JP2008202022A - Curable composition for optical nanoimprint lithography and pattern forming method using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光ナノインプリントリソグラフィ用硬化性組成物およびそれを用いたパターン形成方法に関する。 The present invention relates to a curable composition for optical nanoimprint lithography and a pattern forming method using the same.
ナノインプリント法は、光ディスク製作では良く知られているエンボス技術を発展させ、凹凸のパターンを形成した金型原器(一般的にモールド、スタンパ、テンプレートと呼ばれる)を、レジストにプレスして力学的に変形させて微細パターンを精密に転写する技術である。モールドを一度作製すれば、ナノ構造が簡単に繰り返して成型できるため経済的であるとともに、有害な廃棄・排出物が少ないナノ加工技術であるため、近年、さまざまな分野への応用が期待されている。 The nanoimprint method is a mechanical development that develops embossing technology, which is well-known in optical disc production, and presses a mold master (generally called a mold, stamper, or template) with an uneven pattern on a resist. This is a technology that precisely deforms and transfers fine patterns. Once a mold is made, it is economical because nanostructures can be easily and repeatedly molded, and it is a nano-processing technology that has few harmful wastes and emissions, so in recent years it has been expected to be applied in various fields. Yes.
ナノインプリント法には、被加工材料として熱可塑性樹脂を用いる場合(非特許文献1)と、光ナノインプリントリソグラフィ用硬化性組成物を用いる場合(非特許文献2)の2通りが提案されている。熱式ナノインプリントの場合、ガラス転移温度以上に加熱した高分子樹脂にモールドをプレスし、冷却後にモールドを離型することで微細構造を基板上の樹脂に転写するものである。多様な樹脂材料やガラス材料にも応用可能であるため、様々な方面への応用が期待されている。特許文献1、特許文献2には、熱可塑性樹脂を用いて、ナノパターンを安価に形成するナノインプリントの方法が開示されている。 Two types of nanoimprint methods have been proposed: a case where a thermoplastic resin is used as a material to be processed (Non-Patent Document 1) and a case where a curable composition for optical nanoimprint lithography is used (Non-Patent Document 2). In the case of thermal nanoimprint, the mold is pressed onto a polymer resin heated to a temperature higher than the glass transition temperature, and the mold is released after cooling to transfer the microstructure to the resin on the substrate. Since it can be applied to various resin materials and glass materials, it is expected to be applied in various fields. Patent Documents 1 and 2 disclose a nanoimprint method for forming a nanopattern at low cost using a thermoplastic resin.
一方、透明モールドを通して光を照射し、光ナノインプリントリソグラフィ用硬化性組成物を光硬化させる光ナノインプリント方式では、室温でのインプリントが可能になる。最近では、この両者の長所を組み合わせたナノキャスティング法や3次元積層構造を作製するリバーサルインプリント方法などの新しい展開も報告されている。このようなナノインプリント法においては、以下のような応用が考えられている。一つ目は、成型した形状そのものが機能を持ち、様々なナノテクノロジーの要素部品、あるいは構造部材として応用できる場合で、各種のマイクロ・ナノ光学要素や高密度の記録媒体、光学フィルム、フラットパネルディスプレイにおける構造部材などが挙げられる。二つ目は、マイクロ構造とナノ構造の同時一体成型や、簡単な層間位置合わせにより積層構造を構築し、μ−TASやバイオチップの作製に応用しようとするものである。三つ目は、高精度な位置合わせと高集積化により、従来のリソグラフィに代わって高密度半導体集積回路の作製や、液晶ディスプレのトランジスタの作成等に適用しようとするものである。近年、これら応用に関するナノインプリント法の実用化への取り組みが活発化している。 On the other hand, in the optical nanoimprint method in which light is irradiated through a transparent mold and the curable composition for optical nanoimprint lithography is photocured, imprinting at room temperature becomes possible. Recently, new developments such as a nanocasting method combining the advantages of both and a reversal imprint method for producing a three-dimensional laminated structure have been reported. In such a nanoimprint method, the following applications are considered. The first is when the molded shape itself has a function and can be applied as various nanotechnology element parts or structural members. Various micro / nano optical elements, high-density recording media, optical films, flat panels Examples include structural members in displays. The second is to construct a laminated structure by simultaneous integral molding of the microstructure and nanostructure and simple interlayer alignment, and to apply it to the production of μ-TAS and biochips. The third is to apply high-precision alignment and high integration to the production of high-density semiconductor integrated circuits and the production of liquid crystal display transistors in place of conventional lithography. In recent years, efforts to put nanoimprinting methods into practical use for these applications have become active.
ナノインプリント法の適用例として、まず、高密度半導体集積回路作成への応用例を説明する。近年、半導体集積回路は微細化、集積化が進んでおり、その微細加工を実現するためのパターン転写技術としてフォトリソグラフィ装置の高精度化が進められてきた。しかし、加工方法が光露光の光源の波長に近づき、リソグラフィ技術も限界に近づいてきた。そのため、さらなる微細化、高精度化を進めるために、リソグラフィ技術に代わり、荷電粒子線装置の一種である電子線描画装置が用いられるようになった。電子線を用いたパターン形成は、i線、エキシマレーザー等の光源を用いたパターン形成における一括露光方法とは異なり、マスクパターンを描画していく方法をとるため、描画するパターンが多ければ多いほど露光(描画)時間がかかり、パターン形成に時間がかかることが欠点とされている。そのため、256メガ、1ギガ、4ギガと、集積度が飛躍的に高まるにつれ、その分パターン形成時間も飛躍的に長くなることになり、スループットが著しく劣ることが懸念される。そこで、電子ビーム描画装置の高速化のために、各種形状のマスクを組み合わせそれらに一括して電子ビームを照射して複雑な形状の電子ビームを形成する一括図形照射法の開発が進められている。しかしながら、パターンの微細化が進められる一方で、電子線描画装置を大型化せざるを得ないほか、マスク位置をより高精度に制御する機構が必要になるなど、装置コストが高くなるという欠点が生じていた。
これに対し、微細なパターン形成を低コストで行うための技術として提案されたナノインプリントリソグラフィが提案された。例えば、特許文献1、特許文献3にはシリコーンウエハをスタンパとして用い、25ナノメートル以下の微細構造を転写により形成するナノインプリント技術が開示されている。
また、特許文献4には、半導体マイクロリソグラフィ分野に適用されるナノインプリントを使ったコンポジット組成物が開示されている。一方、微細モールド作製技術やモールドの耐久性、モールドの作製コスト、モールドの樹脂からの剥離性、インプリント均一性やアライメント精度、検査技術など半導体集積回路作製にナノインプリントリソグラフィを適用するための検討が活発化し始めた。
As an application example of the nanoimprint method, first, an application example for producing a high-density semiconductor integrated circuit will be described. 2. Description of the Related Art In recent years, semiconductor integrated circuits have been miniaturized and integrated, and photolithography apparatuses have been improved in accuracy as a pattern transfer technique for realizing the fine processing. However, the processing method has approached the wavelength of the light source for light exposure, and the lithography technology has also approached its limit. Therefore, in order to advance further miniaturization and higher accuracy, an electron beam drawing apparatus, which is a kind of charged particle beam apparatus, has been used in place of lithography technology. Unlike the batch exposure method in pattern formation using a light source such as i-line or excimer laser, pattern formation using an electron beam takes a method of drawing a mask pattern. The exposure (drawing) takes time and the pattern formation takes time. For this reason, as the degree of integration increases dramatically, such as 256 mega, 1 giga, and 4 giga, the pattern formation time is also greatly increased, and there is a concern that the throughput is significantly inferior. Therefore, in order to increase the speed of the electron beam drawing apparatus, development of a collective figure irradiation method in which various shapes of masks are combined and irradiated with an electron beam collectively to form an electron beam with a complicated shape is underway. . However, while miniaturization of the pattern is promoted, the electron beam drawing apparatus must be enlarged, and a mechanism for controlling the mask position with higher accuracy is required. It was happening.
On the other hand, nanoimprint lithography, which has been proposed as a technique for performing fine pattern formation at low cost, has been proposed. For example, Patent Documents 1 and 3 disclose a nanoimprint technique in which a silicon wafer is used as a stamper and a fine structure of 25 nanometers or less is formed by transfer.
Patent Document 4 discloses a composite composition using nanoimprint applied to the field of semiconductor microlithography. On the other hand, studies to apply nanoimprint lithography to semiconductor integrated circuit fabrication such as micro mold fabrication technology, mold durability, mold fabrication cost, mold releasability from resin, imprint uniformity and alignment accuracy, inspection technology, etc. It started to become active.
次に、液晶ディスプレイ(LCD)やプラズマディスプレイ(PDP)などのフラットデイスプレイへのナノインプリントリソグラフィの応用例について説明する。
LCDやPDP基板大型化や高精細化の動向に伴い、薄膜トランジスタ(TFT)や電極板の製造時に使用する従来のフォトリソグラフィ法に代わる安価なリソグラフィとして光ナノインプリントリソグラフィが近年、注目されている。そのため、従来のフォトリソグラフィ法で用いられるエッチングフォトレジストに代わる光硬化性レジストの開発が必要になってきている。
更にLCDなどの構造部材として、特許文献5、特許文献6に記載される透明保護膜材料、あるいは特許文献6に記載されるスペーサなどに対する光ナノインプリントリソグラフィの応用も検討され始めている。このような構造部材用のレジストは、前記エッチングレジストとは異なり、最終的にディスプレイ内に残るため、永久レジスト、あるいは永久膜と言われる。
Next, an application example of nanoimprint lithography to a flat display such as a liquid crystal display (LCD) or a plasma display (PDP) will be described.
With the trend toward larger LCDs and PDP substrates and higher definition, optical nanoimprint lithography has recently attracted attention as an inexpensive lithography that can replace conventional photolithography methods used in the manufacture of thin film transistors (TFTs) and electrode plates. Therefore, it has become necessary to develop a photo-curable resist that replaces the etching photoresist used in the conventional photolithography method.
Further, as a structural member such as an LCD, application of optical nanoimprint lithography to a transparent protective film material described in Patent Document 5 and Patent Document 6 or a spacer described in Patent Document 6 is also being studied. Unlike the etching resist, such a resist for a structural member is finally left in the display, and is therefore referred to as a permanent resist or a permanent film.
従来のフォトリソグラフィを適用した永久膜について説明する。永久膜は、上記エッチングレジストと異なり、そのまま半導体素子、記録媒体やフラットディスプレイパネル等に残される要素である。例えば、液晶パネルに用いられるカラーフィルタ用透明保護膜材料としては、従来、シロキサンポリマー、シリコーンポリイミド、エポキシ樹脂、アクリル樹脂等の光硬化性樹脂や熱硬化性樹脂を用いたプロセスで透明保護膜を形成していた(特許文献7、特許文献8)。フォトリソグラフィによる保護膜の形成においては、塗布膜の均一性、基板密着性、少なくとも200℃を超える加熱処理後の高い光透過性、平坦化特性、耐溶剤性、耐擦傷性等の特性も要求される。 A permanent film to which conventional photolithography is applied will be described. Unlike the etching resist, the permanent film is an element that is left as it is on a semiconductor element, a recording medium, a flat display panel, or the like. For example, as a transparent protective film material for a color filter used for a liquid crystal panel, conventionally, a transparent protective film is formed by a process using a photocurable resin such as a siloxane polymer, a silicone polyimide, an epoxy resin, an acrylic resin, or a thermosetting resin. It was formed (Patent Literature 7, Patent Literature 8). When forming a protective film by photolithography, characteristics such as coating film uniformity, substrate adhesion, high light transmittance after heat treatment exceeding 200 ° C., planarization characteristics, solvent resistance, scratch resistance, etc. are also required. Is done.
液晶ディスプレイにおけるセルギャップを規定するスペーサも永久膜の一種であり、従来のフォトリソグラフィにおいては、樹脂、光重合性モノマーおよび開始剤からなる光硬化性組成物が一般的に広く用いられてきた(特許文献9)。スペーサには、外部圧力に対する高い機械的特性、硬度、現像性、パターン精度、密着性等の性能が要求される。 A spacer that defines a cell gap in a liquid crystal display is also a kind of permanent film. In conventional photolithography, a photocurable composition comprising a resin, a photopolymerizable monomer, and an initiator has been widely used ( Patent Document 9). The spacer is required to have performance such as high mechanical characteristics against external pressure, hardness, developability, pattern accuracy, and adhesion.
しかしながら、これまでナノインプリント法で使用する透明保護膜、あるいはスペーサ形成のための光硬化性組成物の好ましい組成物は一切開示されていなった。 However, until now, no preferred composition of a transparent protective film used in the nanoimprint method or a photocurable composition for forming a spacer has been disclosed.
更に塗膜均一性に関しては、基板の大型化で基板の中央部と周辺部に関する塗布膜厚均一性や高解像度化による寸法均一性、膜厚、形状など様々な部分で要求が厳しくなっている。従来、小型ガラス基板を用いた液晶表示素子製造分野においては、レジスト塗布方法として中央滴下後スピンする方法が用いられていた(非特許文献3)。中央滴下後スピンする塗布法では、良好な塗布均一性が得られるものの、例えば、1m角クラスの大型基板の場合は、回転時(スピン時)に振り切られて廃棄されるレジスト量がかなり多くなり、また高速回転による基板の割れや、タクトタイムの確保の問題が生じる。さらに中央滴下後スピンする方法における塗布性能は、スピン時の回転速度とレジストの塗布量に依存するため、さらに大型化される第5世代基板に適用しようとすると、必要な加速度を得られる汎用モータがなく、そのようなモータを特注すると部品コストが増大するという問題があった。また、基板サイズや装置サイズが大型化しても、例えば、塗布均一性±3%、タクトタイム60〜70秒/枚など、塗布工程における要求性能はほぼ変わらないため、中央滴下後スピンする方法では、塗布均一性以外の要求に対応するのが難しくなってきた。このような現状から、第4世代基板以降、特に第5世代基板以降の大型基板に適用可能な新しいレジスト塗布方法として、吐出ノズル式によるレジスト塗布法が提案された。吐出ノズル式によるレジスト塗布法は、吐出ノズルと基板とを相対的に移動させることによって基板の塗布面全面にフォトレジスト組成物を塗布する方法で、例えば、複数のノズル孔が列状に配列された吐出口やスリット状の吐出口を有し、フォトレジスト組成物を帯状に吐出できる吐出ノズルを用いる方法などが提案されている。また、吐出ノズル式で基板の塗布面全面にフォトレジスト組成物を塗布した後、該基板をスピンさせて膜厚を調整する方法も提案されている。したがって、従来のフォトリソグラフィによるレジストをナノインプリント組成物に代え、これら液晶表示素子製造分野に適用するためには、基板への塗布均一性が重要となる。 Furthermore, with regard to coating film uniformity, demands for various parts such as coating film thickness uniformity and dimensional uniformity due to higher resolution, film thickness, and shape have become stricter as the substrate size increases. . Conventionally, in the field of manufacturing liquid crystal display devices using a small glass substrate, a method of spinning after dropping at the center has been used as a resist coating method (Non-patent Document 3). Although the coating method that spins after dropping in the center can provide good coating uniformity, for example, in the case of a large substrate of 1 m square class, the amount of resist that is shaken off during spinning (during spinning) and discarded becomes considerably large. In addition, problems such as cracking of the substrate due to high-speed rotation and securing of tact time occur. Furthermore, since the coating performance in the method of spinning after dropping in the center depends on the rotational speed at the time of spinning and the amount of resist applied, a general-purpose motor that can obtain the required acceleration when it is applied to a fifth-generation substrate that is further enlarged. However, when such a motor is specially ordered, there is a problem that the cost of parts increases. In addition, even if the substrate size and the apparatus size are increased, the required performance in the coating process, such as coating uniformity ± 3%, tact time 60 to 70 seconds / sheet, etc., is not substantially changed. It has become difficult to meet demands other than coating uniformity. Under such circumstances, a resist coating method using a discharge nozzle method has been proposed as a new resist coating method applicable to large substrates after the fourth generation substrate, particularly the fifth generation substrate and beyond. The discharge nozzle type resist coating method is a method in which a photoresist composition is applied to the entire coated surface of a substrate by relatively moving the discharge nozzle and the substrate. For example, a plurality of nozzle holes are arranged in a row. A method of using a discharge nozzle having a discharge port and a slit-like discharge port and capable of discharging a photoresist composition in a band shape has been proposed. There has also been proposed a method of adjusting the film thickness by applying a photoresist composition to the entire surface of a substrate applied by a discharge nozzle method and then spinning the substrate. Therefore, in order to replace the conventional photolithography resist with the nanoimprint composition and apply it to the field of manufacturing these liquid crystal display elements, the coating uniformity on the substrate is important.
半導体集積回路作製や液晶ディスプレイ作製で用いられるポジ型フォトレジストやカラーフィルタ作製用顔料分散フォトレジスト等ではフッ素系および/またはシリコーン系界面活性剤を添加して、塗布性、具体的には、基板上塗布時におこるストリエーションや鱗状の模様(レジスト膜の乾燥むら)などの塗布不良の問題を解決することは公知である(特許文献10〜12)。また、コンパクトディスク、光磁気ディスクなどの保護膜の磨耗性や塗布性を改良するために、無溶剤系光硬化性組成物にフッ素系界面活性剤やシリコーン系界面活性剤を添加することが開示されている(特許文献12〜15)。同様に、特許文献16には、インクジェット用組成物のインク吐出安定性を改良するために、ノニオン系のフッ素系界面活性剤を添加することが知られている。さらに、特許文献17には、刷毛、筆、バーコーター等で厚膜塗布したペインティング組成物をホログラム加工用モールドでエンボス加工する際に、重合性不飽和ニ重結合含有界面活性剤を1%以上、好ましくは3%以上添加し、硬化膜の水膨潤性を改良する例が開示されている。このように、ポジ型フォトレジスト、カラーフィルタ作製用顔料分散フォトレジストや光磁気ディスクなどの保護膜に界面活性剤を添加し、塗布性を改良する技術は、公知の技術である。また、上記インクジェットやペインティング組成物の例でみられるように、無溶剤系光硬化性樹脂に界面活性剤を添加し、それぞれの用途での特性改良のため、界面活性剤を添加する技術も公知である。特許文献18には、半導体集積回路作成用に、光ナノインプリント法を用いるエッチングレジストとして、フッ素系界面活性剤を含む光硬化性樹脂を用いる例が開示されている。 For positive photoresists used in semiconductor integrated circuit fabrication and liquid crystal display fabrication, pigment dispersed photoresists for color filter fabrication, etc., fluorine-based and / or silicone-based surfactants are added, and coating properties, specifically, substrates It is known to solve the problem of poor coating such as striations and scale-like patterns (unevenness of drying of resist film) that occur during top coating (Patent Documents 10 to 12). Also disclosed is the addition of fluorine-based surfactants and silicone-based surfactants to solventless photocurable compositions to improve the wear and coating properties of protective films such as compact disks and magneto-optical disks. (Patent Documents 12 to 15). Similarly, Patent Document 16 discloses that a nonionic fluorosurfactant is added in order to improve the ink ejection stability of the inkjet composition. Furthermore, Patent Document 17 discloses that 1% of a polymerizable unsaturated double bond-containing surfactant is used when embossing a painting composition coated with a thick film with a brush, brush, bar coater or the like with a hologram processing mold. As described above, an example in which 3% or more is preferably added to improve the water swellability of the cured film is disclosed. As described above, a technique for improving the coating property by adding a surfactant to a protective film such as a positive photoresist, a pigment-dispersed photoresist for producing a color filter, or a magneto-optical disk is a known technique. In addition, as seen in the above examples of inkjet and painting compositions, there is also a technique for adding a surfactant to a solventless photocurable resin and adding the surfactant to improve the properties in each application. It is known. Patent Document 18 discloses an example in which a photocurable resin containing a fluorosurfactant is used as an etching resist using a photo-nanoimprint method for the production of a semiconductor integrated circuit.
しかしながら、永久膜に用いる顔料、染料、有機溶剤を必須成分としない光硬化性ナノインプリントレジスト組成物の基板塗布性を向上させるための方法はこれまで知られていなかった。 However, a method for improving the substrate coatability of a photocurable nanoimprint resist composition that does not contain pigments, dyes, and organic solvents used for the permanent film has not been known.
また、光ナノインプリントでは、モールド凹部のキャビティ内への組成物の流動性を良くする必要があり、且つ、モールドの剥離性を良くし、モールドとレジスト間の剥離性を良くし、レジストと基板間の密着性を良くする必要がある。この流動性、剥離性、密着性を両立化するのは困難であった。 In optical nanoimprinting, it is necessary to improve the fluidity of the composition into the cavity of the mold recess, improve the mold releasability, improve the releasability between the mold and the resist, and between the resist and the substrate. It is necessary to improve the adhesion. It has been difficult to achieve both fluidity, peelability and adhesion.
本発明の適用範囲である光ナノインプリントに関する従来技術についてさらに詳しく説明する。光ナノインプリントリソグラフィは、シリコーンウエハ、石英、ガラス、フィルムや他の材料、例えばセラミック材料、金属または、ポリマー等の基板上に液状の光ナノインプリントリソグラフィ用硬化性組成物を滴下し、およそ数十nm〜数μmの膜厚で塗布し、およそ数十nm〜数十μmのパターンサイズの微細な凹凸を有するモールドを押しつけて加圧し、加圧した状態で光照射して組成物を硬化させた後、塗膜からモールドを離型し、転写されたパターンを得る方法が一般的である。そのため、光ナノインプリントリソグラフィの場合、光照射を行う都合上、基板またはモールドの少なくとも一方が透明である必要がある。通常はモールド側から光照射する場合が一般的であり、モールド材料には石英、サファイア等のUV光を透過する無機材料や光透過性の樹脂などが多く用いられる。
光ナノインプリント法は、熱ナノインプリント法に対して、(1)加熱/冷却プロセスが不要であり、高スループットが見込まれる、(2)液状組成物を使用するため低加圧でのインプリントが可能である、(3)熱膨張による寸法変化がない、(4)モールドが透明でありアライメントが容易である、(5)硬化後、頑強な三次元架橋体が得られるなどの主な優位点が挙げられる。特にアライメント精度が要求されるような半導体微細加工用途やフラットパネルディスプレイ分野の微細加工用途には適している。
The prior art relating to optical nanoimprinting, which is an application range of the present invention, will be described in more detail. In optical nanoimprint lithography, a liquid curable composition for optical nanoimprint lithography is dropped on a substrate such as a silicon wafer, quartz, glass, film or other material such as a ceramic material, a metal, or a polymer. After applying with a film thickness of several μm, pressing and pressing a mold having fine irregularities with a pattern size of about several tens of nm to several tens of μm, and curing the composition by light irradiation in the pressurized state, A method of releasing the mold from the coating film to obtain a transferred pattern is common. For this reason, in the case of optical nanoimprint lithography, at least one of the substrate and the mold needs to be transparent for the convenience of light irradiation. Usually, light is irradiated from the mold side, and an inorganic material such as quartz or sapphire, a light-transmitting resin, or the like is often used as the mold material.
The optical nanoimprint method is (1) no heating / cooling process is required and high throughput is expected compared to the thermal nanoimprint method. (2) Since the liquid composition is used, imprinting at low pressure is possible. Major advantages include (3) no dimensional change due to thermal expansion, (4) the mold is transparent and easy to align, and (5) a robust three-dimensional crosslinked body is obtained after curing. It is done. It is particularly suitable for semiconductor micromachining applications where alignment accuracy is required and for micromachining applications in the field of flat panel displays.
また、光ナノインプリント法の他の特徴としては、通常の光リソグラフィに比較して解像度が光源波長に依存しないため、ナノメートルオーダの微細加工時にも、ステッパや電子線描画装置などの高価な装置を必要としないのが特徴である。一方で、光ナノインプリント法は等倍モールドを必要とし、モールドと樹脂が接触するため、モールドの耐久性やコストについて懸念されている。 Another feature of the optical nanoimprint method is that the resolution does not depend on the light source wavelength as compared with ordinary optical lithography. Therefore, expensive devices such as a stepper and an electron beam drawing device are also used for fine processing on the nanometer order. The feature is not required. On the other hand, the optical nanoimprint method requires an equal-magnification mold, and since the mold and the resin are in contact, there are concerns about the durability and cost of the mold.
このように、熱式および/または光ナノインプリント法を適用し、マイクロメートル、あるいはナノメートルサイズのパターンを大面積にインプリントするには、押し付け圧力の均一性や原盤(モールド)の平坦性が要求されるだけでなく、前述のモールド凹部のキャビティ内への組成物の流動性や押し付けられて流出する組成物の挙動をも制御する必要がある。 In this way, to apply a thermal and / or optical nanoimprint method and imprint a micrometer or nanometer size pattern over a large area, uniformity of pressing pressure and flatness of the master (mold) are required. In addition to this, it is necessary to control the fluidity of the composition into the cavity of the mold recess and the behavior of the composition flowing out by being pressed.
光ナノインプリントリソグラフィで用いられるモールドは、様々な材料、例えば金属、半導体、セラミック、SOG(Spin On Glass)、または一定のプラスチック等から製造可能である。例えば、特許文献19に記載の所望の微細構造を有する柔軟なポリジメチルシロキサンのモールドが提案されている。このモールドの一表面に3次元の構造体を形成するために、構造体のサイズおよびその分解能に対する仕様に応じて、様々なリソグラフィ方法が使用可能である。電子ビームおよびX線のリソグラフィは、通常、300nm未満の構造体寸法に使用される。ダイレクトレーザ露光およびUVリソグラフィはより大きな構造体に使用される。
光ナノインプリント法に関しては、モールドと光ナノインプリントリソグラフィ用硬化性組成物の剥離性が重要であり、モールドやモールドの表面処理、具体的には、水素化シルセスキオキサンやフッソ化エチレンプロピレン共重合体モールドを使って付着問題を解決する試みなどがこれまでになされてきた。
Molds used in optical nanoimprint lithography can be manufactured from various materials such as metals, semiconductors, ceramics, SOG (Spin On Glass), or certain plastics. For example, a flexible polydimethylsiloxane mold having a desired microstructure described in Patent Document 19 has been proposed. In order to form a three-dimensional structure on one surface of the mold, various lithography methods can be used depending on the size of the structure and the specifications for its resolution. Electron beam and x-ray lithography are typically used for structure dimensions below 300 nm. Direct laser exposure and UV lithography are used for larger structures.
For optical nanoimprinting, the releasability between the mold and the curable composition for photonanoimprint lithography is important. The surface treatment of the mold and the mold, specifically, hydrogenated silsesquioxane or fluorinated ethylene propylene copolymer Attempts have been made to solve the adhesion problem using a mold.
ここで、光ナノインプリントリソグラフィに用いられる光硬化性樹脂について説明する。ナノインプリントに適用される光硬化性樹脂は、反応機構の違いからラジカル重合タイプとイオン重合タイプ、またはそれらのハイブリッドタイプに大別される。いずれの組成物もインプリント可能であるが、材料の選択範囲が広いラジカル重合型が一般に用いられている(非特許文献4)。ラジカル重合型は、ラジカル重合可能なビニル基や(メタ)アクリル基を有する単量体(モノマー)またはオリゴマーと光重合開始剤を含んだ組成物が一般的に用いられる。光照射すると、光重合開始剤により発生したラジカルがビニル基を攻撃して連鎖重合が進み、ポリマーを形成する。2官能以上の多官能基モノマーまたはオリゴマーを成分として使用すると架橋構造体が得られる。非特許文献5には、低粘度のUV硬化可能な単量体を用いることにより、低圧、室温でインプリンティングが可能な組成物が開示されている。 Here, the photocurable resin used for optical nanoimprint lithography will be described. Photocurable resins applied to nanoimprints are roughly classified into radical polymerization types and ionic polymerization types, or their hybrid types, depending on the reaction mechanism. Although any composition can be imprinted, a radical polymerization type having a wide selection range of materials is generally used (Non-Patent Document 4). As the radical polymerization type, a composition containing a monomer (monomer) or oligomer having a vinyl group or (meth) acryl group capable of radical polymerization and a photopolymerization initiator is generally used. When irradiated with light, radicals generated by the photopolymerization initiator attack the vinyl group, and chain polymerization proceeds to form a polymer. When a bifunctional or higher polyfunctional monomer or oligomer is used as a component, a crosslinked structure is obtained. Non-Patent Document 5 discloses a composition that can be imprinted at low pressure and room temperature by using a low-viscosity UV curable monomer.
光ナノインプリントリソグラフィに用いられる材料の特性について詳しく説明する。材料の要求特性は適用する用途によって異なるが、プロセス特性についての要望は用途に依らず共通点がある。 例えば、非特許文献6に示されている主な要求項目は、塗布性、基板密着性、低粘度(<5mPa・s)、剥離性、低硬化収縮率、速硬化性などである。特に、低圧インプリント、残膜率低減の必要な用途では、低粘度材料の要求が強いことが知られている。一方、用途別に要求特性を挙げると、例えば光学部材については、屈折率、光の透過性など、エッチングレジストについてはエッチング耐性や残膜厚低減などがある。これらの要求特性をいかに制御し、諸特性のバランスを取るかが材料デザインの鍵となる。少なくともプロセス材料と永久膜では要求特性が大きく異なるため材料はプロセスや用途に応じて開発する必要がある。このような光ナノインプリントリソグラフィ用途に適用する材料として、非特許文献6には、約60mPa・s(25℃)の粘度を有する光硬化性材料が開示されており公知である。同様に、非特許文献7には、モノメタクリレートを主成分とする粘度が14.4mPa・sの剥離性を向上させた含フッソ感光性樹脂が開示されている。
このように光ナノインプリントで用いられる組成物に関し、粘度に関する要望の記載はあるものの、各用途に適合させるための材料の設計指針についての報告例は、これまでになかった。
The characteristics of the material used for optical nanoimprint lithography will be described in detail. The required characteristics of materials vary depending on the application to be applied, but the demands for process characteristics are common regardless of the application. For example, main requirements shown in Non-Patent Document 6 are applicability, substrate adhesion, low viscosity (<5 mPa · s), peelability, low cure shrinkage, fast curability, and the like. In particular, it is known that there is a strong demand for a low-viscosity material in applications that require low-pressure imprinting and reduction of the remaining film ratio. On the other hand, when the required characteristics are listed for each application, there are, for example, a refractive index and light transmittance for an optical member, and an etching resistance and a remaining film thickness reduction for an etching resist. The key to material design is how to control these required properties and balance them. At least the process material and the permanent film have different required characteristics, so the material must be developed according to the process and application. As a material applied to such optical nanoimprint lithography, Non-Patent Document 6 discloses a photocurable material having a viscosity of about 60 mPa · s (25 ° C.). Similarly, Non-Patent Document 7 discloses a fluorine-containing photosensitive resin whose viscosity is 14.4 mPa · s whose main component is monomethacrylate and whose peelability is improved.
As described above, regarding the composition used in optical nanoimprinting, although there is a description of a demand for viscosity, there has been no report on a material design guideline for adapting to each application.
これまでに光ナノインプリントリソグラフィに適用された光硬化性樹脂の例を説明する。特許文献20、特許文献21には、レリーフ型ホログラムや回折格子作製のためのイソシアネート基を有する重合体を含む光硬化性樹脂を用い、エンボス加工する例が開示されている。また、特許文献23には、ポリマー、光重合開始剤、粘度調整剤を含むインプリント用光ナノインプリントリソグラフィ用硬化性組成物が開示されている。 An example of a photocurable resin that has been applied to optical nanoimprint lithography will be described. Patent Document 20 and Patent Document 21 disclose examples of embossing using a photocurable resin containing a polymer having an isocyanate group for producing a relief hologram or a diffraction grating. Patent Document 23 discloses a curable composition for optical nanoimprint lithography for imprinting that contains a polymer, a photopolymerization initiator, and a viscosity modifier.
特許文献24には、モールドとの剥離性を良くするために、フッソ含有硬化性材料を用いたパターン形成方法が開示されている。 Patent Document 24 discloses a pattern forming method using a fluorine-containing curable material in order to improve releasability from a mold.
非特許文献8には、(1)官能性アクリルモノマー、(2)官能性アクリルモノマー、(3)官能性アクリルモノマーと光重合開始剤を組み合わせた光硬化性ラジカル重合性組成物や光硬化性エポキシ化合物と光酸発生剤を含む光カチオン重合性組成物などをナノインプリントリソグラフィに適用し、熱的安定性やモールド剥離性を調べた例が開示されている。 Non-Patent Document 8 includes (1) a functional acrylic monomer, (2) a functional acrylic monomer, and (3) a photocurable radical polymerizable composition or a photocurable composition obtained by combining a functional acrylic monomer and a photopolymerization initiator. An example in which a photocationic polymerizable composition containing an epoxy compound and a photoacid generator is applied to nanoimprint lithography to examine thermal stability and mold releasability is disclosed.
非特許文献9には、光硬化性樹脂とモールドとの剥離性、硬化後の膜収縮性、酸素存在下での光重合阻害による低感度化などの問題を改良するための工夫として(1)官能アクリルモノマー、(2)官能アクリルモノマー、シリコーン含有1官能アクリルモノマーおよび光重合開始剤を含む光ナノインプリントリソグラフィ用硬化性組成物が開示されている。 Non-Patent Document 9 describes a technique for improving problems such as peelability between a photocurable resin and a mold, film shrinkage after curing, and low sensitivity due to photopolymerization inhibition in the presence of oxygen (1). A curable composition for optical nanoimprint lithography comprising a functional acrylic monomer, (2) a functional acrylic monomer, a silicone-containing monofunctional acrylic monomer, and a photopolymerization initiator is disclosed.
非特許文献10には、1官能アクリルモノマーとシリコーン含有1官能モノマーと光重合開始剤を含む光ナノインプリントリソグラフィ用硬化性組成物をシリコーン基板上に形成し、表面処理されたモールドを用いて光ナノインプリントリソグラフィにてモールド後の欠陥が低減されることが開示されている。 In Non-Patent Document 10, a photocurable nanoimprint lithography curable composition containing a monofunctional acrylic monomer, a silicone-containing monofunctional monomer, and a photopolymerization initiator is formed on a silicone substrate, and the surface-treated mold is used for photonanoimprinting. It is disclosed that defects after molding in lithography are reduced.
非特許文献11には、シリコーンモノマーと3官能アクリルモノマーと光重合開始剤を含む光ナノインプリントリソグラフィ用硬化性組成物をシリコーン基板上に形成し、SiO2モールドにより、高解像性、塗布の均一性に優れる組成物が開示されている。 In Non-Patent Document 11, a curable composition for optical nanoimprint lithography containing a silicone monomer, a trifunctional acrylic monomer, and a photopolymerization initiator is formed on a silicone substrate, and high resolution and uniform coating are achieved by SiO 2 mold. A composition having excellent properties is disclosed.
非特許文献12には、特定のビニルエーテル化合物と光酸発生剤を組み合わせたカチオン重合性組成物により50nmパターンサイズを形成した例が開示されている。粘性が低く硬化速度が速いことが特徴であるが、テンプレート引き剥がし性が課題であると述べられている。 Non-Patent Document 12 discloses an example in which a 50 nm pattern size is formed by a cationic polymerizable composition in which a specific vinyl ether compound and a photoacid generator are combined. Although it is characterized by a low viscosity and a high curing rate, it is stated that template peelability is an issue.
ところが、非特許文献8〜12に示されるように、官能基の異なるアクリルモノマー、アクリル系ポリマー、ビニルエーテル化合物を光ナノインプリントリソグラフィに適用した光硬化性樹脂が様々開示されているものの、組成物としての好ましい種類、最適なモノマー種、モノマーの組み合わせ、モノマー若しくはレジストの最適な粘度、好ましいレジストの溶液物性、レジストの塗布性改良などの材料の設計に関しての指針がまったく開示されていない。そのため、光ナノインプリントリソグラフィ用途に、組成物を広く適用するための好ましい組成物が分かっておらず、決して満足できる光ナノインプリントレジスト組成物はこれまでに提案されていなかったのが実情である。
組成物が記載されている非特許文献11、12の組成物においては、低粘度のものもあるが、いずれも光硬化してパターンを形成し、引き続き加熱処理された場合の硬化膜の透過率が低く(着色する)、また硬度も不十分であり、永久膜として実用に耐えるものではない。組成物は知られていない。
However, as shown in Non-Patent Documents 8 to 12, although various photocurable resins in which an acrylic monomer, an acrylic polymer, and a vinyl ether compound having different functional groups are applied to optical nanoimprint lithography have been disclosed, No guidance on material design such as preferred types, optimal monomer types, monomer combinations, optimal monomer or resist viscosities, preferred resist solution properties, improved resist coatability is disclosed. Therefore, a preferable composition for widely applying the composition to optical nanoimprint lithography applications is not known, and a satisfactory optical nanoimprint resist composition has never been proposed so far.
In the compositions of Non-Patent Documents 11 and 12 in which the composition is described, there are low-viscosity compositions, but both of them are photocured to form a pattern and subsequently subjected to heat treatment, the transmittance of the cured film Is low (colored) and has insufficient hardness, and cannot be practically used as a permanent film. The composition is not known.
非特許文献13、14には、光機能架橋材物質で処理したシリカゾル、(メタ)アクリルモノマー、光重合開始剤の混合物よりなる無機・有機ハイブリッド材料が提案され、光ナノインプリントリソグラフィへの応用が報告されている。非特許文献13、14には、インプリント材料の200nmラインのパターン形成例や、モールド材として600nmの線幅までパターニング可能であることが報告されている。ところが、モールドとの剥離性や硬化膜の硬度が十分でないなどの問題点があり、必ずしも満足できるものではなかった。
また、非特許文献13、14の組成物においても、低粘度のものもあるが、いずれも光硬化してパターンを形成し、引き続き加熱処理された場合の硬化膜の透過率が低く(着色する)、また硬度も不十分である。特に、永久膜として実用に耐える組成物は知られていない。
Non-Patent Documents 13 and 14 propose an inorganic / organic hybrid material composed of a mixture of silica sol treated with a photofunctional cross-linking material, (meth) acrylic monomer, and photopolymerization initiator, and reports its application to optical nanoimprint lithography. Has been. Non-Patent Documents 13 and 14 report that it is possible to perform patterning up to a line width of 600 nm as an example of a pattern formation example of a 200 nm line of an imprint material or a mold material. However, there are problems such as insufficient releasability from the mold and insufficient hardness of the cured film, which are not always satisfactory.
In addition, some of the compositions of Non-Patent Documents 13 and 14 are low-viscosity, but both of them are photocured to form a pattern and subsequently have a low transmittance (colored) when cured. ) Also, the hardness is insufficient. In particular, a composition that is practically usable as a permanent film is not known.
また、特許文献24には、表面処理されたコロイダルシリカ、特定の(メタ)アクリルモノマー、レベリング剤、光重合開始剤を含有するハードコート用組成物が開示され、膜硬度と低硬化収縮性を両立させた光ディスクへの応用が報告されているが、これらの組成物では、モールドとの剥離性や基板塗布性が不十分であり、光ナノインプリントリソグラフィへの応用が困難であった。更に、光硬化後に、加熱処理した場合の透過率が低く(着色する)、永久膜として使用に耐えない。
このように、永久膜として実用に耐え、かつ光ナノインプリント法を適用できるレジスト組成物はこれまでに提案されていなかったのが実情である。
Patent Document 24 discloses a hard coat composition containing a surface-treated colloidal silica, a specific (meth) acrylic monomer, a leveling agent, and a photopolymerization initiator, and has film hardness and low curing shrinkage. Although the application to the optical disk made compatible is reported, in these compositions, the peeling property from the mold and the substrate coating property were insufficient, and the application to the optical nanoimprint lithography was difficult. Furthermore, after photocuring, the transmittance when heat-treated is low (colored) and cannot be used as a permanent film.
As described above, a resist composition that can be practically used as a permanent film and that can be applied with the optical nanoimprint method has not been proposed so far.
永久膜としての主要技術課題は、パターン精度、密着性、200℃を超える加熱処理後の透明性、高い機械的特性(外部圧力に対する強度)、耐擦傷性、平坦化特性、耐溶剤性、加熱処理時のアウトガス低減など、多くの課題がある。光ナノインプリント用光ナノインプリントリソグラフィ用硬化性組成物を永久膜として適用する場合には、従来のアクリル樹脂などを用いたレジストと同様に、
(1)塗布膜の均一性
(2)加熱処理後の透明性
(3)耐擦傷性
の付与が重要である。
The main technical issues as a permanent film are pattern accuracy, adhesion, transparency after heat treatment exceeding 200 ° C, high mechanical properties (strength against external pressure), scratch resistance, flattening properties, solvent resistance, heating There are many problems such as reduction of outgas during processing. When applying a curable composition for optical nanoimprint lithography for optical nanoimprint as a permanent film, as with conventional resists using acrylic resin,
It is important to provide (1) coating film uniformity, (2) transparency after heat treatment, and (3) scratch resistance.
同時に、光ナノインプリントリソグラフィ用硬化性組成物としては、上記(1)〜(3)の点に加えて、下記(4)、(5)の観点を考慮する必要があり、組成物設計の技術的難易度が一層高くなる。
(4)モールドの凹部へのレジストの流動性を確保し、無溶剤もしくは少量の溶剤使用下での低粘度化が必要となること
(5)光硬化後、モールドと容易に剥離させ、モールドへの付着が生じないこと
ナノインプリント用の光ナノインプリントリソグラフィ用硬化性組成物については、種々の材料が開示されているものの、これまでインクジェット用組成物や光磁気ディスク用保護膜の用途で知られている組成物、あるいはエッチングレジストとして用いられる光ナノインプリントリソグラフィ用硬化性組成物については、永久膜に用いられる光ナノインプリントリソグラフィ用硬化性組成物と、材料に共通部分はあるものの、高温の加熱処理、機械的強度の観点などで大きく異なり、インクジェット、光磁気ディスク用保護膜、エッチングレジスト用途で適用する光硬化性樹脂をそのまま永久膜用のレジストとして適用すると、透明性、耐溶剤性などでなかなか実用性に耐えるものが得られない。
At the same time, in addition to the above points (1) to (3), it is necessary to consider the following viewpoints (4) and (5) as a curable composition for optical nanoimprint lithography. The difficulty level becomes higher.
(4) Ensure resist fluidity in mold recesses and require low viscosity without solvent or use of a small amount of solvent. (5) After photocuring, easily peel off from mold and mold. Although various materials have been disclosed for curable compositions for optical nanoimprint lithography for nanoimprints, they have been known for use in inkjet compositions and protective films for magneto-optical disks. The curable composition for optical nanoimprint lithography used as a composition or an etching resist has a common part with the curable composition for optical nanoimprint lithography used for a permanent film, but is subjected to high-temperature heat treatment, mechanical It differs greatly in terms of strength, etc., inkjet, magneto-optical disk protective film, etching If the photo-curable resin applied for resist use is applied as it is as a resist for a permanent film, it is difficult to obtain a product that can withstand practicality such as transparency and solvent resistance.
本発明は、上記実情に鑑みて成し遂げられたものであり、新規な光硬化性に優れた光ナノインプリントリソグラフィ用硬化性組成物を提供することを目的とする。特に、光硬化性、密着性、剥離性、残膜性、パターン形状、塗布性、および、エッチング適性について総合的に優れた組成物を提供することを目的とする。また、保護膜、スペーサなどの永久膜として使用した際、優れた残膜性、光透過性、耐擦傷性などの機械特性、耐溶剤性を有する組成物を提供することを目的とする。 The present invention has been accomplished in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a novel curable composition for optical nanoimprint lithography having excellent photocurability. In particular, an object is to provide a composition that is comprehensively excellent in terms of photocurability, adhesion, peelability, residual film properties, pattern shape, coatability, and etching suitability. Another object of the present invention is to provide a composition having excellent residual film properties, light transmittance, scratch resistance and other mechanical properties and solvent resistance when used as a permanent film such as a protective film or a spacer.
上記課題のもと、発明者が鋭意検討した結果、下記手段により上記課題を解決しうることを見出した。
(1)重合性不飽和単量体35〜99質量%、光重合開始剤0.1〜15質量%、フッ素系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤およびフッ素・シリコーン系界面活性剤の少なくとも1種0.001〜5質量%、無機酸化物微粒子を0.1〜50質量%を含む、光ナノインプリントリソグラフィ用硬化性組成物。
(2)(1)に記載の組成物であって、前記重合性不飽和単量体として、分子内にエチレン性不飽和結合を有する部位と、酸素原子、窒素原子およびイオウ原子の少なくとも1種を有する部位とを含有する1官能重合性不飽和単量体を、少なくとも該組成物中に15質量%以上含み、かつ、前記重合性不飽和単量体を48〜99質量%含む、光ナノインプリントリソグラフィ用硬化性組成物。
(3)1官能重合性不飽和単量体として、下記(a)、(b)および(c)より選ばれる化合物の少なくとも1種を含む、(2)に記載の組成物。
(a)1分子中にエチレン性不飽和結合を有する部位およびヘテロ原子を含有する脂肪族環状部位を 有する重合性不飽和単量体
(b)1分子中にエチレン性不飽和結合を有する部位および−C(=O)−結合とNR結合(Rは水 素原子またはメチル基)を有する重合性不飽和単量体
(c)1分子中にエチレン性不飽和結合を有する部位および炭素数が6〜12の脂環部位を有する重 合性不飽和単量体
(4)前記(a)の1官能重合性不飽和単量体のヘテロ原子が、酸素原子、窒素原子およびイオウ原子のいずれか1種以上である、(3)に記載の組成物。
(5)前記1官能重合性不飽和単量体が下記一般式(I)〜(VIII)より選択されるいずれか1種以上である、(2)〜(4)のいずれか1項に記載の組成物。
一般式(I)
一般式(II)
一般式(III)
一般式(IV)
一般式(V)
一般式(VI)
(一般式(VI)中、R61は水素原子またはメチル基、R62およびR63は、それぞれ、水素原子、メチル基、エチル基、ヒドロキシエチル基、プロピル基、(CH3)2N−(CH2)m6−(m6は1、2または3)、CH3CO−(CR64R65)p6−(R64およびR65は、それぞれ、水素原子またはメチル基を表し、p6は1、2または3のいずれかである。)、(CH3)2−N−(CH2)p6−(p6は1、2または3のいずれかである。)。但し、該一般式(VI)中の−NR62(R63)の部分が、−N=C=O基であってもよい。またR62およびR63は同時に水素原子になることはない。またX6は−CO−、−COCH2−、−COCH2CH2−、−COCH2CH2CH2−、−COOCH2CH2−のいずれかである。)
一般式(VII)
一般式(VIII)
(6)(1)〜(5)のいずれか1項に記載の組成物であって、さらに、少なくとも1個のエチレン性不飽和結合を有する部位、ならびに、シリコーン原子および/またはリン原子を含有する第2の重合性不飽和単量体を、前記重合性不飽和単量体中0.1質量%以上含む(1)〜(5)のいずれか1項に記載の組成物。
(7)無機酸化物微粒子がコロイダルシリカである、(1)〜(6)のいずれか1項に記載の組成物。
(8)コロイダルシリカが表面処理されたコロイダルシリカである、(7に記載の組成物。
(9)コロイダルシリカが反応性(メタ)アクリレート基を有する化合物で表面処理されたコロイダルシリカである、(8)に記載の組成物。
(10)酸化防止剤を含有する(1)〜(9)のいずれか1項に記載の組成物。
(11)(1)〜(10)のいずれか1項に記載の組成物であって、25℃における粘度が25mPa・s以下である、(1)〜(10)のいずれか1項に記載の組成物。
(12)(1)〜(11)のいずれか1項に記載の組成物を塗布する工程、光透過性モールドを基板上のレジスト層に加圧し、前記塗布した組成物を変形させる工程、モールド裏面または基板裏面より光を照射し、塗膜を硬化し、所望のパターンに嵌合するレジストパターンを形成する工程、光透過性モールドを塗膜から脱着する工程を含むパターン形成方法。
As a result of intensive studies by the inventors based on the above problems, it has been found that the above problems can be solved by the following means.
(1) 35 to 99% by mass of a polymerizable unsaturated monomer, 0.1 to 15% by mass of a photopolymerization initiator, at least one of a fluorine-based surfactant, a silicone-based surfactant, and a fluorine / silicone-based surfactant A curable composition for optical nanoimprint lithography comprising 0.001 to 5 mass% of seeds and 0.1 to 50 mass% of inorganic oxide fine particles.
(2) The composition according to (1), wherein the polymerizable unsaturated monomer has at least one of a site having an ethylenically unsaturated bond in the molecule, an oxygen atom, a nitrogen atom, and a sulfur atom. The photo-nanoimprint containing at least 15% by mass of a monofunctional polymerizable unsaturated monomer containing a moiety having a functional group and 48 to 99% by mass of the polymerizable unsaturated monomer A curable composition for lithography.
(3) The composition according to (2), comprising at least one compound selected from the following (a), (b) and (c) as a monofunctional polymerizable unsaturated monomer.
(A) a polymerizable unsaturated monomer having a portion having an ethylenically unsaturated bond in one molecule and an aliphatic cyclic portion containing a hetero atom (b) a portion having an ethylenically unsaturated bond in one molecule; A polymerizable unsaturated monomer having a —C (═O) — bond and an NR bond (R is a hydrogen atom or a methyl group) (c) a site having an ethylenically unsaturated bond in one molecule and 6 carbon atoms Polymerizable unsaturated monomer having alicyclic moiety of ˜12 (4) The heteroatom of the monofunctional polymerizable unsaturated monomer of (a) is any one of oxygen atom, nitrogen atom and sulfur atom The composition according to (3), which is a seed or more.
(5) The monofunctional polymerizable unsaturated monomer according to any one of (2) to (4), wherein the monofunctional polymerizable unsaturated monomer is at least one selected from the following general formulas (I) to (VIII): Composition.
Formula (I)
Formula (II)
Formula (III)
Formula (IV)
General formula (V)
Formula (VI)
(In the general formula (VI), R 61 is a hydrogen atom or a methyl group, R 62 and R 63 are a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group, a hydroxyethyl group, a propyl group, (CH 3 ) 2 N— ( CH 2 ) m6 — (m6 is 1, 2 or 3), CH 3 CO— (CR 64 R 65 ) p6 — (R 64 and R 65 each represents a hydrogen atom or a methyl group, and p6 is 1, 2; Or ( 3 )), (CH 3 ) 2 —N— (CH 2 ) p6 — (p6 is 1, 2 or 3), provided that in general formula (VI) The moiety of —NR 62 (R 63 ) may be a —N═C═O group, R 62 and R 63 do not simultaneously become a hydrogen atom, and X 6 represents —CO— or —COCH. 2 -, - COCH 2 CH 2 -, - COCH 2 CH 2 CH 2 -, - COOCH 2 CH 2 - is either )
Formula (VII)
General formula (VIII)
(6) The composition according to any one of (1) to (5), further comprising a site having at least one ethylenically unsaturated bond, and a silicone atom and / or a phosphorus atom The composition according to any one of (1) to (5), wherein the second polymerizable unsaturated monomer is 0.1% by mass or more in the polymerizable unsaturated monomer.
(7) The composition according to any one of (1) to (6), wherein the inorganic oxide fine particles are colloidal silica.
(8) The composition according to (7), wherein the colloidal silica is a surface-treated colloidal silica.
(9) The composition according to (8), wherein the colloidal silica is colloidal silica surface-treated with a compound having a reactive (meth) acrylate group.
(10) The composition according to any one of (1) to (9), comprising an antioxidant.
(11) The composition according to any one of (1) to (10), wherein the viscosity at 25 ° C. is 25 mPa · s or less. Composition.
(12) A step of applying the composition according to any one of (1) to (11), a step of applying pressure to a resist layer on a substrate and deforming the applied composition, a mold A pattern forming method including a step of irradiating light from the back surface or the back surface of the substrate, curing the coating film, forming a resist pattern that fits into a desired pattern, and desorbing the light transmissive mold from the coating film.
本発明により、エッチングレジストとして使用すると、光硬化性、密着性、剥離性、残膜性、パターン形状、塗布性、および、エッチング適性について総合的に優れた組成物を提供することが可能になった。また、永久膜として使用すると、残膜性、光透過性、耐擦傷性などの機械特性、耐溶剤性に総合的に優れた組成物を得ることが可能になった。 According to the present invention, when used as an etching resist, it is possible to provide a composition that is comprehensively excellent in terms of photocurability, adhesion, peelability, residual film properties, pattern shape, coatability, and etching suitability. It was. In addition, when used as a permanent film, it has become possible to obtain a composition that is comprehensively excellent in mechanical properties such as residual film properties, light transmittance, and scratch resistance, and solvent resistance.
以下において、本発明の内容について詳細に説明する。尚、本願明細書において「〜」とはその前後に記載される数値を下限値および上限値として含む意味で使用される。 Hereinafter, the contents of the present invention will be described in detail. In the present specification, “to” is used to mean that the numerical values described before and after it are included as a lower limit value and an upper limit value.
以下において本発明を詳細に説明する。なお、本明細書中において、メタ(アクリレート)はアクリレートおよびメタクリレートを表し、メタ(アクリル)はアクリルおよびメタクリルを表し、メタ(アクリロイル)はアクリロイルおよびメタクリロイルを表す。また、本明細書中において、単量体とモノマーは同一である。本発明における単量体は、オリゴマー、ポリマーと区別し、質量平均分子量が1,000以下の化合物をいう。本明細書中において、官能基は重合に関与する基をいう。
なお、本発明で言うナノインプリントとは、およそ数μmから数十nmのサイズのパターン転写をいう。すなわち、ナノオーダーのインプリントに限定されるものではないことは言うまでも無い。
The present invention is described in detail below. In this specification, meth (acrylate) represents acrylate and methacrylate, meth (acryl) represents acryl and methacryl, and meth (acryloyl) represents acryloyl and methacryloyl. Moreover, in this specification, a monomer and a monomer are the same. The monomer in the present invention is a compound having a mass average molecular weight of 1,000 or less, distinguished from oligomers and polymers. In the present specification, the functional group refers to a group involved in polymerization.
The nanoimprint referred to in the present invention refers to pattern transfer having a size of about several μm to several tens of nm. That is, it goes without saying that the present invention is not limited to nano-order imprints.
本発明の光ナノインプリントリソグラフィ用硬化性組成物(以下、単に「本発明の組成物」ということがある)は、例えば、硬化前においては光透過性が高く、微細凹凸パターンの形成能、塗布適性およびその他の加工適性に優れると共に、硬化後においては感度(速硬化性)、解像性、ラインエッジラフネス性、塗膜強度、モールドとの剥離性、残膜特性、エッチング耐性、低硬化収縮性、基板密着性或いは他の諸点において総合的に優れた塗膜物性が得られる。そのため、本発明の組成物は、光ナノインプリントリソグラフィに広く用いることができる。 The curable composition for optical nanoimprint lithography of the present invention (hereinafter sometimes simply referred to as “the composition of the present invention”) has, for example, high light transmittance before curing, the ability to form a fine uneven pattern, and suitability for coating. In addition to excellent processing suitability, after curing, sensitivity (fast curing), resolution, line edge roughness, film strength, mold release, residual film properties, etching resistance, low cure shrinkage In general, excellent coating properties can be obtained in terms of substrate adhesion or other points. Therefore, the composition of the present invention can be widely used for optical nanoimprint lithography.
即ち、本発明の組成物は、光ナノインプリントリソグラフィに用いる場合、以下のような特徴を有するものとすることができる。
(1)室温での溶液流動性に優れるため、モールド凹部のキャビティ内に該組成物が流れ込みやすく、大気が取り込まれにくいためバブル欠陥を引き起こすことがなく、モールド凸部、凹部のいずれにおいても光硬化後に残渣が残りにくい。
(2)硬化後の硬化膜は機械的性質に優れ、塗膜と基板の密着性に優れ、塗膜とモールドの剥離性に優れるため、モールドを引き剥がす際にパターン崩れや塗膜表面に糸引きが生じて表面荒れを引き起こすことがないため良好なパターンを形成できる。
(3)光硬化後の体積収縮が小さく、モールド転写特性に優れるため、微細パターンの正確な賦型性が可能である。
(4)塗布均一性に優れるため、大型基板への塗布・微細加工分野などに適する。
(5)膜の光硬化速度が高いので、生産性が高い。
(6)エッチング加工精度、エッチング耐性などに優れるので、半導体デバイスやトランジスタなどの基板加工用エッチングレジストとして好適に用いることができる、
(7)エッチング後のレジスト剥離性に優れ、残渣を生じないため、エッチングレジストとして好適に用いることができる、
(8)光透過性、残膜性、耐擦傷性などの機械特性、耐溶剤性が高いので、各種の永久膜としてとして好適に用いることができる、
等の特徴を有するものとすることができる。
That is, the composition of the present invention can have the following characteristics when used in optical nanoimprint lithography.
(1) Since the solution fluidity at room temperature is excellent, the composition easily flows into the cavity of the mold recess, and the atmosphere is difficult to be taken in. Residues hardly remain after curing.
(2) The cured film after curing has excellent mechanical properties, excellent adhesion between the coating film and the substrate, and excellent peeling properties between the coating film and the mold. Since pulling does not cause surface roughness, a good pattern can be formed.
(3) The volume shrinkage after photocuring is small and the mold transfer characteristics are excellent, so that an accurate formability of a fine pattern is possible.
(4) Since it is excellent in coating uniformity, it is suitable for the field of coating / microfabrication on large substrates.
(5) Since the photocuring speed of the film is high, the productivity is high.
(6) Since it is excellent in etching processing accuracy, etching resistance, etc., it can be suitably used as an etching resist for substrate processing of semiconductor devices and transistors,
(7) It is excellent in resist releasability after etching and does not produce a residue, so that it can be suitably used as an etching resist.
(8) Since it has high mechanical properties such as light transmittance, residual film property, scratch resistance, and solvent resistance, it can be suitably used as various permanent films.
And the like.
例えば、本発明の組成物は、これまで展開は難しかった半導体集積回路や液晶デイスプレイの薄膜トランジタなどの微細加工用途、液晶カラーフィルタの保護膜、スペーサに好適に適用でき、その他の用途、例えば、プラズマディスプレイパネル用隔壁材、フラットスクリーン、マイクロ電気機械システム(MEMS)、センサ素子、光ディスク、高密度メモリーデイスク等の磁気記録媒体、回折格子ヤレリーフホログラム等の光学部品、ナノデバイス、光学デバイス、光学フィルムや偏光素子、有機トランジスタ、カラーフィルタ、オーバーコート層、柱材、液晶配向用リブ材、マイクロレンズアレイ、免疫分析チップ、DNA分離チップ、マイクロリアクター、ナノバイオデバイス、光導波路、光学フィルター、フォトニック液晶等の作製にも幅広く適用できるようになる。 For example, the composition of the present invention can be suitably applied to fine processing applications such as semiconductor integrated circuits and liquid crystal display thin film transistors, liquid crystal color filter protective films, spacers, and the like, which have been difficult to develop until now. Bulkhead materials for plasma display panels, flat screens, micro electromechanical systems (MEMS), sensor elements, optical recording media such as high-density memory disks, optical components such as diffraction grating relief holograms, nanodevices, optical devices, optical Film, polarizing element, organic transistor, color filter, overcoat layer, pillar material, rib material for liquid crystal alignment, microlens array, immunoassay chip, DNA separation chip, microreactor, nanobiodevice, optical waveguide, optical filter, photonic Production of liquid crystal Can be widely applied to.
本発明の組成物の粘度について説明する。本発明における粘度は特に述べない限り、25℃における粘度をいう。本発明の組成物は、25℃における粘度が、好ましくは25mPa・s以下、より好ましくは20mPa・s以下、さらに好ましくは3〜18mPa・sである。このような粘度とすることにより、硬化前の微細凹凸パターンの形成能、塗布適性およびその他の加工適性を付与でき、硬化後においては解像性、ラインエッジラフネス性、残膜特性、基板密着性或いは他の諸点において優れた塗膜物性を付与できる。本発明の組成物の粘度を3mPa・s以上とすることにより、基板塗布適性の問題や膜の機械的強度の低下が生じにくい傾向にある。具体的には、粘度を3mPa・s以上とすることによって、組成物の塗布の際に面上ムラを生じたり、塗布時に基板から組成物が流れ出たりするのを抑止できる傾向にあり、好ましい。一方、本発明の組成物の粘度を25mPa・s以下とすることにより、微細な凹凸パターンを有するモールドを組成物に密着させた場合でも、モールドの凹部のキャビティ内にも組成物が流れ込み、大気が取り込まれにくくなるため、バブル欠陥を引き起こしにくくなり、モールド凸部において光硬化後に残渣が残りにくくなり好ましい。 The viscosity of the composition of the present invention will be described. The viscosity in the present invention means a viscosity at 25 ° C. unless otherwise specified. The composition of the present invention has a viscosity at 25 ° C. of preferably 25 mPa · s or less, more preferably 20 mPa · s or less, and further preferably 3 to 18 mPa · s. By setting such a viscosity, it is possible to impart the ability to form a fine concavo-convex pattern before curing, coating suitability and other processing suitability. After curing, resolution, line edge roughness, residual film properties, substrate adhesion Alternatively, excellent coating film properties can be imparted in other respects. By setting the viscosity of the composition of the present invention to 3 mPa · s or more, there is a tendency that problems of substrate coating suitability and a decrease in mechanical strength of the film hardly occur. Specifically, by setting the viscosity to 3 mPa · s or more, it is preferable that unevenness on the surface is generated during the application of the composition or the composition can be prevented from flowing out of the substrate during the application. On the other hand, by setting the viscosity of the composition of the present invention to 25 mPa · s or less, even when a mold having a fine concavo-convex pattern is adhered to the composition, the composition also flows into the cavity of the concave portion of the mold, and the atmosphere Is less likely to be taken in, so that it is difficult to cause bubble defects, and it is difficult for residues to remain after photocuring in the mold convex portion.
本発明の組成物は、重合性不飽和単量体35〜99質量%、光重合開始剤0.1〜15質量、フッ素系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤およびフッ素・シリコーン系界面活性剤の少なくとも1種0.001〜5質量%、無機酸化物微粒子を0.1〜50質量%を含む。 The composition of the present invention comprises 35 to 99% by weight of a polymerizable unsaturated monomer, 0.1 to 15% by weight of a photopolymerization initiator, a fluorine surfactant, a silicone surfactant and a fluorine / silicone surfactant. At least one of 0.001 to 5% by mass and 0.1 to 50% by mass of inorganic oxide fine particles.
重合性不飽和単量体
本発明の組成物は、好ましくは、重合性不飽和単量体をとして、分子内にエチレン性不飽和結合を有する部位と、酸素原子、窒素原子およびイオウ原子の少なくとも1種を有する部位とを含有する1官能重合性不飽和単量体を含み、かつ、該1官能重合性不飽和単量体を含む、重合性不飽和単量体の含量が48〜99質量%である組成物である。より好ましくは、1官能重合性不飽和単量体を該組成物の15質量%以上、さらに好ましくは25〜60質量%含む組成物である。
1官能重合性不飽和単量体は、好ましくは、下記(a)、(b)および(c)より選ばれる1官能重合性不飽和単量である。
(a)1分子中にエチレン性不飽和結合を有する部位およびヘテロ原子(好ましくは、酸素原子、窒 素原子およびイオウ原子)を含有する脂肪族環状部位を有する重合性不飽和単量体
(b)1分子中にエチレン性不飽和結合を有する部位および−C(=O)−結合とNR結合(Rは水 素原子またはメチル基)を有する重合性不飽和単量体
(c)1分子中にエチレン性不飽和結合を有する部位および炭素数が6〜12の脂環部位を有する重 合性不飽和単量体
Polymerizable unsaturated monomer Preferably, the composition of the present invention comprises a polymerizable unsaturated monomer as a site having an ethylenically unsaturated bond in the molecule, and at least an oxygen atom, a nitrogen atom and a sulfur atom. The content of the polymerizable unsaturated monomer containing the monofunctional polymerizable unsaturated monomer containing a portion having one kind and containing the monofunctional polymerizable unsaturated monomer is 48 to 99 masses. % Of the composition. More preferably, it is a composition containing 15% by mass or more, more preferably 25 to 60% by mass of the monofunctional polymerizable unsaturated monomer.
The monofunctional polymerizable unsaturated monomer is preferably a monofunctional polymerizable unsaturated monomer selected from the following (a), (b) and (c).
(A) a polymerizable unsaturated monomer (b) having an aliphatic cyclic moiety containing a moiety having an ethylenically unsaturated bond and a hetero atom (preferably an oxygen atom, a nitrogen atom and a sulfur atom) in one molecule; ) A polymerizable unsaturated monomer having a site having an ethylenically unsaturated bond in one molecule and a -C (= O)-bond and an NR bond (R is a hydrogen atom or a methyl group) (c) in one molecule A polymerizable unsaturated monomer having a portion having an ethylenically unsaturated bond and an alicyclic portion having 6 to 12 carbon atoms
本発明で用いる1官能重合性不飽和単量体は、好ましくは、下記一般式(I)〜一般式(VIII)のいずれかで表される重合性不飽和単量体である。 The monofunctional polymerizable unsaturated monomer used in the present invention is preferably a polymerizable unsaturated monomer represented by any one of the following general formulas (I) to (VIII).
一般式(I)
ここで、R11は水素原子が好ましい。R12、R13、R14、R15は、それぞれ、水素原子、メチル基が好ましく、水素原子がより好ましい。m1は、0または1が好ましい。Z11は、少なくとも一方が酸素原子であることが好ましい。W11は−C(=O)−が好ましい。
n1が2以上のとき、R14、R15は、それぞれ、同一であってもよいし、異なっていてもよい。
Formula (I)
Here, R 11 is preferably a hydrogen atom. R 12 , R 13 , R 14 , and R 15 are each preferably a hydrogen atom or a methyl group, and more preferably a hydrogen atom. m1 is preferably 0 or 1. At least one of Z 11 is preferably an oxygen atom. W 11 is preferably —C (═O) —.
When n1 is 2 or more, R 14 and R 15 may be the same or different.
一般式(I)で表される化合物の具体例としては、下記式(I−1)〜(I−19)を挙げることができる。
一般式(II)
R21は水素原子が好ましい。R22、R23、R24およびR25は、それぞれ、水素原子、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基が好ましく、水素原子、メチル基、エチル基がより好ましい。n2は1または2が好ましい。m2は、0または1が好ましい。
Formula (II)
R 21 is preferably a hydrogen atom. R 22 , R 23 , R 24 and R 25 are each preferably a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group, a propyl group or a butyl group, more preferably a hydrogen atom, a methyl group or an ethyl group. n2 is preferably 1 or 2. m2 is preferably 0 or 1.
一般式(II)で表される化合物の具体例としては、下記式(II−1)〜(II−9)を挙げることができる。
一般式(III)
R32、R33、R34およびR35は、それぞれ、水素原子、メチル基、エチル基、プロピル基が好ましく、水素原子がより好ましい。n3は1または2が好ましい。
Formula (III)
R 32 , R 33 , R 34 and R 35 are each preferably a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group or a propyl group, more preferably a hydrogen atom. n3 is preferably 1 or 2.
一般式(III)で表される化合物の具体例としては、下記式(III−1)〜(III−11)を挙げることができる。
一般式(IV)
R41は水素原子が好ましい。R42およびR43は、それぞれ、水素原子、メチル基、エチル基が好ましく、水素原子がより好ましい。M41はメチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基のいずれかであることが好ましい。
Formula (IV)
R 41 is preferably a hydrogen atom. R 42 and R 43 are each preferably a hydrogen atom, a methyl group or an ethyl group, more preferably a hydrogen atom. M 41 is preferably any one of a methylene group, an ethylene group, a propylene group, and a butylene group.
一般式(IV)で表される化合物の具体例としては、下記式(IV−1)〜(IV−13)を挙げることができる。
一般式(V)
ここで、X51が結合なしの場合とは、後述する一般式(V)の例示化合物の(V−7)、(V−8)のような結合形態をいう。
R51は水素原子が好ましい。R54およびR55は、それぞれ、水素原子、メチル基、エチル基が好ましく、水素原子、メチル基がより好ましい。m5は1または2が好ましい。
General formula (V)
Here, the case where X 51 is not bonded refers to a bonded form such as (V-7) and (V-8) of an exemplary compound of the general formula (V) described later.
R 51 is preferably a hydrogen atom. R 54 and R 55 are each preferably a hydrogen atom, a methyl group or an ethyl group, more preferably a hydrogen atom or a methyl group. m5 is preferably 1 or 2.
一般式(V)で表される化合物の具体例としては、下記式(V−1)〜(V−8)を挙げることができる。
一般式(VI)
一般式(VII)
Formula (VI)
Formula (VII)
一般式(VI)で表される化合物の具体例としては、下記式(VI−1)〜(VI−10)を挙げることができる。
一般式(VII)
一般式(VII)で表される化合物の具体例としては、下記式(VII−1)〜(VII−3)を挙げることができる。
一般式(VIII)
R81は水素原子が好ましい。
一般式(VIII)で表される化合物の具体例としては、下記式(VIII−1)〜(VIII−14)を挙げることができる。
General formula (VIII)
R 81 is preferably a hydrogen atom.
Specific examples of the compound represented by the general formula (VIII) include the following formulas (VIII-1) to (VIII-14).
第2の重合性不飽和単量体
本発明では、上記重合性不飽和単量体のほかの重合性不飽和単量体を含んでいても良い。例えば、エチレン性不飽和結合を有する部位、ならびに、シリコーン原子および/またはリン原子を含有する重合性不飽和単量体が挙げられる。このような第2の重合性不飽和単量体は、1官能重合性不飽和単量体、多官能重合性不飽和単量体であってもよい。このような重合性不飽和単量体は、重合性不飽和単量体中0.1質量%以上含むことが好ましい。
Second polymerizable unsaturated monomer In the present invention, a polymerizable unsaturated monomer other than the polymerizable unsaturated monomer may be included. For example, the polymerizable unsaturated monomer containing the site | part which has an ethylenically unsaturated bond, and a silicone atom and / or a phosphorus atom is mentioned. Such a second polymerizable unsaturated monomer may be a monofunctional polymerizable unsaturated monomer or a polyfunctional polymerizable unsaturated monomer. Such a polymerizable unsaturated monomer is preferably contained in an amount of 0.1% by mass or more in the polymerizable unsaturated monomer.
第2の重合性不飽和単量体としては、例えば、下記(IX−1)〜(IX−23)を採用することができる。
本発明の組成物は、さらに、膜硬度、可とう性等の改良を目的に、エチレン性不飽和結合含有基を1個有する重合性不飽和単量体(1官能の重合性不飽和単量体)を併用してもよい。具体的には、2−アクリロイロキシエチルフタレート、2−アクリロイロキシ2−ヒドロキシエチルフタレート、2−アクリロイロキシエチルヘキサヒドロフタレート、2−アクリロイロキシプロピルフタレート、2−エチル−2−ブチルプロパンジオールアクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシルカルビトール(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2−メトキシエチル(メタ)アクリレート、3−メトキシブチル(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、アクリル酸ダイマー、脂肪族エポキシ(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、ブタンジオールモノ(メタ)アクリレート、ブトキシエチル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、セチル(メタ)アクリレート、エチレンオキシド変性(以下「EO」という。)クレゾール(メタ)アクリレート、ジプロピレングリコール(メタ)アクリレート、エトキシ化フェニル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、イソアミル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、イソオクチル(メタ)アクリレート、イソミリスチル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、メトキシジプロピレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシトリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシトリエチレングリコール(メタ)アクリレート、メチル(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールベンゾエート(メタ)アクリレート、ノニルフェノキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、ノニルフェノキシポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、オクチル(メタ)アクリレート、パラクミルフェノキシエチレングリコール(メタ)アクリレート、エピクロロヒドリン(以下「ECH」という)変性フェノキシアクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、フェノキシジエチレングリコール(メタ)アクリレート、フェノキシヘキサエチレングリコール(メタ)アクリレート、フェノキシテトラエチレングリコール(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコール−ポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、EO変性コハク酸(メタ)アクリレート、tert−ブチル(メタ)アクリレート、トリブロモフェニル(メタ)アクリレート、EO変性トリブロモフェニル(メタ)アクリレート、トリドデシル(メタ)アクリレート、p−イソプロペニルフェノール、スチレン、α−メチルスチレン、アクリロニトリル、ビニルカルバゾール、イソシアネートメチル(メタ)アクリレート、イソシアネートエチル(メタ)アクリレート、イソシアネートn−プロピル(メタ)アクリレート、イソシアネートイソプロピル(メタ)アクリレート、イソシアネートn−ブチル(メタ)アクリレート、イソシアネートイソブチル(メタ)アクリレート、イソシアネートsec−ブチル(メタ)アクリレート、イソシアネートtert−ブチル(メタ)アクリレート等のイソシアネートアルキル(メタ)アクリレート;(メタ)アクリロイルメチルイソシアネート、(メタ)アクリロイルエチルイソシアネート、(メタ)アクリロイルn−プロピルイソシアネート、(メタ)アクリロイルイソプロピルイソシアネート、(メタ)アクリロイルn−ブチルイソシアネート、(メタ)アクリロイルイソブチルイソシアネート、(メタ)アクリロイルsec−ブチルイソシアネート、(メタ)アクリロイルtert−ブチルイソシアネート等の(メタ)アクリロイルアルキルイソシアネートが例示される。 The composition of the present invention further comprises a polymerizable unsaturated monomer having one ethylenically unsaturated bond-containing group (monofunctional polymerizable unsaturated monomer) for the purpose of improving film hardness, flexibility and the like. Body) may be used in combination. Specifically, 2-acryloyloxyethyl phthalate, 2-acryloyloxy 2-hydroxyethyl phthalate, 2-acryloyloxyethyl hexahydrophthalate, 2-acryloyloxypropyl phthalate, 2-ethyl-2-butylpropanediol acrylate 2-ethylhexyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl carbitol (meth) acrylate, 2-hydroxybutyl (meth) acrylate, 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxypropyl (meth) acrylate, 2-methoxyethyl (Meth) acrylate, 3-methoxybutyl (meth) acrylate, 4-hydroxybutyl (meth) acrylate, acrylic acid dimer, aliphatic epoxy (meth) acrylate, benzyl (meth) acrylate , Butanediol mono (meth) acrylate, butoxyethyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, cetyl (meth) acrylate, ethylene oxide modified (hereinafter referred to as “EO”) cresol (meth) acrylate, dipropylene glycol (meth) ) Acrylate, ethoxylated phenyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, isoamyl (meth) acrylate, isobutyl (meth) acrylate, isooctyl (meth) acrylate, isomyristyl (meth) acrylate, lauryl (meth) acrylate, methoxydi Propylene glycol (meth) acrylate, methoxytripropylene glycol (meth) acrylate, methoxypolyethylene glycol (meth) acrylate, methoxytriethylene Glycol (meth) acrylate, methyl (meth) acrylate, neopentyl glycol benzoate (meth) acrylate, nonylphenoxypolyethylene glycol (meth) acrylate, nonylphenoxypolypropylene glycol (meth) acrylate, octyl (meth) acrylate, paracumylphenoxyethylene glycol (Meth) acrylate, epichlorohydrin (hereinafter referred to as “ECH”) modified phenoxy acrylate, phenoxyethyl (meth) acrylate, phenoxydiethylene glycol (meth) acrylate, phenoxyhexaethylene glycol (meth) acrylate, phenoxytetraethylene glycol (meth) Acrylate, polyethylene glycol (meth) acrylate, polyethylene glycol-polypropylene glycol (meth) acrylate Acrylate, polypropylene glycol (meth) acrylate, stearyl (meth) acrylate, EO-modified succinic acid (meth) acrylate, tert-butyl (meth) acrylate, tribromophenyl (meth) acrylate, EO-modified tribromophenyl (meth) acrylate, Tridodecyl (meth) acrylate, p-isopropenylphenol, styrene, α-methylstyrene, acrylonitrile, vinylcarbazole, isocyanate methyl (meth) acrylate, isocyanate ethyl (meth) acrylate, isocyanate n-propyl (meth) acrylate, isocyanate isopropyl ( (Meth) acrylate, isocyanate n-butyl (meth) acrylate, isocyanate isobutyl (meth) acrylate, isocyanate sec-butyl Isocyanate alkyl (meth) acrylates such as (meth) acrylate and isocyanate tert-butyl (meth) acrylate; (meth) acryloylmethyl isocyanate, (meth) acryloylethyl isocyanate, (meth) acryloyl n-propyl isocyanate, (meth) acryloylisopropyl isocyanate And (meth) acryloyl n-butyl isocyanate, (meth) acryloyl isobutyl isocyanate, (meth) acryloyl sec-butyl isocyanate, (meth) acryloyl tert-butyl isocyanate, and the like.
本発明で用いる他の重合性不飽和単量体としては、エチレン性不飽和結合含有基を2個以上有する多官能重合性不飽和単量体を用いることが好ましい。 As another polymerizable unsaturated monomer used in the present invention, a polyfunctional polymerizable unsaturated monomer having two or more ethylenically unsaturated bond-containing groups is preferably used.
本発明で好ましく用いることのできるエチレン性不飽和結合含有基を2個有する2官能重合性不飽和単量体の例としては、ジエチレングリコールモノエチルエーテル(メタ)アクリレート、ジメチロールジシクロペンタンジ(メタ)アクリレート、ジ(メタ)アクリル化イソシアヌレート、1,3−ブチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,4−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、EO変性1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ECH変性1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、アリロキシポリエチレングリコールアクリレート、1,9−ノナンジオールジ(メタ)アクリレート、EO変性ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、PO変性ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、変性ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、EO変性ビスフェノールFジ(メタ)アクリレート、ECH変性ヘキサヒドロフタル酸ジアクリレート、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、EO変性ネオペンチルグリコールジアクリレート、プロピレンオキシド(以後「PO」という。)変性ネオペンチルグリコールジアクリレート、カプロラクトン変性ヒドロキシピバリン酸エステルネオペンチルグリコール、ステアリン酸変性ペンタエリスリトールジ(メタ)アクリレート、ECH変性フタル酸ジ(メタ)アクリレート、ポリ(エチレングリコール−テトラメチレングリコール)ジ(メタ)アクリレート、ポリ(プロピレングリコール−テトラメチレングリコール)ジ(メタ)アクリレート、ポリエステル(ジ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ECH変性プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、シリコーンジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリシクロデカンジメタノール(ジ)アクリレート、ネオペンチルグリコール変性トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、EO変性トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリグリセロールジ(メタ)アクリレート、ジプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジビニルエチレン尿素、ジビニルプロピレン尿素が例示される。 Examples of the bifunctional polymerizable unsaturated monomer having two ethylenically unsaturated bond-containing groups that can be preferably used in the present invention include diethylene glycol monoethyl ether (meth) acrylate, dimethylol dicyclopentane di (meta ) Acrylate, di (meth) acrylated isocyanurate, 1,3-butylene glycol di (meth) acrylate, 1,4-butanediol di (meth) acrylate, EO-modified 1,6-hexanediol di (meth) acrylate, ECH modified 1,6-hexanediol di (meth) acrylate, allyloxy polyethylene glycol acrylate, 1,9-nonanediol di (meth) acrylate, EO modified bisphenol A di (meth) acrylate, PO modified bisphenol A di (meth) Acrylate, modified screw Enol A di (meth) acrylate, EO modified bisphenol F di (meth) acrylate, ECH modified hexahydrophthalic acid diacrylate, hydroxypivalic acid neopentyl glycol di (meth) acrylate, neopentyl glycol di (meth) acrylate, EO modified Neopentyl glycol diacrylate, propylene oxide (hereinafter referred to as “PO”) modified neopentyl glycol diacrylate, caprolactone modified hydroxypivalate ester neopentyl glycol, stearic acid modified pentaerythritol di (meth) acrylate, ECH modified phthalic acid di ( (Meth) acrylate, poly (ethylene glycol-tetramethylene glycol) di (meth) acrylate, poly (propylene glycol-tetramethylene glycol) Di) (di) (meth) acrylate, polyester (di) acrylate, polyethylene glycol di (meth) acrylate, polypropylene glycol di (meth) acrylate, ECH modified propylene glycol di (meth) acrylate, silicone di (meth) acrylate, triethylene Glycol di (meth) acrylate, tetraethylene glycol di (meth) acrylate, tricyclodecane dimethanol (di) acrylate, neopentyl glycol modified trimethylolpropane di (meth) acrylate, tripropylene glycol di (meth) acrylate, EO modified Tripropylene glycol di (meth) acrylate, triglycerol di (meth) acrylate, dipropylene glycol di (meth) acrylate, divinylethyleneurine Examples thereof include silicon and divinylpropylene urea.
これらの中で特に、1,9−ノナンジオールジ(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート等が本発明に好適に用いられる。 Among these, 1,9-nonanediol di (meth) acrylate, tripropylene glycol di (meth) acrylate, tetraethylene glycol di (meth) acrylate, hydroxypivalate neopentyl glycol di (meth) acrylate, polyethylene glycol Di (meth) acrylate and the like are preferably used in the present invention.
エチレン性不飽和結合含有基を3個以上有する多官能重合性不飽和単量体の例としては、ECH変性グリセロールトリ(メタ)アクリレート、EO変性グリセロールトリ(メタ)アクリレート、PO変性グリセロールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、EO変性リン酸トリアクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、EO変性トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、PO変性トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリス(アクリロキシエチル)イソシアヌレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヒドロキシペンタ(メタ)アクリレート、アルキル変性ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールポリ(メタ)アクリレート、アルキル変性ジペンタエリスリトールトリ(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、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、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート等が挙げられる。 Examples of the polyfunctional polymerizable unsaturated monomer having 3 or more ethylenically unsaturated bond-containing groups include ECH-modified glycerol tri (meth) acrylate, EO-modified glycerol tri (meth) acrylate, PO-modified glycerol tri (meta) ) Acrylate, pentaerythritol triacrylate, EO modified phosphoric acid triacrylate, trimethylolpropane tri (meth) acrylate, caprolactone modified trimethylolpropane tri (meth) acrylate, EO modified trimethylolpropane tri (meth) acrylate, PO modified trimethylol Propane tri (meth) acrylate, tris (acryloxyethyl) isocyanurate, dipentaerythritol hexa (meth) acrylate, caprolactone-modified dipentaerythritol hexa (meth) Chryrate, dipentaerythritol hydroxypenta (meth) acrylate, alkyl-modified dipentaerythritol penta (meth) acrylate, dipentaerythritol poly (meth) acrylate, alkyl-modified dipentaerythritol tri (meth) acrylate, ditrimethylolpropane tetra (meth) Examples include acrylate, pentaerythritol ethoxytetra (meth) acrylate, and pentaerythritol tetra (meth) acrylate.
これらの中で特に、EO変性グリセロールトリ(メタ)アクリレート、PO変性グリセロールトリ(メタ)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、EO変性トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、PO変性トリメチロールプロパントリ(メタ)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、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、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート等が本発明に好適に用いられる。 Among these, EO-modified glycerol tri (meth) acrylate, PO-modified glycerol tri (meth) acrylate, trimethylolpropane tri (meth) acrylate, EO-modified trimethylolpropane tri (meth) acrylate, PO-modified trimethylolpropane tri (Meth) acrylate, dipentaerythritol hexa (meth) acrylate, pentaerythritol ethoxytetra (meth) acrylate, pentaerythritol tetra (meth) acrylate and the like are preferably used in the present invention.
一分子内に光重合性官能を2つ以上有するものを用いる場合には、上記のように組成物に多量の光重合性官能基が導入されるので、組成物の架橋密度が非常に大きくなり、硬化後の諸物性を向上させる効果が高い。硬化後の諸物性の中でも、とりわけ耐熱性および耐久性(耐摩耗性、耐薬品性、耐水性)が架橋密度の増大によって向上し、高熱、摩擦または溶剤に曝されても、微細凹凸パターンの変形、消失、損傷が起こり難くなる。 When using a compound having two or more photopolymerizable functions in one molecule, a large amount of photopolymerizable functional groups are introduced into the composition as described above, so that the crosslink density of the composition becomes very large. The effect of improving various physical properties after curing is high. Among the various physical properties after curing, heat resistance and durability (abrasion resistance, chemical resistance, water resistance) are improved by increasing the crosslink density, and even when exposed to high heat, friction or solvent, Deformation, disappearance, and damage are less likely to occur.
本発明の組成物では、架橋密度をさらに高める目的で、上記多官能重合性不飽和単量体よりもさらに分子量の大きい多官能オリゴマーやポリマーを本発明の目的を達成する範囲で配合することができる。光ラジカル重合性を有する多官能オリゴマーとしてはポリエステルアクリレート、ポリウレタンアクリレート、ポリエーテルアクリレート、ポリエポキシアクリレート等の各種アクリレートオリゴマー、フォスファゼン骨格、アダマンタン骨格、カルド骨格、ノルボルネン骨格等の嵩高い構造を持つオリゴマーまたはポリマー等が挙げられる。 In the composition of the present invention, for the purpose of further increasing the crosslinking density, a polyfunctional oligomer or polymer having a molecular weight higher than that of the polyfunctional polymerizable unsaturated monomer may be blended within a range that achieves the object of the present invention. it can. Polyfunctional oligomers having photo-radical polymerizability include various acrylate oligomers such as polyester acrylate, polyurethane acrylate, polyether acrylate, polyepoxy acrylate, oligomers having a bulky structure such as phosphazene skeleton, adamantane skeleton, cardo skeleton, norbornene skeleton, or Examples thereof include polymers.
本発明で用いる重合性不飽和単量体として、オキシラン環を有する化合物も採用できる。オキシラン環を有する化合物としては、例えば、多塩基酸のポリグリシジルエステル類、多価アルコールのポリグリシジルエーテル類、ポリオキシアルキレングリコールのポリグリシジルエーテル類、芳香族ポリオールのポリグリシジルエテーテル類、芳香族ポリオールのポリグリシジルエーテル類の水素添加化合物類、ウレタンポリエポキシ化合物およびエポキシ化ポリブタジエン類等を挙げることができる。これらの化合物は、その一種を単独で使用することもできるし、また、その二種以上を混合して使用することもできる。 As the polymerizable unsaturated monomer used in the present invention, a compound having an oxirane ring can also be employed. Examples of the compound having an oxirane ring include polyglycidyl esters of polybasic acids, polyglycidyl ethers of polyhydric alcohols, polyglycidyl ethers of polyoxyalkylene glycols, polyglycidyl ethers of aromatic polyols, and aromatics. Mention may be made, for example, of hydrogenated compounds of polyglycidyl ethers of polyols, urethane polyepoxy compounds and epoxidized polybutadienes. These compounds can be used alone or in combination of two or more thereof.
好ましく使用することのできるエポキシ化合物としては、例えばビスフェノールAジグリシジルエーテル、ビスフェノールFジグリシジルエーテル、ビスフェノールSジグリシジルエーテル、臭素化ビスフェノールAジグリシジルエーテル、臭素化ビスフェノールFジグリシジルエーテル、臭素化ビスフェノールSジグリシジルエーテル、水添ビスフェノールAジグリシジルエーテル、水添ビスフェノールFジグリシジルエーテル、水添ビスフェノールSジグリシジルエーテル、1,4−ブタンジオールジグリシジルエーテル、1,6−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、グリセリントリグリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル類;エチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリンなどの脂肪族多価アルコールに1種または2種以上のアルキレンオキサイドを付加することにより得られるポリエーテルポリオールのポリグリシジルエーテル類;脂肪族長鎖二塩基酸のジグリシジルエステル類;脂肪族高級アルコールのモノグリシジルエーテル類;フェノール、クレゾール、ブチルフェノールまたはこれらにアルキレンオキサイドを付加して得られるポリエーテルアルコールのモノグリシジルエーテル類;高級脂肪酸のグリシジルエステル類などを例示することができる。 Examples of the epoxy compound that can be preferably used include bisphenol A diglycidyl ether, bisphenol F diglycidyl ether, bisphenol S diglycidyl ether, brominated bisphenol A diglycidyl ether, brominated bisphenol F diglycidyl ether, and brominated bisphenol S. Diglycidyl ether, hydrogenated bisphenol A diglycidyl ether, hydrogenated bisphenol F diglycidyl ether, hydrogenated bisphenol S diglycidyl ether, 1,4-butanediol diglycidyl ether, 1,6-hexanediol diglycidyl ether, glycerin tri Glycidyl ether, trimethylolpropane triglycidyl ether, polyethylene glycol diglycidyl ether, polypropylene glycol Glycidyl ethers; polyglycidyl ethers of polyether polyols obtained by adding one or more alkylene oxides to aliphatic polyhydric alcohols such as ethylene glycol, propylene glycol and glycerin; aliphatic long-chain dibasic acids Diglycidyl esters of aliphatic higher alcohols; monoglycidyl ethers of higher aliphatic alcohols; monoglycidyl ethers of polyether alcohols obtained by adding phenol, cresol, butylphenol or alkylene oxide to these; glycidyl esters of higher fatty acids, etc. can do.
グリシジル基含有化合物として好適に使用できる市販品としては、UVR−6216(ユニオンカーバイド社製)、グリシドール、AOEX24、サイクロマーA200、(以上、ダイセル化学工業(株)製)、エピコート828、エピコート812、エピコート1031、エピコート872、エピコートCT508(以上、油化シェル(株)製)、KRM−2400、KRM−2410、KRM−2408、KRM−2490、KRM−2720、KRM−2750(以上、旭電化工業(株)製)などを挙げることができる。これらは、1種単独で、または2種以上組み合わせて用いることができる。 Commercially available products that can be suitably used as the glycidyl group-containing compound include UVR-6216 (manufactured by Union Carbide), glycidol, AOEX24, cyclomer A200, (manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd.), Epicoat 828, Epicoat 812, Epicoat 1031, Epicoat 872, Epicoat CT508 (above, manufactured by Yuka Shell Co., Ltd.), KRM-2400, KRM-2410, KRM-2408, KRM-2490, KRM-2720, KRM-2750 (above, Asahi Denka Kogyo ( Product)). These can be used alone or in combination of two or more.
また、これらのオキシラン環を有する化合物はその製法は問わないが、例えば、丸善KK出版、第四版実験化学講座20有機合成II、213〜、平成4年、Ed.by Alfred Hasfner,The chemistry of heterocyclic compounds−Small Ring Heterocycles part3 Oxiranes,John & Wiley and Sons,An Interscience Publication,New York,1985、吉村、接着、29巻12号、32、1985、吉村、接着、30巻5号、42、1986、吉村、接着、30巻7号、42、1986、特開平11−100378号公報、特許第2906245号公報、特許第2926262号公報などの文献を参考にして合成できる。 The production method of these compounds having an oxirane ring is not limited. For example, Maruzen KK Publishing, 4th edition Experimental Chemistry Course 20 Organic Synthesis II, 213, 1992, Ed. By Alfred Hasfner, The chemistry of cyclic compounds-Small Ring Heterocycles part 3 Oxiranes, John & Wiley and Sons, An Interscience Publication, New York, 1985, Yoshimura, Adhesion, Vol. 29, No. 12, 32, 1985, Yoshimura, Adhesion, Vol. 30, No. 5, 42, 1986, Yoshimura, Adhesion, Vol. 30, No. 7, 42, 1986, Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-1000037, Japanese Patent No. 2906245, Japanese Patent No. 2926262 and the like can be synthesized.
本発明で用いる重合性不飽和単量体として、ビニルエーテル化合物を併用してもよい。
ビニルエーテル化合物は、適宜選択すれば良く、例えば、2−エチルヘキシルビニルエーテル、ブタンジオール−1,4−ジビニルエーテル、ジエチレングリコールモノビニルエーテル、ジエチレングリコールモノビニルエーテル、エチレングリコールジビニルエーテル、トリエチレングリコールジビニルエーテル、1,2−プロパンジオールジビニルエーテル、1,3−プロパンジオールジビニルエーテル、1,3−ブタンジオールジビニルエーテル、1,4−ブタンジオールジビニルエーテル、テトラメチレングリコールジビニルエーテル、ネオペンチルグリコールジビニルエーテル、トリメチロールプロパントリビニルエーテル、トリメチロールエタントリビニルエーテル、ヘキサンジオールジビニルエーテル、テトラエチレングリコールジビニルエーテル、ペンタエリスリトールジビニルエーテル、ペンタエリスリトールトリビニルエーテル、ペンタエリスリトールテトラビニルエーテル、ソルビトールテトラビニルエーテル、ソルビトールペンタビニルエーテル、エチレングリコールジエチレンビニルエーテル、トリエチレングリコールジエチレンビニルエーテル、エチレングリコールジプロピレンビニルエーテル、トリエチレングリコールジエチレンビニルエーテル、トリメチロールプロパントリエチレンビニルエーテル、トリメチロールプロパンジエチレンビニルエーテル、ペンタエリスリトールジエチレンビニルエーテル、ペンタエリスリトールトリエチレンビニルエーテル、ペンタエリスリトールテトラエチレンビニルエーテル、1,1,1−トリス〔4−(2−ビニロキシエトキシ)フェニル〕エタン、ビスフェノールAジビニロキシエチルエーテル等が挙げられる。
As the polymerizable unsaturated monomer used in the present invention, a vinyl ether compound may be used in combination.
The vinyl ether compound may be appropriately selected. For example, 2-ethylhexyl vinyl ether, butanediol-1,4-divinyl ether, diethylene glycol monovinyl ether, diethylene glycol monovinyl ether, ethylene glycol divinyl ether, triethylene glycol divinyl ether, 1,2- Propanediol divinyl ether, 1,3-propanediol divinyl ether, 1,3-butanediol divinyl ether, 1,4-butanediol divinyl ether, tetramethylene glycol divinyl ether, neopentyl glycol divinyl ether, trimethylolpropane trivinyl ether, Trimethylolethane trivinyl ether, hexanediol divinyl ether, tetraethyleneglycol Rudivinyl ether, pentaerythritol divinyl ether, pentaerythritol trivinyl ether, pentaerythritol tetravinyl ether, sorbitol tetravinyl ether, sorbitol pentavinyl ether, ethylene glycol diethylene vinyl ether, triethylene glycol diethylene vinyl ether, ethylene glycol dipropylene vinyl ether, triethylene glycol diethylene vinyl ether, triethylene glycol Methylolpropane triethylene vinyl ether, trimethylolpropane diethylene vinyl ether, pentaerythritol diethylene vinyl ether, pentaerythritol triethylene vinyl ether, pentaerythritol tetraethylene vinyl ether, 1,1,1-tris [4- (2 Vinyloxy ethoxy) phenyl] ethane, bisphenol A divinyloxyethyl carboxyethyl ether.
これらのビニルエーテル化合物は、例えば、Stephen.C.Lapin,Polymers Paint Colour Journal.179(4237)、321(1988)に記載されている方法、即ち多価アルコールもしくは多価フェノールとアセチレンとの反応、または多価アルコールもしくは多価フェノールとハロゲン化アルキルビニルエーテルとの反応により合成することができ、これらは1種単独あるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。 These vinyl ether compounds can be obtained, for example, by the method described in Stephen C. Lapin, Polymers Paint Color Journal. 179 (4237), 321 (1988), that is, the reaction of a polyhydric alcohol or polyhydric phenol with acetylene, or They can be synthesized by the reaction of a polyhydric alcohol or polyhydric phenol and a halogenated alkyl vinyl ether, and these can be used singly or in combination of two or more.
本発明で用いる重合性不飽和単量体として、スチレン誘導体も採用できる。スチレン誘導体としては、例えば、p−メトキシスチレン、p−メトキシ−β−メチルスチレン、p−ヒドロキシスチレン、等を挙げることができる。 As the polymerizable unsaturated monomer used in the present invention, a styrene derivative can also be employed. Examples of the styrene derivative include p-methoxystyrene, p-methoxy-β-methylstyrene, p-hydroxystyrene, and the like.
その他、本発明の1官能重合体と併用できるスチレン誘導体としては、例えば、スチレン、p−メチルスチレン、p−メトキシスチレン、β−メチルスチレン、p−メチル−β−メチルスチレン、α−メチルスチレン、p−メトキシ−β−メチルスチレン、p−ヒドロキシスチレン、等を挙げることができ、ビニルナフタレン誘導体としては、例えば、1−ビニルナフタレン、α−メチル−1−ビニルナフタレン、β−メチル−1−ビニルナフタレン、4−メチル−1−ビニルナフタレン、4−メトキシ−1−ビニルナフタレン等を挙げることができる。 Other examples of the styrene derivative that can be used in combination with the monofunctional polymer of the present invention include styrene, p-methylstyrene, p-methoxystyrene, β-methylstyrene, p-methyl-β-methylstyrene, α-methylstyrene, Examples thereof include p-methoxy-β-methylstyrene, p-hydroxystyrene, etc. Examples of vinyl naphthalene derivatives include 1-vinylnaphthalene, α-methyl-1-vinylnaphthalene, β-methyl-1-vinyl. Naphthalene, 4-methyl-1-vinylnaphthalene, 4-methoxy-1-vinylnaphthalene and the like can be mentioned.
また、モールドとの剥離性や塗布性を向上させる目的で、トリフルオロエチル(メタ)アクリレート、ペンタフルオロエチル(メタ)アクリレート、(パーフルオロブチル)エチル(メタ)アクリレート、パーフルオロブチル−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、(パーフルオロヘキシル)エチル(メタ)アクリレート、オクタフルオロペンチル(メタ)アクリレート、パーフルオロオクチルエチル(メタ)アクリレート、テトラフルオロプロピル(メタ)アクリレート等のフッソ原子を有する化合物も併用することができる。 In addition, trifluoroethyl (meth) acrylate, pentafluoroethyl (meth) acrylate, (perfluorobutyl) ethyl (meth) acrylate, perfluorobutyl-hydroxypropyl ( Use compounds with fluorine atoms such as (meth) acrylate, (perfluorohexyl) ethyl (meth) acrylate, octafluoropentyl (meth) acrylate, perfluorooctylethyl (meth) acrylate, tetrafluoropropyl (meth) acrylate, etc. Can do.
本発明で用いる重合性不飽和単量体として、プロペニルエーテルおよびブテニルエーテルを配合できる。例えば1−ドデシル−1−プロペニルエーテル、1−ドデシル−1−ブテニルエーテル、1−ブテノキシメチル−2−ノルボルネン、1−4−ジ(1−ブテノキシ)ブタン、1,10−ジ(1−ブテノキシ)デカン、1,4−ジ(1−ブテノキシメチル)シクロヘキサン、ジエチレングリコールジ(1−ブテニル)エーテル、1,2,3−トリ(1−ブテノキシ)プロパン、プロペニルエーテルプロピレンカーボネート等が好適に適用できる。 As the polymerizable unsaturated monomer used in the present invention, propenyl ether and butenyl ether can be blended. For example, 1-dodecyl-1-propenyl ether, 1-dodecyl-1-butenyl ether, 1-butenoxymethyl-2-norbornene, 1-4-di (1-butenoxy) butane, 1,10-di (1-butenoxy) Decane, 1,4-di (1-butenoxymethyl) cyclohexane, diethylene glycol di (1-butenyl) ether, 1,2,3-tri (1-butenoxy) propane, propenyl ether propylene carbonate, and the like can be suitably applied.
次に、本発明の組成物における、重合性不飽和単量体の好ましいブレンド形態について説明する。本発明の組成物は、酸素、窒素、もしくはイオウ原始の少なくともぬ1種を有する部位を含有する重合性不飽和単量体を必須成分とし、さらに、多官能重合性不飽和単量体を含んでいることが好ましい。
1官能の重合性不飽和単量体は、通常、反応性希釈剤として用いられ、本発明の組成物の粘度を下げるのに有効であり、通常、全重合性不飽和単量体の15質量%以上添加される。好ましくは、20〜80質量%、より好ましくは、25〜70質量%、特に好ましくは、30〜60質量%の範囲で添加される。
上記(a)、(b)および(c)より選ばれる1官能の重合性不飽和単量体の割合を、80質量%以下とすることにより、本発明の組成物を硬化した硬化膜の機械的な強度、エッチング耐性、耐熱性がより良好となる傾向にあり、光ナノインプリントのモールド材として用いる場合には、モールドが膨潤してモールドが劣化するのを抑止できる傾向にあり好ましい。一方で、上記1官能の重合性不飽和単量体は、反応性希釈剤としてより良好であるため、全重合性不飽和単量体の15質量%以上添加されることが好ましい。
不飽和結合含有基を2個有する単量体(2官能重合性不飽和単量体)は、全重合性不飽和単量体の好ましくは90質量%以下、より好ましくは80質量%以下、特に好ましくは、70質量%以下の範囲で添加される。1官能および2官能重合性不飽和単量体の割合は、全重合性不飽和単量体の、好ましくは1〜95質量%、より好ましくは3〜95質量%、特に好ましくは、5〜90質量%の範囲で添加される。不飽和結合含有基を3個以上有する多官能重合性不飽和単量体の割合は、全重合性不飽和単量体の、好ましくは80質量%以下、より好ましくは70質量%以下、特に好ましくは、60質量%以下の範囲で添加される。重合性不飽和結合含有基を3個以上有する重合性不飽和単量体の割合を80質量%以下とすることにより、組成物の粘度を下げられるため好ましい。
Next, the preferable blend form of the polymerizable unsaturated monomer in the composition of the present invention will be described. The composition of the present invention contains a polymerizable unsaturated monomer containing a site having at least one of oxygen, nitrogen, or sulfur as an essential component, and further contains a polyfunctional polymerizable unsaturated monomer. It is preferable that
A monofunctional polymerizable unsaturated monomer is usually used as a reactive diluent and is effective in reducing the viscosity of the composition of the present invention. % Or more is added. Preferably, it is added in the range of 20 to 80% by mass, more preferably 25 to 70% by mass, and particularly preferably 30 to 60% by mass.
By setting the ratio of the monofunctional polymerizable unsaturated monomer selected from the above (a), (b) and (c) to 80% by mass or less, a cured film machine obtained by curing the composition of the present invention. The strength, etching resistance, and heat resistance tend to be better, and when used as a mold material for optical nanoimprint, it is preferable that the mold can be prevented from swelling and deteriorating. On the other hand, since the above-mentioned monofunctional polymerizable unsaturated monomer is better as a reactive diluent, it is preferable to add 15% by mass or more of the total polymerizable unsaturated monomer.
The monomer having two unsaturated bond-containing groups (bifunctional polymerizable unsaturated monomer) is preferably 90% by mass or less, more preferably 80% by mass or less, and particularly preferably 80% by mass or less of the total polymerizable unsaturated monomer. Preferably, it is added in a range of 70% by mass or less. The ratio of the monofunctional and bifunctional polymerizable unsaturated monomer is preferably 1 to 95% by mass, more preferably 3 to 95% by mass, and particularly preferably 5 to 90% by mass of the total polymerizable unsaturated monomer. It is added in the range of mass%. The ratio of the polyfunctional polymerizable unsaturated monomer having 3 or more unsaturated bond-containing groups is preferably 80% by mass or less, more preferably 70% by mass or less, and particularly preferably the total polymerizable unsaturated monomer. Is added in a range of 60% by mass or less. Since the viscosity of a composition can be lowered | hung by making the ratio of the polymerizable unsaturated monomer which has 3 or more of polymerizable unsaturated bond containing groups into 80 mass% or less, it is preferable.
特に、本発明の組成物では、重合性不飽和単量体成分が、1官能重合性不飽和単量体15〜80質量%、2官能重合性不飽和単量体0〜60質量%、3官能以上の多官能重合性不飽和単量体1〜60質量%の割合で構成されていることが好ましく、1官能重合性不飽和単量体20〜70質量%、2官能重合性不飽和単量体0〜50質量%、3官能以上の多官能重合性不飽和単量体2〜50質量%の割合で構成されていることがさらに好ましい。 In particular, in the composition of the present invention, the polymerizable unsaturated monomer component is 15 to 80% by mass of the monofunctional polymerizable unsaturated monomer, and 0 to 60% by mass of the bifunctional polymerizable unsaturated monomer. It is preferably composed of 1 to 60% by mass of a polyfunctional polymerizable unsaturated monomer that is at least functional, and 20 to 70% by mass of a monofunctional polymerizable unsaturated monomer. More preferably, it is composed of a monomer in an amount of 0 to 50% by mass and a trifunctional or higher polyfunctional polymerizable unsaturated monomer of 2 to 50% by mass.
特に、本発明の組成物では、少なくとも1個のエチレン性不飽和結合を有する部位、ならびに、シリコーン原子および/またはリン原子を含有する重合性不飽和単量体をブレンドすることが好ましい。該少なくとも1個のエチレン性不飽和結合を有する部位、ならびに、シリコーン原子および/またはリン原子を含有する重合性不飽和単量体は、通常、モールドとの剥離性や基盤との密着性を高める目的で、全重合性不飽和単量体中の0.1質量%添加される。好ましくは0.2〜10質量%、より好ましくは0.3〜7質量%、特に好ましくは0.5〜5質量%の範囲で添加される。エチレン性不飽和結合を有する部位の数(官能基の数)は1〜3が好ましい。 In particular, in the composition of the present invention, it is preferable to blend a polymerizable unsaturated monomer containing a site having at least one ethylenically unsaturated bond and a silicone atom and / or a phosphorus atom. The polymerizable unsaturated monomer containing at least one ethylenically unsaturated bond and a silicone atom and / or a phosphorus atom usually improves the releasability from the mold and the adhesion to the substrate. For the purpose, 0.1% by mass in the total polymerizable unsaturated monomer is added. Preferably it is 0.2-10 mass%, More preferably, it is 0.3-7 mass%, Most preferably, it adds in 0.5-5 mass%. As for the number of the site | parts (number of functional groups) which have an ethylenically unsaturated bond, 1-3 are preferable.
なお、本発明の組成物は、調製時における水分量が好ましくは2.0質量%以下、より好ましくは1.5質量%、さらに好ましくは1.0質量%以下である。調製時における水分量を2.0質量%以下とすることにより、本発明の組成物の保存性をより安定にすることができる。 In addition, the water content at the time of preparation of the composition of the present invention is preferably 2.0% by mass or less, more preferably 1.5% by mass, and still more preferably 1.0% by mass or less. By making the water content at the time of preparation 2.0% by mass or less, the storage stability of the composition of the present invention can be made more stable.
また、本発明の組成物は、有機溶剤の含有量が、全組成物中、3質量%以下であることが好ましい。すなわち本発明の組成物は、好ましくは特定の1官能およびまたは2官能の単量体を反応性希釈剤として含むため、本発明の組成物の成分を溶解させるための有機溶剤は、必ずしも含有する必要がない。また、有機溶剤を含まなければ、溶剤の揮発を目的としたベーキング工程が不要となるため、プロセス簡略化に有効となるなどのメリットが大きい。従って、本発明の組成物では、有機溶剤の含有量は、好ましくは3質量%以下、より好ましくは2質量%以下であり、含有しないことが特に好ましい。このように、本発明の組成物は、必ずしも、有機溶剤を含むものではないが、反応性希釈剤では、溶解しない化合物などを、本発明の組成物として溶解させる場合や粘度を微調整する際など、任意に添加してもよい。本発明の組成物に好ましく使用できる有機溶剤の種類としては、光ナノインプリントリソグラフィ用硬化性組成物やフォトレジストで一般的に用いられている溶剤であり、本発明で用いる化合物を溶解および均一分散させるものであれば良く、かつこれらの成分と反応しないものであれば特に限定されない。 In the composition of the present invention, the content of the organic solvent is preferably 3% by mass or less in the entire composition. That is, since the composition of the present invention preferably contains a specific monofunctional or bifunctional monomer as a reactive diluent, the organic solvent for dissolving the components of the composition of the present invention is not necessarily contained. There is no need. In addition, if an organic solvent is not included, a baking process for the purpose of volatilization of the solvent is not necessary, so that there is a great merit that it is effective for simplifying the process. Therefore, in the composition of the present invention, the content of the organic solvent is preferably 3% by mass or less, more preferably 2% by mass or less, and it is particularly preferable not to contain it. As described above, the composition of the present invention does not necessarily contain an organic solvent. However, in the case of dissolving a compound that does not dissolve in the reactive diluent as the composition of the present invention, or when finely adjusting the viscosity. Any of these may be added. The organic solvent that can be preferably used in the composition of the present invention is a solvent that is generally used in a curable composition for optical nanoimprint lithography and a photoresist, and dissolves and uniformly disperses the compound used in the present invention. Any material can be used as long as it does not react with these components.
前記有機溶剤としては、例えば、メタノール、エタノール等のアルコール類;テトラヒドロフラン等のエーテル類;エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールメチルエチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル等のグリコールエーテル類;メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート等のエチレングリコールアルキルエーテルアセテート類;ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル等のジエチレングリコール類;プロピレングリコールメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールエチルエーテルアセテート等のプロピレングリコールアルキルエーテルアセテート類;トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソフチルケトン、シクロヘキサノン、4−ヒドロキシ−4−メチル−2−ペンタノン、2−ヘプタノン等のケトン類;2−ヒドロキシプロピオン酸エチル、2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオン酸メチル、2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオン酸エチル、エトキシ酢酸エチル、ヒドロキシ酢酸エチル、2−ヒドロキシ−2−メチルブタン酸メチル、3−メトキシプロピオン酸メチル、3−メトキシプロピオン酸エチル、3−エトキシプロピオン酸メチル、3−エトキシプロピオン酸エチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、乳酸メチル、乳酸エチル等の乳酸エステル類等のエステル類などが挙げられる。
さらに、N−メチルホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、N−メチルホルムアニリド、N−メチルアセトアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン、ジメチルスルホキシド、ベンジルエチルエーテル、ジヘキシルエーテル、アセトニルアセトン、イソホロン、カプロン酸、カプリル酸、1−オクタノール、1−ノナノール、ベンジルアルコール、酢酸ベンジル、安息香酸エチル、シュウ酸ジエチル、マレイン酸ジエチル、γ−ブチロラクトン、炭酸エチレン、炭酸プロピレン、フェニルセロソルブアセテート等の高沸点溶剤を添加することもできる。これらは1種を単独使用してもよく、2種類以上を併用しても構わない。
これらの中でも、メトキシプロピレングリコールアセテート、2−ヒドロキシプロピン酸エチル、3−メトキシプロピオン酸メチル、3−エトキシプロピオン酸エチル、乳酸エチル、シクロヘキサノン、メチルイソブチルケトン、2−ヘプタノンなどが特に好ましい。
Examples of the organic solvent include alcohols such as methanol and ethanol; ethers such as tetrahydrofuran; glycol ethers such as ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol methyl ethyl ether, and ethylene glycol monoethyl ether; methyl cellosolve Ethylene glycol alkyl ether acetates such as acetate and ethyl cellosolve acetate; diethylene glycols such as diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol ethyl methyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, and diethylene glycol monobutyl ether; propylene glycol Propylene glycol alkyl ether acetates such as rumethyl ether acetate and propylene glycol ethyl ether acetate; aromatic hydrocarbons such as toluene and xylene; acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, cyclohexanone, 4-hydroxy-4-methyl-2 Ketones such as pentanone and 2-heptanone; ethyl 2-hydroxypropionate, methyl 2-hydroxy-2-methylpropionate, ethyl 2-hydroxy-2-methylpropionate, ethyl ethoxyacetate, ethyl hydroxyacetate, 2- Methyl hydroxy-2-methylbutanoate, methyl 3-methoxypropionate, ethyl 3-methoxypropionate, methyl 3-ethoxypropionate, ethyl 3-ethoxypropionate, ethyl acetate, acetic acid Chill, methyl lactate, and the like esters such as lactic acid esters such as ethyl lactate.
Further, N-methylformamide, N, N-dimethylformamide, N-methylformanilide, N-methylacetamide, N, N-dimethylacetamide, N-methylpyrrolidone, dimethylsulfoxide, benzylethyl ether, dihexyl ether, acetonylacetone , Isophorone, caproic acid, caprylic acid, 1-octanol, 1-nonanol, benzyl alcohol, benzyl acetate, ethyl benzoate, diethyl oxalate, diethyl maleate, γ-butyrolactone, ethylene carbonate, propylene carbonate, phenyl cellosolve acetate, etc. A high boiling point solvent can also be added. These may be used alone or in combination of two or more.
Among these, methoxypropylene glycol acetate, ethyl 2-hydroxypropionate, methyl 3-methoxypropionate, ethyl 3-ethoxypropionate, ethyl lactate, cyclohexanone, methyl isobutyl ketone, 2-heptanone and the like are particularly preferable.
光重合開始剤
本発明の組成物には、光重合開始剤が用いられる。本発明に用いられる光重合開始剤は、全組成物中、例えば、0.1〜15質量%含有し、好ましくは0.2〜12質量%であり、さらに好ましくは、0.3〜10質量%である。2種類以上の光重合開始剤を用いる場合は、その合計量が前記範囲となる。
光重合開始剤の割合が0.1質量%以上とすることにより、感度(速硬化性)、解像性、ラインエッジラフネス性、塗膜強度が向上する傾向にあり好ましい。一方、光重合開始剤の割合を15質量%以下とすることにより、光透過性、着色性、取り扱い性などが向上する傾向にあり、好ましい。これまで、染料および/または顔料を含むインクジェット用組成物や液晶デイスプレイカラーフィルタ用組成物においては、好ましい光重合開始剤および/または光酸発生剤の添加量が種々検討されてきたが、ナノインプリント用等の光ナノインプリントリソグラフィ用硬化性組成物についての好ましい光重合開始剤および/または光酸発生剤の添加量については報告されていない。すなわち、染料および/または顔料を含む系では、これらがラジカルトラップ剤として働くことがあり、光重合性、感度に影響を及ぼす。その点を考慮して、これらの用途では、光重合開始剤の添加量が最適化される。一方で、本発明の組成物では、染料および/または顔料は必須成分でなく、光重合開始剤の最適範囲がインクジェット用組成物や液晶デイスプレイカラーフィルタ用組成物等の分野のものとは異なる場合がある。
Photopolymerization initiator A photopolymerization initiator is used in the composition of the present invention. The photoinitiator used for this invention contains 0.1-15 mass% in all the compositions, for example, Preferably it is 0.2-12 mass%, More preferably, it is 0.3-10 mass %. When using 2 or more types of photoinitiators, the total amount becomes the said range.
It is preferable that the ratio of the photopolymerization initiator is 0.1% by mass or more because sensitivity (fast curability), resolution, line edge roughness, and coating film strength tend to be improved. On the other hand, when the ratio of the photopolymerization initiator is 15% by mass or less, the light transmittance, the colorability, the handleability and the like tend to be improved, which is preferable. So far, various addition amounts of preferred photopolymerization initiators and / or photoacid generators have been studied for ink jet compositions and dye display / color pigment compositions for liquid crystal display color filters. A preferred photopolymerization initiator and / or photoacid generator addition amount for the curable composition for photo nanoimprint lithography is not reported. That is, in a system containing dyes and / or pigments, these may act as radical trapping agents, affecting the photopolymerizability and sensitivity. Considering this point, the amount of photopolymerization initiator added is optimized in these applications. On the other hand, in the composition of the present invention, the dye and / or pigment is not an essential component, and the optimum range of the photopolymerization initiator is different from that in the field of an ink jet composition or a liquid crystal display color filter composition. There is.
本発明で用いる光重合開始剤は、使用する光源の波長に対して活性を有するものが配合され、適切な活性種を発生させるものを用いる。また、光重合開始剤は1種類のみでも、2種類以上用いてもよい。 As the photopolymerization initiator used in the present invention, one that has activity with respect to the wavelength of the light source to be used is blended, and one that generates appropriate active species is used. Moreover, only one type of photopolymerization initiator may be used, or two or more types may be used.
本発明で使用されるラジカル光重合開始剤は、例えば、市販されている開始剤を用いることができる。これらの例としてはCiba社から入手可能なIrgacure(登録商標)2959(1−[4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル]−2−ヒドロキシ−2−メチル−1−プロパン−1−オン、Irgacure(登録商標)184(1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン)、Irgacure(登録商標)500(1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、ベンゾフェノン)、Irgacure(登録商標)651(2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルエタン−1−オン)、Irgacure(登録商標)369(2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)ブタノン−1)、Irgacure(登録商標)907(2−メチル−1[4−メチルチオフェニル]−2−モルフォリノプロパン−1−オン、Irgacure(登録商標)819(ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルフォスフィンオキサイド、Irgacure(登録商標)1800(ビス(2,6−ジメトキシベンゾイル)−2,4,4−トリメチル−ペンチルフォスフィンオキサイド,1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン)、Irgacure(登録商標)1800(ビス(2,6−ジメトキシベンゾイル)−2,4,4−トリメチル−ペンチルフォスフィンオキサイド,2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−1−プロパン−1−オン)、Irgacure(登録商標)OXE01(1,2−オクタンジオン,1−[4−(フェニルチオ)フェニル]−2−(O−ベンゾイルオキシム)、Darocur(登録商標)1173(2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−1−プロパン−1−オン)、Darocur(登録商標)1116、1398、1174および1020、CGI242(エタノン,1−[9−エチル−6−(2−メチルベンゾイル)−9H−カルバゾール−3−イル]−1−(O−アセチルオキシム)、BASF社から入手可能なLucirin TPO(2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド)、Lucirin TPO−L(2,4,6−トリメチルベンゾイルフェニルエトキシホスフィンオキサイド)、ESACUR日本シイベルヘグナー社から入手可能なESACURE 1001M(1−[4−ベンゾイルフェニルスルファニル]フェニル]−2−メチル−2−(4−メチルフェニルスルホニル)プロパン−1−オン、N−1414旭電化社から入手可能なアデカオプトマー(登録商標)N−1414(カルバゾール・フェノン系)、アデカオプトマー(登録商標)N−1717(アクリジン系)、アデカオプトマー(登録商標)N−1606(トリアジン系)、三和ケミカル製のTFE−トリアジン(2−[2−(フラン−2−イル)ビニル]−4,6−ビス(トリクロロメチル)−1,3,5−トリアジン)、三和ケミカル製のTME−トリアジン(2−[2−(5−メチルフラン−2−イル)ビニル]−4,6−ビス(トリクロロメチル)−1,3,5−トリアジン)、三和ケミカル製のMP−トリアジン(2−(4−メトキシフェニル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−1,3,5−トリアジン)、ミドリ化学製TAZ−113(2−[2−(3,4−ジメトキシフェニル)エテニル]−4,6−ビス(トリクロロメチル)−1,3,5−トリアジン)、ミドリ化学製TAZ−108(2−(3,4−ジメトキシフェニル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−1,3,5−トリアジン)、ベンゾフェノン、4,4‘−ビスジエチルアミノベンゾフェノン、メチル−2−ベンゾフェノン、4−ベンゾイル−4’−メチルジフェニルスルフィド、4−フェニルベンゾフェノン、エチルミヒラーズケトン、2−クロロチオキサントン、2−メチルチオキサントン、2−イソプロピルチオキサントン、4−イソプロピルチオキサントン、2,4−ジエチルチオキサントン、1−クロロ−4−プロポキシチオキサントン、2−メチルチオキサントン、チオキサントンアンモニウム塩、ベンゾイン、4,4’−ジメトキシベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンジルジメチルケタール、1,1,1−トリクロロアセトフェノン、ジエトキシアセトフェノンおよびジベンゾスベロン、o−ベンゾイル安息香酸メチル、2−ベンゾイルナフタレン、4−ベンゾイル ビフェニル、4−ベンゾイル ジフェニルエーテル、1,4−ベンゾイルベンゼン、ベンジル、10−ブチル−2−クロロアクリドン、[4−(メチルフェニルチオ)フェニル]フェニルメタン)、2−エチルアントラキノン、2,2−ビス(2−クロロフェニル)4,5,4‘,5’−テトラキス(3,4,5−トリメトキシフェニル)1,2‘−ビイミダゾール、2,2−ビス(o−クロロフェニル)4,5,4’,5’−テトラフェニル−1,2’−ビイミダゾール、トリス(4−ジメチルアミノフェニル)メタン、エチル−4−(ジメチルアミノ)ベンゾエート、2−(ジメチルアミノ)エチルベンゾエート、ブトキシエチル−4−(ジメチルアミノ)ベンゾエート、等が挙げられる。 As the radical photopolymerization initiator used in the present invention, for example, a commercially available initiator can be used. Examples of these include Irgacure® 2959 (1- [4- (2-hydroxyethoxy) phenyl] -2-hydroxy-2-methyl-1-propan-1-one, Irgacure (available from Ciba). (Registered trademark) 184 (1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone), Irgacure (registered trademark) 500 (1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone, benzophenone), Irgacure (registered trademark) 651 (2,2-dimethoxy-1,2-diphenylethane- 1-one), Irgacure® 369 (2-benzyl-2-dimethylamino-1- (4-morpholinophenyl) butanone-1), Irgacure® 907 (2-methyl-1 [4- Methylthiophenyl] -2-morpholinop Lopan-1-one, Irgacure® 819 (bis (2,4,6-trimethylbenzoyl) -phenylphosphine oxide, Irgacure® 1800 (bis (2,6-dimethoxybenzoyl) -2,4 , 4-trimethyl-pentylphosphine oxide, 1-hydroxy-cyclohexyl-phenyl-ketone), Irgacure® 1800 (bis (2,6-dimethoxybenzoyl) -2,4,4-trimethyl-pentylphosphine oxide) , 2-hydroxy-2-methyl-1-phenyl-1-propan-1-one), Irgacure® OXE01 (1,2-octanedione, 1- [4- (phenylthio) phenyl] -2- ( O-benzoyloxime), Darocur (registered) Standard) 1173 (2-hydroxy-2-methyl-1-phenyl-1-propan-1-one), Darocur (R) 1116, 1398, 1174 and 1020, CGI242 (ethanone, 1- [9-ethyl-6 -(2-Methylbenzoyl) -9H-carbazol-3-yl] -1- (O-acetyloxime), Lucirin TPO (2,4,6-trimethylbenzoyldiphenylphosphine oxide), Lucirin TPO available from BASF -L (2,4,6-trimethylbenzoylphenylethoxyphosphine oxide), ESACURE 1001M (1- [4-benzoylphenylsulfanyl] phenyl] -2-methyl-2- (4-methyl), available from ESACUR Nippon Siebel Hegner Phenyls Phonyl) propan-1-one, N-1414 Adeka optomer (registered trademark) N-1414 (carbazole phenone) available from Asahi Denka Co., Adeka optomer (registered trademark) N-1717 (acridine), Adekaoptomer (registered trademark) N-1606 (triazine type), TFE-triazine (2- [2- (furan-2-yl) vinyl] -4,6-bis (trichloromethyl) -1 manufactured by Sanwa Chemical Co., Ltd.) , 3,5-triazine), TME-triazine (2- [2- (5-methylfuran-2-yl) vinyl] -4,6-bis (trichloromethyl) -1,3,5, manufactured by Sanwa Chemical Co., Ltd.) -Triazine), MP-triazine (2- (4-methoxyphenyl) -4,6-bis (trichloromethyl) -1,3,5-triazine) manufactured by Sanwa Chemical, Midori Chemical TAZ-113 (2- [2- (3,4-dimethoxyphenyl) ethenyl] -4,6-bis (trichloromethyl) -1,3,5-triazine), TAZ-108 (2- (3 , 4-dimethoxyphenyl) -4,6-bis (trichloromethyl) -1,3,5-triazine), benzophenone, 4,4'-bisdiethylaminobenzophenone, methyl-2-benzophenone, 4-benzoyl-4'- Methyl diphenyl sulfide, 4-phenylbenzophenone, ethyl Michler's ketone, 2-chlorothioxanthone, 2-methylthioxanthone, 2-isopropylthioxanthone, 4-isopropylthioxanthone, 2,4-diethylthioxanthone, 1-chloro-4-propoxythioxanthone, 2-methylthioxanthone, thioxa Nton ammonium salt, benzoin, 4,4'-dimethoxybenzoin, benzoin methyl ether, benzoin ethyl ether, benzoin isopropyl ether, benzoin isobutyl ether, benzyl dimethyl ketal, 1,1,1-trichloroacetophenone, diethoxyacetophenone and dibenzosuberone , Methyl o-benzoylbenzoate, 2-benzoylnaphthalene, 4-benzoyl biphenyl, 4-benzoyl diphenyl ether, 1,4-benzoylbenzene, benzyl, 10-butyl-2-chloroacridone, [4- (methylphenylthio) Phenyl] phenylmethane), 2-ethylanthraquinone, 2,2-bis (2-chlorophenyl) 4,5,4 ′, 5′-tetrakis (3,4,5-trimethoxyphenyl) 1,2′-biimidazole, 2,2-bis (o-chlorophenyl) 4,5,4 ′, 5′-tetraphenyl-1,2′-biimidazole, tris (4-dimethylaminophenyl) methane, ethyl -4- (dimethylamino) benzoate, 2- (dimethylamino) ethyl benzoate, butoxyethyl-4- (dimethylamino) benzoate, and the like.
さらに本発明の組成物には、光重合開始剤の他に、光増感剤を加えて、UV領域の波長を調整することもできる。本発明において用いることができる典型的な増感剤としては、クリベロ〔J.V.Crivello,Adv.in Polymer Sci,62,1(1984)〕に開示しているものが挙げられ、具体的には、ピレン、ペリレン、アクリジンオレンジ、チオキサントン、2−クロロチオキサントン、ベンゾフラビン、N−ビニルカルバゾール、9,10−ジブトキシアントラセン、アントラキノン、クマリン、ケトクマリン、フェナントレン、カンファキノン、フェノチアジン誘導体などを挙げることができる。 Furthermore, in addition to the photopolymerization initiator, a photosensitizer can be added to the composition of the present invention to adjust the wavelength in the UV region. Typical sensitizers that can be used in the present invention include those disclosed in Krivello [JVCrivello, Adv. In Polymer Sci, 62, 1 (1984)], specifically, pyrene. Perylene, acridine orange, thioxanthone, 2-chlorothioxanthone, benzoflavine, N-vinylcarbazole, 9,10-dibutoxyanthracene, anthraquinone, coumarin, ketocoumarin, phenanthrene, camphorquinone, phenothiazine derivatives and the like.
本発明の組成物における光増感剤の含有割合は、該組成物中、15質量%以下であることが好ましく、さらに好ましくは8質量%以下、特に好ましくは5質量%以下が好ましい。光増感度剤含有割合の下限は特に限定されないが、効果を発現するためには、光増感剤含有割合の下限は0.1質量%程度である。 The content ratio of the photosensitizer in the composition of the present invention is preferably 15% by mass or less, more preferably 8% by mass or less, and particularly preferably 5% by mass or less in the composition. Although the minimum of a photosensitizer content rate is not specifically limited, In order to express an effect, the minimum of a photosensitizer content rate is about 0.1 mass%.
本発明の組成物には、光硬化反応の促進などの目的で、紫外線等のエネルギー線を受けることにより光重合を開始させる光酸発生剤を添加してもよい。 For the purpose of promoting the photocuring reaction, a photoacid generator that initiates photopolymerization by receiving energy rays such as ultraviolet rays may be added to the composition of the present invention.
前記光酸発生剤としては、米国特許第4,139,655号明細書に記載のチオビリリウム塩、鉄/アレン錯体、アルミニウム錯体/光分解ケイ素化合物系開始剤、ハロゲン化水素を光発生するハロゲン化物、o−ニトロベンジルエステル化合物、イミドスルホネート化合物、ビススルホニルジアゾメタン化合物、オキシムスルホネート化合物を挙げることができる。 Examples of the photoacid generator include thiobililium salts, iron / allene complexes, aluminum complexes / photolytic silicon compound-based initiators described in US Pat. No. 4,139,655, and halides that generate hydrogen halide. , O-nitrobenzyl ester compounds, imide sulfonate compounds, bissulfonyldiazomethane compounds, and oxime sulfonate compounds.
本発明で用いることができる光酸発生剤としては、例えば、化学増幅型フォトレジストや光カチオン重合に利用される化合物を広く採用することができる(イメージング用有機材料、有機エレクトロニクス材料研究会編、ぶんしん出版(1993年)、187〜192ページ参照)。これらの化合物は、THE CHEMICAL SOCIETY OF JAPAN Voi.71 No.11(1998年)、イメージング用有機材料(有機エレクトロニクス材料研究会編、ぶんしん出版(1993年))に記載の光酸発生剤と同様、公知の方法にて容易に合成することができる。 As a photoacid generator that can be used in the present invention, for example, a chemical amplification type photoresist or a compound used for photocationic polymerization can be widely employed (imaging organic materials, edited by Organic Electronics Materials Research Group, Bunshin Publishing (1993), see pages 187-192). These compounds are the same as the photoacid generators described in THE CHEMICAL SOCIETY OF JAPAN Voi.71 No.11 (1998) and organic materials for imaging (Organic Electronics Materials Research Group, Bunshin Publishing (1993)). Can be easily synthesized by a known method.
光酸発生剤の市販品としては、IRGACURE261、IRGACURE OXE01、IRGACURE CGI-1397(以上、チバ・スペシャルティー・ケミカルズ(株)製)などを挙げることができる。上記の光酸発生剤は、1種単独で、あるいは2種以上組み合わせて用いることができる。 Examples of commercially available photoacid generators include IRGACURE261, IRGACURE OXE01, IRGACURE CGI-1397 (above, manufactured by Ciba Specialty Chemicals Co., Ltd.) and the like. The above photoacid generators can be used singly or in combination of two or more.
また、上記酸発生剤は前記光重合開始剤として組み合わせて用いることができる。この場合、光酸発生剤は0.05〜3.0質量%の範囲で用い、光重合開始剤と光酸発生剤併せて、0.5〜15.0質量%の範囲で用いることが望ましい。 Moreover, the said acid generator can be used in combination as the said photoinitiator. In this case, the photoacid generator is preferably used in the range of 0.05 to 3.0% by mass, and the photopolymerization initiator and the photoacid generator are preferably used in the range of 0.5 to 15.0% by mass. .
本発明の重合開始のための光は、紫外光、近紫外光、遠紫外光、可視光、赤外光等の領域の波長の光または、電磁波だけでなく、放射線も含まれ、放射線には、例えば、マイクロ波、電子線、EUV、X線が含まれる。また248nmエキシマレーザー、193nmエキシマレーザー、172nmエキシマレーザーなどのレーザー光も用いることができる。これらの光は、光学フィルターを通したモノクロ光(単一波長光)を用いてもよいし、複数の波長の異なる光(複合光)でもよい。露光は、多重露光も可能であり、膜強度、エッチング耐性を高めるなどの目的でパターン形成した後、さらに全面露光することも可能である。 The light for initiating polymerization of the present invention includes not only light having a wavelength in the region of ultraviolet light, near ultraviolet light, far ultraviolet light, visible light, infrared light, or electromagnetic waves, but also radiation. For example, microwave, electron beam, EUV, and X-ray are included. Laser light such as a 248 nm excimer laser, a 193 nm excimer laser, and a 172 nm excimer laser can also be used. The light may be monochromatic light (single wavelength light) that has passed through an optical filter, or may be light with a plurality of different wavelengths (composite light). The exposure can be multiple exposure, and after the pattern is formed for the purpose of increasing the film strength and etching resistance, the entire surface can be further exposed.
本発明で使用される光重合開始剤は、使用する光源の波長に対して適時に選択する必要があるが、モールド加圧・露光中にガスを発生させないものが好ましい。ガスが発生すると、モールドが汚染されるため、頻繁にモールドを洗浄しなければならなくなったり、光ナノインプリントリソグラフィ用硬化性組成物がモールド内で変形し、転写パターン精度を劣化させるなどの問題を生じる。ガスを発生させないものは、モールドが汚染されにくく、モールドの洗浄頻度が減少したり、光ナノインプリントリソグラフィ用硬化性組成物がモールド内で変形しにくいので転写パターン精度を劣化させにくい等の観点で好ましい。 The photopolymerization initiator used in the present invention needs to be selected in a timely manner with respect to the wavelength of the light source to be used, but is preferably one that does not generate gas during mold pressurization / exposure. When the gas is generated, the mold is contaminated. Therefore, the mold has to be frequently cleaned, and the curable composition for optical nanoimprint lithography is deformed in the mold, resulting in deterioration of the transfer pattern accuracy. . Those that do not generate gas are preferable from the viewpoints that the mold is not easily contaminated, the frequency of cleaning the mold is reduced, and the curable composition for optical nanoimprint lithography is not easily deformed in the mold, so that the transfer pattern accuracy is not easily deteriorated. .
界面活性剤
本発明の組成物は、フッ素系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤およびフッ素・シリコーン系界面活性剤の少なくとも1種を0.001〜5質量%含む。組成物中の上記界面活性剤比率は0.002〜4質量%が好ましく、特に0.005〜3質量%が好ましい。
フッ素系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤およびフッ素・シリコーン系界面活性剤が組成物中0.001未満では、塗布の均一性の効果が不十分であり、一方、5質量%を越えると、モールド転写特性を悪化させるため、好ましくない。本発明で用いるフッ素系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤およびフッ素・シリコーン系界面活性剤は単独で用いてもよいし、2種類以上を組み合せて使用してもよい。本発明では、フッ素系界面活性剤とシリコーン系界面活性剤の両方または、フッ素・シリコーン系界面活性剤を含むことが好ましい。
特に、フッ素・シリコーン系界面活性剤を含むことが最も好ましい。
ここで、フッ素・シリコーン系界面活性剤とは、フッ素系界面活性剤およびシリコーン系界面活性剤の両方の要件を併せ持つものをいう。
このような界面活性剤を用いることにより、本発明の組成物を、半導体素子製造用のシリコーンウェーハや、液晶素子製造用のガラス角基板、クロム膜、モリブデン膜、モリブデン合金膜、タンタル膜、タンタル合金膜、窒化珪素膜、アモルファスシリコーン膜、酸化錫をドープした酸化インジウム(ITO)膜や酸化錫膜などの、各種の膜が形成されるなど基板上の塗布時に起こるストリエーションや鱗状の模様(レジスト膜の乾燥むら)などの塗布不良の問題を解決する目的、およびモールド凹部のキャビティ内への組成物の流動性を良くし、モールドとレジスト間の剥離性を良くし、レジストと基板間の密着性を良くする、組成物の粘度を下げる等が可能になる。特に、本発明の組成物において、上記界面活性剤を添加することにより、塗布均一性を大幅に改良でき、スピンコーターやスリットスキャンコーターを用いた塗布において、基板サイズに依らず良好な塗布適性が得られる。
Surfactant The composition of the present invention contains 0.001 to 5% by mass of at least one of a fluorine-based surfactant, a silicone-based surfactant, and a fluorine / silicone-based surfactant. The surfactant ratio in the composition is preferably 0.002 to 4% by mass, particularly preferably 0.005 to 3% by mass.
If the fluorine-based surfactant, silicone-based surfactant and fluorine-silicone-based surfactant are less than 0.001 in the composition, the effect of coating uniformity is insufficient, while if exceeding 5% by mass, This is not preferable because it deteriorates the mold transfer characteristics. The fluorine-based surfactant, silicone-based surfactant and fluorine-silicone-based surfactant used in the present invention may be used alone or in combination of two or more. In the present invention, it is preferable to include both a fluorine-based surfactant and a silicone-based surfactant, or a fluorine / silicone-based surfactant.
In particular, it is most preferable to contain a fluorine / silicone surfactant.
Here, the fluorine / silicone surfactant refers to one having both requirements of a fluorine surfactant and a silicone surfactant.
By using such a surfactant, the composition of the present invention can be applied to a silicon wafer for manufacturing semiconductor devices, a glass square substrate for manufacturing liquid crystal devices, a chromium film, a molybdenum film, a molybdenum alloy film, a tantalum film, and tantalum. Striations and scale-like patterns that occur during coating on the substrate, such as alloy films, silicon nitride films, amorphous silicone films, various films such as tin oxide-doped indium oxide (ITO) films and tin oxide films ( The purpose is to solve the problem of poor coating such as uneven drying of the resist film), and the fluidity of the composition into the cavity of the mold recess is improved, the peelability between the mold and the resist is improved, and between the resist and the substrate It becomes possible to improve the adhesion and to lower the viscosity of the composition. In particular, in the composition of the present invention, the coating uniformity can be greatly improved by adding the above-mentioned surfactant, and in coating using a spin coater or slit scan coater, good coating suitability can be obtained regardless of the substrate size. can get.
本発明で用いる非イオン性フッ素系界面活性剤の例としては、商品名フロラードFC−430、FC−431(住友スリーエム社製)、商品名サーフロン「S−382」(旭硝子社製)、EFTOP「EF−122A、122B、122C、EF−121、EF−126、EF−127、MF−100」(トーケムプロダクツ社製)、商品名PF−636、PF−6320、PF−656、PF−6520(いずれもOMNOVA社)、商品名フタージェントFT250、FT251、DFX18(いずれも(株)ネオス社製)、商品名ユニダインDS−401、DS−403、DS−451(いずれもダイキン工業(株)社製)、商品名メガフアック171、172、173、178K、178A、(いずれも大日本インキ化学工業社製)が挙げられ、非イオン性ケイ素系界面活性剤の例としては、商品名SI−10シリーズ(竹本油脂社製)、メガファックペインタッド31(大日本インキ化学工業社製)、KP−341(信越化学工業社製)が挙げられる。
本発明で用いる、フッ素・シリコーン系界面活性剤の例としては、商品名X−70−090、X−70−091、X−70−092、X−70−093、(いずれも信越化学工業社製)、商品名メガフアックR−08、XRB−4(いずれも大日本インキ化学工業社製)が挙げられる。
Examples of the nonionic fluorosurfactant used in the present invention include trade names Fluorard FC-430 and FC-431 (Sumitomo 3M), trade names Surflon “S-382” (Asahi Glass Co., Ltd.), EFTOP “ EF-122A, 122B, 122C, EF-121, EF-126, EF-127, MF-100 "(manufactured by Tochem Products), trade names PF-636, PF-6320, PF-656, PF-6520 ( All are OMNOVA), brand names FT250, FT251, DFX18 (all manufactured by Neos Co., Ltd.), brand names Unidyne DS-401, DS-403, DS-451 (all manufactured by Daikin Industries, Ltd.) ), Trade name Megafuk 171, 172, 173, 178K, 178A (all manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc.). Examples of nonionic silicon-based surfactants include the trade name SI-10 series (manufactured by Takemoto Yushi Co., Ltd.), MegaFac Paintad 31 (manufactured by Dainippon Ink & Chemicals), KP-341 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) ).
Examples of fluorine / silicone surfactants used in the present invention include trade names X-70-090, X-70-091, X-70-092, X-70-093 (all Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.). Manufactured), and trade names Megafuk R-08 and XRB-4 (all manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc.).
本発明の組成物には、上記の以外に、光ナノインプリントリソグラフィ用硬化性組成物の柔軟性等を改良する目的で、他のノニオン系界面活性剤を併用してもよい。ノニオン系界面活性剤の市販品としては、例えば、竹本油脂(株)社製のパイオニンシリーズのD−3110、D−3120、D−3412、D−3440、D−3510、D−3605などポリオキシエチレンアルキルアミン、竹本油脂(株)社製のパイオニンシリーズのD−1305、D−1315、D−1405、D−1420、D−1504、D−1508、D−1518などのポリオキシエチレンアルキルエーテル、竹本油脂(株)社製のパイオニンシリーズのD−2112−A、D−2112−C、D−2123−Cなどのポリオキシエチレンモノ脂肪酸エステル、竹本油脂(株)社製のパイオニンシリーズのD−2405−A、D−2410−D、D−2110−Dなどのポリオキシエチレンジ脂肪酸エステル、竹本油脂(株)社製のパイオニンシリーズのD−406、D−410、D−414、D−418などのポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、日信化学工業(株)社製のサーフィノールシリーズの104S、420、440、465、485などのポリオキシエチレンテトラメチルデシンジオールジエーテルなどが例示される。また、重合性不飽和基を有する反応性界面活性剤も本発明で用いられる界面活性剤と併用することができる。例えば、アリロキシポリエチレングリコールモノメタアクリレート(日本油脂(株)商品名:ブレンマーPKEシリーズ)、ノニルフェノキシポリエチレングリコールモノメタアクリレート(日本油脂(株)商品名:ブレンマーPNEシリーズ)、ノニルフェノキシポリプロピレングリコールモノメタアクリレート(日本油脂(株)商品名:ブレンマーPNPシリーズ)、ノニルフェノキシポリ(エチレングリコール−プロピレングリコール)モノメタアクリレート(日本油脂(株)商品名:ブレンマーPNEP−600)、アクアロンRN−10、RN−20、RN−30、RN−50、RN−2025、HS−05、HS−10、HS−20(第一工業製薬(株)社製)などが挙げられる。他のノニオン系界面活性剤の添加量は、0.001〜5質量%が好ましく、0.005〜3質量%がより好ましい。 In addition to the above, other nonionic surfactants may be used in combination with the composition of the present invention for the purpose of improving the flexibility of the curable composition for optical nanoimprint lithography. Examples of commercially available nonionic surfactants include polyion such as D-3110, D-3120, D-3412, D-3440, D-3510, D-3605 of Pionein series manufactured by Takemoto Yushi Co., Ltd. Oxyethylene alkylamine, polyoxyethylene alkyl such as D-1305, D-1315, D-1405, D-1420, D-1504, D-1508, D-1518 of Pionein series manufactured by Takemoto Yushi Co., Ltd. Ether, polyoxyethylene monofatty acid esters such as D-2112-A, D-2112-C, and D-2123-C of the Pionein series manufactured by Takemoto Yushi Co., Ltd., Pionein manufactured by Takemoto Yushi Co., Ltd. Series D-2405-A, D-2410-D, D-2110-D and other polyoxyethylene difatty acid esters, Takemoto Yushi Pioxynin series D-406, D-410, D-414, D-418 and other polyoxyethylene alkylphenyl ethers manufactured by Nissin Chemical Industry Co., Ltd. Surfinol series 104S, 420, 440 And polyoxyethylenetetramethyldecynediol diether such as 465,485. Moreover, the reactive surfactant which has a polymerizable unsaturated group can also be used together with the surfactant used by this invention. For example, allyloxy polyethylene glycol monomethacrylate (Nippon Yushi Co., Ltd. trade name: Blenmer PKE series), nonylphenoxy polyethylene glycol monomethacrylate (Nippon Yushi Co., Ltd. trade name: Blenmer PNE series), nonylphenoxy polypropylene glycol monometa. Acrylate (Nippon Yushi Co., Ltd. trade name: Blenmer PNP series), Nonylphenoxy poly (ethylene glycol-propylene glycol) monomethacrylate (Nippon Yushi Co., Ltd. trade name: Blenmer PNEP-600), Aqualon RN-10, RN- 20, RN-30, RN-50, RN-2025, HS-05, HS-10, HS-20 (Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.). The addition amount of the other nonionic surfactant is preferably 0.001 to 5% by mass, and more preferably 0.005 to 3% by mass.
無機酸化物微粒子
本発明の組成物には、無機酸化物微粒子が含まれる。
本発明の組成物に有用な無機酸化物微粒子は、光硬化性樹脂組成物の耐熱性、タック性、硬度、などの向上や耐擦傷性、耐磨耗性、力学特性などの機械強度を向上させる目的で主に添加されるものであり、得られる組成物が透明となるのであれば、その種類や粒子サイズ、形態は特に制限されない。また、無機酸化物微粒子の添加は、硬化収縮に伴う基板密着性の悪化を改善するためにも有効である。無機酸化物微粒子の例としては、シリカ(特に、コロイダルシリカ)、アルミナ、酸化チタン、酸化スズ、異種元素ドープ酸化スズ(ATO等)、酸化インジウム、異種元素ドープ酸化インジウム(ITO等)、酸化カドミウム、酸化アンチモン、酸化亜鉛、酸化セリウム、酸化ジルコニウム等が挙げられる。これらは単独で用いてもよいし、2種類以上組み合わせて用いてもよい。このような無機酸化物微粒子は、粉末状または溶剤分散ゾルのいずれも用いることができる。溶剤分散ゾルである場合、他の成分との相溶性、分散性の観点から、分散媒は、有機溶剤が好ましい。このような有機溶剤としては、例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール、オクタノール等のアルコール類;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類;酢酸エチル、酢酸ブチル、乳酸エチル、γ−ブチロラクトン等のエステル類;エチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル等のエーテル類;ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類;ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン等のアミド類を挙げることができる。中でも、メタノール、イソプロパノール、ブタノール、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、酢酸エチル、酢酸ブチル、トルエン、キシレンが好ましい。溶剤分散ゾルを本発明の組成物に配合する場合、溶剤も同時に配合されることになるため、その際、有機溶剤の含有量が、全組成物中、3質量%以下になるように配合することが好ましい。上述のように、有機溶剤を含まなければ、溶剤の揮発を目的としたベーキング工程が不要となるため、プロセス簡略化に有効となるなどのメリットが大きい。従って、本発明の組成物では、有機溶剤の含有量は、好ましくは3質量%以下、より好ましくは2質量%以下であり、含有しないことが特に好ましい。従って、溶剤分散ゾルを添加するよりも、粉体もしくは本発明の反応性単量体(希釈剤)に分散された粒子を添加するのが特に好ましい。また、粒子の分散性を改良するために各種の界面活性剤、分散剤、アミン類を添加しても良い。
Inorganic oxide fine particles The composition of the present invention contains inorganic oxide fine particles.
The inorganic oxide fine particles useful in the composition of the present invention improve the heat resistance, tackiness, hardness, etc. of the photocurable resin composition, and improve the mechanical strength such as scratch resistance, abrasion resistance, mechanical properties, etc. The type, particle size, and form are not particularly limited as long as the resulting composition becomes transparent. In addition, the addition of inorganic oxide fine particles is also effective for improving deterioration of substrate adhesion accompanying curing shrinkage. Examples of inorganic oxide fine particles include silica (particularly colloidal silica), alumina, titanium oxide, tin oxide, foreign element-doped tin oxide (ATO, etc.), indium oxide, foreign element-doped indium oxide (ITO, etc.), cadmium oxide. , Antimony oxide, zinc oxide, cerium oxide, zirconium oxide and the like. These may be used alone or in combination of two or more. Such inorganic oxide fine particles can be used in either powder form or solvent-dispersed sol. In the case of a solvent dispersion sol, the dispersion medium is preferably an organic solvent from the viewpoint of compatibility with other components and dispersibility. Examples of such organic solvents include alcohols such as methanol, ethanol, isopropanol, butanol, and octanol; ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, and cyclohexanone; ethyl acetate, butyl acetate, ethyl lactate, and γ-butyrolactone. Esters such as ethylene glycol monomethyl ether and diethylene glycol monobutyl ether; aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene and xylene; amides such as dimethylformamide, dimethylacetamide and N-methylpyrrolidone . Of these, methanol, isopropanol, butanol, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, ethyl acetate, butyl acetate, toluene and xylene are preferred. When the solvent-dispersed sol is blended with the composition of the present invention, the solvent is also blended at the same time. At that time, the blending is performed so that the content of the organic solvent is 3% by mass or less in the total composition. It is preferable. As described above, if an organic solvent is not included, a baking process for the purpose of volatilization of the solvent is not necessary, so that there is a great merit that it is effective in simplifying the process. Therefore, in the composition of the present invention, the content of the organic solvent is preferably 3% by mass or less, more preferably 2% by mass or less, and particularly preferably not contained. Therefore, it is particularly preferable to add particles dispersed in powder or the reactive monomer (diluent) of the present invention rather than adding a solvent-dispersed sol. Various surfactants, dispersants and amines may be added to improve the dispersibility of the particles.
本発明で用いられる無機酸化物微粒子の形状は特に定めるものはないが、球状、中空状、多孔質状、棒状、板状、繊維状、または不定形状が挙げられ、好ましくは球状である。 The shape of the inorganic oxide fine particles used in the present invention is not particularly defined, but may be spherical, hollow, porous, rod-like, plate-like, fibrous, or indefinite, preferably spherical.
無機酸化物微粒子の粒子サイズは、得られる光硬化性樹脂組成物層の透明性の観点から、通常は200nm以下であるのが好ましい。より好ましくは100nm以下であり、さらに好ましくは50nm以下である。また、無機酸化物微粒子の添加量は、本発明の組成物に対して、0.1〜50質量%の範囲で含む。好ましくは、1〜40質量%、さらに好ましくは5〜30質量%の範囲で含むことが好ましい。無機酸化物微粒子の添加量が0.1質量%未満の場合には、耐擦傷性、耐磨耗性、力学特性などの機械強度の向上効果が認められないことがあり、また添加量が50質量%を超える場合には、光硬化性樹脂組成物の液粘度が高くなり、保存安定性や透明性が低下することがある。 The particle size of the inorganic oxide fine particles is usually preferably 200 nm or less from the viewpoint of the transparency of the resulting photocurable resin composition layer. More preferably, it is 100 nm or less, More preferably, it is 50 nm or less. Moreover, the addition amount of inorganic oxide microparticles | fine-particles contains in the range of 0.1-50 mass% with respect to the composition of this invention. Preferably, it is contained in the range of 1 to 40% by mass, more preferably 5 to 30% by mass. When the addition amount of the inorganic oxide fine particles is less than 0.1% by mass, the effect of improving the mechanical strength such as scratch resistance, abrasion resistance and mechanical properties may not be recognized, and the addition amount is 50. When it exceeds mass%, the liquid viscosity of a photocurable resin composition may become high, and storage stability and transparency may fall.
本発明で用いる無機酸化物微粒子の市販品としては、例えば、アルミナの水分散品としては、日産化学工業(株)製、商品名:アルミナゾル−100、−200、−520;酸化チタンの水分散品としては、石原産業(株)製、商品名:TTO−W5;アンチモン酸亜鉛粉末の水分散品としては、日産化学工業(株)製、商品名:セルナックス;アルミナ、酸化チタン、酸化スズ、酸化インジウム、酸化亜鉛等の粉末および溶剤分散品としては、シーアイ化成(株)製、商品名:ナノテック;酸化チタン、酸化スズの複合酸化物の水分散品としては、日産化学工業(株)製、商品名:HIT−15W1;アンチモンドープ酸化スズの水分散ゾルとしては、石原産業(株)製、商品名:SN−100D;ITO粉末としては、三菱マテリアル(株)製の製品;酸化セリウム水分散液としては、多木化学(株)製、商品名:ニードラール、酸化スズの水分散品としては、石原産業(株)製、商品名:SN−38F、SN−88F;酸化ジルコニウムの水分散品としては、住友大阪セメント(株)製、商品名:FFT−150W、日産化学工業(株)製、商品名:HZ−307W6;等を挙げることができる。 As a commercial item of the inorganic oxide fine particles used in the present invention, for example, as an aqueous dispersion of alumina, manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd., trade names: Alumina sol-100, -200, -520; aqueous dispersion of titanium oxide As a product, manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd., trade name: TTO-W5; As an aqueous dispersion of zinc antimonate powder, manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd., trade name: Celnax; alumina, titanium oxide, tin oxide , Indium oxide, zinc oxide and other powders and solvent dispersions are manufactured by CI Kasei Co., Ltd., trade name: Nanotech; titanium oxide, tin oxide composite oxide water dispersions are manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd. Product name: HIT-15W1; Water dispersion sol of antimony-doped tin oxide manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd. Product name: SN-100D; ITO powder manufactured by Mitsubishi Materials Corporation; oxidation As a water dispersion of lithium, manufactured by Taki Chemical Co., Ltd., trade name: Nidral, and as a water dispersion of tin oxide, manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd., trade names: SN-38F, SN-88F; Examples of the water-dispersed product include Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd., trade name: FFT-150W, Nissan Chemical Industries, trade name: HZ-307W6;
本発明で用いられる無機酸化物微粒子の中でも、入手の容易さや価格面、得られる光硬化性樹脂組成物層の透明性や力学特性発現の観点から、(中略)例えば、コロイダルシリカとして、Nalcoag 1034A(米国Nalco Chemical Companyの商標名)、日産化学工業(株)製 商品名:メタノ−ルシリカゾル、IPA−ST、MEK−ST、MIBK−ST、NBA−ST、XBA−ST、DMAC−ST、EAC−ST、ST−UP、ST−OUP、ST−20、ST−40、ST−C、ST−N、ST−O、ST−50、ST−OL、扶桑化学工業(株)製、商品名:PL−1−MA、PL−1−TOL、PL−1−IPA、PL−1−MEK、PL−1−PGME、PL−2L−MA、PL−2L−IPA等を挙げることができる。また粉体シリカとしては、日本アエロジル(株)製、商品名:アエロジル130、アエロジル300、アエロジル380、アエロジルTT600、アエロジルOX50、旭硝子(株)製、商品名:シルデックスH31、H32、H51、H52、H121、H122、日本シリカ工業(株)製、商品名:E220A、E220、富士シリシア(株)製、商品名:SYLYSIA470、日本板硝子(株)製、商品名:SGフレ−ク等を挙げることができる。 市販の水または有機溶剤に分散されたコロイダルシリカを本発明の組成物にそのまま用いると、水や有機溶剤もそのまま配合されるため、市販のコロイダルシリカ分散体をそのまま用いる場合には、シリカ成分として5質量%以下の配合量が好ましい。 Among the inorganic oxide fine particles used in the present invention, from the viewpoint of easy availability, price, transparency of the resulting photocurable resin composition layer and expression of mechanical properties (omitted), for example, Nalcoag 1034A as colloidal silica. (Trade name of US Nalco Chemical Company), manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd. Trade name: methanol silica sol, IPA-ST, MEK-ST, MIBK-ST, NBA-ST, XBA-ST, DMAC-ST, EAC- ST, ST-UP, ST-OUP, ST-20, ST-40, ST-C, ST-N, ST-O, ST-50, ST-OL, manufactured by Fuso Chemical Industry Co., Ltd., trade name: PL -1-MA, PL-1-TOL, PL-1-IPA, PL-1-MEK, PL-1-PGME, PL-2L-MA, PL-2L-IPA, etc. Can be mentioned. As powdered silica, manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd., trade names: Aerosil 130, Aerosil 300, Aerosil 380, Aerosil TT600, Aerosil OX50, manufactured by Asahi Glass Co., Ltd., trade names: Sildex H31, H32, H51, H52 , H121, H122, manufactured by Nippon Silica Industry Co., Ltd., trade names: E220A, E220, manufactured by Fuji Silysia Co., Ltd., trade name: SYLYSIA470, manufactured by Nippon Sheet Glass Co., Ltd., trade name: SG Flakes, etc. Can do. If the colloidal silica dispersed in commercially available water or organic solvent is used as it is in the composition of the present invention, water or organic solvent is also blended as it is, so when using a commercially available colloidal silica dispersion as it is, as a silica component A blending amount of 5% by mass or less is preferable.
本発明で用いられるシリカとしては、コロイダルシリカ表面を、官能基を有する化合物で表面処理したコロイダルシリカを用いるのが好ましい。シリカの表面の処理、修飾により導入する官能基としては、ラジカル重合性の官能基やジ感光性基(例えば、アゾニウム塩基、アジト基、シンナモイル基、シンナミリデン基)を有するのが好ましく、ラジカル重合性官能基の導入が特に好ましい。
例えば、本発明に用いられる表面処理コロイダルシリカ微粒子は、その存在下にラジカル重合性シラン化合物の単量体もしくは加水分解物を加水分解縮合反応させて得られる。このようにシリカを表面処理することにより、他の成分との相溶性を改良し、組成物の保存安定性を飛躍的に向上させることができる。さらに、得られる組成物の耐擦傷性、耐磨耗性、力学特性などの機械強度が良好となるので好ましい。
As the silica used in the present invention, it is preferable to use colloidal silica whose surface is treated with a compound having a functional group. The functional group to be introduced by the treatment or modification of the surface of the silica preferably has a radical polymerizable functional group or a diphotosensitive group (for example, an azonium base, an azido group, a cinnamoyl group, or a cinnamylidene group). The introduction of a functional group is particularly preferred.
For example, the surface-treated colloidal silica fine particles used in the present invention can be obtained by subjecting a monomer or hydrolyzate of a radical polymerizable silane compound to a hydrolytic condensation reaction in the presence thereof. By surface-treating silica in this way, compatibility with other components can be improved, and the storage stability of the composition can be dramatically improved. Furthermore, since the mechanical strength such as scratch resistance, abrasion resistance, and mechanical properties of the obtained composition is improved, it is preferable.
上記シランの表面処理に用いるラジカル重合性シラン化合物は、分子内に少なくとも1つのラジカル重合性基を有するシラン化合物であり、紫外線等の活性エネルギー線の照射により、光重合性官能基を有する化合物とシリカ粒子との間に結合を生じさせ、本発明の組成物の硬化後の表面硬度や耐摩耗性の発現に寄与すると共に、シリカ粒子の表面を疎水化し、密着性の発現にも寄与する。 The radical polymerizable silane compound used for the surface treatment of the silane is a silane compound having at least one radical polymerizable group in the molecule, and a compound having a photopolymerizable functional group by irradiation with active energy rays such as ultraviolet rays. A bond is formed between the silica particles and contributes to the development of the surface hardness and abrasion resistance after curing of the composition of the present invention, and the surface of the silica particles is hydrophobized to contribute to the development of adhesion.
シラン化合物中のラジカル重合性基としては、(メタ)アクリル基、アリル基、ビニル基、スチリル基等のラジカル重合性基が挙げられるが、光硬化反応性の観点から、特に(メタ)アクリル基が好ましい。 Examples of the radical polymerizable group in the silane compound include radical polymerizable groups such as a (meth) acryl group, an allyl group, a vinyl group, and a styryl group. From the viewpoint of photocuring reactivity, a (meth) acryl group is particularly preferable. Is preferred.
(メタ)アクリル基を有するシラン化合物は、例えば、下記式(1)で表される。 The silane compound having a (meth) acryl group is represented by the following formula (1), for example.
CH2=C(R2)COO(CH2)pSiR3 n(OR1)3-n (1)
(式中、R1は水素原子または総炭素数1〜10の炭化水素残基を表し、R2は水素原子またはメチル基を表し、R3はエーテル結合、エステル結合、エポキシ結合、メルカプト結合またはアミノ結合を有していてもよい総炭素数1〜10の炭化水素残基を表し、nは0〜2の整数であり、pは1〜6の整数である。)
式中に複数のR1および/またはR3が含まれる場合、これらのR1および/またはR3は、それぞれ、同じであっても異なっていてもよい。
R1は、好ましくは、メチル基またはエチル基である。R3は、好ましくはメチル基である。
具体的には、β−(メタ)アクリロイルオキシエチルメチルジメトキシシラン、β−(メタ)アクリロイルオキシエチルメチルジエトキシシラン、β−(メタ)アクリロイルオキシエチルジメチルメトキシシラン、β−(メタ)アクリロイルオキシエチルジメチルエトキシシラン、β−(メタ)アクリロイルオキシエチルトリメトキシシラン、β−(メタ)アクリロイルオキシエチルトリエトキシシラン、γ−(メタ)アクリロイルオキシプロピルジメチルメトキシシラン、γ−(メタ)アクリロイルオキシプロピルジメチルエトキシシラン、γ−(メタ)アクリロイルオキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−(メタ)アクリロイルオキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−(メタ)アクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、γ−(メタ)アクリロイルオキシプロピルトリエトキシシラン等が挙げられる。
CH 2 = C (R 2 ) COO (CH 2 ) p SiR 3 n (OR 1 ) 3-n (1)
(In the formula, R 1 represents a hydrogen atom or a hydrocarbon residue having 1 to 10 carbon atoms in total, R 2 represents a hydrogen atom or a methyl group, R 3 represents an ether bond, an ester bond, an epoxy bond, a mercapto bond, or This represents a hydrocarbon residue having 1 to 10 carbon atoms in total which may have an amino bond, n is an integer of 0 to 2, and p is an integer of 1 to 6.)
When a plurality of R 1 and / or R 3 are included in the formula, these R 1 and / or R 3 may be the same or different from each other.
R 1 is preferably a methyl group or an ethyl group. R 3 is preferably a methyl group.
Specifically, β- (meth) acryloyloxyethylmethyldimethoxysilane, β- (meth) acryloyloxyethylmethyldiethoxysilane, β- (meth) acryloyloxyethyldimethylmethoxysilane, β- (meth) acryloyloxyethyl Dimethylethoxysilane, β- (meth) acryloyloxyethyltrimethoxysilane, β- (meth) acryloyloxyethyltriethoxysilane, γ- (meth) acryloyloxypropyldimethylmethoxysilane, γ- (meth) acryloyloxypropyldimethylethoxy Silane, γ- (meth) acryloyloxypropylmethyldimethoxysilane, γ- (meth) acryloyloxypropylmethyldiethoxysilane, γ- (meth) acryloyloxypropyltrimethoxysilane, γ- Meth) acryloyloxy propyl triethoxysilane, and the like.
アリル基を有するシラン化合物は、例えば、下記構造式(2)で表される。
CH2=CHCH2R2SiR3 n(OR1)3-n (2)
(式中、R1は水素原子または総炭素数1〜10の炭化水素残基を表し、R2およびR3は、それぞれ、エーテル結合、エステル結合、エポキシ結合、メルカプト結合またはアミノ結合を有していてもよい総炭素数1〜10の炭化水素残基を表し、nは0〜2の整数である。)
式中に複数のR1および/またはR3が含まれる場合、これらのR1および/またはR3は、それぞれ、同じであっても異なっていてもよい。
具体的には、アリルトリメトキシシラン、アリルトリエトキシシラン、アリルメチルジメトキシシラン、アリルメチルジエトキシシラン、γ−アリルアミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アリルアミノプロピルトリエトキシシラン等が挙げられる。
The silane compound having an allyl group is represented by the following structural formula (2), for example.
CH 2 = CHCH 2 R 2 SiR 3 n (OR 1 ) 3-n (2)
(In the formula, R 1 represents a hydrogen atom or a hydrocarbon residue having 1 to 10 carbon atoms in total, and R 2 and R 3 each have an ether bond, an ester bond, an epoxy bond, a mercapto bond, or an amino bond. Represents a hydrocarbon residue having 1 to 10 carbon atoms in total, and n is an integer of 0 to 2.)
When a plurality of R 1 and / or R 3 are included in the formula, these R 1 and / or R 3 may be the same or different from each other.
Specific examples include allyltrimethoxysilane, allyltriethoxysilane, allylmethyldimethoxysilane, allylmethyldiethoxysilane, γ-allylaminopropyltrimethoxysilane, γ-allylaminopropyltriethoxysilane, and the like.
ビニル基を有するシラン化合物は、例えば、下記式(3)で表される。 The silane compound having a vinyl group is represented by, for example, the following formula (3).
CH2=CHSiR2 n(OR1)3-n (3)
(式中、R1は水素原子または総炭素数1〜10の炭化水素残基を表し、R2はエーテル結合、エステル結合、エポキシ結合、メルカプト結合またはアミノ結合を有していてもよい総炭素数1〜10の炭化水素残基を表し、nは0〜2の整数である。)
式中に複数のR1および/またはR2が含まれる場合、これらのR1および/またはR2は、それぞれ、同じであっても異なっていてもよい。
具体的には、例えば、ビニルメチルジメトキシシラン、ビニルメチルジエトキシシラン、ビニルジメチルメトキシシラン、ビニルジメチルエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン等が挙げられる。
CH 2 = CHSiR 2 n (OR 1 ) 3-n (3)
(In the formula, R 1 represents a hydrogen atom or a hydrocarbon residue having 1 to 10 carbon atoms in total, and R 2 represents a total carbon which may have an ether bond, an ester bond, an epoxy bond, a mercapto bond, or an amino bond. Represents a hydrocarbon residue of formula 1 to 10, and n is an integer of 0 to 2.)
When a plurality of R 1 and / or R 2 are included in the formula, these R 1 and / or R 2 may be the same or different from each other.
Specific examples include vinylmethyldimethoxysilane, vinylmethyldiethoxysilane, vinyldimethylmethoxysilane, vinyldimethylethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, and vinyltriethoxysilane.
スチリル基を有するシラン化合物は、例えば、下記式(4)で表される。 The silane compound having a styryl group is represented by, for example, the following formula (4).
(式中、R1は水素原子または総炭素数1〜10の炭化水素残基を表し、R2は水素原子またはメチル基を表し、R3はエーテル結合、エステル結合、エポキシ結合、メルカプト結合またはアミノ結合を有していてもよい総炭素数1〜10の炭化水素残基を表し、nは0〜2の整数である)
式中に複数のR1および/またはR3が含まれる場合、これらのR1および/またはR3は、それぞれ、同じであっても異なっていてもよい。
具体的には、例えば、p−ビニルフェニルメチルジメトキシシラン、p−ビニルフェニルメチルジエトキシシラン、p−ビニルフェニルトリメトキシシラン、p−ビニルフェニルトリエトキシシラン、o−ビニルフェニルトリメトキシシラン、m−ビニルフェニルトリメトキシシラン等が挙げられる。
(In the formula, R 1 represents a hydrogen atom or a hydrocarbon residue having 1 to 10 carbon atoms in total, R 2 represents a hydrogen atom or a methyl group, R 3 represents an ether bond, an ester bond, an epoxy bond, a mercapto bond, or A hydrocarbon residue having 1 to 10 carbon atoms which may have an amino bond, and n is an integer of 0 to 2)
When a plurality of R 1 and / or R 3 are included in the formula, these R 1 and / or R 3 may be the same or different from each other.
Specifically, for example, p-vinylphenylmethyldimethoxysilane, p-vinylphenylmethyldiethoxysilane, p-vinylphenyltrimethoxysilane, p-vinylphenyltriethoxysilane, o-vinylphenyltrimethoxysilane, m- Examples thereof include vinylphenyltrimethoxysilane.
また、上記のシラン化合物の他に、特開平5−247373号公報等に記載されているような水酸基含有多官能(メタ)アクリレートと酸無水物との反応物にエポキシシランを作用させた(メタ)アクリル基含有シラン化合物、特開平3−93872号公報や特開平3−207765号公報等に記載されているようなアミノシランに多官能(メタ)アクリレートをマイケル付加させた(メタ)アクリル基含有シラン化合物、特開平5−287215号公報や特開平6−100799号公報等に記載されているような水酸基含有(メタ)アクリレートとイソシアネートシランを反応させた(メタ)アクリル基含有シラン化合物、特開2001−287308号公報等に記載されているようなメルカプトシラン、ジイソシアネート化合物、水酸基含有(メタ)アクリレートを反応させた(メタ)アクリル基含有シラン化合物、特開平11−157014号公報等に記載されているようなメルカプトシランと多官能(メタ)アクリレート化合物をマイケル付加させた(メタ)アクリル基含有シラン化合物等も、本発明のラジカル重合性シラン化合物として使用することができる。 In addition to the above silane compounds, epoxysilane was allowed to act on the reaction product of a hydroxyl group-containing polyfunctional (meth) acrylate and an acid anhydride as described in JP-A-5-247373. ) Acrylic group-containing silane compound, (meth) acrylic group-containing silane in which polyfunctional (meth) acrylate is Michael-added to aminosilane as described in JP-A-3-93372, JP-A-3-207765, etc. Compounds, (meth) acrylic group-containing silane compounds obtained by reacting a hydroxyl group-containing (meth) acrylate and an isocyanate silane as described in JP-A-5-287215 and JP-A-6-1000079, etc. Mercaptosilane, diisocyanate compound, hydroxyl group as described in JP-A-287308 A (meth) acrylic group-containing silane compound reacted with a (meth) acrylate, a mercaptosilane and a polyfunctional (meth) acrylate compound as described in JP-A No. 11-157014 and the like are added by Michael (meta) ) Acrylic group-containing silane compounds and the like can also be used as the radical polymerizable silane compound of the present invention.
これらのシラン化合物は、単独で、あるいは2種以上組み合わせて用いられる。 These silane compounds may be used alone or in combination of two or more.
また、本発明で用いる表面処理シリカは、非ラジカル重合性シラン化合物(分子内にラジカル重合性基を持たないシラン化合物)でシリカ表面を処理しても良い。非ラジカル重合性シラン化合物は、シリカの表面修飾には関与するものの、光重合性官能基を有する化合物とシリカとの間に結合を生起させないため、硬化後の光硬化性樹脂組成物に可撓性を付与し、耐候性や基板との密着性の発現に寄与する目的でおこなわれる。また、結合反応を伴わないことから、光硬化性樹脂組成物の長期保存安定性の発現にも寄与する。 Further, the surface-treated silica used in the present invention may be treated with a non-radically polymerizable silane compound (a silane compound having no radical polymerizable group in the molecule). Although non-radically polymerizable silane compounds are involved in the surface modification of silica, they do not cause a bond between the compound having a photopolymerizable functional group and silica, so that they are flexible in the photocurable resin composition after curing. It is performed for the purpose of imparting the properties and contributing to the expression of weather resistance and adhesion to the substrate. Moreover, since it does not involve a binding reaction, it contributes to the expression of long-term storage stability of the photocurable resin composition.
非ラジカル重合性シラン化合物は、例えば、下記式(5)で表される。 The non-radically polymerizable silane compound is represented, for example, by the following formula (5).
SiR2 aR3 b(OR1)c (5)
(上式中、R1は水素原子または総炭素数1〜10の炭化水素残基を表し、R2およびR3は、それぞれ、エーテル結合、エステル結合、エポキシ結合、メルカプト結合またはアミノ結合を有していてもよい総炭素数1〜10の炭化水素残基を表し、aおよびbは、それぞれ、0〜3の整数であり、cは4−a−bを満足する1〜4の整数である。)
cが2以上の場合、それぞれのR1は同じであっても異なっていてもよい。
具体的には、例えば、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラプロポキシシラン、テトラブトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、メチルエチルジエトキシシラン、メチルフェニルジメトキシシラン、トリメチルエトキシシラン、メトキシエチルトリエトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン、n−ヘキシルトリメトキシシラン、n−オクチルトリメトキシシラン、n−ノニルトリメトキシシラン、n−デシルトリメトキシシラン、n−ウンデシルトリメトキシシラン、トリデシルトリメトキシシラン、テトラデシルトリメトキシシラン、ペンタデシルトリメトキシシラン、ヘキサデシルトリメトキシシラン、ヘプタデシルトリメトキシシラン、オクタデシルトリメトキシシラン、ノナデシルトリメトキシシラン、エイコデシルトリメトキシシラン、アセトキシエチルトリエトキシシラン、ジエトキシエチルジメトキシシラン、テトラアセトキシシラン、メチルトリアセトキシシラン、テトラキス(2−メトキシエトキシ)シラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルジメトキシメチルシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、N−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−イソシアネートプロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。これらのシラン化合物は、単独で、あるいは2種以上組み合わせて用いられる。
SiR 2 a R 3 b (OR 1 ) c (5)
(In the above formula, R 1 represents a hydrogen atom or a hydrocarbon residue having 1 to 10 carbon atoms in total, and R 2 and R 3 each have an ether bond, an ester bond, an epoxy bond, a mercapto bond, or an amino bond. Represents a hydrocarbon residue having 1 to 10 carbon atoms in total, a and b are each an integer of 0 to 3, and c is an integer of 1 to 4 that satisfies 4-ab. is there.)
When c is 2 or more, each R 1 may be the same or different.
Specifically, for example, tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetrapropoxysilane, tetrabutoxysilane, methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, ethyltrimethoxysilane, ethyltriethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, Ethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, diphenyldimethoxysilane, methylethyldiethoxysilane, methylphenyldimethoxysilane, trimethylethoxysilane, methoxyethyltriethoxysilane, isobutyltrimethoxysilane, n-hexyltrimethoxysilane, n-octyltrimethoxysilane N-nonyltrimethoxysilane, n-decyltrimethoxysilane, n-undecyltrimethoxysilane, tridecyltrimethoxysilane, Ladecyltrimethoxysilane, pentadecyltrimethoxysilane, hexadecyltrimethoxysilane, heptadecyltrimethoxysilane, octadecyltrimethoxysilane, nonadecyltrimethoxysilane, eicodecyltrimethoxysilane, acetoxyethyltriethoxysilane, diethoxyethyl Dimethoxysilane, tetraacetoxysilane, methyltriacetoxysilane, tetrakis (2-methoxyethoxy) silane, γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, γ-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane, β- (3,4-epoxy (Cyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, γ-mercaptopropyldimethoxymethylsilane, γ-mercaptopropyltrimethoxysilane, N-phenyl-γ-aminopropyltrimethoxy Silane, .gamma.-aminopropyltrimethoxysilane, .gamma. isocyanate propyl trimethoxysilane and the like. These silane compounds may be used alone or in combination of two or more.
ラジカル重合性シラン化合物や非ラジカル重合性シラン化合物は、シリカの固形分1モル部(粒子の式量に等しいグラム数の粒子の量を1モルとする。したがって、コロイダルシリカ(SiO2=28+16×2=60)の固形分60gは1モルに相当する)に対して、合計で0.0001〜3モル部の割合で使用することが好ましい。より好ましくは、本発明の組成物中に 0.01〜2モルの割合で使用される。シラン化合物の合計使用量を3モル部以下とすることにより、本発明の組成物の機械的強度が向上する傾向にあり、また、0.0001モル部以上とすることにより、シラン処理の効果がより奏されやすい傾向にある。 The radical polymerizable silane compound and the non-radically polymerizable silane compound have a silica solid content of 1 mol part (the amount of particles having the number of grams equal to the formula weight of the particles is 1 mol. Therefore, colloidal silica (SiO 2 = 28 + 16 × 2 = 60) is preferably used in a proportion of 0.0001 to 3 mole parts per 60 moles of solid content). More preferably, it is used in the composition of the present invention at a ratio of 0.01 to 2 mol. When the total amount of the silane compound is 3 mol parts or less, the mechanical strength of the composition of the present invention tends to be improved, and when it is 0.0001 mol parts or more, the effect of the silane treatment is improved. It tends to be played more easily.
また、ラジカル重合性シラン化合物と非ラジカル重合性シラン化合物と併用しても良く、その使用モル比は、1:99〜99:1の範囲にあるのが好ましく、2:98〜98:2の範囲がより好ましく、5:95〜95:5の範囲がさらに好ましく、特に10:90〜80:20の範囲が最も好ましい。 Moreover, you may use together with a radically polymerizable silane compound and a non-radically polymerizable silane compound, It is preferable that the use molar ratio exists in the range of 1: 99-99: 1, 2: 98-98: 2. A range is more preferable, a range of 5:95 to 95: 5 is further preferable, and a range of 10:90 to 80:20 is most preferable.
次に、ラジカル重合性シラン化合物シリカの加水分解縮合反応の一例について説明する。まず、シリカがアルコール等の適当な分散媒に分散された分散溶液とシラン化合物およびを混合する。続いて、シラン化合物1モルに対して、0.5〜6モルの水あるいは0.00001〜0.1規定の塩酸水溶液等の加水分解触媒を加え、加熱下で攪拌しつつ、加水分解で生じるアルコールを系外に除去する。さらに、加水分解反応に続く縮合反応で生じる水を同様に加熱下で系外に除去し、縮合反応を完結させる。 Next, an example of the hydrolytic condensation reaction of the radical polymerizable silane compound silica will be described. First, a dispersion solution in which silica is dispersed in an appropriate dispersion medium such as alcohol and a silane compound are mixed. Subsequently, a hydrolysis catalyst such as 0.5 to 6 mol of water or 0.00001 to 0.1 N aqueous hydrochloric acid is added to 1 mol of the silane compound, and it is generated by hydrolysis while stirring under heating. Remove alcohol out of the system. Further, the water generated in the condensation reaction following the hydrolysis reaction is similarly removed outside the system under heating, and the condensation reaction is completed.
シリカは、シラン化合物の加水分解・縮合反応前だけでなく、加水分解・縮合反応の途中や同反応の後でも添加することもできる。また、この反応は、常圧下でも減圧下/加圧下でも行うことができる。さらに、この加水分解・縮合反応時に加熱下で攪拌する際に、シリカの分散媒を共沸留出させることにより、別の分散媒に置換することも可能である。 Silica can be added not only before the hydrolysis / condensation reaction of the silane compound but also during or after the hydrolysis / condensation reaction. This reaction can be carried out under normal pressure or under reduced pressure / pressure. Furthermore, when stirring under heating during the hydrolysis / condensation reaction, the dispersion medium of silica can be replaced with another dispersion medium by azeotropic distillation.
前記の反応においては、加水分解触媒として、無機酸または有機酸の水溶液を使用することができる。無機酸としては、例えば、塩酸、弗化水素酸、臭化水素酸等のハロゲン化水素酸や、硫酸、硝酸、リン酸等が用いられる。有機酸としては、蟻酸、酢酸、シュウ酸、(メタ)アクリル酸等が挙げられる。 In the above reaction, an aqueous solution of an inorganic acid or an organic acid can be used as a hydrolysis catalyst. As the inorganic acid, for example, hydrohalic acid such as hydrochloric acid, hydrofluoric acid, hydrobromic acid, sulfuric acid, nitric acid, phosphoric acid and the like are used. Examples of the organic acid include formic acid, acetic acid, oxalic acid, (meth) acrylic acid, and the like.
また、加水分解・縮合反応を温和に、かつ、均一に行うために溶媒を用いることが好ましい。この溶媒としてシリカの分散媒をそのまま用いても良いし、新たな溶媒を必要量加えても良い。新たに加える溶媒としては、水;メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール等のアルコール類;アセトン、メチルエチルケトン(MEK)、メチルイソブチルケトン(MIBK)等のケトン類;ジオキサン、テトラヒドロフラン(THF)等のエーテル類を挙げることができる。 Further, it is preferable to use a solvent in order to perform the hydrolysis / condensation reaction gently and uniformly. As this solvent, a silica dispersion medium may be used as it is, or a necessary amount of a new solvent may be added. As a newly added solvent, water; alcohols such as methanol, ethanol and isopropyl alcohol; ketones such as acetone, methyl ethyl ketone (MEK) and methyl isobutyl ketone (MIBK); ethers such as dioxane and tetrahydrofuran (THF) be able to.
酸化防止剤
さらに、本発明の組成物には、公知の酸化防止剤を含めることができる。酸化防止剤は、熱や光照射による退色およびオゾン、活性酸素、NOx、SOx(Xは整数)などの各種の酸化性ガスによる退色を抑制するものである。特に本発明では、酸化防止剤を添加することにより、硬化膜の着色を防止できる、または分解による膜厚減少を低減できるという利点がある。このような酸化防止剤としては、ヒドラジド類、ヒンダードアミン系酸化防止剤、含窒素複素環メルカプト系化合物、チオエーテル系酸化防止剤、ヒンダードフェノール系酸化防止剤、アスコルビン酸類、硫酸亜鉛、チオシアン酸塩類、チオ尿素誘導体、糖類、亜硝酸塩、亜硫酸塩、チオ硫酸塩、ヒドロキシルアミン誘導体などを挙げることができる。この中では、特にヒンダードフェノール系酸化防止剤、チオエーテル系酸化防止剤が硬化膜の着色、膜厚減少の観点で好ましい。
Antioxidant Furthermore, the composition of the present invention may contain a known antioxidant. The antioxidant suppresses fading caused by heat or light irradiation and fading caused by various oxidizing gases such as ozone, active oxygen, NO x , SO x (X is an integer). In particular, in the present invention, the addition of an antioxidant has an advantage that the cured film can be prevented from being colored or the decrease in film thickness due to decomposition can be reduced. Examples of such antioxidants include hydrazides, hindered amine antioxidants, nitrogen-containing heterocyclic mercapto compounds, thioether antioxidants, hindered phenol antioxidants, ascorbic acids, zinc sulfate, thiocyanates, Examples include thiourea derivatives, saccharides, nitrites, sulfites, thiosulfates, hydroxylamine derivatives, and the like. Among these, hindered phenol antioxidants and thioether antioxidants are particularly preferable from the viewpoint of coloring of the cured film and reduction of the film thickness.
酸化防止剤の市販品としては、Irganox1010、1035、1076、1222(以上、チバガイギー(株)製)、Antigene P、3C、FR、スミライザーS、スミライザーGA−80(住友化学工業製)、アデカスタブAO70、AO80、AO503((株)ADEKA製)等が挙げられ、これらは単独で用いてもよいし、混合して用いるてもよい。酸化防止剤は、本発明の組成物の全量に対し、0.01〜10質量%の割合で配合するのが好ましく、0.2〜5質量%の割合で配合するのがさらに好ましい。 As commercially available products of antioxidants, Irganox 1010, 1035, 1076, 1222 (manufactured by Ciba Geigy Co., Ltd.), Antigene P, 3C, FR, Sumilyzer S, Sumilyzer GA-80 (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.), ADK STAB AO70, AO80, AO503 (made by ADEKA Co., Ltd.), etc. are mentioned, These may be used independently and may be mixed and used. It is preferable to mix | blend antioxidant in the ratio of 0.01-10 mass% with respect to the whole quantity of the composition of this invention, and it is further more preferable to mix | blend in the ratio of 0.2-5 mass%.
その他の成分
本発明の組成物には前記成分の他に必要に応じて離型剤、シランカップリング剤、重合禁止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、老化防止剤、可塑剤、密着促進剤、熱重合開始剤、着色剤、エラストマー粒子、光酸増殖剤、光塩基発生剤、塩基性化合物、流動調整剤、消泡剤、分散剤等を添加してもよい。
Other components In addition to the above components, the composition of the present invention may include a mold release agent, a silane coupling agent, a polymerization inhibitor, an ultraviolet absorber, a light stabilizer, an antiaging agent, a plasticizer, and an adhesion promoter. , Thermal polymerization initiators, colorants, elastomer particles, photoacid proliferators, photobase generators, basic compounds, flow regulators, antifoaming agents, dispersants, and the like may be added.
剥離性をさらに向上する目的で、本発明の組成物には、離型剤を任意に配合することができる。具体的には、本発明の組成物の層に押し付けたモールドを、樹脂層の面荒れや版取られを起こさずにきれいに剥離できるようにする目的で添加される。離型剤としては従来公知の離型剤、例えば、シリコーン系離型剤、ポリエチレンワックス、アミドワックス、テフロンパウダー(テフロンは登録商標)等の固形ワックス、弗素系、リン酸エステル系化合物等が何れも使用可能である。また、これらの離型剤をモールドに付着させておくこともできる。 For the purpose of further improving the peelability, a release agent can be arbitrarily blended in the composition of the present invention. Specifically, it is added for the purpose of enabling the mold pressed against the layer of the composition of the present invention to be peeled cleanly without causing the resin layer to become rough or take off the plate. Examples of the release agent include conventionally known release agents such as silicone-based release agents, polyethylene wax, amide wax, solid wax such as Teflon powder (Teflon is a registered trademark), fluorine-based compounds, phosphate ester-based compounds, etc. Can also be used. Moreover, these mold release agents can be adhered to the mold.
シリコーン系離型剤は、本発明で用いられる上記光硬化性樹脂と組み合わせた時にモールドからの剥離性が特に良好であり、版取られ現象が起こり難くなる。シリコーン系離型剤は、オルガノポリシロキサン構造を基本構造とする離型剤であり、例えば、未変性または変性シリコーンオイル、トリメチルシロキシケイ酸を含有するポリシロキサン、シリコーン系アクリル樹脂等が該当し、一般的にハードコート用組成物で用いられているシリコーン系レベリング剤の適用も可能である。 Silicone release agents have particularly good releasability from the mold when combined with the above-mentioned photocurable resin used in the present invention, and the phenomenon of taking a plate is difficult to occur. Silicone mold release agent is a mold release agent having an organopolysiloxane structure as a basic structure, and includes, for example, unmodified or modified silicone oil, polysiloxane containing trimethylsiloxysilicic acid, silicone acrylic resin, and the like. It is also possible to apply a silicone leveling agent generally used in hard coat compositions.
変性シリコーンオイルは、ポリシロキサンの側鎖および/または末端を変性したものであり、反応性シリコーンオイルと非反応性シリコーンオイルとに分けられる。反応性シリコーンオイルとしては、アミノ変性、エポキシ変性、カルボキシル変性、カルビノール変性、メタクリル変性、メルカプト変性、フェノール変性、片末端反応性、異種官能基変性等が挙げられる。非反応性シリコーンオイルとしては、ポリエーテル変性、メチルスチリル変性、アルキル変性、高級脂肪エステル変性、親水性特殊変性、高級アルコキシ変性、高級脂肪酸変性、フッ素変性等が挙げられる。
一つのポリシロキサン分子に上記したような変性方法の2つ以上を行うこともできる。
The modified silicone oil is obtained by modifying the side chain and / or terminal of polysiloxane, and is classified into a reactive silicone oil and a non-reactive silicone oil. Examples of the reactive silicone oil include amino modification, epoxy modification, carboxyl modification, carbinol modification, methacryl modification, mercapto modification, phenol modification, one-end reactivity, and different functional group modification. Examples of the non-reactive silicone oil include polyether modification, methylstyryl modification, alkyl modification, higher fatty ester modification, hydrophilic special modification, higher alkoxy modification, higher fatty acid modification, and fluorine modification.
Two or more of the above-described modification methods can be performed on one polysiloxane molecule.
変性シリコーンオイルは組成物成分との適度な相溶性があることが好ましい。特に、組成物中に必要に応じて配合される他の塗膜形成成分に対して反応性がある反応性シリコーンオイルを用いる場合には、本発明の組成物を硬化した硬化膜中に化学結合よって固定されるので、当該硬化膜の密着性阻害、汚染、劣化等の問題が起き難い。特に、蒸着工程での蒸着層との密着性向上には有効である。また、(メタ)アクリロイル変性シリコーン、ビニル変性シリコーン等の、光硬化性を有する官能基で変性されたシリコーンの場合は、本発明の組成物と架橋するため、硬化後の特性に優れる。 The modified silicone oil is preferably compatible with the composition components. In particular, when using a reactive silicone oil that is reactive with other coating film forming components blended as necessary in the composition, it is chemically bonded in the cured film obtained by curing the composition of the present invention. Therefore, since it is fixed, problems such as adhesion inhibition, contamination, and deterioration of the cured film are unlikely to occur. In particular, it is effective for improving the adhesion with the vapor deposition layer in the vapor deposition step. In addition, in the case of silicone modified with a photocurable functional group such as (meth) acryloyl-modified silicone or vinyl-modified silicone, it is excellent in characteristics after curing because it is crosslinked with the composition of the present invention.
トリメチルシロキシケイ酸を含有するポリシロキサンは表面にブリードアウトし易く剥離性に優れており、表面にブリードアウトしても密着性に優れ、金属蒸着やオーバーコート層との密着性にも優れている点で好ましい。
上記離型剤は1種類のみ或いは2種類以上を組み合わせて添加することができる。
Polysiloxane containing trimethylsiloxysilicic acid is easy to bleed out to the surface and has excellent peelability, excellent adhesion even when bleeded out to the surface, and excellent adhesion to metal deposition and overcoat layer This is preferable.
The said mold release agent can be added only 1 type or in combination of 2 or more types.
離型剤を本発明の組成物に添加する場合、組成物全量中に0.001〜10質量%の割合で配合することが好ましく、0.01〜5質量%の範囲で添加することがより好ましい。離型剤の割合が上記範囲未満では、モールドと光ナノインプリントリソグラフィ用硬化性組成物層の剥離性向上効果が不充分となりやすい。一方、離型剤の割合が上記範囲を超えると組成物の塗工時のはじきによる塗膜面の面荒れの問題が生じたり、製品において基材自身および近接する層、例えば、蒸着層の密着性を阻害したり、転写時に皮膜破壊等(膜強度が弱くなりすぎる)を引き起こす等の点で好ましくない。
離型剤の割合が0.01質量%以上とすることにより、モールドと光ナノインプリントリソグラフィ用硬化性組成物層の剥離性向上効果が充分となる。一方、離型剤の割合が上記範囲を10質量%以内だと、組成物の塗工時のはじきによる塗膜面の面荒れの問題が生じにくく、製品において基材自身および近接する層、例えば、蒸着層の密着性を阻害しにくく、転写時に皮膜破壊等(膜強度が弱くなりすぎる)を引き起こしにくい等の点で好ましい。
When a release agent is added to the composition of the present invention, it is preferably added in a proportion of 0.001 to 10% by mass in the total amount of the composition, more preferably 0.01 to 5% by mass. preferable. If the ratio of a mold release agent is less than the said range, the peelable improvement effect of a mold and the curable composition layer for optical nanoimprint lithography will become inadequate. On the other hand, if the ratio of the release agent exceeds the above range, the surface of the coating film may be rough due to repelling during coating of the composition, or the substrate itself and the adjacent layer in the product, for example, the adhesion of the deposited layer It is not preferable from the viewpoint of inhibiting the properties and causing film breakage or the like during transfer (film strength becomes too weak).
When the ratio of the release agent is 0.01% by mass or more, the effect of improving the peelability between the mold and the curable composition layer for photo nanoimprint lithography is sufficient. On the other hand, if the ratio of the release agent is within the above range of 10% by mass or less, the problem of surface roughness of the coating film due to repelling at the time of coating the composition hardly occurs, and the substrate itself and the adjacent layer in the product, for example, It is preferable in that it hardly inhibits the adhesion of the vapor-deposited layer and hardly causes film breakage or the like (film strength becomes too weak) during transfer.
本発明の組成物には、微細凹凸パターンを有する表面構造の耐熱性、強度、或いは、金属蒸着層との密着性を高めるために、有機金属カップリング剤を配合してもよい。また、有機金属カップリング剤は、熱硬化反応を促進させる効果も持つため有効である。有機金属カップリング剤としては、例えば、シランカップリング剤、チタンカップリング剤、ジルコニウムカップリング剤、アルミニウムカップリング剤、スズカップリング剤等の各種カップリング剤を使用できる。 In the composition of the present invention, an organic metal coupling agent may be blended in order to improve the heat resistance, strength, or adhesion to the metal vapor deposition layer of the surface structure having a fine concavo-convex pattern. In addition, the organometallic coupling agent is effective because it has an effect of promoting the thermosetting reaction. As the organometallic coupling agent, for example, various coupling agents such as a silane coupling agent, a titanium coupling agent, a zirconium coupling agent, an aluminum coupling agent, and a tin coupling agent can be used.
本発明の組成物に用いるシランカップリング剤としては、例えば、ビニルトリクロロシラン、ビニルトリス(β−メトキシエトキシ)シラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン等のビニルシラン;γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン;β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン等のエポキシシラン;N−β−(アミノエチル)−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−β−(アミノエチル)−γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン等のアミノシラン;および、その他のシランカップリング剤として、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−クロロプロピルメチルジメトキシシラン、γ−クロロプロピルメチルジエトキシシラン等が挙げられる。 Examples of the silane coupling agent used in the composition of the present invention include vinyl silanes such as vinyltrichlorosilane, vinyltris (β-methoxyethoxy) silane, vinyltriethoxysilane, and vinyltrimethoxysilane; γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane An epoxy silane such as β- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, γ-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane; N-β- (aminoethyl)- aminosilanes such as γ-aminopropyltrimethoxysilane, N-β- (aminoethyl) -γ-aminopropylmethyldimethoxysilane, γ-aminopropyltrimethoxysilane, N-phenyl-γ-aminopropyltrimethoxysilane; and Other sila Examples of the coupling agent include γ-mercaptopropyltrimethoxysilane, γ-chloropropylmethyldimethoxysilane, and γ-chloropropylmethyldiethoxysilane.
チタンカップリング剤としては、例えば、イソプロピルトリイソステアロイルチタネート、イソプロピルトリドデシルベンゼンスルホニルチタネート、イソプロピルトリス(ジオクチルパイロホスフェート)チタネート、テトライソプロピルビス(ジオクチルホスファイト)チタネート、テトラオクチルビス(ジトリデシルホスファイト)チタネート、テトラ(2,2−ジアリルオキシメチル)ビス(ジトリデシル)ホスファイトチタネート、ビス(ジオクチルパイロホスフェート)オキシアセテートチタネート、ビス(ジオクチルパイロホスフェート)エチレンチタネート、イソプロピルトリオクタノイルチタネート、イソプロピルジメタクリルイソステアロイルチタネート、イソプロピルイソステアロイルジアクリルチタネート、イソプロピルトリ(ジオクチルホスフェート)チタネート、イソプロピルトリクミルフェニルチタネート、イソプロピルトリ(N−アミノエチル・アミノエチル)チタネート、ジクミルフェニルオキシアセテートチタネート、ジイソステアロイルエチレンチタネート等が挙げられる。 Examples of titanium coupling agents include isopropyl triisostearoyl titanate, isopropyl tridodecylbenzenesulfonyl titanate, isopropyl tris (dioctyl pyrophosphate) titanate, tetraisopropyl bis (dioctyl phosphite) titanate, tetraoctyl bis (ditridecyl phosphite) Titanate, tetra (2,2-diallyloxymethyl) bis (ditridecyl) phosphite titanate, bis (dioctylpyrophosphate) oxyacetate titanate, bis (dioctylpyrophosphate) ethylene titanate, isopropyltrioctanoyl titanate, isopropyldimethacrylisostearoyl Titanate, isopropyl isostearoyl diacryl titanate, isop Pirutori (dioctyl phosphate) titanate, isopropyl tricumylphenyl titanate, isopropyl tri (N- aminoethyl-aminoethyl) titanate, dicumyl phenyloxy acetate titanate, diisostearoyl ethylene titanate.
ジルコニウムカップリング剤としては、例えば、テトラ−n−プロポキシジルコニウム、テトラ−ブトキシジルコニウム、ジルコニウムテトラアセチルアセトネート、ジルコニウムジブトキシビス(アセチルアセトネート)、ジルコニウムトリブトキシエチルアセトアセテート、ジルコニウムブトキシアセチルアセトネートビス(エチルアセトアセテート)等が挙げられる。 Examples of the zirconium coupling agent include tetra-n-propoxyzirconium, tetra-butoxyzirconium, zirconium tetraacetylacetonate, zirconium dibutoxybis (acetylacetonate), zirconium tributoxyethyl acetoacetate, zirconium butoxyacetylacetonate bis. (Ethyl acetoacetate) and the like.
アルミニウムカップリング剤としては、例えば、アルミニウムイソプロピレート、モノsec−ブトキシアルミニウムジイソプロピレート、アルミニウムsec−ブチレート、アルミニウムエチレート、エチルアセトアセテエートアルミニウムジイソプロピレート、アルミニウムトリス(エチルアセトアセテート)、アルキルアセトアセテートアルミニウムジイソプロピレート、アルミニウムモノアセチルアセトネートビス(エチルアセトアセテート)、アルミニウムトリス(アセチルアセトアセテート)等を挙げることができる。 Examples of the aluminum coupling agent include aluminum isopropylate, monosec-butoxyaluminum diisopropylate, aluminum sec-butyrate, aluminum ethylate, ethylacetoacetate aluminum diisopropylate, aluminum tris (ethylacetoacetate), alkylacetate Acetate aluminum diisopropylate, aluminum monoacetylacetonate bis (ethyl acetoacetate), aluminum tris (acetylacetoacetate) and the like can be mentioned.
上記有機金属カップリング剤は、光ナノインプリントリソグラフィ用硬化性組成物の固形分全量中に0.001〜10質量%の割合で任意に配合できる。有機金属カップリング剤の割合を0.001質量%以上とすることにより、耐熱性、強度、蒸着層との密着性の付与の向上についてより効果的な傾向にある。一方、有機金属カップリング剤の割合を10質量%以下とすることにより、組成物の安定性、成膜性の欠損を抑止できる傾向にあり好ましい。 The said organometallic coupling agent can be arbitrarily mix | blended in the ratio of 0.001-10 mass% in solid content whole quantity of the curable composition for optical nanoimprint lithography. By setting the ratio of the organometallic coupling agent to 0.001% by mass or more, there is a tendency to be more effective in improving heat resistance, strength, and adhesion with the vapor deposition layer. On the other hand, it is preferable that the ratio of the organometallic coupling agent is 10% by mass or less because the stability of the composition and the deficiency in film formability can be suppressed.
本発明の組成物には、貯蔵安定性等を向上させるために、重合禁止剤を配合してもよい。重合禁止剤としては、例えば、ハイドロキノン、tert−ブチルハイドロキノン、カテコール、ハイドロキノンモノメチルエーテル等のフェノール類;ベンゾキノン、ジフェニルベンゾキノン等のキノン類;フェノチアジン類;銅類等を用いることができる。重合禁止剤は、本発明の組成物の全量に対して任意に0.001〜10質量%の割合で配合するのが好ましい。 The composition of the present invention may contain a polymerization inhibitor in order to improve storage stability and the like. Examples of the polymerization inhibitor include phenols such as hydroquinone, tert-butylhydroquinone, catechol, and hydroquinone monomethyl ether; quinones such as benzoquinone and diphenylbenzoquinone; phenothiazines; coppers and the like. The polymerization inhibitor is preferably blended arbitrarily in a proportion of 0.001 to 10% by mass with respect to the total amount of the composition of the present invention.
紫外線吸収剤の市販品としては、Tinuvin P、234、320、326、327、328、213(以上、チバガイギー(株)製)、Sumisorb110、130、140、220、250、300、320、340、350、400(以上、住友化学工業(株)製)等が挙げられる。紫外線吸収剤は、光ナノインプリントリソグラフィ用硬化性組成物の全量に対して任意に0.01〜10質量%の割合で配合するのが好ましい。 As a commercial item of an ultraviolet absorber, Tinuvin P, 234, 320, 326, 327, 328, 213 (above, manufactured by Ciba Geigy Co., Ltd.), Sumisorb 110, 130, 140, 220, 250, 300, 320, 340, 350 400 (above, manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.). It is preferable to mix | blend an ultraviolet absorber arbitrarily in the ratio of 0.01-10 mass% with respect to the whole quantity of the curable composition for optical nanoimprint lithography.
光安定剤の市販品としては、Tinuvin 292、144、622LD(以上、チバガイギー(株)製)、サノールLS−770、765、292、2626、1114、744(以上、三共化成工業(株)製)等が挙げられる。光安定剤は組成物の全量に対し、0.01〜10質量%の割合で配合するのが好ましい。 Commercially available light stabilizers include Tinuvin 292, 144, 622LD (above, manufactured by Ciba Geigy Co., Ltd.), Sanol LS-770, 765, 292, 2626, 1114, 744 (above, manufactured by Sankyo Kasei Kogyo Co., Ltd.) Etc. The light stabilizer is preferably blended at a ratio of 0.01 to 10% by mass with respect to the total amount of the composition.
老化防止剤の市販品としては、Antigene W、S、P、3C、6C、RD−G、FR、AW(以上、住友化学工業(株)製)等が挙げられる。老化防止剤は組成物の全量に対し、0.01〜10質量%の割合で配合するのが好ましい。 Examples of commercially available anti-aging agents include Antigene W, S, P, 3C, 6C, RD-G, FR, and AW (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.). The anti-aging agent is preferably blended at a ratio of 0.01 to 10% by mass with respect to the total amount of the composition.
本発明の組成物には基板との接着性や膜の柔軟性、硬度等を調整するために可塑剤を加えることが可能である。好ましい可塑剤の具体例としては、例えば、ジオクチルフタレート、ジドデシルフタレート、トリエチレングリコールジカプリレート、ジメチルグリコールフタレート、トリクレジルホスフェート、ジオクチルアジペート、ジブチルセバケート、トリアセチルグリセリン、ジメチルアジペート、ジエチルアジペート、ジ(n−ブチル)アジペート、ジメチルスベレート、ジエチルスベレート、ジ(n−ブチル)スベレート等があり、可塑剤は組成物中の30質量%以下で任意に添加することができる。好ましくは20質量%以下で、より好ましくは10質量%以下である。可塑剤の添加効果を得るためには、0.1質量%以上が好ましい。 A plasticizer can be added to the composition of the present invention in order to adjust adhesion to the substrate, flexibility of the film, hardness, and the like. Specific examples of preferred plasticizers include, for example, dioctyl phthalate, didodecyl phthalate, triethylene glycol dicaprylate, dimethyl glycol phthalate, tricresyl phosphate, dioctyl adipate, dibutyl sebacate, triacetyl glycerin, dimethyl adipate, diethyl adipate , Di (n-butyl) adipate, dimethyl suberate, diethyl suberate, di (n-butyl) suberate and the like, and a plasticizer can be optionally added at 30% by mass or less in the composition. Preferably it is 20 mass% or less, More preferably, it is 10 mass% or less. In order to obtain the effect of adding a plasticizer, 0.1% by mass or more is preferable.
本発明の組成物には基板との接着性等を調整するために密着促進剤を添加しても良い。密着促進剤として、ベンズイミダゾール類やポリベンズイミダゾール類、低級ヒドロキシアルキル置換ピリジン誘導体、含窒素複素環化合物、ウレアまたはチオウレア、有機リン化合物、8−オキシキノリン、4−ヒドロキシプテリジン、1,10−フェナントロリン、2,2'−ビピリジン誘導体、ベンゾトリアゾール類、有機リン化合物とフェニレンジアミン化合物、2−アミノ−1−フェニルエタノール、N−フェニルエタノールアミン、N−エチルジエタノールアミン,N−エチルジエタノールアミン、N−エチルエタノールアミンおよび誘導体、ベンゾチアゾール誘導体などを使用することができる。密着促進剤は、組成物中の好ましくは20質量%以下、より好ましくは10質量%以下、さらに好ましくは5質量%以下である。密着促進剤の添加は効果を得るためには、0.1質量%以上が好ましい。 An adhesion promoter may be added to the composition of the present invention in order to adjust adhesion to the substrate. Adhesion promoters include benzimidazoles and polybenzimidazoles, lower hydroxyalkyl-substituted pyridine derivatives, nitrogen-containing heterocyclic compounds, urea or thiourea, organophosphorus compounds, 8-oxyquinoline, 4-hydroxypteridine, 1,10-phenanthroline 2,2'-bipyridine derivatives, benzotriazoles, organophosphorus compounds and phenylenediamine compounds, 2-amino-1-phenylethanol, N-phenylethanolamine, N-ethyldiethanolamine, N-ethyldiethanolamine, N-ethylethanol Amines and derivatives, benzothiazole derivatives, and the like can be used. The adhesion promoter in the composition is preferably 20% by mass or less, more preferably 10% by mass or less, and further preferably 5% by mass or less. The addition of the adhesion promoter is preferably 0.1% by mass or more in order to obtain the effect.
本発明の組成物を硬化させる場合、必要に応じて熱重合開始剤も添加することができる。好ましい熱重合開始剤としては、例えば過酸化物、アゾ化合物を挙げることができる。具体例としては、ベンゾイルパーオキサイド、tert−ブチル−パーオキシベンゾエート、アゾビスイソブチロニトリル等を挙げることができる。 When hardening the composition of this invention, a thermal-polymerization initiator can also be added as needed. Preferred examples of the thermal polymerization initiator include peroxides and azo compounds. Specific examples include benzoyl peroxide, tert-butyl-peroxybenzoate, azobisisobutyronitrile, and the like.
本発明の組成物は、パターン形状、感度等を調整する目的で、必要に応じて光塩基発生剤を添加してもよい。例えば、2−ニトロベンジルシクロヘキシルカルバメート、トリフェニルメタノール、O−カルバモイルヒドロキシルアミド、O−カルバモイルオキシム、[[(2,6−ジニトロベンジル)オキシ]カルボニル]シクロヘキシルアミン、ビス[[(2−ニトロベンジル)オキシ]カルボニル]ヘキサン1,6−ジアミン、4−(メチルチオベンゾイル)−1−メチル−1−モルホリノエタン、(4−モルホリノベンゾイル)−1−ベンジル−1−ジメチルアミノプロパン、N−(2−ニトロベンジルオキシカルボニル)ピロリジン、ヘキサアンミンコバルト(III)トリス(トリフェニルメチルボレート)、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルホリノフェニル)−ブタノン、2,6−ジメチル−3,5−ジアセチル−4−(2'−ニトロフェニル)−1,4−ジヒドロピリジン、2,6−ジメチル−3,5−ジアセチル−4−(2',4'−ジニトロフェニル)−1,4−ジヒドロピリジン等が好ましいものとして挙げられる。 The composition of the present invention may contain a photobase generator as necessary for the purpose of adjusting the pattern shape, sensitivity, and the like. For example, 2-nitrobenzylcyclohexylcarbamate, triphenylmethanol, O-carbamoylhydroxylamide, O-carbamoyloxime, [[(2,6-dinitrobenzyl) oxy] carbonyl] cyclohexylamine, bis [[(2-nitrobenzyl) Oxy] carbonyl] hexane 1,6-diamine, 4- (methylthiobenzoyl) -1-methyl-1-morpholinoethane, (4-morpholinobenzoyl) -1-benzyl-1-dimethylaminopropane, N- (2-nitro Benzyloxycarbonyl) pyrrolidine, hexaamminecobalt (III) tris (triphenylmethylborate), 2-benzyl-2-dimethylamino-1- (4-morpholinophenyl) -butanone, 2,6-dimethyl-3,5- Diacetyl-4 Preferred examples include (2′-nitrophenyl) -1,4-dihydropyridine, 2,6-dimethyl-3,5-diacetyl-4- (2 ′, 4′-dinitrophenyl) -1,4-dihydropyridine, and the like. It is done.
本発明の組成物には、塗膜の視認性を向上するなどの目的で、着色剤を任意に添加してもよい。着色剤は、UVインクジェット組成物、カラーフィルタ用組成物およびCCDイメージセンサ用組成物等で用いられている顔料や染料を本発明の目的を損なわない範囲で用いることができる。本発明で用いることができる顔料としては、従来公知の種々の無機顔料または有機顔料を用いることができる。無機顔料としては、金属酸化物、金属錯塩等で示される金属化合物であり、具体的には鉄、コバルト、アルミニウム、カドミウム、鉛、銅、チタン、マグネシウム、クロム、亜鉛、アンチモン等の金属酸化物、金属複合酸化物を挙げることができる。有機顔料としては、C.I.Pigment Yellow 11, 24, 31, 53, 83, 99, 108, 109, 110, 138, 139,151, 154, 167、C.I.Pigment Orange 36, 38, 43、C.I.Pigment Red 105, 122, 149, 150, 155, 171, 175, 176, 177, 209、C.I.Pigment Violet 19, 23, 32, 39、C.I.Pigment Blue 1, 2, 15, 16, 22, 60, 66、C.I.Pigment Green 7, 36, 37、C.I.Pigment Brown 25, 28、C.I.Pigment Black 1, 7および、カーボンブラックを例示できる。
着色剤は組成物の全量に対し、0.001〜2質量%の割合で配合するのが好ましい。
A colorant may be optionally added to the composition of the present invention for the purpose of improving the visibility of the coating film. As the colorant, pigments and dyes used in UV inkjet compositions, color filter compositions, CCD image sensor compositions, and the like can be used as long as the object of the present invention is not impaired. As the pigment that can be used in the present invention, conventionally known various inorganic pigments or organic pigments can be used. Examples of inorganic pigments are metal compounds such as metal oxides and metal complex salts. Specifically, metal oxides such as iron, cobalt, aluminum, cadmium, lead, copper, titanium, magnesium, chromium, zinc, and antimony And metal complex oxides. Organic pigments include CIPigment Yellow 11, 24, 31, 53, 83, 99, 108, 109, 110, 138, 139,151, 154, 167, CIPigment Orange 36, 38, 43, CIPigment Red 105, 122, 149, 150 , 155, 171, 175, 176, 177, 209, CIPigment Violet 19, 23, 32, 39, CIPigment Blue 1, 2, 15, 16, 22, 60, 66, CIPigment Green 7, 36, 37, CIPigment Brown 25 28, CIPigment Black 1, 7 and carbon black.
The colorant is preferably blended at a ratio of 0.001 to 2% by mass with respect to the total amount of the composition.
また、本発明の組成物では、機械的強度、柔軟性等を向上するなどの目的で、任意成分としてエラストマー粒子を添加してもよい。
本発明の組成物に任意成分として添加できるエラストマー粒子は、平均粒子サイズが好ましくは10nm〜700nm、より好ましくは30〜300nmである。例えばポリブタジエン、ポリイソプレン、ブタジエン/アクリロニトリル共重合体、スチレン/ブタジエン共重合体、スチレン/イソプレン共重合体、エチレン/プロピレン共重合体、エチレン/α−オレフィン系共重合体、エチレン/α−オレフィン/ポリエン共重合体、アクリルゴム、ブタジエン/(メタ)アクリル酸エステル共重合体、スチレン/ブタジエンブロック共重合体、スチレン/イソプレンブロック共重合体などのエラストマーの粒子である。またこれらエラストマー粒子を、メチルメタアクリレートポリマー、メチルメタアクリレート/グリシジルメタアクリレート共重合体などで被覆したコア/シェル型の粒子を用いることができる。エラストマー粒子は架橋構造をとっていてもよい。
In the composition of the present invention, elastomer particles may be added as optional components for the purpose of improving mechanical strength, flexibility and the like.
The elastomer particles that can be added as an optional component to the composition of the present invention preferably have an average particle size of 10 nm to 700 nm, more preferably 30 to 300 nm. For example, polybutadiene, polyisoprene, butadiene / acrylonitrile copolymer, styrene / butadiene copolymer, styrene / isoprene copolymer, ethylene / propylene copolymer, ethylene / α-olefin copolymer, ethylene / α-olefin / Particles of elastomer such as polyene copolymer, acrylic rubber, butadiene / (meth) acrylic ester copolymer, styrene / butadiene block copolymer, styrene / isoprene block copolymer. Further, core / shell type particles in which these elastomer particles are coated with a methyl methacrylate polymer, a methyl methacrylate / glycidyl methacrylate copolymer or the like can be used. The elastomer particles may have a crosslinked structure.
エラストマー粒子の市販品としては、例えば、レジナスボンドRKB(レジナス化成(株)製)、テクノMBS−61、MBS−69(以上、テクノポリマー(株)製)等を挙げることができる。 Examples of commercially available elastomer particles include Resin Bond RKB (manufactured by Resinas Kasei Co., Ltd.), Techno MBS-61, MBS-69 (manufactured by Techno Polymer Co., Ltd.), and the like.
これらエラストマー粒子は単独で、または2種以上組み合わせて使用することができる。本発明の組成物におけるエラストマー成分の含有割合は、好ましくは1〜35質量%であり、より好ましくは2〜30質量%、特に好ましくは3〜20質量%である。 These elastomer particles can be used alone or in combination of two or more. The content of the elastomer component in the composition of the present invention is preferably 1 to 35% by mass, more preferably 2 to 30% by mass, and particularly preferably 3 to 20% by mass.
本発明の組成物には、硬化収縮の抑制、熱安定性を向上するなどの目的で、塩基性化合物を任意に添加してもよい。塩基性化合物としては、アミンならびに、キノリンおよびキノリジンなど含窒素複素環化合物、塩基性アルカリ金属化合物、塩基性アルカリ土類金属化合物などが挙げられる。これらの中でも、光重合成モノマーとの相溶性の面からアミンが好ましく、例えば、オクチルアミン、ナフチルアミン、キシレンジアミン、ジベンジルアミン、ジフェニルアミン、ジブチルアミン、ジオクチルアミン、ジメチルアニリン、キヌクリジン、トリブチルアミン、トリオクチルアミン、テトラメチルエチレンジアミン、テトラメチル−1,6−ヘキサメチレンジアミン、ヘキサメチレンテトラミンおよびトリエタノールアミンなどが挙げられる。 A basic compound may be optionally added to the composition of the present invention for the purpose of suppressing curing shrinkage and improving thermal stability. Examples of the basic compound include amines, nitrogen-containing heterocyclic compounds such as quinoline and quinolidine, basic alkali metal compounds, basic alkaline earth metal compounds, and the like. Among these, amine is preferable from the viewpoint of compatibility with the photopolymerization monomer, for example, octylamine, naphthylamine, xylenediamine, dibenzylamine, diphenylamine, dibutylamine, dioctylamine, dimethylaniline, quinuclidine, tributylamine, tributylamine, and the like. Examples include octylamine, tetramethylethylenediamine, tetramethyl-1,6-hexamethylenediamine, hexamethylenetetramine, and triethanolamine.
本発明の組成物には、光硬化性向上のために、連鎖移動剤を添加しても良い。具体的には、4−ビス(3−メルカプトブチリルオキシ)ブタン、1,3,5−トリス(3−メルカプトブチルオキシエチル)1,3,5−トリアジン−2,4,6(1H,3H,5H)−トリオン、ペンタエリスリトールテトラキス(3−メルカプトブチレート)をあげることができる。 A chain transfer agent may be added to the composition of the present invention in order to improve photocurability. Specifically, 4-bis (3-mercaptobutyryloxy) butane, 1,3,5-tris (3-mercaptobutyloxyethyl) 1,3,5-triazine-2,4,6 (1H, 3H , 5H) -trione, pentaerythritol tetrakis (3-mercaptobutyrate).
本発明の組成物には、必要に応じて帯電防止剤を添加しても良い。
帯電防止剤としては、アニオン系、カチオン系、非イオン系、両性系のいずれでも良い。具体的には、エレクトロストリッパーA(花王(株)製)、エレノンNo.19(第一工業製薬(株)製)等のアルキルリン酸塩系アニオン界面活性剤、アモーゲンK(第一工業製薬(株)製)等のベタイン系両性界面活性剤、ニッサンノニオンL(日本油脂(株)製)等のポリオキシエチレン脂肪酸エステル系非イオン界面活性剤、エマルゲン106、同120、同147、同420、同220、同905、同910(花王(株)製)やニッサンノニオンE(日本油脂(株)製)等のポリオキシエチレンアルキルエーテル系非イオン界面活性剤、ポリオキシエチレンアルキルフェノールエーテル系、多価アルコール脂肪酸エステル系、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル系、ポリオキシエチレンアルキルアミン系等のその他の非イオン系界面活性剤が挙げられる。これらは1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
You may add an antistatic agent to the composition of this invention as needed.
The antistatic agent may be any of anionic, cationic, nonionic, and amphoteric. Specifically, Electro Stripper A (manufactured by Kao Corporation), Elenon No. 19 (Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.) and other alkyl phosphate anionic surfactants, Amorgen K (Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.) betaine amphoteric surfactants, Nissan Nonion L (Nippon Yushi) Polyoxyethylene fatty acid ester-based nonionic surfactants such as Emulgen 106, 120, 147, 420, 220, 905, 910 (manufactured by Kao Corporation) and Nissan Nonion E Polyoxyethylene alkyl ether nonionic surfactants (manufactured by NOF Corporation), polyoxyethylene alkylphenol ethers, polyhydric alcohol fatty acid esters, polyoxyethylene sorbitan fatty acid esters, polyoxyethylene alkylamines And other nonionic surfactants. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together.
次に、本発明の組成物を用いたパターン(特に、微細凹凸パターン)の形成方法について説明する。本発明では、本発明の組成物を塗布して硬化してパターンを形成することができる。具体的には、基板または、支持体上に少なくとも本発明の組成物からなるパターン形成層を塗布し、必要に応じて乾燥させて本発明の組成物からなる層(パターン形成層)を形成してパターン受容体を作製し、当該パターン受容体のパターン形成層表面にモールドを圧接し、モールドパターンを転写する加工を行い、微細凹凸パターン形成層を露光して硬化させる。本発明のパターン形成方法による光インプリントリソグラフィは、積層化や多重パターニングもでき、通常の熱インプリントと組み合わせて用いることもできる。 Next, the formation method of the pattern (especially fine concavo-convex pattern) using the composition of this invention is demonstrated. In the present invention, the composition of the present invention can be applied and cured to form a pattern. Specifically, a pattern forming layer comprising at least the composition of the present invention is applied on a substrate or a support, and dried as necessary to form a layer (pattern forming layer) comprising the composition of the present invention. Then, a pattern receptor is prepared, a mold is pressed against the pattern forming layer surface of the pattern receptor, a process of transferring the mold pattern is performed, and the fine uneven pattern forming layer is exposed and cured. The optical imprint lithography according to the pattern forming method of the present invention can be laminated and multiple patterned, and can be used in combination with ordinary thermal imprint.
なお、本発明の組成物の応用として、基板または、支持体上に本発明の組成物を塗布し、該組成物からなる層を露光、硬化、必要に応じて乾燥(ベーク)させることにより、オーバーコート層や絶縁膜などの永久膜を作製することもできる。 As an application of the composition of the present invention, the composition of the present invention is applied on a substrate or a support, and a layer comprising the composition is exposed, cured, and dried (baked) as necessary. Permanent films such as overcoat layers and insulating films can also be produced.
以下において、本発明の組成物を用いたパターン形成方法、パターン転写方法について述べる。 Hereinafter, a pattern forming method and a pattern transfer method using the composition of the present invention will be described.
本発明の組成物は、一般によく知られた塗布方法、例えば、ディップコート法、エアーナイフコート法、カーテンコート法、ワイヤーバーコート法、グラビアコート法、エクストルージョンコート法、スピンコート方法、スリットスキャン法などにより、塗布することにより形成することができる。本発明の組成物からなる層の膜厚は、使用する用途によって異なるが、0.05μm〜30μmである。また、本発明の組成物は、多重塗布してもよい。 The composition of the present invention is a generally well-known coating method such as dip coating, air knife coating, curtain coating, wire bar coating, gravure coating, extrusion coating, spin coating, slit scanning. It can be formed by coating by a method or the like. The film thickness of the layer comprising the composition of the present invention is 0.05 μm to 30 μm, although it varies depending on the application used. Further, the composition of the present invention may be applied multiple times.
本発明の組成物を塗布するための基板または支持体は、石英、ガラス、光学フィルム、セラミック材料、蒸着膜、磁性膜、反射膜、Ni、Cu、Cr、Feなどの金属基板、紙、SOG、ポリエステルフイルム、ポリカーボネートフィルム、ポリイミドフィルム等のポリマー基板、TFTアレイ基板、PDPの電極板、ガラスや透明プラスチック基板、ITOや金属などの導電性基材、絶縁性基材、シリコーン、窒化シリコーン、ポリシリコーン、酸化シリコーン、アモルファスシリコーンなどの半導体作製基板など特に制約されない。基板の形状は、板状でも良いし、ロール状でもよい。 The substrate or support for applying the composition of the present invention is quartz, glass, optical film, ceramic material, vapor deposition film, magnetic film, reflective film, metal substrate such as Ni, Cu, Cr, Fe, paper, SOG Polymer substrates such as polyester film, polycarbonate film, polyimide film, TFT array substrate, PDP electrode plate, glass and transparent plastic substrate, conductive substrate such as ITO and metal, insulating substrate, silicone, silicone nitride, poly There are no particular restrictions on semiconductor production substrates such as silicone, silicon oxide, and amorphous silicone. The shape of the substrate may be a plate shape or a roll shape.
本発明の組成物を硬化させる光としては特に限定されないが、高エネルギー電離放射線、近紫外、遠紫外、可視、赤外等の領域の波長の光または放射線が挙げられる。高エネルギー電離放射線源としては、例えば、コッククロフト型加速器、ハンデグラーフ型加速器、リニヤーアクセレーター、ベータトロン、サイクロトロン等の加速器によって加速された電子線が工業的に最も便利且つ経済的に使用されるが、その他に放射性同位元素や原子炉等から放射されるγ線、X線、α線、中性子線、陽子線等の放射線も使用できる。紫外線源としては、例えば、紫外線螢光灯、低圧水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、キセノン灯、炭素アーク灯、太陽灯等が挙げられる。放射線には、例えばマイクロ波、EUVが含まれる。また、LED、半導体レーザー光、あるいは248nmのKrFエキシマレーザー光や193nmArFエキシマレーザーなどの半導体の微細加工で用いられているレーザー光も本発明に好適に用いることができる。これらの光は、モノクロ光を用いても良いし、複数の波長の異なる光(ミックス光)でも良い。 The light for curing the composition of the present invention is not particularly limited, and examples thereof include high energy ionizing radiation, light or radiation having a wavelength in the region of near ultraviolet, far ultraviolet, visible, infrared or the like. As the high-energy ionizing radiation source, for example, an electron beam accelerated by an accelerator such as a cockcroft accelerator, a handagraaf accelerator, a linear accelerator, a betatron, or a cyclotron is industrially most conveniently and economically used. However, radiation such as γ rays, X rays, α rays, neutron rays, proton rays emitted from radioisotopes or nuclear reactors can also be used. Examples of the ultraviolet ray source include an ultraviolet fluorescent lamp, a low-pressure mercury lamp, a high-pressure mercury lamp, an ultrahigh-pressure mercury lamp, a xenon lamp, a carbon arc lamp, and a solar lamp. The radiation includes, for example, microwaves and EUV. Also, laser light used in semiconductor microfabrication such as LED, semiconductor laser light, or 248 nm KrF excimer laser light or 193 nm ArF excimer laser can be suitably used in the present invention. These lights may be monochromatic light, or may be a plurality of lights having different wavelengths (mixed light).
次に本発明で用いることのできるモールド材について説明する。本発明の組成物を用いた光ナノインプリントリソグラフィは、モールド材およびまたは基板の少なくとも一方は、光透過性の材料を選択する必要がある。本発明に適用される光インプリントリソグラフィでは、基板の上に光ナノインプリントリソグラフィ用硬化性組成物を塗布し、光透過性モールドを押し当て、モールドの裏面から光を照射し、光ナノインプリントリソグラフィ用硬化性組成物を硬化させる。また、光透過性基板上に光ナノインプリントリソグラフィ用硬化性組成物を塗布し、モールドを押し当て、モールドの裏面から光を照射し、光ナノインプリントリソグラフィ用硬化性組成物を硬化させることもできる。
光照射は、モールドを付着させた状態で行ってもよいし、モールド剥離後に行ってもよいが、本発明では、モールドを密着させた状態で行うのが好ましい。
Next, the molding material that can be used in the present invention will be described. In optical nanoimprint lithography using the composition of the present invention, it is necessary to select a light transmissive material for at least one of the molding material and / or the substrate. In optical imprint lithography applied to the present invention, a curable composition for optical nanoimprint lithography is applied onto a substrate, a light-transmitting mold is pressed, light is irradiated from the back of the mold, and curing for optical nanoimprint lithography is performed. The adhesive composition is cured. Alternatively, the curable composition for optical nanoimprint lithography can be applied on a light-transmitting substrate, pressed against the mold, and irradiated with light from the back surface of the mold to cure the curable composition for optical nanoimprint lithography.
The light irradiation may be performed in a state where the mold is attached, or may be performed after the mold is peeled off, but in the present invention, it is preferably performed in a state where the mold is adhered.
本発明で用いることのできるモールドは、転写されるべきパターンを有するモールドが使われる。モールドは、例えば、フォトリソグラフィや電子線描画法等によって、所望する加工精度に応じてパターンが形成できるが、本発明では、モールドパターン形成方法は特に制限されない。
本発明において用いられる光透過性モールド材は、特に限定されないが、所定の強度、耐久性を有するものであれば良い。具体的には、ガラス、石英、PMMA、ポリカーボネート樹脂などの光透明性樹脂、透明金属蒸着膜、ポリジメチルシロキサンなどの柔軟膜、光硬化膜、金属膜等が例示される。
As the mold that can be used in the present invention, a mold having a pattern to be transferred is used. The mold can form a pattern according to the desired processing accuracy by, for example, photolithography, electron beam drawing, or the like, but the mold pattern forming method is not particularly limited in the present invention.
The light-transmitting mold material used in the present invention is not particularly limited as long as it has predetermined strength and durability. Specifically, a light transparent resin such as glass, quartz, PMMA, and polycarbonate resin, a transparent metal vapor-deposited film, a flexible film such as polydimethylsiloxane, a photocured film, and a metal film are exemplified.
本発明の透明基板を用いた場合で使われる非光透過型モールド材としては、特に限定されないが、所定の強度を有するものであればよい。具体的には、セラミック材料、蒸着膜、磁性膜、反射膜、Ni、Cu、Cr、Feなどの金属基板、SiC、シリコーン、窒化シリコーン、ポリシリコーン、酸化シリコーン、アモルファスシリコーンなどの基板などが例示され、特に制約されない。形状は板状モールド、ロール状モールドのどちらでもよい。ロール状モールドは、特に転写の連続生産性が必要な場合に適用される。 The non-light transmissive mold material used in the case of using the transparent substrate of the present invention is not particularly limited as long as it has a predetermined strength. Specific examples include ceramic materials, deposited films, magnetic films, reflective films, metal substrates such as Ni, Cu, Cr, and Fe, and substrates such as SiC, silicone, silicone nitride, polysilicon, silicone oxide, and amorphous silicone. There are no particular restrictions. The shape may be either a plate mold or a roll mold. The roll mold is applied particularly when continuous transfer productivity is required.
上記本発明で用いられるモールドは、光ナノインプリントリソグラフィ用硬化性組成物とモールドとの剥離性を向上するために離型処理を行ったものを用いてもよい。シリコーン系やフッソ系などのシランカップリング剤による処理を行ったもの、例えば、ダイキン工業製、オプツールDSXや住友スリーエム製、Novec EGC−1720等の市販の離型剤も好適に用いることができる。 The mold used in the present invention may be a mold that has been subjected to a release treatment in order to improve the peelability between the curable composition for optical nanoimprint lithography and the mold. Those having been treated with a silane coupling agent such as a silicone type or a fluorine type, for example, commercially available mold release agents such as those manufactured by Daikin Industries, Optool DSX, Sumitomo 3M, Novec EGC-1720 and the like can also be suitably used.
本発明を用いて光インプリントリソグラフィを行う場合、通常、モールドの圧力が10気圧以下で行うのが好ましい。モールド圧力を10気圧を以下とすることにより、モールドや基板が変形しにくくパターン精度が向上する傾向にあり、また、加圧が低いため装置を縮小できる傾向にあり好ましい。モールドの圧力は、モールド凸部の光ナノインプリントリソグラフィ用硬化性組成物の残膜が少なくなる範囲で、モールド転写の均一性が確保できる領域を選択することが好ましい。 When performing photoimprint lithography using the present invention, it is usually preferred that the mold pressure be 10 atmospheres or less. By setting the mold pressure to 10 atm or less, the mold and the substrate are less likely to be deformed and the pattern accuracy tends to be improved, and since the pressure is low, the apparatus can be reduced, which is preferable. The pressure of the mold is preferably selected in a region where the mold transfer uniformity can be ensured within a range in which the remaining film of the curable composition for photo-nanoimprint lithography on the mold convex portion is reduced.
本発明において、光インプリントリソグラフィにおける光照射は、硬化に必要な照射量よりも十分大きければよい。硬化に必要な照射量は、光ナノインプリントリソグラフィ用硬化性組成物の不飽和結合の消費量や硬化膜のタッキネスを調べて決定される。
また、本発明に適用される光インプリントリソグラフィにおいては、光照射の際の基板温度は、通常、室温で行われるが、反応性を高めるために加熱をしながら光照射してもよい。光照射の前段階として、真空状態にしておくと、気泡混入防止、酸素混入による反応性低下の抑制、モールドと光ナノインプリントリソグラフィ用硬化性組成物の密着性向上に効果があるため、真空状態で光照射しても良い。本発明において、好ましい真空度は、10-1Paから常圧の範囲で行われる。
In the present invention, the light irradiation in the photoimprint lithography may be sufficiently larger than the irradiation amount necessary for curing. The amount of irradiation necessary for curing is determined by examining the consumption of unsaturated bonds of the curable composition for optical nanoimprint lithography and the tackiness of the cured film.
In the photoimprint lithography applied to the present invention, the substrate temperature at the time of light irradiation is usually room temperature, but the light irradiation may be performed while heating to increase the reactivity. As a pre-stage of light irradiation, if it is in a vacuum state, it is effective in preventing bubble contamination, suppressing the decrease in reactivity due to oxygen contamination, and improving the adhesion between the mold and the curable composition for optical nanoimprint lithography. Light irradiation may be performed. In the present invention, the preferable degree of vacuum is 10 −1 Pa to normal pressure.
本発明の組成物は、上記各成分を混合した後、例えば、孔径0.05μm〜5.0μmのフィルターで濾過することによって溶液として調製することができる。光ナノインプリントリソグラフィ用硬化性組成物の混合・溶解は、通常、0℃〜100℃の範囲で行われる。濾過は、多段階で行ってもよいし、多数回繰り返してもよい。また、濾過した液を再濾過することもできる。濾過に使用する材質は、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、フッソ樹脂、ナイロン樹脂などのものが使用できるが特に限定されない。 The composition of the present invention can be prepared as a solution by mixing each of the above components and then filtering with a filter having a pore size of 0.05 μm to 5.0 μm, for example. Mixing and dissolution of the curable composition for optical nanoimprint lithography is usually performed in the range of 0 ° C to 100 ° C. Filtration may be performed in multiple stages or repeated many times. Moreover, the filtered liquid can be refiltered. Materials used for the filtration may be polyethylene resin, polypropylene resin, fluorine resin, nylon resin, etc., but are not particularly limited.
本発明の組成物をエッチングレジストに適用する場合について説明する。エッチング工程としては、公知のエッチング処理方法の中から適宜選択した方法により行うことができ、レジストパターンで覆われていない下地部分を除去するために行い、薄膜のパターンを得る。エッチング液による処理(ウエットエッチング)、もしくは減圧下で反応性ガスをプラズマ放電で活性化させた処理(ドライエッチング)のいずれかを行う。
エッチング処理は、適当な枚数をまとめて処理するバッチ方式でも良いし、一枚毎に処理する枚葉処理でも良い。
The case where the composition of the present invention is applied to an etching resist will be described. The etching step can be performed by a method appropriately selected from known etching methods, and is performed to remove the underlying portion not covered with the resist pattern, thereby obtaining a thin film pattern. Either a treatment with an etching solution (wet etching) or a treatment in which a reactive gas is activated by plasma discharge under reduced pressure (dry etching) is performed.
The etching process may be a batch system in which an appropriate number of sheets are processed together, or a single wafer process in which each sheet is processed.
前記ウエットエッチングを行う場合のエッチング液には、塩化第二鉄/塩酸系、塩酸/硝酸系、臭化水素酸系などを代表例として、多くのエッチング液が開発され使用されている。Cr用には硝酸セリウムアンモニウム溶液や、硝酸セリウム・過酸化水素水の混合液、Ti用には希釈フッ酸、弗酸・硝酸混合液、Ta用にはアンモニウム溶液と過酸化水素水の混合液、Mo用には過酸化水素水、アンモニア水・過酸化水素水の混合物、リン酸・硝酸の混合液、MoW、Alにはリン酸・硝酸混合液、弗酸・硝酸の混合液、リン酸・硝酸・酢酸の混合液ITO用には希釈王水、塩化第二鉄溶液、ヨウ化水素水、SiNxやSiO2には緩衝フッ酸、フッ酸・フッ化アンモニウム混合液、Si、ポリSiには弗酸・硝酸・酢酸の混合液、Wにはアンモニア水・過酸化水素水の混合液、PSGには硝酸・フッ酸の混合液、BSGにはフッ酸・フッ化アンモニウム混合液などがそれぞれ使用される。
ウエットエッチングは、シャワー方式でも良いし、ディップ方式でもよいが、エッチングレート、面内均一性、配線幅の精度は処理温度に大きく依存するため、基板種、用途、線幅に応じて条件わ最適化する必要がある。また、前記ウエットエッチングを行う場合は、エッチング液の浸透によるアンダーカットを防止するためにポストベークを行うことが望ましい。通常これらのポストベークは90℃〜140℃程度で行われるが、必ずしもこれに限られてはいない。
As etching solutions for performing the wet etching, many etching solutions have been developed and used, typically ferric chloride / hydrochloric acid, hydrochloric acid / nitric acid, hydrobromic acid, and the like. For Cr, mixed solution of cerium ammonium nitrate or cerium nitrate / hydrogen peroxide solution, for Ti, diluted hydrofluoric acid, hydrofluoric acid / nitric acid solution, for Ta, mixed solution of ammonium solution and hydrogen peroxide solution For Mo, hydrogen peroxide solution, a mixture of ammonia water and hydrogen peroxide solution, a mixture solution of phosphoric acid and nitric acid, and MoW and Al, a mixture solution of phosphoric acid and nitric acid, a mixture solution of hydrofluoric acid and nitric acid, phosphoric acid Nitric acid / acetic acid mixed solution For ITO, diluted aqua regia, ferric chloride solution, hydrogen iodide water, SiNx and SiO 2 are buffered hydrofluoric acid, hydrofluoric acid / ammonium fluoride mixed solution, Si, poly Si Is a mixture of hydrofluoric acid, nitric acid and acetic acid, W is a mixture of ammonia water and hydrogen peroxide, PSG is a mixture of nitric acid and hydrofluoric acid, and BSG is a mixture of hydrofluoric acid and ammonium fluoride. used.
Wet etching may be either a shower method or a dip method, but the etching rate, in-plane uniformity, and wiring width accuracy largely depend on the processing temperature, so conditions are optimal according to the substrate type, application, and line width. It is necessary to make it. Further, when performing the wet etching, it is desirable to perform post-baking in order to prevent undercut due to the penetration of the etching solution. Usually, these post-baking is performed at about 90 ° C. to 140 ° C., but is not necessarily limited thereto.
ドライエッチングは、基本的に真空装置内に1対の平行に配置された電極を有し、一方の電極上に基板を設置する平行平板型のドライエッチング装置が用いられる。プラズマを発生させるための高周波電源が基板を設置する側の電極に接続されるか、反対の電極に接続されるかにより、イオンが主として関与する反応性イオンエッチング(RIE)モードとラジカルが主として関与するプラズマエッチング(PE)モードに分類される。
前記ドライエッチングにおいて用いられるエッチャントガスとしては、それぞれの膜種に適合するエッチャントガスが使用される。a−Si/n+やs−Si用には四フッ化炭素(塩素)+酸素、四フッ化炭素(六フッ化硫黄)+塩化水素(塩素)、a−SiNx用には四フッ化炭素+酸素、a−SiOx用には四フッ化炭素+酸素、三フッ化炭素+酸素、Ta用には四フッ化炭素(六フッ化硫黄)+酸素、MoTa/MoW用には四フッ化炭素+酸素、Cr用には塩素+酸素、Al用には三塩化硼素+塩素、臭化水素、臭化水素+塩素、ヨウ化水素等が挙げられる。ドライエッチングの工程では、イオン衝撃や熱によりレジストの構造が大きく変質することがあり、剥離性にも影響する。
The dry etching basically uses a parallel plate type dry etching apparatus having a pair of electrodes arranged in parallel in a vacuum apparatus and setting a substrate on one of the electrodes. Reactive ion etching (RIE) mode in which ions are mainly involved and radicals are mainly involved depending on whether the high-frequency power source for generating plasma is connected to the electrode on the side where the substrate is installed or to the opposite electrode The plasma etching (PE) mode is classified.
As an etchant gas used in the dry etching, an etchant gas suitable for each film type is used. Carbon tetrafluoride (chlorine) + oxygen, carbon tetrafluoride (sulfur hexafluoride) + hydrogen chloride (chlorine) for a-Si / n + and s-Si, carbon tetrafluoride for a-SiNx + oxygen, carbon tetrafluoride for a-SiO x + oxygen trifluoride carbon + oxygen, is for Ta carbon tetrafluoride (sulfur hexafluoride) + oxygen tetrafluoride is for MoTa / MoW Carbon + oxygen, chlorine + oxygen for Cr, boron trichloride + chlorine, hydrogen bromide, hydrogen bromide + chlorine, hydrogen iodide and the like for Al. In the dry etching process, the resist structure may be greatly altered by ion bombardment or heat, which also affects the peelability.
エッチング後、下層基板へのパターン転写に用いたレジストを剥離する方について述べる。剥離は、液にて取り除く(ウエット剥離)か、あるいは、減圧下での酸素ガスのプラズマ放電により酸化させてガス状にして取り除く(ドライ剥離/アッシング)か、あるいはオゾンとUV光によって酸化させてガス状にして取り除く(ドライ剥離/UVアッシング)など、いくつかの剥離方法によってレジスト除去を行うことができる。剥離液には、水酸化ナトリウム水溶液、水酸化カリウム水溶液、オゾン溶解水のような水溶液系とアミンとジメチルスルホキシドやN−メチルピロリドンの混合物のような有機溶剤系が一般的に知られている。後者の例としてはモノエタノールアミン/ジメチルスルホキシド混合物(質量混合比=7/3)がよく知られている。 A method for removing the resist used for pattern transfer to the lower substrate after etching will be described. Peeling can be removed with a liquid (wet peeling), or oxidized by plasma discharge of oxygen gas under reduced pressure and removed in a gaseous state (dry peeling / ashing), or oxidized with ozone and UV light. The resist can be removed by several stripping methods such as removing it in a gaseous state (dry stripping / UV ashing). As the stripping solution, an aqueous solution system such as an aqueous sodium hydroxide solution, an aqueous potassium hydroxide solution, and ozone-dissolved water and an organic solvent system such as a mixture of an amine and dimethyl sulfoxide or N-methylpyrrolidone are generally known. As an example of the latter, a monoethanolamine / dimethyl sulfoxide mixture (mass mixing ratio = 7/3) is well known.
レジスト剥離速度は、温度・液量・時間・圧力などが大きく関与し、基板種、用途によって最適化できる。本発明では、室温〜100℃程度の温度範囲で、基板を浸し(数分〜数十分)、酢酸ブチルなどの溶剤リンス、水洗を行うことが好ましい。剥離液自体のリンス性、パーティクル除去性、耐腐食性を向上させる観点から、水リンスのみでもよい。水洗は、純水シャワー、乾燥はエアナイフ乾燥が好ましい例として挙げられる。基板上に非結晶質シリコーンが露出している場合には、水と空気の存在で酸化膜が形成されるので、空気を遮断することが好ましい。また、アッシング(灰化)と薬液による剥離を併用する方法も適用してもよい。アッシングは、プラズマアッシング、ダウンフローアッシング、オゾンを用いたアッシング、UV/オゾンアッシングが挙げられる。例えば、ドライエッチングでAl基板を加工する場合には、一般的に塩素系のガスを使うが、塩素とAlの生成物である塩化アルミニウムなどがAlを腐食する場合がある。これらを防止するために、防腐剤入りの剥離液を使用してもよい。 The resist stripping speed is greatly influenced by temperature, liquid amount, time, pressure, etc., and can be optimized depending on the substrate type and application. In the present invention, it is preferable to immerse the substrate (from several minutes to several tens of minutes) in the temperature range of room temperature to 100 ° C., and rinse with water such as butyl acetate and then rinse with water. From the viewpoint of improving the rinsing properties, particle removability, and corrosion resistance of the stripping solution itself, only water rinsing may be used. A preferable example is a pure water shower for washing and an air knife drying for drying. When the amorphous silicone is exposed on the substrate, an oxide film is formed in the presence of water and air. Therefore, it is preferable to block air. Moreover, you may apply the method of using together ashing (ashing) and peeling by a chemical | medical solution. Examples of ashing include plasma ashing, downflow ashing, ashing using ozone, and UV / ozone ashing. For example, when an Al substrate is processed by dry etching, a chlorine-based gas is generally used, but aluminum chloride, which is a product of chlorine and Al, may corrode Al. In order to prevent these, a stripping solution containing a preservative may be used.
前記のエッチング工程、剥離工程、リンス工程、水洗以外のその他の工程としては、特に制限はなく、公知のパターン形成における工程の中から適宜選択することが挙げられる。例えば、硬化処理工程などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。硬化処理工程としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、全面加熱処理や全面露光処理などが好適に挙げられる。 There is no restriction | limiting in particular as other processes other than the said etching process, peeling process, rinse process, and water washing, It can mention selecting from the process in well-known pattern formation suitably. For example, a hardening process process etc. are mentioned. These may be used alone or in combination of two or more. There is no restriction | limiting in particular as a hardening process, Although it can select suitably according to the objective, For example, a whole surface heat processing, a whole surface exposure process, etc. are mentioned suitably.
前記全面加熱処理の方法としては、例えば、形成されたパターンを加熱する方法が挙げられる。全面加熱により、前記パターンの表面の膜強度が高められる。全面加熱における加熱温度としては、80〜200℃が好ましく、90〜180℃がより好ましい。該加熱温度が80℃以上とすることにより、加熱処理による膜強度がより向上する傾向にあり、200℃以下とすることにより、光ナノインプリントリソグラフィ用硬化性組成物中の成分の分解が生じ、膜質が弱く脆くなる傾向をより効果的に抑止できる。前記全面加熱を行う装置としては、特に制限はなく、公知の装置の中から、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ドライオーブン、ホットプレート、IRヒーターなどが挙げられる。また、ホットプレートを使用する場合には、加熱を均一に行う為に、パターンを形成した基材をプレートから浮かせて行うことが望ましい。 Examples of the method for the entire surface heat treatment include a method for heating the formed pattern. By heating the entire surface, the film strength on the surface of the pattern is increased. As heating temperature in whole surface heating, 80-200 degreeC is preferable and 90-180 degreeC is more preferable. When the heating temperature is 80 ° C. or higher, the film strength due to the heat treatment tends to be further improved. By setting the heating temperature to 200 ° C. or lower, the components in the curable composition for optical nanoimprint lithography are decomposed, resulting in film quality. The tendency to weaken and become brittle can be suppressed more effectively. There is no restriction | limiting in particular as an apparatus which performs the said whole surface heating, According to the objective, it can select suitably from well-known apparatuses, For example, a dry oven, a hot plate, IR heater etc. are mentioned. Moreover, when using a hot plate, in order to heat uniformly, it is desirable to carry out by lifting the substrate on which the pattern is formed from the plate.
前記全面露光処理の方法としては、例えば、形成されたパターンの全面を露光する方法が挙げられる。全面露光により、前記感光層を形成する組成物中の硬化が促進され、前記パターンの表面が硬化されるため、エッチング耐性を高めることができる。前記全面露光を行う装置としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、超高圧水銀灯などのUV露光機が好適に挙げられる。 Examples of the entire surface exposure processing method include a method of exposing the entire surface of the formed pattern. The entire surface exposure accelerates the curing in the composition forming the photosensitive layer and the surface of the pattern is cured, so that the etching resistance can be increased. There is no restriction | limiting in particular as an apparatus which performs the said whole surface exposure, Although it can select suitably according to the objective, For example, UV exposure machines, such as an ultrahigh pressure mercury lamp, are mentioned suitably.
以下に実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り、適宜、変更することができる。従って、本発明の範囲は以下に示す具体例に限定されるものではない。 The present invention will be described more specifically with reference to the following examples. The materials, amounts used, ratios, processing details, processing procedures, and the like shown in the following examples can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention. Therefore, the scope of the present invention is not limited to the specific examples shown below.
重合性不飽和単量体
<1官能単量体>
R−1:化合物(I−2)ガンマーブチロラクトンアクリレート(GBLA:ENF社製)
R−2:化合物(I−3)α−アクリロイキシ−β,β−ジメチル−γ−ブチロラクトン(Aldrich 社製試薬)
R−3:化合物(I−4)メバロニックラクトン(メタ)アクリレート(合成品:特開2004−2 243号公報に従って合成)
R−4:化合物(II−3)4−アクリロイルオキシメチル−2−メチル−2−エチル−1,3−ジ オキソラン(ビスコートMEDOL10:大阪有機工業社製)
R−5:化合物(II−5)4−アクリロイルオキシメチル−2シクロヘキシル−1,3−ジオキソ ラン(ビスコートHDOL10 大阪有機化学工業製)
R−6:化合物(II−7) (3−メチル−3−オキセタニル)メチルアクリレート(ビスコートOXE10 大阪有機化学工業製)
R−7:化合物(III−2)N−ビニルスクシンイミド(合成品)DokladyAkademiiNaukRespublikiUzbekistan (1),39物−49(1993)に従って合成
R−8:化合物(III−6)N−ピペリジノエチルアクリレート(合成品) Journal fuer Praktische Chemie (Leipzig), 7 , 308−10. (1959) に従って合成
R−9:化合物(III−7) 2−プロペン酸2−メチル−オキシラニルメチルエステル(合成品)Gaofenzi Xuebao(1), 109−14,(1993)に従って合成
R−10:化合物(III−8) N−モルフォリノエチルアクリレート(合成品) American Chemical Society , 71 ,3164−5, (1949)に従って合成
R−11:化合物(IV−1)N−ビニル−2−ピロリドン(アロニックスM−150:東亜合成社製)
R−12:化合物(IV−2)N−ビニルカプロラクトン(Aldrich社製試薬)
R−13:化合物(IV−3)N−ビニルスクシンイミド(合成品) Kunststoffe Plastics , 4 , 257−64, (1957)に従って合成
R−14:化合物(IV−5)1−ビニルイミダゾール(Aldrich社製試薬)
R−15:化合物(IV−8)N−アクリロイルモルフォリン(ACMO:興人社製)
R−16:化合物(V−1)4−ビニル−1−シクロヘキセン1,2−エポキシド(セロキサイド 2000ダイセル化学工業社製)
R−17:化合物(V−2)2−ビニル−2−オキサゾリン(VOZO:興人社製)
R−18:化合物(V−6)4−ビニル1,3−ジオキソラン−2−オン(Aldrich社製試薬)
R−19:化合物(VI−1) イソボルニルアクリレート(アロニックスM−156:東亜合成社製)
R−20:化合物(VI−10)2−メタクリロイルオキシエチルイソシアネート(カインズMOI:昭和電工社製)
R−21:化合物(VII−2)N−ヒドロキシエチルアクリルアミド(HEAA:興人社製)
R−22:化合物(VII−1)N−ビニルホルムアミド(ビームセット770:荒川化学工業製)
R−23:化合物(IX−2)アクリル酸3−(トリメトキシシリル)プロピルエステル(東京化成製 試薬)
R−24:化合物(IX−20)2−メタクリロキシエチルアシッドホスフェート(ライトエステルP−1M:共栄社化学製)
R−25:エトキシジエチレングリコールアクリレート(ライトアクリレートEC−A:共栄社化学社製)
R−26:ベンジルアクリレート(ビスコート#160:大阪有機化学社製)
R−27:フェノキシエチルアクリレート(ライトアクリレートPO−A:共栄社油脂社製)
R−28:エポキシアクリレート(エベクリル3701:ダイセルUCB社製)
R−29:α−メチルスチレン(東京化成社より入手した試薬)
R−30:化合物(IX−20) 2−メタクリロキシエチルアシッドホスフェート(ライトエステルP−1M:共栄社化学製)
Polymerizable unsaturated monomer <monofunctional monomer>
R-1: Compound (I-2) gamma-butyrolactone acrylate (GBLA: manufactured by ENF)
R-2: Compound (I-3) α-acryloyloxy-β, β-dimethyl-γ-butyrolactone (reagent manufactured by Aldrich)
R-3: Compound (I-4) mevalonic lactone (meth) acrylate (synthetic product: synthesized according to Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-2243)
R-4: Compound (II-3) 4-acryloyloxymethyl-2-methyl-2-ethyl-1,3-dioxolane (Biscoat MEDOL10: manufactured by Osaka Organic Industry Co., Ltd.)
R-5: Compound (II-5) 4-acryloyloxymethyl-2cyclohexyl-1,3-dioxolane (Biscoat HDOL10, manufactured by Osaka Organic Chemical Industry)
R-6: Compound (II-7) (3-Methyl-3-oxetanyl) methyl acrylate (Biscoat OXE10, manufactured by Osaka Organic Chemical Industry)
R-7: Compound (III-2) N-vinylsuccinimide (synthetic product) synthesized according to DokladyAkademii Nauk Respubliki Uzbekistan (1), 39-49 (1993) R-8: Compound (III-6) N-piperidinoethyl acrylate ( Synthetic product) According to Journal fuer Praktische Chemie (Leipzig), 7, 308-10. (1959) Synthesis R-9: Compound (III-7) 2-Propenoic acid 2-methyl-oxiranylmethyl ester (synthetic product) Gaofenzi Synthesis R-10 according to Xuebao (1), 109-14, (1993): Compound (III-8) N-morpholinoethyl acrylate (synthetic product) Synthesis R according to American Chemical Society, 71, 3164-5, (1949) -11: Compound (IV-1) N-vinyl-2-pyrrolidone (Aronix M-150: manufactured by Toa Gosei Co., Ltd.)
R-12: Compound (IV-2) N-vinylcaprolactone (reagent manufactured by Aldrich)
R-13: Compound (IV-3) N-vinylsuccinimide (synthetic product) Synthesis according to Kunststoffe Plastics, 4, 257-64, (1957) R-14: Compound (IV-5) 1-vinylimidazole (manufactured by Aldrich) reagent)
R-15: Compound (IV-8) N-acryloylmorpholine (ACMO: manufactured by Kojin Co., Ltd.)
R-16: Compound (V-1) 4-vinyl-1-cyclohexene 1,2-epoxide (Celoxide 2000 manufactured by Daicel Chemical Industries)
R-17: Compound (V-2) 2-vinyl-2-oxazoline (VOZO: manufactured by Kojin Co., Ltd.)
R-18: Compound (V-6) 4-vinyl 1,3-dioxolan-2-one (reagent manufactured by Aldrich)
R-19: Compound (VI-1) Isobornyl acrylate (Aronix M-156: manufactured by Toa Gosei Co., Ltd.)
R-20: Compound (VI-10) 2-methacryloyloxyethyl isocyanate (Cainz MOI: manufactured by Showa Denko KK)
R-21: Compound (VII-2) N-hydroxyethylacrylamide (HEAA: manufactured by Kojin Co., Ltd.)
R-22: Compound (VII-1) N-vinylformamide (Beam Set 770: manufactured by Arakawa Chemical Industries)
R-23: Compound (IX-2) Acrylic acid 3- (trimethoxysilyl) propyl ester (Reagent manufactured by Tokyo Chemical Industry)
R-24: Compound (IX-20) 2-methacryloxyethyl acid phosphate (Light Ester P-1M: manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd.)
R-25: Ethoxydiethylene glycol acrylate (Light acrylate EC-A: manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd.)
R-26: benzyl acrylate (Biscoat # 160: manufactured by Osaka Organic Chemical Co., Ltd.)
R-27: Phenoxyethyl acrylate (Light acrylate PO-A: manufactured by Kyoeisha Yushi Co., Ltd.)
R-28: Epoxy acrylate (Evekril 3701: manufactured by Daicel UCB)
R-29: α-methylstyrene (reagent obtained from Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.)
R-30: Compound (IX-20) 2-Methacryloxyethyl acid phosphate (Light Ester P-1M: manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd.)
<2官能単量体>
S−01:化合物(IX−23)エチレンオキサイド変性リン酸ジメタクリレート(カヤマーPM−21:日本化薬社製)
S−02:ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールジアクリレート(カラヤッドMANDA:日本化薬社製)
S−03:ポリエチレングリコールジアクリレート(ニューフロンティアPE−300:第一工業製薬社製)
S−04:トリプロピレングリコールジアクリレート(カラヤッドTPGDA:日本化薬社製)
S−05:エチレンオキサイド変性ネオペンチルグリコールジアクリレート(フォトマー4160:サンノプコ社製)
S−06:1,6−ヘキサンジオールジアクリレート(フロンティアHDDA:第一工業製薬製)
S−07:エチレンオキサイド変性ビスフェノールAジアクリレート(SR−602:化薬サートマー社製)
S−08:エチレンオキサイド変性ビスフェノールAジアクリレート(アロニックスM−211B:東亜合成社製)
S−09:トリシクロデカンジメタノールアクリレート(カラヤッドR684:日本化薬社製)
S−10:エチレングリコールジメタクリレート(ライトエステルEG:共栄社化学社製)
<Bifunctional monomer>
S-01: Compound (IX-23) ethylene oxide-modified phosphate dimethacrylate (Kayamer PM-21: manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.)
S-02: Hydroxypivalic acid neopentyl glycol diacrylate (Kalayad MANDA: manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.)
S-03: Polyethylene glycol diacrylate (New Frontier PE-300: manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.)
S-04: Tripropylene glycol diacrylate (Karayad TPGDA: manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.)
S-05: Ethylene oxide modified neopentyl glycol diacrylate (Photomer 4160: manufactured by San Nopco)
S-06: 1,6-hexanediol diacrylate (Frontier HDDA: manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku)
S-07: Ethylene oxide modified bisphenol A diacrylate (SR-602: manufactured by Kayaku Sartomer)
S-08: Ethylene oxide modified bisphenol A diacrylate (Aronix M-211B: manufactured by Toagosei Co., Ltd.)
S-09: Tricyclodecane dimethanol acrylate (Karayad R684: manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.)
S-10: Ethylene glycol dimethacrylate (light ester EG: manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd.)
<3官能以上の単量体、オリゴマー>
S−11:エチレンオキサイド変性トリメチロールプロパントリアクリレート(SR−454: 化薬サートマー社製)
S−12:プロピレンオキシド変性トリメチロールプロパントリアクリレート(ニューフロンティアTMP−3P:第一工業製薬社製)
S−13:ペンタエリスリトールエトキシテトラアクリレート(Ebercryl 40:ダイセルUCB社製)
S−14:ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(カラヤッドDPHA:日本化薬社製)
S−15:トリメチロールプロパントリアクリレート(アロニックスM−309:東亜合成社製)
S−16:アクアロンRN−20:第一工業製薬社製
<Trifunctional or higher monomer and oligomer>
S-11: Ethylene oxide modified trimethylolpropane triacrylate (SR-454: manufactured by Kayaku Sartomer)
S-12: Propylene oxide-modified trimethylolpropane triacrylate (New Frontier TMP-3P: manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.)
S-13: Pentaerythritol ethoxytetraacrylate (Ebercryl 40: manufactured by Daicel UCB)
S-14: Dipentaerythritol hexaacrylate (Karayad DPHA: manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.)
S-15: Trimethylolpropane triacrylate (Aronix M-309: manufactured by Toa Gosei Co., Ltd.)
S-16: Aqualon RN-20: Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.
本発明の実施例および比較例で用いた光重合開始剤、光酸発生剤の略号は、以下の通りである。
<光重合開始剤>
P−1:2,4,6−トリメチルベンゾイル−エトキシフェニル−ホスフィンオキシド(Lucirin TPO−L:BASF社製)
P−2:2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルエタン−1−オン(Irgacure651:チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製)
P−3:2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−プロパン−1−オン(Darocure1173:チバスペシャリティ・ケミカルズ社製)
P−4:2,4,6−トリメチルベンゾイル−ジフェニルホスフィンオキシドと2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−プロパン−1−オンの混合物(Darocure4265:チバスペシャリティ・ケミカルズ社製)
P−5:2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−ブタノン−1と2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルエタン−1−オンの混合物(Irgacure1300:チバスペシャリティ・ケミカルズ社製)
P−6:1−[4−ベンゾイルフェニルスルファニル]フェニル]−2−メチル−2−(4−メチルフェニルスルホニル)プロパン−1−オン(ESACUR1001M:日本シイベルヘグナー社製)
P−7:2−メチル−1−〔4−(メチルチオ)フェニル〕−2−モルフォリノプロパン−」 (Irgacure−907:チバ・スペシャリティケミカルズ社製)
P−8:ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン(チバ・スペシャリティケミカルズ社製:Irgacure−184)
The abbreviations of the photopolymerization initiator and photoacid generator used in Examples and Comparative Examples of the present invention are as follows.
<Photopolymerization initiator>
P-1: 2,4,6-trimethylbenzoyl-ethoxyphenyl-phosphine oxide (Lucirin TPO-L: manufactured by BASF)
P-2: 2,2-dimethoxy-1,2-diphenylethane-1-one (Irgacure 651: Ciba Specialty Chemicals)
P-3: 2-hydroxy-2-methyl-1-phenyl-propan-1-one (Darocur 1173: manufactured by Ciba Specialty Chemicals)
P-4: Mixture of 2,4,6-trimethylbenzoyl-diphenylphosphine oxide and 2-hydroxy-2-methyl-1-phenyl-propan-1-one (Darocur 4265: manufactured by Ciba Specialty Chemicals)
P-5: Mixture of 2-benzyl-2-dimethylamino-1- (4-morpholinophenyl) -butanone-1 and 2,2-dimethoxy-1,2-diphenylethan-1-one (Irgacure 1300: Ciba Specialty)・ Made by Chemicals
P-6: 1- [4-Benzoylphenylsulfanyl] phenyl] -2-methyl-2- (4-methylphenylsulfonyl) propan-1-one (ESACUR1001M: manufactured by Nippon Siebel Hegner)
P-7: 2-methyl-1- [4- (methylthio) phenyl] -2-morpholinopropane- "(Irgacure-907: manufactured by Ciba Specialty Chemicals)
P-8: Hydroxycyclohexyl phenyl ketone (Ciba Specialty Chemicals: Irgacure-184)
本発明の実施例および比較例で用いた界面活性剤、添加剤の略号は、以下の通りである。
<界面活性剤>
W−1:フッ素系界面活性剤(トーケムプロダクツ社製:フッ素系界面活性剤)
W−2:シリコーン系界面活性剤(大日本インキ化学工業社製:メガファックペインタッド31)
W−3:フッ素・シリコーン系界面活性剤(大日本インキ化学工業社製:メガフアックR−08)
W−4:フッ素・シリコーン系界面活性剤(大日本インキ化学工業社製:メガフアックXRB−4)
W−5:フッ素系界面活性剤(大日本インキ化学工業社製:F−173)
W−6:フッ素系界面活性剤(住友スリーエム社製:FC−430)
Abbreviations for the surfactants and additives used in the examples and comparative examples of the present invention are as follows.
<Surfactant>
W-1: Fluorosurfactant (manufactured by Tochem Products: Fluorosurfactant)
W-2: Silicone-based surfactant (Dainippon Ink & Chemicals, Inc .: Megafuck Paintad 31)
W-3: Fluorine / silicone surfactant (manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc .: Megafuk R-08)
W-4: Fluorine / silicone surfactant (Dainippon Ink Chemical Industries, Ltd .: Megafuak XRB-4)
W-5: Fluorosurfactant (Dainippon Ink Chemical Co., Ltd .: F-173)
W-6: Fluorine-based surfactant (manufactured by Sumitomo 3M: FC-430)
CS−1:コロイダルシリカ(日産化学工業社製:MIBK−ST、30%メチルイソブチルケトン溶液)
CS−2:酸化スズの水分散品(石原産業社製:SN−38F)をプロピレンカーボネート溶剤置換した溶液、30%溶液)
CS−3:合成例1にて合成した表面処理シリカ
CS−4:合成例2にて合成した表面処理シリカ
CS−5:合成例3にて合成した表面処理シリカ
CS−6:合成例4にて合成した表面処理シリカ
CS−7:合成例5にて合成した表面処理シリカ
CS−8:合成例6にて合成した表面処理シリカ
CS−9:合成例7にて合成した表面処理シリカ
CS−10:合成例8にて合成した表面処理シリカ
CS-1: colloidal silica (manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd .: MIBK-ST, 30% methyl isobutyl ketone solution)
CS-2: Tin oxide aqueous dispersion (Ishihara Sangyo Co., Ltd .: SN-38F) substituted with propylene carbonate solvent, 30% solution)
CS-3: Surface-treated silica synthesized in Synthesis Example 1 CS-4: Surface-treated silica synthesized in Synthesis Example 2 CS-5: Surface-treated silica synthesized in Synthesis Example 3 CS-6: In Synthesis Example 4 Surface-treated silica CS-7 synthesized: surface-treated silica CS-8 synthesized in Synthesis Example 5: surface-treated silica CS-9 synthesized in Synthesis Example 6: surface-treated silica CS- synthesized in Synthesis Example 7 10: Surface-treated silica synthesized in Synthesis Example 8
<添加剤>
A−1:2−クロロチオキサントン
A−2:9,10−ジブトキシアントラセン(川崎化成工業社製)
A−3:シランカップリング剤(ビニルトリエトキシシラン)(信越シリコーン社製)
A−4:シリコーンオイル(日本ユニカー社製:L−7001)
A−5:2−ジメチルアミノエチルベンゾエート
A−6:ベンゾフェノン
A−7:4−ジメチルアミノ安息香酸エチル
A−8:変性ジメチルポリシロキサン(ビッグケミージャパン社製:BYK−307)
A−9:赤色225号(スダンIII)
A−10:ポリエーテル変性ジメチルシリコーンオイル(ビッグケミー・ジャパン社製:BYK302)
<Additives>
A-1: 2-chlorothioxanthone A-2: 9,10-dibutoxyanthracene (manufactured by Kawasaki Kasei Kogyo Co., Ltd.)
A-3: Silane coupling agent (vinyltriethoxysilane) (manufactured by Shin-Etsu Silicone)
A-4: Silicone oil (Nihon Unicar Co., Ltd .: L-7001)
A-5: 2-dimethylaminoethyl benzoate A-6: benzophenone A-7: ethyl 4-dimethylaminobenzoate A-8: modified dimethylpolysiloxane (manufactured by Big Chemie Japan Co., Ltd .: BYK-307)
A-9: Red 225 (Sudan III)
A-10: Polyether-modified dimethyl silicone oil (manufactured by Big Chemy Japan: BYK302)
<光ナノインプリントリソグラフィ用硬化性組成物の評価>
実施例1〜27および比較例1〜13により得られた組成物の各々について、下記の評価方法に従って測定、評価した。
表1、表4は組成物に用いた重合性不飽和単量体の配合比(実施例、比較例)をそれぞれ示す。
表2、表5は組成物の各種成分の配合比(実施例、比較例)をそれぞれ示す。
表3、表6は組成物の評価結果(実施例、比較例)をそれぞれ示す。
<Evaluation of curable composition for optical nanoimprint lithography>
About each of the composition obtained by Examples 1-27 and Comparative Examples 1-13, it measured and evaluated in accordance with the following evaluation method.
Tables 1 and 4 show the blending ratios (Examples and Comparative Examples) of the polymerizable unsaturated monomers used in the compositions.
Tables 2 and 5 show the compounding ratios (Examples and Comparative Examples) of various components of the composition.
Tables 3 and 6 show the evaluation results (Examples and Comparative Examples) of the compositions, respectively.
<粘度測定>
粘度の測定は、東機産業(株)社製のRE−80L型回転粘度計を用い、25±0.2℃で測定した。
測定時の回転速度は、0.5mPa・s以上5mPa・s未満は100rpm、5mPa・s以上10mPa・s未満は50rpm、10mPa・s以上は30mPa・s未満は20rpm、30mPa・s以上60mPa・s未満は10rpm、60mPa・s以上120mPa・s未満は5rpm、120mPa・s以上は1rpmもしくは0.5rpmで、それぞれ、行った。
<Viscosity measurement>
The viscosity was measured at 25 ± 0.2 ° C. using a RE-80L rotational viscometer manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd.
The rotational speed during the measurement is 100 rpm for 0.5 mPa · s to less than 5 mPa · s, 50 rpm for 5 mPa · s to less than 10 mPa · s, 20 rpm for less than 30 mPa · s for 10 mPa · s, and 60 mPa · s for 30 mPa · s to 60 mPa · s. Less than 10 rpm, 60 mPa · s or more and less than 120 mPa · s was 5 rpm, and 120 mPa · s or more was 1 rpm or 0.5 rpm, respectively.
<光硬化速度(光硬化性)の測定>
光硬化性の測定は、高圧水銀灯を光源に用い、モノマーの810cm-1の吸収の変化を、フーリエ変換型赤外分光装置(FT−IR)を用いて、硬化反応速度(モノマー消費率)をリアルタイムで行った。Aは、硬化反応速度が0.2/秒以上の場合を表し、Bは、硬化反応速度が0.2/秒未満の場合を表す。
<Measurement of photocuring speed (photocurability)>
Photocurability is measured using a high-pressure mercury lamp as a light source, and the change in monomer absorption at 810 cm −1 is measured using a Fourier transform infrared spectrometer (FT-IR) to determine the curing reaction rate (monomer consumption rate). Made in real time. A represents a case where the curing reaction rate is 0.2 / second or more, and B represents a case where the curing reaction rate is less than 0.2 / second.
<密着性>
密着性は、光硬化した光硬化性レジストパターン表面に、粘着テープを貼り付け、引き剥がした時に、テープ側に光硬化した光硬化性レジストパターンが付着あるか否か目視観察で判断し、以下のように評価した。
A:テープ側にパターンの付着が無い
B:テープ側に極く薄くではあるがパターンの付着が認められる
C:テープ側にはっきりとパターンの付着が認められる
<Adhesion>
Adhesiveness is determined by visual observation whether the photocured resist pattern photocured on the tape side is attached when the adhesive tape is applied to the surface of the photocured resist pattern and peeled off. It was evaluated as follows.
A: No pattern adherence on the tape side B: Very thin pattern adherence to the tape side, but C: Adherence of pattern clearly recognized on the tape side
<剥離性>
剥離性は、光硬化後にモールドを引き剥がしたとき、未硬化物がモールドに残留するか否かを光学顕微鏡で観察し、以下のように評価した。
A:残留物無し
B:部分的に残留物が有り
C:全面に残留物が有り
<Peelability>
The peelability was evaluated by observing with an optical microscope whether or not an uncured product remained in the mold when the mold was peeled off after photocuring.
A: No residue B: There is a partial residue C: There is a residue on the entire surface
<残膜性とパターン形状の観察>
転写後のパターンの形状、転写パターンの残渣を走査型電子顕微鏡により観察し、残膜性およびパターン形状を以下のように評価した。
(残膜性)
A:残渣が観察されない
B:残渣が少し観察される
C:残渣が多く観察される
(パターン形状)
A:モールドのパターン形状の元となる原版のパターンとほぼ同一である
B:モールドのパターン形状の元となる原版のパターン形状と一部異なる部分(原版のパターンと20%未満の範囲)がある
C:モールドのパターン形状の元となる原版のパターンとはっきりと異なる、あるいはパターンの膜厚が原版のパターンと20%以上異なる
<Observation of residual film properties and pattern shape>
The shape of the transferred pattern and the residue of the transferred pattern were observed with a scanning electron microscope, and the remaining film property and the pattern shape were evaluated as follows.
(Residual film properties)
A: No residue is observed B: A little residue is observed C: Many residues are observed (pattern shape)
A: Almost the same as the pattern of the original plate that is the basis of the pattern shape of the mold. B: There is a portion that is partially different from the pattern shape of the original plate that is the basis of the pattern shape of the mold (the range of the original pattern is less than 20%). C: The pattern pattern of the mold is clearly different from the original pattern, or the film thickness of the pattern is 20% or more different from the original pattern.
<スピン塗布適性>
塗布性(I)
本発明の組成物を膜厚4000オングストロームのアルミニウム(Al)被膜を形成した4インチの0.7mm厚さのガラス基板上に厚さが5.0μmになるようにスピンコートした後、該ガラス基板を1分間静置して、面状観察を行い、以下のように評価した。
A:ハジキと塗布スジ(ストリエーション)が観察されない
B:塗布スジが少し観察された
C:ハジキまたは塗布スジが強く観察された
<Spin coating suitability>
Applicability (I)
The composition of the present invention was spin-coated on a 4-inch 0.7 mm thick glass substrate on which an aluminum (Al) film having a thickness of 4000 angstroms was formed, and then the glass substrate. Was allowed to stand for 1 minute, surface observation was performed, and evaluation was performed as follows.
A: No repelling and coating streaks (striation) observed B: Some coating streaks observed C: Repelling or coating streaks were observed strongly
<スリット塗布適性>
塗布性(II)
本発明の組成物を大型基板塗布用のスリットコーターレジスト塗布装置(平田機工(株)社製ヘッドコーターシステム)を用いて、膜厚4000オングストロームのアルミニウム(Al)被膜を形成した4インチの0.7mm厚さのガラス基板(550mm×650mm)上に塗布し、膜厚3.0μmのレジスト被膜を形成し、縦横に出る筋状のムラの有無を観察し、以下のように評価した。
A:筋状のムラが観察されなかった
B:筋状のムラが弱く観察された
C:筋状のムラが強く観察された、またはレジスト被膜にハジキが観察された
<Slit application suitability>
Applicability (II)
Using the composition of the present invention, a slit coater resist coating apparatus (a head coater system manufactured by Hirata Kiko Co., Ltd.) for coating a large substrate was used to form a 4-inch 0.3 mm aluminum (Al) film having a thickness of 4000 angstroms. The coating was applied on a 7 mm thick glass substrate (550 mm × 650 mm) to form a resist film having a thickness of 3.0 μm, and the presence or absence of streaky irregularities appearing vertically and horizontally was observed and evaluated as follows.
A: Streaky unevenness was not observed B: Streaky unevenness was observed to be weak C: Streaky unevenness was observed strongly or repellency was observed on the resist film
<エッチング性>
ガラス基板に形成した前記アルミニウム(Al)上に本発明の組成物をパターン状に形成、硬化後にアルミニウム薄膜をリン硝酸エッチャントによりエッチングを行い、10μmのライン/スペースを目視、および顕微鏡観察し、以下のように評価した。
A:線幅10±2.0μmのアルミニウムのラインが得られた
B:ラインの線幅のばらつき±2.0μmを超えるラインになった
C:ラインの欠損部分が部分的に存在した、または、部分的にライン間が繋がっていた
D:全面に欠損部分が存在した、または、ライン間が繋がっていた
<Etching property>
The composition of the present invention is formed in a pattern on the aluminum (Al) formed on the glass substrate, and after curing, the aluminum thin film is etched with a phosphoric nitrate etchant, and a 10 μm line / space is visually and microscopically observed. It was evaluated as follows.
A: An aluminum line having a line width of 10 ± 2.0 μm was obtained. B: Variation in line width of the line became a line exceeding ± 2.0 μm. C: A defective portion of the line was partially present. Lines were partially connected D: Deficient part was present on the entire surface, or lines were connected
<総合評価>
総合評価は、以下の基準で行った。実質Bランク以上で実用に耐える。
A:Bランクが1項目以内。
B:Bランクが2項目。
C:Bランクが3項目以上、もしくはCランクが1項目でもある場合。
D:Dランクが1項目でもある場合。
<Comprehensive evaluation>
Comprehensive evaluation was performed according to the following criteria. Withstands practical use above B rank.
A: B rank is within 1 item.
B: B rank is 2 items.
C: B rank is 3 or more items, or C rank is 1 item.
D: When the D rank is one item.
合成例1:コロイダルシリカの表面処理;CS−3の合成
イソプロパノール120g、Nalcoag 1034A(Nalco Chemical Co.製、35%コロイドシリカ水分散液) 60.6g、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン5.8gの混合物を80℃に加熱して3時間還流させた後、減圧下で溶剤を半分程度留去させ、更にこの溶液に140gのブトキシエタノールを添加、溶剤を留去させ、表面がシラン化合物で処理されたシリカのエトキシブタノール30質量%溶液(CS−3)を得た。
Synthesis Example 1: Surface treatment of colloidal silica; Synthesis of CS-3 Isopropanol 120 g, Nalcoag 1034A (manufactured by Nalco Chemical Co., 35% colloidal silica aqueous dispersion) 60.6 g, γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane 5.8 g The mixture was heated to 80 ° C. and refluxed for 3 hours, and then the solvent was distilled off by about half under reduced pressure. Further, 140 g of butoxyethanol was added to this solution, the solvent was distilled off, and the surface was treated with a silane compound. An ethoxybutanol 30% by mass solution (CS-3) of silica was obtained.
合成例2:コロイダルシリカの表面処理;CS−4の合成
tert−ブタノール50部、Nalcoag 1034A 16.6g、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン1.4 gの混合物を加熱して5分間還流させた後、減圧下で溶剤を半分程度留去させ、更にこの溶液に140gのブトキシエタノールを添加、減圧下で溶剤を留去させ、表面がシラン化合物で処理されたシリカのエトキシブタノール30質量%溶液(CS−4)を得た。
Synthesis Example 2: Surface treatment of colloidal silica; synthesis of CS-4 A mixture of 50 parts of tert-butanol, 16.6 g of Nalcoag 1034A and 1.4 g of γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane was heated to reflux for 5 minutes. Thereafter, about half of the solvent was distilled off under reduced pressure, 140 g of butoxyethanol was further added to this solution, the solvent was distilled off under reduced pressure, and a 30% by mass solution of ethoxybutanol in silica whose surface was treated with a silane compound ( CS-4) was obtained.
合成例3:コロイダルシリカの表面処理;CS−5の合成
攪拌機、コンデンサーおよび温度計を備えたフラスコに、IPA−ST(イソプロパノール分散コロイダルシリカゾル、日産化学工業(株)製、シリカ粒子サイズ15nm、シリカ固形分30質量%)63.0gと重合禁止剤としてMEHQを0.0012部、加水分解触媒として希塩酸水溶液50gを加え、攪拌しながら湯浴の温度を80℃に昇温した。還流が始まると同時に、γ−アクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン(信越化学工業(株)製、商品名KBM503、分子量290)11.7g、トリメチルメトキシシラン(信越化学工業(株)製、商品名LS−510、分子量104)1.6gの混合溶液を約30分かけて滴下し、滴下が終了した後、約2時間加熱攪拌することにより、イソプロパノール中に分散され、表面がシラン化合物で処理されたシリカの30質量%溶液(CS−5)を得た。
Synthesis Example 3: Surface treatment of colloidal silica; synthesis of CS-5 In a flask equipped with a stirrer, a condenser and a thermometer, IPA-ST (isopropanol-dispersed colloidal silica sol, manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd., silica particle size 15 nm, silica Solid content 30% by mass) 63.0 g, 0.0012 part of MEHQ as a polymerization inhibitor and 50 g of dilute hydrochloric acid aqueous solution as a hydrolysis catalyst were added, and the temperature of the hot water bath was raised to 80 ° C. while stirring. As soon as the refluxing started, 11.7 g of γ-acryloyloxypropyltrimethoxysilane (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., trade name KBM503, molecular weight 290), trimethylmethoxysilane (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., trade name LS-) 510, molecular weight 104) 1.6 g of a mixed solution was added dropwise over about 30 minutes, and after completion of the addition, the silica was dispersed in isopropanol and the surface was treated with a silane compound by heating and stirring for about 2 hours. Of 30% by mass (CS-5) was obtained.
合成例4:コロイダルシリカの表面処理;CS−6の合成
固形分が20.0質量%のメタノール分散コロイダルシリカ20.0gに、トリメチルメトキシシラン(東レダウコーニング(株)製)0.6gを加え、60℃で3時間加熱攪拌した。その後、メトキシプロパノール14.0gを加え、温度80℃で濃縮を行い、固形分30.0質量%の分散コロイダルシリカ(CS−6)を得た。
Synthesis Example 4: Surface treatment of colloidal silica; synthesis of CS-6 0.6 g of trimethylmethoxysilane (manufactured by Toray Dow Corning Co., Ltd.) was added to 20.0 g of methanol-dispersed colloidal silica having a solid content of 20.0% by mass. The mixture was heated and stirred at 60 ° C. for 3 hours. Thereafter, 14.0 g of methoxypropanol was added, and the mixture was concentrated at a temperature of 80 ° C. to obtain dispersed colloidal silica (CS-6) having a solid content of 30.0% by mass.
合成例5:コロイダルシリカの表面処理;CS−7の合成
PL−1−IPA(イソプロパノール分散コロイダルシリカ、扶桑化学工業(株)製、シリカ固形分12.5重量%)300gにイソプロパノール1200gと酢酸15g、γ−アクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン9.20gとn−ヘキシルトリメトキシシラン8.20gを加え、加熱還流した。その後イソプロパノールを留去して固形分12質量%で分散された表面処理シリカ(CS−7)を得た。
Synthesis Example 5: Surface treatment of colloidal silica; synthesis of CS-7 PL-1-IPA (isopropanol-dispersed colloidal silica, manufactured by Fuso Chemical Industry Co., Ltd., silica solid content 12.5% by weight) to 300 g of isopropanol and 15 g of acetic acid , 9.20 g of γ-acryloyloxypropyltrimethoxysilane and 8.20 g of n-hexyltrimethoxysilane were added and heated to reflux. Thereafter, isopropanol was distilled off to obtain surface-treated silica (CS-7) dispersed at a solid content of 12% by mass.
合成例6:コロイダルシリカの表面処理;CS−8の合成
MEK−ST(メチルエチルケトン分散コロイダルシリカ、日産化学工業(株)製、シリカ固形分30重量%)30gにメチルエチルケトン200gと希塩酸水溶液2.0g、γ−メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン2.5gを加え、加熱還流して表面処理シリカ(CS−8)を得た。
Synthesis Example 6: Surface treatment of colloidal silica; synthesis of CS-8 MEK-ST (methyl ethyl ketone-dispersed colloidal silica, manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd., silica solid content 30% by weight) 30 g of methyl ethyl ketone 200 g and dilute hydrochloric acid aqueous solution 2.0 g, 2.5 g of γ-methacryloyloxypropyltrimethoxysilane was added and heated to reflux to obtain surface-treated silica (CS-8).
合成例7:コロイダルシリカの表面処理;CS−9の合成
300gのメタノール中に、シリカ固形分20重量%のメタノール分散コロイダルシリカ100g、ギ酸5.0g、γ−アクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン1.00gとn−デシルトリメトキシシラン2.60gを加え、室温で24時間攪拌した。その後に、80度に過熱してメタノールを留去しながら80gのメチルイソブチルケトンを加え、メチルイソブチルケトン分散表面処理シリカ(CS−9)を得た。
Synthesis Example 7 Surface Treatment of Colloidal Silica; Synthesis of CS-9 In 300 g of methanol, 100 g of methanol-dispersed colloidal silica having a silica solid content of 20 wt%, formic acid 5.0 g, and γ-acryloyloxypropyltrimethoxysilane 1.00 g And 2.60 g of n-decyltrimethoxysilane were added and stirred at room temperature for 24 hours. Thereafter, 80 g of methyl isobutyl ketone was added while distilling off methanol by heating to 80 ° C., to obtain methyl isobutyl ketone-dispersed surface-treated silica (CS-9).
合成例8:コロイダルシリカの表面処理;CS−10の合成
91.3gのIPA−STに1%酢酸水溶液1.0gとγ−アクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン8.35gを加えて3時間加熱還流した後、ヘキサメチルジシラザン1.47gを加えてさらに1時間加熱還流して表面処理シリカ(CS−10)を得た。
Synthesis Example 8 Surface Treatment of Colloidal Silica; Synthesis of CS-10 1.0 g of 1% acetic acid aqueous solution and 8.35 g of γ-acryloyloxypropyltrimethoxysilane were added to 91.3 g of IPA-ST, and the mixture was heated to reflux for 3 hours. Thereafter, 1.47 g of hexamethyldisilazane was added and the mixture was further heated under reflux for 1 hour to obtain surface-treated silica (CS-10).
実施例1
重合性不飽和単量体として、ガンマーブチロラクトンアクリレート単量体(R−01)19.096g、トリプロピレングリコールジアクリレート単量体(S−04)66.84g、エチレンオキサイド変性トリメチロールプロパントリアクリレート単量体(S−11)9.548g、光重合開始剤として、2,4,6−トリメチルベンゾイル−エトキシフェニル−ホスフィンオキシド(BASF社製 Lucirin TPO−L)(P−1)2.50g、界面活性剤として、EFTOP EF−122A(フッ素系界面活性剤、W−1)0.02g、コロイダルシリカ(日産化学工業社製:MIBK−ST、30%メチルイソブチルケトン溶液)6.67gを精秤し、室温でメチルエチルケトンが2質量%未満になるまで攪拌し、均一溶液とした。ここで用いた重合性不飽和単量体の組成比を表1に、組成物の固形分配合比を表2に示した。
この調整した組成物を膜厚4000オングストロームのアルミニウム(Al)被膜を形成した4インチの0.7mm厚さのガラス基板上に厚さが5.0μmになるようにスピンコートした。スピンコートした塗布基膜をORC社製の高圧水銀灯(ランプパワー2000mW/cm2)を光源とするナノインプリント装置にセットし、モールド加圧力0.8kN、露光中の真空度は10Torrで、10μmのライン/スペースパターンを有し、溝深さが5.0μmのポリジメチルシロキサン(東レ・ダウコーニング社製、SILPOT184を80℃60分で硬化させたもの)を材質とするモールドの裏面から100mJ/cm2の条件で露光し、露光後、モールドを離し、レジストパターンを得た。引き続き、リン硝酸エッチャントによりレジストに被覆されていないアルミニウム(Al)部を除去し、アルミニウム(Al)製の電極パターンを形成した。さらにレジスト剥離をモノエタノールアミン/ジメチルスルホキシド混合剥離液を用い、80℃にて3分間浸漬処理して行った。その結果を表3に示した。表3の結果より、本発明の組成物は、密着性、剥離性、残膜性、パターン形状、塗布性(スピン塗布性、スリット塗布性)、エッチング性の何れも満足のできるものであった。
Example 1
As a polymerizable unsaturated monomer, gamma-butyrolactone acrylate monomer (R-01) 19.096 g, tripropylene glycol diacrylate monomer (S-04) 66.84 g, ethylene oxide modified trimethylolpropane triacrylate single 9.548 g of monomer (S-11), 2,4,6-trimethylbenzoyl-ethoxyphenyl-phosphine oxide (Lucirin TPO-L manufactured by BASF) (P-1) 2.50 g as a photopolymerization initiator, interface As activators, EFTOP EF-122A (fluorine surfactant, W-1) 0.02 g, colloidal silica (manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd .: MIBK-ST, 30% methyl isobutyl ketone solution) 6.67 g are precisely weighed. The mixture was stirred at room temperature until methyl ethyl ketone was less than 2% by mass to obtain a uniform solution. The composition ratio of the polymerizable unsaturated monomer used here is shown in Table 1, and the solid content ratio of the composition is shown in Table 2.
This prepared composition was spin-coated on a 4-inch 0.7 mm-thick glass substrate on which an aluminum (Al) film having a thickness of 4000 angstroms was formed so as to have a thickness of 5.0 μm. The spin-coated coated base film is set in a nanoimprint apparatus using an ORC high pressure mercury lamp (lamp power: 2000 mW / cm 2 ) as a light source. / 100 mJ / cm 2 from the back surface of a mold having a space pattern and a groove depth of 5.0 μm made of polydimethylsiloxane (made by Toray Dow Corning, SILPOT184 cured at 80 ° C. for 60 minutes) After exposure, the mold was released to obtain a resist pattern. Subsequently, the aluminum (Al) portion not covered with the resist was removed with a phosphoric nitrate etchant to form an aluminum (Al) electrode pattern. Further, the resist was stripped by dipping at 80 ° C. for 3 minutes using a mixed stripping solution of monoethanolamine / dimethyl sulfoxide. The results are shown in Table 3. From the results of Table 3, the composition of the present invention was satisfactory in all of adhesion, peelability, residual film property, pattern shape, coatability (spin coatability, slit coatability), and etchability. .
実施例2
重合性不飽和単量体として、α−アクリロイキシ−β,β−ジメチル−γ−ブチロラクトン単量体(R−2)38.11g、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールジアクリレート単量体(S−2)47.74g、プロピレンオキシド変性トリメチロールプロパントリアクリレート(S−12)9.547g、光重合開始剤として、2,4,6−トリメチルベンゾイル−エトキシフェニル−ホスフィンオキシド(BASF社製 Lucirin TPO−L)(P−1)2.5g、界面活性剤として、大日本インキ化学工業社製メガフアックR−08(フッ素・シリコーン系界面活性剤)(W−3)、及び表面処理されたコロイダルシリカ30質量%溶液6.67gを精秤し、室温でメチルエチルケトンが2質量%未満になるまで攪拌し、均一溶液とした。該組成物を実施例1と同様にして露光、パターニングし、組成物の特性を調べた。その結果を表3に示した。表3の結果より、本発明の組成物は、密着性、剥離性、残膜性、パターン形状、塗布性(スピン塗布性、スリット塗布性)、エッチング性について総合的に満足のできるものであることが認められた。
Example 2
As a polymerizable unsaturated monomer, 38.11 g of α-acryloyloxy-β, β-dimethyl-γ-butyrolactone monomer (R-2), neopentyl glycol diacrylate monomer of hydroxypivalate (S-2) 47.74 g, 9.547 g of propylene oxide-modified trimethylolpropane triacrylate (S-12), 2,4,6-trimethylbenzoyl-ethoxyphenyl-phosphine oxide (Lucirin TPO-L manufactured by BASF) as a photopolymerization initiator (P-1) 2.5 g, as a surfactant, Daifuku Ink Chemical Co., Ltd. MegaFuck R-08 (fluorine / silicone surfactant) (W-3), and surface-treated colloidal silica 30% by mass Weigh precisely 6.67 g of the solution and stir at room temperature until methyl ethyl ketone is less than 2% by mass. It was a liquid. The composition was exposed and patterned in the same manner as in Example 1, and the characteristics of the composition were examined. The results are shown in Table 3. From the results shown in Table 3, the composition of the present invention is generally satisfactory in terms of adhesion, peelability, residual film properties, pattern shape, coatability (spin coatability, slit coatability), and etchability. It was recognized that
実施例3〜実施例27
実施例1と同様にして、重合性不飽和単量体を表1に示す割合で混合し、表2に記載の組成物を調整した。この調整した組成物を実施例1と同様にしてパターニングし、該組成物の特性を調べた。その結果を表4に示した。実施例3〜27のいずれの組成物も、光硬化性、密着性、剥離性、残膜性、パターン形状、塗布性(スピン塗布性、スリット塗布性)、エッチング性について総合的に満足のできるものであった。
Examples 3 to 27
In the same manner as in Example 1, polymerizable unsaturated monomers were mixed in the proportions shown in Table 1, and the compositions described in Table 2 were prepared. The prepared composition was patterned in the same manner as in Example 1, and the characteristics of the composition were examined. The results are shown in Table 4. Any of the compositions of Examples 3 to 27 can be generally satisfied with respect to photocurability, adhesion, peelability, remaining film properties, pattern shape, coatability (spin coatability, slit coatability), and etchability. It was a thing.
比較例1
特開平7−70472号公報に開示されている光ディスク保護膜用紫外線硬化塗料の実施例4に記載の組成物を、本発明の実施例1と同様にして、重合性不飽和単量体を表4に示す割合で混合し、表5に記載の組成物を調整した。この調整した組成物を実施例1と同様にしてパターニングし、該組成物の特性を調べた。その結果を表6に示した。
表6に示すとおり、比較例1の組成物は、総合的に満足できるものではなかった。
Comparative Example 1
In the same manner as in Example 1 of the present invention, the composition described in Example 4 of the UV curable coating for optical disk protective film disclosed in JP-A-7-70472 is represented as a polymerizable unsaturated monomer. 4 were mixed at the ratio shown in Table 4 to prepare the compositions shown in Table 5. The prepared composition was patterned in the same manner as in Example 1, and the characteristics of the composition were examined. The results are shown in Table 6.
As shown in Table 6, the composition of Comparative Example 1 was not totally satisfactory.
比較例2
特開平4−149280号公報に開示されている光ディスクオーバーコート組成物の実施例に記載の組成物を、本発明の実施例1と同様にして、重合性不飽和単量体を表5に示す割合で混合し、組成物を調整した。この調整した組成物を実施例1と同様にしてパターニングし、組成物の特性を調べた。その結果を表6に示した。
表6に示すとおり、比較例2の組成物は、総合的に満足できるものではなかった。
Comparative Example 2
The composition described in the examples of the optical disc overcoat composition disclosed in JP-A-4-149280 is the same as in Example 1 of the present invention, and the polymerizable unsaturated monomers are shown in Table 5. The composition was prepared by mixing at a ratio. The prepared composition was patterned in the same manner as in Example 1, and the characteristics of the composition were examined. The results are shown in Table 6.
As shown in Table 6, the composition of Comparative Example 2 was not totally satisfactory.
比較例3
特開平7−62043号公報に開示されている保護コート組成物の実施例1に記載の組成物を、本発明の実施例1と同様にして、重合性不飽和単量体を表5に示す割合で混合し、組成物を調整した。この調整した組成物を実施例1と同様にしてパターンニングし、組成物の特性を調べた。その結果を表6に示した。
表6に示すとおり、比較例3の組成物は、総合的に満足できるものではなかった。
Comparative Example 3
The composition described in Example 1 of the protective coating composition disclosed in JP-A-7-62043 is the same as Example 1 of the present invention, and the polymerizable unsaturated monomer is shown in Table 5. Mixing at a ratio, the composition was adjusted. This prepared composition was patterned in the same manner as in Example 1, and the characteristics of the composition were examined. The results are shown in Table 6.
As shown in Table 6, the composition of Comparative Example 3 was not totally satisfactory.
比較例4
特開2001−93192号公報に開示されている保護コート組成物の、比較例2に記載の組成物を、本発明の実施例1と同様にして、重合性不飽和単量体を表5に示す割合で混合し、組成物を調整した。この調整した組成物を実施例1と同様にしてパターニングし、組成物の特性を調べた。その結果を表6に示した。
表6に示すとおり、比較例4の組成物は、総合的に満足できるものではなかった。
Comparative Example 4
In the protective coat composition disclosed in JP-A-2001-93192, the composition described in Comparative Example 2 was treated in the same manner as in Example 1 of the present invention. The composition was prepared by mixing at the ratio shown. The prepared composition was patterned in the same manner as in Example 1, and the characteristics of the composition were examined. The results are shown in Table 6.
As shown in Table 6, the composition of Comparative Example 4 was not totally satisfactory.
比較例5
特開2001−270973号公報に開示されている紫外線および電子線硬化性組成物の実施例2に記載の組成物を、本発明の実施例1と同様にして、重合性不飽和単量体を表5に示す割合で混合し、組成物を調整した。この調整した組成物を実施例1と同様にしてパターニングし、組成物の特性を調べた。その結果を表6に示した。
表6に示すとおり、比較例5の組成物は、残膜性、パターン形状、塗布性(I)、エッチング性について劣るほか、総合的にも満足できるものではなかった。
Comparative Example 5
The composition described in Example 2 of the ultraviolet ray and electron beam curable composition disclosed in JP-A-2001-270973 is treated in the same manner as in Example 1 of the present invention by using a polymerizable unsaturated monomer. The composition was prepared by mixing at a ratio shown in Table 5. The prepared composition was patterned in the same manner as in Example 1, and the characteristics of the composition were examined. The results are shown in Table 6.
As shown in Table 6, the composition of Comparative Example 5 was inferior in terms of residual film property, pattern shape, coatability (I), and etching property, and was not satisfactory in total.
比較例6
特開7−53895号公報に開示されている保護コート組成物の実施例1に記載の組成物を、本発明の実施例1と同様にして、重合性不飽和単量体を表5に示す割合で混合し、組成物を調整した。この調整した組成物を実施例1と同様にしてパターニングし、組成物の特性を調べた。その結果を表6に示した。
表6に示すとおり、比較例6の組成物は、総合的に満足できるものではなかった。
Comparative Example 6
The composition described in Example 1 of the protective coating composition disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-53895 is similar to Example 1 of the present invention, and the polymerizable unsaturated monomer is shown in Table 5. The composition was prepared by mixing at a ratio. The prepared composition was patterned in the same manner as in Example 1, and the characteristics of the composition were examined. The results are shown in Table 6.
As shown in Table 6, the composition of Comparative Example 6 was not totally satisfactory.
比較例7
特開2003−165930号公報に開示されているペインティング組成物の実施例1に記載の組成物を、本発明の実施例1と同様にして、重合性不飽和単量体を表5に示す割合で混合し、組成物を調整した。この調整した組成物を実施例1と同様にしてパターニングし、組成物の特性を調べた。その結果を表6に示した。
表6に示すとおり、比較例7の組成物は、密着性、残膜性、パターン形状、エッチング性について劣るほか、総合的にも満足できるものではなかった。
Comparative Example 7
The composition described in Example 1 of the painting composition disclosed in JP-A No. 2003-165930 is the same as Example 1 of the present invention, and the polymerizable unsaturated monomers are shown in Table 5. Mixing at a ratio, the composition was adjusted. The prepared composition was patterned in the same manner as in Example 1, and the characteristics of the composition were examined. The results are shown in Table 6.
As shown in Table 6, the composition of Comparative Example 7 was inferior in adhesiveness, residual film property, pattern shape, and etching property, and was not completely satisfactory.
比較例8
工業調査会、2005年刊の「ビギナーズブック38 はじめてのナノインプリント技術」の157頁に記載のNVP(N−ビニル ピロリドン)を含む組成物を、本願実施例1と同様にパターニングし、組成物特性を調べた。その結果を表6に示した。
表6に示すとおり、比較例8の組成物は、塗布性、エッチング性について劣るほか、総合的にも満足できるものではなかった。
Comparative Example 8
The composition containing NVP (N-vinyl pyrrolidone) described on page 157 of “Beginner's Book 38 First Nanoimprint Technology” published in 2005 by the Industrial Research Committee was patterned in the same manner as in Example 1 of this application, and the characteristics of the composition were examined. It was. The results are shown in Table 6.
As shown in Table 6, the composition of Comparative Example 8 was inferior in applicability and etching properties, and was not completely satisfactory.
比較例9
特開2006−63244号公報に開示されているハードコート用樹脂組成物の実施例5に記載の組成物(粘度35cP)を、本発明の実施例1と同様にして、重合性不飽和単量体を表5に示す割合で混合し、組成物を調整した。この調整した組成物を実施例1と同様にしてパターニングし、組成物の特性を調べた。その結果を表6に示した。
表6に示す通り、塗布性について劣るほか、総合的にも満足できるものではなかった。
Comparative Example 9
The composition (viscosity of 35 cP) described in Example 5 of the resin composition for hard coat disclosed in JP-A-2006-63244 was treated in the same manner as in Example 1 of the present invention, and the polymerizable unsaturated monomer. The body was mixed in the ratio shown in Table 5 to prepare a composition. The prepared composition was patterned in the same manner as in Example 1, and the characteristics of the composition were examined. The results are shown in Table 6.
As shown in Table 6, in addition to being inferior in applicability, it was not entirely satisfactory.
比較例10
Proc.SPIE Int.Soc.Opt.Eng.,Vol.6151,No.Pt2,61512F(2006)に開示されている光ナノインプリント組成物(サンプル名:KRIP−09、粘度8.29cP)を本発明の実施例1と同様にして、重合性不飽和単量体を表5に示す割合で混合し、組成物を調整した。該文献には、具体的な(メタ)アクリル単量体の化学名は記載されていないため、市販の単量体を任意に選択し、組成物を調整した。1官能単量体は、アクリルモノマー、2官能単量体は、(メタ)アクリルモノマー、3官能単量体は、アクリルモノマーを選択した。光重合開始剤は、該文献に開示されている化合物(DAROCURE4265)を1.25%配合した。該文献には界面活性剤は配合されていないため、配合しなかった。表6に示す通り、比較例10の組成物は、剥離性、塗布性(II)について劣るほか、総合的にも満足できるものではなかった。
Comparative Example 10
Proc. SPIE Int. Soc. Opt. Eng., Vol. In the same manner as in Example 1, polymerizable unsaturated monomers were mixed at a ratio shown in Table 5 to prepare a composition. Since the specific chemical name of the (meth) acrylic monomer is not described in this document, a commercially available monomer was arbitrarily selected to prepare a composition. The monofunctional monomer was an acrylic monomer, the bifunctional monomer was a (meth) acrylic monomer, and the trifunctional monomer was an acrylic monomer. As a photopolymerization initiator, 1.25% of a compound (DAROCURE4265) disclosed in the document was blended. Since the surfactant is not blended in this document, it was not blended. As shown in Table 6, the composition of Comparative Example 10 was inferior in terms of peelability and coatability (II), and was not completely satisfactory.
比較例11
Proc.SPIE Int.Soc.Opt.Eng.,Vol.6151,No.Pt2,61512F(2006)に開示されている光ナノインプリント組成物(サンプル名:KRIP−11、粘度9.7cP)を本発明の実施例1と同様にして、重合性不飽和単量体を表5に示す割合で混合し、組成物を調整した。該文献には、具体的な(メタ)アクリル単量体の化学名は記載されていないため、市販の単量体を任意に選択し、組成物を調整した。1官能単量体はアクリルモノマー、2官能単量体はメタクリルモノマー、3官能単量体はアクリルモノマーを選択した。光重合開始剤は、該文献に開示されている化合物(DAROCURE4265)を1.25%配合した。該文献には界面活性剤は配合されていないため、配合しなかった。表6に示す通り、比較例11の組成物は、剥離性、塗布性(II)について劣るほか、総合的にも満足できるものではなかった。
Comparative Example 11
Proc. SPIE Int. Soc. Opt. Eng., Vol. In the same manner as in Example 1, polymerizable unsaturated monomers were mixed at a ratio shown in Table 5 to prepare a composition. Since the specific chemical name of the (meth) acrylic monomer is not described in this document, a commercially available monomer was arbitrarily selected to prepare a composition. The monofunctional monomer was an acrylic monomer, the bifunctional monomer was a methacrylic monomer, and the trifunctional monomer was an acrylic monomer. As a photopolymerization initiator, 1.25% of a compound (DAROCURE4265) disclosed in the document was blended. Since the surfactant is not blended in this document, it was not blended. As shown in Table 6, the composition of Comparative Example 11 was inferior in terms of peelability and coatability (II), and was not completely satisfactory.
比較例12
本発明の1官能重合性不飽和単量体(分子内にエチレン性不飽和結合を有する部位と酸素、窒素、もしくはイオウ原子の少なくとも1種を有する1官能重合性不飽和単量体)とは異なる1官能重合性不飽和単量体としてα−メチルスチレン(試薬)を用いて実施例9の1官能単量体を置き換え、本発明の実施例1と同様にして、重合性不飽和単量体を表5に示す割合で混合し、組成物を調整した。但し、比較例12では無機酸化物粒子を添加しなかった。この調整した組成物を実施例1と同様にしてパターニングし、組成物の特性を調べた。その結果を表6に示した。表6に示す通り、比較例12の組成物は、光硬化性、残膜性、パターン形状について劣るほか、総合的にも満足できるものではなかった。
Comparative Example 12
The monofunctional polymerizable unsaturated monomer of the present invention (a monofunctional polymerizable unsaturated monomer having a site having an ethylenically unsaturated bond in the molecule and at least one of oxygen, nitrogen, or sulfur atoms) The monofunctional monomer of Example 9 was replaced by using α-methylstyrene (reagent) as a different monofunctional polymerizable unsaturated monomer, and the polymerizable unsaturated monomer was used in the same manner as in Example 1 of the present invention. The body was mixed in the ratio shown in Table 5 to prepare a composition. However, in Comparative Example 12, inorganic oxide particles were not added. The prepared composition was patterned in the same manner as in Example 1, and the characteristics of the composition were examined. The results are shown in Table 6. As shown in Table 6, the composition of Comparative Example 12 was inferior in terms of photocurability, remaining film property, and pattern shape, and was not satisfactory from the overall viewpoint.
比較例13
比較例12で用いた組成物に表面処理シリカ(CS−3)を配合して、本発明の実施例1と同様にして、組成物を調整した。この調整した組成物を実施例1と同様にしてパターニングし、組成物の特性を調べた。その結果を表6に示した。
表6に示す通り、比較例13の組成物は、総合的に満足できるものではなかった。
Comparative Example 13
Surface-treated silica (CS-3) was blended with the composition used in Comparative Example 12, and the composition was prepared in the same manner as in Example 1 of the present invention. The prepared composition was patterned in the same manner as in Example 1, and the characteristics of the composition were examined. The results are shown in Table 6.
As shown in Table 6, the composition of Comparative Example 13 was not totally satisfactory.
<光硬化性組成物の評価−II>
本発明の組成物を永久膜(保護膜)として評価を行った。
<Evaluation of Photocurable Composition-II>
The composition of the present invention was evaluated as a permanent film (protective film).
<残膜率>
ガラス基板上に本発明の光硬化性組成物を4μmの膜厚になるようにスピンコートし、高圧水銀灯を光源とするナノインプリント装置にセットし、モールドの裏面から500mJ/cm2の条件で露光し、露光後、モールドを離し、230℃のオーブン中で150分間加熱した。加熱前後の光硬化性樹脂のパターン部の膜厚をTenkor社製プロファイラーP11にて測定し、加熱後の残膜率を求めた。結果を表7に示す。
A:残膜率90%を超える
B:残膜率85〜90%
C:残膜率85未満
<Residual film ratio>
The photocurable composition of the present invention is spin-coated on a glass substrate to a thickness of 4 μm, set in a nanoimprint apparatus using a high-pressure mercury lamp as a light source, and exposed from the back surface of the mold under conditions of 500 mJ / cm 2. After the exposure, the mold was released and heated in an oven at 230 ° C. for 150 minutes. The film thickness of the pattern part of the photocurable resin before and after heating was measured with a profiler P11 manufactured by Tenkor, and the remaining film ratio after heating was determined. The results are shown in Table 7.
A: Remaining film ratio exceeding 90% B: Remaining film ratio 85-90%
C: Remaining film ratio less than 85
<透過率>
ガラス基板上に本発明の光硬化性組成物を4μmの膜厚になるようにスピンコートし、高圧水銀灯を光源とするナノインプリント装置にセットし、モールドの裏面から500mJ/cm2の条件で紫外線を露光し、硬化膜を形成した。露光後、モールドを離し、230℃のオーブン中で150分間加熱した。加熱後の光硬化性樹脂のパターン部の光透過率を、分光光度計を用いて、波長550nmにおける光透過率(T/%)を測定し、加熱後の透過率を求めた。得られた光透過率を以下の基準で判断した。結果を表7に示す。
A:光透過率90%以上の値である。
B:光透過率85〜90%未満の値である。
C:光透過率85未満未満の値である。
<Transmissivity>
The photocurable composition of the present invention is spin-coated on a glass substrate so as to have a film thickness of 4 μm, set in a nanoimprint apparatus using a high-pressure mercury lamp as a light source, and irradiated with ultraviolet rays from the back surface of the mold at 500 mJ / cm 2. Exposed to form a cured film. After exposure, the mold was released and heated in an oven at 230 ° C. for 150 minutes. The light transmittance (T /%) at a wavelength of 550 nm was measured for the light transmittance of the patterned portion of the photocurable resin after heating using a spectrophotometer, and the transmittance after heating was determined. The obtained light transmittance was judged according to the following criteria. The results are shown in Table 7.
A: The light transmittance is 90% or more.
B: Light transmittance is a value of 85 to less than 90%.
C: Light transmittance is less than 85.
<耐擦傷性試験>
光硬化性組成物をシリコンウエファー上に回転塗布した後、高圧水銀ランプを用いて、露光量が300mJ/cm2となるように紫外線を照射し、厚さ5μmの硬化膜を形成した。学振型磨耗試験機に硬化膜をのせ、スチールウールの上に200gの荷重をかけて10往復させた。擦傷の状況を肉眼で以下の基準で判定した。結果を表7に示す。
A:全く傷が付かない
B:1〜3本の傷が付く
C:4〜10本の傷が付く
D:10本以上の傷が付く
<Abrasion resistance test>
After the photocurable composition was spin-coated on a silicon wafer, a cured film having a thickness of 5 μm was formed by irradiating with ultraviolet rays so that the exposure amount was 300 mJ / cm 2 using a high-pressure mercury lamp. The cured film was placed on a Gakushin-type wear tester, and was reciprocated 10 times on steel wool with a load of 200 g. The state of abrasion was judged with the naked eye according to the following criteria. The results are shown in Table 7.
A: No scratches B: 1-3 scratches C: 4-10 scratches D: 10 or more scratches
<耐溶剤性>
ガラス基板上に本発明の光硬化性組成物を4μmの膜厚になるようにスピンコートし、高圧水銀灯を光源とするナノインプリント装置にセットし、モールドの裏面から500mJ/cm2の条件で露光し、露光後、モールドを離し、230℃のオーブン中で150分間加熱した。加熱後、N−メチルピロリドン(NMP)、5%水酸化ナトリウム、5%塩酸の各溶液に30分間浸漬し、浸漬前後の膜厚変化を求めた。結果を表7に示す。
A:膜厚変化がほとんど観察されない(1%未満)
B:膜厚変化がやや観察される(1〜5%未満)
C:膜厚変化がやや観察される(5%以上)
<Solvent resistance>
The photocurable composition of the present invention is spin-coated on a glass substrate to a thickness of 4 μm, set in a nanoimprint apparatus using a high-pressure mercury lamp as a light source, and exposed from the back surface of the mold under conditions of 500 mJ / cm 2. After the exposure, the mold was released and heated in an oven at 230 ° C. for 150 minutes. After heating, it was immersed in each solution of N-methylpyrrolidone (NMP), 5% sodium hydroxide, and 5% hydrochloric acid for 30 minutes, and the change in film thickness before and after immersion was determined. The results are shown in Table 7.
A: Almost no change in film thickness is observed (less than 1%)
B: Some change in film thickness is observed (less than 1 to 5%)
C: Change in film thickness is slightly observed (5% or more)
<総合評価>
総合評価は、以下の基準で行った。実質Bランク以上で実用に耐える。結果を表7に示す。
A:Bランクが2項目以内。
B:Bランクが3項目。
C:Bランクが4項目以上、もしくはCランクが1項目でもある場合。
D:Cランクが2項目以上、もしくはDランクが1項目でもある場合。
<Comprehensive evaluation>
Comprehensive evaluation was performed according to the following criteria. Withstands practical use above B rank. The results are shown in Table 7.
A: B rank is within 2 items.
B: B rank is 3 items.
C: When the B rank is 4 items or more, or the C rank is also 1 item.
D: When the C rank is two or more items or the D rank is one item.
実施例36
実施例3に用いた単量体、光重合開始剤、界面活性剤、無機酸化物粒子の種類、配合比は変えないで、組成物中に酸化防止剤(ADEKA製、アデカスタブAO503)を2質量%加えて、実施例1と同様にして、組成物を調整した。この調整した組成物をガラス基板上に4μmの膜厚になるようにスピンコートし、スピンコートした塗布基膜をORC社製の高圧水銀灯(ランプパワー2000mW/cm2)を光源とするナノインプリント装置にセットし、モールド圧力は10kN/cm2、露光中の真空度は0.2Torrで、5mmの四角パターンを有するポリジメチルシロキサン(東レ・ダウコーニング社製 SILPOT184を80℃60分で硬化させたもの)を材質とするモールドの裏面から500mJ/cm2の条件で露光し、露光後、モールドを離し、加熱前後の光硬化性樹脂のパターン部の残膜率、透過率、耐擦傷性を測定した。その後、光硬化膜の耐溶剤性を調べた。結果を表7に示す。実施例36の組成物は、残膜率、透過率、耐擦傷性、耐溶剤性に優れ、永久膜としての特性にも優れていた。
Example 36
The amount of the antioxidant (manufactured by ADEKA, Adeka Stub AO503) was 2 masses in the composition without changing the monomer, photopolymerization initiator, surfactant, type of inorganic oxide particles and blending ratio used in Example 3. %, And the composition was prepared in the same manner as in Example 1. The prepared composition was spin-coated on a glass substrate to a thickness of 4 μm, and the spin-coated base film was applied to a nanoimprint apparatus using a high-pressure mercury lamp (lamp power 2000 mW / cm 2 ) manufactured by ORC as a light source. Set, mold pressure is 10 kN / cm 2 , vacuum degree during exposure is 0.2 Torr, polydimethylsiloxane having a 5 mm square pattern (SILPOT 184 manufactured by Toray Dow Corning Co., Ltd. cured at 80 ° C. for 60 minutes) The film was exposed under the condition of 500 mJ / cm 2 from the back surface of the mold, and after the exposure, the mold was released, and the remaining film rate, transmittance, and scratch resistance of the pattern portion of the photocurable resin before and after heating were measured. Thereafter, the solvent resistance of the photocured film was examined. The results are shown in Table 7. The composition of Example 36 was excellent in residual film rate, transmittance, scratch resistance and solvent resistance, and was excellent in properties as a permanent film.
実施例37
実施例7に用いた単量体、光重合開始剤、界面活性剤、無機酸化物粒子の種類、配合比は変えないで、組成物中に酸化防止剤(ADEKA製、アデカスタブAO503)を2質量%加えて、実施例1と同様にして、組成物を調整した。この調整した組成物をガラス基板上に4μmの膜厚になるようにスピンコートし、スピンコートした塗布基膜をORC社製の高圧水銀灯(ランプパワー2000mW/cm2)を光源とするナノインプリント装置にセットし、モールド圧力は10kN/cm2、露光中の真空度は0.2Torrで、5mmの四角パターンを有するポリジメチルシロキサン(東レ・ダウコーニング社製 SILPOT184を80℃60分で硬化させたもの)を材質とするモールドの裏面から500mJ/cm2の条件で露光し、露光後、モールドを離し、加熱前後の光硬化性樹脂のパターン部の残膜率、透過率、耐擦傷性を測定した。その後、光硬化膜の耐溶剤性を調べた。結果を表7に示す。実施例37の組成物は、残膜率、透過率、耐擦傷性、耐溶剤性に優れ、永久膜としての特性にも優れていた。
Example 37
The amount of the antioxidant (manufactured by ADEKA, Adeka Stub AO503) was 2 masses in the composition without changing the monomer, photopolymerization initiator, surfactant, type of inorganic oxide particles, and blending ratio used in Example 7. %, And the composition was prepared in the same manner as in Example 1. The prepared composition was spin-coated on a glass substrate to a thickness of 4 μm, and the spin-coated base film was applied to a nanoimprint apparatus using a high-pressure mercury lamp (lamp power 2000 mW / cm 2 ) manufactured by ORC as a light source. Set, mold pressure is 10 kN / cm 2, vacuum degree during exposure is 0.2 Torr, polydimethylsiloxane having 5 mm square pattern (SILPOT 184 manufactured by Toray Dow Corning Co., Ltd. cured at 80 ° C. for 60 minutes) It exposed on the conditions of 500 mJ / cm < 2 > from the back surface of the mold used as a material, the mold was released after exposure, and the residual film rate, the transmittance | permeability, and scratch resistance of the pattern part of the photocurable resin before and behind a heating were measured. Thereafter, the solvent resistance of the photocured film was examined. The results are shown in Table 7. The composition of Example 37 was excellent in residual film rate, transmittance, scratch resistance and solvent resistance, and was excellent in properties as a permanent film.
実施例38
実施例15に用いた単量体、光重合開始剤、界面活性剤、無機酸化物粒子の種類、配合比は変えないで、組成物中に酸化防止剤(住友化学工業製、スミライザーGA80)を2.0質量%加えて、実施例1と同様にして、組成物を調整した。この調整した組成物をガラス基板上に4μmの膜厚になるようにスピンコートし、スピンコートした塗布基膜をORC社製の高圧水銀灯(ランプパワー2000mW/cm2)を光源とするナノインプリント装置にセットし、モールド圧力は10kN/cm2、露光中の真空度は0.2Torrで、5mmの四角パターンを有するポリジメチルシロキサン(東レ・ダウコーニング社製 SILPOT184を80℃60分で硬化させたもの)を材質とするモールドの裏面から500mJ/cm2の条件で露光し、露光後、モールドを離し、加熱前後の光硬化性樹脂のパターン部の残膜率、透過率、耐擦傷性を測定した。その後、光硬化膜の耐溶剤性を調べた。結果を表7に示す。実施例38の組成物は、残膜率、透過率、耐擦傷性、耐溶剤性に優れ、永久膜としての特性にも優れていた。
Example 38
Without changing the monomer, photopolymerization initiator, surfactant, inorganic oxide particle type and blend ratio used in Example 15, an antioxidant (Sumitomo Chemical Industries, Sumilizer GA80) was added to the composition. 2.0% by mass was added and the composition was prepared in the same manner as in Example 1. The prepared composition was spin-coated on a glass substrate to a thickness of 4 μm, and the spin-coated base film was applied to a nanoimprint apparatus using a high-pressure mercury lamp (lamp power 2000 mW / cm 2 ) manufactured by ORC as a light source. Set, mold pressure is 10 kN / cm 2, vacuum degree during exposure is 0.2 Torr, polydimethylsiloxane having a 5 mm square pattern (SILPOT 184 manufactured by Toray Dow Corning Co., Ltd. cured at 80 ° C. for 60 minutes) It exposed on the conditions of 500 mJ / cm < 2 > from the back surface of the mold used as a material, the mold was released after exposure, and the residual film rate, the transmittance | permeability, and scratch resistance of the pattern part of the photocurable resin before and behind a heating were measured. Thereafter, the solvent resistance of the photocured film was examined. The results are shown in Table 7. The composition of Example 38 was excellent in residual film rate, transmittance, scratch resistance and solvent resistance, and was excellent in properties as a permanent film.
実施例39
実施例17に用いた単量体、光重合開始剤、界面活性剤、無機酸化物粒子の種類、配合比は変えないで、組成物中に酸化防止剤(スミライザーGA80住友化学工業製)を2.0質量%加えて、実施例1と同様にして、組成物を調整した。この調整した組成物をガラス基板上に4μmの膜厚になるようにスピンコートし、スピンコートした塗布基膜をORC社製の高圧水銀灯(ランプパワー2000mW/cm2)を光源とするナノインプリント装置にセットし、モールド圧力は10kN/cm2、露光中の真空度は0.2Torrで、5mmの四角パターンを有するポリジメチルシロキサン(東レ・ダウコーニング社製、SILPOT184を80℃60分で硬化させたもの)を材質とするモールドの裏面から500mJ/cm2の条件で露光し、露光後、モールドを離し、加熱前後の光硬化性樹脂のパターン部の残膜率、透過率、耐擦傷性を測定した。その後、光硬化膜の耐溶剤性を調べた。結果を表7に示す。実施例39の組成物は、残膜率、透過率、耐擦傷性、耐溶剤性に優れ、永久膜としての特性にも優れていた。
Example 39
The monomer, photopolymerization initiator, surfactant, type of inorganic oxide particles, and blending ratio used in Example 17 were not changed, and an antioxidant (Sumilyzer GA80 manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.) 2 was added to the composition. 0.0% by mass was added and the composition was prepared in the same manner as in Example 1. The prepared composition was spin-coated on a glass substrate to a thickness of 4 μm, and the spin-coated base film was applied to a nanoimprint apparatus using a high-pressure mercury lamp (lamp power 2000 mW / cm 2 ) manufactured by ORC as a light source. Set, mold pressure is 10 kN / cm 2 , vacuum degree during exposure is 0.2 Torr, polydimethylsiloxane having a 5 mm square pattern (Toray Dow Corning, SILPT 184 cured at 80 ° C. for 60 minutes) ) Was exposed from the back surface of the mold made of material under the condition of 500 mJ / cm 2 , and after the exposure, the mold was released, and the remaining film rate, transmittance, and scratch resistance of the pattern part of the photocurable resin before and after heating were measured. . Thereafter, the solvent resistance of the photocured film was examined. The results are shown in Table 7. The composition of Example 39 was excellent in residual film rate, transmittance, scratch resistance, solvent resistance, and excellent properties as a permanent film.
実施例40
実施例19に用いた単量体、光重合開始剤、界面活性剤、無機酸化物粒子、増感剤の種類、配合比は変えないで、組成物中に酸化防止剤(住友化学工業製、スミライザーGA80を2.0質量%、ADEKA製、アデカスタブAO503)を0.5質量%加えて、実施例1と同様にして、組成物を調整した。この調整した組成物をガラス基板上に4μmの膜厚になるようにスピンコートし、スピンコートした塗布基膜をORC社製の高圧水銀灯(ランプパワー2000mW/cm2)を光源とするナノインプリント装置にセットし、モールド圧力は10kN/cm2、露光中の真空度は0.2Torrで、5mmの四角パターンを有するポリジメチルシロキサン(東レ・ダウコーニング社製 SILPOT184を80℃60分で硬化させたもの)を材質とするモールドの裏面から500mJ/cm2の条件で露光し、露光後、モールドを離し、加熱前後の光硬化性樹脂のパターン部の残膜率、透過率、耐擦傷性を測定した。その後、光硬化膜の耐溶剤性を調べた。結果を表7に示す。実施例40の組成物は、残膜率、透過率、耐擦傷性、耐溶剤性に優れ、永久膜としての特性にも優れていた。
Example 40
The monomers, photopolymerization initiators, surfactants, inorganic oxide particles, types of sensitizers used in Example 19 and the blending ratio were not changed, and an antioxidant (Sumitomo Chemical Co., Ltd., A composition was prepared in the same manner as in Example 1 by adding 2.0% by mass of Sumilizer GA80 and 0.5% by mass of ADEKA (Adeka Stub AO503). The prepared composition was spin-coated on a glass substrate to a thickness of 4 μm, and the spin-coated base film was applied to a nanoimprint apparatus using a high-pressure mercury lamp (lamp power 2000 mW / cm 2 ) manufactured by ORC as a light source. Set, mold pressure is 10 kN / cm 2 , vacuum degree during exposure is 0.2 Torr, polydimethylsiloxane having a 5 mm square pattern (SILPOT 184 manufactured by Toray Dow Corning Co., Ltd. cured at 80 ° C. for 60 minutes) The film was exposed under the condition of 500 mJ / cm 2 from the back surface of the mold, and after the exposure, the mold was released, and the remaining film rate, transmittance, and scratch resistance of the pattern portion of the photocurable resin before and after heating were measured. Thereafter, the solvent resistance of the photocured film was examined. The results are shown in Table 7. The composition of Example 40 was excellent in residual film rate, transmittance, scratch resistance, solvent resistance, and excellent properties as a permanent film.
実施例41
実施例22に用いた単量体、光重合開始剤、界面活性剤、無機酸化物粒子、増感剤の種類、配合比は変えないで、組成物中に酸化防止剤(住友化学工業製、スミライザーGA80)を2.0質量%加えて、実施例1と同様にして、組成物を調整した。この調整した組成物をガラス基板上に4μmの膜厚になるようにスピンコートし、スピンコートした塗布基膜をORC社製の高圧水銀灯(ランプパワー2000mW/cm2)を光源とするナノインプリント装置にセットし、モールド圧力は10kN/cm2、露光中の真空度は0.2Torrで、5mmの四角パターンを有するポリジメチルシロキサン(東レ・ダウコーニング社製、SILPOT184を80℃60分で硬化させたもの)を材質とするモールドの裏面から500mJ/cm2の条件で露光し、露光後、モールドを離し、加熱前後の光硬化性樹脂のパターン部の残膜率、透過率、耐擦傷性を測定した。その後、光硬化膜の耐溶剤性を調べた。結果を表7に示す。実施例41の組成物は、残膜率、透過率、耐擦傷性、耐溶剤性に優れ、永久膜としての特性にも優れていた。
Example 41
The monomers, photopolymerization initiators, surfactants, inorganic oxide particles, types of sensitizers used in Example 22, and the ratio of the sensitizers were not changed, and the antioxidants (Sumitomo Chemical Industries, The composition was adjusted in the same manner as in Example 1 by adding 2.0% by mass of Sumilizer GA80). The prepared composition was spin-coated on a glass substrate to a thickness of 4 μm, and the spin-coated base film was applied to a nanoimprint apparatus using a high-pressure mercury lamp (lamp power 2000 mW / cm 2 ) manufactured by ORC as a light source. Set, mold pressure is 10 kN / cm 2 , vacuum degree during exposure is 0.2 Torr, polydimethylsiloxane having a 5 mm square pattern (Toray Dow Corning, SILPT 184 cured at 80 ° C. for 60 minutes) ) Was exposed from the back surface of the mold made of material under the condition of 500 mJ / cm 2 , and after the exposure, the mold was released, and the remaining film rate, transmittance, and scratch resistance of the pattern part of the photocurable resin before and after heating were measured. . Thereafter, the solvent resistance of the photocured film was examined. The results are shown in Table 7. The composition of Example 41 was excellent in residual film rate, transmittance, scratch resistance and solvent resistance, and was excellent in properties as a permanent film.
実施例42
重合性不飽和単量体として、ベンジルアクリレート単量体(R−26)28g、ネオペンチルグリコールジアクリレート単量体(KAYARAD NPGDA;日本化薬製)22.0g、トリメチロールプロパントリアクリレート単量体(S−15)1.9g、光重合開始剤として、2,4,6−トリメチルベンゾイル−エトキシフェニル−ホスフィンオキシド(BASF社製 Lucirin TPO−L)(P−1)3.0g、界面活性剤として、EFTOP EF−122A(フッ素系界面活性剤、W−1)0.05g、酸化防止剤(住友化学工業製、スミライザーGA80)を2.0g、表面処理されたコロイダルシリカ30質量%溶液83.3gを精秤し、室温でメチルエチルケトンが2質量%未満になるまで攪拌し、均一溶液とした。この調整した組成物をガラス基板上に4μmの膜厚になるようにスピンコートし、スピンコートした塗布基膜をORC社製の高圧水銀灯(ランプパワー2000mW/cm2)を光源とするナノインプリント装置にセットし、モールド圧力は10kN/cm2、露光中の真空度は0.2Torrで、5mmの四角パターンを有するポリジメチルシロキサン(東レ・ダウコーニング社製 SILPOT184を80℃60分で硬化させたもの)を材質とするモールドの裏面から500mJ/cm2の条件で露光し、露光後、モールドを離し、加熱前後の光硬化性樹脂のパターン部の残膜率、透過率、耐擦傷性を測定した。その後、光硬化膜の耐溶剤性を調べた。結果を表7に示す。実施例42の組成物は、残膜率、透過率、耐擦傷性、耐溶剤性に優れ、永久膜としての特性にも優れていた。
Example 42
As a polymerizable unsaturated monomer, 28 g of benzyl acrylate monomer (R-26), 22.0 g of neopentyl glycol diacrylate monomer (KAYARAD NPGDA; manufactured by Nippon Kayaku), trimethylolpropane triacrylate monomer (S-15) 1.9 g, as a photopolymerization initiator, 2,4,6-trimethylbenzoyl-ethoxyphenyl-phosphine oxide (BASF, Lucirin TPO-L) (P-1) 3.0 g, surfactant EFTOP EF-122A (fluorine surfactant, W-1) 0.05 g, antioxidant (Sumitomo Chemical Industries, Sumilizer GA80) 2.0 g, surface-treated colloidal silica 30 mass% solution 83. 3 g was precisely weighed and stirred at room temperature until methyl ethyl ketone was less than 2% by mass to obtain a uniform solution. The prepared composition was spin-coated on a glass substrate to a thickness of 4 μm, and the spin-coated base film was applied to a nanoimprint apparatus using a high-pressure mercury lamp (lamp power 2000 mW / cm 2 ) manufactured by ORC as a light source. Set, mold pressure is 10 kN / cm 2 , vacuum degree during exposure is 0.2 Torr, polydimethylsiloxane having a 5 mm square pattern (SILPOT 184 manufactured by Toray Dow Corning Co., Ltd. cured at 80 ° C. for 60 minutes) The film was exposed under the condition of 500 mJ / cm 2 from the back surface of the mold, and after the exposure, the mold was released, and the remaining film rate, transmittance, and scratch resistance of the pattern portion of the photocurable resin before and after heating were measured. Thereafter, the solvent resistance of the photocured film was examined. The results are shown in Table 7. The composition of Example 42 was excellent in residual film rate, transmittance, scratch resistance, solvent resistance, and excellent properties as a permanent film.
実施例43
実施例29に用いた単量体、光重合開始剤、界面活性剤、無機酸化物粒子の種類、配合比は変えないで、組成物中に酸化防止剤(ADEKA製、アデカスタブAO503)を2質量%加えて、実施例1と同様にして、組成物を調整した。この調整した組成物をガラス基板上に4μmの膜厚になるようにスピンコートし、スピンコートした塗布基膜をORC社製の高圧水銀灯(ランプパワー2000mW/cm2)を光源とするナノインプリント装置にセットし、モールド圧力は10kN/cm2、露光中の真空度は0.2Torrで、5mmの四角パターンを有するポリジメチルシロキサン(東レ・ダウコーニング社製 SILPOT184を80℃60分で硬化させたもの)を材質とするモールドの裏面から500mJ/cm2の条件で露光し、露光後、モールドを離し、加熱前後の光硬化性樹脂のパターン部の残膜率、透過率、耐擦傷性を測定した。その後、光硬化膜の耐溶剤性を調べた。結果を表7に示す。実施例43の組成物は、残膜率、透過率、耐擦傷性、耐溶剤性に優れ、永久膜としての特性にも優れていた。
Example 43
The monomer, photopolymerization initiator, surfactant, type of inorganic oxide particles, and blending ratio used in Example 29 were not changed, and 2 masses of an antioxidant (manufactured by ADEKA, Adeka Stub AO503) was contained in the composition. %, And the composition was prepared in the same manner as in Example 1. The prepared composition was spin-coated on a glass substrate so as to have a film thickness of 4 μm, and the spin-coated base film was applied to a nanoimprint apparatus using a high-pressure mercury lamp (lamp power 2000 mW / cm 2 ) manufactured by ORC as a light source. The mold pressure is 10 kN / cm 2 , the degree of vacuum during exposure is 0.2 Torr, and a polydimethylsiloxane having a 5 mm square pattern (SILPOT 184 manufactured by Toray Dow Corning Co., Ltd. cured at 80 ° C. for 60 minutes) The film was exposed from the back surface of the mold made of the material under conditions of 500 mJ / cm 2 , and after the exposure, the mold was released, and the remaining film rate, transmittance, and scratch resistance of the pattern portion of the photocurable resin before and after heating were measured. Thereafter, the solvent resistance of the photocured film was examined. The results are shown in Table 7. The composition of Example 43 was excellent in residual film rate, transmittance, scratch resistance, solvent resistance, and excellent properties as a permanent film.
実施例44
実施例31に用いた単量体、光重合開始剤、界面活性剤、無機酸化物粒子の種類、配合比は変えないで、組成物中に酸化防止剤(ADEKA製、アデカスタブAO503)を2質量%加えて、実施例1と同様にして、組成物を調整した。この調整した組成物をガラス基板上に4μmの膜厚になるようにスピンコートし、スピンコートした塗布基膜をORC社製の高圧水銀灯(ランプパワー2000mW/cm2)を光源とするナノインプリント装置にセットし、モールド圧力は10kN/cm2、露光中の真空度は0.2Torrで、5mmの四角パターンを有するポリジメチルシロキサン(東レ・ダウコーニング社製 SILPOT184を80℃60分で硬化させたもの)を材質とするモールドの裏面から500mJ/cm2の条件で露光し、露光後、モールドを離し、加熱前後の光硬化性樹脂のパターン部の残膜率、透過率、耐擦傷性を測定した。その後、光硬化膜の耐溶剤性を調べた。結果を表7に示す。実施例44の組成物は、残膜率、透過率、耐擦傷性、耐溶剤性に優れ、永久膜としての特性にも優れていた。
Example 44
The monomer, photopolymerization initiator, surfactant, type of inorganic oxide particles, and blending ratio used in Example 31 were not changed, and 2 masses of antioxidant (manufactured by ADEKA, ADK STAB AO503) was contained in the composition. %, And the composition was prepared in the same manner as in Example 1. The prepared composition was spin-coated on a glass substrate so as to have a film thickness of 4 μm, and the spin-coated base film was applied to a nanoimprint apparatus using a high-pressure mercury lamp (lamp power 2000 mW / cm 2 ) manufactured by ORC as a light source. The mold pressure is 10 kN / cm 2 , the degree of vacuum during exposure is 0.2 Torr, and a polydimethylsiloxane having a 5 mm square pattern (SILPOT 184 manufactured by Toray Dow Corning Co., Ltd. cured at 80 ° C. for 60 minutes) The film was exposed under the condition of 500 mJ / cm <2> from the back surface of the mold, and after the exposure, the mold was released, and the remaining film rate, transmittance, and scratch resistance of the pattern portion of the photocurable resin before and after heating were measured. Thereafter, the solvent resistance of the photocured film was examined. The results are shown in Table 7. The composition of Example 44 was excellent in residual film rate, transmittance, scratch resistance, solvent resistance, and excellent properties as a permanent film.
実施例45
実施例36に用いた単量体、光重合開始剤、界面活性剤、無機酸化物粒子の種類、配合比は変えないで、組成物中に酸化防止剤(ADEKA製、アデカスタブAO503)を2質量%加えて、実施例1と同様にして、組成物を調整した。この調整した組成物をガラス基板上に4μmの膜厚になるようにスピンコートし、スピンコートした塗布基膜をORC社製の高圧水銀灯(ランプパワー2000mW/cm2)を光源とするナノインプリント装置にセットし、モールド圧力は10kN/cm2、露光中の真空度は0.2Torrで、5mmの四角パターンを有するポリジメチルシロキサン(東レ・ダウコーニング社製 SILPOT184を80℃60分で硬化させたもの)を材質とするモールドの裏面から500mJ/cm2の条件で露光し、露光後、モールドを離し、加熱前後の光硬化性樹脂のパターン部の残膜率、透過率、耐擦傷性を測定した。その後、光硬化膜の耐溶剤性を調べた。結果を表7に示す。実施例45の組成物は、残膜率、透過率、耐擦傷性、耐溶剤性に優れ、永久膜としての特性にも優れていた。
Example 45
The monomer, photopolymerization initiator, surfactant, type of inorganic oxide particles, and mixing ratio used in Example 36 were not changed, and 2 mass of an antioxidant (manufactured by ADEKA, Adeka Stub AO503) was contained in the composition. %, And the composition was prepared in the same manner as in Example 1. The prepared composition was spin-coated on a glass substrate to a thickness of 4 μm, and the spin-coated base film was applied to a nanoimprint apparatus using a high-pressure mercury lamp (lamp power 2000 mW / cm 2 ) manufactured by ORC as a light source. Set, mold pressure is 10 kN / cm 2, vacuum degree during exposure is 0.2 Torr, polydimethylsiloxane having 5 mm square pattern (SILPOT 184 manufactured by Toray Dow Corning Co., Ltd. cured at 80 ° C. for 60 minutes) It exposed on the conditions of 500 mJ / cm < 2 > from the back surface of the mold used as a material, the mold was released after exposure, and the residual film rate, the transmittance | permeability, and scratch resistance of the pattern part of the photocurable resin before and behind a heating were measured. Thereafter, the solvent resistance of the photocured film was examined. The results are shown in Table 7. The composition of Example 45 was excellent in residual film rate, transmittance, scratch resistance, solvent resistance, and excellent properties as a permanent film.
比較例14
比較例1で用い、調整した組成物を実施例36と同様にしてパターニングし、組成物の特性を調べた。その結果を表7に示した。なお、実施例36に添加した酸化防止剤は未添加である。比較例14の組成物は、残膜率、透過性、耐溶剤性(NMP)が多少劣る傾向にあり、総合的にも劣っていた。
Comparative Example 14
The prepared composition used in Comparative Example 1 was patterned in the same manner as in Example 36, and the characteristics of the composition were examined. The results are shown in Table 7. The antioxidant added to Example 36 was not added. The composition of Comparative Example 14 tended to be somewhat inferior in the remaining film rate, permeability, and solvent resistance (NMP), and was inferior overall.
比較例15
比較例2で用い、調整した組成物を実施例36と同様にしてパターニングし、組成物の特性を調べた。その結果を表7に示した。比較例12の組成物は、残膜率、耐溶剤性(NMP)が多少劣る傾向にあり、また、透過性が劣っており、さらに、総合的にも劣っていた。
Comparative Example 15
The prepared composition used in Comparative Example 2 was patterned in the same manner as in Example 36, and the characteristics of the composition were examined. The results are shown in Table 7. The composition of Comparative Example 12 had a tendency to be somewhat inferior in the remaining film ratio and solvent resistance (NMP), inferior in permeability, and inferior overall.
比較例16
比較例3で用い、調整した組成物を実施例36と同様にしてパターニングし、組成物の特性を調べた。その結果を表7に示した。比較例12の組成物は、残膜率および透過率が劣っており、耐溶剤性(NMP、HCl)も多少劣る傾向にあり、総合的にも劣っていた。
Comparative Example 16
The prepared composition used in Comparative Example 3 was patterned in the same manner as in Example 36, and the characteristics of the composition were examined. The results are shown in Table 7. The composition of Comparative Example 12 was inferior in the remaining film rate and transmittance, in the tendency to be somewhat inferior in solvent resistance (NMP, HCl), and was inferior overall.
比較例17
比較例4で用い、調整した組成物を実施例36と同様にしてパターニングし、組成物の特性を調べた。その結果を表5に示した。比較例13の組成物は、残膜率、透過率、耐溶剤性(NMP、HCl)が多少劣る傾向にあり、また、透過性が劣っており、さらに、総合的にも劣っていた。
Comparative Example 17
The prepared composition used in Comparative Example 4 was patterned in the same manner as in Example 36, and the characteristics of the composition were examined. The results are shown in Table 5. The composition of Comparative Example 13 had a tendency to be somewhat inferior in the remaining film rate, transmittance, and solvent resistance (NMP, HCl), inferior in permeability, and inferior overall.
比較例18
比較例9で用い、調整した組成物を実施例36と同様にしてパターニングし、組成物の特性を調べた。その結果を表7に示した。比較例18の組成物は、残膜率、透過率、耐溶剤性(NaOH)が多少劣る傾向にあり、また、透過性が劣っており、さらに、総合的にも劣っていた。
Comparative Example 18
The prepared composition used in Comparative Example 9 was patterned in the same manner as in Example 36, and the characteristics of the composition were examined. The results are shown in Table 7. The composition of Comparative Example 18 had a tendency to be somewhat inferior in the remaining film rate, transmittance, and solvent resistance (NaOH), inferior in permeability, and inferior overall.
実施例1〜45
実施例1〜45の本発明の光硬性組成物の粘度を測定したところ、いずれも3〜18mPa・sの範囲であった。
Examples 1-45
When the viscosity of the photocurable composition of this invention of Examples 1-45 was measured, all were the range of 3-18 mPa * s.
比較例1〜7、9、12、13
比較例1〜7、9、12、13の光硬性組成物の粘度を測定したところ、いずれも20mPa以上であった。
Comparative Examples 1-7, 9, 12, 13
When the viscosities of the photocurable compositions of Comparative Examples 1 to 7, 9, 12, and 13 were measured, all were 20 mPa or more.
比較例8、10、11
比較例8、10、11の光硬性組成物の粘度を測定したところ、いずれも5〜15mPaの範囲であった。
Comparative Examples 8, 10, and 11
When the viscosities of the photocurable compositions of Comparative Examples 8, 10, and 11 were measured, all were in the range of 5 to 15 mPa.
本発明の組成物は、半導体集積回路、フラットスクリーン、マイクロ電気機械システム(MEMS)、センサ素子、光ディスク、高密度メモリーデイスク等の磁気記録媒体、回折格子ヤレリーフホログラム等の光学部品、ナノデバイス、光学デバイス、フラットパネルディスプレイ製作のための光学フィルムや偏光素子、液晶ディスプレイの薄膜トランジタ、有機トランジスタ、カラーフィルタ、オーバーコート層、柱材、液晶配向用のリブ材、マイクロレンズアレイ、免疫分析チップ、DNA分離チップ、マイクロリアクター、ナノバイオデバイス、光導波路、光学フィルター、フォトニック液晶等の作製の際の、微細パターン形成のための光ナノインプリントレジスト組成物として用いることができる。 The composition of the present invention includes a semiconductor integrated circuit, a flat screen, a micro electro mechanical system (MEMS), a sensor element, an optical disk, a magnetic recording medium such as a high density memory disk, an optical component such as a diffraction grating relief hologram, a nanodevice, Optical devices, optical films and polarizing elements for flat panel display production, thin film transistors for liquid crystal displays, organic transistors, color filters, overcoat layers, pillar materials, rib materials for liquid crystal alignment, microlens arrays, immunoassay chips, It can be used as an optical nanoimprint resist composition for forming a fine pattern when producing a DNA separation chip, microreactor, nanobiodevice, optical waveguide, optical filter, photonic liquid crystal, and the like.
Claims (12)
(a)1分子中にエチレン性不飽和結合を有する部位およびヘテロ原子を含有する脂肪族環状部位を 有する重合性不飽和単量体
(b)1分子中にエチレン性不飽和結合を有する部位および−C(=O)−結合とNR結合(Rは水 素原子またはメチル基)を有する重合性不飽和単量体
(c)1分子中にエチレン性不飽和結合を有する部位および炭素数が6〜12の脂環部位を有する重 合性不飽和単量体 The composition according to claim 2, comprising at least one compound selected from the following (a), (b) and (c) as a monofunctional polymerizable unsaturated monomer.
(A) a polymerizable unsaturated monomer having a portion having an ethylenically unsaturated bond in one molecule and an aliphatic cyclic portion containing a hetero atom (b) a portion having an ethylenically unsaturated bond in one molecule; A polymerizable unsaturated monomer having a —C (═O) — bond and an NR bond (R is a hydrogen atom or a methyl group) (c) a site having an ethylenically unsaturated bond in one molecule and 6 carbon atoms Polyunsaturated unsaturated monomer having 12 alicyclic moieties
一般式(I)
一般式(II)
一般式(III)
一般式(IV)
一般式(V)
一般式(VI)
(一般式(VI)中、R61は水素原子またはメチル基、R62およびR63は、それぞれ、水素原子、メチル基、エチル基、ヒドロキシエチル基、プロピル基、(CH3)2N−(CH2)m6−(m6は1、2または3)、CH3CO−(CR64R65)p6−(R64およびR65は、それぞれ、水素原子またはメチル基を表し、p6は1、2または3のいずれかである。)、(CH3)2−N−(CH2)p6−(p6は1、2または3のいずれかである。)。但し、該一般式(VI)中の−NR62(R63)の部分が、−N=C=O基であってもよい。またR62およびR63は同時に水素原子になることはない。またX6は−CO−、−COCH2−、−COCH2CH2−、−COCH2CH2CH2−、−COOCH2CH2−のいずれかである。)
一般式(VII)
一般式(VIII)
Formula (I)
Formula (II)
Formula (III)
Formula (IV)
General formula (V)
Formula (VI)
(In the general formula (VI), R 61 is a hydrogen atom or a methyl group, R 62 and R 63 are a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group, a hydroxyethyl group, a propyl group, (CH 3 ) 2 N— ( CH 2 ) m6 — (m6 is 1, 2 or 3), CH 3 CO— (CR 64 R 65 ) p6 — (R 64 and R 65 each represents a hydrogen atom or a methyl group, and p6 is 1, 2; Or ( 3 )), (CH 3 ) 2 —N— (CH 2 ) p6 — (p6 is 1, 2 or 3), provided that in general formula (VI) The moiety of —NR 62 (R 63 ) may be a —N═C═O group, R 62 and R 63 do not simultaneously become a hydrogen atom, and X 6 represents —CO— or —COCH. 2 -, - COCH 2 CH 2 -, - COCH 2 CH 2 CH 2 -, - COOCH 2 CH 2 - is either )
Formula (VII)
General formula (VIII)
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