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JP2009208239A - Pattern forming method - Google Patents

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JP2009208239A
JP2009208239A JP2008050750A JP2008050750A JP2009208239A JP 2009208239 A JP2009208239 A JP 2009208239A JP 2008050750 A JP2008050750 A JP 2008050750A JP 2008050750 A JP2008050750 A JP 2008050750A JP 2009208239 A JP2009208239 A JP 2009208239A
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JP
Japan
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photocurable composition
pattern
acrylate
meth
mold
Prior art date
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Pending
Application number
JP2008050750A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kunihiko Kodama
邦彦 児玉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujifilm Corp
Original Assignee
Fujifilm Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Fujifilm Corp filed Critical Fujifilm Corp
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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
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Abstract

【課題】光ナノインプリント法によって、微細パターン形成性および膜硬度を両立したパターンを形成することが可能なパターン形成方法を提供する。
【解決手段】光硬化性組成物を基材上に付与する付与工程と、前記基材上に付与された前記光硬化性組成物にモールドを圧着させる圧着工程と、前記光硬化性組成物を光硬化させ、前記モールドの反転パターン2を形成する光硬化工程と、を含み、前記光硬化性組成物は、溶剤を除く全成分に対する分子量1000以上の成分の含有量が30質量%以下であり、且つ、前記圧着工程における前記光硬化性組成物の温度(X)が30℃以上であることを特徴とするパターン形成方法。
【選択図】図1
There is provided a pattern forming method capable of forming a pattern having both fine pattern formability and film hardness by an optical nanoimprint method.
An application step of applying a photocurable composition onto a substrate, a pressure-bonding step of pressing a mold onto the photocurable composition applied onto the substrate, and the photocurable composition A photocuring step of photocuring to form a reversal pattern 2 of the mold, wherein the photocurable composition has a content of a component having a molecular weight of 1000 or more with respect to all components excluding the solvent of 30% by mass or less. And the temperature (X) of the said photocurable composition in the said crimping | compression-bonding process is 30 degreeC or more, The pattern formation method characterized by the above-mentioned.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、ナノインプリントリソグラフィによるパターン形成方法に関する。より詳しくは、半導体集積回路、フラットスクリーン、マイクロ電気機械システム(MEMS)、センサ素子、光ディスク、高密度メモリーデ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、カラーフィルター、オーバーコート層、柱材、液晶配向用のリブ材、マイクロレンズアレイ、免疫分析チップ、DNA分離チップ、マイクロリアクター、ナノバイオデバイス、光導波路、光学フィルター、フォトニック液晶、等の作製に用いられる光ナノインプリント法による微細パターン形成方法に関するものである。   The present invention relates to a pattern forming method using nanoimprint lithography. More specifically, semiconductor integrated circuits, 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, nano devices, optical devices, Optical films and polarizing elements for manufacturing flat panel displays, thin film transistors for liquid crystal displays, organic transistors, color filters, overcoat layers, pillar materials, rib materials for liquid crystal alignment, microlens arrays, immunoassay chips, DNA separation chips The present invention relates to a method for forming a fine pattern by an optical nanoimprint method used for manufacturing a microreactor, a nanobio device, an optical waveguide, an optical filter, a photonic liquid crystal, and the like.

ナノインプリント法は、光ディスク製作ではよく知られているエンボス技術を発展させ、凹凸のパターンを形成した金型原器(一般的にモールド、スタンパ、テンプレートと呼ばれる)を、レジストにプレスして力学的に変形させて微細パターンを精密に転写する技術である。モールドを一度作製すれば、ナノ構造等の微細構造が簡単に繰り返し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 has been developed by developing an embossing technique that is well-known in optical disc production, and mechanically pressing a mold master (generally called a mold, stamper, or template) with a concavo-convex pattern onto a resist. This is a technology that precisely deforms and transfers fine patterns. Once the mold is made, it is economical because nanostructures and other microstructures can be easily and repeatedly molded, and it is economical, and since it is a nano-processing technology with less harmful waste and emissions, it has recently been applied to various fields. Is expected.

このようなナノインプリント法においては、以下のような応用技術が提案されている。
第一の技術としては、成型した形状(パターン)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ある。例としては、各種のマイクロ・ナノ光学要素や高密度の記録媒体、光学フィルム、フラットパネルディスプレイにおける構造部材などが挙げられる。第二の技術は、マイクロ構造とナノ構造との同時一体成型や、簡単な層間位置合わせにより積層構造を構築し、これをμ−TAS(Micro - Total Analysis System)やバイオチップの作製に応用しようとするものである。第3の技術としては、形成されたパターンをマスクとし、エッチング等の方法により基板を加工する用途に利用されるものである。かかる技術では高精度な位置合わせと高集積化とにより、従来のリソグラフィ技術に代わって高密度半導体集積回路の作製や、液晶ディスプレイのトランジスタへの作製、パターンドメディアと呼ばれる次世代ハードディスクの磁性体加工等に応用できる。前記の技術を始め、これらの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近年活発化している。
In such a nanoimprint method, the following applied technologies have been proposed.
The first technique is a case where a molded shape (pattern) itself has a function and can be applied as various nanotechnology element parts or structural members. Examples include various micro / nano optical elements, high-density recording media, optical films, and structural members in flat panel displays. The second technology is to build a laminated structure by simultaneous integral molding of microstructure and nanostructure and simple interlayer alignment, and apply this to the production of μ-TAS (Micro-Total Analysis System) and biochips. It is what. The third technique is used for processing a substrate by a method such as etching using the formed pattern as a mask. In this technology, high-precision alignment and high integration enable high-density semiconductor integrated circuit fabrication, liquid crystal display transistor fabrication, and magnetic media for next-generation hard disks called patterned media instead of conventional lithography technology. It can be applied to processing. In recent years, efforts have been made to put the nanoimprint method relating to these applications into practical use.

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製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、さらなる微細化要求に対して、微細パターン解像性、装置コスト、スループットの3つを満たすのが困難となってきている。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ナノインプリントリソグラフィ(光ナノインプリント法)が提案された。例えば、下記特許文献1および3にはシリコンウエハをスタンパとして用い、25nm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。本用途においては数十nmレベルのパターン形成性と基板加工時にマスクとして機能するための高いエッチング耐性とが要求される。   As an application example of the nanoimprint method, first, an application example for manufacturing 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, it has become difficult to satisfy three requirements of fine pattern resolution, apparatus cost, and throughput for further miniaturization requirements. On the other hand, nanoimprint lithography (optical nanoimprint method) has been proposed as a technique for performing fine pattern formation at low cost. For example, Patent Documents 1 and 3 below disclose a nanoimprint technique in which a silicon wafer is used as a stamper and a fine structure of 25 nm or less is formed by transfer. In this application, a pattern forming property of a level of several tens of nanometers and a high etching resistance for functioning as a mask during substrate processing are required.

ナノインプリント法の次世代ハードディスクドライブ(HDD)作製への応用例を説明する。HDDは、ヘッドの高性能化とメディアの高性能化とを両輪とし、大容量化と小型化との歴史を歩んできた。HDDは、メディア高性能化という観点においては、面記録密度を高めることで大容量化を達成してきている。しかしながら記録密度を高める際には、磁気ヘッド側面からの、いわゆる磁界広がりが問題となる。磁界広がりはヘッドを小さくしてもある値以下には小さくならないため、結果としてサイドライトと呼ばれる現象が発生してしまう。サイドライトが発生すると、記録時に隣接トラックへの書き込み生じ、既に記録したデータを消してしまう。また、磁界広がりによって、再生時には隣接トラックからの余分な信号を読みこんでしまうなどの現象が発生する。このような問題に対し、トラック間を非磁性材料で充填し、物理的、磁気的に分離することで解決するディスクリートトラックメディアやビットパターンドメディアといった技術が提案されている。これらメディア作製において磁性体あるいは非磁性体パターンを形成する方法としてナノインプリントの応用が提案されている。本用途においても数十nmレベルのパターン形成性と基板加工時にマスクとして機能するための高いエッチング耐性とが要求される。   An application example of the nanoimprint method to the production of the next generation hard disk drive (HDD) will be described. HDDs have a history of both high-capacity and miniaturization, with both high-performance heads and high-performance media. From the viewpoint of improving the performance of media, HDDs have increased in capacity by increasing the surface recording density. However, when the recording density is increased, so-called magnetic field spreading from the side surface of the magnetic head becomes a problem. Since the magnetic field spread does not become smaller than a certain value even if the head is made smaller, a phenomenon called sidelight occurs as a result. When side writing occurs, writing to an adjacent track occurs during recording, and already recorded data is erased. Further, due to the magnetic field spread, a phenomenon such as reading an excessive signal from an adjacent track occurs during reproduction. In order to solve such a problem, technologies such as discrete track media and bit patterned media have been proposed which are solved by filling the spaces between tracks with a nonmagnetic material and physically and magnetically separating the tracks. The application of nanoimprinting has been proposed as a method for forming a magnetic or nonmagnetic pattern in the production of these media. Also in this application, a pattern forming property of several tens of nm level and high etching resistance for functioning as a mask during substrate processing are required.

次に、液晶ディスプレイ(LCD)やプラズマディスプレイ(PDP)などのフラットディスプレイへのナノインプリントの応用例について説明する。
LCD基板やPDP基板の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。
さらにLCDなどの構造部材としては、下記特許文献4および5に記載される透明保護膜材料や、あるいは下記特許文献5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法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”と称されることがある。
また、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(例えば、特許文献6参照)。スペーサは、一般には、カラーフィルタ基板上に、カラーフィルタ形成後、もしくは、前記カラーフィルタ用保護膜形成後、光硬化性組成物を塗布し、フォオトリソグラフィにより10μm〜20μm程度の大きさのパターンを形成し、さらにポストベークにより加熱硬化して形成される。
Next, an application example of the nanoimprint method to a flat display such as a liquid crystal display (LCD) or a plasma display (PDP) will be described.
With the trend toward larger and higher definition LCD substrates and PDP substrates, the optical nanoimprint method has recently attracted attention as an inexpensive lithography that replaces the conventional photolithography method used in the manufacture of thin film transistors (TFTs) and electrode plates. Yes. 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 the optical nanoimprint method to a transparent protective film material described in the following Patent Documents 4 and 5 or a spacer described in the following Patent Document 5 has begun to be studied. Unlike the etching resist, such a resist for a structural member is finally left in the display, and is sometimes referred to as “permanent resist” or “permanent film”.
In addition, 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. (For example, see Patent Document 6). The spacer is generally a pattern having a size of about 10 μm to 20 μm by photolithography after applying the photocurable composition after forming the color filter on the color filter substrate or after forming the protective film for the color filter. Is formed by further heat-curing by post-baking.

さらに、マイクロ電気機械システム(MEMS)、センサ素子、回折格子やレリーフホログラム等の光学部品、ナノデバイス、光学デバイス、フラットパネルディスプレイ製作のための光学フィルムや偏光素子、液晶ディスプレイの薄膜トランジタ、有機トランジスタ、カラーフィルタ、オーバーコート層、柱材、液晶配向用のリブ材、マイクロレンズアレイ、免疫分析チップ、DNA分離チップ、マイクロリアクター、ナノバイオデバイス、光導波路、光学フィルター、フォトニック液晶などの永久膜形成用途においてもナノインプリント法は有用である。
これら永久膜用途においては、形成されたパターンが最終的に製品に残るため、耐熱性、耐光性、耐溶剤性、耐擦傷性、外部圧力に対する高い機械的特性、硬度など主に膜の耐久性や強度に関する性能が要求される。
このように従来フォトリソグラフィ法で形成されていたパターンのほとんどがナノインプリントで形成可能であり、安価に微細パターンが形成できる技術として注目されている。
In addition, microelectromechanical systems (MEMS), sensor elements, optical components such as diffraction gratings and relief holograms, nanodevices, optical devices, optical films and polarizing elements for the production of flat panel displays, thin film transistors for liquid crystal displays, organic transistors , 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 liquid crystal, etc. The nanoimprint method is also useful for applications.
In these permanent film applications, the formed pattern will eventually remain in the product, so the durability of the film, mainly heat resistance, light resistance, solvent resistance, scratch resistance, high mechanical properties against external pressure, hardness, etc. And strength-related performance is required.
As described above, most of the patterns conventionally formed by the photolithography method can be formed by nanoimprinting, and attention has been paid as a technique capable of forming a fine pattern at low cost.

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熱インプリント法(非特許文献1)と、光硬化性組成物を用いる光インプリント法(非特許文献2)の2通りが提案されている。熱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。例えば、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 thermal imprint method using a thermoplastic resin as a material to be processed (Non-Patent Document 1) and a photoimprint method using a photocurable composition (Non-Patent Document 2). Yes. In the case of thermal nanoimprinting, 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. For example, Patent Document 1 and Patent Document 2 disclose a nanoimprint method for forming a nanopattern at low cost using a thermoplastic resin.

米国特許第5,772,905号公報US Pat. No. 5,772,905 米国特許第5,956,216号公報US Pat. No. 5,956,216 米国特許第5,259,926号公報US Pat. No. 5,259,926 特開2005−197699号公報JP 2005-197699 A 特開2005−301289号公報Japanese Patent Laying-Open No. 2005-301289 特開2004−240241号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2004-240241

S.Chou et al.:Appl.Phys.Lett.Vol.67,3114(1995)S. Chou et al .: Appl. Phys. Lett. Vol. 67, 3114 (1995) M.Colbun et al,:Proc.SPIE,Vol. 3676,379 (1999)M. Colbun et al,: Proc.SPIE, Vol. 3676,379 (1999)

しかし、上述の熱ナノインプリント法の場合、モールドのプレス時に高温、高圧条件が必要である。このため、モールドのプレス時の加熱条件としては一般に100℃以上の加熱が必要であり、熱膨張によるパターン精度悪化や、昇温、保持、冷却工程が必要なためスループット低下の問題や、高圧条件が必要なために、大面積基板への適用が困難であるといった問題がある。   However, in the case of the above-mentioned thermal nanoimprint method, high temperature and high pressure conditions are required when the mold is pressed. For this reason, heating at the time of pressing the mold generally requires heating at 100 ° C. or higher, and pattern accuracy deteriorates due to thermal expansion, and there is a problem of reduced throughput due to temperature rising, holding and cooling processes, and high pressure conditions. Therefore, there is a problem that application to a large area substrate is difficult.

一方、光ナノインプリント法は、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てパターンを形成する。このため、光ナノインプリント方式では、モールドのプレスを通常高温・高圧の条件下で行う必要がなく、室温、低圧下でのインプリントが可能になる。しかし、光ナノインプリント法に用いられる硬化性組成物は、パターン形成性、特にモールド充填性の確保や、形成したパターンの残膜低減のために、極めて低い粘度が要求される。したがって、材料の選択肢が限定されてしまい、結果として、形成されるパターンの特性を向上させることが困難であった。
ナノインプリント法を工業的に利用する上では良好なパターンが形成されることが前提であるが、同時に前述のようにエッチング耐性、耐熱性、耐光性、耐溶剤性、耐擦傷性、パターン耐久性といった用途に応じた膜特性が要求される。従来、パターン形成性と膜特性とを同時に達成することは困難であった。
On the other hand, in the photo nanoimprint method, light is irradiated through a transparent mold, and the curable composition for photo nanoimprint lithography is photocured to form a pattern. For this reason, in the optical nanoimprint method, it is not necessary to press the mold under normal high temperature and high pressure conditions, and imprinting at room temperature and low pressure is possible. However, the curable composition used in the optical nanoimprint method is required to have a very low viscosity in order to ensure pattern formability, particularly mold filling property, and to reduce the remaining film of the formed pattern. Therefore, the choice of materials is limited, and as a result, it is difficult to improve the characteristics of the pattern to be formed.
In order to use the nanoimprint method industrially, it is premised that a good pattern is formed, but at the same time, as described above, etching resistance, heat resistance, light resistance, solvent resistance, scratch resistance, pattern durability, etc. Film characteristics according to the application are required. Conventionally, it has been difficult to simultaneously achieve pattern forming properties and film properties.

以上の問題を解決すべく、本発明の目的は、硬化性組成物を光硬化させてパターンを形成するパターン形成方法において、ナノメートルパターンに対応可能な微細パターン形成性に優れ、且つ高い膜硬度を有するパターンを形成することが可能なパターン形成方法を提供することにある。   In order to solve the above problems, an object of the present invention is to form a pattern by photocuring a curable composition to form a pattern, which has excellent fine pattern formability corresponding to a nanometer pattern and high film hardness. It is an object of the present invention to provide a pattern forming method capable of forming a pattern having the following.

[1]光硬化性組成物を基材上に付与する付与工程と、
前記基材上に付与された前記光硬化性組成物にモールドを圧着させる圧着工程と、
前記光硬化性組成物を光硬化させ、前記モールドの反転パターンを形成する光硬化工程と、
を含み、前記光硬化性組成物は、溶剤を除く全成分に対する重量平均分子量2000以上の樹脂成分の含有量が30質量%以下であり、且つ、前記圧着工程における前記光硬化性組成物の温度(X)が30℃以上であることを特徴とするパターン形成方法。
[1] An application step of applying a photocurable composition onto a substrate;
A pressure-bonding step in which a mold is pressure-bonded to the photocurable composition applied on the substrate;
A photocuring step of photocuring the photocurable composition to form a reversal pattern of the mold;
The photocurable composition contains a resin component having a weight average molecular weight of 2000 or more with respect to all components excluding the solvent of 30% by mass or less, and the temperature of the photocurable composition in the press-bonding step. (X) is 30 degreeC or more, The pattern formation method characterized by the above-mentioned.

[2]前記付与工程は、光硬化性組成物を加熱して溶剤を除去する工程を含むことを特徴とする[1]に記載のパターン形成方法。 [2] The pattern forming method according to [1], wherein the applying step includes a step of heating the photocurable composition to remove the solvent.

[3]前記圧着工程は、前記基材上に付与された前記光硬化性組成物を加熱する工程を含むことを特徴とする[1]または[2]に記載のパターン形成方法。 [3] The pattern forming method according to [1] or [2], wherein the press-bonding step includes a step of heating the photocurable composition applied on the substrate.

[4]前記光硬化性組成物の溶剤を除く成分の25℃における粘度が5〜2000mPa・sであることを特徴とする[1]〜[3]のいずれか1つに記載のパターン形成方法。 [4] The pattern forming method as described in any one of [1] to [3], wherein the viscosity of the component excluding the solvent of the photocurable composition is 5 to 2000 mPa · s at 25 ° C. .

[5]前記光硬化性組成物の温度(X)は、前記基材上に付与された前記光硬化性組成物の粘度が1〜100mPa.sとなる温度であることを特徴とする[1]〜[4]のいずれか1つに記載のパターン形成方法。 [5] The temperature (X) of the photocurable composition is such that the viscosity of the photocurable composition applied on the substrate is 1 to 100 mPa.s. The pattern forming method according to any one of [1] to [4], wherein the temperature is s.

[6]前記光硬化工程において形成されるパターンが最小寸法1nm〜50μmのパターンを含有することを特徴とする[1]〜[5]のいずれか1つに記載のパターン形成方法。 [6] The pattern forming method as described in any one of [1] to [5], wherein the pattern formed in the photocuring step contains a pattern having a minimum dimension of 1 nm to 50 μm.

[7]前記光硬化性組成物の温度(X)において、前記基材上に付与された前記光硬化性組成物の粘度が1〜100mPa・sであることを特徴とする[1]〜[6]のいずれか1つに記載のパターン形成方法。 [7] In the temperature (X) of the photocurable composition, the viscosity of the photocurable composition applied on the substrate is 1 to 100 mPa · s. 6]. The pattern forming method according to any one of [6].

[8]前記圧着工程は、0.1MPa〜1MPaの圧力で前記モールドを前記光硬化性組成物に圧着することを特徴とする[1]〜[7]のいずれか1つに記載のパターン形成方法。 [8] The pattern formation according to any one of [1] to [7], wherein the pressure-bonding step pressure-bonds the mold to the photocurable composition at a pressure of 0.1 MPa to 1 MPa. Method.

[9]前記光硬化性組成物の温度(X)が、30℃〜150℃であることを特徴とする[1]〜[8]のいずれか1つに記載のパターン形成方法。 [9] The pattern forming method as described in any one of [1] to [8], wherein the temperature (X) of the photocurable composition is 30 ° C to 150 ° C.

[10]前記光硬化性組成物が、重合性単量体と、光重合開始剤と、を含むことを特徴とする[1]〜[9]のいずれか1つに記載のパターン形成方法。 [10] The pattern forming method as described in any one of [1] to [9], wherein the photocurable composition contains a polymerizable monomer and a photopolymerization initiator.

本発明のパターン形成方法によれば、光ナノインプリント法によって、微細パターン形成性および膜硬度を両立したパターンを形成することができる。   According to the pattern forming method of the present invention, a pattern having both fine pattern formability and film hardness can be formed by an optical nanoimprint method.

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.

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”とは同義である。本発明における単量体は、オリゴマーおよびポリマーと区別され、重量平均分子量が1,000以下の化合物をいう。本明細書中において、“官能基”は重合反応に関与する基をいう。
なお、本発明でいう“ナノインプリント”とは、およそ数nmから数μmのサイズのパターン転写をいう。
尚、本明細書における基(原子団)の表記において、置換および無置換を記していない表記は、置換基を有さないものと共に置換基を有するものをも包含するものである。例えば、「アルキル基」とは、置換基を有さないアルキル基(無置換アルキル基)のみならず、置換基を有するアルキル基(置換アルキル基)をも包含するものである。
In the present specification, “(meth) acrylate” represents acrylate and methacrylate, “(meth) acryl” represents acryl and methacryl, and “(meth) acryloyl” represents acryloyl and methacryloyl. In the present specification, “monomer” and “monomer” are synonymous. The monomer in the present invention is distinguished from an oligomer and a polymer, and refers to a compound having a weight average molecular weight of 1,000 or less. In the present specification, “functional group” refers to a group involved in a polymerization reaction.
The “nanoimprint” in the present invention refers to pattern transfer having a size of about several nm to several μm.
In addition, in the description of the group (atomic group) in this specification, the description which does not describe substitution and non-substitution includes what has a substituent with what does not have a substituent. For example, the “alkyl group” includes not only an alkyl group having no substituent (unsubstituted alkyl group) but also an alkyl group having a substituent (substituted alkyl group).

《パターン形成方法》
本発明のパターン形成法は、光硬化性組成物を基材上に付与する付与工程(工程1)と、前記基材上に付与された前記光硬化性組成物にモールドを圧着させる圧着工程(工程2)と、前記光硬化性組成物を光硬化させ、前記モールドの反転パターンを形成する光硬化工程(工程3)と、を含み、前記光硬化性組成物は、溶剤を除く全成分に対する重量平均分子量2000以上の樹脂成分の含有量が30質量%以下であり、且つ、前記圧着工程における前記光硬化性組成物の温度(X)が30℃以上である。本発明のパターン形成方法は、前記付与工程において、前記基材上に付与された前記光硬化性組成物を加熱する工程を含んでもよい。更に本発明のパターン形成方法は、前記圧着工程において、前記基材上に付与された前記光硬化性組成物を加熱する工程を含んでもよい。
<Pattern formation method>
The pattern forming method of the present invention includes an application step (step 1) of applying a photocurable composition onto a substrate, and a pressure-bonding step of pressing a mold onto the photocurable composition applied onto the substrate (step 1). Step 2) and a photocuring step (Step 3) for photocuring the photocurable composition to form a reversal pattern of the mold, wherein the photocurable composition is based on all components except the solvent. The content of the resin component having a weight average molecular weight of 2000 or more is 30% by mass or less, and the temperature (X) of the photocurable composition in the press bonding step is 30 ° C. or more. The pattern formation method of this invention may include the process of heating the said photocurable composition provided on the said base material in the said provision process. Furthermore, the pattern formation method of this invention may include the process of heating the said photocurable composition provided on the said base material in the said crimping | compression-bonding process.

本発明のパターン形成方法は、加熱状態で硬化性組成物にモールドを圧着するため、モールド圧着時に基材上の光硬化性組成物の粘度が低下する。これより、基材上の光硬化性組成物のモールド充填性がよくなり、モールド圧着時の圧力が低くても矩形なパターン(微細パターン)を得ることができる。
また、熱インプリント法においてはパターン転写後にモールドを冷却し、その後、パターンからモールドを剥離しないと、形成したパターンが崩れてしまう。このため、熱インプリント法においてはスループットの向上が困難である。これに対し、本発明のパターン形成方法では、光インプリント法によりパターンを形成するため、光照射後にモールドを冷却せずに硬化した組成物(パターン)から剥離しても、パターンが崩れることはなく、スループットの向上を容易に図ることができる。
更に、従来の光インプリント法では、硬化膜特性が良好となるように高粘度の光硬化性組成物を用いた場合、高圧でモールドを圧着する必要があり、モールド耐久性、パターン形成性に問題がある。これに対し、本発明のパターン形成方法では、加熱しながら(組成物の温度を30℃以上として)モールドを光硬化性組成物に圧着することで、室温では高粘度な組成物であってもスムーズにモールドに充填され、パターン形成性が良好となる。
In the pattern forming method of the present invention, since the mold is pressure-bonded to the curable composition in a heated state, the viscosity of the photocurable composition on the substrate is lowered during the pressure bonding of the mold. Thereby, the mold filling property of the photocurable composition on the base material is improved, and a rectangular pattern (fine pattern) can be obtained even when the pressure at the time of mold pressing is low.
Further, in the thermal imprint method, if the mold is cooled after the pattern is transferred and then the mold is not peeled off from the pattern, the formed pattern is destroyed. For this reason, it is difficult to improve the throughput in the thermal imprint method. On the other hand, in the pattern formation method of the present invention, since the pattern is formed by the photoimprint method, the pattern is not destroyed even if it is peeled off from the cured composition (pattern) without cooling the mold after light irradiation. Therefore, the throughput can be easily improved.
Furthermore, in the conventional photoimprint method, when a high-viscosity photocurable composition is used so that the cured film characteristics are good, it is necessary to pressure-bond the mold at a high pressure, resulting in mold durability and pattern formability. There's a problem. On the other hand, in the pattern forming method of the present invention, a composition having a high viscosity at room temperature can be obtained by pressure-bonding the mold to the photocurable composition while heating (with the temperature of the composition being 30 ° C. or higher). The mold is smoothly filled, and the pattern formability is improved.

[付与工程:工程1]
本発明における付与工程は、光硬化性組成物を基材上に付与する工程である。本発明において「基材」には、基板または支持体が含まれる。光硬化性組成物が付与される、基材(基板または支持体)としては、例えば、石英、ガラス、光学フィルム、セラミック材料、蒸着膜、磁性膜、反射膜、Ni、Cu、Cr、Feなどの金属基板、紙、SOG(スピンオングラス)、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。また、基材の形状も特に限定されるものではなく、板状でもよいし、ロール状でもよい。さらに、後述のように前記基材としては、モールドとの組み合わせ等に応じて、光透過性、または、非光透過性のものを選択することができる。
[Granting process: Process 1]
The application | coating process in this invention is a process of providing a photocurable composition on a base material. In the present invention, the “base material” includes a substrate or a support. Examples of the substrate (substrate or support) to which the photocurable composition is applied include quartz, glass, optical film, ceramic material, vapor deposition film, magnetic film, reflection film, Ni, Cu, Cr, Fe, and the like. Metal substrate, paper, SOG (spin on glass), polyester film, polycarbonate film, polymer film such as polyimide film, TFT array substrate, PDP electrode plate, glass or transparent plastic substrate, conductive substrate such as ITO or metal, There are no particular restrictions on insulating substrates, semiconductor fabrication substrates such as silicone, silicone nitride, polysilicon, silicone oxide, and amorphous silicone. Further, the shape of the substrate is not particularly limited, and may be a plate shape or a roll shape. Furthermore, as described later, as the substrate, a light transmissive or non-light transmissive material can be selected according to the combination with the mold or the like.

基材上に光硬化性組成物を付与する方法は特に限定されるものではなく、公知の塗布法等を適宜用いることができる。公知の塗布法としては、例えば、ディップコート法、エアーナイフコート法、カーテンコート法、ワイヤーバーコート法、グラビアコート法、エクストルージョンコート法、スピンコート方法、スリットスキャン法、インクジェット法などが挙げられる。
本発明における付与工程では、基材上に光硬化性組成物を付与し、必要に応じて乾燥させてパターン受容体を作製する。
The method for applying the photocurable composition on the substrate is not particularly limited, and a known coating method or the like can be appropriately used. Examples of known coating methods include dip coating, air knife coating, curtain coating, wire bar coating, gravure coating, extrusion coating, spin coating, slit scanning, and ink jet. .
In the application | coating process in this invention, a photocurable composition is provided on a base material, It is made to dry as needed, and a pattern receptor is produced.

(光硬化性組成物)
本発明のパターン形成方法では、光硬化性組成物が用いられる。本発明における光硬化性組成物は、溶剤を除く全成分に対する分子量1000以上の成分の含有量が30質量%以下である。本発明における光硬化性組成物中において、溶剤を除く全成分に対して分子量1000以上の成分の含有量が30質量%を越えると、組成物粘度があまりにも高くなってしまい、本発明の方法を用いてもパターン形成性が悪化してしまう。溶剤を除く全成分に対する前記分子量1000以上の成分の含有量としては、0〜20質量%が好ましく、0〜10質量%が更に好ましく、最も好ましくは0〜2質量%以下である。パターン形成性の観点から分子量1000以上の成分はできる限り少ないほうが好ましく、界面活性剤や微量の添加剤を除き、実質的に分子量1000以上の成分を含まないことが好ましい。分子量1000以上の成分が樹脂やオリゴマー混合物の場合、分子量は重量平均分子量を基準とする。
(Photocurable composition)
In the pattern forming method of the present invention, a photocurable composition is used. In the photocurable composition of the present invention, the content of components having a molecular weight of 1000 or more with respect to all components excluding the solvent is 30% by mass or less. In the photocurable composition of the present invention, when the content of components having a molecular weight of 1000 or more with respect to all components excluding the solvent exceeds 30% by mass, the composition viscosity becomes too high, and the method of the present invention. Even if is used, the pattern formability deteriorates. The content of the component having a molecular weight of 1000 or more with respect to all components excluding the solvent is preferably 0 to 20% by mass, more preferably 0 to 10% by mass, and most preferably 0 to 2% by mass or less. From the viewpoint of pattern formation, it is preferable that the number of components having a molecular weight of 1000 or more is as small as possible, and it is preferable that substantially no components having a molecular weight of 1000 or more are included except for surfactants and trace amounts of additives. When the component having a molecular weight of 1000 or more is a resin or oligomer mixture, the molecular weight is based on the weight average molecular weight.

本発明に用いられる光硬化性組成物としては、光カチオン硬化組成物、光ラジカル硬化組成物が挙げられ、光ラジカル硬化組成物が好ましい。本発明における光硬化性組成物は、重合性官能基を有する重合性単量体と、光重合開始剤と、を含有する組成物であることが好ましい。   As a photocurable composition used for this invention, a photocationic curable composition and a photoradical curable composition are mentioned, A photoradical curable composition is preferable. The photocurable composition in the present invention is preferably a composition containing a polymerizable monomer having a polymerizable functional group and a photopolymerization initiator.

−重合性単量体−
前記重合性単量体としては、例えば、エチレン性不飽和結合含有基を1〜6個有する重合性不飽和単量体;オキシラン環を有する化合物(エポキシ化合物);ビニルエーテル化合物;スチレン誘導体;フッ素原子を有する化合物;プロペニルエーテルまたはブテニルエーテル等を挙げることができ、硬化性、組成物粘度の観点から、エチレン性不飽和結合含有基を1〜6個有する重合性不飽和単量体が好ましい。
-Polymerizable monomer-
Examples of the polymerizable monomer include a polymerizable unsaturated monomer having 1 to 6 ethylenically unsaturated bond-containing groups; a compound having an oxirane ring (epoxy compound); a vinyl ether compound; a styrene derivative; and a fluorine atom. Examples thereof include propenyl ether and butenyl ether, and a polymerizable unsaturated monomer having 1 to 6 ethylenically unsaturated bond-containing groups is preferred from the viewpoints of curability and composition viscosity.

前記エチレン性不飽和結合含有基を1〜6個有する重合性不飽和単量体(1〜6官能の重合性不飽和単量体)について説明する。
まず、エチレン性不飽和結合含有基を1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)としては具体的に、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、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、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、ジシクロヘンタニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニルオキシエチル(メタ)アクリレート、イソミリスチル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、メトキシジプロピレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシトリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシトリエチレングリコール(メタ)アクリレート、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、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、N−ビニルピロリドン、N−ビニルカプロラクタム、1−または2−ナフチル(メタ)アクリレート、1−または2−ナフチルメチル(メタ)アクリレートが例示される。
これらの中で特に、ベンジル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、ジシクロヘンタニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニルオキシエチル(メタ)アクリレート、N−ビニルピロリドン、1−または2−ナフチル(メタ)アクリレート、1−または2−ナフチルメチル(メタ)アクリレートで本発明に好適に用いられる。
The polymerizable unsaturated monomer having 1 to 6 ethylenically unsaturated bond-containing groups (1 to 6 functional polymerizable unsaturated monomer) will be described.
First, specific examples of the polymerizable unsaturated monomer having one ethylenically unsaturated bond-containing group (monofunctional polymerizable unsaturated monomer) include 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-hydroxy Butyl (medium ) Acrylate, acrylic acid dimer, 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, cyclohexyl (meth) Acrylate, isobornyl (meth) acrylate, dicyclohentanyl (meth) acrylate, dicyclopentanyloxyethyl (meth) acrylate, isomyristyl (meth) ) Acrylate, lauryl (meth) acrylate, methoxydipropylene 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 “ 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, polypropylene glycol (meth) acrylate, stearyl (meta ) 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, diethylene glycol monoethyl ether (meth) acrylate, N-vinyl pyrrolidone, N-vinyl cap Lactams, 1- or 2-naphthyl (meth) acrylate, 1- or 2-naphthylmethyl (meth) acrylate.
Among these, benzyl (meth) acrylate, isobornyl (meth) acrylate, dicyclohentanyl (meth) acrylate, dicyclopentanyloxyethyl (meth) acrylate, N-vinylpyrrolidone, 1- or 2-naphthyl ( Meth) acrylate, 1- or 2-naphthylmethyl (meth) acrylate is preferably used in the present invention.

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、、ジメチロールジシクロペンタンジ(メタ)アクリレート、ジ(メタ)アクリル化イソシアヌレート、1,3−ブチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,4−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、EO変性1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ECH変性1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、アリロキシポリエチレングリコールアクリレート、1,9−ノナンジオールジ(メタ)アクリレート、EO変性ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、PO変性ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、変性ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、EO変性ビスフェノールFジ(メタ)アクリレート、ECH変性ヘキサヒドロフタル酸ジアクリレート、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、EO変性ネオペンチルグリコールジアクリレート、プロピレンオキシド(以後「PO」という。)変性ネオペンチルグリコールジアクリレート、カプロラクトン変性ヒドロキシピバリン酸エステルネオペンチルグリコール、ステアリン酸変性ペンタエリスリトールジ(メタ)アクリレート、ECH変性フタル酸ジ(メタ)アクリレート、ポリ(エチレングリコール−テトラメチレングリコール)ジ(メタ)アクリレート、ポリ(プロピレングリコール−テトラメチレングリコール)ジ(メタ)アクリレート、ポリエステル(ジ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ECH変性プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、シリコーンジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジメチロールトリシクロデカンジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコール変性トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、EO変性トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリグリセロールジ(メタ)アクリレート、ジプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジビニルエチレン尿素、ジビニルプロピレン尿素が例示される。   Examples of the bifunctional polymerizable unsaturated monomer having two ethylenically unsaturated bond-containing groups that can be preferably used in the present invention include dimethylol dicyclopentane di (meth) acrylate and di (meth) acrylic. Isocyanurate, 1,3-butylene glycol di (meth) acrylate, 1,4-butanediol di (meth) acrylate, EO-modified 1,6-hexanediol di (meth) acrylate, ECH-modified 1,6-hexanediol Di (meth) acrylate, allyloxypolyethylene glycol acrylate, 1,9-nonanediol di (meth) acrylate, EO modified bisphenol A di (meth) acrylate, PO modified bisphenol A di (meth) acrylate, modified bisphenol A di (meta) ) Acrylate, EO-modified bisphenol 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 “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 (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, dimethylol tricyclodecane di (meth) 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, divinylethyleneurea, divinylpropyleneurea are exemplified.

これらの中で特に、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、1,9−ノナンジオールジ(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート等が本発明に好適に用いられる。   Among these, neopentyl glycol di (meth) acrylate, 1,9-nonanediol di (meth) acrylate, tripropylene glycol di (meth) acrylate, tetraethylene glycol di (meth) acrylate, neopentyl hydroxypivalate 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) Acrylate, 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.

本発明における光硬化性組成物は、架橋密度をさらに高める目的で、前記多官能の重合性単量体よりもさらに分子量の大きい多官能オリゴ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エステル(メタ)アクリレート、ウレタン(メタ)アクリレート、エーテル(メタ)アクリレート、エポキシ(メタ)アクリレート等の各種(メタ)アクリレートオリゴマーが挙げられる。   For the purpose of further increasing the crosslinking density, the photocurable composition in the present invention may be blended with a polyfunctional oligomer having a molecular weight larger than that of the polyfunctional polymerizable monomer within the range of achieving the object of the present invention. it can. Examples of the polyfunctional oligomer having photoradical polymerizability include various (meth) acrylate oligomers such as ester (meth) acrylate, urethane (meth) acrylate, ether (meth) acrylate, and epoxy (meth) acrylate.

本発明で用いられる重合性単量体としては、オキシラン環を有する化合物(エポキシ化合物)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 monomer used in the present invention, a compound having an oxirane ring (epoxy compound) 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.

本発明に好ましく使用することのできる前記オキシラン環を有する化合物(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 compound having an oxirane ring (epoxy compound) that can be preferably used in the present invention include bisphenol A diglycidyl ether, bisphenol F diglycidyl ether, bisphenol S diglycidyl ether, brominated bisphenol A diglycidyl ether, Brominated bisphenol F diglycidyl ether, 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 triglycidyl ether, trimethylolpropane triglycidyl ether, polyethylene glycol di 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. Diglycidyl esters of aliphatic long-chain dibasic acids; monoglycidyl ethers of higher aliphatic alcohols; monoglycidyl ethers of polyether alcohols obtained by adding phenol, cresol, butylphenol or alkylene oxide to these; higher fatty acids The glycidyl esters of

これらの中で特に、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、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、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、ネオペンチルグリコールジ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が好ましい。   Among these, bisphenol A diglycidyl ether, bisphenol F diglycidyl ether, hydrogenated bisphenol A diglycidyl ether, hydrogenated bisphenol F diglycidyl ether, 1,4-butanediol diglycidyl ether, 1,6-hexanediol Diglycidyl ether, glycerin triglycidyl ether, trimethylolpropane triglycidyl ether, neopentyl glycol diglycidyl ether, polyethylene glycol diglycidyl ether, and polypropylene glycol diglycidyl ether are preferred.

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 part3 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.

本発明で用いられる重合性単量体として、ビニルエーテル化合物を用いてもよい。
前記ビニルエーテル化合物は公知のものを適宜選択することができ、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 monomer used in the present invention, a vinyl ether compound may be used.
The vinyl ether compound can be appropriately selected from known ones, such as 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, tri Methylolpropane trivinyl ether, trimethylolethane trivinyl ether, hexanediol divinyl ether, Raethylene glycol divinyl 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, trimethylolpropane 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.

また、本発明で用いる重合性単量体として、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、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る。   Moreover, a styrene derivative can also be employ | adopted as a polymerizable monomer used by this invention. Examples of styrene derivatives include styrene, p-methylstyrene, p-methoxystyrene, β-methylstyrene, p-methyl-β-methylstyrene, α-methylstyrene, p-methoxy-β-methylstyrene, p-hydroxy. Examples include styrene.

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素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 containing 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用いることもできる。前記プロペニルエーテルまたはブテニルエーテルとしては、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。   Propenyl ether and butenyl ether can also be used as the polymerizable monomer used in the present invention. Examples of the propenyl ether or butenyl ether include 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 or the like can be suitably applied.

本発明における重合性単量体は、組成物の溶剤を除く成分中に、70〜99.5質量%の範囲で含むことが好ましく、90〜99質量%の範囲で含むことがより好ましい。
更に、全重合性単量体中、ラジカル重合性基を有する重合性単量体を50質量%以上、より好ましくは80質量%以上含有していることが好ましい。
The polymerizable monomer in the present invention is preferably contained in the component excluding the solvent in the composition in a range of 70 to 99.5% by mass, and more preferably in a range of 90 to 99% by mass.
Furthermore, it is preferable that the polymerizable monomer having a radical polymerizable group is contained in an amount of 50% by mass or more, more preferably 80% by mass or more in the total polymerizable monomers.

次に、重合性単量体(以下、これらを併せて「重合性不飽和単量体」ということがある)の好ましいブレンド形態について説明する。
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、光硬化性組成物の粘度を下げるのに有効である。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)は中程度の粘度を有し、1官能の重合性不飽和単量体に比べ光硬化能が良好である。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は高粘度であるが、光硬化性に優れ、得られる硬化膜は高い膜強度を有する。これら単量体は目的に応じて混合して用いられるが、好ましい配合様態としては、全重合性単量体の総量に対して、1官能の重合性不飽和単量体が0〜80質量%、より好ましくは0〜50質量%、2官能重合性不飽和単量体が10〜100質量%、より好ましくは20〜80質量%、多官能重合性不飽和単量体が10〜70質量%より好ましくは20〜50質量%である。
Next, a preferable blend form of polymerizable monomers (hereinafter, these may be collectively referred to as “polymerizable unsaturated monomers”) will be described.
A monofunctional polymerizable unsaturated monomer is usually used as a reactive diluent and is effective in lowering the viscosity of the photocurable composition. A monomer having two unsaturated bond-containing groups (bifunctional polymerizable unsaturated monomer) has a moderate viscosity and has better photocuring ability than a monofunctional polymerizable unsaturated monomer. is there. A polyfunctional polymerizable unsaturated monomer having three or more unsaturated bond-containing groups has high viscosity, but is excellent in photocurability, and the resulting cured film has high film strength. These monomers are mixed and used according to the purpose. As a preferable blending mode, the monofunctional polymerizable unsaturated monomer is 0 to 80% by mass based on the total amount of all polymerizable monomers. , More preferably 0 to 50% by mass, bifunctional polymerizable unsaturated monomer is 10 to 100% by mass, more preferably 20 to 80% by mass, polyfunctional polymerizable unsaturated monomer is 10 to 70% by mass. More preferably, it is 20-50 mass%.

本発明における光硬化性組成物はドライエッチング耐性、インプリント適性、硬化性等の改良を目的にさらに樹脂成分を含有していてもよい。樹脂成分としては側鎖に重合性官能基を有する樹脂が好ましい。   The photocurable composition in the present invention may further contain a resin component for the purpose of improving dry etching resistance, imprint suitability, curability and the like. As the resin component, a resin having a polymerizable functional group in the side chain is preferable.

−光重合開始剤−
本発明における光硬化性組成物には、光重合開始剤を含めることが好ましい。本発明に用いられる光重合開始剤は、光重合開始剤は光照射により上述の重合性単量体を重合する活性種を発生する化合物であればいずれのものでも用いることができる。光重合開始剤としては、光照射によりラジカルを発生するラジカル重合開始剤、光照射により酸を発生するカチオン重合開始剤が好ましく、より好ましくはラジカル重合開始剤であるが、前記重合性単量体の重合性基の種類に応じて適宜決定される。即ち、本発明における光重合開始剤は、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、反応形式の違い(例えばラジカル重合やカチオン重合など)に応じて適切な活性種を発生させるものを用いる必要がある。また、本発明において、光重合開始剤は複数種を併用してもよい。
-Photopolymerization initiator-
The photocurable composition in the present invention preferably contains a photopolymerization initiator. As the photopolymerization initiator used in the present invention, any photopolymerization initiator can be used as long as it is a compound that generates an active species that polymerizes the above polymerizable monomer by light irradiation. The photopolymerization initiator is preferably a radical polymerization initiator that generates radicals by light irradiation, or a cationic polymerization initiator that generates acids by light irradiation, more preferably a radical polymerization initiator. It is determined appropriately according to the type of the polymerizable group. That is, the photopolymerization initiator in the present invention is formulated with an activity with respect to the wavelength of the light source to be used, and generates appropriate active species according to the difference in the reaction format (for example, radical polymerization or cationic polymerization). It is necessary to use something. In the present invention, a plurality of photopolymerization initiators may be used in combination.

本発明に用いられる光重合開始剤の含有量は、溶剤を除く全組成物中、例えば、0.01〜15質量%であり、好ましくは0.1〜12質量%であり、さらに好ましくは0.2〜7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。
光重合開始剤の含有量が0.01質量%以上であると、感度(速硬化性)、解像性、ラインエッジラフネス性、塗膜強度が向上する傾向にあり好ましい。一方、光重合開始剤の含有量を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ィ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、本発明における光硬化性組成物では、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ィ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。
Content of the photoinitiator used for this invention is 0.01-15 mass% in all the compositions except a solvent, for example, Preferably it is 0.1-12 mass%, More preferably, it is 0. 2 to 7% by mass. When using 2 or more types of photoinitiators, the total amount becomes the said range.
When the content of the photopolymerization initiator is 0.01% by mass or more, the sensitivity (fast curability), resolution, line edge roughness, and coating strength tend to be improved, which is preferable. On the other hand, when the content of the photopolymerization initiator is 15% by mass or less, light transmittance, colorability, handleability and the like tend to be improved, which is preferable. Until now, various addition amounts of preferred photopolymerization initiators and / or photoacid generators have been studied for ink-jet compositions and dye- and / or pigment-containing liquid crystal display color filter compositions. 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. In consideration of this point, the amount of the photopolymerization initiator added is optimized in these applications. On the other hand, in the photocurable composition of the present invention, dyes and / or pigments are not essential components, and the optimal range of the photopolymerization initiator is in the fields of inkjet compositions, liquid crystal display color filter compositions, and the like. May be different.

本発明で使用されるラジカル光重合開始剤としては、アシルホスフィン系化合物、オキシムエステル系化合物が硬化感度、吸収特性の観点から好ましい。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, acylphosphine compounds and oxime ester compounds are preferable from the viewpoints of curing sensitivity and absorption characteristics. As the photopolymerization initiator, 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 Pan-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 trader) 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 Phenylsulfur 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, manufactured by Midori Chemical AZ-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 Ton 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-benzoylbiphenyl, 4-benzoyldiphenyl 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.

本発明において用いられる光重合開始剤は、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、反応形式の違い(例えばラジカル重合やカチオン重合など)に応じて適切な活性種を発生させるものを用いる必要がある。また、前記光重合開始剤は複数用いてもよい。   The photopolymerization initiator used in the present invention is formulated with an activity with respect to the wavelength of the light source to be used, and generates appropriate active species according to the difference in the reaction format (for example, radical polymerization or cationic polymerization). It is necessary to use something. A plurality of the photopolymerization initiators may be used.

なお、本発明において「光」には、紫外、近紫外、遠紫外、可視、赤外等の領域の波長の光または、電磁波だけでなく、放射線も含まれる。前記放射線には、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、全面露光することも可能である。   In the present invention, “light” includes not only light having a wavelength in the ultraviolet, near-ultraviolet, far-ultraviolet, visible, infrared, etc., or electromagnetic waves, but also radiation. Examples of the radiation include microwaves, electron beams, EUV, and X-rays. Laser light such as a 248 nm excimer laser, a 193 nm excimer laser, and a 172 nm excimer laser can also be used. The light may be monochromatic light (single wavelength light) that has passed through an optical filter, or may be light with a plurality of different wavelengths (composite light). The exposure can be multiple exposure, and the entire surface can be exposed after forming a pattern for the purpose of increasing the film strength and etching resistance.

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。   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, so that the mold has to be frequently washed, and the photocurable composition is deformed in the mold, resulting in deterioration of the transfer pattern accuracy.

本発明における光硬化性組成物は、前記重合性単量体がラジカル重合性単量体であり、前記光重合開始剤が、光照射によりラジカルを発生するラジカル重合開始剤である光ラジカル硬化組成物であることが好ましい。   The photocurable composition in the present invention is a photoradical curable composition in which the polymerizable monomer is a radical polymerizable monomer, and the photopolymerization initiator is a radical polymerization initiator that generates radicals by light irradiation. It is preferable that it is a thing.

−その他成分−
本発明のナノインプリント硬化性組成物は、上述の重合性単量体および光重合開始剤の他に種々の目的に応じて、本発明の効果を損なわない範囲で、界面活性剤、酸化防止剤、溶剤、ポリマー成分等その他の成分を含んでいてもよい。
-Other components-
The nanoimprint curable composition of the present invention includes a surfactant, an antioxidant, and an antioxidant, as long as the effects of the present invention are not impaired, according to various purposes in addition to the above-described polymerizable monomer and photopolymerization initiator. Other components such as a solvent and a polymer component may be included.

本発明における光硬化性組成物には、界面活性剤を含有することが好ましい。本発明に用いられる界面活性剤の含有量は、全組成物中、例えば、0.001〜5質量%であり、好ましくは0.002〜4質量%であり、さらに好ましくは0.005〜3質量%である。2種類以上の界面活性剤を用いる場合は、その合計量が前記範囲となる。界面活性剤が組成物中0.001〜5質量%の範囲にあると、塗布の均一性の効果が良好であり、界面活性剤の過多によるモールド転写特性の悪化を招きにくい。   The photocurable composition in the present invention preferably contains a surfactant. The content of the surfactant used in the present invention is, for example, 0.001 to 5% by mass, preferably 0.002 to 4% by mass, and more preferably 0.005 to 3% in the entire composition. % By mass. When using 2 or more types of surfactant, the total amount becomes the said range. When the surfactant is in the range of 0.001 to 5% by mass in the composition, the effect of coating uniformity is good, and deterioration of mold transfer characteristics due to excessive surfactant is unlikely to occur.

前記界面活性剤としては、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種を含むことが好ましく、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より好ましく、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。
The surfactant preferably includes at least one of a fluorine-based surfactant, a silicone-based surfactant, and a fluorine / silicone-based surfactant, and both a fluorine-based surfactant and a silicone-based surfactant or More preferably, it contains a fluorine / silicone surfactant, and most preferably contains a fluorine / silicone surfactant.
Here, the fluorine / silicone surfactant refers to one having both requirements of a fluorine surfactant and a silicone surfactant.

このような界面活性剤を用いることにより、本発明における光硬化性組成物を、半導体素子製造用のシリコンウエハや、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ことが可能となる。また、モールド凹部のキャビティ内への組成物の流動性をよくし、モールドとレジストとの間の剥離性をよくし、レジストと基板間との密着性をよくする、組成物の粘度を下げる等が可能になる。特に、本発明における光硬化性組成物において、前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。   By using such a surfactant, the photocurable composition according to the present invention can be applied to a silicon wafer for manufacturing a semiconductor device, a glass square substrate for manufacturing a liquid crystal device, a chromium film, a molybdenum film, a molybdenum alloy film, or tantalum. Striations and scales that occur during coating, such as various films, such as films, tantalum alloy films, silicon nitride films, amorphous silicone films, tin oxide-doped indium oxide (ITO) films and tin oxide films It is possible to solve the problem of coating defects such as patterns (unevenness of drying of resist film). Also, improve the fluidity of the composition into the cavity of the mold recess, improve the peelability between the mold and the resist, improve the adhesion between the resist and the substrate, reduce the viscosity of the composition, etc. Is possible. In particular, in the photocurable composition according to the present invention, the coating uniformity can be greatly improved by adding the surfactant, and the coating using a spin coater or slit scan coater is good regardless of the substrate size. Application suitability is obtained.

本発明で用いることのできる、非イオン性の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(株)製)、商品名サーフロン S−382(旭硝子(株)製)、EFTOP EF−122A、122B、122C、EF−121、EF−126、EF−127、MF−100((株)トーケムプロダクツ製)、商品名 PF−636、PF−6320、PF−656、PF−6520(いずれもOMNOVA Solutions, Inc.)、商品名フタージェントFT250、FT251、DFX18 (いずれも(株)ネオス製)、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)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(株)製)が挙げられる。
また、非イオン性の前記シリコーン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(株)製)、メガファックペインタッド31(大日本インキ化学工業(株)製)、KP−341(信越化学工業(株)製)が挙げられる。
また、前記フッ素・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(株)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(株)製)が挙げられる。
Examples of nonionic fluorosurfactants that can be used in the present invention include trade names Fluorard FC-430 and FC-431 (manufactured by Sumitomo 3M Co., Ltd.), trade names Surflon S-382 (Asahi Glass ( 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 OMNOVA Solutions, Inc.), trade names FT250, FT251, DFX18 (all manufactured by Neos), trade names Unidyne DS-401, DS-403, DS-451 ( (All are Daikin Industries, Ltd.), trade names Megafuk 171, 172, 173, 178K, 178A (all Dainippon Ink Chemical Kogyo Co., Ltd.).
Examples of the nonionic silicone surfactant include trade name SI-10 series (manufactured by Takemoto Yushi Co., Ltd.), MegaFac Paintad 31 (manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc.), KP -341 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.).
Examples of the fluorine / silicone surfactant include trade names X-70-090, X-70-091, X-70-092, X-70-093 (all Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. )), And trade names Megafuk R-08 and XRB-4 (both manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc.).

さらに、本発明における光硬化性組成物には、公知の酸化防止剤を含有することが好ましい。本発明に用いられる酸化防止剤の含有量は、溶剤を除く全組成物中、例えば、0.01〜10質量%であり、好ましくは0.2〜5質量%である。2種類以上の酸化防止剤を用いる場合は、その合計量が前記範囲となる。
前記酸化防止剤は、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。この中でも、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。
Furthermore, the photocurable composition in the present invention preferably contains a known antioxidant. Content of the antioxidant used for this invention is 0.01-10 mass% in all the compositions except a solvent, for example, Preferably it is 0.2-5 mass%. When using 2 or more types of antioxidant, the total amount becomes the said range.
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 film thickness reduction 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, sugars, nitrites, sulfites, thiosulfates, hydroxylamine derivatives, and the like. Among these, hindered phenol antioxidants and thioether antioxidants are particularly preferable from the viewpoint of coloring the cured film and reducing the film thickness.

前記酸化防止剤の市販品としては、商品名 Irganox1010、1035、1076、1222(以上、チバガイギー(株)製)、商品名 Antigene P、3C、FR、スミライザーS、スミライザーGA80(住友化学工業(株)製)、商品名アデカスタブAO70、AO80、AO503((株)ADEKA製)等が挙げられる。これらは単独で用いてもよいし、混合して用いてもよい。   Commercially available products of the antioxidant include trade names Irganox 1010, 1035, 1076, 1222 (manufactured by Ciba Geigy Co., Ltd.), trade names Antigene P, 3C, FR, Sumilyzer S, Sumilyzer GA80 (Sumitomo Chemical Co., Ltd.) Product name) ADK STAB AO70, AO80, AO503 (manufactured by ADEKA Corporation) and the like. These may be used alone or in combination.

本発明における光硬化性組成物には前記成分の他に必要に応じて溶剤を含有していてもよい。特に膜厚500nm以下のパターンを形成する際には溶剤を含有していることが好ましい。好ましい溶剤としては常圧における沸点が80〜200℃の溶剤である。溶剤の種類としては組成物を溶解可能な溶剤であればいずれも用いることができるが、好ましくはエステル構造、ケトン構造、水酸基、エーテル構造のいずれか1つ以上を有する溶剤である。
好ましい溶剤としてはプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、シクロヘキサノン、2−ヘプタノン、ガンマブチロラクトン、プロピレングリコールモノメチルエーテル、乳酸エチルから選ばれる単独あるいは混合溶剤であり、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを含有する溶剤が塗布均一性の観点で最も好ましい。
In addition to the above components, the photocurable composition in the present invention may contain a solvent as necessary. In particular, a solvent is preferably contained when forming a pattern having a thickness of 500 nm or less. A preferable solvent is a solvent having a boiling point of 80 to 200 ° C. at normal pressure. Any solvent can be used as long as it can dissolve the composition, but a solvent having any one or more of an ester structure, a ketone structure, a hydroxyl group, and an ether structure is preferable.
Preferred solvents are propylene glycol monomethyl ether acetate, cyclohexanone, 2-heptanone, gamma butyrolactone, propylene glycol monomethyl ether, ethyl lactate alone or mixed solvents, and a solvent containing propylene glycol monomethyl ether acetate is used for coating uniformity. Most preferable from the viewpoint.

本発明における光硬化性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。   In addition to the above components, the photocurable composition in the present invention may include a 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.

本発明のパターン形成方法で用いられる光硬化性組成物の溶剤を除く成分の25℃における粘度は5〜2000mPa・sであることが好ましく、より好ましくは7〜1000mPa・s、さらに好ましくは8〜500mPa・s、最も好ましくは10〜100mPa・sである。
前記粘度は、無溶剤の硬化組成物であれば、組成物そのものの25℃における粘度を用いることができ、溶剤を含む硬化組成物であれば、溶剤を除いた組成物を別途調整し、その粘度を用いることができる。
また、本発明のパターン形成方法で用いられる光硬化性組成物は、後述する圧着工程における温度(X)において、粘度が1〜100mPa・sであるように組成物設計を行うのが好ましい。一般的に、組成物の粘度は、粘度の異なる各種の単量体、オリゴマー、ポリマーをプレンドすることで調整可能である。
The viscosity at 25 ° C. of the component excluding the solvent of the photocurable composition used in the pattern forming method of the present invention is preferably 5 to 2000 mPa · s, more preferably 7 to 1000 mPa · s, still more preferably 8 to. 500 mPa · s, most preferably 10 to 100 mPa · s.
If the viscosity is a solvent-free cured composition, the viscosity of the composition itself at 25 ° C. can be used, and if it is a cured composition containing a solvent, the composition excluding the solvent is separately adjusted, Viscosity can be used.
Moreover, it is preferable that the photocurable composition used by the pattern formation method of this invention designs a composition so that a viscosity may be 1-100 mPa * s in the temperature (X) in the crimping | compression-bonding process mentioned later. Generally, the viscosity of the composition can be adjusted by blending various monomers, oligomers and polymers having different viscosities.

本発明における光硬化性組成物に溶剤が含まれている場合、必要に応じて本発明における付与工程おいて光硬化性組成物を加熱して溶剤を除去する工程を含んでいてもよい。この工程における加熱温度は組成物に含まれる溶剤に応じて適宜設定することができる。   When the solvent is contained in the photocurable composition in this invention, the process of heating a photocurable composition and removing a solvent may be included in the provision process in this invention as needed. The heating temperature in this step can be appropriately set according to the solvent contained in the composition.

[圧着工程:工程2]
本発明における圧着工程は、前記基材上に付与された前記光硬化性組成物にモールドを圧着させる工程である。また、本発明のパターン形成方法においては、前記圧着工程における前記光硬化性組成物の温度(X)が30℃以上である。本発明における圧着工程において、前記光硬化性組成物の温度(X)が30℃未満であると、圧着時にモールドへの光硬化性組成物の充填性が低下し、パターンの形状が悪くなる。また、本発明における圧着工程中、前記光硬化性組成物の温度(X)が一瞬でも30℃以上になっていればよい。すなわち、モールドと前記光硬化性組成物接触時には温度(X)が30℃未満でその後30℃以上に加熱しながら圧着してもよいし、30℃以上に加熱した後モールドを圧着させてもよい。また、本発明における圧着工程は、前記光硬化性組成物の温度(X)を30℃以上とするために、基材上に付与された前記光硬化性組成物を加熱する工程を有していてもよい。さらに本発明における圧着工程は、後述する光硬化工程(工程3)の前に光硬化性組成物の温度が30℃未満となるように冷却する工程を有することも好ましい。
[Crimping process: Process 2]
The crimping | compression-bonding process in this invention is a process of crimping | bonding a mold to the said photocurable composition provided on the said base material. Moreover, in the pattern formation method of this invention, the temperature (X) of the said photocurable composition in the said crimping | compression-bonding process is 30 degreeC or more. In the press-bonding step in the present invention, when the temperature (X) of the photo-curable composition is less than 30 ° C., the filling property of the photo-curable composition into the mold is lowered during the press-bonding, and the pattern shape is deteriorated. Moreover, the temperature (X) of the said photocurable composition should just be 30 degreeC or more for a moment during the crimping | compression-bonding process in this invention. That is, when the mold and the photocurable composition are in contact with each other, the pressure (X) is less than 30 ° C. and may be pressure-bonded while being heated to 30 ° C. or higher, or the mold may be pressure-bonded after being heated to 30 ° C. or higher. . Moreover, the crimping | compression-bonding process in this invention has the process of heating the said photocurable composition provided on the base material in order to make temperature (X) of the said photocurable composition 30 degreeC or more. May be. Furthermore, the pressure-bonding step in the present invention preferably includes a step of cooling so that the temperature of the photocurable composition is less than 30 ° C. before the photocuring step (step 3) described later.

本発明のパターン形成方法においては、付与工程(工程1)と圧着工程(工程2)とを同時に行ってもよい。例えば、基材とモールドとを対面させるように設置し、基材とモールドとの間に硬化組成物を接触させることで、基材とモールドの間に硬化組成物を充填することができる。   In the pattern formation method of this invention, you may perform an application | coating process (process 1) and a crimping | compression-bonding process (process 2) simultaneously. For example, the cured composition can be filled between the substrate and the mold by placing the substrate and the mold so as to face each other and bringing the cured composition into contact between the substrate and the mold.

本発明における圧着工程における光硬化性組成物の温度(X)を30℃以上とする手段は特に限定されるものではなく、例えば、圧着工程において光硬化性組成物を加熱してもよいし、あらかじめ光硬化性組成物を加熱しておいてもよい。本発明のパターン形成方法においては、特に基材上に付与された光硬化性組成物を加熱する加熱工程を含むことが好ましい。該加熱工程における加熱方法は特に限定されるものではないが、ヒーター等の加熱装置によって、基板または支持体等の基材や、モールド、装置内あるいはこれらの複数を加熱することが好ましい。またこの場合にも、光硬化性組成物をあらかじめ加熱しておくと生産性が向上する。   The means for setting the temperature (X) of the photocurable composition in the pressure-bonding step in the present invention to 30 ° C. or higher is not particularly limited. For example, the photocurable composition may be heated in the pressure-bonding step, The photocurable composition may be heated in advance. In the pattern formation method of this invention, it is preferable to include especially the heating process which heats the photocurable composition provided on the base material. A heating method in the heating step is not particularly limited, but it is preferable to heat a substrate such as a substrate or a support, a mold, an apparatus, or a plurality of these by a heating apparatus such as a heater. Also in this case, productivity is improved by preheating the photocurable composition.

圧着工程における光硬化性組成物の温度(X)の好ましい範囲は、30〜150℃であり、30〜100℃が好ましく、30〜80℃がさらに好ましく、40〜60℃が特に好ましい。温度(X)を適切な範囲とすることで、パターン形成性が向上し、且つ硬化組成物の熱重合を抑制でき、さらにパターン精度が向上する。
光硬化性組成物の温度(X)は、モールド圧着前の基材上の光硬化性組成物の粘度が1〜100mPa・sとなる温度であることが好ましく、より好ましくは粘度が1〜60mPa・s、さらに好ましくは1〜30mPa・s、最も好ましくは1〜10mPa・sとなるように設定される。モールド圧着前の基材上の光硬化性組成物の粘度は、溶剤を含まない光硬化性組成物の場合には、光硬化性組成物の温度(X)における粘度をそのまま基準として用いることができる。光硬化性組成物に溶剤が含まれ、前記付与工程において加熱によって溶剤を除去する場合には、溶剤を除いた光硬化性組成物を別途調製し、この組成物の温度(X)における粘度を基準として用いることができる。
The preferable range of the temperature (X) of the photocurable composition in the pressure-bonding step is 30 to 150 ° C, preferably 30 to 100 ° C, more preferably 30 to 80 ° C, and particularly preferably 40 to 60 ° C. By making temperature (X) into an appropriate range, pattern formation property improves, thermal polymerization of a hardening composition can be suppressed, and pattern accuracy improves further.
The temperature (X) of the photocurable composition is preferably a temperature at which the viscosity of the photocurable composition on the substrate before mold pressing is 1 to 100 mPa · s, more preferably 1 to 60 mPa. S, more preferably 1 to 30 mPa · s, most preferably 1 to 10 mPa · s. As for the viscosity of the photocurable composition on the substrate before the pressure bonding of the mold, in the case of the photocurable composition containing no solvent, the viscosity at the temperature (X) of the photocurable composition can be used as a standard. it can. When a solvent is contained in the photocurable composition and the solvent is removed by heating in the application step, a photocurable composition excluding the solvent is prepared separately, and the viscosity of the composition at the temperature (X) is adjusted. Can be used as a reference.

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。本発明における光硬化性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/または基材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、前記付与工程において基材の上に光硬化性組成物を塗布し、本圧着工程において光透過性モールドを押し当て、後述の光硬化工程においてモールドの裏面から光を照射し、光硬化性組成物を硬化させる。また、光透過性基材上に光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。   The molding material that can be used in the present invention will be described. In the optical nanoimprint lithography using the photocurable composition in the present invention, it is necessary to select a light transmissive material for at least one of the molding material and / or the base material. In the photoimprint lithography applied to the present invention, a photocurable composition is applied on a substrate in the application step, a light-transmitting mold is pressed in the main pressure bonding step, and the mold is formed in the photocuring step described later. Light is irradiated from the back surface to cure the photocurable composition. Moreover, a photocurable composition is apply | coated on a transparent base material, a mold is pressed, light is irradiated from the back surface of a mold, and the curable composition for optical nanoimprint lithography can also be hardened.

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よい。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。モールド形状としては板状のものでもよいし、曲面状のもの(例えばロール形状)でもよい
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. The mold shape may be a plate shape or a curved shape (for example, a roll shape).

本発明のパターン形成方法において、透明基材を用いた場合に使われる非光透過型モールド材は、特に限定されず、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。   In the pattern forming method of the present invention, the non-light transmission mold material used when a transparent substrate is used 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.

本発明で用いられるモールドは、光硬化性組成物とモールドとの剥離性を向上させるために離型処理を行ったものを用いることが好ましい。前記離型処理としては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、フッ素系化合物を蒸着処理する方法も好適に用いることができる。   As the mold used in the present invention, it is preferable to use a mold which has been subjected to a release treatment in order to improve the peelability between the photocurable composition and the mold. Examples of the mold release treatment include those treated with a silane coupling agent such as silicone or fluorine, for example, Daikin Industries, Optool DSX, Sumitomo 3M, Novec EGC-1720, and other commercially available mold release agents, fluorine A method of vapor-depositing a system compound 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、モールドを光硬化性組成物に圧着させる条件としては、モールドの圧力が10気圧(約1.0133MPa)以下、好ましくは5気圧(約0.50665MPa)以下、さらに好ましくは1〜2気圧(約0.10133〜0.20266MPa)で行うのが好ましい。モールド圧力を10気圧以下とすることによって、モールドや基材が変形しにくい。また、パターン精度を向上させることができ、さらにモールドの耐久性も向上する。また、加圧が低いため装置を縮小できる傾向にある点からも好ましい。モールド圧力は、モールド凸部の光ナノインプリント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。   In the case of performing photoimprint lithography using the present invention, the conditions for pressure bonding the mold to the photocurable composition are as follows: the mold pressure is 10 atm (about 1.0133 MPa) or less, preferably 5 atm (about 0.50665 MPa). ) Hereinafter, it is more preferable to carry out at 1 to 2 atm (about 0.10133 to 0.20266 MPa). By setting the mold pressure to 10 atm or less, the mold and the substrate are hardly deformed. Further, the pattern accuracy can be improved, and the durability of the mold is also improved. Further, it is preferable from the viewpoint that the apparatus can be reduced because the pressure is low. As the mold pressure, it is preferable to select a region in which the uniformity of mold transfer can be ensured within a range in which the remaining film of the curable composition for optical nanoimprinting on the mold convex portion is reduced.

[光硬化工程:工程3]
本発明における光硬化工程は、前記光硬化性組成物を光硬化させ、前記モールドの反転パターンを形成する工程である。光硬化工程においては、モールドと光硬化性組成物とが圧着した状態で光照射し、該光硬化性組成物を光硬化させることによって、光硬化性組成物にモールドのパターンを転写し、モールドの反転パターンを形成することができる。
[Photocuring step: Step 3]
The photocuring step in the present invention is a step of photocuring the photocurable composition to form a reversal pattern of the mold. In the photocuring step, the mold and the photocurable composition are irradiated with light in a pressure-bonded state, and the photocurable composition is photocured to transfer the mold pattern to the photocurable composition. Can be formed.

本発明における光硬化性組成物を硬化させるために用いられる光は特に限定されるものではないが、例えば、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。前記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よいし、複数の波長の異なる光(ミックス光)でもよい。   The light used for curing the photocurable composition in the present invention is not particularly limited. For example, light having a wavelength in the region of high energy ionizing radiation, near ultraviolet, far ultraviolet, visible, infrared, or the like. Or radiation is mentioned. As the high-energy ionizing radiation source, for example, an electron beam accelerated by an accelerator such as a cockcroft accelerator, a hand-graff accelerator, a linear accelerator, a betatron, or a cyclotron is industrially most conveniently and economically used. In addition, radiation such as γ-rays, X-rays, α-rays, neutrons, and protons emitted from radioisotopes and 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 lights, or may be lights having different wavelengths (mixed lights).

露光に際しては、露光照度を1mW/cm2〜50mW/cm2の範囲にすることが望ましい。1mW/cm2以上とすることにより、露光時間を短縮することができるため生産性が向上し、50mW/cm2以下とすることにより、副反応が生じることによる永久膜の特性の劣化を抑止できる傾向にあり好ましい。露光量は5mJ/cm2〜1000mJ/cm2の範囲にすることが望ましい。5mJ/cm2未満では、露光マージンが狭くなり、光硬化が不十分となりモールドへの未反応物の付着などの問題が発生しやすくなる。一方、1000mJ/cm2を超えると組成物の分解による永久膜の劣化の恐れが生じる。 During exposure is preferably in the range of exposure intensity of 1mW / cm 2 ~50mW / cm 2 . By making the exposure time 1 mW / cm 2 or more, the exposure time can be shortened so that productivity is improved, and by making the exposure time 50 mW / cm 2 or less, deterioration of the properties of the permanent film due to side reactions can be suppressed. It tends to be preferable. The exposure dose is desirably in the range of 5 mJ / cm 2 to 1000 mJ / cm 2 . If it is less than 5 mJ / cm 2 , the exposure margin becomes narrow, photocuring becomes insufficient, and problems such as adhesion of unreacted substances to the mold tend to occur. On the other hand, if it exceeds 1000 mJ / cm 2 , the permanent film may be deteriorated due to decomposition of the composition.

光硬化工程における温度は、前記圧着工程(工程2)で設定した温度のままであってもよいし、本工程において冷却を行ってもよいが、前記圧着工程で設定した温度であることが生産性の観点から好ましい。   The temperature in the photocuring step may be the temperature set in the pressure bonding step (step 2), or may be cooled in this step, but the temperature set in the pressure bonding step is the production. From the viewpoint of sex.

さらに、露光に際しては、酸素によるラジカル重合の阻害を防ぐため、チッソやアルゴンなどの不活性ガスを流して、酸素濃度を100mg/L未満に制御してもよい。また真空状態で光照射してもよい。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。 Further, during exposure, in order to prevent inhibition of radical polymerization by oxygen, an inert gas such as nitrogen or argon may be flowed to control the oxygen concentration to less than 100 mg / L. Moreover, you may irradiate light in a vacuum state. In the present invention, the preferable degree of vacuum is 10 −1 Pa to normal pressure.

形成されるパターンは、パターンが微細であればあるほど良好なパターン形成性を達成することが困難となる。しかし、本発明のパターン形成方法は、良好なパターン精度を発揮することができるため、最小寸法1nm〜50μmのパターンを含有するパターンを形成する際に特に顕著な効果を示す。本発明のパターン形成方法によって好ましくは形成されるパターンは、最小寸法1nm〜20μmのパターンを含有するパターンであり、より好ましくは1nm〜1μm、さらに好ましくは1nm〜500nm、最も好ましくは1nm〜200nmのパターンを含有するものである。上述のようにパターンが微細であればあるほど本発明の効果が顕著になる。   As the pattern to be formed becomes finer, it becomes more difficult to achieve good pattern formability. However, since the pattern forming method of the present invention can exhibit good pattern accuracy, it exhibits a particularly remarkable effect when forming a pattern containing a pattern having a minimum dimension of 1 nm to 50 μm. The pattern preferably formed by the pattern forming method of the present invention is a pattern containing a pattern having a minimum dimension of 1 nm to 20 μm, more preferably 1 nm to 1 μm, still more preferably 1 nm to 500 nm, and most preferably 1 nm to 200 nm. It contains a pattern. As described above, the finer the pattern, the more remarkable the effect of the present invention.

本発明のパターン形成方法においては、光照射によりパターン形成層を硬化させた後、必要に応じて硬化させたパターンに熱を加えてさらに硬化させる工程を含んでいてもよい。光照射後に本発明の組成物を加熱硬化させる熱としては、150〜280℃が好ましく、200〜250℃がより好ましい。また、熱を付与する時間としては、5〜60分間が好ましく、15〜45分間がさらに好ましい。   In the pattern formation method of this invention, after making a pattern formation layer harden | cure by light irradiation, the process of applying the heat | fever to the pattern hardened | cured as needed may be included. As heat which heat-hardens the composition of this invention after light irradiation, 150-280 degreeC is preferable and 200-250 degreeC is more preferable. In addition, the time for applying heat is preferably 5 to 60 minutes, and more preferably 15 to 45 minutes.

本発明の最も好ましい様態としては、溶剤を除く成分の25℃における粘度が5〜2000mPa・sである光硬化性組成物を用い、少なくとも圧着工程(工程2)において、基材上の光硬化性組成物の粘度が1〜100mPa・sとなるように基材上の光硬化性組成物の温度(X)を30〜150℃に設定する工程を含有する態様である。   As the most preferred embodiment of the present invention, a photocurable composition having a viscosity of 5 to 2000 mPa · s at 25 ° C. of the components excluding the solvent is used, and at least in the pressure-bonding step (step 2), the photocurable property on the substrate is used. This is a mode including a step of setting the temperature (X) of the photocurable composition on the substrate to 30 to 150 ° C. so that the viscosity of the composition becomes 1 to 100 mPa · s.

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.

[光硬化性組成物の調製]
下記表1に示す重合性単量体に光重合開始剤P−1(2質量%)、界面活性剤W−1(0.1質量%)、界面活性剤W−2(0.04質量%)、酸化防止剤A−1およびA−2(各1質量%)を加えて光硬化性組成物を調製した。また下記表2に各実施例および比較例の組成物の25℃における粘度と組成物の温度(X)における粘度を示す。
[Preparation of Photocurable Composition]
Photopolymerization initiator P-1 (2% by mass), surfactant W-1 (0.1% by mass), surfactant W-2 (0.04% by mass) ) And antioxidants A-1 and A-2 (each 1% by mass) were added to prepare a photocurable composition. Table 2 below shows the viscosity at 25 ° C. and the viscosity at the temperature (X) of the compositions of the examples and comparative examples.

Figure 2009208239
<重合性単量体>
R1:ネオペンチルグリコールジアクリレート
R2: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:東亞合成(株)製)
R3:ペンタエリスリトールテトラアクリレート(Aldrich社製)
<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)
Figure 2009208239
<Polymerizable monomer>
R1: Neopentyl glycol diacrylate R2: Trimethylolpropane triacrylate (Aronix M-309: manufactured by Toagosei Co., Ltd.)
R3: Pentaerythritol tetraacrylate (manufactured by Aldrich)
<Photopolymerization initiator>
P-1: 2,4,6-trimethylbenzoyl-ethoxyphenyl-phosphine oxide (Lucirin TPO-L: manufactured by BASF)

<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(株)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(株)製:メガファックペインタッド31)
<Surfactant>
W-1: Fluorosurfactant (manufactured by Tochem Products Co., Ltd .: Fluorosurfactant)
W-2: Silicone surfactant (manufactured by Dainippon Ink and Chemicals, Inc .: MegaFuck Paint 31)

<酸化防止剤>
A−1:スミライザーGA80(住友化学工業(株)製)
A−2:アデカスタブAO503((株)ADEKA製)
<Antioxidant>
A-1: Sumilizer GA80 (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.)
A-2: ADK STAB AO503 (manufactured by ADEKA Corporation)

(評価)
得られた組成物について以下の評価を行った。結果を下記表2に示す。
(Evaluation)
The following evaluation was performed about the obtained composition. The results are shown in Table 2 below.

<パターン形成性・残膜>
各組成物を膜厚150nmとなるようにシリコン基板上にスピンコートした。粘度の高いものについてはプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートに溶解し、スピンコート後100℃で60秒加熱乾燥した。得られた塗布膜に200nmのライン/スペースパターンを有し、溝深さが200nmの石英を材質とするパターン表面がフッ素系処理されたモールドをのせ、ナノインプリント装置にセットした。装置内を真空とした後窒素パージを行い、装置内を窒素置換した。下記表2に示す温度(X)で1.5気圧の圧力でモールドを基板に圧着させ、これにモールドの裏面から240mJ/cm2の条件で露光し、露光後、モールドを離し、パターンを得た。比較例は実施例と同じ組成物を用い温度(X)を25℃とした他は実施例と同じ方法でパターンを形成した。
得られたパターンをSEMで観察し、下記の基準に従ってパターン形状および残膜を評価した
<Pattern formability / residual film>
Each composition was spin-coated on a silicon substrate so as to have a film thickness of 150 nm. Those having a high viscosity were dissolved in propylene glycol monomethyl ether acetate and dried by heating at 100 ° C. for 60 seconds after spin coating. The obtained coating film was placed in a nanoimprint apparatus with a mold having a pattern surface made of quartz having a 200 nm line / space pattern and a groove depth of 200 nm made of quartz as a material. The inside of the apparatus was evacuated and then purged with nitrogen to replace the inside of the apparatus with nitrogen. The mold is pressure-bonded to the substrate at the temperature (X) shown in Table 2 below at a pressure of 1.5 atm, and exposed to this at 240 mJ / cm 2 from the back surface of the mold. After exposure, the mold is released to obtain a pattern. It was. In the comparative example, a pattern was formed in the same manner as in the example except that the same composition as in the example was used and the temperature (X) was 25 ° C.
The obtained pattern was observed with SEM, and the pattern shape and the remaining film were evaluated according to the following criteria.

(パターン形状)
A:モールドパターンに忠実な矩形パターンであった。
B:パターントップが丸みを帯びていた。
C:パターントップが丸みを帯び、且つ、パターン高さが不足していた。
(Pattern shape)
A: A rectangular pattern faithful to the mold pattern.
B: The pattern top was rounded.
C: The pattern top was rounded and the pattern height was insufficient.

(残膜)
残膜は、図1に示されるように基板1上に形成されたパターン2の残膜の高さYを測定して評価した。
A:20nm未満
B:20nm以上〜50nm未満
C:50nm以上
(Residual film)
The remaining film was evaluated by measuring the height Y of the remaining film of the pattern 2 formed on the substrate 1 as shown in FIG.
A: Less than 20 nm B: 20 nm or more and less than 50 nm C: 50 nm or more

<鉛筆硬度>
基板の影響を排除するために厚膜条件にて鉛筆硬度を測定した。各組成物を膜厚4μmとなるようにシリコン基板上にスピンコートした。粘度の高いものについてはプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートに溶解し、スピンコート後100℃で60秒加熱乾燥した。得られた塗布膜に窒素雰囲気下モールドを載せずに240mJ/cm2の条件で露光し硬化膜を得た。得られた硬化膜の鉛筆硬度を「JIS K5600−5−4」に準拠した方法で行った。数字が大きいほど鉛筆硬度が高く望ましい。
<Pencil hardness>
In order to eliminate the influence of the substrate, the pencil hardness was measured under thick film conditions. Each composition was spin-coated on a silicon substrate so as to have a film thickness of 4 μm. Those having a high viscosity were dissolved in propylene glycol monomethyl ether acetate and dried by heating at 100 ° C. for 60 seconds after spin coating. The obtained coating film was exposed under the condition of 240 mJ / cm 2 without placing a mold in a nitrogen atmosphere to obtain a cured film. The pencil hardness of the obtained cured film was measured by a method based on “JIS K5600-5-4”. The larger the number, the higher the pencil hardness, which is desirable.

Figure 2009208239
Figure 2009208239

表2からわかるように、本発明のパターン形成方法により作製したパターンは、パターン形成性に優れるとともに、鉛筆硬度も3H以上と良好なことがわかる。これに対し、比較例の方法(圧着工程における組成物の温度(X)が25℃)により形成されたパターンは、粘度が高いものが多く、パターン形成性に劣るものであった。特に各実施例および比較例の比較により、圧着工程時における温度(X)を30℃以上とすると、温度(X)を25℃以上した他は全て同条件とした場合に比して、パターン形成性が向上し、残膜についても良化していることがわかる。
以上のように、本発明のパターン形成方法は、モールド圧着時の温度(X)を30℃以上とすることでモールド圧着時の圧力が低くても良好なパターン形成性を示し、さらに高い膜硬度を両立可能である。
As can be seen from Table 2, it can be seen that the pattern produced by the pattern forming method of the present invention has excellent pattern formability and a pencil hardness of 3H or more. On the other hand, the pattern formed by the method of the comparative example (the temperature (X) of the composition in the pressure bonding step is 25 ° C.) is often high in viscosity and inferior in pattern formability. In particular, by comparing each example and comparative example, if the temperature (X) during the crimping process is 30 ° C. or higher, pattern formation is performed as compared with the case where all the conditions are the same except that the temperature (X) is 25 ° C. or higher. It can be seen that the property is improved and the remaining film is also improved.
As described above, the pattern formation method of the present invention shows good pattern formability even when the pressure at the time of mold pressing is low by setting the temperature (X) at the time of mold pressing to 30 ° C. or higher, and has a higher film hardness. Can be compatible.

パターンの残膜を示すための説明図である。It is explanatory drawing for showing the residual film of a pattern.

符号の説明Explanation of symbols

1 基板
2 パターン
1 substrate 2 pattern

Claims (9)

光硬化性組成物を基材上に付与する付与工程と、
前記基材上に付与された前記光硬化性組成物にモールドを圧着させる圧着工程と、
前記光硬化性組成物を光硬化させ、前記モールドの反転パターンを形成する光硬化工程と、
を含み、前記光硬化性組成物は、溶剤を除く全成分に対する分子量1000以上の成分の含有量が30質量%以下であり、且つ、前記圧着工程における前記光硬化性組成物の温度(X)が30℃以上であることを特徴とするパターン形成方法。
An application step of applying the photocurable composition onto the substrate;
A pressure-bonding step in which a mold is pressure-bonded to the photocurable composition applied on the substrate;
A photocuring step of photocuring the photocurable composition to form a reversal pattern of the mold;
In the photocurable composition, the content of the component having a molecular weight of 1000 or more with respect to all components excluding the solvent is 30% by mass or less, and the temperature (X) of the photocurable composition in the compression bonding step Is a pattern forming method, wherein the temperature is 30 ° C. or higher.
前記付与工程は、光硬化性組成物を加熱して溶剤を除去する工程を含むことを特徴とする請求項1に記載のパターン形成方法。   The pattern forming method according to claim 1, wherein the applying step includes a step of removing the solvent by heating the photocurable composition. 前記圧着工程は、前記基材上に付与された前記光硬化性組成物を加熱する工程を含むことを特徴とする請求項1または2に記載のパターン形成方法。   The pattern forming method according to claim 1, wherein the pressure-bonding step includes a step of heating the photocurable composition applied on the base material. 前記光硬化性組成物の溶剤を除く成分の25℃における粘度が5〜2000mPa・sであることを特徴とする請求項1または2のパターン形成方法。   The pattern forming method according to claim 1 or 2, wherein the viscosity of the component excluding the solvent of the photocurable composition at 25 ° C is 5 to 2000 mPa · s. 前記光硬化性組成物の温度(X)は、前記基材上に付与された前記光硬化性組成物の粘度が1〜100mPa.sとなる温度であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のパターン形成方法。   The temperature (X) of the photocurable composition is such that the viscosity of the photocurable composition applied on the substrate is 1 to 100 mPa.s. The pattern forming method according to claim 1, wherein the temperature is s. 前記光硬化工程において形成されるパターンが最小寸法1nm〜50μmのパターンを含有することを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載のパターン形成方法。   The pattern forming method according to claim 1, wherein the pattern formed in the photocuring step contains a pattern having a minimum dimension of 1 nm to 50 μm. 前記圧着工程は、0.1MPa〜1MPaの圧力で前記モールドを前記光硬化性組成物に圧着することを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載のパターン形成方法。   The pattern forming method according to any one of claims 1 to 6, wherein in the pressure bonding step, the mold is pressure bonded to the photocurable composition at a pressure of 0.1 MPa to 1 MPa. 前記光硬化性組成物の温度(X)が、30℃〜150℃であることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載のパターン形成方法。   The temperature (X) of the said photocurable composition is 30 to 150 degreeC, The pattern formation method of any one of Claims 1-7 characterized by the above-mentioned. 前記光硬化性組成物が、重合性単量体と、光重合開始剤と、を含むことを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載のパターン形成方法。   The said photocurable composition contains a polymerizable monomer and a photoinitiator, The pattern formation method of any one of Claims 1-8 characterized by the above-mentioned.
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