JP2013065813A - Imprint system and maintenance method of the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、インプリントシステムおよびインプリントシステムのメンテナンス方法に係り、特に、インクジェット方式により基板などの媒体上に機能性を有する液体を付与する液体付与技術に関する。 The present invention relates to an imprint system and an imprint system maintenance method, and more particularly, to a liquid application technique for applying a functional liquid onto a medium such as a substrate by an ink jet method.
近年、半導体集積回路の微細化、高集積化に伴い、基板上に微細構造を形成するための技術として、基板上に配置したレジスト(UV硬化性樹脂)に転写すべき所望の凹凸パターンが形成されたモールドを押し当てた状態で紫外線を照射してレジストを硬化させ、モールドを基板上のレジストから分離(離型)することで、モールドに形成された微細パターンを基板(レジスト)へ転写するナノインプリント方法が知られている。 In recent years, with the miniaturization and high integration of semiconductor integrated circuits, as a technique for forming a fine structure on a substrate, a desired uneven pattern to be transferred to a resist (UV curable resin) disposed on the substrate is formed. The resist is cured by irradiating ultraviolet rays in a state of pressing the molded mold, and the mold is separated (released) from the resist on the substrate, thereby transferring the fine pattern formed on the mold to the substrate (resist). Nanoimprint methods are known.
基板にインプリント材(レジスト液)を付与する形態として、インクジェット方式が適用されたシステムが提案されている。例えば、下記の特許文献1には、複数のノズルを有する印刷ヘッドを備え、該ノズルからインプリント可能な媒体を放出し、インプリントリソグラフィを行なう装置が記載されている。
As a form for applying an imprint material (resist liquid) to a substrate, a system to which an ink jet method is applied has been proposed. For example,
特許文献1に記載されているような、インクジェット方式が適用されたシステムにおいては、インプリント可能な媒体をノズルから放出するため、インク粘度を調整し、液滴量の制御、吐出安定性を確保する必要があった。インク粘度の制御には、従来からヘッドの温度調節により行なわれていた。
In a system to which an ink jet method is applied as described in
また、ナノインプリントでは、液滴を小さくして、基板上に密に液滴を配置することによりスループットが向上することが知られており、スループット向上のためにもヘッドを温調してインク粘度を調整することが重要であった。 In nanoimprint, it is known that throughput is improved by making droplets smaller and placing them densely on the substrate. To improve throughput, the head temperature is adjusted to control the ink viscosity. It was important to adjust.
しかしながら、ヘッドの温度と周囲の温度に差が生じるとインプリントシステムでは、線膨張差により装置や基板にズレが生じて、モールドと基板との位置関係がズレて、インプリントの精度が低下するという問題があった。 However, if there is a difference between the head temperature and the ambient temperature, in the imprint system, the device or the substrate is displaced due to the difference in linear expansion, the positional relationship between the mold and the substrate is displaced, and the imprint accuracy is lowered. There was a problem.
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、吐出の観点からヘッドの温度調節を行なうとともに、ヘッドと周囲との温度差を最小限にしてインプリント装置の精度を保つことができるインプリントシステムおよびインプリントシステムのメンテナンス方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and it is possible to adjust the temperature of the head from the viewpoint of ejection and to keep the accuracy of the imprint apparatus by minimizing the temperature difference between the head and the surroundings. An object of the present invention is to provide an imprint system and an imprint system maintenance method.
本発明は前記目的を達成するために、機能性液体を基板上に吐出させるノズルが形成されたノズルプレートを具備し、前記ノズルと連通される圧力室内部の前記機能性液体を加圧するための圧電素子が設けられた液体吐出ヘッドと、前記基板と前記液体吐出ヘッドとを相対的に移動させる相対移動手段と、前記基板の前記機能性液体が着弾した面に対して、所定の凹凸パターンが形成されたモールドの前記凹凸パターンを転写する転写手段と、前記モールドの前記凹凸パターンが形成された面全体を前記機能性液体に接触した状態で、前記機能性液体を硬化させる硬化手段と、前記ノズルプレートの温度を制御する第1の温度制御手段と、前記液体吐出ヘッドの前記ノズルプレート以外の少なくとも一面を覆うカバーを設け、前記カバーの温度を制御する第2の温度制御手段と、を備えることを特徴とするインプリントシステムを提供する。 In order to achieve the above object, the present invention includes a nozzle plate on which nozzles for discharging a functional liquid onto a substrate are formed, and pressurizes the functional liquid in a pressure chamber communicated with the nozzle. A predetermined concavo-convex pattern is formed on a surface of the substrate on which the functional liquid has landed, a liquid discharge head provided with a piezoelectric element, relative movement means for relatively moving the substrate and the liquid discharge head. Transfer means for transferring the concavo-convex pattern of the formed mold, curing means for curing the functional liquid in a state where the entire surface of the mold on which the concavo-convex pattern is formed is in contact with the functional liquid, and First temperature control means for controlling the temperature of the nozzle plate and a cover for covering at least one surface other than the nozzle plate of the liquid discharge head are provided, and the temperature of the cover A second temperature control means for controlling to provide an imprint system, characterized in that it comprises a.
本発明によれば、ノズルプレートの温度を制御する第1の温度制御手段と、液体吐出ヘッドの少なくとも一面を覆うカバーの温度を制御する第2の温度制御手段を備えている。これにより、第1の温度制御手段でノズルプレートの温度を制御することで、吐出される機能性液体の温度を制御することができ、機能性液体を所望の粘度とすることができる。したがって、吐出精度の向上、微液滴吐出を可能とすることができる。 According to the present invention, the first temperature control means for controlling the temperature of the nozzle plate and the second temperature control means for controlling the temperature of the cover covering at least one surface of the liquid discharge head are provided. Thus, by controlling the temperature of the nozzle plate with the first temperature control means, the temperature of the discharged functional liquid can be controlled, and the functional liquid can have a desired viscosity. Accordingly, it is possible to improve the discharge accuracy and discharge the fine droplets.
また、第2の温度制御手段により液体吐出ヘッドのノズルプレート以外の少なくとも一面を覆うカバーの温度制御をしているので、第1の温度制御手段により機能性液体の温度を加熱するために、ノズルプレートおよび液体吐出ヘッドが温められても、第2の温度制御手段により所望の温度とすることができる。したがって、第1の温度制御手段により生じた熱が、液体吐出ヘッドを通じて他の装置に伝わることを防止することができ、基板の膨張、基板の反りが生じることなく、インプリントを行なうことができるので、インプリントの精度を向上させることができる。 In addition, since the temperature of the cover covering at least one surface other than the nozzle plate of the liquid discharge head is controlled by the second temperature control means, the nozzle is used to heat the temperature of the functional liquid by the first temperature control means. Even if the plate and the liquid discharge head are warmed, the second temperature control means can achieve a desired temperature. Therefore, the heat generated by the first temperature control means can be prevented from being transmitted to another device through the liquid discharge head, and imprinting can be performed without causing the substrate to expand or warp. Therefore, the imprint accuracy can be improved.
本発明の他の態様に係るインプリントシステムは、前記第1の温度制御手段は、前記液体吐出ヘッドの側面の温度を制御する手段を備え、前記液体吐出ヘッド内の前記機能性液体の温度を制御することが好ましい。 In the imprint system according to another aspect of the present invention, the first temperature control means includes means for controlling the temperature of the side surface of the liquid discharge head, and controls the temperature of the functional liquid in the liquid discharge head. It is preferable to control.
本発明の他の態様に係るインプリントシステムによれば、第1の温度制御手段により液体吐出ヘッドの側面の温度を制御しているので、圧力室内部の機能性液体の温度を制御することができる。したがって、機能性液体を所望の温度とすることができるので、吐出精度の向上、微液滴吐出を可能とすることができる。 According to the imprint system according to another aspect of the present invention, since the temperature of the side surface of the liquid discharge head is controlled by the first temperature control unit, the temperature of the functional liquid in the pressure chamber can be controlled. it can. Therefore, since the functional liquid can be set to a desired temperature, it is possible to improve discharge accuracy and discharge fine droplets.
本発明の他の態様に係るインプリントシステムは、前記第2の温度制御手段は、前記液体吐出ヘッドのノズルプレート以外の面、および、第1の温度制御手段を覆い、温度制御用液体を流通させる流路を備える液体吐出ヘッドカバーであることが好ましい。 In the imprint system according to another aspect of the present invention, the second temperature control unit covers the surface other than the nozzle plate of the liquid discharge head and the first temperature control unit, and distributes the temperature control liquid. It is preferable that the liquid discharge head cover has a flow path.
本発明の他の態様に係るインプリントシステムによれば、液体吐出ヘッドのノズルプレート以外の面を覆う液体吐出ヘッドカバーを備えているので、加熱された液体吐出ヘッドの熱が、他の装置に伝わることを防止することができる。また、第2の温度制御手段として、この液体吐出ヘッドカバー内に流路を設け、温度制御用の流体を流すことで、効果的に液体吐出ヘッドの熱が他の装置に伝わることを防止することができる。 According to the imprint system according to another aspect of the present invention, since the liquid discharge head cover that covers the surface other than the nozzle plate of the liquid discharge head is provided, the heat of the heated liquid discharge head is transmitted to another device. This can be prevented. Further, as a second temperature control means, a flow path is provided in the liquid discharge head cover, and a temperature control fluid is allowed to flow, thereby effectively preventing the heat of the liquid discharge head from being transmitted to other devices. Can do.
本発明の他の態様に係るインプリントシステムは、前記ノズルがシリコンで形成されていることが好ましい。 In an imprint system according to another aspect of the present invention, the nozzle is preferably formed of silicon.
本発明の他の態様に係るインプリントシステムによれば、ノズルがシリコンで形成されているので、放射熱を低くすることができ、機能性液滴を吐出する基板への温度変化を小さくすることができる。したがって、精度良く機能性液滴の吐出を行なうことができる。 According to the imprint system according to another aspect of the present invention, since the nozzle is made of silicon, the radiant heat can be lowered, and the temperature change to the substrate on which the functional liquid droplets are discharged can be reduced. Can do. Therefore, functional droplets can be discharged with high accuracy.
本発明の他の態様に係るインプリントシステムは、前記ノズルプレートの前記ノズルが形成されていない部分を覆うノズルカバーを備えることが好ましい。 The imprint system according to another aspect of the present invention preferably includes a nozzle cover that covers a portion of the nozzle plate where the nozzle is not formed.
本発明の他の態様に係るインプリントシステムによれば、ノズルプレートのノズルが形成されていない部分を覆うノズルカバーを備えているので、ノズルプレートのノズル以外の部分からの対流、放熱により基板に熱が伝わることを防止することができる。したがって、基板の変形を防止することができ、インプリントの精度を向上させることができる。 According to the imprint system according to another aspect of the present invention, since the nozzle cover that covers the portion of the nozzle plate where the nozzles are not formed is provided, the substrate is subjected to convection and heat dissipation from portions other than the nozzle of the nozzle plate. Heat can be prevented from being transmitted. Therefore, deformation of the substrate can be prevented and imprint accuracy can be improved.
なお、本発明において、「ノズルが形成されていない部分」とは、ヘッドカバーで覆っても機能性液体の液滴の吐出を問題無く行なえる部分である。 In the present invention, the “portion where the nozzle is not formed” is a portion where functional liquid droplets can be discharged without any problem even when covered with a head cover.
本発明の他の態様に係るインプリントシステムは、前記ノズルカバーは、前記ノズルプレートより基板に近い位置に形成されていることが好ましい。 In the imprint system according to another aspect of the present invention, it is preferable that the nozzle cover is formed at a position closer to the substrate than the nozzle plate.
本発明の他の態様に係るインプリントシステムによれば、ノズルカバーはノズルプレートより基板に近い位置に形成されているので、ノズルプレートの熱が基板に伝わることを効率良く防止することができる。 According to the imprint system according to another aspect of the present invention, since the nozzle cover is formed at a position closer to the substrate than the nozzle plate, it is possible to efficiently prevent the heat of the nozzle plate from being transmitted to the substrate.
本発明の他の態様に係るインプリントシステムは、前記ノズルプレートと前記基板との間が真空であることが好ましい。 In the imprint system according to another aspect of the present invention, it is preferable that a vacuum is provided between the nozzle plate and the substrate.
本発明の他の態様に係るインプリントシステムによれば、ノズルプレートと基板との間を真空とすることにより、対流によりヘッドの熱が基板に移動することを防止することができる。したがって、基板が熱により変形することを防止することができるので、インプリントの精度を向上させることができる。 According to the imprint system according to another aspect of the present invention, it is possible to prevent the heat of the head from moving to the substrate by convection by creating a vacuum between the nozzle plate and the substrate. Therefore, the substrate can be prevented from being deformed by heat, and the imprinting accuracy can be improved.
本発明は、前記目的を達成するために、上記記載のインプリントシステムのメンテナンス方法であって、前記機能性液体をパージする機能性液体排出工程と、前記機能性液体排出工程により前記ノズルプレートに付着した前記機能性液体に、ブロット部材を接触させて、前記機能性液体を吸収する吸収工程と、を有し、前記ノズルプレートに付着した液滴は、高さが前記ノズルカバーの厚みより高く、前記ノズルカバーに接触しないように形成されていることを特徴とするインプリントシステムのメンテナンス方法を提供する。 In order to achieve the above object, the present invention provides a maintenance method for an imprint system as described above, wherein a functional liquid discharging step for purging the functional liquid, and the nozzle plate through the functional liquid discharging step. An absorbing step for bringing the functional liquid adhering to contact the blot member to absorb the functional liquid, and the droplet adhering to the nozzle plate has a height higher than the thickness of the nozzle cover. An imprint system maintenance method is provided which is formed so as not to contact the nozzle cover.
上記記載のインプリントシステムにおいては、ノズルプレートのノズルが形成されていない部分にノズルカバーを設けているため、ノズルプレートとノズルカバーとで、段差構造が形成されている。本発明によれば、メンテナンス時の機能性液体排出工程時に吐出した液滴の高さをノズルカバーの厚み以上とすることで、ブロット部材により液滴を吸収させることで液滴を容易に除去することができる。また、ノズルカバーと接触させない程度に排出を行なうことにより、液滴をノズルプレート上に留まらせ液滴がノズルカバーから溢れることを防止することができる。 In the imprint system described above, since the nozzle cover is provided in a portion of the nozzle plate where the nozzles are not formed, a step structure is formed between the nozzle plate and the nozzle cover. According to the present invention, the height of the liquid droplets ejected during the functional liquid discharging process at the time of maintenance is equal to or greater than the thickness of the nozzle cover, so that the liquid droplets are easily removed by being absorbed by the blot member. be able to. Further, by discharging the liquid so as not to come into contact with the nozzle cover, it is possible to prevent the liquid droplet from overflowing from the nozzle cover by staying on the nozzle plate.
本発明の他の態様に係るインプリントシステムのメンテナンス方法は、前記ブロット部材を、前記機能性液体に接触させた後、前記ブロット部材と前記液滴吐出ヘッドとを相対的に移動させることが好ましい。 In the imprint system maintenance method according to another aspect of the present invention, it is preferable that the blot member and the droplet discharge head are relatively moved after the blot member is brought into contact with the functional liquid. .
本発明の他の態様に係るインプリントシステムのメンテナンス方法によれば、ブロット部材を機能性液体と接触させた後、相対的に移動させているため、効果的に液体の吸収を行なうことができる。 According to the imprint system maintenance method according to another aspect of the present invention, since the blot member is moved relatively after being brought into contact with the functional liquid, the liquid can be effectively absorbed. .
本発明の他の態様に係るインプリントシステムのメンテナンス方法は、前記ブロット部材の温度を制御する第3の温度制御手段を備え、前記ブロット部材の温度を前記基板と略同一の温度まで制御することが好ましい。 A maintenance method for an imprint system according to another aspect of the present invention includes a third temperature control unit that controls the temperature of the blot member, and controls the temperature of the blot member to substantially the same temperature as the substrate. Is preferred.
ノズルプレートに付着した液滴を吸収する際にノズルプレートの熱がブロット部材に伝わり、インプリントシステムの他の装置に対流、放熱により伝わる可能性がある。この場合、基板に伝わり基板が変形する場合があり、インプリントの精度が低下する。本発明の他の態様に係るインプリントシステムのメンテナンス方法によれば、ブロット部材の温度を制御する第3の制御手段を備え、ブロット部材の温度を基板と略同一の温度に制御しているので、ブロット部材の熱が基板に伝わり、基板が変形することを防止することができる。 When absorbing droplets adhering to the nozzle plate, the heat of the nozzle plate is transmitted to the blot member, and may be transferred to other devices of the imprint system by convection and heat dissipation. In this case, the substrate may be transferred to the substrate and deformed, and the imprinting accuracy is lowered. According to the imprint system maintenance method according to another aspect of the present invention, the third control means for controlling the temperature of the blot member is provided, and the temperature of the blot member is controlled to be substantially the same as that of the substrate. The heat of the blot member is transmitted to the substrate, and the substrate can be prevented from being deformed.
なお、「基板と略同一の温度」とは、基板との温度差が±0.1℃以内のことである。 Note that “substantially the same temperature as the substrate” means that the temperature difference from the substrate is within ± 0.1 ° C.
本発明の他の態様に係るインプリントシステムのメンテナンス方法は、前記液体吐出ヘッドの待機時に、前記ノズルに蓋をするキャッピング部材を備え、前記キャッピング部材は、前記ノズルカバーと接触させ、前記ノズルのキャッピングを行なうことが好ましい。 A maintenance method for an imprint system according to another aspect of the present invention includes a capping member that covers the nozzle when the liquid ejection head is on standby, the capping member contacting the nozzle cover, It is preferable to perform capping.
本発明の他の態様に係るインプリントシステムのメンテナンス方法によれば、キャッピング部材をノズルカバーと接触させることで、ノズルプレートの熱がキャッピング部材に伝わり、キャッピング部材から他の装置、基板に熱が伝わることを防止することができる。 According to the imprint system maintenance method according to another aspect of the present invention, the heat of the nozzle plate is transferred to the capping member by bringing the capping member into contact with the nozzle cover, and heat is transferred from the capping member to other devices and substrates. It is possible to prevent transmission.
本発明の他の態様に係るインプリントシステムのメンテナンス方法は、前記キャッピング部材には、前記キャッピング部材の温度を制御する第4の温度制御手段を備え、前記キャッピング部材の温度を前記基板と略同一の温度に制御することが好ましい。 In the imprint system maintenance method according to another aspect of the present invention, the capping member is provided with fourth temperature control means for controlling the temperature of the capping member, and the temperature of the capping member is substantially the same as that of the substrate. It is preferable to control to the temperature of.
本発明の他の態様に係るインプリントシステムのメンテナンス方法によれば、キャッピング部材に第4の温度制御手段を備え、キャッピング部材と基板との温度を略同一にしているので、キャッピング部材の熱が基板に伝わり、基板が変形することを防止することができる。 According to the imprint system maintenance method according to another aspect of the present invention, the capping member includes the fourth temperature control means, and the temperatures of the capping member and the substrate are substantially the same. It is possible to prevent the substrate from being deformed by being transmitted to the substrate.
本発明のインプリントシステム、インプリントシステムのメンテナンス方法によれば、第1の温度制御手段で機能性液体の温度を制御することで、吐出精度の向上、微液滴吐出を可能とすることができる。また、第2の温度制御手段で、第1の温度制御手段による熱が他の装置、基板に伝わることを防止することができるので、インプリントの精度を向上させることができる。また、メンテナンス時においても、熱が他の装置、基板に伝わることを防止することができるので、精度良く液滴の吐出を行なうことができる。 According to the imprint system and the imprint system maintenance method of the present invention, by controlling the temperature of the functional liquid with the first temperature control means, it is possible to improve the discharge accuracy and enable fine droplet discharge. it can. In addition, the second temperature control unit can prevent the heat generated by the first temperature control unit from being transmitted to other devices and substrates, so that the imprinting accuracy can be improved. Further, even during maintenance, it is possible to prevent heat from being transmitted to other devices and substrates, so that droplets can be discharged with high accuracy.
以下、添付図面に従って本発明の好ましい実施の形態について説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
〔ナノインプリント方法の説明〕
まず、図1(a)〜(f)を用いて、本発明の実施形態に係るナノインプリント方法について、工程順を追って説明する。
[Description of nanoimprint method]
First, the nanoimprint method according to the embodiment of the present invention will be described step by step with reference to FIGS.
本例に示すナノインプリント方法は、モールド(型、例えば、Siモールド)に形成された凹凸パターンを、基板(石英基板等)上に形成された光硬化性樹脂液体(機能性液体、例えば、レジスト液)を硬化させた光硬化性樹脂層に転写し、該光硬化性樹脂層をマスクパターンとして基板上に微細パターンを形成するものである。 In the nanoimprint method shown in this example, a concavo-convex pattern formed in a mold (a mold, for example, a Si mold) is applied to a photocurable resin liquid (functional liquid, for example, a resist liquid) formed on a substrate (quartz substrate or the like). Is transferred to the cured photocurable resin layer, and a fine pattern is formed on the substrate using the photocurable resin layer as a mask pattern.
まず、図1(a)に示す石英基板20(以下、単に「基板」ともいう)を準備する。図1(a)に示す基板20は、表側面20Aにハードマスク層21が形成されており、この表側面20Aに微細パターンが形成される。基板20は、紫外線などの光を透過させる所定の透過性を有し、厚みが0.3mm以上であればよい。光透過性を有することで基板20の裏側面20Bからの露光が可能となる。
First, a quartz substrate 20 (hereinafter also simply referred to as “substrate”) shown in FIG. The
Siモールドを用いる場合に適用される基板20として、表面をシランカップリング剤で被覆したものCr、W、Ti、Ni、Ag、Pt、Auなどからなる金属層を積層したもの、CrO2、WO2、TiO2などからなる金属酸化膜層を積層したもの、これらの積層体の表面をシランカップリング剤で被覆したものなどが挙げられる。
As a
すなわち、図1(a)に図示したハードマスク層21は、上記の金属膜や金属酸化膜などの積層体(被覆材)が用いられる。積層体の厚みが30nmを越えると光透過性が低下してしまい、光硬化性樹脂の硬化不良が起こりやすいので、該積層体の厚みは30nm以下であり、好ましくは20nm以下である。
That is, the
「所定の透過性」とは、基板20の裏側面20Bから照射した光が表側面20Aから出射して、表面に形成される機能を有する液体(例えば、図1(b)に符号25を付して図示した光硬化性樹脂液体)を十分に硬化させることができればよく、例えば、裏側面から照射された波長200nm以上の光の透過率が5%以上であるとよい。
“Predetermined permeability” means a liquid having a function of forming light on the surface when light irradiated from the
また、基板20の構造は単層構造であってもよいし、積層構造であってもよい。基板20の材質は、石英以外にも、シリコン、ニッケル、アルミニウム、ガラス、樹脂、などを適宜用いることができる。これらの材料は、一種単独で使用してもよいし、二種以上を適宜合成して使用してもよい。
Further, the structure of the
なお、基板20に石英以外の材料を用いるときは、モールド(同図に符号26を付して同図)の材料に石英を用いて、モールド側から露光がされる。
When a material other than quartz is used for the
基板20の厚みは0.05mm以上が好ましく、0.1mm以上がより好ましい。基板20の厚みが0.05mm未満であると、被パターン形成体とモールドとの密着時に基板側に撓みが発生し、均一な密着状態を確保できない可能性がある。また、ハンドリングやインプリント中の押圧による破損を避けることを考慮して、基板20の厚みを0.3mm以上とするとより好ましい。
The thickness of the
基板20の表側面20Aに対して、インクジェットヘッド24から光硬化性樹脂を含有する複数の光硬化性樹脂液体25を離散的に吐出させる(図1(b):吐出工程)。ここでいう「離散的に吐出させる液滴」とは、基板20上における隣接する着弾位置に着弾した他の液滴と接触せずに、所定の間隔を空けて着弾した複数の液滴を意味している。
A plurality of
図1(b)に示す吐出工程では、インクジェットヘッド24に具備される圧力室(図5に符号32を付して図示)を膨張させた後に収縮させて圧力室内の光硬化性樹脂液体を吐出させている。
In the discharging step shown in FIG. 1B, the pressure chamber (shown with
また、光硬化性樹脂液体25の吐出量、配置密度は予め設定(調整)されている。例えば、吐出量および配置密度は、モールド(図1(c)に符号26を付して図示)の凹凸パターンの凹部の空間体積が大きい領域では相対的に大きくされ、凹部の空間体積が小さい領域や凹部がない領域では相対的に小さくされるように調整される。調整後、所定の配置パターンに従って、基板20上に光硬化性樹脂液体25が配置される。
Moreover, the discharge amount and arrangement density of the
図1(b)に示す吐出工程の後に、凹凸パターンが形成されたモールド26の凹凸パターン面を基板20の表側面20Aに所定の押圧力によって押し付けて基板20上の光硬化性樹脂液体25を濡れ広がらせ、濡れ広がらせた複数の光硬化性樹脂液体25の結合からなる光硬化性樹脂層25’が形成される(図1(c):光硬化性樹脂層形成工程)。
After the ejection step shown in FIG. 1B, the
光硬化性樹脂層形成工程では、モールド26と基板20との間の雰囲気を減圧又は真空雰囲気にした後に、モールド26を基板20に押し付けることで残留気体を低減させることができる。
In the photocurable resin layer forming step, the residual gas can be reduced by pressing the
但し、高真空雰囲気下では硬化前の光硬化性樹脂層25’が揮発してしまい、均一な膜厚を維持することが困難となる場合がある。そこで、モールド26と基板20との間の雰囲気を、ヘリウム(He)雰囲気又は減圧He雰囲気にすることで残留気体を低減することも可能である。Heは石英基板20を透過するため、取り込まれた残留気体(He)は徐々に減少する。Heの透過には時間を要すため減圧He雰囲気とすることがより好ましい。
However, in a high vacuum atmosphere, the
モールド26の押圧力は、100kPa以上10MPa以下の範囲とされる。押圧力が相対的に大きい方が樹脂の流動が促進され、また残留気体の圧縮、残留気体の光硬化性樹脂への溶解や、基板20中のHeの透過が促進され、タクトアップにつながる。
The pressing force of the
しかし、押圧力が大きすぎるとモールド26が基板20に接触するときに異物を噛みこんでしまい、モールド26および基板20を破損してしまう可能性があるので、モールド26の押圧力は上記範囲とされる。
However, if the pressing force is too large, foreign matter may be caught when the
モールド26の押圧力の範囲は、より好ましくは100kPa以上5MPa以下であり、さらに好ましくは100kPa以上1MPa以下である。100kPa以上としたのは、大気中でインプリントを行なう際、モールド26と基板20との間が光硬化性樹脂液体25で満たされているためであり、モールド26と基板20との間が大気圧(約101kPa)で加圧されているためである。
The range of the pressing force of the
その後、基板20の裏側面20Bから紫外線を照射して、光硬化性樹脂層25’に対する露光が行なわれ、光硬化性樹脂層25’を硬化させる(図1(c):光硬化性樹脂層硬化工程)。本例では、光(紫外線)によって光硬化性樹脂層25’を硬化させる光硬化方式を例示したが、熱硬化性樹脂を含有する液体を用いて熱硬化性樹脂液体の層を形成し、加熱によって熱硬化性樹脂液体の層を硬化させる熱硬化方式など、他の硬化方式を適用してもよい。
Thereafter, ultraviolet light is irradiated from the
光硬化性樹脂層25’が十分に硬化した後に、光硬化性樹脂層25’からモールド26を剥離させる(図1(d):剥離工程)。モールド26を剥離させる方法は、光硬化性樹脂層25’のパターンに欠損が生じにくい方法であればよく、基板20の縁部から徐々に剥離させる方法や、モールド26の側から加圧しながら剥離させ、モールド26が光硬化性樹脂層25’から剥離する境界線上での光硬化性樹脂層25’へかかる力を低減させて剥離する方法(加圧剥離法)などの方法を用いることができる。
After the
さらに、光硬化性樹脂層25’の近傍を加温し、モールド26と光硬化性樹脂層25’との界面での光硬化性樹脂層25’とモールド26の表面との付着力を低減させ、かつ、光硬化性樹脂層25’のヤング率を低下させて、脆性が良化させて変形による破断を抑制して剥離する方法(加熱アシスト剥離)を適用することも可能である。なお、上記の方法を適宜組み合わせた複合的手法を用いてもよい。
Further, the vicinity of the
図1(a)〜(d)に示す各工程を経て、基板20の表側面20Aに形成された光硬化性樹脂層25’にモールド26の凹凸パターンが転写される。基板20上に形成された光硬化性樹脂層25’は、モールド26の凹凸形状や光硬化樹脂を含有する液体の液物性に対応して、光硬化性樹脂層25’となる光硬化性樹脂液体25の吐出密度が最適化されているので、残渣厚が均一化され、欠損のない好ましい凹凸パターンが形成される。
The concave / convex pattern of the
次に、光硬化性樹脂層25’をマスクとして基板20(又は基板20に被覆させた金属膜等)に微細パターンが形成される。 Next, a fine pattern is formed on the substrate 20 (or a metal film or the like coated on the substrate 20) using the photocurable resin layer 25 'as a mask.
基板20上の光硬化性樹脂層25’の凹凸パターンが転写されると、光硬化性樹脂層25’の凹部内の光硬化性樹脂が除去され、基板20の表側面20A、又は表側面20Aに形成される金属層等を露出させる(図1(e):アッシング工程)。
When the concavo-convex pattern of the
さらに、光硬化性樹脂層25’をマスクとしてドライエッチングが行なわれ(図1(f):エッチング工程)、光硬化性樹脂層25’が除去されると、光硬化性樹脂層25’に形成された凹凸パターンに対応した微細パターンが基板20上に形成される。
Further, dry etching is performed using the
なお、基板20の表側面20Aに金属膜や金属酸化膜が形成される場合は、金属膜又は金属酸化膜に対して所定のパターンが形成される。
In addition, when a metal film or a metal oxide film is formed on the
ドライエッチングの具体例としては、光硬化性樹脂層25’をマスクとして用いることができればよく、イオンミリング法、反応性イオンエッチング(RIE)、スパッタエッチング、などが挙げられる。これらの中でも、イオンミリング法、反応性イオンエッチング(RIE)が特に好ましい。
As a specific example of the dry etching, an ion milling method, reactive ion etching (RIE), sputter etching, or the like may be used as long as the
イオンミリング法は、イオンビームエッチングとも言われ、イオン源にArなどの不活性ガスを導入し、イオンを生成する。これを、グリッドを通して加速させ、試料基板に衝突させてエッチングするものである。 The ion milling method is also called ion beam etching and introduces an inert gas such as Ar into an ion source to generate ions. This is accelerated through the grid, and collides with the sample substrate for etching.
イオン源としては、カウフマン型、高周波型、電子衝撃型、デュオプラズマトロン型、フリーマン型、ECR(電子サイクロトロン共鳴)型などが挙げられる。イオンビームエ
ッチングでのプロセスガスとしては、Arガス、RIEのエッチャントとしては、フッ素系ガスや塩素系ガスを用いることができる。
Examples of the ion source include a Kaufman type, a high frequency type, an electron impact type, a duoplasmatron type, a Freeman type, an ECR (electron cyclotron resonance) type, and the like. Ar gas can be used as a process gas in ion beam etching, and fluorine-based gas or chlorine-based gas can be used as an etchant for RIE.
以上のように、本例に示すナノインプリント方法を用いた微細パターンの形成は、モールド26の凹凸パターンが転写された光硬化性樹脂層25’をマスクとして、残膜の厚みムラおよび残留気体による欠陥のない当該マスクを用いてドライエッチングを行っているので、高精度で歩留まりよく基板20に微細パターンを形成することが可能となる。
As described above, the formation of a fine pattern using the nanoimprint method shown in this example is performed by using the
〔ナノインプリントシステムの説明〕
次に、上述したナノインプリント方法を実現するためのナノインプリントシステム(ナノインプリント装置)について説明する。以下の説明では、先の説明と同一又は類似する部分には同一の符号を付し、その説明は省略することとする。
[Description of nanoimprint system]
Next, a nanoimprint system (nanoimprint apparatus) for realizing the nanoimprint method described above will be described. In the following description, parts that are the same as or similar to those in the previous description are given the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted.
(全体構成)
図2は、本発明の実施形態に係るナノインプリントシステムの概略構成図である。同図に示すナノインプリントシステム10は、石英ガラスなどの光透過性を有する基板20上に光硬化性樹脂液体(レジスト液)を吐出させる光硬化性樹脂液体吐出部12と、基板20上に配置された光硬化性樹脂液体に所望のパターンを転写するパターン転写部14と、基板20を搬送する搬送部22と、を備えて構成される。
(overall structure)
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the nanoimprint system according to the embodiment of the present invention. A
光硬化性樹脂液体吐出部12は、複数のノズル(図2中不図示、図4に符号23を付して図示)が形成されるインクジェットヘッド24を備え、各ノズルから光硬化性樹脂液体25を吐出させ、基板20の表面(光硬化性樹脂液体着弾面)に光硬化性樹脂液体25を着弾させる。
The photocurable resin
パターン転写部14は、基板20上の光硬化性樹脂液体25に転写すべき所望の凹凸パターンが形成されたモールド26と、紫外線を照射する紫外線照射装置28と、を備え、光硬化性樹脂液体25が着弾した基板20の表面にモールド26を押し当てた状態で、基板20の裏側(モールド26を押し当てた表面と反対側の面)から紫外線照射を行い、基板20上の光硬化性樹脂液体25を硬化させることにより、基板20上の光硬化性樹脂液体25(光硬化性樹脂層25’)に対してパターン転写を行なう。
The
モールド26は、シリコンが適用される。また、基板20が紫外線照射装置28から照射される紫外線を透過可能な光透過性材料から構成されることにより、基板20の下方(モールド26とは反対側)に配置される紫外線照射装置28から紫外線照射が行なわれたとき、基板20で遮られることなく基板20上の光硬化性樹脂液体25に紫外線が照射され、該光硬化性樹脂液体25を硬化させることができる。
Silicon is applied to the
光透過性材料としては、例えば、ガラス、石英などを使用することができる。 As the light transmissive material, for example, glass, quartz or the like can be used.
モールド26は、図2の上下方向(両矢印線により図示した方向)に移動可能に構成されており、基板20の表面に対してモールド26のパターン形成面が略平行となる状態を維持しながら下方に移動して、基板20の表面全体に略同時に接触するように押し当てられ、パターン転写が行なわれる。
The
なお、図示は省略するが、モールド26を光透過性材料により構成し、基板20の表側(モールド側)から紫外線を照射する形態も可能である。
In addition, although illustration is abbreviate | omitted, the form which comprises the
搬送部22は、例えば、搬送ステージなどの基板20を固定して搬送する搬送手段を含んで構成され、基板20を搬送手段の表面に保持しつつ、該基板20を光硬化性樹脂液体吐出部12からパターン転写部14に向かう方向(以下、「y方向」ということもある。)に搬送を行なう。
The
該搬送手段の具体例として、リニアモータとエアスライダーの組み合わせや、リニアモータとLMガイドの組み合わせなどがあり得る。なお、基板20を移動させる代わりに、光硬化性樹脂液体吐出部12やパターン転写部14を移動させるように構成してもよいし、両者を移動させてもよい。
Specific examples of the conveying means include a combination of a linear motor and an air slider, and a combination of a linear motor and an LM guide. Instead of moving the
(光硬化性樹脂液体吐出部の説明)
図3は、光硬化性樹脂液体吐出部12の概略構成を示す構成図である。同図に示す光硬化性樹脂液体吐出部12は、シリアル型のインクジェットヘッド24を具備し、インクジェットヘッド24は、x方向に沿って設けられたガイド27に沿って移動可能なキャリッジ29に搭載されている。
(Description of photocurable resin liquid discharge part)
FIG. 3 is a configuration diagram illustrating a schematic configuration of the photocurable resin
図3に示す光硬化性樹脂液体吐出部12は、インクジェットヘッド24をx方向に走査させながらx方向への光硬化性樹脂液体25(図1参照)を吐出させ、x方向について一回の走査が終了すると基板20をy方向へ所定量移動させて、次の領域への光硬化性樹脂液体25を吐出させ、この動作を繰り返しながら基板20の全面にわたって光硬化性樹脂液体25を配置させるように構成されている。
The photocurable resin
図4(a),(b)は、図3に示すシリアル型のインクジェットヘッド24のノズル配置例を示す平面図である。図4(a)に示すインクジェットヘッド24は、y方向に沿って複数のノズル23が並べられた構造を有している。また、図4(b)に示すように、複数のノズル23を千鳥状に配置して、y方向の実質的なノズルピッチを小さくすることも可能である。
4A and 4B are plan views showing an example of nozzle arrangement of the serial
なお、本例ではシリアル方式のインクジェットヘッド24を例示したが、基板20の全幅に対応する長さにわたって、複数のノズルが並べられた構造を有するフルライン型のインクジェットヘッドを適用することも可能である。
In this example, the serial
また、ノズル配置は、マトリクス配置を適用してもよいし、千鳥配置や一列配置を適用してもよい。 The nozzle arrangement may be a matrix arrangement, a staggered arrangement, or a one-row arrangement.
(インクジェットヘッドの構造)
図5は、インクジェットヘッド24の一チャンネル分の液滴吐出素子の立体的構成を示す断面図である。同図に示すインクジェットヘッド24は、複数のノズル23の開口が形成されたノズルプレート23Aと、圧力室32や共通流路35等の流路が形成された流路板等を積層接合した構造から成る。
(Inkjet head structure)
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a three-dimensional configuration of a droplet discharge element for one channel of the
ノズルプレート23Aは、インクジェットヘッド24のノズル面23Bを構成し、各圧力室32にそれぞれ連通する複数のノズル23が形成されている。なお、図5では、一チャンネル分の図示のため、ノズル23が一つだけ図示されている。
The
流路板は、圧力室32の側壁部を構成するとともに、共通流路35から圧力室32にインクを導く個別供給路の絞り部(最狭窄部)としての供給口34を形成する流路形成部材である。
The flow path plate forms a side wall portion of the
なお、説明の便宜上、図5では簡略的に図示しているが、流路板は一枚又は複数の基板を積層した構造である。ノズルプレート23Aおよび流路板は、シリコンを材料として半導体製造プロセスによって所要の形状に加工することが可能である。
For convenience of explanation, the flow path plate has a structure in which one or a plurality of substrates are stacked, although it is illustrated schematically in FIG. The
共通流路35はインク供給源たるインクタンク(不図示)と連通しており、インクタンクから供給されるインクは共通流路35を介して各圧力室32に供給される。
The
圧力室32の一部の面(図5において天面)を構成する振動板36には、上部(個別)電極37Aおよび下部(共通)電極37Bを備え、上部電極37Aと下部電極37Bとの間に圧電体38Aがはさまれた構造を有する圧電素子38が接合されている。
The
振動板36を金属薄膜や金属酸化膜により構成すると、圧電素子38の下部電極37Bに相当する共通電極として機能する。なお、樹脂などの非導電性材料によって振動板を形成する態様では、振動板部材の表面に金属などの導電材料による下部電極層が形成される。
When the
上部電極37Aに駆動電圧を印加することによって圧電素子38が変形して圧力室32の容積が変化し、これに伴う圧力変化によりノズル23からインクが吐出される。インク吐出後、圧電素子38が元の状態に戻る際、共通流路35から供給口34を通って新しいインクが圧力室32に再充填される。
By applying a driving voltage to the
(インクジェットヘッドおよびヘッドカバーの構造)
本実施形態においては、光硬化性樹脂液体の吐出安定性、微液滴吐出のために、インクジェットヘッド24のノズルプレート23Aの温度調節(特に加温)を行なうことで、光硬化性樹脂液体の粘度を低くしている。また、ノズルプレート23Aを温度調節することにより生じた熱が、光硬化性樹脂液体が付与される基板20に熱が伝わることを防止するため、ヘッドカバー42を設け、ヘッドカバー42の温度調節を行なっている。
(Inkjet head and head cover structure)
In the present embodiment, the temperature of the
図6(a)は、インクジェットヘッド24およびヘッドカバー42の斜視図、図6(b)は図6(a)の断面図である。
6A is a perspective view of the
図6に示すように、本実施形態においては、ノズルプレート23Aの側面にヒータ44およびサーミスタ46を備える。ヒータ44によりノズルプレート23Aから吐出される光硬化性樹脂液体の温度を温めることができ、光硬化性樹脂液体の粘性を制御し、吐出安定性、液滴量の制御を行なうことができる。また、液滴を小さくすることで、基板上に密に機能性材料の液滴を配置することができ、スループットを向上させることができる。
As shown in FIG. 6, in this embodiment, a
ヒータ44の温度は、ノズルプレート23Aの側部に設けられたサーミスタ46により抵抗値を測定することで、温度に換算し、ヒータ44の温度、光硬化性樹脂液体の温度を制御している。本実施形態においては、ヒータ44およびサーミスタ46が第1の温度制御手段となる。
The temperature of the
インクジェットヘッド24の周りには、インクジェットヘッド24全体を覆う、ヘッドカバー42が設けられている。インクジェットヘッド24を加熱することによって生じた熱により、光硬化性樹脂液体が付与される基板が加熱され、線膨張差により装置や基板のズレが生じるため、インプリントの精度に影響が生じる。このヘッドカバー42によりインクジェットヘッド24を覆うことで、インクジェットヘッド24の周囲温度と基板20とに温度差が生じることを防止することができるので、基板20の温度変化を防止し、精度良くインプリントすることができる。本実施形態においては、ノズルプレート23Aのみを加熱しているので、第1の温度制御手段による熱が基板20、又は、他の装置へ伝わることを防止することができる。
A
なお、図6においては、ヒータ44とサーミスタ46を用いて温度調節を行なう態様で説明したが、その他の態様としてヒータと熱電対、ペルチェ素子により温度を制御することも可能である。
In FIG. 6, the temperature adjustment using the
ヘッドカバー42内には、ノズルプレート23Aを加熱するヒータ44に生じた熱によりインクジェットヘッド24の周囲温度が加熱されるのを防止するため、温調水用流路48を設け、ヘッドカバー42を温度調節(特に冷却)することにより、ヒータ44の熱により周囲温度が上昇することを防止することができる。
In the
ヘッドカバー42を冷却する方法としては、図6に示すように、温調水用流路48を設け、流路に所望の温度の水を循環させることでヘッドカバー42を冷却させることができる。温調水用流路48には、図示しない循環ポンプが設けられているとともに、ラジエーターを備え、ヘッドカバー42内で得た熱を放熱し、循環させることで、冷却を行っている。また、温調水用流路48内を流す水の温度は、インクジェットヘッド24の外部の温度に従って制御される。
As a method of cooling the
ヘッドカバー42は、空冷により冷やすことができ、ヘッドカバー42に直接空気をあてて冷却することも可能である。本実施形態においては、水冷、空冷によりヘッドカバー42を冷却する手段を含めたヘッドカバー42が第2の温度制御手段となる。
The head cover 42 can be cooled by air cooling, and can be cooled by directly applying air to the
ヘッドカバー42としては、ヒートシンクを用いることができる。ヒートシンクを用いることにより、熱の放熱により温度を下げることができる。ヘッドカバー42の材料としては、熱が伝導しやすいアルミニウム、銅などの金属を用いることができる。
A heat sink can be used as the
なお、図6においては、ヘッドカバーをインクジェットヘッド24のノズルプレート23A側以外の面を覆う構成で記載したが、ヒータ44の熱が他の装置、基板に伝わらないようにすることができれば、全面でなくともいずれか一面の温度制御をする態様とすることもできる。
In FIG. 6, the head cover is described so as to cover the surface other than the
図7は、別の実施形態にかかるインクジェットヘッドおよびインクジェットカバーの図であり、図7(a)が斜視図、図7(b)は図7(a)の断面図である。 7A and 7B are diagrams of an inkjet head and an inkjet cover according to another embodiment, in which FIG. 7A is a perspective view and FIG. 7B is a cross-sectional view of FIG.
図7は、ノズルプレート23Aを加熱するヒータ44のとは別に、インクジェットヘッド24を加熱するヒータ50を備えている点が上記実施形態と異なっている。インクジェットヘッド24を加熱するヒータ50を備えることにより、圧力室32内の光硬化性樹脂液体の温度を調節することができるので、より効率的に吐出される光硬化性樹脂液体の温度を制御することができる。
FIG. 7 is different from the above embodiment in that a
なお、インクジェットヘッド24を温調する手段ヒータ50、および、ヘッドカバー42を冷却する手段については、上記実施形態と同様の構成とすることができる。
The means
次に、図8、図9を用いて、インクジェットヘッド24のノズル面23Bの熱が基板に伝わらないようにするノズルカバー52の構成について説明する。
Next, the configuration of the
図8は、ノズル面23Bの一部を覆うノズルカバー52を備えるインクジェットヘッド24の断面図である。図8に示すように、インクジェットヘッド24のノズル面23Bの熱が、基板に伝わることを防止するために、ノズル面23Bのノズル23以外の部分を覆うノズルカバー52を設けることができる。ノズル面23Bを覆うことで、ノズル面23Bを加熱することにより生じた熱が基板20に伝わることを防止することができる。
FIG. 8 is a cross-sectional view of the
ノズル面23Bを覆うノズルカバー52としては、図8に示すように、ヘッドカバー42と一体のものを使用することができる。また、ノズルカバー52として、ヘッドカバー42と別の部材として設けることもできる。
As the
また、ノズルカバー52とヘッドカバー42を一体とすることで、ヘッドカバー42に設けられた温調水用流路48によりノズルカバー52の温度調節を行なうことができる。また、ノズルカバー52とヘッドカバー42と別部材とする場合は、ノズルカバー52に温度制御手段を設けることもできる。温度制御手段としては、ヘッドカバー42と同様の構成とすることができる。
Further, by integrating the
ノズルカバー52としては、ヘッドカバー42と同様にヒートシンクを用いることができる。ヒートシンクを用いることにより、熱の放熱により温度を下げることができる。ノズルカバー52の材料としては、熱が伝導しやすいアルミニウム、銅などの金属を用いることができる。
As the
図9は、ノズル面23Bの一部を覆うノズルカバー52の他の実施形態を示す断面図である。図9に示すノズルカバー52は、ノズルカバー52が、ノズル面23Bと接触していない点が上記実施形態と異なっている。
FIG. 9 is a cross-sectional view showing another embodiment of the
図9に示すように、ノズル面23Bとノズルカバー52とを非接触とすることにより、ノズル面23Bとノズルカバー52との間に空気の断熱層53を設けることができるので、より断熱効果を発揮することができる。
As shown in FIG. 9, since the
なお、本発明においては、ノズルカバー52は設けても設けなくてもよいが、ノズルカバー52を設けることで、ノズルプレート23Aから基板20への伝熱を防止することができるので、ノズルカバー52を設けることが好ましい。
In the present invention, the
なお、図6〜図9の実施形態において、温度差による結露を防止するため、ヘッドカバー42、ノズルカバー52は撥水処理されていることが好ましい。撥水処理は従来と同様の方法により行なうことができる。
In the embodiment shown in FIGS. 6 to 9, the
次に、ノズル面23Bのメンテナンス方法について説明する。上述したように、本発明においては、液体を吐出するノズル23を有するノズルプレート23Aと、ノズル面23Bをカバーするノズルカバー52とで段差が設けられている。そして、パージにより吐出された液体を所定の液量とすることにより、ノズル面23Bを傷つけることなく、パージされた液体を吸収することができる。
Next, a maintenance method for the
図10はパージにより排出されたノズル面23Bの液滴54の断面図であり、図11は図10における液滴が吐出されたノズル面の平面図である。また、図12は、他の実施形態におけるノズル面23Bの液滴54’の断面図である、図13は図12における液滴54’がパージされたノズル面の平面図である。
10 is a cross-sectional view of the
図10、12に示すように、本発明は、ノズルプレート23Aと、ノズルカバー52とで、段差が設けられている。パージした液滴54の高さを、ノズル面23Bとノズルカバー52との段差より高くすることにより、ブロット部材を接触させることで、ブロット部材によりパージした液滴を吸収させることができる。
As shown in FIGS. 10 and 12, in the present invention, a step is provided between the
また、図12に示すように、パージした機能性インクの液滴は、ノズルカバー52の側面にかからないように、ノズルプレート23A上にインクが留まることが好ましい。ノズルカバー52に液滴がかかるまでパージを行なうと液滴がノズル面に留まらず吐出されてしまうので好ましくない。具体的には、次の条件を満たすように液滴の量を決定すること
が好ましい。
Also, as shown in FIG. 12, it is preferable that the ink remains on the
液的の高さをh、半径をr、ノズル面との接触角をθ、液滴の体積をVとすると次の式で関係づけられる。 When the liquid height is h, the radius is r, the contact angle with the nozzle surface is θ, and the volume of the droplet is V, the following relationship is established.
図11(a)、図13(a)のように、パージによりノズルから排出した液滴が独立している場合、ノズル間隔をd、ノズルカバーの幅をwとすると、2r<d、2r<wを満たす液滴量で、液滴の高さがノズル面とノズルカバーの段差より高くなるように調節する。 As shown in FIGS. 11A and 13A, when the droplets discharged from the nozzles by the purge are independent, assuming that the nozzle interval is d and the width of the nozzle cover is w, 2r <d, 2r < The height of the droplet is adjusted so as to be higher than the level difference between the nozzle surface and the nozzle cover with the amount of droplet satisfying w.
また、図11(b)、図13(b)にように、パージによりノズルから排出した液滴が隣り合うノズルから排出した液滴とつながる場合は、断面積Sは次の式で関係づけられる。 Further, as shown in FIGS. 11 (b) and 13 (b), when a droplet discharged from a nozzle by purging is connected to a droplet discharged from an adjacent nozzle, the cross-sectional area S is related by the following equation. .
排出された液体の長さをlとすると、V=S・lで与えられる。したがって、2r<wを満たす液滴量で、式(1)で与えられる液滴の高さhが、ノズル面とノズルカバーの段差より高くなるように調節する。 If the length of the discharged liquid is l, V = S · l. Therefore, the height h of the liquid droplet given by the equation (1) is adjusted so as to be higher than the level difference between the nozzle surface and the nozzle cover with the amount of liquid droplet satisfying 2r <w.
図11(a)、(b)、図13(a)、(b)は、ノズルからパージされた液滴を有するノズル面の平面図である。図11(a)、図13(a)は、パージした液体の各液滴54、54’が孤立している状態を示す図であり、図11(b)、図13(b)は、隣り合うノズル23からパージされた液滴54、54’が接触し、液滴の列として形成された図である。本実施形態においては、いずれの場合においても、ブロット部材を接触させることで、液滴の吸収を行なうことができる。なお、パージされた液滴54のサイズは、液滴54をノズルプレート23Aで保持することができ、液滴54の高さが、ノズル面23Bとノズルカバー52との段差より高くすることができれば良い。具体的には、ノズルカバー52の厚さ、ノズルプレート23Aのノズルカバー52で覆われていない部分の幅、ノズルピッチ、ノズルプレート23Aの接触角により液滴のパージ量を決定することができる。
FIGS. 11A, 11B, 13A, and 13B are plan views of nozzle surfaces having droplets purged from the nozzles. FIGS. 11 (a) and 13 (a) are diagrams showing a state where the purged
次に図14、図15を用いて、パージした液滴54をブロット部材56に吸収する方法について説明する。
Next, a method of absorbing the purged
図15に示すように、ブロット部材は、円柱形のローラ58にクリーニングパッド60を設けて形成されている。このクリーニングパッド60を図14(a)に示すように、ノズルプレート23Aおよびノズルカバー52の段差構造に接触させることにより、液滴がクリーニングパッド60に吸収され、液滴の除去を行なうことができる(図14(b))。
As shown in FIG. 15, the blot member is formed by providing a
ブロット部材56は円柱形のローラ58にクリーニングパッド60を設け、図14(a)に示すように、ノズルプレート23Aとノズルカバー52との段差構造と接触させることで、段差構造の凹部内部にブロット部材56を入れることができるので、容易にパージした液滴を吸収させることができる。ブロット部材は、ノズル面に対して、対向する方向からノズル面に接触するように垂直に移動させることで、クリーニングパッド60に液滴を吸収させることができる。
The
また、ブロット部材56のクリーニングパッド60をノズル面23Bと相対的に移動させることで、クリーニング性を向上させることも可能である。クリーニングパッド60を移動させる方法としては、図15に示すように、クリーニングパッド60を供給ローラ62から供給し、ローラ58を介して、巻取りローラ64で巻き取ることによりクリーニングパッド60を移動させてクリーニングすることも可能である。
In addition, the cleaning performance can be improved by moving the
クリーニングパッド60としては、トレシー(東レ株式会社)などを用いることができる。
As the
なお、図14、15においては、クリーニングパッド60を接触させる部材として円柱形のローラ58を用いているが、本発明においてはこれに限定されず、他の形状のものを用いても良い。上述したようにパージした液滴54は、段差構造の凹部から出るように液滴54が形成されているので、ブロット部材56が段差構造の凹部内に入り込まなくても液滴の吸収を行なうことができる。但し、ブロット部材56を凹部内部に入り込ませる、クリーニングパットを移動させるためには、円柱形状のロールを用いることが好ましい。
14 and 15, the
また、ブロット部材56は、光硬化性樹脂液体を吐出する際にノズルプレート23Aを加熱した熱が、パージした光硬化性樹脂液体を拭き取るブロット部材56に伝わり、その熱により、インプリントシステムに対流、放熱で伝わることを防止するため、温度調節が行なわれることが好ましい。
Also, the
ブロット部材56を温度調節する方法としては、図15に示すように、ローラ58に温調水用流路66を設け、所定の温度の液体を流すことで温度調節を行なうことができる。ブロット部材56の温度調節を行なうことで、ノズルプレートの加熱に用いられた熱を冷やすことができ、他の装置に伝わることを防止することができる。ブロット部材56に温度調節用の液体を供給する方法としては、ヘッドカバー42の温度調節を行なう方法と同様の方法により行なうことができる。本実施形態においては、ブロット部材56の温度調節を行なう温調水用流路66が第3の温度制御手段となる。
As a method of adjusting the temperature of the blotting
図16は、インクジェットヘッド24の保存時に用いられるキャッピング部材68の斜視図である。インクジェットヘッド24には、ノズル23の乾燥防止又はノズル近傍のインク粘度上昇を防止するための手段としてキャッピング部材68が設けられている。
FIG. 16 is a perspective view of the capping
キャッピング部材68は、不図示の移動機構によって、インクジェットヘッド24に対して相対移動可能であり、必要に応じて所定の退避位置からインクジェットヘッド24下方のメンテナンス位置に移動される。
The capping
キャッピング部材68は、図示せぬ昇降機構によってインクジェットヘッド24に対して相対的に昇降変位される。電源OFF時や印刷待機時にキャップを所定の上昇位置まで上昇させ、インクジェットヘッド24に密着させることにより、ノズル面23Bをキャッピング部材68で覆う。
The capping
印字中又は待機中において、特定のノズル23の使用頻度が低くなり、ある時間以上インクが吐出されない状態が続くと、ノズル近傍のインク溶媒が蒸発してインク粘度が高くなってしまう。このような状態になると圧電素子38が動作してもノズル23からインクを吐出できなくなる。
During printing or standby, if the frequency of use of
このような状態になる前に、圧電素子38の動作により吐出が可能な粘度の範囲内で圧電素子38を動作させ、粘度が上昇したノズル近傍の劣化インクを排出すべくキャッピング部材68に向って予備吐出が行なわれる。「予備吐出」には、スピット、空吐出、つば吐き、ダミー吐出などと呼ばれる処理が含まれる。
Before this state is reached, the
また、インクジェットヘッド24内の液体や圧力室32の内部に気泡が混入した場合、圧電素子38が動作してもノズル23からインクを吐出させることができなくなる。このような場合にはインクジェットヘッド24にキャッピング部材68を当て、吸引ポンプ70で圧力室32内の気泡が混入したインクを吸引により除去し、吸引除去したインクを回収タンク72へ送液する。吸引動作が終了したら、キャッピング部材68内の圧力を大気圧に戻すため、大気開放バルブ74を開放し、キャッピング部材68内の圧力を大気圧とする。
In addition, when bubbles are mixed in the liquid in the
この吸引動作は、初期の光硬化性樹脂液体のインクジェットヘッド24の充填時、あるいは長時間の停止後の使用開始時にも粘度上昇(固化)した劣化インクの吸出しが行なわれる。なお、吸引動作は、圧力室32内の光硬化性樹脂液体全体に対して行なわれるので、消費量が大きくなる。したがって、光硬化性樹脂液体の粘度上昇が小さい場合には予備吐出を行なう態様が好ましい。
This suction operation sucks out the deteriorated ink whose viscosity has been increased (solidified) even when the ink-
本実施形態においては、上述したように、インクジェットヘッドから吐出される光硬化性樹脂液体の温度調節を行なうため、インクジェットヘッド24、又は、ノズルプレート23Aの温度調節を行なっている。したがって、ノズルプレート23Aの熱がキャッピング部材68に伝わり、その熱が他の装置に対流、放熱により伝わることを防止するため、キャッピング部材68の温度が一定になるように、温調水用流路76が設けられている。この温調水用流路76に所定の温度の液体を流すことで、キャッピング部材68の温度制御を行なうことができる。キャッピング部材68の温度制御をする方法としては、上述したヘッドカバー42、ブロット部材56と同様の方法により行なうことができる。本実施形態においては、温調水用流路76が第4の温度制御手段となる。
In the present embodiment, as described above, the temperature of the
また、ノズル23をキャッピング部材68でキャッピングする際、ノズルカバー52とキャッピング部材68を接触させてキャッピングすることが好ましい。キャッピング部材68とノズルカバー52とを接触させることで、ノズルプレート23Aの熱がキャッピング部材68に伝わることを防止することができ、基板、他の装置に熱が伝わることを防止することができる。
Further, when the
〔光硬化性樹脂液体の説明〕
次に、本例に示すナノインプリントシステムに適用される光硬化性樹脂液体の一例として、レジスト組成物(以下、単に「レジスト」と記載することがある。)について詳細に説明する。
[Description of photocurable resin liquid]
Next, as an example of a photocurable resin liquid applied to the nanoimprint system shown in this example, a resist composition (hereinafter, simply referred to as “resist”) will be described in detail.
レジスト組成物は、一種以上のフッ素を含む界面活性剤と重合性化合物と、光重合開始剤Iとを少なくとも含有するインプリント用硬化性組成物である。 The resist composition is a curable composition for imprints containing at least a surfactant containing at least one fluorine, a polymerizable compound, and a photopolymerization initiator I.
レジスト組成物には、機能として多官能重合性基を有することによる架橋性の発現を狙い、又は炭素密度を高める、又は結合エネルギーの総量を高める、又は硬化後の樹脂中に含まれるO、S、N、等の電気陰性度が高い部位の含有率を抑制する等によりエッチング耐性を向上させる目的で重合性官能基を有する1官能以上のモノマー成分を含んでもよく、さらに、必要に応じて、基板とのカップリング剤、揮発性溶剤、酸化防止剤等を含んでもよい。 The resist composition aims to develop crosslinkability by having a polyfunctional polymerizable group as a function, or increase the carbon density, increase the total amount of binding energy, or include O, S contained in the cured resin. , N, and the like, may contain a monomer component having one or more functional groups having a polymerizable functional group for the purpose of improving the etching resistance by suppressing the content of a portion having a high electronegativity, and if necessary, A coupling agent with the substrate, a volatile solvent, an antioxidant and the like may be included.
基板とのカップリング剤としては、前述の基板の密着処理剤と同様の材料を用いることができる。含有量としては、基板とレジスト層との界面に配置する程度に含有していれば良く、10質量%以下であれば良く、5質量%以下がより好ましく、2質量%以下が更により好ましく、0.5質量%以下であることが最も好ましい。 As the coupling agent with the substrate, the same material as the adhesion treatment agent for the substrate described above can be used. As content, it should just be contained to the extent arrange | positioned in the interface of a board | substrate and a resist layer, it should just be 10 mass% or less, 5 mass% or less is more preferable, 2 mass% or less is still more preferable, Most preferably, it is 0.5 mass% or less.
レジスト組成物の粘度は、モールド26(図2参照)に形成されたパターンへのレジスト組成物中の固形分(揮発溶剤成分を除いた成分)の入り込みと、モールド26への濡れ広がり性の観点から、固形分の粘度は、1000mPa・s以下であることが好ましく、100mPa・s以下であることがより好ましく、20mPa・s以下であることが更により好ましい。しかしながら、インクジェット方式を利用する場合は、室温又はヘッドで吐出時に温度を制御することで、20mPa・s以下となることが好ましく、またレジスト組成物の表面張力が20ミリニュートン毎メートル(mN/m)以上40ミリニュートン毎メートル以下の範囲、さらにミリニュートン毎メートル以上、36ミリニュートン毎メートル以下となることが、インクジェットでの吐出安定性を確保する観点で好ましい。また、微液滴吐出のためには、粘度は10mPa・s以下であることが好ましく、さらに6mPa・s以下がより好ましい。
The viscosity of the resist composition is determined from the viewpoint of penetration of solids (components excluding volatile solvent components) in the resist composition into the pattern formed in the mold 26 (see FIG. 2) and wetting and spreading to the
(重合性化合物)
レジスト組成物の主成分となる重合性化合物としては、以下の〔数4〕で示される化合物中のフッ素含有率が5%以下であるか、又はフルオロアルキル基又はフルオロアルキルエーテル基を実質的に含まない重合性化合物であることとする。
(Polymerizable compound)
As the polymerizable compound as the main component of the resist composition, the fluorine content in the compound represented by the following [Equation 4] is 5% or less, or a fluoroalkyl group or a fluoroalkyl ether group is substantially included. The polymerizable compound is not included.
重合性化合物としては、硬化後のパターンの精度およびエッチング耐性等の品質の良好なものであることが好ましい。かかる重合性化合物としては、重合により架橋して三次元構造を有する重合体となる多官能単量体を含むことが好ましく、多官能単量体は、少なくとも1つの2価又は3価の芳香族基を有するものであることが好ましい。 The polymerizable compound is preferably a compound having good quality such as pattern accuracy after curing and etching resistance. The polymerizable compound preferably includes a polyfunctional monomer that is cross-linked by polymerization to become a polymer having a three-dimensional structure, and the polyfunctional monomer includes at least one divalent or trivalent aromatic. It is preferable to have a group.
硬化(重合)後に三次元構造を有するレジストの場合は、硬化処理後の形状維持性が良く、モールド剥離時にモールドとレジストとの付着力によって、レジストにかかる応力がレジスト構造体の特定エリアに集中し、パターンが塑性変形することが抑制される。 In the case of a resist having a three-dimensional structure after curing (polymerization), the shape maintenance property after curing is good, and the stress applied to the resist is concentrated on a specific area of the resist structure due to the adhesive force between the mold and the resist when the mold is peeled off. In addition, the plastic deformation of the pattern is suppressed.
しかしながら、重合後に三次元構造を有する重合体となる多官能モノマーの比率や、重合後に三次元架橋を形成する部位の密度が上昇すると、硬化後のヤング率が大きくなって変形性が低下し、また膜の脆性が悪化するため、モールド剥離時に破断しやすくなってしまうことが懸念される。特にパターンサイズが30nm幅以下でパターンアスペクト比が2以上のパターンを残膜厚みが10nm以下となる態様では、ハードディスクパターンや半導体パターンなどの広エリアでの形成を試みた場合に、パターンの剥がれやもげが発生する確率が大きくなると考えられる。 However, when the ratio of the polyfunctional monomer that becomes a polymer having a three-dimensional structure after polymerization and the density of the site that forms three-dimensional crosslinks after polymerization increase, the Young's modulus after curing increases and the deformability decreases, Moreover, since the brittleness of the film is deteriorated, there is a concern that the film may be easily broken at the time of mold peeling. In particular, in an aspect in which the pattern size is 30 nm width or less and the pattern aspect ratio is 2 or more, and the remaining film thickness is 10 nm or less, when the formation in a wide area such as a hard disk pattern or a semiconductor pattern is attempted, pattern peeling or It is thought that the probability that moge will occur increases.
したがって、多官能単量体は、重合性化合物中に10質量%以上含有されることが好ましく、20質量%以上含有されることがより好ましく、30質量%以上含有されることがさらに好ましく、40質量%以上であることが最も好ましいことを見出した。 Therefore, the polyfunctional monomer is preferably contained in the polymerizable compound in an amount of 10% by mass or more, more preferably 20% by mass or more, and further preferably 30% by mass or more. It has been found that the content is most preferably at least mass%.
また、次式〔数2〕で表される架橋密度が0.01個/nm2以上10個/nm2以下であることが好ましく、0.1個/nm2以上6個/nm2以下であることがより好ましく、0.5個/nm2以上5.0個/nm2以下であることがもっとも好ましいことを見出した。組成物の架橋密度は、各分子の架橋密度を求め、さらに重量平均より求めるか、又は組成物の硬化後密度を測定し、Mw、および(Nf−1)についてそれぞれの値を重量平均した値と次式〔数5〕より求める。 Further, it is preferable that the crosslinking density expressed by the following equation [Equation 2] is 0.01 pieces / nm 2 or more 10 / nm 2 or less, 6 / nm 2 hereinafter 0.1 or / nm 2 or more more preferably, it has been found most preferable to be 0.5 or / nm 2 to 5.0 pieces / nm 2 or less. The cross-linking density of the composition is a value obtained by calculating the cross-linking density of each molecule and further obtaining from the weight average, or measuring the density after curing of the composition, and averaging the respective values for Mw and (Nf-1). And the following equation [Equation 5].
但し、Daは1分子の架橋密度、Dcは硬化後密度、Nfはモノマー1分子中に含まれるアクリレート官能基数、Naはアボガドロ定数、Mwは分子量である。 However, Da is the crosslinking density of one molecule, Dc is the density after curing, Nf is the number of acrylate functional groups contained in one monomer molecule, Na is the Avogadro constant, and Mw is the molecular weight.
重合性化合物の重合性官能基としては、特に制限されないが、反応性および安定性が良好であることから、メタクリレート基、アクリレート基が好ましく、アクリレート基がより好ましい。 The polymerizable functional group of the polymerizable compound is not particularly limited, but a methacrylate group and an acrylate group are preferable, and an acrylate group is more preferable because of good reactivity and stability.
ドライエッチング耐性は、レジスト組成物の大西パラメータおよびリングパラメータにより評価することができる。大西パラメータが小さく、また、リングパラメータが大きいものほどドライエッチング耐性に優れる。本発明において、レジスト組成物は、大西パラメータが4.0以下、好ましくは3.5以下、より好ましくは3.0以下となるように、また、リングパラメータが0.1以上、好ましくは0.2以上、より好ましくは0.3以上となるものを好適としている。 The dry etching resistance can be evaluated by the Onishi parameter and the ring parameter of the resist composition. The smaller the Onishi parameter and the larger the ring parameter, the better the dry etching resistance. In the present invention, the resist composition has an Onishi parameter of 4.0 or less, preferably 3.5 or less, more preferably 3.0 or less, and a ring parameter of 0.1 or more, preferably 0.8. Those that are 2 or more, more preferably 0.3 or more are suitable.
上記各パラメータは、レジスト組成物を構成する揮発溶剤成分以外の構成物質について、構造式を元に後述の計算式を用いて算出された材料パラメータ値を、組成重量比を元に組成物全体で平均化した値として求める。したがって、レジスト組成物の主成分である重合性化合物についても、レジスト組成物中のその他の成分、および上記パラメータを考慮して選択することが好ましい。 The above parameters are the material parameter values calculated by using the calculation formula described later based on the structural formula for the constituent materials other than the volatile solvent component constituting the resist composition, and the entire composition based on the composition weight ratio. Calculated as an averaged value. Accordingly, the polymerizable compound that is the main component of the resist composition is also preferably selected in consideration of the other components in the resist composition and the above parameters.
大西パラメータ=(化合物中の総原子数)/{(化合物中の炭素原子数)−(化合物中の酸素原子数)}
リングパラメータ=(環構造を形成する炭素質量)/(化合物の全質量)
重合性化合物としては、以下に示す重合性単量体、およびかかる重合性単量体が数単位重合したオリゴマー等が挙げられる。パターン形成性とエッチング耐性の観点から、重合性単量体(Ax)、および特開2009−218550号公報明細書の段落〔0032〕〜〔0053〕に記載の化合物のうちの少なくとも1種類以上を含むことが好ましい。
Onishi parameter = (total number of atoms in compound) / {(number of carbon atoms in compound) − (number of oxygen atoms in compound)}
Ring parameter = (mass of carbon forming the ring structure) / (total mass of compound)
Examples of the polymerizable compound include the polymerizable monomers shown below and oligomers obtained by polymerizing several units of such polymerizable monomers. From the viewpoint of pattern formability and etching resistance, at least one of the polymerizable monomer (Ax) and the compounds described in paragraphs [0032] to [0053] of JP-A-2009-218550 is used. It is preferable to include.
(重合性単量体(Ax))
重合性単量体(Ax)は、以下の〔化1〕に示す一般式(I)で表される。
(Polymerizable monomer (Ax))
The polymerizable monomer (Ax) is represented by the general formula (I) shown in the following [Chemical Formula 1].
なお、上記〔化1〕に示す一般式(I)中、Arは置換基を有していてもよい2価又は3価の芳香族基を表し、Xは単結合又は有機連結基を表し、R1は水素原子又は置換基を
有していてもよいアルキル基を表し、nは2又は3を表す。
In the general formula (I) shown in the above [Chemical Formula 1], Ar represents a divalent or trivalent aromatic group which may have a substituent, X represents a single bond or an organic linking group, R 1 represents a hydrogen atom or an alkyl group which may have a substituent, and n represents 2 or 3.
上記の一般式(I)中、Arとしては、n=2のときは2価の芳香族基(すなわちアリーレン基)を表し、n=3のときは3価の芳香族基を表す。アリーレン基としてはフェニレン基、ナフチレン基などの炭化水素系アリーレン基;インドール、カルバゾールなどが連結基となったヘテロアリーレン基などが挙げられ、好ましくは炭化水素系アリーレン基であり、さらに好ましくは粘度、エッチング耐性の観点からフェニレン基である。アリーレン基は置換基を有していてもよく、好ましい置換基としては、アルキル基、アルコキシ基、水酸基、シアノ基、アルコキシカルボニル基、アミド基、スルホンアミド基が挙げられる。 In the above general formula (I), Ar represents a divalent aromatic group (that is, an arylene group) when n = 2, and represents a trivalent aromatic group when n = 3. Examples of the arylene group include hydrocarbon-based arylene groups such as a phenylene group and a naphthylene group; heteroarylene groups in which indole, carbazole and the like are linked groups, preferably a hydrocarbon-based arylene group, and more preferably a viscosity, From the viewpoint of etching resistance, it is a phenylene group. The arylene group may have a substituent, and preferred examples of the substituent include an alkyl group, an alkoxy group, a hydroxyl group, a cyano group, an alkoxycarbonyl group, an amide group, and a sulfonamide group.
Xの有機連結基としては、鎖中にヘテロ原子を含んでいてもよいアルキレン基、アリーレン基、アラルキレン基が挙げられる。その中でも、アルキレン基、オキシアルキレン基が好ましく、アルキレン基がより好ましい。Xとしては、単結合又はアルキレン基であることが特に好ましい。 Examples of the organic linking group for X include an alkylene group, an arylene group, and an aralkylene group, which may contain a hetero atom in the chain. Among these, an alkylene group and an oxyalkylene group are preferable, and an alkylene group is more preferable. X is particularly preferably a single bond or an alkylene group.
R1は、好ましくは水素原子又はメチル基であり、より好ましくは水素原子である。R1が置換基を有する場合、好ましい置換基としては、特に制限はないが、例えば水酸基、ハロゲン原子(フッ素を除く)、アルコキシ基、アシルオキシ基を挙げることができる。nは2又は3であり、好ましくは2である。 R 1 is preferably a hydrogen atom or a methyl group, more preferably a hydrogen atom. When R 1 has a substituent, preferred substituents are not particularly limited, and examples thereof include a hydroxyl group, a halogen atom (excluding fluorine), an alkoxy group, and an acyloxy group. n is 2 or 3, preferably 2.
重合性単量体(Ax)は、以下の〔化2〕に示す一般式(I−a)、又は一般式(I−b)で表される重合性単量体であることが、組成物粘度を低下させる観点から好ましい。 The polymerizable monomer (Ax) is a polymerizable monomer represented by the following general formula (Ia) or (Ib) represented by the following [Chemical Formula 2]: This is preferable from the viewpoint of reducing the viscosity.
なお、上記の一般式(I−a)、(I−b)中、X1、X2は、それぞれ独立に単結合又は炭素数1〜3の置換基を有していてもよいアルキレン基を表し、R1は水素原子又は置換基を有していてもよいアルキル基を表す。 In the above general formulas (Ia) and (Ib), X 1 and X 2 are each independently an alkylene group which may have a single bond or a substituent having 1 to 3 carbon atoms. R 1 represents a hydrogen atom or an alkyl group which may have a substituent.
一般式(I−a)中、前記X1は、単結合又はメチレン基であることが好ましく、メチレン基であることが粘度低減の観点からより好ましい。X2の好ましい範囲は、前記X1の好ましい範囲と同様である。 In the general formula (Ia), X 1 is preferably a single bond or a methylene group, and more preferably a methylene group from the viewpoint of viscosity reduction. The preferable range of X 2 is the same as the preferable range of X 1 .
R1は上記の一般式(I)におけるとR1と同義であり、好ましい範囲も同様である。重合性単量体(Ax)は25℃において液体であると、添加量を増やした際にも異物の発生が抑制でき好ましい。重合性単量体(Ax)は25℃における粘度が70mPa・s未満であることがパターン形成性の観点から好ましく、50mPa・s以下であることがより好ましく、30mPa・s以下であることが特に好ましい。 R 1 has the same meaning as R 1 as in the above formula (I), and preferred ranges are also the same. When the polymerizable monomer (Ax) is liquid at 25 ° C., it is preferable that generation of foreign matters can be suppressed even when the addition amount is increased. The polymerizable monomer (Ax) preferably has a viscosity at 25 ° C. of less than 70 mPa · s from the viewpoint of pattern formation, more preferably 50 mPa · s or less, and particularly preferably 30 mPa · s or less. preferable.
以下の〔化3〕に好ましい重合性単量体(Ax)の具体例を示す。R1は一般式(I)におけるR1と同義である。R1としては硬化性の観点から、水素原子が好ましい。 Specific examples of preferred polymerizable monomers (Ax) are shown in the following [Chemical Formula 3]. R 1 has the same meaning as R 1 in the general formula (I). R 1 is preferably a hydrogen atom from the viewpoint of curability.
これらの中でも、以下の〔化4〕に示す化合物が25℃において液体であり、かつ、低粘度で、さらに良好な硬化性を示し、特に好ましい。 Among these, the compound shown in the following [Chemical Formula 4] is particularly preferable because it is liquid at 25 ° C., has a low viscosity, and exhibits better curability.
レジスト組成物においては、組成物粘度、ドライエッチング耐性、インプリント適性、硬化性等の改良の観点から、必要に応じて重合性単量体(Ax)と、以下に説明する重合性単量体(Ax)とは異なる他の重合性単量体と、を併用することが好ましい。 In the resist composition, from the viewpoint of improving the composition viscosity, dry etching resistance, imprint suitability, curability and the like, a polymerizable monomer (Ax) and a polymerizable monomer described below as necessary It is preferable to use in combination with another polymerizable monomer different from (Ax).
(他の重合性単量体)
他の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又はブテニルエーテル等を挙げることができ、硬化性の観点から、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。
(Other polymerizable monomers)
Examples of other polymerizable monomers include polymerizable unsaturated monomers having 1 to 6 ethylenically unsaturated bond-containing groups; compounds having an oxirane ring (epoxy compounds); vinyl ether compounds; styrene derivatives; A compound having an atom; propenyl ether, butenyl ether and the like can be mentioned, and a polymerizable unsaturated monomer having 1 to 6 ethylenically unsaturated bond-containing groups is preferable from the viewpoint of curability.
これらの他の重合性単量体のうち、インプリント適性とドライエッチング耐性、硬化性、粘度等の観点から、特開2009−218550号公報明細書の段落〔0032〕〜〔0053〕に記載の化合物をより好ましく含むことができる。さらに他に含むことができる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。 Among these other polymerizable monomers, from the viewpoints of imprint suitability, dry etching resistance, curability, viscosity, and the like, described in paragraphs [0032] to [0053] of JP-A-2009-218550 A compound can be included more preferably. Furthermore, the polymerizable unsaturated monomer (1-6 functional polymerizable unsaturated monomer) which has 1-6 the said ethylenically unsaturated bond containing group which can be contained is demonstrated.
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、1−または2−ナフチル(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、が例示される。 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, 1- or 2-naphthyl (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, dicyclopentanyloxye (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 referred to as “ECH”) modified phenoxy acrylate, phenoxyethyl (meth) ) Acrylate, phenoxydiethylene glycol (meth) acrylate, phenoxyhexaethylene glycol (meth) acrylate, phenoxytetraethylene glycol (meth) acrylate, polyethylene glycol (meth) acrylate, polyethylene glycol-polypropylene glycol (meth) acrylate, polypropylene glycol (meth) Acrylate, stearyl (meth) acrylate, EO modified succinic acid (meth) acrylate, tert-butyl (meth) acrylate, tribromophenyl (meth) acrylate, EO modified tribromophenyl (meth) acrylate, tridodecyl (meth) acrylate, p -Isopropenylphenol, styrene, α-methylstyrene, acrylonitrile are exemplified.
これらの中で特に、芳香族構造および/又は脂環炭化水素構造を有する単官能(メタ)アクリレートがドライエッチング耐性を改善する観点から好ましい。具体例ベンジル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニルオキシエチル(メタ)アクリレート、イソボロニル(メタ)アクリレート、アダマンチル(メタ)アクリレートが好ましく、ベンジル(メタ)アクリレート、が特に好ましい。 Among these, a monofunctional (meth) acrylate having an aromatic structure and / or an alicyclic hydrocarbon structure is particularly preferable from the viewpoint of improving dry etching resistance. Specific examples benzyl (meth) acrylate, dicyclopentanyl (meth) acrylate, dicyclopentanyloxyethyl (meth) acrylate, isobornyl (meth) acrylate and adamantyl (meth) acrylate are preferred, and benzyl (meth) acrylate is particularly preferred preferable.
他の重合性単量体として、エチレン性不飽和結合含有基を2個有する多官能重合性不飽和単量体を用いることも好ましい。好ましく用いることのできるエチレン性不飽和結合含有基を2個有する2官能重合性不飽和単量体の例としては、ジエチレングリコールモノエチルエーテル(メタ)アクリレート、ジメチロールジシクロペンタンジ(メタ)アクリレート、ジ(メタ)アクリル化イソシアヌレート、1,3−ブチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,4−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、EO変性1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ECH変性1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、アリロキシポリエチレングリコールアクリレート、1,9−ノナンジオールジ(メタ)アクリレート、EO変性ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、PO変性ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、変性ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、EO変性ビスフェノールFジ(メタ)アクリレート、ECH変性ヘキサヒドロフタル酸ジアクリレート、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、EO変性ネオペンチルグリコールジアクリレート、プロピレンオキシド(以後「PO」という。)変性ネオペンチルグリコールジアクリレート、カプロラクトン変性ヒドロキシピバリン酸エステルネオペンチルグリコール、ステアリン酸変性ペンタエリスリトールジ(メタ)アクリレート、ECH変性フタル酸ジ(メタ)アクリレート、ポリ(エチレングリコール−テトラメチレングリコール)ジ(メタ)アクリレート、ポリ(プロピレングリコール−テトラメチレングリコール)ジ(メタ)アクリレート、ポリエステル(ジ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ECH変性プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、シリコーンジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、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。 It is also preferable to use a polyfunctional polymerizable unsaturated monomer having two ethylenically unsaturated bond-containing groups as the other polymerizable monomer. Examples of the bifunctional polymerizable unsaturated monomer having two ethylenically unsaturated bond-containing groups that can be preferably used include diethylene glycol monoethyl ether (meth) acrylate, dimethylol dicyclopentane di (meth) acrylate, Di (meth) acrylated isocyanurate, 1,3-butylene glycol di (meth) acrylate, 1,4-butanediol di (meth) acrylate, EO modified 1,6-hexanediol di (meth) acrylate, ECH modified 1 , 6-hexanediol di (meth) acrylate, allyloxy polyethylene glycol acrylate, 1,9-nonanediol di (meth) acrylate, EO modified bisphenol A di (meth) acrylate, PO modified bisphenol A di (meth) acrylate, modified Bisfeneau A di (meth) acrylate, EO-modified bisphenol F di (meth) acrylate, ECH-modified hexahydrophthalic acid diacrylate, hydroxypivalic acid neopentyl glycol di (meth) acrylate, neopentyl glycol di (meth) acrylate, EO-modified neo Pentyl glycol diacrylate, propylene oxide (hereinafter referred to as “PO”) modified neopentyl glycol diacrylate, caprolactone modified hydroxypivalate ester neopentyl glycol, stearic acid modified pentaerythritol di (meth) acrylate, ECH modified phthalic acid di (meta) ) Acrylate, poly (ethylene glycol-tetramethylene glycol) di (meth) acrylate, poly (propylene glycol-tetramethylene glycol) (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 trimethylol propane di (meth) acrylate, tripropylene glycol di (meth) acrylate, EO modified tripropylene glycol Di (meth) acrylate, triglycerol di (meth) acrylate, dipropylene glycol di (meth) acrylate, divinylethylene urea, Divinyl propylene urea is 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.
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、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。 Examples of the compound having an oxirane ring (epoxy compound) include polyglycidyl esters of polybasic acids, polyglycidyl ethers of polyhydric alcohols, polyglycidyl ethers of polyoxyalkylene glycol, and polyglycidyl ethers of aromatic polyols. And hydrogenated compounds of polyglycidyl ethers of aromatic polyols, urethane polyepoxy compounds and epoxidized polybutadienes. These compounds can be used alone or in combination of two or more thereof.
オキシラン環を有する化合物(エポキシ化合物)の具体例として、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種又は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、ブチルフェノール又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が挙げられる。 Specific examples of the compound having an oxirane ring (epoxy compound) include, for example, bisphenol A diglycidyl ether, bisphenol F diglycidyl ether, bisphenol S diglycidyl ether, brominated bisphenol A diglycidyl ether, brominated bisphenol F diglycidyl ether, bromine 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 diglycidyl ether, polypropylene group Polydiglycidyl ethers of polyether polyols obtained by adding one or more alkylene oxides to aliphatic polyhydric alcohols such as ethylene glycol, propylene glycol, glycerin; Diglycidyl esters of basic acids; monoglycidyl ethers of higher aliphatic alcohols; monoglycidyl ethers of polyether alcohols obtained by adding phenol, cresol, butylphenol or alkylene oxide to these; glycidyl esters of higher fatty acids, etc. Is mentioned.
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および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、又は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 individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
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 ofheterocyclic compounds−Small RingHeterocycles part3 Oxiranes,John & Wiley and Sons,AnInterscience 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号公報明細書、特許第2906245号公報明細書、特許第2926262号公報明細書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
本発明で用いる他の重合性単量体として、ビニルエーテル化合物を併用してもよい。ビニルエーテル化合物は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 other polymerizable monomer used in the present invention, a vinyl ether compound may be used in combination. As the vinyl ether compound, known compounds can be appropriately selected. For example, 2-ethylhexyl vinyl ether, butanediol-1,4-divinyl ether, diethylene glycol monovinyl ether, diethylene glycol monovinyl ether, ethylene glycol divinyl ether, triethylene glycol divinyl ether, 1,2-propanediol divinyl ether, 1,3-propanediol divinyl ether, 1,3-butanediol divinyl ether, 1,4-butanediol divinyl ether, tetramethylene glycol divinyl ether, neopentyl glycol divinyl ether, trimethylol Propane trivinyl ether, trimethylol ethane trivinyl ether, hexanediol divinyl ether, tetra Tylene 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-to Scan [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 PaintColour 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、又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, Polymer Paint Color Journal. 179 (4237), 321 (1988), that is, the reaction of a polyhydric alcohol or polyhydric phenol with acetylene, or various methods. They can be synthesized by a reaction of a monohydric alcohol or a polyhydric phenol and a halogenated alkyl vinyl ether, and these can be used alone or in combination of two or more.
また、他の重合性単量体としては、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。 Further, as other polymerizable monomer, a styrene derivative can also be employed. 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.
他の重合性単量体としては、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又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。 As other polymerizable monomer, propenyl ether and butenyl ether can also be used. 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.
(含フッ素界面活性剤)
本例に示すインプリントシステムでは、含フッ素界面活性剤は、レジストパターンの一部となるため、良好なパターン形成性、硬化後のモールド離型性およびエッチング耐性の良好なレジスト特性を有するものであることが好ましい。
(Fluorine-containing surfactant)
In the imprint system shown in this example, since the fluorine-containing surfactant is a part of the resist pattern, the fluorine-containing surfactant has a good pattern forming property, a mold release property after curing, and a resist property with a good etching resistance. Preferably there is.
含フッ素界面活性剤の含有量は、レジスト組成物中、例えば、0.001質量%以上5質量%以下であり、好ましくは0.002質量%以上4質量%以下であり、さらに好ましくは、0.005質量%以上3質量%以下である。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質量%以上5質量%以下の範囲にあると、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や、インプリント後のエッチング工程におけるエッチング適性の劣化を招きにくい。 In the resist composition, the content of the fluorine-containing surfactant is, for example, 0.001% by mass to 5% by mass, preferably 0.002% by mass to 4% by mass, and more preferably 0%. 0.005 mass% or more and 3 mass% or less. 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% by mass to 5% by mass in the composition, the effect of coating uniformity is good, and deterioration of mold transfer characteristics due to excessive surfactant or after imprinting It is difficult to cause deterioration of etching suitability in the etching process.
(重合開始剤I)
重合開始剤Iとしては、レジスト組成物を硬化させる際に用いる光L1により活性化してレジスト組成物に含まれる重合性化合物の重合を開始する活性種を発生するものであれば特に制限されない。重合開始剤Iとしては、ラジカル重合開始剤が好ましい。また、本発明において、重合開始剤Iは複数種を併用してもよい。
(Polymerization initiator I)
The polymerization initiator I is not particularly limited as long as it generates an active species that is activated by the light L1 used when the resist composition is cured to start polymerization of a polymerizable compound contained in the resist composition. As the polymerization initiator I, a radical polymerization initiator is preferable. Moreover, in this invention, the polymerization initiator I may use multiple types together.
重合開始剤Iとしては、アシルホスフィンオキシド系化合物、オキシムエステル系化合物が硬化感度、吸収特性の観点から好ましく、例えば、特開平2008−105414号公報明細書の段落〔0091〕に記載のものを好ましく採用することができる。 As the polymerization initiator I, acylphosphine oxide compounds and oxime ester compounds are preferable from the viewpoint of curing sensitivity and absorption characteristics, and for example, those described in paragraph [0091] of JP-A No. 2008-105414 are preferable. Can be adopted.
重合開始剤Iの含有量は、溶剤を除く全組成物中、例えば、0.01質量%以上15質量%以下であり、好ましくは0.1質量%以上12質量%以下であり、さらに好ましくは0.2質量%以上7質量%以下である。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。 The content of the polymerization initiator I in the entire composition excluding the solvent is, for example, 0.01% by mass or more and 15% by mass or less, preferably 0.1% by mass or more and 12% by mass or less, more preferably It is 0.2 mass% or more and 7 mass% or less. When using 2 or more types of photoinitiators, the total amount becomes the said range.
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%以下とすると、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。 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.
これまで、染料および/又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の添加量が種々検討されてきたが、インプリント用等の光インプリント用硬化性組成物についての好ましい光重合開始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/又は顔料を含む系では、開始剤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、レジスト組成物では、染料および/又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。 Up to now, various addition amounts of preferred photopolymerization initiators have been studied for ink-jet compositions and dye- and / or pigment-containing compositions for liquid crystal display color filters, but for photo-imprints such as imprints. There is no report about the preferable addition amount of the photopolymerization initiator for the curable composition. That is, in a system containing a dye and / or pigment, the initiator may act as a radical trapping agent, which affects the photopolymerization 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 resist composition, dyes and / or pigments are not essential components, and the optimal range of the photopolymerization initiator may be different from those in the fields of inkjet compositions, liquid crystal display color filter compositions, and the like. .
本例に示すインプリントシステムに適用されるレジストに含有す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。本発明で使用されるラジカル光重合開始剤は、例えば、市販されている開始剤を用いることができる。これらの例としては、例えば、特開平2008−105414号公報明細書の段落〔0091〕に記載のものを好ましく採用することができる。 As the radical photopolymerization initiator contained in the resist applied to the imprint system shown in this example, acylphosphine compounds and oxime ester compounds are preferable from the viewpoints of curing sensitivity and absorption characteristics. As the radical photopolymerization initiator used in the present invention, for example, a commercially available initiator can be used. As these examples, for example, those described in paragraph [0091] of JP-A No. 2008-105414 can be preferably used.
なお、光L1には、紫外、近紫外、遠紫外、可視、赤外等の領域の波長の光や、電磁波の他に、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ー光も用いることができる。これらの光は、光学フィルターを通したモノクロ光(単一波長光)を用いてもよいし、複数の波長の異なる光(複合光)でもよい。露光は、多重露光も可能であり、膜強度、エッチング耐性を高めるなどの目的でパターン形成した後、全面露光することも可能である。 Note that the light L1 includes radiation in addition to light of wavelengths in the ultraviolet, near ultraviolet, far ultraviolet, visible, infrared, and other electromagnetic fields, and electromagnetic waves. 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.
光重合開始剤I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、レジスト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てしまったりするなどの問題を生じる。 The photopolymerization initiator I must 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 and exposure. When the gas is generated, the mold is contaminated, so that the mold must be frequently cleaned, and the resist composition is deformed in the mold and the transfer pattern accuracy is deteriorated.
レジスト組成物では、含まれる重合性単量体がラジカル重合性単量体であり、光重合開始剤I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ことが好ましい。 In the resist composition, the polymerizable monomer contained is preferably a radical polymerizable monomer, and the photopolymerization initiator I is preferably a radical polymerization initiator that generates radicals upon light irradiation.
(その他成分)
既に述べたように、本例に示すインプリントシステムに適用されるレジスト組成物は、上述の重合性化合物、含フッ素界面活性剤、および光重合開始剤I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。以下にその他の成分について概要を説明する。
(Other ingredients)
As already described, the resist composition applied to the imprint system shown in this example is based on various purposes in addition to the above-described polymerizable compound, fluorine-containing surfactant, and photopolymerization initiator I. Other components such as a surfactant, an antioxidant, a solvent, and a polymer component may be included as long as the effects of the present invention are not impaired. The outline of other components will be described below.
(酸化防止剤)
レジスト組成物では、公知の酸化防止剤を含有することができる。酸化防止剤の含有量は、重合性単量体に対し、例えば、0.01質量%以上10質量%以下であり、好ましくは0.2質量%以上5質量%以下である。2種類以上の酸化防止剤を用いる場合は、その合計量が上記範囲となる。
(Antioxidant)
The resist composition can contain a known antioxidant. Content of antioxidant is 0.01 mass% or more and 10 mass% or less with respect to a polymerizable monomer, for example, Preferably it is 0.2 mass% or more and 5 mass% or less. When using 2 or more types of antioxidant, the total amount becomes the said range.
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や、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。 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, by adding an antioxidant, there is an advantage that coloring of a cured film can be prevented and a reduction in film thickness due to decomposition can be reduced. Examples of such antioxidants include hydrazides, hindered amine antioxidants, nitrogen-containing heterocyclic mercapto compounds, thioether antioxidants, hindered phenol antioxidants, ascorbic acids, zinc sulfate, thiocyanates, Examples include thiourea derivatives, 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 (above, 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.
(重合禁止剤)
レジスト組成物は、重合禁止剤を少量含有することが好ましい。重合禁止剤の含有量としては、全重合性単量体に対し、0.001質量%以上1質量%以下であり、より好ましくは0.005質量%以上0.5質量%以下、さらに好ましくは0.008質量%以上0.05質量%以下である、重合禁止剤を適切な量配合することで高い硬化感度を維持しつつ経時による粘度変化が抑制できる。
(Polymerization inhibitor)
The resist composition preferably contains a small amount of a polymerization inhibitor. The content of the polymerization inhibitor is 0.001% by mass or more and 1% by mass or less, more preferably 0.005% by mass or more and 0.5% by mass or less, and still more preferably with respect to the total polymerizable monomer. By blending an appropriate amount of a polymerization inhibitor that is 0.008% by mass or more and 0.05% by mass or less, a change in viscosity over time can be suppressed while maintaining high curing sensitivity.
(溶剤)
レジスト組成物は、必要に応じて、種々の溶剤を含むことができる。好ましい溶剤としては常圧における沸点が80〜280℃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。具体的に、好ましい溶剤としてはプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、シクロヘキサノン、2−ヘプタノン、ガンマブチロラクトン、プロピレングリコールモノメチルエーテル、乳酸エチルから選ばれる単独あるいは混合溶剤であり、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを含有する溶剤が塗布均一性の観点で最も好ましい。
(solvent)
The resist composition can contain various solvents as required. A preferable solvent is a solvent having a boiling point of 80 to 280 ° 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. Specifically, preferred solvents are propylene glycol monomethyl ether acetate, cyclohexanone, 2-heptanone, gamma butyrolactone, propylene glycol monomethyl ether, ethyl lactate alone or a mixed solvent, and a solvent containing propylene glycol monomethyl ether acetate. Most preferable from the viewpoint of coating uniformity.
レジスト組成物中の溶剤の含有量は、溶剤を除く成分の粘度、塗布性、目的とする膜厚によって最適に調整されるが、塗布性改善の観点から、全組成物中0〜99質量%が好ましく、0〜97質量%がさらに好ましい。特に膜厚500nm以下のパターンを形成する際には20質量%以上99質量%以下が好ましく、40質量%以上9質量%以下がさらに好ましく、70質量%以上98質量%以下が特に好ましい。 The content of the solvent in the resist composition is optimally adjusted depending on the viscosity of the components excluding the solvent, coating properties, and the desired film thickness. From the viewpoint of improving coating properties, 0 to 99% by mass in the total composition. Is preferable, and 0 to 97 mass% is more preferable. In particular, when a pattern with a film thickness of 500 nm or less is formed, it is preferably 20% by mass or more and 99% by mass or less, more preferably 40% by mass or more and 9% by mass or less, and particularly preferably 70% by mass or more and 98% by mass or less.
(ポリマー成分)
レジスト組成物では、架橋密度をさらに高める目的で、前記多官能の他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もできる。光ラジカル重合性を有する多官能オリゴマーとしてはポリエステルアクリレート、ウレタンアクリレート、ポリエーテルアクリレート、エポキシアクリレート等の各種アクリレートオリゴマーが挙げられる。オリゴマー成分の添加量としては組成物の溶剤を除く成分に対し、0〜30質量%が好ましく、より好ましくは0〜20質量%、さらに好ましくは0〜10質量%、最も好ましくは0〜5質量%である。
(Polymer component)
In the resist composition, for the purpose of further increasing the crosslinking density, a polyfunctional oligomer having a molecular weight higher than that of the other polyfunctional polymerizable monomer may be blended within a range that achieves the object of the present invention. Examples of the polyfunctional oligomer having photoradical polymerizability include various acrylate oligomers such as polyester acrylate, urethane acrylate, polyether acrylate, and epoxy acrylate. The addition amount of the oligomer component is preferably 0 to 30% by mass, more preferably 0 to 20% by mass, further preferably 0 to 10% by mass, and most preferably 0 to 5% by mass with respect to the component excluding the solvent of the composition. %.
レジスト組成物はドライエッチング耐性、インプリント適性、硬化性等の改良を観点から、ポリマー成分を含有していてもよい。かかるポリマー成分としては側鎖に重合性官能基を有するポリマーが好ましい。前記ポリマー成分の重量平均分子量としては、重合性単量体との相溶性の観点から、2000以上100000以下が好ましく、5000以上50000以下がさらに好ましい。 The resist composition may contain a polymer component from the viewpoint of improving dry etching resistance, imprint suitability, curability and the like. Such a polymer component is preferably a polymer having a polymerizable functional group in the side chain. The weight average molecular weight of the polymer component is preferably from 2,000 to 100,000, more preferably from 5,000 to 50,000, from the viewpoint of compatibility with the polymerizable monomer.
ポリマー成分の添加量としては組成物の溶剤を除く成分に対し、0〜30質量%が好ましく、より好ましくは0〜20質量%、さらに好ましくは0〜10質量%、最も好ましくは2質量%以下である。パターン形成性の観点から、レジスト組成物において、溶剤を除く成分中、分子量2000以上のポリマー成分の含有量が30質量%以下である方が好ましい。樹脂成分はできる限り少ない方が好ましく、界面活性剤や微量の添加剤を除き、樹脂成分を含まないことが好ましい。 The addition amount of the polymer component is preferably 0 to 30% by mass, more preferably 0 to 20% by mass, still more preferably 0 to 10% by mass, and most preferably 2% by mass or less, relative to the component excluding the solvent of the composition. It is. From the viewpoint of pattern formability, the content of the polymer component having a molecular weight of 2000 or more is preferably 30% by mass or less in the resist composition except for the solvent. The resin component is preferably as few as possible, and it is preferable that the resin component is not included except for a surfactant and a trace amount of additives.
レジスト組成物には、上記した成分の他に必要に応じて離型剤、シランカップリング剤、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-described components, the resist composition may include a release agent, a silane coupling agent, an ultraviolet absorber, a light stabilizer, an anti-aging agent, a plasticizer, an adhesion promoter, a thermal polymerization initiator, and a coloring agent. Agents, elastomer particles, photoacid growth agents, photobase generators, basic compounds, flow regulators, antifoaming agents, dispersants, and the like may be added.
レジスト組成物は、上述の各成分を混合して調整することができる。また、各成分を混合した後、例えば、孔径0.003μm〜5.0μmのフィルターで濾過することによって溶液として調製することもできる。光インプリント用硬化性組成物の混合・溶解は、通常、0℃〜100℃の範囲で行なわれる。濾過は、多段階で行ってもよいし、多数回繰り返してもよい。また、濾過した液を再濾過することもできる。濾過に使用するフィルターの材質は、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、フッソ樹脂、ナイロン樹脂などのものが使用できるが特に限定されるものではない。 The resist composition can be prepared by mixing the above-described components. Moreover, after mixing each component, it can also prepare as a solution by filtering with a filter with the hole diameter of 0.003 micrometer-5.0 micrometers, for example. Mixing and dissolution of the curable composition for photoimprint is usually performed in the range of 0 ° C to 100 ° C. Filtration may be performed in multiple stages or repeated many times. Moreover, the filtered liquid can be refiltered. The material of the filter used for filtration may be polyethylene resin, polypropylene resin, fluorine resin, nylon resin or the like, but is not particularly limited.
かかるレジスト組成物は、インクジェット方式による微小液滴化が可能な範囲の粘度に調整される。インクジェット方式による吐出可能な粘度の範囲は、4ミリパスカル秒から20ミリパスカル秒であり、好ましくは8ミリパスカル秒から15ミリパスカル秒である。このときの溶媒量は、10重量パーセント以下とされる。また、経時により溶媒が揮発した場合の粘度上昇は、10ミリパスカル秒以下とされる。 Such a resist composition is adjusted to have a viscosity within a range in which micro droplets can be formed by an ink jet method. The range of the viscosity that can be ejected by the ink jet method is 4 to 20 millipascal second, and preferably 8 to 15 millipascal second. The amount of solvent at this time is 10 weight percent or less. The increase in viscosity when the solvent volatilizes over time is set to 10 millipascal seconds or less.
上記のようにインクジェット方式に適した粘度に調整されたレジスト組成物の表面張力は、20ミリニュートン毎メートル以上40ミリニュートン毎メートル以下であり、好ましくは25ミリニュートン毎メートル以上35ミリニュートン毎メートル以下である。 The surface tension of the resist composition adjusted to a viscosity suitable for the ink jet system as described above is 20 millinewtons per meter to 40 millinewtons per meter, preferably 25 millinewtons per meter to 35 millinewtons per meter. It is as follows.
上記実施形態では、光硬化性樹脂液体吐出部12と、パターン転写部14と備えたナノインプリントシステム10を例示したが、光硬化性樹脂液体吐出部12およびパターン転写部14を個別の装置として構成する態様も可能である。
In the said embodiment, although the
すなわち、本発明に係るナノインプリントシステム(装置)10として、光硬化性樹脂液体吐出装置と、パターン転写装置と、を備える構成も可能である。 That is, as the nanoimprint system (apparatus) 10 according to the present invention, a configuration including a photocurable resin liquid discharge device and a pattern transfer device is also possible.
本発明に係る機能性液体吐出装置およびインプリントシステム並びに機能性液体吐出方法は、以下のような製造の際に好適に用いることができる。 The functional liquid ejecting apparatus, the imprint system, and the functional liquid ejecting method according to the present invention can be suitably used in the following manufacturing.
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。 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.
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。 The second technology is to build a multilayer 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.
第三の技術としては、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。 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.
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、反射防止構造体(モスアイ)などの永久膜形成用途においても有用である。 Furthermore, 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, antireflection structure It is also useful in permanent film formation applications such as (moth eye).
以上、本発明に係る液体吐出装置および液体吐出方法並びにナノインプリントシステムの具体例として、ナノインプリントシステム(装置)について詳細に説明したが、本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよい。 As described above, the nanoimprint system (apparatus) has been described in detail as a specific example of the liquid ejection apparatus, the liquid ejection method, and the nanoimprint system according to the present invention. However, the present invention is not limited to the above examples, and the gist of the present invention. Various improvements and modifications may be made without departing from the scope.
10…ナノインプリントシステム(装置)、12…光硬化性樹脂液体吐出部、14…パターン転写部、20…基板、22…搬送部、23…ノズル、23A…ノズルプレート、23B…ノズル面、24…インクジェットヘッド、25…光硬化性樹脂液体、26…モールド、28…紫外線照射装置、32…圧力室、38…圧電素子、42…ヘッドカバー、44、50…ヒータ、46…サーミスタ、48、66、76…温調水用流路、52…ノズルカバー、53…断熱層、54…液滴、56…ブロット部材、58…ローラ、60…クリーニングパッド、62…供給ローラ、64…巻取りローラ、68…キャッピング部材、70…吸引ポンプ、72…回収タンク、74…大気開放バルブ
DESCRIPTION OF
Claims (12)
前記基板と前記液体吐出ヘッドとを相対的に移動させる相対移動手段と、
前記基板の前記機能性液体が着弾した面に対して、所定の凹凸パターンが形成されたモールドの前記凹凸パターンを転写する転写手段と、
前記モールドの前記凹凸パターンが形成された面全体を前記機能性液体に接触した状態で、前記機能性液体を硬化させる硬化手段と、
前記ノズルプレートの温度を制御する第1の温度制御手段と、
前記液体吐出ヘッドの前記ノズルプレート以外の少なくとも一面を覆うカバーを設け、前記カバーの温度を制御する第2の温度制御手段と、を備えることを特徴とするインプリントシステム。 A liquid ejection head comprising a nozzle plate on which nozzles for ejecting functional liquid onto a substrate are formed, and provided with a piezoelectric element for pressurizing the functional liquid in a pressure chamber communicated with the nozzle;
Relative movement means for relatively moving the substrate and the liquid ejection head;
A transfer means for transferring the concavo-convex pattern of the mold having a predetermined concavo-convex pattern formed on the surface of the substrate on which the functional liquid has landed;
Curing means for curing the functional liquid in a state where the entire surface of the mold on which the uneven pattern is formed is in contact with the functional liquid;
First temperature control means for controlling the temperature of the nozzle plate;
An imprint system comprising: a cover that covers at least one surface other than the nozzle plate of the liquid discharge head, and second temperature control means for controlling the temperature of the cover.
前記機能性液体をパージする機能性液体排出工程と、
前記機能性液体排出工程により前記ノズルプレートに付着した前記機能性液体に、ブロット部材を接触させて、前記機能性液体を吸収する吸収工程と、を有し、
前記ノズルプレートに付着した液滴は、高さが前記ノズルカバーの厚みより高く、前記ノズルカバーに接触しないように形成されていることを特徴とするインプリントシステムのメンテナンス方法。 A maintenance method for an imprint system according to claim 6 or 7,
A functional liquid discharging step of purging the functional liquid;
An absorption step of absorbing the functional liquid by bringing a blotting member into contact with the functional liquid attached to the nozzle plate by the functional liquid discharging step;
The imprint system maintenance method according to claim 1, wherein the droplets attached to the nozzle plate have a height higher than a thickness of the nozzle cover and are not in contact with the nozzle cover.
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