インプリント用膜形成組成物、並びに構造体の製造方法及び構造体
【課題】基体上に塗布し、モールドを押し付けた際に、低いプレス圧力で構造体を得ることが可能なインプリント用膜形成組成物、並びにそのインプリント用膜形成組成物を用いた構造体の製造方法及び得られた構造体を提供する。
【解決手段】本発明に係るインプリント用膜形成組成物は、樹脂と、有機溶剤とを含有し、この有機溶剤が、大気圧における沸点が１００〜２００℃である特定溶剤を含む。構造体を製造する際には、本発明に係るインプリント用膜形成組成物を基体上に塗布して樹脂層を形成し、この樹脂層にモールドを押し付けた後、樹脂層からモールドを剥離する。
【解決手段】本発明に係るインプリント用膜形成組成物は、樹脂と、有機溶剤とを含有し、この有機溶剤が、大気圧における沸点が１００〜２００℃である特定溶剤を含む。構造体を製造する際には、本発明に係るインプリント用膜形成組成物を基体上に塗布して樹脂層を形成し、この樹脂層にモールドを押し付けた後、樹脂層からモールドを剥離する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基体上に塗布し、モールドを押し付けて構造体を形成するためのインプリント用膜形成組成物、並びにそのインプリント用膜形成組成物を用いた構造体の製造方法及び得られた構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、基体上に微細なパターンを形成する技術の１つとして、インプリント技術が提案されている（特許文献１参照）。このインプリント技術は、基本的には、所定のパターンが形成されたモールドを、表面に樹脂層が形成された基体に対して押し付け、モールドの形状を樹脂層に転写することにより、微細な転写パターンを得るものである。このようにして得られたパターン状の樹脂層は、例えば基体をエッチング加工する際のレジストとして利用される。本明細書では、このようにインプリント技術を用いて得られたパターン状の樹脂層を「構造体」と総称する。
【０００３】
これまで、樹脂層には熱可塑性樹脂や光硬化性樹脂が用いられており、それぞれ「熱インプリント技術」、「光インプリント技術」として公知である。熱インプリント技術では、予め加熱により樹脂を軟化させておき、次いで、モールドを樹脂層に押し付け、その状態で樹脂層を冷却して樹脂を硬化させ、その後、モールドを剥離することにより転写パターンを形成する。一方、光インプリント技術では、モールドを樹脂層に押し付け、その状態で樹脂層に光を照射して樹脂を硬化させ、その後、モールドを剥離することにより転写パターンを形成する。
【０００４】
また、近年になり、樹脂層にシロキサン樹脂を用い、室温にて転写パターンを得る技術が提案されており、「室温インプリント技術」として認識されるに至っている（特許文献２参照）。この室温インプリント技術では、モールドを樹脂層に押し付け、その後、モールドを剥離することにより転写パターンを形成する。この室温インプリント技術は、従来の熱インプリント技術や光インプリント技術のように加熱や光照射の工程が必要ないため、スループットが高いという特長がある。また、樹脂層にはシロキサン樹脂が用いられているため、得られた構造体は、エッチング用のレジストとしてのみならず、ＣＭＯＳセンサーにおける極小レンズ等としても利用し得る。
【特許文献１】米国特許第５７７２９０５号明細書
【特許文献２】特開２００３−１００６０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記のようなインプリント技術においては、モールドの形状を容易かつ正確に樹脂層に転写できるように、モールドを樹脂層に押し付ける際のプレス圧力が低いことが好ましい。とりわけ室温インプリント技術は、熱インプリント技術や光インプリント技術と比較してモールドを樹脂層に押し付ける際に必要なプレス圧力が高いため、プレス圧力を低くすることが特に求められる。
【０００６】
本発明は、このような従来の課題に鑑みてなされたものであり、基体上に塗布し、モールドを押し付けた際に、低いプレス圧力で構造体を得ることが可能なインプリント用膜形成組成物、並びにそのインプリント用膜形成組成物を用いた構造体の製造方法及び得られた構造体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意研究を重ねた。その結果、インプリント用膜形成組成物中に大気圧における沸点が所定範囲内である特定溶剤を含有させることにより上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。具体的には、本発明は以下のようなものを提供する。
【０００８】
本発明の第一の態様は、基体上に塗布し、モールドを押し付けて構造体を形成するためのインプリント用膜形成組成物において、樹脂と、有機溶剤とを含有し、前記有機溶剤が、大気圧における沸点が１００〜２００℃である特定溶剤を含むことを特徴とするインプリント用膜形成組成物である。
【０００９】
本発明の第二の態様は、本発明に係るインプリント用膜形成組成物を基体上に塗布して樹脂層を形成する工程と、前記樹脂層にモールドを押し付ける工程と、前記樹脂層から前記モールドを剥離する工程と、を含むことを特徴とする構造体の製造方法である。
【００１０】
本発明の第三の態様は、本発明に係る構造体の製造方法により得られた構造体である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、基体上にインプリント用膜形成組成物を塗布し、モールドを押し付けた際に、プレス圧力が低くても所望の構造体を得ることが可能とされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
≪インプリント用膜形成組成物≫
本発明に係るインプリント用膜形成組成物は、樹脂と、有機溶剤とを少なくとも含有するものであり、基体上に塗布し、モールドを押し付けて構造体を形成するために用いられる。このインプリント用膜形成組成物は、光インプリント技術及び室温インプリント技術のいずれに用いるものであっても構わない。ただし、一般に室温インプリント技術の方がモールドを樹脂層に押し付ける際に必要なプレス圧力が高いため、本発明に係るインプリント用膜形成組成物を用いることによる効果は、室温インプリント技術においてより顕著である。そこで、以下では主に、室温インプリント技術に用いられるインプリント用膜形成組成物について説明する。
【００１３】
＜樹脂＞
本発明に係るインプリント用膜形成組成物に含有される樹脂は、当該組成物を光インプリント技術及び室温インプリント技術のいずれに用いるかによって異なるが、室温インプリント技術の場合にはシロキサン樹脂が含有される。このシロキサン樹脂としては、例えば下記式（１）で表される少なくとも１種のシラン化合物の加水分解物及び／又は部分縮合物が挙げられる。
【００１４】
【化１】
【００１５】
上記式（１）中、Ｒは水素原子又は炭素数１〜２０の有機基を表し、複数個のＲは同一でも異なっていてもよい。有機基としては、メチル基、エチル基、プロピル基等のアルキル基；ビニル基、アリル基、プロペニル基等のアルケニル基；フェニル基、トリル基等のアリール基；ベンジル基、フェニルエチル基等のアラルキル基等が挙げられ、水酸基、アルコキシ基等で置換されていてもよい。
【００１６】
また、上記式（１）中、Ｘは加水分解性基を表す。加水分解性基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基、ブトキシ基等のアルコキシ基；ビニロキシ基、２−プロペノキシ基等のアルケノキシ基；フェノキシ基、アセトキシ基等のアシロキシ基；ブタノキシム基等のオキシム基；アミノ基等が挙げられる。この中でも、炭素数１〜５のアルコキシ基が好ましく、加水分解、縮合時の制御のし易さから、メトキシ基、エトキシ基、イソプロポキシ基、ブトキシ基が特に好ましい。
また、上記式（１）中、ｎは０〜２の整数を表す。
【００１７】
なお、シロキサン樹脂の製造には、上記一般式（ａ）で表されるシラン化合物のうち、少なくともｎ＝０の化合物を用いることが好ましい。これにより、得られる構造体の機械強度をより向上させることができる。また、ｎ＝１，２の場合には、Ｒが有機基であるものを用いることが好ましい。
【００１８】
上記式（１）で表されるシラン化合物の具体例としては、トリメトキシシラン、トリエトキシシラン、トリ−ｎ−プロポキシシラン、トリイソプロポキシシラン、トリ−ｎ−ブトキシシラン、トリ−ｓｅｃ−ブトキシシラン、トリ−ｔｅｒｔ−ブトキシシラン、トリフェノキシシラン、フルオロトリメトキシシラン、フルオロトリエトキシシラン、フルオロトリ−ｎ−プロポキシシラン、フルオロトリイソプロポキシシラン、フルオロトリ−ｎ−ブトキシシラン、フルオロトリ−ｓｅｃ−ブトキシシラン、フルオロトリ−ｔｅｒｔ−ブトキシシラン、フルオロトリフェノキシシラン、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラ−ｎ−プロポキシシラン、テトライソプロポキシシラン、テトラ−ｎ−ブトキシラン、テトラ−ｓｅｃ−ブトキシシラン、テトラ−ｔｅｒｔ−ブトキシシラン、テトラフェノキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリ−ｎ−プロポキシシラン、メチルトリイソプロポキシシラン、メチルトリ−ｎ−ブトキシシラン、メチルトリ−ｓｅｃ−ブトキシシラン、メチルトリ−ｔｅｒｔ−ブトキシシラン、メチルトリフェノキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、エチルトリ−ｎ−プロポキシシラン、エチルトリイソプロポキシシラン、エチルトリ−ｎ−ブトキシシラン、エチルトリ−ｓｅｃ−ブトキシシラン、エチルトリ−ｔｅｒｔ−ブトキシシラン、エチルトリフェノキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリ−ｎ−プロポキシシラン、ビニルトリイソプロポキシシラン、ビニルトリ−ｎ−ブトキシシラン、ビニルトリ−ｓｅｃ−ブトキシシラン、ビニルトリ−ｔｅｒｔ−ブトキシシラン、ビニルトリフェノキシシラン、ｎ−プロピルトリメトキシシラン、ｎ−プロピルトリエトキシシラン、ｎ−プロピルトリ−ｎ−プロポキシシラン、ｎ−プロピルトリイソプロポキシシラン、ｎ−プロピルトリ−ｎ−ブトキシシラン、ｎ−プロピルトリ−ｓｅｃ−ブトキシシラン、ｎ−プロピルトリ−ｔｅｒｔ−ブトキシシラン、ｎ−プロピルトリフェノキシシラン、イソプロピルトリメトキシシラン、イソプロピルトリエトキシシラン、イソプロピルトリ−ｎ−プロポキシシラン、イソプロピルトリイソプロポキシシラン、イソプロピルトリ−ｎ−ブトキシシラン、イソプロピルトリ−ｓｅｃ−ブトキシシラン、イソプロピルトリ−ｔｅｒｔ−ブトキシシラン、イソプロピルトリフェノキシシラン、ｎ−ブチルトリメトキシシラン、ｎ−ブチルトリエトキシシラン、ｎ−ブチルトリ−ｎ−プロポキシシラン、ｎ−ブチルトリイソプロポキシシラン、ｎ−ブチルトリ−ｎ−ブトキシシラン、ｎ−ブチルトリ−ｓｅｃ−ブトキシシラン、ｎ−ブチルトリ−ｔｅｒｔ−ブトキシシラン、ｎ−ブチルトリフェノキシシラン、ｓｅｃ−ブチルトリメトキシシラン、ｓｅｃ−ブチルイソトリエトキシシラン、ｓｅｃ−ブチルトリ−ｎ−プロポキシシラン、ｓｅｃ−ブチルトリイソプロポキシシラン、ｓｅｃ−ブチルトリ−ｎ−ブトキシシラン、ｓｅｃ−ブチルトリ−ｓｅｃ−ブトキシシラン、ｓｅｃ−ブチルトリ−ｔｅｒｔ−ブトキシシラン、ｓｅｃ−ブチルトリフェノキシシラン、ｔｅｒｔ−ブチルトリメトキシシラン、ｔｅｒｔ−ブチルトリエトキシシラン、ｔｅｒｔ−ブチルトリ−ｎ−プロポキシシラン、ｔｅｒｔ−ブチルトリイソプロポキシシラン、ｔｅｒｔ−ブチルトリ−ｎ−ブトキシシラン、ｔｅｒｔ−ブチルトリ−ｓｅｃ−ブトキシシラン、ｔｅｒｔ−ブチルトリ−ｔｅｒｔ−ブトキシシラン、ｔｅｒｔ−ブチルトリフェノキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、フェニルトリ−ｎ−プロポキシシラン、フェニルトリイソプロポキシシラン、フェニルトリ−ｎ−ブトキシシラン、フェニルトリ−ｓｅｃ−ブトキシシラン、フェニルトリ−ｔｅｒｔ−ブトキシシラン、フェニルトリフェノキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ−トリフルオロプロピルトリメトキシシラン、γ−トリフルオロプロピルトリエトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジメチルジ−ｎ−プロポキシシラン、ジメチルジイソプロポキシシラン、ジメチルジ−ｎ−ブトキシシラン、ジメチルジ−ｓｅｃ−ブトキシシラン、ジメチルジ−ｔｅｒｔ−ブトキシシラン、ジメチルジフェノキシシラン、ジエチルジメトキシシラン、ジエチルジエトキシシラン、ジエチルジ−ｎ−プロポキシシラン、ジエチルジイソプロポキシシラン、ジエチルジ−ｎ−ブトキシシラン、ジエチルジ−ｓｅｃ−ブトキシシラン、ジエチルジ−ｔｅｒｔ−ブトキシシラン、ジエチルジフェノキシシラン、ジ−ｎ−プロピルジメトキシシラン、ジ−ｎ−プロピルジエトキシシラン、ジ−ｎ−プロピルジ−ｎ−プロポキシシラン、ジ−ｎ−プロピルジイソプロポキシシラン、ジ−ｎ−プロピルジ−ｎ−ブトキシシラン、ジ−ｎ−プロピルジ−ｓｅｃ−ブトキシシラン、ジ−ｎ−プロピルジ−ｔｅｒｔ−ブトキシシラン、ジ−ｎ−プロピルジフェノキシシラン、ジイソプロピルジメトキシシラン、ジイソプロピルジエトキシシラン、ジイソプロピルジ−ｎ−プロポキシシラン、ジイソプロピルジイソプロポキシシラン、ジイソプロピルジ−ｎ−ブトキシシラン、ジイソプロピルジ−ｓｅｃ−ブトキシシラン、ジイソプロピルジ−ｔｅｒｔ−ブトキシシラン、ジイソプロピルジフェノキシシラン、ジ−ｎ−ブチルジメトキシシラン、ジ−ｎ−ブチルジエトキシシラン、ジ−ｎ−ブチルジ−ｎ−プロポキシシラン、ジ−ｎ−ブチルジイソプロポキシシラン、ジ−ｎ−ブチルジ−ｎ−ブトキシシラン、ジ−ｎ−ブチルジ−ｓｅｃ−ブトキシシラン、ジ−ｎ−ブチルジ−ｔｅｒｔ−ブトキシシラン、ジ−ｎ−ブチルジフェノキシシラン、ジ−ｓｅｃ−ブチルジメトキシシラン、ジ−ｓｅｃ−ブチルジエトキシシラン、ジ−ｓｅｃ−ブチルジ−ｎ−プロポキシシラン、ジ−ｓｅｃ−ブチルジイソプロポキシシラン、ジ−ｓｅｃ−ブチルジ−ｎ−ブトキシシラン、ジ−ｓｅｃ−ブチルジ−ｓｅｃ−ブトキシシラン、ジ−ｓｅｃ−ブチルジ−ｔｅｒｔ−ブトキシシラン、ジ−ｓｅｃ−ブチルジフェノキシシラン、ジ−ｔｅｒｔ−ブチルジメトキシシラン、ジ−ｔｅｒｔ−ブチルジエトキシシラン、ジ−ｔｅｒｔ−ブチルジ−ｎ−プロポキシシラン、ジ−ｔｅｒｔ−ブチルジイソプロポキシシラン、ジ−ｔｅｒｔ−ブチルジ−ｎ−ブトキシシラン、ジ−ｔｅｒｔ−ブチルジ−ｓｅｃ−ブトキシシラン、ジ−ｔｅｒｔ−ブチルジ−ｔｅｒｔ−ブトキシシラン、ジ−ｔｅｒｔ−ブチルジフェノキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、ジフェニルジ−ｎ−プロポキシシラン、ジフェニルジイソプロポキシシラン、ジフェニルジ−ｎ−ブトキシシラン、ジフェニルジ−ｓｅｃ−ブトキシシラン、ジフェニルジ−ｔｅｒｔ−ブトキシシラン、ジフェニルジフェノキシシラン、ジビニルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ−トリフルオロプロピルトリメトキシシラン、γ−トリフルオロプロピルトリエトキシシラン等が挙げられる。これらは１種又は２種以上を組み合わせて使用することができる。
【００１９】
上記式（１）で表されるシラン化合物のうち好ましいものとしては、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラ−ｎ−プロポキシシラン、テトライソプロポキシシラン、テトラフェノキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリ−ｎ−プロポキシシラン、メチルトリイソプロポキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジエチルジメトキシシラン、ジエチルジエトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、トリメチルモノメトキシシラン、トリメチルモノエトキシシラン、トリエチルモノメトキシシラン、トリエチルモノエトキシシラン、トリフェニルモノメトキシシラン、トリフェニルモノエトキシシラン等が挙げられる。
【００２０】
シロキサン樹脂の質量平均分子量は特に限定されないが、質量平均分子量（ＧＰＣによるポリスチレン換算質量。本明細書において同じ。）が３００〜５０００である低分子量のシロキサン樹脂を含むことが好ましい。このような低分子量のシロキサン樹脂をインプリント用膜形成組成物中に含有させることにより、含有させない場合と比較して、低いプレス圧力でモールドを樹脂層に押し込むことができる。この低分子量のシロキサン樹脂の質量平均分子量は、３００〜３０００であることがより好ましい。
シロキサン樹脂全体における上記低分子量のシロキサン樹脂の割合は、３０質量％以上が好ましく、５０質量％以上がより好ましく、特に好ましくは１００質量％である。
【００２１】
＜有機溶剤＞
本発明に係るインプリント用膜形成組成物に含有される有機溶剤としては、具体的には、メタノール、エタノール、プロパノール、ｎ−ブタノール等のアルコール類；エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール等の多価アルコール類；アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、メチル−ｎ−アミルケトン、メチルイソアミルケトン、２−ヘプタノン等のケトン類；エチレングリコールモノアセテート、ジエチレングリコールモノアセテート、プロピレングリコールモノアセテート、又はジプロピレングリコールモノアセテート等のエステル結合を有する化合物、上記多価アルコール類又は上記エステル結合を有する化合物のモノメチルエーテル、モノエチルエーテル、モノプロピルエーテル、モノブチルエーテル等のモノアルキルエーテル若しくはモノフェニルエーテル等のエーテル結合を有する化合物等の多価アルコール類の誘導体；ジオキサン等の環状エーテル類；乳酸メチル、乳酸エチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、メトキシプロピオン酸メチル、エトキシプロピオン酸エチル等のエステル類；アニソール、エチルベンジルエーテル、クレジルメチルエーテル、ジフェニルエーテル、ジベンジルエーテル、フェネトール、ブチルフェニルエーテル、エチルベンゼン、ジエチルベンゼン、アミルベンゼン、イソプロピルベンゼン、トルエン、キシレン、シメン、メシチレン等の芳香族系有機溶剤等が挙げられる。これらは１種又は２種以上を組み合わせて使用することができる。
【００２２】
特に本発明に係るインプリント用膜形成組成物には、大気圧における沸点が１００〜２００℃である特定溶剤が少なくとも含有される。このような特定溶剤をインプリント用膜形成組成物中に含有させることにより、含有させない場合と比較して、低いプレス圧力でモールドを樹脂層に押し込むことができる。このような特定溶剤のうち好ましいものとしては、ｎ−ブタノール（沸点１１７℃）、プロピレングリコールモノメチルエーテル（沸点１１８℃）、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（沸点１４６℃）、プロピレングリコールモノプロピルエーテル（沸点１５０℃）、乳酸エチル（沸点１５４℃）、３−メトキシブチルアセテート（沸点１７１℃）、ジエチレングリコールジエチルエーテル（沸点１８５℃）等が挙げられる。この特定溶剤の沸点は、１１０〜１９０℃であることがより好ましい。
有機溶剤全体における上記特定溶剤の割合は、３０質量％以上が好ましく、５０質量％以上がより好ましく、特に好ましくは７０質量％以上である。
【００２３】
有機溶剤の含有量は、特に限定されないが、樹脂としてシロキサン樹脂を用いる場合、シロキサン樹脂の濃度（ＳｉＯ２換算）が０．１〜４０質量％となる量が好ましく、０．５〜３０質量％となる量がより好ましい。
【００２４】
＜その他の成分＞
本発明に係るインプリント用膜形成組成物には、必要に応じて界面活性剤が含有されていてもよい。界面活性剤を含有することにより、モールドの形状の転写性が良好なものとなる。界面活性剤としては、特に限定されず、公知の成分を用いることができる。
なお、本発明に係るインプリント用膜形成組成物を光インプリント技術に用いる場合には、樹脂及び有機溶剤に加えて、光重合開始剤等が含有される。
【００２５】
≪構造体の製造方法≫
本発明に係る構造体の製造方法は、本発明に係るインプリント用膜形成組成物を基体上に塗布して樹脂層を形成する工程と、樹脂層にモールドを押し付ける工程と、樹脂層からモールドを剥離する工程と、を含むものである。特に、インプリント用膜形成組成物には、大気圧における沸点が１００〜２００℃である特定溶剤が少なくとも含有される。
【００２６】
先ず、基体上に本発明に係るインプリント用膜形成組成物をスピンコート法等により塗布し、樹脂層を形成する。樹脂層の膜厚は、製造する構造体の種類にもよるが、例えば１０ｎｍ〜５μｍ程度が好ましい。
また、基体としては、特に限定されず、例えば、シリコン、銅、クロム、鉄、アルミニウム等の金属からなる基板やガラス基板、或いはこれらに所定の配線パターンが形成されたものを用いることができる。また、これらの基板に有機層や無機層が形成されたものを用いてもよい。
【００２７】
次に、基体上に形成された樹脂層に所定形状のモールドを押し付け、モールドの形状を樹脂層に転写する。この際、インプリント用膜形成組成物には大気圧における沸点が１００〜２００℃である特定溶剤が含有されているため、低いプレス圧力でモールドを押し込むことができる。なお、必ずしもモールドの凸部の先端が樹脂層の最下部に達するまでモールドを押し付ける必要はない。言い換えれば、モールドの形状が転写された樹脂層の下部に、モールドの形状が転写されていない樹脂層が残膜として残っていてもよい。この場合、樹脂層の残膜の上部において構造体が形成されていることになる。
【００２８】
本発明に係るインプリント用膜形成組成物を室温インプリント技術に用いる場合、モールドのプレス圧力は、１〜５０ＭＰａ程度である。これに対して、従来の室温インプリント技術においては、特にシロキサン樹脂を用いた場合には通常５０ＭＰａ以上のプレス圧力が必要であった。また、プレス時間は、樹脂層の厚さにもよるが、１０〜１２０秒程度である。
【００２９】
本発明に係るインプリント用膜形成組成物を室温インプリント技術に用いる場合、このようにモールドを押し付けた状態で所定時間プレスすることにより、樹脂層に転写されたモールドの形状をより維持することができる。特にシロキサン樹脂を用いた場合にはこの効果が大きい。
また、本発明に係るインプリント用膜形成組成物を光インプリント技術に用いる場合、このようにモールドを押し付けた状態で樹脂層に光が照射され、樹脂層の形状が硬化する。
【００３０】
その後、樹脂層からモールドを剥離する。この結果、モールドの形状が転写された構造体が基体上に形成される。
【００３１】
なお、上記のモールドの形状が転写された樹脂層を加熱及び／又は焼成し、さらに硬化させることも可能である。また、加熱温度等を変化させることにより、モールドの形状が転写された樹脂層をフローさせ、他の形状に変化させることも可能である。この加熱及び／又は焼成は、モールドを剥離する前に行ってもよい。
【００３２】
このようにして、モールドの形状が転写された構造体を基体上に形成することができる。形成された構造体は、基体をエッチング加工する際のレジストとしてのみならず、ＣＭＯＳセンサーにおける極小レンズ等としても利用し得る。すなわち、本発明では、モールドの形状を変えることにより、様々な形状の構造体を製造することができる。
【実施例】
【００３３】
次に、本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００３４】
＜実施例１＞
下記式（２）で表されるシルセスキオキサン樹脂（質量平均分子量：１２００、ｎ：ｍ＝１：１（モル比））を用い、この樹脂の濃度（ＳｉＯ２換算）が３質量％となるようにプロピレングリコールモノプロピルエーテル（沸点１５０℃）で調整し、インプリント用膜形成組成物を得た。
【００３５】
【化２】
【００３６】
＜実施例２〜４、比較例１，２＞
プロピレングリコールモノプロピルエーテルの代わりに表１に記載の有機溶剤を用いたほかは、実施例１と同様にしてインプリント用膜形成組成物を得た。
【００３７】
＜実施例５＞
下記式（３）で表される構成単位からなるシルセスキオキサン樹脂（質量平均分子量：６５００）を用い、この樹脂の濃度（ＳｉＯ２換算）が３質量％となるようにプロピレングリコールモノプロピルエーテル（沸点１５０℃）で調整し、インプリント用膜形成組成物を得た。
【００３８】
【化３】
【００３９】
＜実施例６，７、比較例３，４＞
プロピレングリコールモノプロピルエーテルの代わりに表２に記載の有機溶剤を用いたほかは、実施例５と同様にしてインプリント用膜形成組成物を得た。
【００４０】
［評価１］
実施例１〜７、比較例１〜４のインプリント用膜形成組成物をシリコン基板表面上にスピンコート法にて塗布し、膜厚１００〜１５０ｎｍの樹脂層を得た。樹脂層を乾燥や硬化することなく、ナノインプリンター ＮＭ−０４０１（明昌機工社製）を用いて、樹脂層に対してモールド（凸型ドットパターン、ドット直径１５０ｎｍ、ドット高さ３００ｎｍ）をプレス圧力２０ＭＰａ（２ｋＮの荷重）にて室温（２５℃）で６０秒間押し付けた。その後、モールドを剥離することにより、基板上にパターン状の構造体を形成した。
【００４１】
得られた構造体を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により観察したところ、実施例１〜７のインプリント用膜形成組成物を用いた場合には、高精度のパターンが基板上に再現されていた。実施例１，２、比較例２のインプリント用膜形成組成物を用いたときの構造体のＳＥＭ像をそれぞれ図１（ａ）〜（ｃ）に示す。また、実施例５，６、比較例４のインプリント用膜形成組成物を用いたときの構造体のＳＥＭ像をそれぞれ図２（ａ）〜（ｃ）に示す。
【００４２】
また、実施例１〜７、比較例１〜４のインプリント用膜形成組成物を用いたときの残膜率を表１，２に示す。ここで残膜率とは、樹脂層の元々の膜厚に対する、モールドの形状が転写されていない部分の樹脂層の膜厚の割合のことである。例えば、１００ｎｍの膜厚の樹脂層に対して７０ｎｍ（７０％）の深さまでモールドを押し込んだ場合、残膜率は３０％となる。なお、表１の数値は比較例２の残膜率を１００としたときの相対値であり、表２の数値は比較例４の残膜率を１００としたときの相対値である。
【００４３】
【表１】
【００４４】
【表２】
【００４５】
表１，２から分かるように、有機溶剤の沸点が高くなるにつれて残膜率が低下しており、特に実施例１〜７のインプリント用膜形成組成物を用いた場合には、比較例１〜４のインプリント用膜形成組成物を用いた場合よりも残膜率が顕著に低下していた。また、実施例１〜４のように低分子量のシロキサン樹脂（質量平均分子量：１２００）を用いた場合には、実施例５〜７のシロキサン樹脂（質量平均分子量：６５００）を用いた場合よりも残膜率が低下していた。
【００４６】
［評価２］
実施例１のインプリント用膜形成組成物をシリコン基板表面上にスピンコート法にて塗布し、膜厚１５０ｎｍの樹脂層を得た。樹脂層を乾燥や硬化することなく、ナノインプリンター ＮＭ−０４０１（明昌機工社製）を用いて、樹脂層に対してモールド（凸型ドットパターン、ドット直径１５０ｎｍ、ドット高さ３００ｎｍ）をプレス圧力１ＭＰａ（１００Ｎの荷重）にて室温（２５℃）で６０秒間押し付けた。その後、モールドを剥離することにより、基板上にパターン状の構造体を形成した。
【００４７】
得られた構造体を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により観察したところ、図３に示すように、高精度のパターンが基板上に再現されていた。特に、光インプリント技術と同等の１ＭＰａという低圧力で、残膜率３０％を達成することができた。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】実施例１，２、比較例２のインプリント用膜形成組成物を用いてプレス圧力２０ＭＰａでモールドを押し付けたときの構造体のＳＥＭ像を示す図である。
【図２】実施例５，６、比較例４のインプリント用膜形成組成物を用いてプレス圧力２０ＭＰａでモールドを押し付けたときの構造体のＳＥＭ像を示す図である。
【図３】実施例１のインプリント用膜形成組成物を用いてプレス圧力１ＭＰａでモールドを押し付けたときの構造体のＳＥＭ像を示す図である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基体上に塗布し、モールドを押し付けて構造体を形成するためのインプリント用膜形成組成物、並びにそのインプリント用膜形成組成物を用いた構造体の製造方法及び得られた構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、基体上に微細なパターンを形成する技術の１つとして、インプリント技術が提案されている（特許文献１参照）。このインプリント技術は、基本的には、所定のパターンが形成されたモールドを、表面に樹脂層が形成された基体に対して押し付け、モールドの形状を樹脂層に転写することにより、微細な転写パターンを得るものである。このようにして得られたパターン状の樹脂層は、例えば基体をエッチング加工する際のレジストとして利用される。本明細書では、このようにインプリント技術を用いて得られたパターン状の樹脂層を「構造体」と総称する。
【０００３】
これまで、樹脂層には熱可塑性樹脂や光硬化性樹脂が用いられており、それぞれ「熱インプリント技術」、「光インプリント技術」として公知である。熱インプリント技術では、予め加熱により樹脂を軟化させておき、次いで、モールドを樹脂層に押し付け、その状態で樹脂層を冷却して樹脂を硬化させ、その後、モールドを剥離することにより転写パターンを形成する。一方、光インプリント技術では、モールドを樹脂層に押し付け、その状態で樹脂層に光を照射して樹脂を硬化させ、その後、モールドを剥離することにより転写パターンを形成する。
【０００４】
また、近年になり、樹脂層にシロキサン樹脂を用い、室温にて転写パターンを得る技術が提案されており、「室温インプリント技術」として認識されるに至っている（特許文献２参照）。この室温インプリント技術では、モールドを樹脂層に押し付け、その後、モールドを剥離することにより転写パターンを形成する。この室温インプリント技術は、従来の熱インプリント技術や光インプリント技術のように加熱や光照射の工程が必要ないため、スループットが高いという特長がある。また、樹脂層にはシロキサン樹脂が用いられているため、得られた構造体は、エッチング用のレジストとしてのみならず、ＣＭＯＳセンサーにおける極小レンズ等としても利用し得る。
【特許文献１】米国特許第５７７２９０５号明細書
【特許文献２】特開２００３−１００６０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記のようなインプリント技術においては、モールドの形状を容易かつ正確に樹脂層に転写できるように、モールドを樹脂層に押し付ける際のプレス圧力が低いことが好ましい。とりわけ室温インプリント技術は、熱インプリント技術や光インプリント技術と比較してモールドを樹脂層に押し付ける際に必要なプレス圧力が高いため、プレス圧力を低くすることが特に求められる。
【０００６】
本発明は、このような従来の課題に鑑みてなされたものであり、基体上に塗布し、モールドを押し付けた際に、低いプレス圧力で構造体を得ることが可能なインプリント用膜形成組成物、並びにそのインプリント用膜形成組成物を用いた構造体の製造方法及び得られた構造体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意研究を重ねた。その結果、インプリント用膜形成組成物中に大気圧における沸点が所定範囲内である特定溶剤を含有させることにより上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。具体的には、本発明は以下のようなものを提供する。
【０００８】
本発明の第一の態様は、基体上に塗布し、モールドを押し付けて構造体を形成するためのインプリント用膜形成組成物において、樹脂と、有機溶剤とを含有し、前記有機溶剤が、大気圧における沸点が１００〜２００℃である特定溶剤を含むことを特徴とするインプリント用膜形成組成物である。
【０００９】
本発明の第二の態様は、本発明に係るインプリント用膜形成組成物を基体上に塗布して樹脂層を形成する工程と、前記樹脂層にモールドを押し付ける工程と、前記樹脂層から前記モールドを剥離する工程と、を含むことを特徴とする構造体の製造方法である。
【００１０】
本発明の第三の態様は、本発明に係る構造体の製造方法により得られた構造体である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、基体上にインプリント用膜形成組成物を塗布し、モールドを押し付けた際に、プレス圧力が低くても所望の構造体を得ることが可能とされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
≪インプリント用膜形成組成物≫
本発明に係るインプリント用膜形成組成物は、樹脂と、有機溶剤とを少なくとも含有するものであり、基体上に塗布し、モールドを押し付けて構造体を形成するために用いられる。このインプリント用膜形成組成物は、光インプリント技術及び室温インプリント技術のいずれに用いるものであっても構わない。ただし、一般に室温インプリント技術の方がモールドを樹脂層に押し付ける際に必要なプレス圧力が高いため、本発明に係るインプリント用膜形成組成物を用いることによる効果は、室温インプリント技術においてより顕著である。そこで、以下では主に、室温インプリント技術に用いられるインプリント用膜形成組成物について説明する。
【００１３】
＜樹脂＞
本発明に係るインプリント用膜形成組成物に含有される樹脂は、当該組成物を光インプリント技術及び室温インプリント技術のいずれに用いるかによって異なるが、室温インプリント技術の場合にはシロキサン樹脂が含有される。このシロキサン樹脂としては、例えば下記式（１）で表される少なくとも１種のシラン化合物の加水分解物及び／又は部分縮合物が挙げられる。
【００１４】
【化１】
【００１５】
上記式（１）中、Ｒは水素原子又は炭素数１〜２０の有機基を表し、複数個のＲは同一でも異なっていてもよい。有機基としては、メチル基、エチル基、プロピル基等のアルキル基；ビニル基、アリル基、プロペニル基等のアルケニル基；フェニル基、トリル基等のアリール基；ベンジル基、フェニルエチル基等のアラルキル基等が挙げられ、水酸基、アルコキシ基等で置換されていてもよい。
【００１６】
また、上記式（１）中、Ｘは加水分解性基を表す。加水分解性基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基、ブトキシ基等のアルコキシ基；ビニロキシ基、２−プロペノキシ基等のアルケノキシ基；フェノキシ基、アセトキシ基等のアシロキシ基；ブタノキシム基等のオキシム基；アミノ基等が挙げられる。この中でも、炭素数１〜５のアルコキシ基が好ましく、加水分解、縮合時の制御のし易さから、メトキシ基、エトキシ基、イソプロポキシ基、ブトキシ基が特に好ましい。
また、上記式（１）中、ｎは０〜２の整数を表す。
【００１７】
なお、シロキサン樹脂の製造には、上記一般式（ａ）で表されるシラン化合物のうち、少なくともｎ＝０の化合物を用いることが好ましい。これにより、得られる構造体の機械強度をより向上させることができる。また、ｎ＝１，２の場合には、Ｒが有機基であるものを用いることが好ましい。
【００１８】
上記式（１）で表されるシラン化合物の具体例としては、トリメトキシシラン、トリエトキシシラン、トリ−ｎ−プロポキシシラン、トリイソプロポキシシラン、トリ−ｎ−ブトキシシラン、トリ−ｓｅｃ−ブトキシシラン、トリ−ｔｅｒｔ−ブトキシシラン、トリフェノキシシラン、フルオロトリメトキシシラン、フルオロトリエトキシシラン、フルオロトリ−ｎ−プロポキシシラン、フルオロトリイソプロポキシシラン、フルオロトリ−ｎ−ブトキシシラン、フルオロトリ−ｓｅｃ−ブトキシシラン、フルオロトリ−ｔｅｒｔ−ブトキシシラン、フルオロトリフェノキシシラン、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラ−ｎ−プロポキシシラン、テトライソプロポキシシラン、テトラ−ｎ−ブトキシラン、テトラ−ｓｅｃ−ブトキシシラン、テトラ−ｔｅｒｔ−ブトキシシラン、テトラフェノキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリ−ｎ−プロポキシシラン、メチルトリイソプロポキシシラン、メチルトリ−ｎ−ブトキシシラン、メチルトリ−ｓｅｃ−ブトキシシラン、メチルトリ−ｔｅｒｔ−ブトキシシラン、メチルトリフェノキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、エチルトリ−ｎ−プロポキシシラン、エチルトリイソプロポキシシラン、エチルトリ−ｎ−ブトキシシラン、エチルトリ−ｓｅｃ−ブトキシシラン、エチルトリ−ｔｅｒｔ−ブトキシシラン、エチルトリフェノキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリ−ｎ−プロポキシシラン、ビニルトリイソプロポキシシラン、ビニルトリ−ｎ−ブトキシシラン、ビニルトリ−ｓｅｃ−ブトキシシラン、ビニルトリ−ｔｅｒｔ−ブトキシシラン、ビニルトリフェノキシシラン、ｎ−プロピルトリメトキシシラン、ｎ−プロピルトリエトキシシラン、ｎ−プロピルトリ−ｎ−プロポキシシラン、ｎ−プロピルトリイソプロポキシシラン、ｎ−プロピルトリ−ｎ−ブトキシシラン、ｎ−プロピルトリ−ｓｅｃ−ブトキシシラン、ｎ−プロピルトリ−ｔｅｒｔ−ブトキシシラン、ｎ−プロピルトリフェノキシシラン、イソプロピルトリメトキシシラン、イソプロピルトリエトキシシラン、イソプロピルトリ−ｎ−プロポキシシラン、イソプロピルトリイソプロポキシシラン、イソプロピルトリ−ｎ−ブトキシシラン、イソプロピルトリ−ｓｅｃ−ブトキシシラン、イソプロピルトリ−ｔｅｒｔ−ブトキシシラン、イソプロピルトリフェノキシシラン、ｎ−ブチルトリメトキシシラン、ｎ−ブチルトリエトキシシラン、ｎ−ブチルトリ−ｎ−プロポキシシラン、ｎ−ブチルトリイソプロポキシシラン、ｎ−ブチルトリ−ｎ−ブトキシシラン、ｎ−ブチルトリ−ｓｅｃ−ブトキシシラン、ｎ−ブチルトリ−ｔｅｒｔ−ブトキシシラン、ｎ−ブチルトリフェノキシシラン、ｓｅｃ−ブチルトリメトキシシラン、ｓｅｃ−ブチルイソトリエトキシシラン、ｓｅｃ−ブチルトリ−ｎ−プロポキシシラン、ｓｅｃ−ブチルトリイソプロポキシシラン、ｓｅｃ−ブチルトリ−ｎ−ブトキシシラン、ｓｅｃ−ブチルトリ−ｓｅｃ−ブトキシシラン、ｓｅｃ−ブチルトリ−ｔｅｒｔ−ブトキシシラン、ｓｅｃ−ブチルトリフェノキシシラン、ｔｅｒｔ−ブチルトリメトキシシラン、ｔｅｒｔ−ブチルトリエトキシシラン、ｔｅｒｔ−ブチルトリ−ｎ−プロポキシシラン、ｔｅｒｔ−ブチルトリイソプロポキシシラン、ｔｅｒｔ−ブチルトリ−ｎ−ブトキシシラン、ｔｅｒｔ−ブチルトリ−ｓｅｃ−ブトキシシラン、ｔｅｒｔ−ブチルトリ−ｔｅｒｔ−ブトキシシラン、ｔｅｒｔ−ブチルトリフェノキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、フェニルトリ−ｎ−プロポキシシラン、フェニルトリイソプロポキシシラン、フェニルトリ−ｎ−ブトキシシラン、フェニルトリ−ｓｅｃ−ブトキシシラン、フェニルトリ−ｔｅｒｔ−ブトキシシラン、フェニルトリフェノキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ−トリフルオロプロピルトリメトキシシラン、γ−トリフルオロプロピルトリエトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジメチルジ−ｎ−プロポキシシラン、ジメチルジイソプロポキシシラン、ジメチルジ−ｎ−ブトキシシラン、ジメチルジ−ｓｅｃ−ブトキシシラン、ジメチルジ−ｔｅｒｔ−ブトキシシラン、ジメチルジフェノキシシラン、ジエチルジメトキシシラン、ジエチルジエトキシシラン、ジエチルジ−ｎ−プロポキシシラン、ジエチルジイソプロポキシシラン、ジエチルジ−ｎ−ブトキシシラン、ジエチルジ−ｓｅｃ−ブトキシシラン、ジエチルジ−ｔｅｒｔ−ブトキシシラン、ジエチルジフェノキシシラン、ジ−ｎ−プロピルジメトキシシラン、ジ−ｎ−プロピルジエトキシシラン、ジ−ｎ−プロピルジ−ｎ−プロポキシシラン、ジ−ｎ−プロピルジイソプロポキシシラン、ジ−ｎ−プロピルジ−ｎ−ブトキシシラン、ジ−ｎ−プロピルジ−ｓｅｃ−ブトキシシラン、ジ−ｎ−プロピルジ−ｔｅｒｔ−ブトキシシラン、ジ−ｎ−プロピルジフェノキシシラン、ジイソプロピルジメトキシシラン、ジイソプロピルジエトキシシラン、ジイソプロピルジ−ｎ−プロポキシシラン、ジイソプロピルジイソプロポキシシラン、ジイソプロピルジ−ｎ−ブトキシシラン、ジイソプロピルジ−ｓｅｃ−ブトキシシラン、ジイソプロピルジ−ｔｅｒｔ−ブトキシシラン、ジイソプロピルジフェノキシシラン、ジ−ｎ−ブチルジメトキシシラン、ジ−ｎ−ブチルジエトキシシラン、ジ−ｎ−ブチルジ−ｎ−プロポキシシラン、ジ−ｎ−ブチルジイソプロポキシシラン、ジ−ｎ−ブチルジ−ｎ−ブトキシシラン、ジ−ｎ−ブチルジ−ｓｅｃ−ブトキシシラン、ジ−ｎ−ブチルジ−ｔｅｒｔ−ブトキシシラン、ジ−ｎ−ブチルジフェノキシシラン、ジ−ｓｅｃ−ブチルジメトキシシラン、ジ−ｓｅｃ−ブチルジエトキシシラン、ジ−ｓｅｃ−ブチルジ−ｎ−プロポキシシラン、ジ−ｓｅｃ−ブチルジイソプロポキシシラン、ジ−ｓｅｃ−ブチルジ−ｎ−ブトキシシラン、ジ−ｓｅｃ−ブチルジ−ｓｅｃ−ブトキシシラン、ジ−ｓｅｃ−ブチルジ−ｔｅｒｔ−ブトキシシラン、ジ−ｓｅｃ−ブチルジフェノキシシラン、ジ−ｔｅｒｔ−ブチルジメトキシシラン、ジ−ｔｅｒｔ−ブチルジエトキシシラン、ジ−ｔｅｒｔ−ブチルジ−ｎ−プロポキシシラン、ジ−ｔｅｒｔ−ブチルジイソプロポキシシラン、ジ−ｔｅｒｔ−ブチルジ−ｎ−ブトキシシラン、ジ−ｔｅｒｔ−ブチルジ−ｓｅｃ−ブトキシシラン、ジ−ｔｅｒｔ−ブチルジ−ｔｅｒｔ−ブトキシシラン、ジ−ｔｅｒｔ−ブチルジフェノキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、ジフェニルジ−ｎ−プロポキシシラン、ジフェニルジイソプロポキシシラン、ジフェニルジ−ｎ−ブトキシシラン、ジフェニルジ−ｓｅｃ−ブトキシシラン、ジフェニルジ−ｔｅｒｔ−ブトキシシラン、ジフェニルジフェノキシシラン、ジビニルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ−トリフルオロプロピルトリメトキシシラン、γ−トリフルオロプロピルトリエトキシシラン等が挙げられる。これらは１種又は２種以上を組み合わせて使用することができる。
【００１９】
上記式（１）で表されるシラン化合物のうち好ましいものとしては、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラ−ｎ−プロポキシシラン、テトライソプロポキシシラン、テトラフェノキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリ−ｎ−プロポキシシラン、メチルトリイソプロポキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジエチルジメトキシシラン、ジエチルジエトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、トリメチルモノメトキシシラン、トリメチルモノエトキシシラン、トリエチルモノメトキシシラン、トリエチルモノエトキシシラン、トリフェニルモノメトキシシラン、トリフェニルモノエトキシシラン等が挙げられる。
【００２０】
シロキサン樹脂の質量平均分子量は特に限定されないが、質量平均分子量（ＧＰＣによるポリスチレン換算質量。本明細書において同じ。）が３００〜５０００である低分子量のシロキサン樹脂を含むことが好ましい。このような低分子量のシロキサン樹脂をインプリント用膜形成組成物中に含有させることにより、含有させない場合と比較して、低いプレス圧力でモールドを樹脂層に押し込むことができる。この低分子量のシロキサン樹脂の質量平均分子量は、３００〜３０００であることがより好ましい。
シロキサン樹脂全体における上記低分子量のシロキサン樹脂の割合は、３０質量％以上が好ましく、５０質量％以上がより好ましく、特に好ましくは１００質量％である。
【００２１】
＜有機溶剤＞
本発明に係るインプリント用膜形成組成物に含有される有機溶剤としては、具体的には、メタノール、エタノール、プロパノール、ｎ−ブタノール等のアルコール類；エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール等の多価アルコール類；アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、メチル−ｎ−アミルケトン、メチルイソアミルケトン、２−ヘプタノン等のケトン類；エチレングリコールモノアセテート、ジエチレングリコールモノアセテート、プロピレングリコールモノアセテート、又はジプロピレングリコールモノアセテート等のエステル結合を有する化合物、上記多価アルコール類又は上記エステル結合を有する化合物のモノメチルエーテル、モノエチルエーテル、モノプロピルエーテル、モノブチルエーテル等のモノアルキルエーテル若しくはモノフェニルエーテル等のエーテル結合を有する化合物等の多価アルコール類の誘導体；ジオキサン等の環状エーテル類；乳酸メチル、乳酸エチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、メトキシプロピオン酸メチル、エトキシプロピオン酸エチル等のエステル類；アニソール、エチルベンジルエーテル、クレジルメチルエーテル、ジフェニルエーテル、ジベンジルエーテル、フェネトール、ブチルフェニルエーテル、エチルベンゼン、ジエチルベンゼン、アミルベンゼン、イソプロピルベンゼン、トルエン、キシレン、シメン、メシチレン等の芳香族系有機溶剤等が挙げられる。これらは１種又は２種以上を組み合わせて使用することができる。
【００２２】
特に本発明に係るインプリント用膜形成組成物には、大気圧における沸点が１００〜２００℃である特定溶剤が少なくとも含有される。このような特定溶剤をインプリント用膜形成組成物中に含有させることにより、含有させない場合と比較して、低いプレス圧力でモールドを樹脂層に押し込むことができる。このような特定溶剤のうち好ましいものとしては、ｎ−ブタノール（沸点１１７℃）、プロピレングリコールモノメチルエーテル（沸点１１８℃）、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（沸点１４６℃）、プロピレングリコールモノプロピルエーテル（沸点１５０℃）、乳酸エチル（沸点１５４℃）、３−メトキシブチルアセテート（沸点１７１℃）、ジエチレングリコールジエチルエーテル（沸点１８５℃）等が挙げられる。この特定溶剤の沸点は、１１０〜１９０℃であることがより好ましい。
有機溶剤全体における上記特定溶剤の割合は、３０質量％以上が好ましく、５０質量％以上がより好ましく、特に好ましくは７０質量％以上である。
【００２３】
有機溶剤の含有量は、特に限定されないが、樹脂としてシロキサン樹脂を用いる場合、シロキサン樹脂の濃度（ＳｉＯ２換算）が０．１〜４０質量％となる量が好ましく、０．５〜３０質量％となる量がより好ましい。
【００２４】
＜その他の成分＞
本発明に係るインプリント用膜形成組成物には、必要に応じて界面活性剤が含有されていてもよい。界面活性剤を含有することにより、モールドの形状の転写性が良好なものとなる。界面活性剤としては、特に限定されず、公知の成分を用いることができる。
なお、本発明に係るインプリント用膜形成組成物を光インプリント技術に用いる場合には、樹脂及び有機溶剤に加えて、光重合開始剤等が含有される。
【００２５】
≪構造体の製造方法≫
本発明に係る構造体の製造方法は、本発明に係るインプリント用膜形成組成物を基体上に塗布して樹脂層を形成する工程と、樹脂層にモールドを押し付ける工程と、樹脂層からモールドを剥離する工程と、を含むものである。特に、インプリント用膜形成組成物には、大気圧における沸点が１００〜２００℃である特定溶剤が少なくとも含有される。
【００２６】
先ず、基体上に本発明に係るインプリント用膜形成組成物をスピンコート法等により塗布し、樹脂層を形成する。樹脂層の膜厚は、製造する構造体の種類にもよるが、例えば１０ｎｍ〜５μｍ程度が好ましい。
また、基体としては、特に限定されず、例えば、シリコン、銅、クロム、鉄、アルミニウム等の金属からなる基板やガラス基板、或いはこれらに所定の配線パターンが形成されたものを用いることができる。また、これらの基板に有機層や無機層が形成されたものを用いてもよい。
【００２７】
次に、基体上に形成された樹脂層に所定形状のモールドを押し付け、モールドの形状を樹脂層に転写する。この際、インプリント用膜形成組成物には大気圧における沸点が１００〜２００℃である特定溶剤が含有されているため、低いプレス圧力でモールドを押し込むことができる。なお、必ずしもモールドの凸部の先端が樹脂層の最下部に達するまでモールドを押し付ける必要はない。言い換えれば、モールドの形状が転写された樹脂層の下部に、モールドの形状が転写されていない樹脂層が残膜として残っていてもよい。この場合、樹脂層の残膜の上部において構造体が形成されていることになる。
【００２８】
本発明に係るインプリント用膜形成組成物を室温インプリント技術に用いる場合、モールドのプレス圧力は、１〜５０ＭＰａ程度である。これに対して、従来の室温インプリント技術においては、特にシロキサン樹脂を用いた場合には通常５０ＭＰａ以上のプレス圧力が必要であった。また、プレス時間は、樹脂層の厚さにもよるが、１０〜１２０秒程度である。
【００２９】
本発明に係るインプリント用膜形成組成物を室温インプリント技術に用いる場合、このようにモールドを押し付けた状態で所定時間プレスすることにより、樹脂層に転写されたモールドの形状をより維持することができる。特にシロキサン樹脂を用いた場合にはこの効果が大きい。
また、本発明に係るインプリント用膜形成組成物を光インプリント技術に用いる場合、このようにモールドを押し付けた状態で樹脂層に光が照射され、樹脂層の形状が硬化する。
【００３０】
その後、樹脂層からモールドを剥離する。この結果、モールドの形状が転写された構造体が基体上に形成される。
【００３１】
なお、上記のモールドの形状が転写された樹脂層を加熱及び／又は焼成し、さらに硬化させることも可能である。また、加熱温度等を変化させることにより、モールドの形状が転写された樹脂層をフローさせ、他の形状に変化させることも可能である。この加熱及び／又は焼成は、モールドを剥離する前に行ってもよい。
【００３２】
このようにして、モールドの形状が転写された構造体を基体上に形成することができる。形成された構造体は、基体をエッチング加工する際のレジストとしてのみならず、ＣＭＯＳセンサーにおける極小レンズ等としても利用し得る。すなわち、本発明では、モールドの形状を変えることにより、様々な形状の構造体を製造することができる。
【実施例】
【００３３】
次に、本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００３４】
＜実施例１＞
下記式（２）で表されるシルセスキオキサン樹脂（質量平均分子量：１２００、ｎ：ｍ＝１：１（モル比））を用い、この樹脂の濃度（ＳｉＯ２換算）が３質量％となるようにプロピレングリコールモノプロピルエーテル（沸点１５０℃）で調整し、インプリント用膜形成組成物を得た。
【００３５】
【化２】
【００３６】
＜実施例２〜４、比較例１，２＞
プロピレングリコールモノプロピルエーテルの代わりに表１に記載の有機溶剤を用いたほかは、実施例１と同様にしてインプリント用膜形成組成物を得た。
【００３７】
＜実施例５＞
下記式（３）で表される構成単位からなるシルセスキオキサン樹脂（質量平均分子量：６５００）を用い、この樹脂の濃度（ＳｉＯ２換算）が３質量％となるようにプロピレングリコールモノプロピルエーテル（沸点１５０℃）で調整し、インプリント用膜形成組成物を得た。
【００３８】
【化３】
【００３９】
＜実施例６，７、比較例３，４＞
プロピレングリコールモノプロピルエーテルの代わりに表２に記載の有機溶剤を用いたほかは、実施例５と同様にしてインプリント用膜形成組成物を得た。
【００４０】
［評価１］
実施例１〜７、比較例１〜４のインプリント用膜形成組成物をシリコン基板表面上にスピンコート法にて塗布し、膜厚１００〜１５０ｎｍの樹脂層を得た。樹脂層を乾燥や硬化することなく、ナノインプリンター ＮＭ−０４０１（明昌機工社製）を用いて、樹脂層に対してモールド（凸型ドットパターン、ドット直径１５０ｎｍ、ドット高さ３００ｎｍ）をプレス圧力２０ＭＰａ（２ｋＮの荷重）にて室温（２５℃）で６０秒間押し付けた。その後、モールドを剥離することにより、基板上にパターン状の構造体を形成した。
【００４１】
得られた構造体を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により観察したところ、実施例１〜７のインプリント用膜形成組成物を用いた場合には、高精度のパターンが基板上に再現されていた。実施例１，２、比較例２のインプリント用膜形成組成物を用いたときの構造体のＳＥＭ像をそれぞれ図１（ａ）〜（ｃ）に示す。また、実施例５，６、比較例４のインプリント用膜形成組成物を用いたときの構造体のＳＥＭ像をそれぞれ図２（ａ）〜（ｃ）に示す。
【００４２】
また、実施例１〜７、比較例１〜４のインプリント用膜形成組成物を用いたときの残膜率を表１，２に示す。ここで残膜率とは、樹脂層の元々の膜厚に対する、モールドの形状が転写されていない部分の樹脂層の膜厚の割合のことである。例えば、１００ｎｍの膜厚の樹脂層に対して７０ｎｍ（７０％）の深さまでモールドを押し込んだ場合、残膜率は３０％となる。なお、表１の数値は比較例２の残膜率を１００としたときの相対値であり、表２の数値は比較例４の残膜率を１００としたときの相対値である。
【００４３】
【表１】
【００４４】
【表２】
【００４５】
表１，２から分かるように、有機溶剤の沸点が高くなるにつれて残膜率が低下しており、特に実施例１〜７のインプリント用膜形成組成物を用いた場合には、比較例１〜４のインプリント用膜形成組成物を用いた場合よりも残膜率が顕著に低下していた。また、実施例１〜４のように低分子量のシロキサン樹脂（質量平均分子量：１２００）を用いた場合には、実施例５〜７のシロキサン樹脂（質量平均分子量：６５００）を用いた場合よりも残膜率が低下していた。
【００４６】
［評価２］
実施例１のインプリント用膜形成組成物をシリコン基板表面上にスピンコート法にて塗布し、膜厚１５０ｎｍの樹脂層を得た。樹脂層を乾燥や硬化することなく、ナノインプリンター ＮＭ−０４０１（明昌機工社製）を用いて、樹脂層に対してモールド（凸型ドットパターン、ドット直径１５０ｎｍ、ドット高さ３００ｎｍ）をプレス圧力１ＭＰａ（１００Ｎの荷重）にて室温（２５℃）で６０秒間押し付けた。その後、モールドを剥離することにより、基板上にパターン状の構造体を形成した。
【００４７】
得られた構造体を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により観察したところ、図３に示すように、高精度のパターンが基板上に再現されていた。特に、光インプリント技術と同等の１ＭＰａという低圧力で、残膜率３０％を達成することができた。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】実施例１，２、比較例２のインプリント用膜形成組成物を用いてプレス圧力２０ＭＰａでモールドを押し付けたときの構造体のＳＥＭ像を示す図である。
【図２】実施例５，６、比較例４のインプリント用膜形成組成物を用いてプレス圧力２０ＭＰａでモールドを押し付けたときの構造体のＳＥＭ像を示す図である。
【図３】実施例１のインプリント用膜形成組成物を用いてプレス圧力１ＭＰａでモールドを押し付けたときの構造体のＳＥＭ像を示す図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体上に塗布し、モールドを押し付けて構造体を形成するためのインプリント用膜形成組成物において、
樹脂と、有機溶剤とを含有し、
前記有機溶剤が、大気圧における沸点が１００〜２００℃である特定溶剤を含むことを特徴とするインプリント用膜形成組成物。
【請求項２】
前記有機溶剤全体における前記特定溶剤の割合が３０質量％以上であることを特徴とする請求項１記載のインプリント用膜形成組成物。
【請求項３】
前記樹脂がシロキサン樹脂であることを特徴とする請求項１又は２記載のインプリント用膜形成組成物。
【請求項４】
前記シロキサン樹脂が質量平均分子量３００〜５０００の低分子量のシロキサン樹脂を含むことを特徴とする請求項３記載のインプリント用膜形成組成物。
【請求項５】
前記低分子量のシロキサン樹脂が質量平均分子量３００〜３０００であることを特徴とする請求項４記載のインプリント用膜形成組成物。
【請求項６】
前記シロキサン樹脂全体における前記低分子量のシロキサン樹脂の割合が３０質量％以上であることを特徴とする請求項４又は５記載のインプリント用膜形成組成物。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項記載のインプリント用膜形成組成物を基体上に塗布して樹脂層を形成する工程と、
前記樹脂層にモールドを押し付ける工程と、
前記樹脂層から前記モールドを剥離する工程と、を含むことを特徴とする構造体の製造方法。
【請求項８】
前記樹脂層に前記モールドを押し付けた状態で該樹脂層を硬化させることを特徴とする請求項７記載の構造体の製造方法。
【請求項９】
請求項７又は８記載の構造体の製造方法により得られた構造体。
【請求項１】
基体上に塗布し、モールドを押し付けて構造体を形成するためのインプリント用膜形成組成物において、
樹脂と、有機溶剤とを含有し、
前記有機溶剤が、大気圧における沸点が１００〜２００℃である特定溶剤を含むことを特徴とするインプリント用膜形成組成物。
【請求項２】
前記有機溶剤全体における前記特定溶剤の割合が３０質量％以上であることを特徴とする請求項１記載のインプリント用膜形成組成物。
【請求項３】
前記樹脂がシロキサン樹脂であることを特徴とする請求項１又は２記載のインプリント用膜形成組成物。
【請求項４】
前記シロキサン樹脂が質量平均分子量３００〜５０００の低分子量のシロキサン樹脂を含むことを特徴とする請求項３記載のインプリント用膜形成組成物。
【請求項５】
前記低分子量のシロキサン樹脂が質量平均分子量３００〜３０００であることを特徴とする請求項４記載のインプリント用膜形成組成物。
【請求項６】
前記シロキサン樹脂全体における前記低分子量のシロキサン樹脂の割合が３０質量％以上であることを特徴とする請求項４又は５記載のインプリント用膜形成組成物。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項記載のインプリント用膜形成組成物を基体上に塗布して樹脂層を形成する工程と、
前記樹脂層にモールドを押し付ける工程と、
前記樹脂層から前記モールドを剥離する工程と、を含むことを特徴とする構造体の製造方法。
【請求項８】
前記樹脂層に前記モールドを押し付けた状態で該樹脂層を硬化させることを特徴とする請求項７記載の構造体の製造方法。
【請求項９】
請求項７又は８記載の構造体の製造方法により得られた構造体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００９−１６６４１４（Ｐ２００９−１６６４１４Ａ）
【公開日】平成２１年７月３０日（２００９．７．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−８９６８（Ｐ２００８−８９６８）
【出願日】平成２０年１月１８日（２００８．１．１８）
【出願人】（０００２２０２３９）東京応化工業株式会社 (1,407)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年７月３０日（２００９．７．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１月１８日（２００８．１．１８）
【出願人】（０００２２０２３９）東京応化工業株式会社 (1,407)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]