JP6443850B2 - ナノインプリント用組成物、部材の製造方法及びデバイスの製造方法 - Google Patents

Description

本出願に関係する相互参照
本出願の特許請求の範囲は、米国特許法35 U.S.C. §119(e)に基づいて2013年6月6日に出願された米国仮出願第61/832 086号の利益を主張するものであり、その内容がここに参考文献として援用される。

本発明に係る幾つかの態様は、光学部材又は電子部材及びデバイスの製造に適した組成物に関する。

注型に好適なラジカル重合型組成物のための光学材料は特開２００４−２７０２Ａ（公開日：２００４年１月８日）に開示されており、その全体の内容は参考文献として援用される。

本開示では、組成物が開示されている。当該組成物から形成された樹脂は、封止剤、光学部材及び電子部材として利用される。当該樹脂は基板に対する高い接着性に加えて遊離酸の発生を抑制することができる。一つの典型的な基板は、酸化シリコン及びシリコン等の無機材料から形成されている。そのため、当該樹脂は、遊離酸による金属配線の劣化の抑制が可能であるため、電子デバイスに好適である。

本発明の一つの態様に関係する組成物は、酸性基と、第１の重合性基と、を有する第１の化合物と、ケイ素原子と、前記ケイ素原子に結合した酸素原子と、前記酸素原子に結合した水素基と、第２の重合性基と、を有する第２の化合物と、を含む。これにより、酸発生源が実質的に固定され、酸の拡散の抑制が可能となる。

前記組成物に関して、前記組成物は、第３の重合性基を有する第３の化合物をさらに含むことが好ましい。

前記組成物に関して、前記第３の化合物は、さらに第４の重合性基を有することが好ましい。

前記組成物に関して、前記組成物は、第４の化合物を含み、前記第４の化合物は、前記第４の化合物の照射により開裂する結合を含んでいることが好ましい。

前記組成物に関して、前記第２の化合物は、シランカップリング剤であることが好ましい。

前記組成物に関して、前記第１の化合物は、さらに第５の重合性基を有する。

本発明の一つの態様に関係する部材の製造方法は、基材を準備する工程と、前記基材の上に組成物を配置する工程と、前記組成物を硬化させる工程と、を含むことを特徴とする。

前記部材の製造方法に関して、前記組成物は、酸性基と、第１の重合性基と、を有する第１の化合物と、ケイ素原子と、前記ケイ素原子に結合した酸素原子と、前記酸素原子に結合した水素基と、第２の重合性基と、を有する第２の化合物と、を含むこと、を特徴とする。

前記組成物に関して、前記基材は、無機部分を含み、前記組成物を配置する工程は、前記組成物が、前記無機部分と接触するように行われることが好ましい。

前記組成物に関して、前記無機部分は、酸化ケイ素又はケイ素からなることが好ましい。

前記組成物に関して、前記組成物の硬化は、前記基材とモールドとの間に組成物を挟んだ状態で行われることが好ましい。前記組成物に関して、前記モールドは、複数の第１の部分及び複数の第２の部分が形成された第１の表面と、第２の表面と、を有し、前記複数の第１の部分と前記第２の表面との距離である第１の距離は、前記複数の第２の部分と前記第２の表面との距離である第２の距離より大であることを特徴とする。

本発明の一つの態様に関係する部材の製造方法は、基材を準備する工程と、前記基材の上に組成物を配置する工程と、前記組成物を硬化させる工程と、を含む。前記方法に関して、前記組成物は、酸性基と、第１の重合性基と、を有する第１の化合物と、ケイ素原子と、前記ケイ素原子に結合した酸素原子と、前記酸素原子に結合した水素基と、第２の重合性基と、を有する第２の化合物と、を含むことが好ましい。

本発明の一つの態様に関係する部材は、無機部分と、酸性基を有する第１のポリマーを含む有機部分と、を含むことを特徴とする。

前記部材に関して、前記有機部分は、各々が炭素原子に結合した複数のケイ素原子を含んでいることが好ましい。

前記部材に関して、前記複数のケイ素原子の各々は、前記無機部分に含まれている酸素原子に結合していることが好ましい。

前記部材に関して、前記複数のケイ素原子の各々は、前記無機部分に含まれている酸素原子と共有結合していることが好ましい。

本発明の一つの態様に関係するデバイスの製造方法は、上記の部材を製造する工程を含むことを特徴とする。

前記方法に関して、前記方法は、金属部分が形成された第１の機能層を形成する工程を含むことが好ましい。

前記方法に関して、前記方法は、半導体膜が形成された第２の機能層を形成する工程を、さらに含むことが好ましい。

前記方法に関して、前記デバイスは、電気光学デバイスであることが好ましい。

前記方法に関して、前記方法は、さらに金属配線が形成された第１の機能層を形成する工程と、半導体膜が形成された第２の機能層を形成する工程と、を含むことを特徴とする。前記金属配線は、電気的に前記デバイスの前記半導体膜に接続されていることが好ましい。

本図面は、本発明を実施するために現時点で最良と考えるものを示す図である。
図１は、有機エレクトロルミネッセンス素子の製造過程を示す図である。 図２は、反射防止層を製造するための詳細を示す図である。

［詳細な説明］
実施形態：

図１は、有機エレクトロルミネッセンス素子の製造過程を示す図である。

ガラス基板を準備する。前記ガラス基板の表面全体に下地層を形成する。前記下地層上に島状の半導体層を形成する。ゲート絶縁膜を前記ゲート絶縁膜が前記半導体層を覆うように形成する。ゲート電極を前記ゲート絶縁膜上に形成する。層間酸化ケイ素層を前記層間酸化ケイ素層が前記ゲート絶縁膜と前記ゲート電極とを覆うように形成する。

前記下地層は、前記ガラス基板から拡散するナトリウムイオン又は類似のイオンの前記半導体層への拡散を防止するために用いられる。

アクリル膜を前記層間酸化ケイ素膜上の層間有機膜として形成する。画素電極を前記層間有機膜の上に形成する。

有機絶縁膜をセパレーターとして形成する。正孔輸送層、発光層及び電子輸送層を前記画素電極上にこれらの層が前記セパレーターにより囲まれるように形成する。

陰極を前記電子輸送層及び前記セパレーター上に形成する。

封止酸化ケイ素層及び絶縁膜をこの順で前記陰極上に形成する。

樹脂層を反射防止膜としてナノインプリント法により形成する。

前記反射防止膜の形成は詳細に以下に説明する。

前記反射防止膜を形成するための組成物は、ＥＬデバイス層の表面の上に配置し、塗布膜をＥＬデバイス層の表面を覆うように前記組成物を塗り広げることにより形成する。

前記塗布膜を乾燥処理する。石英モールドの凹凸表面を前記基板に対して前記塗布膜を押し付ける。前記塗布膜に対して前記石英モールドを透過した光を照射することにより、凹凸パターンが前記石英モールドから転写された表面を有する反射防止膜が形成される。

前記反射防止膜を、前記石英モールドから剥離する。

前記組成物は、成分Ａ（ConstituentＡ）、成分Ｂ（ConstituentＢ）及び成分Ｃ（ConstituentＣ）、成分Ｄ（ConstituentＤ）及び成分Ｅ（ConstituentＥ）を含む。それらの成分の含有量は、それぞれ、重量％で、１９．９％、７５．８％、０．２％、０．１％，及び４．０％である。

成分Ａはシランカップリング剤である。ケイ素原子に結合している酸素原子は、アルコール分子の脱離を伴い、酸により触媒される反応によりＥＬデバイス層の表面と結合する。成分Ａは、ＥＬデバイス層に対する反射防止層の接着性に寄与する。

成分Ｂの重合により、前記反射防止層の主たる部分となる。成分Ｂのように複数の重合性基を有する単量体は、重合性基の数が増える程架橋密度が増加するので、反射防止層にとって好ましい。

成分Ｃは、酸として機能し、アルコール脱離反応を触媒する。成分Ｃは、重合性を有しているので、重合及び／又は他の成分との反応が生起する。これにより反射防止層における酸は固定され、前記反射防止膜からの酸の拡散を抑制される。成分Ｃに代えて酸性基に加えて複数の重合性基を有する化合物を利用することができる。

ＥＬデバイス層が配線や電極等の金属部分を有していたとしても、ＥＬデバイス層の劣化は、酸の拡散を抑制することにより抑制される。

評価のための実験手順の概要は以下のとおりである。
樹脂と基板との間の接着性の評価
組成物の塗布膜を０．７ｍｍの無アルカリガラスの上に膜厚が約２μｍとなるように配置する。前記基板を約１１０℃で５分間加熱した後、前記塗布膜を波長３６５ｎｍで２０ｍＷ／ｃｍ^２の光で５０秒間照射して、樹脂を形成する。ＪＩＳ規格のＪＩＳ Ｋ５４００に基づき、カッターで前記樹脂を傷付けることにより、前記樹脂に１００個の矩形を形成する。テープを前記１００個の矩形が形成された樹脂に押し付けた後に、前記テープを前記樹脂とは反対方向に引っ張る。前記樹脂は、前記無アルカリガラスから剥離しないことが確認される。
樹脂の離型性の評価
組成物の塗布膜を０．７ｍｍの無アルカリガラスの上に、膜厚が約２μｍとなるように配置する。前記基板を１１０℃で５分間加熱した後、幅１μｍで高さ１μｍのラインアンドスペースのパターンを有する石英モールドを前記塗布膜に押し付けながら、前記塗布膜を波長３６５ｎｍで２０ｍＷ／ｃｍ^２の光で５０秒間照射して、樹脂を形成する。前記樹脂を前記石英モールドから離型する。前記樹脂を前記石英モールドから離型した後、前記樹脂は、前記無アルカリガラスに完全に接着していることを確認する。
樹脂の転写性能の評価
組成物の塗布膜を０．７ｍｍの無アルカリガラスの上に、膜厚が約２μｍとなるように配置する。前記基板を１１０℃で５分間加熱した後、幅５００ｎｍで高さ１μｍのラインアンドスペースのパターンを有する石英モールドを前記塗布膜に押し付けながら、前記塗布膜を波長３６５ｎｍで２０ｍＷ／ｃｍ^２の光で５０秒間照射して、樹脂を形成する。前記樹脂を前記石英モールドから離型した後、前記石英モールドのパターンが、前記樹脂に転写されていることを確認する。

前記組成物に適用可能な例示された成分の化学構造及び成分比は以下に説明する。
例示された組成物の典型的な成分は以下のとおりである：
成分Ａは化学式（Ｉ）で表される。

（ここで、
置換基Ｒ^１は、独立に水素原子、直鎖状又は環状のアルキル基であり、置換基Ｒ^２は、独立に直鎖状又は環状のアルキレン基であり、置換基Ｒ^３は、独立に直鎖状又は環状のアルキレン基であり、置換基Ｒ^４は、独立に直鎖状又は環状のアルキレン基であり、ｋは、１乃至３の自然数であり、ｍは、ゼロ乃至２の整数である。）；
成分Ｂは、少なくとも一つのラジカル重合性基を有する化合物であり、成分Ｃは、化学式II又はIIIで表される。

（ここにおいて、
置換基Ｒ^５は、独立に水素原子、直鎖状又は環状のアルキル基であり、置換基Ｒ^６は、独立に直鎖状又は環状のアルキレン基であり、置換基Ｒ^７は、独立に水素原子、直鎖状又は環状のアルキル基であり、置換基Ｒ^８は、独立に直鎖状又は環状のアルキレン基であり、置換基Ｒ^９は、独立に直鎖状又は環状のアルキレン基である。）；
置換基Ｒ^１０は、独立に水素原子、直鎖状又は環状のアルキル基であり、成分Ｄは、ＤＩＣ株式会社によって製造されるＦ−５５４等のような界面活性剤であり、成分Ｅは、光照射によりラジカルを発生する。

典型的な成分Ａ、成分Ｂ、成分Ｃ、成分Ｄ及び成分Ｅの成分比は、それぞれ０．１％〜５０％（好ましくは、１％〜３０％）、４６％〜９５．９％、０．０１％〜１０％（好ましくは、０．０５％〜５％）、０．０１％〜５％及び０．１％〜１０％である。

Claims (4)

1. 下記式（II）又は下記式（III）で表される、第１の化合物と、
   （上記式（II）中、Ｒ^５は、水素原子、直鎖状アルキル基又は環状アルキル基であり、
   Ｒ^６は、直鎖状アルキレン基又は環状アルキレン基であり、
   上記式（III）中、Ｒ^７は、水素原子、直鎖状アルキル基又は環状アルキル基であり、
   Ｒ^８は、直鎖状アルキレン基又は環状アルキレン基であり、
   Ｒ^９は、直鎖状アルキレン基又は環状アルキレン基であり、
   Ｒ^１０は、水素原子、直鎖状アルキル基又は環状アルキル基である。）
   下記式（I）で表される、第２の化合物と、
   （上記式（I）中、Ｒ^１は、独立に水素原子、直鎖状アルキル基又は環状アルキル基であり、
   Ｒ^２は、独立に直鎖状アルキレン基又は環状アルキレン基であり、
   Ｒ^３は、独立に直鎖状アルキル基又は環状アルキル基であり、
   Ｒ^４は、独立に直鎖状アルキル基又は環状アルキル基であり、
   ｋは１〜３の自然数であり、
   ｍは０〜２の整数であり、
   ｌは、ｋ、ｍに基づいて１〜３の自然数から選択される。）
   少なくとも１つのラジカル重合性基を有する第３の化合物と、
   を含む組成物であって、
   前記第３の化合物の前記ラジカル重合性基が（メタ）アクリロイルオキシ基であり、
   前記第１の化合物の含有量が０．０１〜１０重量％であり、且つ前記第２の化合物の含有量が０．１〜５０重量％であるナノインプリント用組成物。
2. 請求項１に記載のナノインプリント用組成物において、
   前記第３の化合物は、複数の前記ラジカル重合性基を有する単量体であること、
   を特徴とする組成物。
3. ナノインプリント法を用いて部材を製造する方法であって、
   基材を用意する工程と、
   前記基材上に請求項１又は２に記載のナノインプリント用組成物を配置して塗布膜を形成する工程と、
   凹凸表面を有するモールドの前記凹凸表面を前記塗布膜に押し付けて、前記塗布膜の前記ナノインプリント用組成物を硬化させる工程と、を含むこと、
   を特徴とする部材の製造方法。
4. 部材を有するデバイスを製造する方法であって、
   基材を用意する工程と、
   前記基材上に請求項１又は２に記載のナノインプリント用組成物を配置して塗布膜を形成する工程と、
   凹凸表面を有するモールドの前記凹凸表面を前記塗布膜に押し付けて、前記塗布膜の前記ナノインプリント用組成物をナノインプリント法を用いて硬化させて前記部材を得る工程と、
   を含むデバイスの製造方法。