KR102067837B1 - 광 임프린트용의 막 형성 조성물 및 광학 부재의 제조 방법 - Google Patents

광 임프린트용의 막 형성 조성물 및 광학 부재의 제조 방법 Download PDF

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도오꾜오까고오교 가부시끼가이샤
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Abstract

(과제) 유기 용제를 함유하고 있어도 양호한 형상 전사를 실시할 수 있는 광 임프린트용의 막 형성 조성물 및 광학 부재의 제조 방법을 제공한다.
(해결 수단) 본 발명에 관련된 광 임프린트용의 막 형성 조성물은 (A) 친수성기를 갖는 광 중합성 모노머, (B) 무기 나노 입자, 및 (C) 광 중합 개시제를 함유하고, 유기 용제 함유량이 20 질량％ 이하이며, 상기 (A) 성분으로서 점도가 500 cP 이하인 모노머를, 상기 (A) 성분과 상기 (B) 성분의 합계량에 대하여 30 질량％ 이상 함유하고, 경화 후의 굴절률이 1.56 이상인 것이다. 또한, 본 발명에 관련된 광학 부재의 제조 방법은 기판에 본 발명에 관련된 막 형성 조성물을 도포하여 도포층을 형성하고, 가열하지 않고 상기 도포층에 몰드를 압착하는 공정과, 상기 도포층에 상기 몰드를 압착한 상태에서, 상기 도포층에 자외선을 조사하여 경화시켜, 수지층을 형성하는 공정과, 상기 수지층으로부터 상기 몰드를 박리하는 공정을 포함한다.

Description

광 임프린트용의 막 형성 조성물 및 광학 부재의 제조 방법{FILM-FORMING COMPOSITION FOR OPTICAL IMPRINT AND METHOD FOR PRODUCING OPTICAL MEMBER}
본 발명은 광 임프린트용의 막 형성 조성물 및 광학 부재의 제조 방법에 관한 것이다.
리소그래피 기술은 반도체 디바이스 프로세스의 코어 테크놀로지이며, 최근의 반도체 집적 회로 (IC) 의 고집적화에 수반하여, 추가적인 배선의 미세화가 진행되고 있다. 특히, 소자의 집적도가 1000 만 개를 초과하는 초 LSI 로 불리는 반도체 집적 회로 (IC) 에 있어서는, 미세 가공 리소그래피 기술은 필수이다.
여기서, 초 LSI 를 실현하기 위한 미세 가공 리소그래피 기술로는, 지금까지, KrF 레이저, ArF 레이저, F2 레이저, X 선, 원자외선 등에 의한 광 노광 리소그래피가 사용되어 왔다. 그리고, 이들 광 노광 리소그래피 기술에 의해, 수십 ㎚ 오더까지 패턴을 형성할 수 있게 되었다.
그러나, 광 노광 리소그래피 기술에 사용되는 장치는 고가이기 때문에, 미세화의 고도화에 수반하여, 노광 장치 자체의 초기 비용이 증대하고 있었다. 또한, 이들 광 노광 리소그래피에는, 광 파장과 동일한 정도의 고해상도를 얻기 위한 마스크가 필요하고, 그러한 미세 형상을 갖는 마스크는 가격이 고가인 것이었다. 또한, 고집적화의 요구는 끝이 없어, 추가적인 미세화가 요구되고 있다.
이와 같은 상황하에 개발된 기술의 하나로서, 광 나노 임프린트 리소그래피가 있다. 이것은, 광 경화 수지를 함유하는 도포층에 몰드를 압착하고, 이어서, 자외선을 조사하여 수지를 경화시키며, 그 후, 몰드를 떼어냄으로써 패턴을 수지층에 전사하는 기술이다.
통상적으로, 도포층을 형성할 때에는 유기 용제를 함유한 액상의 수지 조성물을 사용하고 있기 때문에, 도포 후 프리베이크를 실시함으로써, 도포층에 함유되는 유기 용제를 제거하는 공정을 거치고 있다. 그러나, 기판으로서 성형성이 우수한 수지 기판을 사용한 경우, 도포 후에 프리베이크를 실시하면, 기판이 열화된다는 문제가 있었다.
그래서, 도포하는 수지 조성물이 무용제 또는 소량의 유기 용제 사용하에서도 저점도가 되도록 특정 성분을 함유시켜, 프리베이크의 공정을 거치지 않는 방법이 제안되어 있다 (특허문헌 1 을 참조). 특허문헌 1 에서는, 유기 용제의 함유량을 전체 조성물 중 3 질량％ 이하로 하는 것이 바람직하다고 되어 있고, 실시예에서는, 조성물의 각 성분을 혼합한 후, 도포 전에 실온에서 교반하여, 유기 용제를 휘발시키는 방법이 취해지고 있다. 여기서 사용되고 있던 유기 용제는 에톡시부탄올, 이소프로판올, 메톡시프로판올, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤이었다.
일본 공개특허공보 2008-202022호
그런데, 광 나노 임프린트 리소그래피에 의해 광학 부재 등을 제조하는 경우에는, 경화 후의 수지 조성물이 고굴절률을 나타내도록 하기 위하여, 무기 산화물 미립자의 배합량을 줄이지 못한다. 이 때문에, 시판되는 용제 분산 졸을 사용하여 수지 조성물을 조제하면, 유기 용매가 상당량 함유되게 되는데, 특허문헌 1 의 실시예와 같이, 유기 용제의 함유량이 3 질량％ 이하가 될 때까지 실온에서 교반하여 유기 용제를 휘발시키는 것은 작업 시간이 길어져 바람직하지 않다.
그래서, 본 발명은 도포 후에 프리베이크를 실시하여 유기 용제를 제거할 필요가 없고, 고굴절률이면서, 양호한 형상 전사를 실시할 수 있는 광 임프린트용의 막 형성 조성물 및 광학 부재의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은 상기 목적을 달성하기 위하여 예의 연구를 거듭한 결과, 특정의 막 형성 조성물을 사용하면 상기 과제를 해결할 수 있는 것을 알아내어, 본 발명을 완성하기에 이르렀다. 구체적으로는, 본 발명은 이하와 같은 것을 제공한다.
본 발명의 제 1 양태는 (A) 친수성기를 갖는 광 중합성 모노머, (B) 무기 나노 입자, 및 (C) 광 중합 개시제를 함유하고, 유기 용제 함유량이 20 질량％ 이하이며, 상기 (A) 성분으로서 점도가 500 cP 이하인 모노머를, 상기 (A) 성분과 상기 (B) 성분의 합계량에 대하여 30 질량％ 이상 함유하고, 경화 후의 굴절률이 1.56 이상인 광 임프린트용의 막 형성 조성물이다.
본 발명의 제 2 양태는 광 임프린트 리소그래피에 의한 광학 부재의 제조 방법으로서, 기판에 제 1 양태의 막 형성 조성물을 도포하여 도포층을 형성하고, 가열하지 않고 상기 도포층에 몰드를 압착하는 공정과, 상기 도포층에 상기 몰드를 압착한 상태에서, 상기 도포층에 자외선을 조사하여 경화시켜, 수지층을 형성하는 공정과, 상기 수지층으로부터 상기 몰드를 박리하는 공정을 포함하는 광학 부재의 제조 방법이다.
본 발명에 의하면, 도포 후에 프리베이크를 실시하여 유기 용제를 제거할 필요가 없고, 고굴절률이면서, 양호한 형상 전사를 실시할 수 있는 광 임프린트용의 막 형성 조성물, 및 그러한 막 형성 조성물을 사용한 광학 부재의 제조 방법을 제공할 수 있다.
≪광 임프린트용의 막 형성 조성물≫
본 발명에 관련된 광 임프린트용의 막 형성 조성물은 (A) 친수성기를 갖는 광 중합성 모노머, (B) 무기 나노 입자, 및 (C) 광 중합 개시제를 적어도 함유하고, 유기 용제 함유량이 20 질량％ 이하이며, 상기 (A) 성분으로서 점도가 500 cP 이하인 모노머를, 상기 (A) 성분과 상기 (B) 성분의 합계량에 대하여 30 질량％ 이상 함유하고, 경화 후의 굴절률이 1.56 이상인 것이다. 이하, 본 발명에 관련된 막 형성 조성물에 함유되는 각 성분에 대하여 상세히 서술한다.
＜(A) 친수성기를 갖는 광 중합성 모노머＞
본 발명에 사용되는 (A) 친수성기를 갖는 광 중합성 모노머는, 친수성기로서, 수산기, 카르보닐기, 카르복실기, 에스테르기에서 선택되는 관능기를 적어도 1 개 이상 모노머 중에 갖는 것이다. 이들 관능기를 갖는 광 중합성 모노머를 사용하면, 분산성과 형상 전사성이 우수한 막 형성 조성물을 얻을 수 있다.
상기 (A) 성분으로는, 단관능 모노머와 다관능 모노머가 있다.
단관능 모노머로는, (메트)아크릴아미드, 메톡시메틸(메트)아크릴아미드, 디메틸아크릴아미드, 에톡시메틸(메트)아크릴아미드, 프로폭시메틸(메트)아크릴아미드, 부톡시메톡시메틸(메트)아크릴아미드, N-메틸올(메트)아크릴아미드, N-하이드록시메틸(메트)아크릴아미드, (메트)아크릴산, 푸마르산, 말레산, 무수 말레산, 이타콘산, 무수 이타콘산, 시트라콘산, 무수 시트라콘산, 크로톤산, 2-아크릴아미드-2-메틸프로판술폰산, tert-부틸아크릴아미드술폰산, 메틸(메트)아크릴레이트, 에틸(메트)아크릴레이트, 부틸(메트)아크릴레이트, 2-에틸헥실(메트)아크릴레이트, 시클로헥실(메트)아크릴레이트, 2-하이드록시에틸(메트)아크릴레이트, 2-하이드록시프로필(메트)아크릴레이트, 2-하이드록시부틸(메트)아크릴레이트, 2-페녹시-2-하이드록시프로필(메트)아크릴레이트, 2-(메트)아크릴로일옥시-2-하이드록시프로필 프탈레이트, 글리세린모노(메트)아크릴레이트, 테트라하이드로푸르푸릴(메트)아크릴레이트, 디메틸아미노(메트)아크릴레이트, 글리시딜(메트)아크릴레이트, 2,2,2-트리플루오로에틸(메트)아크릴레이트, 2,2,3,3-테트라플루오로프로필(메트)아크릴레이트, 프탈산 유도체의 하프 (메트)아크릴레이트, γ-부티로락톤메타크릴레이트, 아크로일모르폴린, 2-하이드록시-3-페녹시프로필아크릴레이트 등을 들 수 있다.
한편, 다관능 모노머로는, 에틸렌글리콜디(메트)아크릴레이트, 디에틸렌글리콜디(메트)아크릴레이트, 테트라에틸렌글리콜디(메트)아크릴레이트, 프로필렌글리콜디(메트)아크릴레이트, 폴리프로필렌글리콜디(메트)아크릴레이트, 부틸렌글리콜디(메트)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜디(메트)아크릴레이트, 1,6-헥산글리콜디(메트)아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리(메트)아크릴레이트, 글리세린디(메트)아크릴레이트, 펜타에리트리톨트리아크릴레이트, 펜타에리트리톨테트라아크릴레이트, 디펜타에리트리톨펜타아크릴레이트, 디펜타에리트리톨헥사아크릴레이트, 펜타에리트리톨디(메트)아크릴레이트, 펜타에리트리톨트리(메트)아크릴레이트, 펜타에리트리톨테트라(메트)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨펜타(메트)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨헥사(메트)아크릴레이트, 2,2-비스(4-(메트)아크릴옥시디에톡시페닐)프로판, 2,2-비스(4-(메트)아크릴옥시폴리에톡시페닐)프로판, 2-하이드록시-3-(메트)아크릴로일옥시프로필(메트)아크릴레이트, 에틸렌글리콜디글리시딜에테르디(메트)아크릴레이트, 디에틸렌글리콜디글리시딜에테르디(메트)아크릴레이트, 프탈산디글리시딜에스테르디(메트)아크릴레이트, 글리세린트리아크릴레이트, 글리세린폴리글리시딜에테르폴리(메트)아크릴레이트, 우레탄(메트)아크릴레이트 (즉, 톨릴렌디이소시아네이트), 트리메틸헥사메틸렌디이소시아네이트와 헥사메틸렌디이소시아네이트와 2-하이드록시에틸(메트)아크릴레이트의 반응물, 메틸렌비스(메트)아크릴아미드, (메트)아크릴아미드메틸렌에테르, 다가 알코올과 N-메틸올(메트)아크릴아미드의 축합물 등의 다관능 모노머나, 트리아크릴포르말 등을 들 수 있다.
상기 (A) 성분으로서, 이들 단관능 모노머 및 다관능 모노머를, 단독 또는 2 종 이상 조합하여 사용할 수 있다.
상기 (A) 성분은 아크릴 모노머인 것이 바람직하다.
상기 (A) 성분은 점도가 500 cP 이하인 모노머를 상기 (A) 성분과 상기 (B) 성분의 합계량에 대하여 30 질량％ 이상 함유한다. 바람직하게는, 50 질량％ 이상 95 질량％ 미만 함유하고, 보다 바람직하게는 65 질량％ 이상 95 질량％ 미만 함유한다. 점도가 500 cP 이하인 모노머를 상기의 범위에서 함유하는 막 형성 조성물로 함으로써, 형상 전사를 양호하게 실시할 수 있다.
상기 (A) 성분이며 점도가 500 cP 이하인 모노머에는, 디메틸아크릴아미드, γ-부티로락톤메타크릴레이트, 아크로일모르폴린, 2-하이드록시-3-페녹시프로필아크릴레이트, 펜타에리트리톨트리아크릴레이트 등을 들 수 있다.
본 발명에서 사용되는 상기 (A) 성분의 함유량은, 상기 막 형성 조성물의 유기 용제 이외의 성분 중, 5 ∼ 95 질량％ 인 것이 바람직하고, 30 ∼ 90 질량％ 인 것이 보다 바람직하다.
＜(B) 무기 나노 입자＞
(B) 무기 나노 입자는, 본 발명에 관련된 막 형성 조성물의 경화물의 경도를 높일 수 있음과 함께, 고굴절률화할 수 있고, 내광성도 우수한 것으로 할 수 있다.
상기 (B) 성분은, 경화막의 투명성 확보면에서, 평균 입자 사이즈가 500 ㎚ 이하인 것이 바람직하고, 나아가서는 2 ∼ 100 ㎚ 인 것이 바람직하다.
본 발명에서 사용되는 상기 (B) 성분으로는, 금속 산화물의 미립자인 것이 바람직하다. 예를 들어, 산화티탄, 산화지르코늄, 산화알루미늄, 티탄산바륨, 산화세륨, 산화주석, 산화아연, 산화탄탈, 산화망간, 산화니켈, 산화철, 산화규소, 산화니오브, 산화란탄 및 산화가돌리늄 등을 들 수 있고, 특히, 막 형성 조성물의 경화 후의 굴절률을 높게 하기 위해서는, 산화티탄 또는 산화지르코늄이 바람직하다.
본 발명에서 사용되는 상기 (B) 성분의 함유량은, 상기 막 형성 조성물의 경화 후의 굴절률을 1.56 이상으로 하기 위해서는, 막 형성 조성물의 유기 용제 이외의 성분 중, 5 ∼ 90 질량％ 인 것이 바람직하고, 10 ∼ 70 질량％ 인 것이 보다 바람직하다.
＜(C) 광 중합 개시제＞
본 발명에 사용되는 (C) 광 중합 개시제로는, 특별히 한정되는 것은 아니고, 막 형성 조성물에 함유되는 수지의 종류, 또는 관능기의 종류에 따라 적절히 선택할 수 있다. 광 카티온 개시제, 광 라디칼 개시제, 광 아니온 개시제 등, 막 형성 조성물의 상황에 맞춰, 필요한 광 중합 개시제를 선택하면 된다.
상기 (C) 성분으로는, 예를 들어, 2,2-비스(2-클로로페닐)-4,5,4',5'-테트라 페닐-1,2'-비이미다졸 (이하, B-CIM (호도가야 화학사 제조)), 1-하이드록시시클로헥실페닐케톤, 2,2-디메톡시-1,2-디페닐에탄-1-온, 2-메틸-1-[4-(메틸티오)페닐]-2-모르폴리노프로판-1-온, 2-벤질-2-디메틸아미노-1-(4-모르폴리노페닐)-부탄-1-온, 2-하이드록시-2-메틸-1-페닐프로판-1-온, 2,4,6-트리메틸벤조일디페닐포스핀옥사이드, 1-[4-(2-하이드록시에톡시)페닐]-2-하이드록시-2-메틸-1-프로판-1-온, 2,4-디에틸티오크산톤, 2,4-디메틸티오크산톤, 3,3-디메틸-4-메톡시벤조페논, 벤조페논, 2-클로로벤조페논, 4,4'-비스디메틸아미노벤조페논 (이하, 미힐러 케톤), 4,4'-비스디에틸아미노벤조페논 (이하, EAB-F (호도가야 화학사 제조)), 1-(4-이소프로필페닐)-2-하이드록시-2-메틸프로판-1-온, 1-(4-도데실페닐)-2-하이드록시-2-메틸프로판-1-온, 4-벤조일-4'-메틸디메틸술파이드, 4-디메틸아미노벤조산, 4-디메틸아미노벤조산메틸, 4-디메틸아미노벤조산에틸, 4-디메틸아미노벤조산부틸, 4-디메틸아미노벤조산-2-에틸헥실에스테르, 4-디메틸아미노벤조산-2-이소아밀에스테르, 아세토페논, 2,2-디에톡시아세토페논, p-메틸아세토페논, p-디메틸아미노프로피오페논, 트리클로로아세토페논, p-tert-부틸아세토페논, 벤질디메틸케탈, 벤질-β-메톡시에틸아세탈, 1-페닐-1,2-프로판디온-2-(o-에톡시카르보닐)옥심, o-벤조일벤조산메틸, 비스(4-디메틸아미노페닐)케톤, 4,4'-비스디에틸아미노벤조페논, 벤질, 벤조인, 벤조인메틸에테르, 벤조인에틸에테르, 벤조인이소프로필에테르, 벤조인-n-부틸에테르, 벤조인이소부틸에테르, 벤조인부틸에테르, p-디메틸아미노아세토페논, 2-메틸티오크산톤, 2-이소프로필티오크산톤, 디벤조수베론, α,α-디클로로-4-페녹시아세토페논, 펜틸-4-디메틸아미노벤조에이트, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-(3-브로모-4-메톡시)페닐-s-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-(p-메톡시)스티릴-s-트리아진 등의 트리아진 화합물 등을 들 수 있다.
또한, 상기 외에, 티오크산톤, 2-클로로티오크산톤, 2,4-디에틸티오크산텐, 2-메틸티오크산텐, 2-이소프로필티오크산텐 등의 황 화합물이나, 2-에틸안트라퀴논, 옥타메틸안트라퀴논, 1,2-벤즈안트라퀴논, 2,3-디페닐안트라퀴논 등의 안트라퀴논류나, 아조비스이소부티로니트릴, 벤조일퍼옥사이드, 쿠멘퍼옥사이드 등의 유기 과산화물이나, 2-메르캅토벤조이미다졸, 2-메르캅토벤조옥사졸, 2-메르캅토벤조티아졸 등의 티올 화합물 등을 사용할 수도 있다.
상기 (C) 성분은 1 종을 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상을 조합하여 사용해도 된다. 상기 (C) 성분의 양은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 상기 막 형성 조성물 100 질량부에 대하여, 0.1 ∼ 30 질량부 함유되는 것이 바람직하다. 이와 같은 범위에서 상기 (C) 성분을 사용함으로써, 광 경화성을 향상시키고, 형성된 패턴 표면에 있어서의 평활성이 양호해지는 경향이 있다.
＜유기 용제＞
본 발명에 관련된 막 형성 조성물은 유기 용제를 함유할 수 있다. 본 발명에 사용되는 유기 용제로는, 상기 (A), (B), 및 (C) 성분이나, 후술하는 다른 성분을 분산 또는 용해시키며, 또한 이들 성분과 반응하지 않고, 적당한 휘발성을 갖는 것이면 된다.
이와 같은 유기 용제로는, 예를 들어, 메탄올, 에탄올, 프로판올, n-부탄올 등의 알코올류 ; 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 디프로필렌글리콜 등의 다가 알코올류 ; 아세톤, 메틸에틸케톤, 시클로헥사논, 메틸-n-아밀케톤, 메틸이소아밀케톤, 2-헵타논 등의 케톤류 ; 에틸렌글리콜모노아세테이트, 디에틸렌글리콜모노아세테이트, 프로필렌글리콜모노아세테이트, 또는 디프로필렌글리콜모노아세테이트 등의 에스테르 결합을 갖는 화합물, 상기 다가 알코올류 또는 상기 에스테르 결합을 갖는 화합물의 모노메틸에테르, 모노에틸에테르, 모노프로필에테르, 모노부틸에테르 등의 모노알킬에테르 혹은 모노페닐에테르 등의 에테르 결합을 갖는 화합물 등의 다가 알코올류의 유도체 ; 디옥산 등의 고리형 에테르류 ; 락트산메틸, 락트산에틸, 아세트산메틸, 아세트산에틸, 아세트산부틸, 피루브산메틸, 피루브산에틸, 메톡시프로피온산메틸, 에톡시프로피온산에틸 등의 에스테르류 ; 아니솔, 에틸벤질에테르, 크레실메틸에테르, 디페닐에테르, 디벤질에테르, 페네톨, 부틸페닐에테르, 에틸벤젠, 디에틸벤젠, 아밀벤젠, 이소프로필벤젠, 톨루엔, 자일렌, 시멘, 메시틸렌 등의 방향족계 유기 용제 등을 들 수 있다. 이들은 1 종 또는 2 종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
상기 유기 용제의 함유량은 상기 막 형성 조성물의 도포성, 몰드의 박리성을 함께 양호하게 하는 양으로서, 상기 막 형성 조성물의 20 질량％ 이하이다. 보다 바람직하게는 5 ∼ 15 질량％ 이다.
＜그 밖의 성분＞
본 발명에 관련된 막 형성 조성물에는, 필요에 따라 계면 활성제가 함유되어 있어도 된다. 계면 활성제로는, 특별히 한정되지 않고, 불소계 계면 활성제, 실리콘계 계면 활성제 등의 공지된 성분을 사용할 수 있다. 계면 활성제를 함유함으로써, 몰드 형상의 전사성이 양호한 것이 된다.
≪광학 부재의 제조 방법≫
본 발명에 관련된 광학 부재의 제조 방법은 기판에 본 발명에 관련된 막 형성 조성물을 도포하여 도포층을 형성하고, 가열하지 않고 상기 도포층에 몰드를 압착하는 공정과, 상기 도포층에 상기 몰드를 압착한 상태에서, 상기 도포층에 자외선을 조사하여 경화시켜, 수지층을 형성하는 공정과, 상기 수지층으로부터 상기 몰드를 박리하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
먼저, 기판 상에 본 발명에 관련된 막 형성 조성물을 스핀 코트법 등에 의해 도포하여, 도포층을 형성한다. 도포층의 막두께는 10 ㎚ ∼ 5 ㎛ 정도가 바람직하다.
또한, 기판으로는, 투명성을 갖는 것이면 되고, 유리 기판, 수지 기판을 들 수 있지만, 특히 성형성이 우수한 재료가 바람직하고, 폴리카보네이트 수지, 아크릴 수지, 시클로올레핀 폴리머, 폴리스티렌 수지, 및 펑크셔널 노르보르넨계 수지 등의 투광성 수지 기판이 바람직하다.
다음으로, 기판 상에 형성된 도포층에 소정 형상의 몰드를 압착하고, 그 상태 그대로 도포층에 자외선을 조사하여 경화시켜, 수지층을 형성한다. 이로써, 몰드의 형상을 수지층에 전사할 수 있다.
그 후, 수지층으로부터 몰드를 박리한다. 이 결과, 몰드의 형상이 전사된 광학 부재가 기판 상에 형성된다. 몰드의 형상을 바꿈으로써, 여러 가지 형상의 광학 부재를 제조할 수 있다.
또한, 상기의 몰드의 형상이 전사된 수지층을 가열 및/또는 소성하고, 추가로 경화시킬 수도 있다.
이와 같이 하여, 몰드의 형상이 전사된 광학 부재를 기판 상에 형성할 수 있다. 형성된 광학 부재는 도광판, 광학 시트, 면상 광원 장치, CMOS 센서에 있어서의 극소 렌즈 등으로서 이용할 수 있다.
실시예
이하, 본 발명을 실시예에 기초하여 더욱 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 전혀 제약되는 것은 아니다.
＜실시예 1 ∼ 10, 비교예 1 ∼ 4＞
표 1 ∼ 3 에 나타내는 각 성분을 프로필렌글리콜모노메틸에테르에 분산시켜, 막 형성 조성물을 조제하였다. 표 1 ∼ 3 중의 ( ) 내의 수치는 각 성분의 질량부를 나타낸다. 조제한 막 형성 조성물의 분산성은 모두 양호하였다.
Figure 112013021215234-pat00001
Figure 112013021215234-pat00002
Figure 112013021215234-pat00003
DMAA : 디메틸아크릴아미드
GBLMA : γ-부티로락톤메타크릴레이트
ACMO : 아크릴로일모르폴린
아로닉스 M-5700 : 2-하이드록시-3-페녹시프로필아크릴레이트 (토아 합성사 제조)
아로닉스 M-305 : 펜타에리트리톨트리 및 테트라아크릴레이트 (트리아크릴레이트 ＝ 55 ∼ 63 ％, 토아 합성사 제조)
아로닉스 M-451 : 펜타에리트리톨트리 및 테트라아크릴레이트 (트리아크릴레이트 ＝ 25 ∼ 40 ％, 토아 합성사 제조)
아로닉스 M-306 : 펜타에리트리톨트리 및 테트라아크릴레이트 (트리아크릴레이트 ＝ 65 ∼ 70 ％, 토아 합성사 제조)
라이트 아크릴레이트 PE-3A : 펜타에리트리톨트리아크릴레이트 (쿄에이샤 화학사 제조)
아로닉스 M-215 : 이소시아누르산 EO 변성 디아크릴레이트, 토아 합성사 제조)
RTTPGM20WT％-N13 : 산화티탄 분산액 (CIK 나노테크사 제조)
IR-907 : 광 중합 개시제 이르가큐어 (치바가이기사 제조)
카야라드 DPHA : 디펜타에리트리톨펜타 및 헥사아크릴레이트 (닛폰 가야쿠사 제조)
PF656 : 불소계 계면 활성제 (OMNOVA 사 제조, 불소계 계면 활성제)
＜굴절률의 측정＞
상기 실시예 1 ∼ 10 및 비교예 1 ∼ 4 에서 조제한 막 형성 조성물을 사용하여 실리콘 기판 상에 500 ㎚ 의 수지층을 형성하였다. 얻어진 수지층에 대하여, 분광 엘립소미터 (울램사 제조, VUV-VASE) 에 의해 파장 600 ㎚ 에 있어서의 굴절률을 측정하였다. 그 결과를 표 4 에 나타낸다.
Figure 112013021215234-pat00004
＜임프린트 평가＞
상기 실시예 1 ∼ 10 및 비교예 1 ∼ 4 에서 조제한 막 형성 조성물을, 스핀 코터를 사용하여 가로 세로 5 ㎝ 의 폴리카보네이트 기판 또는 폴리메틸메타크릴레이트 기판 상에 도포하여, 막두께 10 ㎛ 의 도포층을 얻었다. 다음으로 유리 표면에 이형제를 도포한 몰드를 도포층에 압착하고, 그 상태에서 500 mJ/㎠ 로 노광하였다. 노광 후 몰드를 이형하고, 몰드에 대한 충전성, 밀착성, 경화성에 대하여 평가하였다. 몰드에 대한 충전성의 평가에 있어서는, 몰드를 압착하였을 때에 몰드 패턴 내에 액이 들어가는 경우를 ○ 로 하였다. 밀착성의 평가에 있어서는, 몰드 이형시에 패턴이 확실히 기판에 남는 경우를 ○, 막이 기판으로부터 박리되어 버리는 경우를 × 로 하였다. 경화성의 평가에 있어서는, UV 조사에 의해 막이 경화되어 택이 없어져, 패턴 전사를 확실히 할 수 있는 경우를 ○, 경화 부족으로 택이 남아 있기 때문에, 몰드에 액이 부착되거나 패턴 붕괴가 발생하는 경우를 × 로 하였다. 결과를 표 5 및 표 6 에 나타낸다.
Figure 112013021215234-pat00005
Figure 112013021215234-pat00006
표 5 및 표 6 으로부터 알 수 있는 바와 같이, 실시예의 조성물을 사용하면, 수지 기판 상에서 양호한 광 임프린트성을 나타냈다. 그러나, 유기 용제량이 많은 조성물 (비교예 1) 에서는 경화가 잘 되지 않고, (A) 성분으로서, 점도가 500 cP 이하인 모노머를 함유하지 않는 조성물 (비교예 2 ∼ 4) 에서는 몰드의 패턴 전사가 불충분하였다.

Claims (8)

  1. (A) 친수성기를 갖는 광 중합성 모노머, (B) 무기 나노 입자, 및 (C) 광 중합 개시제를 함유하고, 유기 용제 함유량이 20 질량％ 이하이며, 상기 (A) 성분으로서 점도가 500 cP 이하인 모노머를, 상기 (A) 성분과 상기 (B) 성분의 합계량에 대하여 30 질량％ 이상 함유하고, 경화 후의 굴절률이 1.56 이상인 광 임프린트용의 막 형성 조성물로서,
    상기 (B) 성분이 상기 막 형성 조성물의 상기 유기 용제 이외의 성분 중 5 ~ 70 질량% 인, 막 형성 조성물.
  2. (A) 친수성기를 갖는 광 중합성 모노머, (B) 무기 나노 입자, 및 (C) 광 중합 개시제를 함유하고, 유기 용제 함유량이 20 질량％ 이하이며, 상기 (A) 성분으로서 점도가 500 cP 이하인 모노머를, 상기 (A) 성분과 상기 (B) 성분의 합계량에 대하여 30 질량％ 이상 함유하고, (메트)아크릴로일옥시기를 2 개 이상 갖는 화합물을 함유하지 않고, 경화 후의 굴절률이 1.56 이상인 광 임프린트용의 막 형성 조성물.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 (A) 성분이 아크릴 모노머인 막 형성 조성물.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 (A) 성분이 단관능 모노머인 막 형성 조성물.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 (B) 성분이 산화티탄 또는 산화지르코늄을 함유하는 막 형성 조성물.
  6. 광 임프린트 리소그래피에 의한 광학 부재의 제조 방법으로서,
    기판에 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 기재된 막 형성 조성물을 도포하여 도포층을 형성하고, 가열하지 않고 상기 도포층에 몰드를 압착하는 공정과,
    상기 도포층에 상기 몰드를 압착한 상태에서, 상기 도포층에 자외선을 조사하여 경화시켜, 수지층을 형성하는 공정과,
    상기 수지층으로부터 상기 몰드를 박리하는 공정을 포함하는 광학 부재의 제조 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 수지층으로부터 상기 몰드를 박리한 후에 상기 수지층을 가열하는 공정을 추가로 포함하는 광학 부재의 제조 방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 기판이 수지 기판인 광학 부재의 제조 방법.
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