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JP6723947B2 - Substrate pretreatment to reduce filling time in nanoimprint lithography - Google Patents
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JP6723947B2 - Substrate pretreatment to reduce filling time in nanoimprint lithography - Google Patents

Substrate pretreatment to reduce filling time in nanoimprint lithography Download PDF

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Description

[関連出願の相互参照]
本出願は、2015年9月8日付けで出願された「ナノインプリントリソグラフィーにおける充填時間を短縮するための基板の前処理(SUBSTRATE PRETREATMENT FOR REDUCING FILL TIME IN NANOIMPRINT LITHOGRAPHY)」と題される米国特許出願第62/215,316号に対する優先権を主張するものであり、その出願の全体が引用することにより本明細書の一部をなす。
[Cross-reference of related applications]
This application is a U.S. patent application entitled "SUBSTRATE PRETREATMENT FOR REDUCING FILL TIME IN NANOIMPRINT LITHOGRAPHY" filed September 8, 2015, entitled "SUBSTRATE PRETREATMENT FOR REDUCING FILL TIME IN NANOIMPRINT LITHOGRAPHY". No. 62/215,316, which is hereby incorporated by reference in its entirety.

本発明は、基板(ナノインプリントリソグラフィー基板)を処理して、基板上でのインプリントレジストの広がりを促すことによるナノインプリントリソグラフィープロセスにおけるスループットの促進に関する。 The present invention relates to promoting throughput in a nanoimprint lithography process by treating a substrate (nanoimprint lithography substrate) to promote the spread of imprint resist on the substrate.

半導体加工産業では単位面積当たりの回路数を増やしつつ生産効率を増大することに尽力していることから、信頼性のある高解像度のパターニング技法の進展に注目が集まっている。今日用いられているこのような技法の一つは一般に、インプリントリソグラフィーと呼ばれている。インプリントリソグラフィープロセスは、特許文献1、特許文献2及び特許文献3(いずれも引用することにより本明細書の一部をなす)等の多くの公報において詳細に記載されている。インプリントリソグラフィーが利用されている他の開発分野としては、バイオテクノロジー、光学技術及び機械系が挙げられる。 Since the semiconductor processing industry has been making efforts to increase the production efficiency while increasing the number of circuits per unit area, attention has been paid to the development of reliable and high-resolution patterning techniques. One such technique used today is commonly referred to as imprint lithography. The imprint lithography process is described in detail in many publications such as Patent Document 1, Patent Document 2 and Patent Document 3 (all of which are incorporated herein by reference). Other areas of development in which imprint lithography has been utilized include biotechnology, optical technology and mechanical systems.

上述の特許文献のそれぞれに開示されているインプリントリソグラフィー技法は、インプリントレジストにおけるレリーフパターンの形成及びレリーフパターンに対応するパターンの下地基板への転写を含むものである。パターニングプロセスでは、基板から離間したテンプレート及びテンプレートと基板との間に配置された重合性組成物(「インプリントレジスト」)が使用される。場合によっては、インプリントレジストが離間した不連続な滴の形で基板上に配置されることもある。滴を広げた後、インプリントレジストをテンプレートと接触させる。インプリントレジストをテンプレートと接触させた後、基板とテンプレートとの間の空間にレジストが均一に充填され、次いでインプリントレジストを固化することで、テンプレートの表面の形状に適合するパターンを有する層が形成される。固化後、テンプレートと基板とが離間するように、テンプレートはパターニングされた層から分離される。 The imprint lithography technique disclosed in each of the above-mentioned patent documents includes forming a relief pattern in an imprint resist and transferring a pattern corresponding to the relief pattern to a base substrate. The patterning process uses a template spaced from the substrate and a polymerizable composition (“imprint resist”) disposed between the template and the substrate. In some cases, the imprint resist may be placed on the substrate in the form of spaced discrete drops. After spreading the drops, the imprint resist is contacted with the template. After contacting the imprint resist with the template, the space between the substrate and the template is uniformly filled with the resist, and then by solidifying the imprint resist, a layer having a pattern matching the shape of the surface of the template is formed. It is formed. After solidification, the template is separated from the patterned layer so that the template and substrate are spaced apart.

インプリントリソグラフィープロセスにおけるスループットは一般に、多様な因子に左右される。インプリントレジストが離間した不連続な滴の形で基板上に配置される場合、スループットの少なくとも一部は基板上での滴の広がりの効率性及び均一性に左右される。インプリントレジストの広がりは滴同士の間のガス空隙及び滴による基板及び/又はテンプレートの不完全な濡れ等の因子により阻害され得る。 Throughput in imprint lithography processes generally depends on a variety of factors. When the imprint resist is deposited on the substrate in the form of discrete, spaced-apart drops, at least part of the throughput depends on the efficiency and uniformity of the spread of the drops on the substrate. Spreading of the imprint resist can be hindered by factors such as gas voids between the drops and incomplete wetting of the substrate and/or template by the drops.

米国特許出願公開第2004/0065252号US Patent Application Publication No. 2004/0065252 米国特許第6,936,194号US Patent No. 6,936,194 米国特許第8,349,241号US Pat. No. 8,349,241

第1の一般的態様では、ナノインプリントリソグラフィー方法は、前処理組成物を基板上に配置して、前処理コーティングを基板上に形成する工程を含む。前処理組成物は重合性成分を含む。インプリントレジストの不連続部分が前処理コーティング上に配置され、各々の不連続部分は基板の標的域を覆う。インプリントレジストは重合性組成物である。インプリントレジストの各不連続部分がその標的域を超えて広がることで、複合重合性コーティングを基板上に形成する。複合重合性コーティングは前処理組成物とインプリントレジストとの混合物を含む。複合重合性コーティングをナノインプリントリソグラフィーテンプレートと接触させ、重合させることで、基板上に複合重合層を得る。前処理組成物と空気との間の界面エネルギーがインプリントレジストと空気との、又はインプリントレジストの少なくとも1つの成分と空気との間の界面エネルギーより大きい。 In a first general aspect, a nanoimprint lithography method includes disposing a pretreatment composition on a substrate to form a pretreatment coating on the substrate. The pretreatment composition contains a polymerizable component. Discontinuities of imprint resist are deposited on the pretreatment coating, each discontinuity covering a target area of the substrate. The imprint resist is a polymerizable composition. Each discontinuity in the imprint resist extends beyond its target area to form a composite polymerizable coating on the substrate. The composite polymerizable coating comprises a mixture of pretreatment composition and imprint resist. The composite polymerizable coating is contacted with the nanoimprint lithography template and polymerized to obtain a composite polymerized layer on the substrate. The interfacial energy between the pretreatment composition and air is greater than the interfacial energy between the imprint resist and air or between at least one component of the imprint resist and air.

第1の一般的態様の実施態様には下記特徴の1つ又は複数が含まれ得る。 Implementations of the first general aspect can include one or more of the following features.

場合によっては、前処理組成物と空気との間の界面エネルギーと、インプリントレジストと空気との間の界面エネルギーとの差、又は前処理組成物と空気との間の界面エネルギーと、インプリントレジストの成分と空気との間の界面エネルギーとの差が、1mN/m〜25mN/m、1mN/m〜15mN/m、又は1mN/m〜7mN/mである。いくつかの場合、前処理組成物と空気との間の界面エネルギーは、インプリントレジストと空気との間の界面エネルギーより大きい。 In some cases, the difference between the interfacial energy between the pretreatment composition and air and the interfacial energy between the imprint resist and air, or the interfacial energy between the pretreatment composition and air, and the imprint The difference in interfacial energy between the resist component and air is 1 mN/m to 25 mN/m, 1 mN/m to 15 mN/m, or 1 mN/m to 7 mN/m. In some cases, the interfacial energy between the pretreatment composition and air is greater than the interfacial energy between the imprint resist and air.

前処理組成物は単一の単量体を含んでいても、単一の単量体から実質的になるものであっても、又は単一の単量体であってもよい。場合によっては、前処理組成物は2つ以上の単量体を含む。いくつかの場合、前処理組成物は一官能性、二官能性、又は多官能性アクリレート単量体を含む。いくつかの例では、前処理組成物は、トリメチロールプロパントリアクリレート、トリメチロールプロパンエトキシレートトリアクリレート、1,12−ドデカンジオールジアクリレート、ポリ(エチレングリコール)ジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、1,3−アダマンタンジオールジアクリレート、ノナンジオールジアクリレート、m−キシリレンジアクリレート、トリシクロデカンジメタノールジアクリレート、又はそれらの任意の組合せを含む。一例では、前処理組成物は、20重量%〜40重量%の1,12−ドデカンジオールジアクリレート及び60重量%〜80重量%のトリシクロデカンジメタノールジアクリレート、又は約30重量%の1,12−ドデカンジオールジアクリレート及び約70重量%のトリシクロデカンジメタノールジアクリレートを含む。 The pretreatment composition may include a single monomer, may consist essentially of a single monomer, or may be a single monomer. In some cases, the pretreatment composition comprises more than one monomer. In some cases, the pretreatment composition comprises monofunctional, difunctional, or multifunctional acrylate monomers. In some examples, the pretreatment composition comprises trimethylolpropane triacrylate, trimethylolpropane ethoxylate triacrylate, 1,12-dodecanediol diacrylate, poly(ethylene glycol) diacrylate, tetraethylene glycol diacrylate, 1 , 3-adamantanediol diacrylate, nonanediol diacrylate, m-xylylene diacrylate, tricyclodecane dimethanol diacrylate, or any combination thereof. In one example, the pretreatment composition comprises 20 wt% to 40 wt% 1,12-dodecanediol diacrylate and 60 wt% to 80 wt% tricyclodecane dimethanol diacrylate, or about 30 wt% 1,2. It contains 12-dodecanediol diacrylate and about 70% by weight tricyclodecane dimethanol diacrylate.

場合によっては、インプリントレジストは、0重量%〜80重量%、20重量%〜80重量%、又は40重量%〜80重量%の1つ又は複数の単官能性アクリレートと、20重量%〜98重量%の1つ又は複数の二官能性又は多官能性アクリレートと、1重量%〜10重量%の1つ又は複数の光重合開始剤と、1重量%〜10重量%の1つ又は複数の界面活性剤と、を含む。他の場合、インプリントレジストは90重量%〜98重量%の1つ又は複数の二官能性又は多官能性アクリレートを含み、単官能性アクリレートを実質的に含まない。いくつかの場合、インプリントレジストは1つ又は複数の単官能性アクリレートと、20重量%〜75重量%の1つ又は複数の二官能性又は多官能性アクリレートとを含む。 In some cases, the imprint resist comprises 0% to 80%, 20% to 80%, or 40% to 80% by weight of one or more monofunctional acrylates and 20% to 98%. Wt% of one or more difunctional or polyfunctional acrylates, 1% to 10% by weight of one or more photoinitiators, and 1% to 10% of one or more of And a surfactant. In other cases, the imprint resist comprises 90% to 98% by weight of one or more difunctional or multifunctional acrylates and is substantially free of monofunctional acrylates. In some cases, the imprint resist comprises one or more monofunctional acrylates and 20% to 75% by weight of one or more difunctional or multifunctional acrylates.

前処理組成物の重合性成分とインプリントレジストの重合性成分とを反応させ、複合重合性コーティングの重合中に共有結合を形成することができる。一例では、複合重合性コーティングを重合する工程は、前処理組成物の成分とインプリントレジストの成分とを共有結合することを含む。場合によっては、前処理組成物とインプリントレジストとがそれぞれ、共通する官能基を有する単量体を含む。いくつかの場合、共通する官能基はアクリレート基である。 The polymerizable component of the pretreatment composition and the polymerizable component of the imprint resist can be reacted to form a covalent bond during the polymerization of the composite polymerizable coating. In one example, the step of polymerizing the composite polymerizable coating comprises covalently bonding a component of the pretreatment composition and a component of the imprint resist. In some cases, the pretreatment composition and the imprint resist each include a monomer having a common functional group. In some cases, the common functional group is an acrylate group.

基板上に前処理組成物を配置する工程は、基板上に前処理組成物をスピンコートすることを含み得る。場合によっては、基板は密着層を備え、基板上に前処理組成物を配置する工程は密着層上に前処理組成物を配置することを含む。場合によっては、前処理コーティング上にインプリントレジストの不連続部分を配置する工程は、前処理コーティング上にインプリントレジスト滴を吐出することを含む。 The step of disposing the pretreatment composition on the substrate may include spin-coating the pretreatment composition on the substrate. Optionally, the substrate comprises an adhesion layer and the step of disposing the pretreatment composition on the substrate comprises disposing the pretreatment composition on the adhesion layer. In some cases, disposing the discontinuous portion of imprint resist on the pretreatment coating comprises ejecting imprint resist drops on the pretreatment coating.

複合重合性コーティングをナノインプリントリソグラフィーテンプレートと接触させる前に、インプリントレジストの不連続部分をインプリントレジストの少なくとも1つの他の不連続部分と接触させ、2つの不連続部分間に境界を形成することができる。場合によっては、複合重合性コーティングをナノインプリントリソグラフィーテンプレートと接触させる際に、インプリントレジストの不連続部分のそれぞれが、前処理組成物によりインプリントレジストの少なくとも1つの他の不連続部分と隔てられている。 Contacting a discontinuity of the imprint resist with at least one other discontinuity of the imprint resist and forming a boundary between the two discontinuities prior to contacting the composite polymerizable coating with the nanoimprint lithography template. You can In some cases, each of the discontinuous portions of the imprint resist is separated from at least one other discontinuous portion of the imprint resist by the pretreatment composition upon contacting the composite polymerizable coating with the nanoimprint lithography template. There is.

複合重合性コーティングは前処理組成物とインプリントレジストとの均質混合物であってもよい。場合によっては、複合重合層の化学組成は不均一である。 The composite polymerizable coating may be a homogenous mixture of the pretreatment composition and the imprint resist. In some cases, the chemical composition of the composite polymeric layer is non-uniform.

ナノインプリントリソグラフィー積層体を、第1の一般的態様の方法及び該第1の一般的態様に関する上記の実施態様の1つ又は複数により形成することができる。 Nanoimprint lithography laminates can be formed by the method of the first general aspect and one or more of the embodiments described above for the first general aspect.

第2の一般的態様では、ナノインプリントリソグラフィー積層体は基板と該基板の表面上に形成される複合重合層とを含む。複合重合層は化学組成が不均一であり、境界によって隔てられた複数の中央領域を含み、該境界での複合重合層の化学組成は中央領域の内部の複合重合層の化学組成とは異なる。 In a second general aspect, the nanoimprint lithography laminate comprises a substrate and a composite polymeric layer formed on the surface of the substrate. The chemical composition of the composite polymerized layer is non-uniform and includes a plurality of central regions separated by boundaries, and the chemical composition of the composite polymerized layer at the boundaries is different from the chemical composition of the composite polymerized layer inside the central region.

第2の一般的態様の実施態様には下記特徴の1つ又は複数が含まれ得る。
基板は通例、密着層を含み、複合重合層は密着層の表面上に形成される。場合によっては、重合層の中央領域及び境界が前処理組成物とインプリントレジストとの不均質混合物により形成され、インプリントレジストの重合性成分と前処理組成物の重合性成分とを反応させることで、複合重合層の形成中に共有結合が形成される。いくつかの場合、インプリントレジストの重合性成分及び前処理組成物の重合性成分は共通する官能基、例えばアクリレート基を有する。
Implementations of the second general aspect can include one or more of the following features.
The substrate typically includes an adhesion layer, and the composite polymeric layer is formed on the surface of the adhesion layer. In some cases, the central region and boundaries of the polymerized layer are formed by a heterogeneous mixture of the pretreatment composition and the imprint resist, and reacting the polymerizable component of the imprint resist with the polymerizable component of the pretreatment composition. At, a covalent bond is formed during the formation of the composite polymer layer. In some cases, the polymerizable component of the imprint resist and the polymerizable component of the pretreatment composition have common functional groups, such as acrylate groups.

本明細書に記載の主題の1つ又は複数の実施態様の詳細は、添付の図面及び下記明細書に記載される。主題の他の特徴、態様及び有利な点は本明細書、図面及び特許請求の範囲から明らかとなる。 The details of one or more implementations of the subject matter described in this specification are set forth in the accompanying drawings and the description below. Other features, aspects, and advantages of the subject matter will be apparent from the specification, drawings and claims.

リソグラフィーシステムの簡略化した側面図である。1 is a simplified side view of a lithographic system. 基板上にパターニングされた層が形成された、図1に示される基板の簡略化した側面図である。FIG. 2 is a simplified side view of the substrate shown in FIG. 1 having a patterned layer formed on the substrate. 第1液層上での第1液と第2液の滴との広がり相互作用を示す図である。It is a figure which shows the spreading interaction of the droplet of a 1st liquid and a 2nd liquid on a 1st liquid layer. 第1液層上での第1液と第2液の滴との広がり相互作用を示す図である。It is a figure which shows the spreading interaction of the droplet of a 1st liquid and a 2nd liquid on a 1st liquid layer. 第1液層上での第1液と第2液の滴との広がり相互作用を示す図である。It is a figure which shows the spreading interaction of the droplet of a 1st liquid and a 2nd liquid on a 1st liquid layer. 第1液層上での第1液と第2液の滴との広がり相互作用を示す図である。It is a figure which shows the spreading interaction of the droplet of a 1st liquid and a 2nd liquid on a 1st liquid layer. ナノインプリントリソグラフィースループットを促進するプロセスを示すフローチャート図である。FIG. 6 is a flow chart diagram illustrating a process that facilitates nanoimprint lithography throughput. 基板を示す図である。It is a figure which shows a board|substrate. 基板上に配置された前処理コーティングを示す図である。FIG. 6 shows a pretreatment coating disposed on a substrate. 前処理コーティングを備える基板上に配置されたインプリントレジスト滴からの複合コーティングの形成を示す図である。FIG. 6 shows the formation of a composite coating from imprinted resist drops placed on a substrate with a pretreatment coating. 前処理コーティングを備える基板上に配置されたインプリントレジスト滴からの複合コーティングの形成を示す図である。FIG. 6 shows the formation of a composite coating from imprinted resist drops placed on a substrate with a pretreatment coating. 前処理コーティングを備える基板上に配置されたインプリントレジスト滴からの複合コーティングの形成を示す図である。FIG. 6 shows the formation of a composite coating from imprinted resist drops placed on a substrate with a pretreatment coating. 前処理コーティングを備える基板上に配置されたインプリントレジスト滴からの複合コーティングの形成を示す図である。FIG. 6 shows the formation of a composite coating from imprinted resist drops placed on a substrate with a pretreatment coating. 図6Aのw−w線に沿った断面図である。FIG. 6B is a cross-sectional view taken along the line ww of FIG. 6A. 図6Bのx−x線に沿った断面図である。FIG. 6B is a cross-sectional view taken along line xx of FIG. 6B. 図6Cのy−y線に沿った断面図である。It is sectional drawing which followed the yy line of FIG. 6C. 図6Dのz−z線に沿った断面図である。It is sectional drawing which followed the zz line of FIG. 6D. 基板上の滴に置き換えられた前処理コーティングの断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view of the pretreatment coating replaced with drops on the substrate. 基板上の滴に置き換えられた前処理コーティングの断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view of the pretreatment coating replaced with drops on the substrate. 均質複合コーティングと接触するテンプレートの断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view of a template in contact with a homogeneous composite coating. 均質複合コーティングと接触するテンプレートの断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view of a template in contact with a homogeneous composite coating. 得られるナノインプリントリソグラフィー積層体の断面図である。It is sectional drawing of the obtained nanoimprint lithography laminated body. 不均質な複合コーティングと接触するテンプレートの断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view of a template in contact with a heterogeneous composite coating. 不均質な複合コーティングと接触するテンプレートの断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view of a template in contact with a heterogeneous composite coating. 得られるナノインプリントリソグラフィー積層体の断面図である。It is sectional drawing of the obtained nanoimprint lithography laminated body. 比較例1に対応する、前処理コーティングのない基板の密着層上に広げた後のインプリントレジスト滴の画像を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing an image of an imprint resist droplet after being spread on an adhesion layer of a substrate having no pretreatment coating, corresponding to Comparative Example 1. 実施例1に記載の前処理コーティング上に広げた後のインプリントレジスト滴の画像を示す図である。FIG. 5 shows an image of an imprint resist drop after spreading on the pretreatment coating described in Example 1. 実施例2に記載の前処理コーティング上に広げた後のインプリントレジスト滴の画像を示す図である。FIG. 6 shows an image of an imprint resist drop after spreading on the pretreatment coating described in Example 2. 実施例3に記載の前処理コーティング上に広げた後のインプリントレジスト滴の画像を示す図である。FIG. 5 shows an image of an imprint resist drop after spreading on the pretreatment coating described in Example 3. 実施例2のインプリントレジスト及び前処理組成物についての前広がり時間に応じた欠陥密度を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing the defect density according to the pre-spreading time for the imprint resist and the pretreatment composition of Example 2. 前処理組成物の広がる時間に対する滴径を示す図である。It is a figure which shows the drop diameter with respect to the spreading time of a pretreatment composition. 二成分前処理組成物における1つの成分の部分組成に応じた粘度を示す図である。It is a figure which shows the viscosity according to the partial composition of one component in a two-component pretreatment composition. 二成分前処理組成物における様々な比率の成分についての時間に対する滴径を示す図である。FIG. 6 shows drop size versus time for various ratios of components in a two component pretreatment composition. 二成分前処理組成物における1つの成分の画分に対する二成分前処理組成物の表面張力を示す図である。It is a figure which shows the surface tension of the two-component pretreatment composition with respect to the fraction of one component in a two-component pretreatment composition.

図1は基板102上のレリーフパターンに用いられる種類のインプリントリソグラフィーシステム100を示すものである。基板102には、基層と基層に密着する密着層とが含まれ得る。基板102は基板チャック104に連結することができる。図示されるように、基板チャック104は真空チャックである。しかしながら、基板チャック104は、真空、ピン型、グルーブ型、電磁型等を含み得るが、これらに限定されない。チャックの例は、米国特許第6,873,087号(引用することにより本明細書の一部をなす)に記載されている。基板102及び基板チャック104はステージ106によって更に支持することができる。ステージ106により、x軸、y軸及びz軸に対する動きが与えられ得る。ステージ106、基板102及び基板チャック104が基層上に置かれていてもよい。 FIG. 1 illustrates an imprint lithography system 100 of the type used for relief patterns on a substrate 102. The substrate 102 may include a base layer and an adhesion layer that adheres to the base layer. The substrate 102 can be coupled to the substrate chuck 104. As shown, the substrate chuck 104 is a vacuum chuck. However, the substrate chuck 104 may include, but is not limited to, vacuum, pin type, groove type, electromagnetic type, and the like. An example of a chuck is described in US Pat. No. 6,873,087, which is incorporated herein by reference. The substrate 102 and the substrate chuck 104 can be further supported by the stage 106. The stage 106 may provide motion for the x-axis, y-axis and z-axis. The stage 106, the substrate 102 and the substrate chuck 104 may be placed on the base layer.

テンプレート108は基板102と離間している。テンプレート108は一般にテンプレートの表面から基板102に向かって、いくらか離れた矩形又は方形のメサ110を備える。以降、モールドを含めてテンプレートと称することもある。メサ110の表面はパターニングすることができる。場合によっては、メサ110はモールド110又はマスク110と称されることもある。テンプレート108、モールド110又はその両方は、溶融石英、石英、ケイ素、窒化ケイ素、有機ポリマー、シロキサンポリマー、ホウケイ酸ガラス、フッ化炭素ポリマー、金属(例えばクロム、タンタル)、硬化サファイア等、又はそれらの組合せを含み得るが、これらに限定されない。図示されるように、表面112のパターニングは複数の離間した凹部114及び凸部116により規定された特徴を含むが、実施形態はこのような配置に限定されない。表面112のパターニングは基板102上に形成されるパターンの基となる任意のオリジナルパターンを規定し得る。 The template 108 is separated from the substrate 102. The template 108 generally comprises a rectangular or square mesa 110 some distance from the surface of the template toward the substrate 102. Hereinafter, the mold and the mold may be referred to as a template. The surface of the mesa 110 can be patterned. In some cases, the mesa 110 is also referred to as the mold 110 or the mask 110. Template 108, mold 110 or both may be fused silica, quartz, silicon, silicon nitride, organic polymers, siloxane polymers, borosilicate glass, fluorocarbon polymers, metals (eg, chromium, tantalum), hardened sapphire, or the like, or a combination thereof. Combinations may be included, but are not limited to. As shown, the patterning of surface 112 includes features defined by a plurality of spaced apart depressions 114 and projections 116, although embodiments are not limited to such an arrangement. The patterning of surface 112 may define any original pattern upon which the pattern formed on substrate 102 is based.

テンプレート108はチャック118に連結している。チャック118は通例、限定するものではないが、真空、ピン型、グルーブ型、電磁型、又は他の同様のチャック型として構成されている。チャックの例は米国特許第6,873,087号(引用することにより本明細書の一部をなす)に更に記載されている。さらに、チャック118はインプリントヘッド120に連結することができ、このようにしてチャック118及び/又はインプリントヘッド120がテンプレート108の動きを円滑にするように構成され得る。 The template 108 is connected to the chuck 118. Chuck 118 is typically, but not exclusively, configured as a vacuum, pin, groove, electromagnetic, or other similar chuck type. Examples of chucks are further described in US Pat. No. 6,873,087, which is incorporated herein by reference. Further, the chuck 118 can be coupled to the imprint head 120, and thus the chuck 118 and/or the imprint head 120 can be configured to facilitate movement of the template 108.

システム100には流体ディスペンスシステム122が更に含まれ得る。流体ディスペンスシステム122を用いることで、インプリントレジスト124を基板102上に堆積させることができる。インプリントレジスト124は、ドロップディスペンス、スピンコート法、ディップコート法、化学蒸着(CVD)、物理蒸着(PVD)、薄膜堆積、厚膜堆積等の技法を用いて基板102上に吐出することができる。ドロップディスペンス法では、図1に示されるように、インプリントレジスト124は離間した不連続な滴の形で基板102上に配置される。 The system 100 may further include a fluid dispensing system 122. The fluid dispense system 122 may be used to deposit the imprint resist 124 on the substrate 102. The imprint resist 124 can be discharged onto the substrate 102 using a technique such as drop dispensing, spin coating, dip coating, chemical vapor deposition (CVD), physical vapor deposition (PVD), thin film deposition, or thick film deposition. .. In the drop dispense method, as shown in FIG. 1, imprint resist 124 is disposed on substrate 102 in the form of spaced, discontinuous droplets.

システム100にはパス128に沿ってエネルギーを指向させるように連結されたエネルギー源126が更に含まれ得る。インプリントヘッド120及びステージ106は、テンプレート108と基板102とがパス128と重なって位置付けられるように構成され得る。システム100は、ステージ106、インプリントヘッド120、流体ディスペンスシステム122、及び/又はエネルギー源126に連通しているプロセッサ130により制御することができ、メモリ132に保存されたコンピュータ可読プログラムにて動作させることができる。 The system 100 can further include an energy source 126 coupled to direct energy along the path 128. Imprint head 120 and stage 106 may be configured such that template 108 and substrate 102 are positioned over path 128. System 100 can be controlled by a processor 130 in communication with stage 106, imprint head 120, fluid dispensing system 122, and/or energy source 126 and is operated by a computer readable program stored in memory 132. be able to.

インプリントヘッド120は、モールド110がインプリントレジスト124と接触するようにテンプレート108に力を加えることができる。インプリントレジスト124が所望の量充填された後に、エネルギー源126からエネルギー(例えば、電磁放射エネルギー又は熱エネルギー)を生じさせ、インプリントレジスト124が固化(例えば、重合及び/又は架橋)することで、基板102の表面134及びパターニング表面112の形状に適合する。インプリントレジスト124を固化して、基板102上に重合層を得た後に、重合層からモールド110を分離する。 The imprint head 120 can apply a force to the template 108 so that the mold 110 contacts the imprint resist 124. After the desired amount of the imprint resist 124 is filled, energy (eg, electromagnetic radiation energy or thermal energy) is generated from the energy source 126, and the imprint resist 124 is solidified (eg, polymerized and/or crosslinked). , Conforms to the shape of surface 134 of substrate 102 and patterning surface 112. After the imprint resist 124 is solidified to obtain a polymerized layer on the substrate 102, the mold 110 is separated from the polymerized layer.

図2は、インプリントレジスト124を固化して、基板102上にパターニングした重合層202を得ることにより形成されるナノインプリントリソグラフィー積層体200を示すものである。パターニングした重合層202には、残膜204と凸部206及び凹部208として示される複数の特徴が含まれ得る。凸部206の厚さはtであり、残膜204の厚さはtである。ナノインプリントリソグラフィーでは、基板102に対して平行な1つ又は複数の凸部206、凹部208又はその両方の長さは、100nm未満、50nm未満、又は25nm未満である。場合によっては、1つ又は複数の凸部206、凹部208又はその両方の長さは、1nm〜25nm又は1nm〜10nmである。 FIG. 2 shows a nanoimprint lithography laminate 200 formed by solidifying the imprint resist 124 to obtain the patterned polymer layer 202 on the substrate 102. The patterned polymer layer 202 may include a residual film 204 and a plurality of features shown as protrusions 206 and depressions 208. The thickness of the convex portion 206 is t 1 and the thickness of the residual film 204 is t 2 . In nanoimprint lithography, the length of one or more protrusions 206, recesses 208, or both parallel to substrate 102 is less than 100 nm, less than 50 nm, or less than 25 nm. In some cases, the length of one or more protrusions 206, recesses 208, or both is 1 nm to 25 nm or 1 nm to 10 nm.

上記のシステム及びプロセスは、米国特許第6,932,934号、同第7,077,992号、同第7,197,396号及び同第7,396,475号(それらは全て引用することにより本明細書の一部をなす)に言及されるようなインプリントリソグラフィープロセス及びシステムにて更に実行することができる。 The above system and process are described in US Pat. Nos. 6,932,934, 7,077,992, 7,197,396 and 7,396,475 (all of which are incorporated by reference). Can be further performed in an imprint lithography process and system as described herein.

図1に示されるようなインプリントレジスト124が不連続部分(「滴」)として基板102上に配置されるドロップオンデマンド又はドロップディスペンスナノインプリントリソグラフィープロセスでは、インプリントレジスト滴は通例、モールド110がインプリントレジストと接触する前後にて、基板102上に広がる。インプリントレジスト124の滴の広がりが基板102を覆う又はモールド110の凹部114を満たすのに不十分である場合、重合層202は空隙という形で欠陥を伴って形成される可能性がある。そのため、ドロップオンデマンドナノインプリントリソグラフィープロセスは通例、インプリントレジスト124の滴の吐出を開始することと、基板102上のインプリントレジストに向けたモールド110の移動を開始することで基板とテンプレートとの間の空間を埋めることとの間に遅れを含むものである。そのことから、自動ナノインプリントリソグラフィープロセスのスループットは一般に、基板上でのインプリントレジストの広がり及びテンプレートの充填の速度により制限される。したがって、ドロップオンデマンド又はドロップディスペンスナノインプリントリソグラフィープロセスのスループットは、「充填時間」(すなわち、テンプレートと基板との間の空間を空隙なく完全に埋めるのに要する時間)を短縮することで改善することができる。充填時間を短縮する方法の一つは、基板に向けたモールドの移動を開始する前に、インプリントレジスト滴の広がり速度及びインプリントレジストによる基板の被覆を増大させることである。本明細書に記載されるように、インプリントレジストの広がり速度及び基板の被覆の均一性は、インプリントレジストの不連続部分の迅速かつ均等な広がりを促し、パターニングされた層の形成中にインプリントレジストと重合する液体にて基板を前処理することにより改善することができる。 In a drop-on-demand or drop-dispense nanoimprint lithography process, where imprint resist 124 as shown in FIG. 1 is placed on substrate 102 as discontinuities (“drops”), imprint resist drops typically imprint into mold 110. It spreads on the substrate 102 before and after contact with the print resist. If the drop spread of the imprint resist 124 is insufficient to cover the substrate 102 or fill the recess 114 of the mold 110, the polymerized layer 202 may be formed with defects in the form of voids. As such, the drop-on-demand nanoimprint lithography process typically begins by ejecting drops of imprint resist 124 and by moving the mold 110 toward the imprint resist on the substrate 102 between the substrate and template. There is a delay between filling the space of. As such, the throughput of automated nanoimprint lithography processes is generally limited by the spread of the imprint resist on the substrate and the rate of template filling. Therefore, the throughput of drop-on-demand or drop-dispense nanoimprint lithography processes can be improved by reducing the "fill time" (ie, the time it takes to completely fill the space between the template and the substrate without voids). it can. One way to reduce the fill time is to increase the spreading rate of the imprint resist drop and the coverage of the substrate by the imprint resist before initiating the movement of the mold towards the substrate. As described herein, the spread rate of the imprint resist and the uniformity of coating of the substrate facilitates rapid and even spread of discontinuities in the imprint resist, which may occur during formation of the patterned layer. It can be improved by pretreating the substrate with a liquid that polymerizes with the print resist.

第1液上での第2液の不連続部分の広がりは、図3A〜図3Dを参照して理解することができる。図3A〜図3Dは、基板304上にあり、ガス306(例えば、空気、ヘリウム若しくは窒素等の不活性ガス、又は不活性ガスの組合せ)に接している第1液300及び第2液302を示している。第1液300は本明細書にて区別なく使用されるコーティング又は層の形で基板304上に存在する。場合によっては、第1液300は数ナノメートル(例えば、1nm〜15nm又は5nm〜10nm)の厚さの層として存在する。第2液302は不連続部分(「滴」)の形で存在する。第1液300及び第2液302の特性は互いに対して変化し得る。例えば場合によっては、第1液300は第2液302よりも粘性かつ高密度であることもある。 The spread of the discontinuous portion of the second liquid on the first liquid can be understood with reference to FIGS. 3A to 3D. 3A-3D illustrate a first liquid 300 and a second liquid 302 on a substrate 304 and in contact with a gas 306 (eg, air, an inert gas such as helium or nitrogen, or a combination of inert gases). Showing. The first liquid 300 is present on the substrate 304 in the form of a coating or layer used interchangeably herein. In some cases, the first liquid 300 is present as a layer having a thickness of several nanometers (for example, 1 nm to 15 nm or 5 nm to 10 nm). The second liquid 302 is present in the form of discontinuities (“drops”). The properties of the first liquid 300 and the second liquid 302 can change with respect to each other. For example, in some cases, the first liquid 300 may be more viscous and denser than the second liquid 302.

第2液302と第1液300との界面エネルギー又は表面張力をγL1L2と表す。第1液300とガス306との界面エネルギーをγL1Gと表す。第2液302とガス306との界面エネルギーをγL2Gと表す。第1液300と基板304との界面エネルギーをγSL1と表す。第2液302と基板304との界面エネルギーをγSL2と表す。 The interface energy or surface tension between the second liquid 302 and the first liquid 300 is represented by γ L1L2 . The interface energy between the first liquid 300 and the gas 306 is represented by γ L1G . The interface energy between the second liquid 302 and the gas 306 is represented by γ L2G . The interface energy between the first liquid 300 and the substrate 304 is represented by γ SL1 . The interface energy between the second liquid 302 and the substrate 304 is represented by γ SL2 .

図3Aは、第1液300上に配置された滴として第2液302を示している。第2液302は第1液300を変形させておらず、基板304には触れていない。示されているように、第1液300と第2液302とは混ざり合っておらず、第1液と第2液との界面は平らに描かれている。平衡状態では、第1液300上の第2液302の接触角はθであり、接触角はヤングの式:
γL1G=γL1L2+γL2G・cos(θ) (1)
により界面エネルギーγL1G、γL2G及びγL1L2と関連付けられている。
γL1G≧γL1L2+γL2G (2)
であり、θ=0度である場合、第2液302は第1液300上に完全に広がる。これらの液を混ぜ合わせることができる場合、或る程度時間が経過すると、
γL1L2=0 (3)
となる。この場合、第1液300上に第2液302が完全に広がる条件は、
γL1G≧γL2G (4)
である。第1液300の薄膜及び第2液302の小滴については、混ざり合いは拡散現象により制限され得る。そのため、第2液302が滴の形で第1液300上に配置されている場合に第2液302を第1液300上に広げるには、不等式(2)を広がりの初期段階にてより適用可能である。
FIG. 3A shows the second liquid 302 as drops placed on the first liquid 300. The second liquid 302 does not deform the first liquid 300 and does not touch the substrate 304. As shown, the first liquid 300 and the second liquid 302 are not mixed, and the interface between the first liquid and the second liquid is drawn flat. In the equilibrium state, the contact angle of the second liquid 302 on the first liquid 300 is θ, and the contact angle is Young's equation:
γ L1G = γ L1L2 + γ L2G · cos (θ) (1)
Associated interfacial energy gamma L1G, and gamma L2G and gamma L1L2 by.
γ L1G ≧ γ L1L2 + γ L2G (2)
When θ=0°, the second liquid 302 completely spreads on the first liquid 300. If these liquids can be mixed, after some time,
γ L1L2 =0 (3)
Becomes In this case, the conditions for the second liquid 302 to completely spread on the first liquid 300 are:
γ L1G ≧ γ L2G (4)
Is. For the thin film of the first liquid 300 and the droplet of the second liquid 302, the mixing can be limited by the diffusion phenomenon. Therefore, in order to spread the second liquid 302 on the first liquid 300 when the second liquid 302 is arranged in the form of drops on the first liquid 300, the inequality (2) should be calculated in the initial stage of spreading. Applicable.

図3Bは、第1液300の下地層が厚い場合の第2液302の滴についての接触角形成を示している。この場合、滴は基板304には触れていない。第2液302の滴と第1液300の層とが角度α、β及びθにて交差し、
α+β+θ=2π (5)
である。各界面に即した力平衡には、3つの条件がある:
γL2G+γL1L2・cos(θ)+γL1G・cos(α)=0 (6)
γL2G・cos(θ)+γL1L2+γL1G・cos(β)=0 (7)
γL2G・cos(α)+γL1L2・cos(β)+γL1G=0 (8)
第1液300と第2液302とを混ぜ合わせることができる場合、
γL1L2=0 (9)
となり、式(6)〜(8)は、
γL2G+γL1G・cos(α)=0 (10)
γL2G・cos(θ)+γL1G・cos(β)=0 (11)
γL2G・cos(α)+γL1G=0 (12)
となる。式(10)及び(12)により、
cos(α)=1 (13)
及び
α=0、π (14)
が与えられる。第2液302が第1液300を湿らせる場合、
α=π (15)
γL2G=γL1G (16)
及び式(11)により、
cos(θ)+cos(β)=0 (17)
が与えられる。この結果を式(5)及び(15)と組み合わせることで、
θ=0 (18)
β=π (19)
が与えられる。このようにして、式(15)、(18)及び(19)により、角度α、β及びθについて解法が得られる。
γL1G≧γL2G (20)
である場合、界面間での平衡は起こらない。式(12)はα=πであっても不等式となり、第2液302は第1液300上に広がり続ける。
FIG. 3B shows the contact angle formation for the droplet of the second liquid 302 when the underlayer of the first liquid 300 is thick. In this case, the drops do not touch the substrate 304. The drop of the second liquid 302 and the layer of the first liquid 300 intersect at angles α, β and θ,
α+β+θ=2π (5)
Is. There are three conditions for force balance at each interface:
γ L2G + γ L1L2 · cos ( θ) + γ L1G · cos (α) = 0 (6)
γ L2G · cos (θ) + γ L1L2 + γ L1G · cos (β) = 0 (7)
γ L2G · cos (α) + γ L1L2 · cos (β) + γ L1G = 0 (8)
When the first liquid 300 and the second liquid 302 can be mixed,
γ L1L2 =0 (9)
And the formulas (6) to (8) are
γ L2G + γ L1G · cos ( α) = 0 (10)
γ L2G · cos (θ) + γ L1G · cos (β) = 0 (11)
γ L2G · cos (α) + γ L1G = 0 (12)
Becomes From equations (10) and (12),
cos 2 (α)=1 (13)
And α=0, π (14)
Is given. When the second liquid 302 moistens the first liquid 300,
α=π (15)
γ L2G = γ L1G (16)
And by the equation (11),
cos(θ)+cos(β)=0 (17)
Is given. Combining this result with equations (5) and (15) gives
θ=0 (18)
β=π (19)
Is given. Thus, equations (15), (18) and (19) give a solution for the angles α, β and θ.
γ L1G ≧ γ L2G (20)
, No equilibrium between the interfaces occurs. Equation (12) becomes an inequality even if α=π, and the second liquid 302 continues to spread on the first liquid 300.

図3Cは、基板304に触れながら、第1液300との界面も保持している第2液302の滴についてのより複雑な幾何学配置を示している。第1液300と第2液302とガス306との界面領域(角度α、β及びθにより規定される)及び第1液300と第2液302と基板304との界面領域(θにより規定される)を、第1液上での第2液の広がり挙動を求めるのに考慮しなければならない。 FIG. 3C shows a more complex geometry for a drop of the second liquid 302 that also holds the interface with the first liquid 300 while touching the substrate 304. The interface region between the first liquid 300, the second liquid 302 and the gas 306 (defined by the angles α, β and θ 1 ) and the interface region between the first liquid 300, the second liquid 302 and the substrate 304 (by θ 2 Defined) must be considered in determining the spreading behavior of the second liquid on the first liquid.

第1液300と第2液302とガス306との界面領域は式(6)〜(8)に支配される。第1液300と第2液302とを混ぜ合わせることができるため、
γL1L2=0 (21)
となる。角度αについての解法は式(14)により得られる。この場合、
α=0 (22)
及び
θ=π (23)
β=π (24)
となる。
γL1G≧γL2G (25)
である場合、第2液302の滴と第1液300との間に平衡は起こらず、他の物理的制限(例えば、体積保存及び混ぜ合わせ)により制限されるまで、第2液とガスとの間の界面に沿って滴が広がり続ける。
The interface region between the first liquid 300, the second liquid 302, and the gas 306 is governed by the equations (6) to (8). Since the first liquid 300 and the second liquid 302 can be mixed,
γ L1L2 =0 (21)
Becomes The solution for the angle α is given by equation (14). in this case,
α=0 (22)
And θ 1 =π (23)
β=π (24)
Becomes
γ L1G ≧ γ L2G (25)
, The droplet of the second liquid 302 and the first liquid 300 do not equilibrate with each other and the second liquid and the gas until limited by other physical restrictions (eg volume preservation and mixing). Drops continue to spread along the interface between.

第1液300と第2液302と基板304との界面領域については、式(1)と同様の式:
γSL1=γSL2+γL1L2・cos(θ) (26)
を考える。
γSL1≧γSL2+γL1L2 (27)
である場合、滴は完全に広がり、θ=0となる。さらに、混ぜ合わせることができる液については、第2項γL1L2=0であり、不等式(27)は、
γSL1≧γSL2 (28)
へと単純化される。液の広がりについての複合条件は、広がりの前後のエネルギーを考慮すると、
γL1G+γSL1≧γL2G+γSL2 (29)
と表される。エネルギー的に優位な遷移(すなわち、システムのエネルギーを最小限に抑える遷移)が起こるものとする。
For the interface region between the first liquid 300, the second liquid 302, and the substrate 304, the same formula as the formula (1):
γ SL1SL2L1 L2 ·cos(θ 2 ) (26)
think of.
γ SL1 ≧γ SL2L1L2 (27)
, The drop is completely spread out and θ 2 =0. Furthermore, for liquids that can be mixed, the second term γ L1L2 =0, and the inequality (27) becomes
γ SL1 ≧γ SL2 (28)
Simplified to. Considering the energy before and after the spread, the compound condition about the spread of the liquid is
γ L1G + γ SL1 ≧ γ L2G + γ SL2 (29)
Is expressed as An energetically dominant transition (ie, a transition that minimizes the energy of the system) shall occur.

不等式(29)における4つの項間の異なる関係性から、滴の広がり特性が求められる。不等式(25)が有効であり、不等式(28)が有効でない場合、第2液302の滴は初めに第1液300の表面に沿って広がることができる。代替的には不等式(28)が保持され、不等式(25)が保持されない場合、滴が液固界面に沿って広がり始める場合がある。最終的に第1液300と第2液302とが混ぜ合わされることにより、より大きな複雑性が導入される。 From the different relationships between the four terms in inequality (29), the drop spreading properties are determined. When the inequality (25) is valid and the inequality (28) is not valid, the droplet of the second liquid 302 can first spread along the surface of the first liquid 300. Alternatively, if the inequality (28) is retained and the inequality (25) is not retained, the drop may begin to spread along the liquid-solid interface. Ultimately, the first liquid 300 and the second liquid 302 are mixed, which introduces greater complexity.

図3Dは、基板304に触れながら、第1液300との界面も保持している第2液302の滴についての幾何学配置を示している。図3Dに示されるように、第2液302の滴の各側に対象となる界面領域が2つ存在する。第1界面領域は角度α、β及びθで示される、第1液300と第2液302とガス306とが接触する場所である。対象となる第2界面領域は角度θで示される、第1液300と第2液302と基板304とが接触する場所である。ここで、第2液302と基板304との界面の表面張力が第1液300と基板との界面の表面張力より大きい(γSL2≧γSL1)場合、滴が広がるにつれて、θが0度に近づき、θが180度に近付く。すなわち、第2液302の滴が第1液300と第2液との界面に沿って広がり、第2液と基板304との界面に沿っては広がらない。 FIG. 3D shows the geometry for a drop of the second liquid 302 that also holds the interface with the first liquid 300 while touching the substrate 304. As shown in FIG. 3D, there are two target interface regions on each side of the drop of the second liquid 302. The first interface region is where the first liquid 300, the second liquid 302, and the gas 306 contact each other, which are indicated by angles α, β, and θ 1 . The target second interface region is a place where the first liquid 300, the second liquid 302, and the substrate 304 contact each other, which is indicated by an angle θ 2 . Here, when the surface tension of the interface between the second liquid 302 and the substrate 304 is larger than the surface tension of the interface between the first liquid 300 and the substrate (γ SL2 ≧γ SL1 ), θ 1 becomes 0 degree as the droplet spreads. And θ 2 approaches 180 degrees. That is, the droplet of the second liquid 302 spreads along the interface between the first liquid 300 and the second liquid, and does not spread along the interface between the second liquid and the substrate 304.

第1液300と第2液302とガス306との界面については、式(6)〜(8)が適用可能である。第1液300と第2液302とを混ぜ合わせることができることから、
γL1L2=0 (30)
となる。角度αについての解法は式(14)により得られる。
α=π (31)
であれば、式(11)により、
cos(θ)+cos(β)=0 (32)
及び
θ=0 (33)
β=π (34)
が与えられる。
γL1G≧γL2G (35)
である場合、第2液302の滴と液300との間に平衡は起こらず、他の物理的制限(例えば、体積保存及び混ぜ合わせ)により制限されるまで、第2液とガスとの間の界面に沿って滴が広がり続ける。
Equations (6) to (8) can be applied to the interface between the first liquid 300, the second liquid 302, and the gas 306. Since the first liquid 300 and the second liquid 302 can be mixed,
γ L1L2 =0 (30)
Becomes The solution for the angle α is given by equation (14).
α=π (31)
Then, according to equation (11),
cos(θ 1 )+cos(β)=0 (32)
And θ 1 =0 (33)
β=π (34)
Is given.
γ L1G ≧ γ L2G (35)
If there is no equilibrium between the drops of the second liquid 302 and the liquid 300, and between the second liquid and the gas until limited by other physical restrictions (eg volume preservation and mixing). Drops continue to spread along the interface.

第2液302と基板304との界面領域では、
γSL1=γSL2+γL1L2・cos(θ) (36)
cos(θ)=(γSL1−γSL2)/γL1L2 (37)
となる。
γSL1≦γSL2 (38)
であり、液を混ぜ合わせることができる場合、すなわち、
γL1L2→0 (39)
−∞≦cos(θ)≦−1 (40)
である場合、角度θは180度に近付いた後、未定となる。すなわち、第2液302は基板界面に沿って縮小し、第1液300とガス306との界面に沿って広がる傾向がある。
In the interface region between the second liquid 302 and the substrate 304,
γ SL1SL2L1 L2 ·cos(θ 2 ) (36)
cos(θ 2 )=(γ SL1 −γ SL2 )/γ L1L2 (37)
Becomes
γ SL1 ≦γ SL2 (38)
And if the liquids can be mixed, that is,
γ L1L2 → 0 (39)
−∞≦cos(θ 2 )≦−1 (40)
, The angle θ 2 is undecided after approaching 180 degrees. That is, the second liquid 302 tends to shrink along the interface of the substrate and spread along the interface between the first liquid 300 and the gas 306.

第1液300上での第2液302の広がりは、完全な広がりに関する表面エネルギーの関係性に併せて3つの異なる事例にまとめることができる。第1の事例では、第2液302の滴が第1液300の層上に配置され、第2液の滴は基板304と接触していない。第1液300の層は厚くても又は薄くてもよく、第1液300と第2液302とを混ぜ合わせることができる。理想的な条件下において、ガス306中の第1液300の表面エネルギーがガス306中の第2液302の表面エネルギー以上である場合(γL1G≧γL2G)、第2液302の滴の完全な広がりが第1液300の層上で起こる。第2の事例では、第2液302の滴が第1液300の層上に配置されると同時に、基板304上にも触れており、広がっている。第1液300と第2液302とを混ぜ合わせることができる。理想的な条件下において、(i)ガス中の第1液300の表面エネルギーがガス中の第2液302の表面エネルギー以上であり(γL1G≧γL2G)、(ii)第1液と基板304との界面の表面エネルギーが第2液と基板との界面の表面エネルギーより大きい(γSL1≧γSL2)場合に完全な広がりが起こる。第3の事例では、第2液302の滴が、基板304に触れながら、第1液300の層上に配置される。広がりは第2液302と第1液300との界面又は第2液と基板304との界面に沿って起こり得る。第1液と第2液302とを混ぜ合わせることができる。理想的な条件下において、ガス中の第1液300の表面エネルギーと第1液と基板304との界面の表面エネルギーとの合計が、ガス中の第2液302の表面エネルギーと第2液302と基板との界面の表面エネルギーとの合計以上であり(γL1G+γSL1≧γL2G+γSL2)、ガス中の第1液300の表面エネルギーがガス中の第2液302の表面エネルギー以上であるか(γL1G≧γL2G)、又は(ii)第1液と基板304との界面の表面エネルギーが第2液と基板との界面の表面エネルギーより大きい(γSL1≧γSL2)場合に完全な広がりが起こる。 The spread of the second liquid 302 on the first liquid 300 can be summarized in three different cases, along with the surface energy relationship for full spread. In the first case, a drop of the second liquid 302 is placed on the layer of the first liquid 300 and the drop of the second liquid is not in contact with the substrate 304. The layer of the first liquid 300 may be thick or thin, and the first liquid 300 and the second liquid 302 can be mixed. In ideal conditions, when the surface energy of the first fluid 300 in the gas 306 is above the surface energy of the second liquid 302 in the gas 306 (γ L1G ≧ γ L2G) , full of droplets of the second liquid 302 Spreading occurs on the layer of the first liquid 300. In the second case, a drop of the second liquid 302 is being placed on the layer of the first liquid 300 and at the same time touching and spreading on the substrate 304. The first liquid 300 and the second liquid 302 can be mixed. In ideal conditions, (i) the surface energy of the first fluid 300 in the gas is not less than the surface energy of the second liquid 302 in the gas (γ L1G ≧ γ L2G), (ii) the first liquid and the substrate Complete spreading occurs when the surface energy at the interface with 304 is greater than the surface energy at the interface between the second liquid and the substrate (γ SL1 ≧γ SL2 ). In the third case, a drop of the second liquid 302 is placed on the layer of the first liquid 300 while touching the substrate 304. The spreading can occur along the interface between the second liquid 302 and the first liquid 300 or the interface between the second liquid and the substrate 304. The first liquid and the second liquid 302 can be mixed. Under ideal conditions, the sum of the surface energy of the first liquid 300 in the gas and the surface energy of the interface between the first liquid and the substrate 304 is the surface energy of the second liquid 302 in the gas and the second liquid 302. surfactant is greater than or equal to the sum of the surface energy of the (γ L1G + γ SL1 ≧ γ L2G + γ SL2), the surface energy of the first fluid 300 in the gas is at least the surface energy of the second liquid 302 in the gas between the substrate and the or (γ L1G ≧ γ L2G), or (ii) the surface energy of the interface between the first liquid and the substrate 304 is complete is greater than the surface energy of the interface between the second liquid and the substrate SL1 ≧ γ SL2) Spread occurs.

周囲雰囲気(例えば、空気又は不活性ガス)において表面エネルギーがインプリントレジストの表面エネルギーより大きくなるように選択された液を用いてナノインプリントリソグラフィー基板を前処理することにより、ドロップオンデマンドナノインプリントリソグラフィープロセスにおいてインプリントレジストが基板上に広がる速度を増大させることができ、インプリントレジストをテンプレートと接触させる前に、基板上でのインプリントレジストのより均一な厚さを確保することができ、それによりナノインプリントリソグラフィープロセスにおけるスループットが促進される。前処理組成物がインプリントレジストと混ぜ合わせることが可能な重合性成分を含んでいる場合、このことが不要な成分を添加することなく得られる重合層の形成に有益に寄与し、より均一な硬化がもたらされることにより、より均一な機械特性及びエッチング特性を得ることができる。 In a drop-on-demand nanoimprint lithography process, by pretreating the nanoimprint lithography substrate with a liquid whose surface energy is selected to be greater than that of the imprint resist in an ambient atmosphere (eg, air or an inert gas). The speed at which the imprint resist spreads on the substrate can be increased, and a more uniform thickness of the imprint resist on the substrate can be ensured before contacting the imprint resist with the template, thereby nanoimprinting. Throughput in the lithographic process is enhanced. If the pretreatment composition contains a polymerizable component that is miscible with the imprint resist, this beneficially contributes to the formation of the resulting polymerized layer without the addition of unwanted components and results in a more uniform Due to the curing, more uniform mechanical and etching properties can be obtained.

図4はドロップオンデマンドナノインプリントリソグラフィーにおけるスループットを促進するプロセス400を示すフローチャート図である。プロセス400は操作402〜410を含む。操作402では、前処理組成物をナノインプリントリソグラフィー基板上に配置し、基板上に前処理コーティングを形成する。操作404では、インプリントレジストの不連続部分(「滴」)を前処理コーティング上に配置し、各滴で基板の標的域を覆う。前処理組成物と空気との界面エネルギーがインプリントレジストと空気との界面エネルギーより大きくなるように、前処理組成物及びインプリントレジストを選択する。 FIG. 4 is a flow chart diagram illustrating a process 400 for promoting throughput in drop-on-demand nanoimprint lithography. Process 400 includes operations 402-410. In operation 402, the pretreatment composition is placed on the nanoimprint lithography substrate to form a pretreatment coating on the substrate. In operation 404, a discontinuous portion (“drop”) of imprint resist is placed on the pretreatment coating, each drop covering a target area of the substrate. The pretreatment composition and the imprint resist are selected so that the interfacial energy between the pretreatment composition and air is larger than the interfacial energy between the imprint resist and air.

操作406では、インプリントレジストの各滴がその標的域を超えて広がることで、複合重合性コーティング(「複合コーティング」)を基板上に形成する。複合コーティングには前処理組成物とインプリントレジストとの均質又は不均質混合物が含まれる。操作408では、複合コーティングをナノインプリントリソグラフィーテンプレート(「テンプレート」)と接触させ、広げて、テンプレートと基板との間の全体積に充填させる。操作410では、複合コーティングを重合して、基板上に重合層を得る。複合コーティングの重合後、テンプレートを重合層から分離し、ナノインプリントリソグラフィー積層体とする。本明細書で使用される場合、「ナノインプリントリソグラフィー積層体」は概して、基板及び基板に密着する重合層を表し、それらのそれぞれ又は両方が、1つ又は複数の更なる(例えば、介在)層を含んでいてもよい。一例では、基板には、基層と基層に密着する密着層とが含まれ得る。 In operation 406, each drop of imprint resist extends beyond its target area to form a composite polymerizable coating (“composite coating”) on the substrate. The composite coating includes a homogeneous or heterogeneous mixture of pretreatment composition and imprint resist. At operation 408, the composite coating is contacted with a nanoimprint lithography template (“template”), spread out, and fills the entire volume between the template and the substrate. At operation 410, the composite coating is polymerized to obtain a polymerized layer on the substrate. After polymerization of the composite coating, the template is separated from the polymerized layer into a nanoimprint lithography laminate. As used herein, "nanoimprint lithographic laminate" generally refers to a substrate and a polymeric layer that adheres to the substrate, each or both of which may comprise one or more additional (eg, intervening) layers. May be included. In one example, the substrate can include a base layer and an adhesion layer that adheres to the base layer.

プロセス400では、前処理組成物及びインプリントレジストは、例えば米国特許第7,157,036号及び米国特許第8,076,386号、並びにChou et al. 1995, Imprint of sub-25 nm vias and trenches in polymers. Applied Physics Letters 67(21):3114-3116、Chou et al. 1996, Nanoimprint lithography. Journal of Vacuum Science Technology B 14(6): 4129-4133、及びLong et al. 2007, Materials for step and flash imprint lithography (S-FIL(商標)). Journal of Materials Chemistry 17:3575-3580(それらは全て引用することにより本明細書の一部をなす)に記載される成分の混合物を含んでいてもよい。好適な組成物としては、重合性単量体(「単量体」)、架橋剤、樹脂、光重合開始剤、界面活性剤、又はそれらの任意の組合せが挙げられる。単量体の種類としては、アクリレート、メタクリレート、ビニルエーテル及びエポキシド、並びにそれらの多官能性誘導体が挙げられる。場合によっては、前処理組成物、インプリントレジスト又はその両方は実質的にケイ素を含まない。他の場合、前処理組成物、インプリントレジスト、又はその両方はケイ素を含有している。ケイ素含有単量体としては例えば、シロキサン及びジシロキサンが挙げられる。樹脂はケイ素含有(例えば、シルセスキオキサン)及びケイ素非含有(例えば、ノボラック樹脂)とすることができる。前処理組成物、インプリントレジスト又はその両方は1つ又は複数の重合開始剤又はフリーラジカル発生剤を含んでいてもよい。重合開始剤の種類としては例えば、光重合開始剤(例えば、アシロイン、キサントン及びフェノン)、光酸発生剤(例えば、スルホン酸塩及びオニウム塩)、及び光塩基発生剤(例えば、オルト−ニトロベンジルカルバメート、オキシムウレタン及びO−アシルオキシム)が挙げられる。 In process 400, the pretreatment composition and imprint resist are provided, for example, in U.S. Patent No. 7,157,036 and U.S. Patent No. 8,076,386, and Chou et al. 1995, Imprint of sub-25 nm vias and. Trenches in polymers. Applied Physics Letters 67(21):3114-3116, Chou et al. 1996, Nanoimprint lithography. Journal of Vacuum Science Technology B 14(6): 4129-4133, and Long et al. 2007, Materials for step. and flash imprint lithography (S-FIL™). Journal of Materials Chemistry 17:3575-3580, which are incorporated herein by reference and include mixtures of the components described therein. Good. Suitable compositions include polymerizable monomers (“monomers”), crosslinkers, resins, photoinitiators, surfactants, or any combination thereof. Types of monomers include acrylates, methacrylates, vinyl ethers and epoxides, and their polyfunctional derivatives. In some cases, the pretreatment composition, the imprint resist, or both are substantially free of silicon. In other cases, the pretreatment composition, the imprint resist, or both contain silicon. Examples of the silicon-containing monomer include siloxane and disiloxane. The resin can be silicon-containing (eg, silsesquioxane) and silicon-free (eg, novolac resin). The pretreatment composition, the imprint resist, or both may include one or more polymerization initiators or free radical generators. Examples of the type of the polymerization initiator include a photopolymerization initiator (for example, acyloin, xanthone and phenone), a photoacid generator (for example, sulfonate and onium salt), and a photobase generator (for example, ortho-nitrobenzyl). Carbamates, oxime urethanes and O-acyl oximes).

好適な単量体としては、単官能性、二官能性又は多官能性アクリレート、メタクリレート、ビニルエーテル及びエポキシドが挙げられ、ここで単−、二−及び多−はそれぞれ指定の官能基が1つ、2つ及び3つ以上であることを指す。単量体の一部又は全てがフッ素化(例えば、全フッ素化)されていてもよい。アクリレートの場合、例えば前処理組成物、インプリントレジスト又はその両方は1つ若しくは複数の単官能性アクリレート、1つ若しくは複数の二官能性アクリレート、1つ若しくは複数の多官能性アクリレート、又はそれらの組合せを含み得る。 Suitable monomers include monofunctional, difunctional or polyfunctional acrylates, methacrylates, vinyl ethers and epoxides, where mono-, di- and poly- each have one designated functional group, Refers to two and three or more. Some or all of the monomers may be fluorinated (eg, perfluorinated). In the case of acrylates, for example, the pretreatment composition, the imprint resist or both may comprise one or more monofunctional acrylates, one or more difunctional acrylates, one or more multifunctional acrylates, or a combination thereof. Combinations may be included.

好適な単官能性アクリレートの例としては、イソボルニルアクリレート、3,3,5−トリメチルシクロヘキシルアクリレート、ジシクロペンテニルアクリレート、ベンジルアクリレート、1−ナフチルアクリレート、4−シアノベンジルアクリレート、ペンタフルオロベンジルアクリレート、2−フェニルエチルアクリレート、フェニルアクリレート、(2−エチル−2−メチル−1,3−ジオキソラン−4−イル)メチルアクリレート、n−ヘキシルアクリレート、4−tert−ブチルシクロヘキシルアクリレート、メトキシポリエチレングリコール(350)モノアクリレート、及びメトキシポリエチレングリコール(550)モノアクリレートが挙げられる。 Examples of suitable monofunctional acrylates include isobornyl acrylate, 3,3,5-trimethylcyclohexyl acrylate, dicyclopentenyl acrylate, benzyl acrylate, 1-naphthyl acrylate, 4-cyanobenzyl acrylate, pentafluorobenzyl acrylate, 2-phenylethyl acrylate, phenyl acrylate, (2-ethyl-2-methyl-1,3-dioxolan-4-yl)methyl acrylate, n-hexyl acrylate, 4-tert-butylcyclohexyl acrylate, methoxypolyethylene glycol (350) Mention may be made of monoacrylate and methoxypolyethylene glycol (550) monoacrylate.

好適なジアクリレートの例としては、エチレングリコールジアクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート(例えば、平均Mn=575)、1,2−プロパンジオールジアクリレート、ジプロピレングリコールジアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、ポリプロピレングリコールジアクリレート、1,3−プロパンジオールジアクリレート、1,4−ブタンジオールジアクリレート、2−ブテン−1,4−ジアクリレート、1,3−ブチレングリコールジアクリレート、3−メチル−1,3−ブタンジオールジアクリレート、1,5−ペンタンジオールジアクリレート、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、1H,1H,6H,6H−ペルフルオロ−1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、1,9−ノナンジオールジアクリレート、1,10−デカンジオールジアクリレート、1,12−ドデカンジオールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、シクロヘキサンジメタノールジアクリレート、トリシクロデカンジメタノールジアクリレート、ビスフェノールAジアクリレート、エトキシル化ビスフェノールAジアクリレート、m−キシリレンジアクリレート、エトキシル化(3)ビスフェノールAジアクリレート、エトキシル化(4)ビスフェノールAジアクリレート、エトキシル化(10)ビスフェノールAジアクリレート、ジシクロペンタニルジアクリレート、1,2−アダマンタンジオールジアクリレート、2,4−ジエチルペンタン−1,5−ジオールジアクリレート、ポリ(エチレングリコール)(400)ジアクリレート、ポリ(エチレングリコール)(300)ジアクリレート、1,6−ヘキサンジオール(EO)ジアクリレート、1,6−ヘキサンジオール(EO)ジアクリレート及びアルコキシル化脂肪族ジアクリレートエステルが挙げられる。 Examples of suitable diacrylates include ethylene glycol diacrylate, diethylene glycol diacrylate, triethylene glycol diacrylate, tetraethylene glycol diacrylate, polyethylene glycol diacrylate (eg, average Mn=575), 1,2-propanediol diacrylate. Acrylate, dipropylene glycol diacrylate, tripropylene glycol diacrylate, polypropylene glycol diacrylate, 1,3-propanediol diacrylate, 1,4-butanediol diacrylate, 2-butene-1,4-diacrylate, 1, 3-butylene glycol diacrylate, 3-methyl-1,3-butanediol diacrylate, 1,5-pentanediol diacrylate, 1,6-hexanediol diacrylate, 1H,1H,6H,6H-perfluoro-1, 6-hexanediol diacrylate, 1,9-nonanediol diacrylate, 1,10-decanediol diacrylate, 1,12-dodecanediol diacrylate, neopentyl glycol diacrylate, cyclohexanedimethanol diacrylate, tricyclodecane diacrylate Methanol diacrylate, bisphenol A diacrylate, ethoxylated bisphenol A diacrylate, m-xylylene diacrylate, ethoxylated (3) bisphenol A diacrylate, ethoxylated (4) bisphenol A diacrylate, ethoxylated (10) bisphenol A diacrylate Acrylate, dicyclopentanyl diacrylate, 1,2-adamantanediol diacrylate, 2,4-diethylpentane-1,5-diol diacrylate, poly(ethylene glycol)(400) diacrylate, poly(ethylene glycol)( 300) diacrylate, 1,6-hexanediol (EO) 2 diacrylate, 1,6-hexanediol (EO) 5 diacrylate and alkoxylated aliphatic diacrylate ester.

好適な多官能性アクリレートの例としては、トリメチロールプロパントリアクリレート、プロポキシル化トリメチロールプロパントリアクリレート(例えば、プロポキシル化(3)トリメチロールプロパントリアクリレート、プロポキシル化(6)トリメチロールプロパントリアクリレート)、トリメチロールプロパンエトキシレートトリアクリレート(例えば、n〜約1.3、3、5)、ジ(トリメチロールプロパン)テトラアクリレート、プロポキシル化グリセリルトリアクリレート(例えば、プロポキシル化(3)グリセリルトリアクリレート)、トリス(2−ヒドロキシエチル)イソシアヌレートトリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、エトキシル化ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート、トリペンタエリスリトールオクタアクリレートが挙げられる。 Examples of suitable multifunctional acrylates include trimethylol propane triacrylate, propoxylated trimethylol propane triacrylate (eg propoxylated (3) trimethylol propane triacrylate, propoxylated (6) trimethylol propane triacrylate). Acrylate), trimethylolpropane ethoxylate triacrylate (eg, n to about 1.3, 3, 5, 5), di(trimethylolpropane) tetraacrylate, propoxylated glyceryl triacrylate (eg, propoxylated (3) glyceryl). Triacrylate), tris(2-hydroxyethyl)isocyanurate triacrylate, pentaerythritol triacrylate, pentaerythritol tetraacrylate, ethoxylated pentaerythritol tetraacrylate, dipentaerythritol pentaacrylate, tripentaerythritol octaacrylate.

好適な架橋剤の例としては、本明細書に記載されるような二官能性アクリレート及び多官能性アクリレートが挙げられる。
光重合開始剤としては、ラジカル発生剤が好ましく、ラジカル発生剤としては、例えば、2−(o−クロロフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾール二量体、2−(o−クロロフェニル)−4,5−ジ(メトキシフェニル)イミダゾール二量体、2−(o−フルオロフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾール二量体、2−(o−又はp−メトキシフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾール二量体等の置換基を有してもよい2,4,5−トリアリールイミダゾール二量体;ベンゾフェノン、N,N’−テトラメチル−4,4’−ジアミノベンゾフェノン(ミヒラーケトン)、N,N’−テトラエチル−4,4’−ジアミノベンゾフェノン、4−メトキシ−4’−ジメチルアミノベンゾフェノン、4−クロロベンゾフェノン、4,4’−ジメトキシベンゾフェノン、4,4’−ジアミノベンゾフェノン等のベンゾフェノン誘導体;2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−ブタノン−1、2−メチル−1−〔4−(メチルチオ)フェニル〕−2−モルフォリノ−プロパン−1−オン等のα―アミノ芳香族ケトン誘導体;2−エチルアントラキノン、フェナントレンキノン、2−t−ブチルアントラキノン、オクタメチルアントラキノン、1,2−ベンズアントラキノン、2,3−ベンズアントラキノン、2−フェニルアントラキノン、2,3−ジフェニルアントラキノン、1−クロロアントラキノン、2−メチルアントラキノン、1,4−ナフトキノン、9,10−フェナンタラキノン、2−メチル−1,4−ナフトキノン、2,3−ジメチルアントラキノン等のキノン類;ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインフェニルエーテル等のベンゾインエーテル誘導体;ベンゾイン、メチルベンゾイン、エチルベンゾイン、プロピルベンゾイン等のベンゾイン誘導体;ベンジルジメチルケタール等のベンジル誘導体;9−フェニルアクリジン、1,7−ビス(9,9’−アクリジニル)ヘプタン等のアクリジン誘導体;N−フェニルグリシン等のN−フェニルグリシン誘導体;アセトフェノン、3−メチルアセトフェノン、アセトフェノンベンジルケタール、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2,2−ジメトキシ−2−フェニルアセトフェノン等のアセトフェノン誘導体;チオキサントン、ジエチルチオキサントン、2−イソプロピルチオキサントン、2−クロロチオキサントン等のチオキサントン誘導体;2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルフォスフィンオキサイド、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)フェニルフォスフィンオキサイド、ビス(2,6−ジメトキシベンゾイル)−2,4,4−トリメチルペンチルフォスフィンオキサイド等のアシルフォスフィンオキサイド誘導体;1,2−オクタンジオン,1−[4−(フェニルチオ)−,2−(O−ベンゾイルオキシム)]、エタノン,1−[9−エチル−6−(2−メチルベンゾイル)−9H−カルバゾール−3−イル]−,1−(O−アセチルオキシム)等のオキシムエステル誘導体;キサントン、フルオレノン、ベンズアルデヒド、フルオレン、アントラキノン、トリフェニルアミン、カルバゾール、1−(4−イソプロピルフェニル)−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン等が挙げられるが、これらに限定はされない。
Examples of suitable crosslinkers include difunctional acrylates and polyfunctional acrylates as described herein.
The photopolymerization initiator is preferably a radical generator, and examples of the radical generator include 2-(o-chlorophenyl)-4,5-diphenylimidazole dimer and 2-(o-chlorophenyl)-4,5. -Di(methoxyphenyl)imidazole dimer, 2-(o-fluorophenyl)-4,5-diphenylimidazole dimer, 2-(o- or p-methoxyphenyl)-4,5-diphenylimidazole dimer 2,4,5-triarylimidazole dimer which may have a substituent such as benzophenone, N,N'-tetramethyl-4,4'-diaminobenzophenone (Michler's ketone), N,N'- Benzophenone derivatives such as tetraethyl-4,4'-diaminobenzophenone, 4-methoxy-4'-dimethylaminobenzophenone, 4-chlorobenzophenone, 4,4'-dimethoxybenzophenone, 4,4'-diaminobenzophenone; 2-benzyl- Α-Amino aromatic such as 2-dimethylamino-1-(4-morpholinophenyl)-butanone-1,2-methyl-1-[4-(methylthio)phenyl]-2-morpholino-propan-1-one Ketone derivative; 2-ethylanthraquinone, phenanthrenequinone, 2-t-butylanthraquinone, octamethylanthraquinone, 1,2-benzanthraquinone, 2,3-benzanthraquinone, 2-phenylanthraquinone, 2,3-diphenylanthraquinone, 1- Quinones such as chloroanthraquinone, 2-methylanthraquinone, 1,4-naphthoquinone, 9,10-phenantharaquinone, 2-methyl-1,4-naphthoquinone and 2,3-dimethylanthraquinone; benzoin methyl ether, benzoin ethyl ether Benzoin ether derivatives such as benzoin phenyl ether; Benzoin derivatives such as benzoin, methylbenzoin, ethylbenzoin, propylbenzoin; Benzyl derivatives such as benzyldimethylketal; 9-phenylacridine, 1,7-bis(9,9′-acridinyl) ) Acridine derivatives such as heptane; N-phenylglycine derivatives such as N-phenylglycine; acetophenone, 3-methylacetophenone, acetophenone benzyl ketal, 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone, acetophenone such as 2,2-dimethoxy-2-phenylacetophenone. Derivatives: thioxanthone, diethylthioxanthone, 2-isopropylthioki Thioxanthone derivatives such as Sandton and 2-chlorothioxanthone; 2,4,6-trimethylbenzoyldiphenylphosphine oxide, bis(2,4,6-trimethylbenzoyl)phenylphosphine oxide, bis(2,6-dimethoxybenzoyl)- Acylphosphine oxide derivatives such as 2,4,4-trimethylpentylphosphine oxide; 1,2-octanedione, 1-[4-(phenylthio)-,2-(O-benzoyloxime)], ethanone, 1- Oxime ester derivatives such as [9-ethyl-6-(2-methylbenzoyl)-9H-carbazol-3-yl]-,1-(O-acetyloxime); xanthone, fluorenone, benzaldehyde, fluorene, anthraquinone, triphenyl. Examples thereof include amine, carbazole, 1-(4-isopropylphenyl)-2-hydroxy-2-methylpropan-1-one, and 2-hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-one. There is no limitation.

上記ラジカル発生剤の市販品として、Irgacure184、369、651、500、819、907、784、2959、CGI−1700、−1750、−1850、CG24−61、Darocur 1116、1173、Lucirin TPO、LR8893、LR8970(以上、BASF製)、ユベクリルP36(UCB製)等が挙げられるが、これらに限定はされない。 As a commercial item of the said radical generator, Irgacure 184, 369, 651, 500, 819, 907, 784, 2959, CGI-1700, -1750, -1850, CG24-61, Darocur 1116, 1173, Lucirin TPO, LR8893, LR8970. (Above, manufactured by BASF), Yubecryl P36 (manufactured by UCB) and the like, but not limited thereto.

アシルフォスフィンオキサイド系重合開始剤またはアルキルフェノン系重合開始剤であることが好ましい。上記の例のうち、アシルフォスフィンオキサイド系重合開始剤は、2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルフォスフィンオキサイド、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)フェニルフォスフィンオキサイド、ビス(2,6−ジメトキシベンゾイル)−2,4,4−トリメチルペンチルフォスフィンオキサイドなどのアシルフォスフィンオキサイド化合物である。また、上記の例のうち、アルキルフェノン系重合開始剤は、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインフェニルエーテル等のベンゾインエーテル誘導体;ベンゾイン、メチルベンゾイン、エチルベンゾイン、プロピルベンゾイン等のベンゾイン誘導体;ベンジルジメチルケタール等のベンジル誘導体;アセトフェノン、3−メチルアセトフェノン、アセトフェノンベンジルケタール、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2,2−ジメトキシ−2−フェニルアセトフェノン等のアセトフェノン誘導体;2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−ブタノン−1、2−メチル−1−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モルフォリノプロパン−1−オン等のα−アミノ芳香族ケトン誘導体である。 It is preferably an acylphosphine oxide-based polymerization initiator or an alkylphenone-based polymerization initiator. Among the above examples, the acylphosphine oxide-based polymerization initiators are 2,4,6-trimethylbenzoyldiphenylphosphine oxide, bis(2,4,6-trimethylbenzoyl)phenylphosphine oxide, and bis(2,6). -Dimethoxybenzoyl)-2,4,4-trimethylpentylphosphine oxide and other acylphosphine oxide compounds. Further, among the above examples, the alkylphenone-based polymerization initiators include benzoin methyl ether, benzoin ethyl ether, benzoin phenyl ether, and other benzoin ether derivatives; benzoin, methylbenzoin, ethylbenzoin, propylbenzoin, and other benzoin derivatives; benzyldimethyl. Benzyl derivatives such as ketals; acetophenone, 3-methylacetophenone, acetophenone benzyl ketals, 1-hydroxycyclohexylphenyl ketone, acetophenone derivatives such as 2,2-dimethoxy-2-phenylacetophenone; 2-benzyl-2-dimethylamino-1- (4-morpholinophenyl)-butanone-1,2-methyl-1-[4-(methylthio)phenyl]-2-morpholinopropan-1-one and other α-amino aromatic ketone derivatives.

光重合開始剤の配合割合は、溶剤成分を除く全成分の合計重量に対して、0.1重量%以上50重量%以下であり、好ましくは0.1重量%以上20重量%以下であり、さらに好ましくは10重量%より大きく20質量%以下である。 The mixing ratio of the photopolymerization initiator is 0.1% by weight or more and 50% by weight or less, preferably 0.1% by weight or more and 20% by weight or less, based on the total weight of all components excluding the solvent component. More preferably, it is more than 10% by weight and 20% by weight or less.

前処理組成物及びインプリントレジストは、硬化性の組成物である。以降、前処理組成物及びインプリントレジストを硬化性組成物と呼ぶ。 The pretreatment composition and the imprint resist are curable compositions. Hereinafter, the pretreatment composition and the imprint resist are referred to as a curable composition.

溶剤成分を除く合計重量に対して0.1重量%以上とすることにより、硬化性組成物の硬化速度を速くすることができる。その結果、反応効率を良くすることができる。また、溶剤成分を除く合計重量に対して50重量%以下とすることにより、得られる硬化物をある程度の機械的強度を有する硬化物とすることができる。 When the content is 0.1% by weight or more based on the total weight excluding the solvent component, the curing rate of the curable composition can be increased. As a result, the reaction efficiency can be improved. Further, when the content is 50% by weight or less based on the total weight excluding the solvent component, the obtained cured product can be a cured product having a mechanical strength to some extent.

好適な光重合開始剤の例としては、IRGACURE 907、IRGACURE 4265、651、1173、819、TPO及びTPO−Lが挙げられる。 Examples of suitable photopolymerization initiators include IRGACURE 907, IRGACURE 4265, 651, 1173, 819, TPO and TPO-L.

界面活性剤は、インプリントリソグラフィーテンプレートのパターニングされた表面に塗布するか、インプリントリソグラフィーレジストに加えるか、又はその両方により、固化レジストとテンプレートとの間の分離力を低減することで、インプリントリソグラフィープロセスにおいて形成されたインプリントパターンの分離欠陥を減らし、インプリントリソグラフィーテンプレートを用いて作製することができる連続インプリントの数を増やすことができる。インプリントレジスト用の剥離剤を選択する際の要素としては例えば、表面との親和性、処理表面の所望の表面特性及びインプリントレジストにおける剥離剤の寿命が挙げられる。いくつかの剥離剤はテンプレートと共有結合を形成するが、非イオン性のフッ素化界面活性剤は水素結合及びファンデルワールス相互作用等の非共有結合的相互作用を介してテンプレート表面と相互作用する。 The surfactant is applied to the patterned surface of the imprint lithography template, added to the imprint lithography resist, or both to reduce the separation force between the solidified resist and the template, thereby imprinting the imprint lithography template. Separation defects in the imprint pattern formed in the lithographic process can be reduced and the number of consecutive imprints that can be made using the imprint lithographic template can be increased. Factors in selecting a release agent for an imprint resist include affinity with the surface, desired surface characteristics of the treated surface, and life of the release agent in the imprint resist. Some exfoliants form covalent bonds with the template, while nonionic fluorinated surfactants interact with the template surface via noncovalent interactions such as hydrogen bonding and van der Waals interactions. ..

好適な界面活性剤の例としては、フッ素化界面活性剤及び非フッ素化界面活性剤が挙げられる。フッ素化界面活性剤及び非フッ素化界面活性剤はイオン性界面活性剤又は非イオン性界面活性剤であってもよい。好適な非イオン性のフッ素化界面活性剤としては、フルオロ脂肪族ポリマーエステル、ペルフルオロエーテル界面活性剤、ポリオキシエチレンのフッ素系界面活性剤、ポリアルキルエーテルのフッ素系界面活性剤、フルオロアルキルポリエーテル等が挙げられる。好適な非イオン性の非フッ素化界面活性剤としては、エトキシル化アルコール、エトキシル化アルキルフェノール及びポリエチレンオキシド−ポリプロピレンオキシドブロックコポリマーが挙げられる。 Examples of suitable surfactants include fluorinated and non-fluorinated surfactants. The fluorinated surfactant and the non-fluorinated surfactant may be an ionic surfactant or a nonionic surfactant. Suitable nonionic fluorinated surfactants include fluoroaliphatic polymer esters, perfluoroether surfactants, polyoxyethylene fluorosurfactants, polyalkyl ether fluorosurfactants, fluoroalkyl polyethers. Etc. Suitable nonionic non-fluorinated surfactants include ethoxylated alcohols, ethoxylated alkylphenols and polyethylene oxide-polypropylene oxide block copolymers.

例示的な市販の界面活性剤成分としては、デラウェア州ウィルミントン所在のE.I. du Pont de Nemours and Company製のZONYL(商標) FSO及びZONYL(商標) FS−300;ミネソタ州メープルウッド所在の3M製のFC−4432及びFC−4430;オハイオ州シンシナティ所在のPilot Chemical Company製のMASURF(商標) FS−1700、FS−2000及びFS−2800;テキサス州マンスフィールド所在のChemguard製のS−107B;株式会社ネオス(日本国神戸市中央区)製のFTERGENT 222F、FTERGENT 250、FTERGENT 251;オハイオ州アクロン所在のOMNOVA Solutions Inc.製のPolyFox PF−656;ニュージャージー州フローラムパーク所在のBASF製のPluronic L35、L42、L43、L44、L63、L64等;ニュージャージー州エジソン所在のCroda Inc.製のBrij 35、58、78等が挙げられるが、これらに限定されない。 Exemplary commercially available surfactant ingredients include ZONYL™ FSO and ZONYL™ FS-300 from EI du Pont de Nemours and Company, Wilmington, Del.; 3M from Maplewood, Minnesota. FC-4432 and FC-4430; MASURF™ FS-1700, FS-2000 and FS-2800 from Pilot Chemical Company of Cincinnati, Ohio; S-107B from Chemguard of Mansfield, Texas; FTERGENT 222F, FTERGENT 250, FTERGENT 251 manufactured by Chuo-ku, Kobe, Japan; PolyFox PF-656 manufactured by OMNOVA Solutions Inc., Akron, Ohio; Pluronic L35, L42, L43 manufactured by BASF, Florum Park, NJ. L44, L63, L64 and the like; Brij 35, 58, 78 and the like manufactured by Croda Inc. of Edison, NJ, but are not limited thereto.

(その他の成分)
また、前処理組成物とインプリントレジストは前述した成分の他に、種々の目的に応じ、本発明の効果を損なわない範囲で、非重合性化合物を含有していてもよい。このような成分としては、増感剤、水素供与体、酸化防止剤、ポリマー成分、その他添加剤等が挙げられる。
(Other ingredients)
In addition to the components described above, the pretreatment composition and the imprint resist may contain a non-polymerizable compound according to various purposes within a range not impairing the effects of the present invention. Examples of such components include sensitizers, hydrogen donors, antioxidants, polymer components, and other additives.

増感剤は、重合反応促進や反応転化率の向上を目的として、適宜添加される化合物である。増感剤として、例えば、増感色素等が挙げられる。 The sensitizer is a compound that is appropriately added for the purpose of promoting the polymerization reaction and improving the reaction conversion rate. Examples of the sensitizer include sensitizing dyes.

増感色素は、特定の波長の光を吸収することにより励起され、成分(B)である光重合開始剤と相互作用する化合物である。なお、ここで記載する相互作用とは、励起状態の増感色素から成分(B)である光重合開始剤へのエネルギー移動や電子移動等を指す。 The sensitizing dye is a compound that is excited by absorbing light having a specific wavelength and interacts with the photopolymerization initiator that is the component (B). The interaction described here means energy transfer or electron transfer from the sensitizing dye in the excited state to the photopolymerization initiator which is the component (B).

増感色素の具体例としては、アントラセン誘導体、アントラキノン誘導体、ピレン誘導体、ペリレン誘導体、カルバゾール誘導体、ベンゾフェノン誘導体、チオキサントン誘導体、キサントン誘導体、クマリン誘導体、フェノチアジン誘導体、カンファキノン誘導体、アクリジン系色素、チオピリリウム塩系色素、メロシアニン系色素、キノリン系色素、スチリルキノリン系色素、ケトクマリン系色素、チオキサンテン系色素、キサンテン系色素、オキソノール系色素、シアニン系色素、ローダミン系色素、ピリリウム塩系色素等が挙げられるが、これらに限定されない。
増感剤は、一種類を単独で用いてもよいし、二種類以上を混合して用いてもよい。
Specific examples of the sensitizing dyes include anthracene derivatives, anthraquinone derivatives, pyrene derivatives, perylene derivatives, carbazole derivatives, benzophenone derivatives, thioxanthone derivatives, xanthone derivatives, coumarin derivatives, phenothiazine derivatives, camfaquinone derivatives, acridine dyes, thiopyrylium salt dyes. Dyes, merocyanine dyes, quinoline dyes, styrylquinoline dyes, ketocoumarin dyes, thioxanthene dyes, xanthene dyes, oxonol dyes, cyanine dyes, rhodamine dyes, pyrylium salt dyes, and the like. It is not limited to these.
As the sensitizer, one kind may be used alone, or two or more kinds may be mixed and used.

水素供与体は、成分(B)である光重合開始剤から発生した開始ラジカルや、重合生長末端のラジカルと反応し、より反応性が高いラジカルを発生する化合物である。水素供与体は、成分(B)が光ラジカル発生剤である場合に添加することが好ましい。 The hydrogen donor is a compound that reacts with an initiation radical generated from the photopolymerization initiator that is the component (B) or a radical at the polymerization growth terminal to generate a radical having higher reactivity. The hydrogen donor is preferably added when the component (B) is a photoradical generator.

このような水素供与体の具体例としては、n−ブチルアミン、ジ−n−ブチルアミン、トリ−n−ブチルアミン、アリルチオ尿素、s−ベンジルイソチウロニウム−p−トルエンスルフィネート、トリエチルアミン、ジエチルアミノエチルメタクリレート、トリエチレンテトラミン、4,4’−ビス(ジアルキルアミノ)ベンゾフェノン、N,N−ジメチルアミノ安息香酸エチルエステル、N,N−ジメチルアミノ安息香酸イソアミルエステル、ペンチル−4−ジメチルアミノベンゾエート、トリエタノールアミン、N−フェニルグリシン等のアミン化合物、2−メルカプト−N−フェニルベンゾイミダゾール、メルカプトプロピオン酸エステル等のメルカプト化合物、等が挙げられるが、これらに限定されない。 Specific examples of such a hydrogen donor include n-butylamine, di-n-butylamine, tri-n-butylamine, allylthiourea, s-benzylisothiuronium-p-toluenesulfinate, triethylamine, diethylaminoethylmethacrylate. , Triethylenetetramine, 4,4'-bis(dialkylamino)benzophenone, N,N-dimethylaminobenzoic acid ethyl ester, N,N-dimethylaminobenzoic acid isoamyl ester, pentyl-4-dimethylaminobenzoate, triethanolamine , Amine compounds such as N-phenylglycine, and mercapto compounds such as 2-mercapto-N-phenylbenzimidazole and mercaptopropionate, but are not limited thereto.

水素供与体は、一種類を単独で用いてもよいし二種類以上を混合して用いてもよい。また、水素供与体は、増感剤としての機能を有してもよい。 As the hydrogen donor, one kind may be used alone, or two or more kinds may be mixed and used. Further, the hydrogen donor may have a function as a sensitizer.

上記の非重合化合物である成分の硬化性組成物における配合割合は、溶剤成分を除く全成分の合計重量に対して、0重量%以上50重量%以下であり、好ましくは0.1重量%以上50重量%以下であり、さらに好ましくは0.1重量%以上20質量%以下である。 The compounding ratio of the above-mentioned non-polymerizable compound in the curable composition is 0% by weight or more and 50% by weight or less, preferably 0.1% by weight or more, based on the total weight of all components excluding the solvent component. It is 50% by weight or less, and more preferably 0.1% by weight or more and 20% by weight or less.

(溶剤について)
また、前処理組成物とインプリントレジストは成分として溶媒を含有していてもよい。特に限定されないが、好ましい溶媒としては、常圧における沸点が80℃以上200℃以下の溶媒である。さらに好ましくは、水酸基、エーテル構造、エステル構造、ケトン構造のいずれかを少なくとも1つ有する溶媒である。
(About solvent)
Further, the pretreatment composition and the imprint resist may contain a solvent as a component. Although not particularly limited, a preferable solvent is a solvent having a boiling point of 80° C. or higher and 200° C. or lower at normal pressure. More preferably, it is a solvent having at least one of a hydroxyl group, an ether structure, an ester structure and a ketone structure.

溶媒としては、具体的には、プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、ブチルアルコールなどのアルコール系溶剤;エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルなどのエーテル系溶剤;ブチルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートなどのエステル系溶剤;メチルイソブチルケトン、ジイソブチルケトン、シクロヘキサノン、2−ヘプタノン、γ−ブチロラクトン、乳酸エチルなどのケトン系溶剤から選ばれる単独、あるいはこれらの混合溶媒が好ましい。 Specific examples of the solvent include alcohol solvents such as propyl alcohol, isopropyl alcohol and butyl alcohol; ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol diethyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, propylene glycol. Ether-based solvents such as monomethyl ether; butyl acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, ethylene glycol monobutyl ether acetate, ester-based solvents such as propylene glycol monomethyl ether acetate; methyl isobutyl ketone, diisobutyl ketone, cyclohexanone, 2-heptanone, γ- A single solvent selected from ketone solvents such as butyrolactone and ethyl lactate, or a mixed solvent thereof is preferable.

特に、前処理組成物は、溶媒を含有することが好ましい。後述するように、基板上への塗布方法としてスピンコート法が好ましいためである。 In particular, the pretreatment composition preferably contains a solvent. This is because the spin coating method is preferable as the coating method on the substrate, as will be described later.

この場合、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、シクロヘキサノン、2−ヘプタノン、γ−ブチロラクトン、乳酸エチルから選ばれる単独、あるいはまたはその混合溶液が塗布性の観点で特に好ましい。 In this case, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether, cyclohexanone, 2-heptanone, γ-butyrolactone, ethyl lactate, or a mixed solution thereof is particularly preferable from the viewpoint of coating property.

溶媒成分の前処理組成物における配合割合は、粘度や塗布性、形成した硬化層の膜厚などによって適宜調整することができるが、前処理組成物の全量に対して70質量%以上が好ましい。より好ましくは90質量%以上、さらに好ましくは95質量%以上である。溶媒成分が多いほど形成される硬化層の膜厚を薄くできる。なお、溶媒成分の前処理組成物における配合割合が70質量%未満である場合には十分な塗布性が得られない場合がある。 The blending ratio of the solvent component in the pretreatment composition can be appropriately adjusted depending on the viscosity, coatability, film thickness of the formed cured layer and the like, but is preferably 70% by mass or more based on the total amount of the pretreatment composition. It is more preferably 90% by mass or more, and further preferably 95% by mass or more. The more the solvent component is, the thinner the cured layer formed can be made. When the blending ratio of the solvent component in the pretreatment composition is less than 70% by mass, sufficient coatability may not be obtained.

また、インプリントレジストには溶剤を用いることもできるが、インプリントレジストは実質的に溶媒を含まない方が好ましい。ここで、「実質的に溶剤を含まない」とは、不純物等、意図せずに含まれてしまう溶媒以外の溶媒を含まないことを言う。すなわち、例えば、本形態に係るインプリントレジストの溶剤の含有量は、インプリントレジスト全体に対して3重量%以下であることが好ましく、1重量%以下であることがさらに好ましい。なお、ここで言う溶媒とは、硬化性組成物やフォトレジストで一般的に用いられている溶媒あるいは溶剤を指す。すなわち溶媒の種類は、本発明で用いる化合物を溶解および均一分散させるもので、かつ該化合物と反応しないものであれば特に限定はされない。 Although a solvent can be used for the imprint resist, it is preferable that the imprint resist contains substantially no solvent. Here, "substantially free of solvent" means that it does not include a solvent other than the solvent that is unintentionally included such as impurities. That is, for example, the content of the solvent in the imprint resist according to this embodiment is preferably 3% by weight or less, and more preferably 1% by weight or less, based on the entire imprint resist. The term "solvent" as used herein refers to a solvent or a solvent that is generally used in curable compositions and photoresists. That is, the kind of the solvent is not particularly limited as long as it dissolves and uniformly disperses the compound used in the present invention and does not react with the compound.

いくつかの例では、インプリントレジストは、0重量%〜80重量%(例えば、20重量%〜80重量%又は40重量%〜80重量%)の1つ若しくは複数の単官能性アクリレートと、20重量%〜98重量%の1つ若しくは複数の二官能性若しくは多官能性アクリレート(例えば、インプリントレジストは単官能性アクリレートを実質的に含んでいなくてもよい)又は20重量%〜75重量%の1つ若しくは複数の二官能性若しくは多官能性アクリレート(例えば、1つ又は複数の単官能性アクリレートが存在する場合)と、1重量%〜10重量%の1つ若しくは複数の光重合開始剤と、1重量%〜10重量%の1つ若しくは複数の界面活性剤とを含む。一例では、インプリントレジストは、約40重量%〜約50重量%の1つ又は複数の単官能性アクリレートと、約45重量%〜約55重量%の1つ又は複数二官能性アクリレートと、約4重量%〜約6重量%の1つ又は複数の光重合開始剤と、約3重量%の界面活性剤とを含む。別の例では、インプリントレジストは、約44重量%の1つ又は複数の単官能性アクリレートと、約48重量%の1つ又は複数の二官能性アクリレートと、約5重量%の1つ又は複数の光重合開始剤と、約3重量%の界面活性剤とを含む。更に別の例では、インプリントレジストは、約10重量%の第1の単官能性アクリレート(例えば、イソボルニルアクリレート)と、約34重量%の第2の単官能性アクリレート(例えば、ベンジルアクリレート)と、約48重量%の二官能性アクリレート(例えば、ネオペンチルグリコールジアクリレート)と、約2重量%の第1の光重合開始剤(例えば、IRGACURE TPO)と、約3重量%の第2の光重合開始剤(例えば、DAROCUR 4265)と、約3重量%の界面活性剤とを含む。好適な界面活性剤の例としては、X−R−(OCHCHOH(式中、R=アルキル、アリール又はポリ(プロピレングリコール)であり、X=H又は−(OCHCHOHであり、nは整数(例えば、2〜20、5〜15又は10〜12)である(例えば、X=−(OCHCHOHであり、R=ポリ(プロピレングリコール)であり、n=10〜12である))、フッ素系界面活性剤(ここではX=全フッ素化アルキル又は全フッ素化エーテルである)、又はそれらの組合せが挙げられる。インプリントレジストの粘度は通例、23℃で0.1cP〜25cP又は5cP〜15cPである。インプリントレジストと空気との界面エネルギーは通例、20mN/m〜36mN/mである。 In some examples, the imprint resist comprises 0 wt% to 80 wt% (eg, 20 wt% to 80 wt% or 40 wt% to 80 wt%) of one or more monofunctional acrylates, and % To 98% by weight of one or more difunctional or multifunctional acrylates (eg, the imprint resist may be substantially free of monofunctional acrylate) or 20% to 75% by weight. % Of one or more difunctional or multifunctional acrylates (eg, where one or more monofunctional acrylates are present) and 1% to 10% by weight of one or more photoinitiators. And 1% to 10% by weight of one or more surfactants. In one example, the imprint resist comprises about 40% to about 50% by weight of one or more monofunctional acrylates and about 45% to about 55% by weight of one or more difunctional acrylates. Includes about 4% to about 6% by weight of one or more photoinitiators and about 3% by weight of surfactant. In another example, the imprint resist comprises about 44% by weight of one or more monofunctional acrylates, about 48% by weight of one or more difunctional acrylates, and about 5% by weight of one or more. It includes a plurality of photopolymerization initiators and about 3% by weight of a surfactant. In yet another example, the imprint resist comprises about 10% by weight of a first monofunctional acrylate (eg, isobornyl acrylate) and about 34% by weight of a second monofunctional acrylate (eg, benzyl acrylate). ), about 48% by weight of a difunctional acrylate (eg, neopentyl glycol diacrylate), about 2% by weight of a first photoinitiator (eg, IRGACURE TPO), and about 3% by weight of a second. Of a photoinitiator (eg, DAROCUR 4265) and about 3% by weight of a surfactant. Examples of suitable surfactants are X—R—(OCH 2 CH 2 ) n OH, where R=alkyl, aryl or poly(propylene glycol), X═H or —(OCH 2 CH 2 ) and n OH, n is (for example, 2~20,5~15 or 10 to 12) (e.g., X = - (OCH 2 CH 2) integer is n OH, R = poly (propylene glycol) And n=10 to 12)), a fluorosurfactant (where X=perfluorinated alkyl or perfluorinated ether), or a combination thereof. The viscosity of the imprint resist is usually 0.1 cP to 25 cP or 5 cP to 15 cP at 23°C. The interface energy between the imprint resist and air is usually 20 mN/m to 36 mN/m.

一例では、前処理組成物は、0重量%〜80重量%(例えば、20重量%〜80重量%又は40重量%〜80重量%)の1つ若しくは複数の単官能性アクリレートと、90重量%〜100重量%の1つ若しくは複数の二官能性若しくは多官能性アクリレート(例えば、前処理組成物は単官能性アクリレートを実質的に含まない)又は20重量%〜75重量%の1つ若しくは複数の二官能性若しくは多官能性アクリレート(例えば、1つ又は複数の単官能性アクリレートが存在する場合)と、0重量%〜10重量%の1つ若しくは複数の光重合開始剤と、0重量%〜10重量%の1つ若しくは複数の界面活性剤とを含む。 In one example, the pretreatment composition comprises 0 wt% to 80 wt% (eg, 20 wt% to 80 wt% or 40 wt% to 80 wt%) one or more monofunctional acrylates and 90 wt%. To 100% by weight of one or more difunctional or multifunctional acrylates (eg, the pretreatment composition is substantially free of monofunctional acrylate) or 20% to 75% by weight of one or more. A difunctional or polyfunctional acrylate (for example when one or more monofunctional acrylates are present), 0% to 10% by weight of one or more photoinitiators, and 0% by weight. -10% by weight of one or more surfactants.

前処理組成物は通例、インプリントレジストと相溶性である。前処理組成物は通例、蒸気圧が低く、そのため複合コーティングが重合されるまで、基板上に薄膜として残存する。一例では、前処理組成物の蒸気圧は25℃で1×10−4mmHg未満である。前処理組成物は通例、粘度も低く、基板上での前処理組成物の急速な広がりを促進する。一例では、前処理組成物の粘度は25℃で90cP未満である。前処理組成物と空気との界面エネルギーは通例、30mN/m〜45mN/mである。前処理組成物は通例、使用中に分解が起こらず化学的に安定するように選択される。 The pretreatment composition is typically compatible with the imprint resist. The pretreatment composition typically has a low vapor pressure so that it remains as a thin film on the substrate until the composite coating is polymerized. In one example, the vapor pressure of the pretreatment composition is less than 1×10 −4 mmHg at 25° C. The pretreatment composition also typically has a low viscosity, facilitating rapid spread of the pretreatment composition on the substrate. In one example, the viscosity of the pretreatment composition is less than 90 cP at 25°C. The interfacial energy between the pretreatment composition and air is typically 30 mN/m to 45 mN/m. The pretreatment composition is typically selected so that it does not decompose during use and is chemically stable.

(硬化性組成物に混入している不純物)
前処理組成物及びインプリントレジストは、できる限り不純物を含まないことが好ましい。ここで記載する不純物とは、前述した成分以外のものを意味する。したがって、前処理組成物及びインプリントレジストは、精製工程を経て得られたものであることが好ましい。このような精製工程としては、フィルタを用いた濾過等が好ましい。フィルタを用いた濾過を行う際には、具体的には、前述した成分および必要に応じて添加する添加成分を混合した後、例えば、孔径0.001μm以上5.0μm以下のフィルタで濾過することが好ましい。フィルタを用いた濾過を行う際には、多段階で行ったり、多数回繰り返したりすることがさらに好ましい。また、濾過した液を再度濾過してもよい。孔径の異なるフィルタを複数用いて濾過してもよい。濾過に使用するフィルタとしては、ポリエチレン樹脂製、ポリプロピレン樹脂製、フッ素樹脂製、ナイロン樹脂製等のフィルタを使用することができるが、特に限定されるものではない。このような精製工程を経ることで、組成物に混入したパーティクル等の不純物を取り除くことができる。これにより、パーティクル等の不純物によって、硬化性組成物を硬化した後に得られる硬化膜に不用意に凹凸が生じてパターンの欠陥が発生することを防止することができる。
(Impurities mixed in the curable composition)
The pretreatment composition and the imprint resist are preferably as free from impurities as possible. The impurities described here mean those other than the above-mentioned components. Therefore, it is preferable that the pretreatment composition and the imprint resist are obtained through a purification process. As such a purification step, filtration using a filter or the like is preferable. When performing filtration using a filter, specifically, after mixing the components described above and additional components to be added as necessary, for example, filter with a filter having a pore size of 0.001 μm or more and 5.0 μm or less. Is preferred. When performing filtration using a filter, it is more preferable to perform the filtration in multiple stages or repeat it many times. Further, the filtered liquid may be filtered again. You may filter using a several filter with a different hole diameter. As the filter used for filtration, a filter made of polyethylene resin, polypropylene resin, fluororesin, nylon resin, or the like can be used, but the filter is not particularly limited. Through such a refining step, impurities such as particles mixed in the composition can be removed. This can prevent impurities such as particles from causing careless unevenness in the cured film obtained after curing the curable composition and causing pattern defects.

なお、前処理組成物及びインプリントレジストを、半導体集積回路を製造するために使用する場合、製品の動作を阻害しないようにするため、硬化性組成物中に金属原子を含有する不純物(金属不純物)が混入することを極力避けることが好ましい。このような場合、硬化性組成物に含まれる金属不純物の濃度としては、10ppm以下が好ましく、100ppb以下にすることがさらに好ましい。 When the pretreatment composition and the imprint resist are used for manufacturing a semiconductor integrated circuit, impurities (metal impurities) containing a metal atom are contained in the curable composition so as not to hinder the operation of the product. ) It is preferable to avoid as much as possible. In such a case, the concentration of metal impurities contained in the curable composition is preferably 10 ppm or less, more preferably 100 ppb or less.

前処理組成物は、単一の重合性成分(例えば、単官能性アクリレート、二官能性アクリレート又は多官能性アクリレート等の単量体)、2つ以上の重合性成分の混合物(例えば、2つ以上の単量体の混合物)、又は1つ若しくは複数の重合性成分と1つ若しくは複数の他の成分との混合物(例えば、単量体の混合物;2つ以上の単量体と界面活性剤、光重合開始剤又はその両方との混合物等)とすることができる。いくつかの例では、前処理組成物としては、トリメチロールプロパントリアクリレート、トリメチロールプロパンエトキシレートトリアクリレート、1,12−ドデカンジオールジアクリレート、ポリ(エチレングリコール)ジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、1,3−アダマンタンジオールジアクリレート、ノナンジオールジアクリレート、m−キシリレンジアクリレート、ジシクロペンタニルジアクリレート又はそれらの任意の組合せが挙げられる。 The pretreatment composition comprises a single polymerizable component (eg, a monomer such as a monofunctional acrylate, a difunctional acrylate or a polyfunctional acrylate), a mixture of two or more polymerizable components (eg, two). Or a mixture of one or more polymerizable components and one or more other components (for example, a mixture of monomers; two or more monomers and a surfactant). , A photopolymerization initiator, or a mixture thereof, etc.). In some examples, the pretreatment composition includes trimethylolpropane triacrylate, trimethylolpropane ethoxylate triacrylate, 1,12-dodecanediol diacrylate, poly(ethylene glycol) diacrylate, tetraethylene glycol diacrylate, 1,3-adamantane diol diacrylate, nonane diol diacrylate, m-xylylene diacrylate, dicyclopentanyl diacrylate or any combination thereof.

重合性成分の混合物が相乗効果を生み、単一の重合性成分を含む前処理組成物よりも有益に特性(例えば、低粘度、良好なエッチング耐性及び膜安定性)を兼ね備えた前処理組成物が得られる可能性がある。一例では、前処理組成物は1,12−ドデカンジオールジアクリレートとトリシクロデカンジメタノールジアクリレートとの混合物である。別の例では、前処理組成物はトリシクロデカンジメタノールジアクリレートとテトラエチレングリコールジアクリレートとの混合物である。前処理組成物は概して、複合重合性コーティングの重合中に、前処理組成物の1つ又は複数の成分がインプリントレジストの1つ又は複数の成分と重合する(例えば、共有結合する)ように選択される。場合によっては、前処理組成物はインプリントレジストと同じ重合性成分又はインプリントレジストの1つ又は複数の重合性成分と共通する官能基(例えば、アクリレート基)を有する重合性成分を含む。前処理組成物の好適な例としては、プロポキシル化(3)トリメチロールプロパントリアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート及びジペンタエリスリトールペンタアクリレートを含む、本明細書に記載されるような多官能性アクリレートが挙げられる。 A pretreatment composition in which a mixture of polymerizable components produces a synergistic effect and has beneficial properties (eg, low viscosity, good etch resistance and film stability) over pretreatment compositions containing a single polymerizable component. May be obtained. In one example, the pretreatment composition is a mixture of 1,12-dodecanediol diacrylate and tricyclodecane dimethanol diacrylate. In another example, the pretreatment composition is a mixture of tricyclodecane dimethanol diacrylate and tetraethylene glycol diacrylate. The pretreatment composition is generally such that during polymerization of the composite polymerizable coating, one or more components of the pretreatment composition polymerize (eg, covalently bond) with one or more components of the imprint resist. Selected. In some cases, the pretreatment composition comprises the same polymerizable component as the imprint resist or a polymerizable component having a functional group (eg, an acrylate group) in common with one or more polymerizable components of the imprint resist. Suitable examples of pretreatment compositions include propoxylated (3) trimethylolpropane triacrylate, trimethylolpropane triacrylate and dipentaerythritol pentaacrylate, a multifunctional acrylate as described herein. Are listed.

前処理組成物は、エッチング耐性がインプリントレジストのエッチング耐性とほぼ同程度になることで、エッチング均一性が促されるように選択され得る。いくつかの場合、前処理組成物は、前処理組成物と空気との間の界面での界面エネルギーが前処理組成物とともに用いられるインプリントレジストと空気との間の界面エネルギーより大きくすることで、液体前処理組成物上での液体インプリントレジストの急速な広がりを促し、複合コーティングをテンプレートと接触させる前に基板上に均一な複合コーティングを形成するように選択される。前処理組成物と空気との間の界面エネルギーは通例、インプリントレジストと空気との間又はインプリントレジストの少なくとも1つの成分と空気との間の界面エネルギーよりも1mN/m〜25mN/m、1mN/m〜15mN/m又は1mN/m〜7mN/m大きいが、これらの範囲は、前処理組成物及びインプリントレジストの化学的特性及び物理的特性、並びにこれら2つの液体間で得られる相互作用に基づき変動し得る。表面エネルギーの差が小さすぎると、インプリントレジストの広がりが制限され、滴が球冠状の形状を保持し、前処理組成物により隔てられたままとなる。表面エネルギー間の差が大きすぎると、インプリントレジストが過度に広がり、インプリントレジストのほとんどが隣接滴に向かって移動し、滴の中心が空となり、それにより複合コーティングが滴の中心の上に凸領域を備えることとなる。そのため、表面エネルギー間の差が小さすぎたり又は大きすぎたりすると、得られる複合コーティングは顕著な凸凹領域のある不均一なものとなる。表面エネルギーの差を適切に選択することで、インプリントレジストが急速に広がり、実質的に均一な複合コーティングが得られる。前処理組成物及びインプリントレジストの有益な選択により、充填時間を50%〜90%短縮することが可能となり、そうすることで充填を僅か1秒ほどで又は場合によっては僅か0.1秒足らずで達成することができる。 The pretreatment composition can be selected such that the etch resistance is about the same as the etch resistance of the imprint resist, thereby promoting etch uniformity. In some cases, the pretreatment composition provides that the interfacial energy at the interface between the pretreatment composition and air is greater than the interfacial energy between the imprint resist and air used with the pretreatment composition. , Is selected to promote rapid spreading of the liquid imprint resist on the liquid pretreatment composition and to form a uniform composite coating on the substrate prior to contacting the composite coating with the template. The interfacial energy between the pretreatment composition and air is typically between 1 mN/m and 25 mN/m more than the interfacial energy between the imprint resist and air or between at least one component of the imprint resist and air, 1 mN/m to 15 mN/m or 1 mN/m to 7 mN/m greater, but these ranges are dependent on the chemical and physical properties of the pretreatment composition and imprint resist, and the interrelationship obtained between these two liquids. It can vary based on the action. If the surface energy difference is too small, the spread of the imprint resist will be limited and the droplets will retain their spherical cap shape and remain separated by the pretreatment composition. If the difference between the surface energies is too large, the imprint resist will spread out too much and most of the imprint resist will move towards the adjacent drop, causing the drop center to empty, which will cause the composite coating to overhang the drop center. It will have a convex region. Therefore, if the difference between the surface energies is too small or too large, the resulting composite coating will be non-uniform with significant uneven areas. With the proper choice of surface energy differences, the imprint resist spreads rapidly resulting in a substantially uniform composite coating. Beneficial choice of pretreatment composition and imprint resist allows to shorten the filling time by 50% to 90%, so that the filling can be as short as 1 second or even less than 0.1 seconds in some cases. Can be achieved with.

プロセス400の操作402を参照して、図5Aは基層500と密着層502とを備える基板102を示している。基層500は通例シリコンウエハである。基層500に適した他の材料としては、溶融石英、石英、シリコンゲルマニウム、ガリウムヒ素及びリン化インジウムが挙げられる。密着層502は、重合層と基層500との密着性を向上させることにより、複合コーティングの重合後、テンプレートを重合層から分離する際の重合層の欠陥の形成を低減する働きがある。密着層502の厚さは通例、1nm〜10nmである。密着層502に適した材料の例としては、米国特許第7,759,407号、同第8,361,546号、同第8,557,351号、同第8,808,808号、及び同第8,846,195号(それらは全て引用することにより本明細書の一部をなす)に開示されるものが挙げられる。一例では、密着層は、ISORAD 501、CYMEL 303ULF、CYCAT 4040又はTAG 2678(第四級アンモニウムによってブロックされたトリフルオロメタンスルホン酸)と、PMアセテート(テネシー州キングスポートのEastman Chemical Company製の2−(1−メトキシ)プロピルアセテートからなる溶媒)とを含む組成物から形成される。場合によっては、基板102は、基層500と密着層502との間に1つ又は複数の更なる層を備える。いくつかの場合では、基板102は密着層502上に1つ又は複数の更なる層を備える。簡略化のために、基板102は基層500及び密着層502のみを備えるものとして示している。 Referring to operation 402 of process 400, FIG. 5A illustrates substrate 102 with base layer 500 and adhesion layer 502. The base layer 500 is typically a silicon wafer. Other suitable materials for the base layer 500 include fused quartz, quartz, silicon germanium, gallium arsenide and indium phosphide. The adhesion layer 502 has a function of improving adhesion between the polymer layer and the base layer 500 to reduce formation of defects in the polymer layer when the template is separated from the polymer layer after the composite coating is polymerized. The thickness of the adhesion layer 502 is usually 1 nm to 10 nm. Examples of materials suitable for the adhesion layer 502 include U.S. Patent Nos. 7,759,407, 8,361,546, 8,557,351, 8,808,808, and Nos. 8,846,195, which are incorporated herein by reference in their entirety. In one example, the adhesion layer is ISORAD 501, CYMEL 303ULF, CYCAT 4040 or TAG 2678 (trifluoromethanesulfonic acid blocked by quaternary ammonium) and PM acetate (2-(manufactured by Eastman Chemical Company, Kingsport, TN). And a solvent consisting of 1-methoxy)propylacetate). In some cases, the substrate 102 comprises one or more additional layers between the base layer 500 and the adhesion layer 502. In some cases, the substrate 102 comprises one or more additional layers on the adhesion layer 502. For simplicity, substrate 102 is shown as having only base layer 500 and adhesion layer 502.

図5Bは、前処理組成物を基板102上に配置し、前処理コーティング506を形成した後の前処理組成物504を示している。図5Bに示されるように、前処理コーティング506は基板102の密着層502上に直接形成される。場合によっては、前処理コーティング506は基板102の別の表面上に(例えば、基層500上に直接)形成される。前処理コーティング506は、スピンコート法、ディップコート法、化学蒸着(CVD)、物理蒸着(PVD)等の技法を用いて基板102上に形成される。例えば、スピンコート法又はディップコート法等の場合、前処理組成物を1つ又は複数の溶媒(例えば、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート(PGMEA)、プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)等)に溶解して、基板に塗布した後、溶媒を蒸発させることで、前処理コーティングを残すことができる。前処理コーティング506の厚さtは通例、1nm〜100nm(例えば、1nm〜50nm、1nm〜25nm又は1nm〜10nm)である。 FIG. 5B shows pretreatment composition 504 after the pretreatment composition has been placed on substrate 102 and pretreatment coating 506 has been formed. The pretreatment coating 506 is formed directly on the adhesion layer 502 of the substrate 102, as shown in FIG. 5B. In some cases, pretreatment coating 506 is formed on another surface of substrate 102 (eg, directly on base layer 500). The pretreatment coating 506 is formed on the substrate 102 using a technique such as spin coating, dip coating, chemical vapor deposition (CVD), physical vapor deposition (PVD), or the like. For example, in the case of spin coating or dip coating, etc., the pretreatment composition is dissolved in one or more solvents (eg, propylene glycol methyl ether acetate (PGMEA), propylene glycol monomethyl ether (PGME), etc.), After application to the substrate, evaporation of the solvent can leave the pretreatment coating. The thickness t p of the pretreatment coating 506 is typically, 1 nm~100 nm (e.g., 1nm~50nm, 1nm~25nm or 1 nm to 10 nm).

さらに図4を参照して、プロセス400の操作404は、インプリントレジストの各滴が基板の標的域を覆うように、インプリントレジスト滴を前処理コーティング上に配置することを含む。インプリントレジスト滴の体積は通例、0.6pL〜30pLであり、滴の中心間の距離は通例、35μm〜350μmである。場合によっては、インプリントレジストと前処理コーティングとの体積比は1:1〜15:1である。操作406では、インプリントレジストの各滴がその標的域を超えて広がることで、複合コーティングが形成されるように、複合コーティングを基板上に形成する。本明細書で使用される場合、「前広がり(prespreading)」は滴が初めに前処理コーティングと接触し、標的域を超えて広がる時点と、テンプレートが複合コーティングと接触する時点との間に起こるインプリントレジスト滴の自然な広がりを指す。 Still referring to FIG. 4, operation 404 of process 400 includes placing the imprint resist drops on the pretreatment coating such that each drop of the imprint resist covers a target area of the substrate. The volume of the imprint resist droplet is typically 0.6 pL to 30 pL, and the distance between the centers of the droplets is typically 35 μm to 350 μm. In some cases, the volume ratio of imprint resist to pretreatment coating is 1:1 to 15:1. In operation 406, a composite coating is formed on the substrate such that each drop of imprint resist extends beyond its target area to form the composite coating. As used herein, "prespreading" occurs between the time when the drop first contacts the pretreatment coating and spreads beyond the target area and the time when the template contacts the composite coating. Refers to the natural spread of imprint resist drops.

図6A〜図6Dは、滴を標的域上に配置した時点での前処理コーティング上でのインプリントレジスト滴、並びに滴が広がる前、広がっている最中、及び広がりきった後での複合コーティングを上から見た図を示している。滴は正方格子に示されているが、滴パターンは正方又は幾何学パターンに限定されない。 6A-6D show imprinted resist drops on the pretreatment coating at the time the drop is placed on the target area, and the composite coating before, during, and after the drop spreads. The figure which looked at from above is shown. Although the drops are shown in a square grid, the drop pattern is not limited to a square or geometric pattern.

図6Aに、滴が標的域602を覆うが、標的域602を超えて広がらないような、滴を初めに前処理コーティング上に配置した時点での前処理コーティング506上の滴600を上から見た図を示す。滴600を前処理コーティング506上に配置した後、標的域よりも大きい基板の表面積を覆うように、滴が自然に広がることにより、基板上に複合コーティングが形成される。図6Bに、前広がり中(標的域602を超えて滴600がいくらか広がった後)、通例インプリントレジストと前処理コーティングとがいくらか混ぜ合わされた後の複合コーティング604を上から見た図を示す。図示されるように、複合コーティング604は液体前処理組成物と液体インプリントレジストとの混合物であり、領域606はインプリントレジストの大部分を含み(インプリントレジストに「富んでおり」)、領域608は前処理組成物の大部分を含んでいる(前処理組成物に「富んでいる」)。前広がりが進行するにつれて、複合コーティング604は前処理組成物とインプリントレジストとのより均質な混合物を形成することができる。 FIG. 6A shows a top view of drop 600 on pretreatment coating 506 at the time the drop is first placed on the pretreatment coating such that the drop covers target area 602, but does not spread beyond target area 602. Figure shown. After the drop 600 is placed on the pretreatment coating 506, the drop naturally spreads to cover the surface area of the substrate that is larger than the target area, forming a composite coating on the substrate. FIG. 6B shows a top-down view of the composite coating 604 after some mixing of the imprint resist and pretreatment coating, typically during pre-spreading (after some spread of the drop 600 beyond the target area 602 ). .. As shown, the composite coating 604 is a mixture of a liquid pretreatment composition and a liquid imprint resist, and regions 606 contain the majority of the imprint resist (“rich in imprint resist”). 608 contains the majority of the pretreatment composition (“rich in pretreatment composition”). As the pre-spreading progresses, the composite coating 604 can form a more homogenous mixture of the pretreatment composition and the imprint resist.

1つ又は複数の領域606が1つ又は複数の隣接する領域606と接触するまで、広がりを進行させることができる。図6C及び図6Dに、広がりきった後の複合コーティング604を示す。図6Cに示されるように、領域606のそれぞれが互いに隣接する領域606に境界610で接触するように広がっており、領域608は領域606間の不連続(非連続)部分まで縮小している。他の場合、図6Dに示されるように、領域608が識別不能となるように、領域606が広がり、連続層を形成している。図6Dでは、複合コーティング604は前処理組成物とインプリントレジストとの均質混合物とすることができる。 Spreading can proceed until one or more regions 606 contact one or more adjacent regions 606. 6C and 6D show the composite coating 604 after it has been fully spread. As shown in FIG. 6C, each of the regions 606 extends so as to contact the adjacent regions 606 at boundaries 610, and the regions 608 are reduced to the discontinuous (non-continuous) portion between the regions 606. In other cases, as shown in FIG. 6D, the region 606 has expanded to form a continuous layer such that the region 608 is indistinguishable. In FIG. 6D, the composite coating 604 can be a homogenous mixture of pretreatment composition and imprint resist.

図7A〜図7Dは図6A〜図6Dのw−w、x−x、y−y及びz−z線それぞれに沿った断面図である。図7Aは、標的域602に対応する基板102の表面積を覆うインプリントレジストの滴600を示す、図6Aのw−w線に沿った断面図である。各標的域(及び初めに配置された各滴)にはc−c線に示されるように中心があり、b−b線は2つの標的域602の中心から等しく離れた位置を示す。簡略化のために、滴600は基板102の密着層502に接するように示されており、インプリントレジストと前処理組成物との混ざり合いは示されていない。図7Bは、領域606が標的域602を超えて広がった後の領域606が領域608間に露出している複合コーティング604を示す、図6Bのx−x線に沿った断面図である。図7Cは、前処理組成物とインプリントレジストとの均質混合物として複合コーティング604を示す、前広がり終了時の図6Cのy−y線に沿った断面図である。図示されるように、領域606は図7Bより広い基板表面を覆うように広がっており、それに応じて領域608は縮小している。滴600を基とする領域606は凸部として示されているが、複合コーティング604は略平板であるか、又は凹部領域を含み得る。いくつかの場合、前広がりが図7Cに示されるものを超えて続いて、インプリントレジストが前処理コーティング上に連続層を形成することがある(混ざり合わないか、又は完全に若しくは部分的に混ざり合う)。図7Dは、広がりきった後の前処理組成物とインプリントレジストとの均質混合物として複合コーティング604を示す、図6Dのz−z線に沿った断面図であり、滴の中心c−cについての複合コーティングの凹部領域同士が境界610で接しており、そのため滴境界での重合コーティングの厚さは滴の中心の複合コーティングの厚さより大きい。図7C及び図7Dに示されるように、複合コーティングをナノインプリントリソグラフィーテンプレートと接触させる際、2つの標的域の中心から等しく離れた位置にある複合コーティング604の厚さは2つの標的域の一方の中心の複合コーティングの厚さとは異なり得る。 7A to 7D are cross-sectional views taken along lines w-w, xx, yy and z-z of FIGS. 6A to 6D. FIG. 7A is a cross-sectional view along line ww of FIG. 6A showing a drop 600 of imprint resist covering the surface area of substrate 102 corresponding to target area 602. Each target area (and each drop that was initially placed) has a center, as indicated by the cc line, and the bb line indicates positions equally spaced from the centers of the two target areas 602. For simplicity, the drop 600 is shown to contact the adhesion layer 502 of the substrate 102, and the imprint resist and pretreatment composition admixture is not shown. FIG. 7B is a cross-sectional view along line xx of FIG. 6B showing composite coating 604 with regions 606 exposed between regions 608 after regions 606 extend beyond target region 602. FIG. 7C is a cross-sectional view along line yy of FIG. 6C at the end of pre-spreading, showing the composite coating 604 as a homogeneous mixture of the pretreatment composition and the imprint resist. As shown, region 606 has expanded to cover a wider substrate surface than in FIG. 7B, and region 608 has shrunk accordingly. Although the regions 606 based on the drops 600 are shown as convex, the composite coating 604 may be generally flat or may include concave regions. In some cases, the imprint resist may form a continuous layer on the pretreatment coating (premixed or unmixed or wholly or partially), followed by pre-spreading beyond that shown in FIG. 7C. Mix). FIG. 7D is a cross-sectional view along line zz of FIG. 6D showing the composite coating 604 as a homogenous mixture of the post-spread pretreatment composition and imprint resist, with respect to the drop center c-c. The recessed areas of the composite coating are in contact with each other at the boundary 610, so that the thickness of the polymerized coating at the drop boundary is greater than the thickness of the composite coating at the center of the drop. As shown in FIGS. 7C and 7D, when the composite coating is contacted with the nanoimprint lithography template, the thickness of the composite coating 604, which is evenly spaced from the centers of the two target areas, is the center of one of the two target areas. The thickness of the composite coating can be different.

さらに図4を参照して、プロセス400の操作408及び410は、ナノインプリントリソグラフィー基板上に複合重合層を備えるナノインプリントリソグラフィー積層体を得るために、複合コーティングをテンプレートと接触させること及び複合コーティングを重合することをそれぞれ含む。 Still referring to FIG. 4, operations 408 and 410 of process 400 contact the composite coating with the template and polymerize the composite coating to obtain a nanoimprint lithographic laminate comprising the composite polymeric layer on the nanoimprint lithographic substrate. Including each.

場合によっては、図7C及び図7Dに示されるように、複合コーティング604は、前広がり終了時の(すなわち、複合コーティングをテンプレートと接触させる直前の)均質混合物又は実質的に均質な混合物(例えば、空気−複合コーティング界面での)である。このようにして、テンプレートは均質混合物と接触して、混合物の大部分は通例、インプリントレジストに由来したものとなる。そのため、インプリントレジストの剥離特性は概して、複合コーティングとテンプレートとの相互作用と、テンプレートと重合層との間の分離力に起因する欠陥の形成(又は欠陥がないこと)を含むテンプレートからの重合層の分離とに影響を及ぼすことになる。 In some cases, as shown in FIGS. 7C and 7D, the composite coating 604 may be a homogeneous or substantially homogeneous mixture at the end of pre-spreading (ie, just prior to contacting the composite coating with the template) (eg, At the air-composite coating interface). In this way, the template comes into contact with the homogenous mixture, with the majority of the mixture usually coming from the imprint resist. As a result, the release properties of imprint resists generally depend on the interaction of the composite coating with the template and polymerization from the template, including the formation of defects (or lack of defects) due to the separating forces between the template and the polymerized layer. This will affect the separation of layers.

しかしながら、図8A及び図8Bに示されるように、複合コーティング604は、テンプレート110が物理的特性及び化学的特性が異なる複合コーティング604の領域と接触するように、それぞれ前処理組成物に富む領域608とインプリントレジストに富む領域606とを備えていてもよい。簡略化のために、領域606におけるインプリントレジストは前処理コーティングに置き換えて示されており、そのため領域606は基板と直接接しており、混ざり合いは示されていない。したがって、領域608における前処理組成物は厚さが不均一である。図8Aでは、テンプレート110が主に領域606と接するように、領域606の最大高さpは前処理組成物の最大高さiよりも大きい。図8Bでは、テンプレート110が主に領域608と接するように、領域608の最大高さiはインプリントレジストの最大高さpよりも大きい。したがって、得られた複合重合層からのテンプレート110の分離及びそれに伴う欠陥密度は不均一であり、これはテンプレートとインプリントレジストとの相互作用とテンプレートと前処理組成物との相互作用とが異なることに基づいている。そのため、いくつかの前処理組成物(例えば、単一の単量体又は2つ以上の単量体の混合物を含むが、界面活性剤は含まない前処理組成物)では、複合コーティングによって、テンプレートが複合コーティングと接する気液界面にて均質混合物又は少なくとも実質的に均質な混合物が形成されることが有益な場合がある。 However, as shown in FIGS. 8A and 8B, the composite coating 604 includes regions 608 that are rich in pretreatment composition, respectively, such that the template 110 contacts regions of the composite coating 604 that have different physical and chemical properties. And an area 606 rich in imprint resist. For simplicity, the imprint resist in area 606 is shown replaced with a pretreatment coating, so area 606 is in direct contact with the substrate and no intermixing is shown. Therefore, the pretreatment composition in region 608 is non-uniform in thickness. In FIG. 8A, the maximum height p of the region 606 is larger than the maximum height i of the pretreatment composition so that the template 110 mainly contacts the region 606. In FIG. 8B, the maximum height i of the region 608 is larger than the maximum height p of the imprint resist so that the template 110 mainly contacts the region 608. Therefore, the separation of the template 110 from the obtained composite polymer layer and the accompanying defect density are non-uniform, which is different in the interaction between the template and the imprint resist and the interaction between the template and the pretreatment composition. Based on that. Therefore, in some pretreatment compositions (eg, pretreatment compositions that include a single monomer or a mixture of two or more monomers but no surfactant), the composite coating allows the template to be treated. It may be beneficial for a homogeneous mixture or at least a substantially homogeneous mixture to be formed at the gas-liquid interface in contact with the composite coating.

図9A〜図9C及び図10A〜図10Cは、複合コーティングをテンプレートと接触させる前、接触させている最中、及び複合重合層からテンプレートを分離し、ナノインプリントリソグラフィー積層体を得た後の基層500と密着層502とを備える基板102上にあるテンプレート110及び複合コーティングを示す断面図である。図9A〜図9Cでは、複合コーティング900は前処理組成物とインプリントレジストとの均質混合物として示されている。図10A〜図10Cでは、複合コーティング1000は前処理組成物とインプリントレジストとの不均質混合物として示されている。 9A-9C and 10A-10C show a base layer 500 before, during and after contacting the composite coating with the template, and separating the template from the composite polymeric layer to obtain a nanoimprint lithography laminate. FIG. 6 is a cross-sectional view showing a template 110 and a composite coating on a substrate 102 that includes an adhesive layer 502 and a contact layer 502. In Figures 9A-9C, the composite coating 900 is shown as a homogeneous mixture of the pretreatment composition and the imprint resist. In FIGS. 10A-10C, composite coating 1000 is shown as a heterogeneous mixture of pretreatment composition and imprint resist.

図9Aに基板102上でのテンプレート110と均質複合コーティング900との初期接触の断面図を示す。図9Bでは、テンプレート110は、複合コーティング900がテンプレート110の凹部に充填されるように基板102に向かって前進している。複合コーティング900を重合して、基板102上に均質な重合層を得た後、重合層からテンプレート110を分離する。図9Cに均質な複合重合層904を備えるナノインプリントリソグラフィー積層体902の断面図を示す。 FIG. 9A shows a cross-sectional view of initial contact between template 110 and homogeneous composite coating 900 on substrate 102. In FIG. 9B, the template 110 has been advanced toward the substrate 102 so that the composite coating 900 fills the recesses in the template 110. After the composite coating 900 is polymerized to obtain a homogeneous polymerized layer on the substrate 102, the template 110 is separated from the polymerized layer. FIG. 9C shows a cross-sectional view of a nanoimprint lithography stack 902 with a homogeneous composite polymeric layer 904.

図10Aに、基板102上でのテンプレート110と複合コーティング1000との初期接触の断面図を示す。不均質な複合コーティング1000は領域606と領域608とを備える。図示されるように、領域606のインプリントレジストと領域608の前処理組成物との間で混ざり合いはほとんど又は全く起こっていない。図10Bでは、テンプレート110は、複合コーティング1000がテンプレート110の凹部に充填されるように基板102に向かって前進している。複合コーティング1000を重合して、基板102上に不均質な重合層を得た後、重合層からテンプレート110を分離する。図10Cに、不均一な複合コーティング1000の領域606及び領域608にそれぞれ対応する領域1006及び領域1008を含む不均質な重合層1004を備えるナノインプリントリソグラフィー積層体1002の断面図を示す。そのため、ナノインプリントリソグラフィー積層体1002は化学組成が不均質又は不均一であり、インプリントレジストに富んだ混合物に由来する組成を有する領域1006と、前処理組成物に富む混合物に由来する組成を有する領域1008とを備える。領域1006及び領域1008の相対サイズ(例えば、露出する表面積、覆われるテンプレートの表面積、又は体積)は、複合コーティングとテンプレートとの接触前の前広がり又はテンプレートとの接触に起因する広がりの程度に少なくとも一部応じて変動し得る。場合によっては、複合重合層が境界によって隔てられた複数の中央領域を備えるように、領域1006は領域1008と隔てられていても又は結合していてもよく、境界での複合重合層1004の化学組成は中央領域の内部での複合重合層の化学組成とは異なる。 FIG. 10A shows a cross-sectional view of initial contact between template 110 and composite coating 1000 on substrate 102. The heterogeneous composite coating 1000 comprises regions 606 and regions 608. As shown, there is little or no mixing between the imprint resist in region 606 and the pretreatment composition in region 608. In FIG. 10B, the template 110 has been advanced toward the substrate 102 so that the composite coating 1000 fills the recesses in the template 110. After the composite coating 1000 is polymerized to obtain a heterogeneous polymer layer on the substrate 102, the template 110 is separated from the polymer layer. FIG. 10C shows a cross-sectional view of a nanoimprint lithography laminate 1002 with a heterogeneous polymerized layer 1004 that includes regions 1006 and 1008 corresponding to regions 606 and 608 of the heterogeneous composite coating 1000, respectively. Therefore, the nanoimprint lithography laminate 1002 has a non-uniform or non-uniform chemical composition, a region 1006 having a composition derived from a mixture rich in imprint resist, and a region having a composition derived from a mixture rich in a pretreatment composition. And 1008. The relative size of regions 1006 and 1008 (eg, exposed surface area, covered template surface area, or volume) is at least as large as the pre-expansion prior to contact of the composite coating with the template or the extent of expansion due to contact with the template. It may vary depending in part. In some cases, region 1006 may be separated or combined with region 1008, such that the composite polymerized layer comprises a plurality of central regions separated by boundaries, and the chemistry of composite polymerized layer 1004 at the boundary. The composition differs from the chemical composition of the composite polymerized layer inside the central region.

(凝縮性ガスの使用)
前述のテンプレート110と複合コーティングとの接触は、凝縮性ガスを含む雰囲気(以下、「凝縮性ガス雰囲気」と称する)下で行ってもよい。本明細書において凝縮性ガスとは、テンプレート110上に形成された微細パターンの凹部、およびモールドと基板との間隙に、前処理組成物およびインプリントレジストと一緒に雰囲気中のガスが充填されたとき、充填時に発生する毛細管圧力で凝縮して液化するガスのことを指す。なお凝縮性ガスは、複合コーティングとテンプレートとの接触において前処理組成物およびインプリントレジストとテンプレート110とが接触する前は雰囲気中に気体として存在する。
(Use of condensable gas)
The contact between the template 110 and the composite coating described above may be performed in an atmosphere containing a condensable gas (hereinafter, referred to as “condensable gas atmosphere”). In the present specification, the condensable gas means that the recesses of the fine pattern formed on the template 110 and the gap between the mold and the substrate are filled with the gas in the atmosphere together with the pretreatment composition and the imprint resist. At this time, it refers to a gas that is condensed and liquefied by the capillary pressure generated during filling. Note that the condensable gas exists as a gas in the atmosphere before the contact between the pretreatment composition and the imprint resist and the template 110 in the contact between the composite coating and the template.

凝縮性ガス雰囲気下で複合コーティングとテンプレートとの接触を行うと、微細パターンの凹部に充填されたガスが液化することで気泡が消滅するため、充填性が優れる。凝縮性ガスは、前処理組成物および/またはインプリントレジストに溶解してもよい。 When the composite coating and the template are brought into contact with each other in a condensable gas atmosphere, the gas filled in the concave portions of the fine pattern is liquefied so that the bubbles disappear and the filling property is excellent. The condensable gas may be dissolved in the pretreatment composition and/or the imprint resist.

凝縮性ガスの沸点は、型接触工程(複合コーティングとテンプレートとの接触)の雰囲気温度以下であれば限定はされないが、−10℃〜23℃が好ましく、さらに好ましくは10℃〜23℃である。この範囲であれば、充填性がさらに優れる。 The boiling point of the condensable gas is not limited as long as it is equal to or lower than the ambient temperature of the mold contact step (contact between the composite coating and the template), but is preferably -10°C to 23°C, more preferably 10°C to 23°C. .. Within this range, the filling property is further excellent.

凝縮性ガスの型接触工程の雰囲気温度での蒸気圧は、型接触工程で押印するときのモールド圧力以下であれば制限がないが、0.1〜0.4MPaが好ましい。この範囲であれば、充填性がさらに優れる。雰囲気温度での蒸気圧が0.4MPaより大きいと、気泡の消滅の効果を十分に得ることができない傾向がある。一方、雰囲気温度での蒸気圧が0.1MPaよりも小さいと、減圧が必要となり、装置が複雑になる傾向がある。 The vapor pressure of the condensable gas at the atmospheric temperature in the mold contact step is not limited as long as it is equal to or lower than the mold pressure at the time of imprinting in the mold contact step, but is preferably 0.1 to 0.4 MPa. Within this range, the filling property is further excellent. If the vapor pressure at atmospheric temperature is higher than 0.4 MPa, the effect of eliminating bubbles may not be sufficiently obtained. On the other hand, when the vapor pressure at the ambient temperature is less than 0.1 MPa, decompression is required, and the device tends to be complicated.

型接触工程(複合コーティングとテンプレートとの接触)の雰囲気温度は、特に制限がないが、20℃〜25℃が好ましい。 The atmosphere temperature in the mold contact step (contact between the composite coating and the template) is not particularly limited, but is preferably 20°C to 25°C.

凝縮性ガスとして、具体的には、トリクロロフルオロメタン等のクロロフルオロカーボン(CFC)、フルオロカーボン(FC)、ハイドロクロロフルオロカーボン(HCFC)、1,1,1,3,3−ペンタフルオロプロパン(CHFCHCF、HFC−245fa、PFP)等のハイドロフルオロカーボン(HFC)、ペンタフルオロエチルメチルエーテル(CFCFOCH、HFE−245mc)等のハイドロフルオロエーテル(HFE)等のフロン類が挙げられる。これらのうち、型接触工程の雰囲気温度が20℃〜25℃での充填性が優れるという観点から、1,1,1,3,3−ペンタフルオロプロパン(23℃での蒸気圧0.14MPa、沸点15℃)、トリクロロフルオロメタン(23℃での蒸気圧0.1056MPa、沸点24℃)、およびペンタフルオロエチルメチルエーテルが好ましい。さらに、安全性が優れるという観点から、1,1,1,3,3−ペンタフルオロプロパンが特に好ましい。凝縮性ガスは、一種類を単独で用いてもよいし、二種類以上を混合して用いてもよい。 As the condensable gas, specifically, chlorofluorocarbon (CFC) such as trichlorofluoromethane, fluorocarbon (FC), hydrochlorofluorocarbon (HCFC), 1,1,1,3,3-pentafluoropropane (CHF 2 CH 2 CF 3, HFC-245fa, PFP) hydrofluorocarbons such as (HFC), chlorofluorocarbon hydrofluoroether (HFE) such as pentafluoroethyl methyl ether (CF 3 CF 2 OCH 3, HFE-245mc) and the like .. Of these, 1,1,1,3,3-pentafluoropropane (vapor pressure at 23° C. of 0.14 MPa, from the viewpoint that the filling property is excellent when the atmosphere temperature in the mold contact step is 20° C. to 25° C. Boiling point 15° C.), trichlorofluoromethane (vapor pressure at 23° C. 0.1056 MPa, boiling point 24° C.), and pentafluoroethyl methyl ether are preferred. Further, 1,1,1,3,3-pentafluoropropane is particularly preferable from the viewpoint of excellent safety. As the condensable gas, one type may be used alone, or two or more types may be mixed and used.

またこれら凝縮性ガスは、空気、窒素、二酸化炭素、ヘリウム、アルゴン等の非凝縮性ガスと混合して用いてもよい。凝縮性ガスと混合する非凝縮性ガスとしては、充填性の観点から、ヘリウムが好ましい。ヘリウムはモールド205を透過することができる。そのため、型接触工程でモールド205上に形成された微細パターンの凹部に前処理組成物および/またはインプリントレジストと一緒に雰囲気中のガス(凝縮性ガスおよびヘリウム)が充填されたとき、凝縮性ガスが液化するとともにヘリウムはモールドを透過する。 Further, these condensable gases may be used as a mixture with non-condensable gases such as air, nitrogen, carbon dioxide, helium and argon. As the non-condensable gas mixed with the condensable gas, helium is preferable from the viewpoint of filling property. Helium can penetrate the mold 205. Therefore, when the recesses of the fine pattern formed on the mold 205 in the mold contact step are filled with the gas (condensable gas and helium) in the atmosphere together with the pretreatment composition and/or the imprint resist, the condensability is reduced. As the gas liquefies, the helium penetrates the mold.

(さらなる製造プロセスの詳細)
<残膜の除去>
複合重合層からのテンプレートの分離(離型工程)により得られるポリマー化層は、特定のパターン形状を有するものの、このパターン形状が形成される領域以外の領域においても、図2に示すように、残膜204が残る場合がある。そのような場合は、得られたパターン形状を有する硬化膜(重合層)202のうちの除去すべき領域にある残膜204をエッチングガスAなどにより除去する。これにより、所望の凹凸パターン形状(例えば、テンプレート110の凹凸形状に因むパターン形状)を有する残膜のない(基板102の表面の所望の部分が露出した)硬化膜パターンを得ることができる。
(Further manufacturing process details)
<Removal of residual film>
The polymerized layer obtained by separating the template from the composite polymerized layer (mold release step) has a specific pattern shape, but in a region other than the region where the pattern shape is formed, as shown in FIG. The residual film 204 may remain. In such a case, the residual film 204 in the region to be removed of the obtained cured film (polymerized layer) 202 having the pattern shape is removed by the etching gas A or the like. Thereby, a cured film pattern having a desired uneven pattern shape (for example, a pattern shape resulting from the uneven shape of the template 110) and having no residual film (a desired portion of the surface of the substrate 102 is exposed) can be obtained.

ここで、残膜204を除去する方法としては、例えば、パターン形状を有する硬化膜202の凹部である硬化膜(残膜204)をエッチングなどの方法により取り除き、パターン形状を有する硬化膜202が有するパターンの凹部において基板102の表面を露出させる方法が挙げられる。 Here, as a method of removing the residual film 204, for example, a cured film 202 having a pattern shape is formed by removing the cured film (residual film 204) which is a concave portion of the cured film 202 having a pattern shape by a method such as etching. There is a method of exposing the surface of the substrate 102 in the recesses of the pattern.

パターン形状を有する硬化膜202の凹部にある残膜204をエッチングにより除去する場合、その具体的な方法としては、特に限定されるものではなく、従来公知の方法、例えば、エッチングガスAを用いたドライエッチングを用いることができる。ドライエッチングには、従来公知のドライエッチング装置を用いることができる。そして、エッチングガスAは、エッチングに供される硬化膜の元素組成によって適宜選択されるが、CF、C、C、CCl、CCl、CBrF、BCl、PCl、SF、Cl等のハロゲン系ガス、O、CO、CO等の酸素原子を含むガス、He、N、Ar等の不活性ガス、H、NHのガス等を使用することができる。なお、これらのガスは混合して用いることもできる。 When removing the residual film 204 in the concave portion of the cured film 202 having a pattern shape by etching, the specific method is not particularly limited, and a conventionally known method, for example, an etching gas A was used. Dry etching can be used. A conventionally known dry etching apparatus can be used for the dry etching. The etching gas A is appropriately selected depending on the elemental composition of the cured film used for etching, but CF 4 , C 2 F 6 , C 3 F 8 , CCl 2 F 2 , CCl 4 , CBrF 3 , BCl 3 are used. , PCl 3 , SF 6 , Cl 2 and other halogen-based gases, O 2 , CO, CO 2 and other oxygen atom-containing gases, He, N 2 , Ar and other inert gases, H 2 and NH 3 gases, etc. Can be used. In addition, these gases can also be mixed and used.

なお、使用される基板102(被加工基板)が、シランカップリング処理、シラザン処理、有機薄膜の成膜、等の表面処理により硬化膜202との密着性を向上させた基板の場合には、パターン形状を有する硬化膜202の凹部にある硬化膜(残膜)のエッチングに引き続いて、前記の表面処理層もエッチングにより除去することができる。 When the substrate 102 (substrate to be processed) used is a substrate whose adhesion to the cured film 202 is improved by surface treatment such as silane coupling treatment, silazane treatment, and organic thin film formation, Following the etching of the cured film (residual film) in the concave portion of the cured film 202 having the pattern shape, the surface treatment layer can also be removed by etching.

以上の製造プロセスによって、所望の凹凸パターン形状(テンプレート110の凹凸形状に因むパターン形状)を、所望の位置に有する残膜のない硬化膜パターンを得ることができ、硬化膜パターンを有する物品を得ることができる。更に、得られた硬化膜パターンを利用して基板102を加工する場合は、後述する基板の加工工程を行う。 Through the above manufacturing process, a cured film pattern having a desired uneven pattern shape (pattern shape resulting from the uneven shape of the template 110) at a desired position and having no residual film can be obtained, and an article having a cured film pattern is obtained. be able to. Further, when the substrate 102 is processed by using the obtained cured film pattern, a substrate processing step described later is performed.

一方、得られた硬化膜パターンは、例えば、後述の半導体加工用途のほか、回折格子や偏光板などの光学部材(光学部材の一部材として用いる場合を含む)として利用し、光学部品を得ることもできる。このような場合、少なくとも、基板102と、この基板102の上に配置された硬化膜パターンと、を有する光学部品とすることができる。 On the other hand, the obtained cured film pattern is used as an optical member (including a case where it is used as one member of an optical member) such as a diffraction grating and a polarizing plate in addition to the semiconductor processing application described later to obtain an optical component. Can also In such a case, an optical component having at least the substrate 102 and the cured film pattern arranged on the substrate 102 can be provided.

<基板102の加工>
残膜の除去後、残膜のない硬化膜パターン202をレジスト膜として利用して、表面が露出した基板102の一部分に対してドライエッチングを行う。ドライエッチングには、従来公知のドライエッチング装置を用いることができる。そして、エッチングガスは、エッチングに供される硬化膜の元素組成及び基板102の元素組成によって適宜選択されるが、CF、C、C、CCl、CCl、CBrF、BCl、PCl、SF、Cl等のハロゲン系ガス、O、CO、CO等の酸素原子を含むガス、He、N、Ar等の不活性ガス、H、NHのガス等を使用することができる。なお、これらのガスは混合して用いることもできる。上述の残膜除去におけるエッチングガスAと基板加工におけるエッチングガスBは、同一であっても異なっていても良い。
<Processing of substrate 102>
After removing the residual film, the portion of the substrate 102 whose surface is exposed is dry-etched by using the cured film pattern 202 without the residual film as a resist film. A conventionally known dry etching apparatus can be used for the dry etching. The etching gas is appropriately selected depending on the elemental composition of the cured film to be subjected to etching and the elemental composition of the substrate 102. CF 4 , C 2 F 6 , C 3 F 8 , CCl 2 F 2 , CCl 4 , CBrF 3, BCl 3, PCl 3 , SF 6, Cl 2 or the like halogen-containing gas, O 2, CO, a gas containing oxygen atoms such as CO 2, He, an inert gas such as N 2, Ar, H 2, NH 3 gas or the like can be used. In addition, these gases can also be mixed and used. The etching gas A for removing the residual film and the etching gas B for processing the substrate may be the same or different.

パターン形状を有する硬化膜202において前処理組成物およびインプリントレジストの混合の不均一性が生じる可能性があることは既に述べた。 It has already been described that the non-uniformity of the mixing of the pretreatment composition and the imprint resist may occur in the cured film 202 having the pattern shape.

前処理組成物は、インプリントレジストと同等以上のドライエッチング耐性を有していることが好ましい。これにより、前処理組成物の濃度の高い領域においても基板102を良好に加工することができ、結果として、基板102を均一に加工することができる。 The pretreatment composition preferably has a dry etching resistance equal to or higher than that of the imprint resist. Thereby, the substrate 102 can be favorably processed even in the region where the concentration of the pretreatment composition is high, and as a result, the substrate 102 can be uniformly processed.

上述した一連の工程(製造プロセス)に加えて電子部品を形成することにより、テンプレート110の凹凸形状に因むパターン形状に基づく回路構造を基板102上に形成することができる。これにより、半導体素子等で利用される回路基板を製造することができる。ここでいう半導体素子とは、例えば、LSI、システムLSI、DRAM、SDRAM、RDRAM、D−RDRAM、NANDフラッシュ等が挙げられる。また、この回路基板と回路基板の回路制御機構などとを接続することにより、ディスプレイ、カメラ、医療装置などの電子機器を形成することもできる。 By forming the electronic component in addition to the series of steps (manufacturing process) described above, a circuit structure based on the pattern shape caused by the uneven shape of the template 110 can be formed on the substrate 102. This makes it possible to manufacture a circuit board used in semiconductor devices and the like. Examples of the semiconductor element here include LSI, system LSI, DRAM, SDRAM, RDRAM, D-RDRAM, and NAND flash. Further, by connecting this circuit board and the circuit control mechanism of the circuit board, it is possible to form an electronic device such as a display, a camera, or a medical device.

また、同様に、残膜のない硬化膜パターンをレジスト膜として利用してドライエッチングにより基板を加工し、光学部品を得ることもできる。 Similarly, a cured film pattern having no residual film may be used as a resist film to process the substrate by dry etching to obtain an optical component.

また、基板102として石英基板を用い、硬化膜パターン202をレジスト膜として利用して石英をドライエッチングで加工して、石英インプリントモールドのレプリカ(レプリカモールド)を作製することもできる。なお、基板の材質としては石英の他に、溶融石英、ケイ素、窒化ケイ素、有機ポリマー、シロキサンポリマー、ホウケイ酸ガラス、フッ化炭素ポリマー、金属(例えばクロム、タンタル)、硬化サファイア等、又はそれらの組合せを含み得るが、これらに限定されない。 Alternatively, a quartz substrate may be used as the substrate 102, and the cured film pattern 202 may be used as a resist film to process quartz by dry etching to produce a replica of the quartz imprint mold. As the material of the substrate, in addition to quartz, fused quartz, silicon, silicon nitride, organic polymer, siloxane polymer, borosilicate glass, fluorocarbon polymer, metal (for example, chromium, tantalum), hardened sapphire, or the like Combinations may be included, but are not limited to.

なお、回路付基板や電子部品を作製する場合、最終的には、加工された基板から硬化膜パターン202を除去してもよいが、素子を構成する部材として残す構成としてもよい。 When the circuit board and the electronic component are manufactured, the cured film pattern 202 may be finally removed from the processed substrate, but the cured film pattern 202 may be left as a member constituting the element.

(前処理コーティング材料、およびインプリントレジストのセット)
上述した本発明の別の側面は、基板上に前処理コーティングとなる液膜を形成し、液膜に対し液滴を付与することで液滴成分の基板面方向の広がりを促進するインプリント前処理コーティング材料を提供するものである。
(Set of pretreatment coating material and imprint resist)
Another aspect of the present invention described above is a pre-imprint in which a liquid film to be a pretreatment coating is formed on a substrate and droplets are applied to the liquid film to promote spread of droplet components in the substrate surface direction. A treatment coating material is provided.

前処理コーティング材料は重合性成分を有し、且つ付与される液滴と空気との間の界面エネルギーが、前処理コーティング材料と空気との間の界面エネルギーよりも小さいことを特徴とする。これにより、液膜に対し液滴を付与することで液滴成分の基板面方向の広がりが促進され、好適なインプリントを実現することができる。 The pretreatment coating material has a polymerizable component and is characterized in that the interfacial energy between the applied droplets and air is less than the interfacial energy between the pretreatment coating material and air. As a result, by applying the droplet to the liquid film, the spread of the droplet component in the substrate surface direction is promoted, and a suitable imprint can be realized.

特に、インプリントレジストと、前処理コーティング材料とを組み合わせたセットとして提供されることが好ましい。すなわち、付与される液滴であるインプリントレジストと空気との間の界面エネルギーが、前処理コーティング材料と空気との間の界面エネルギーよりも小さい、という関係で組み合わせたセットとして提供することで、好適なインプリントを実現する。 In particular, it is preferable that the imprint resist and the pretreatment coating material are provided as a set in combination. That is, the interfacial energy between the imprint resist and the air, which is the applied droplet, is smaller than the interfacial energy between the pretreatment coating material and the air. Realize a suitable imprint.

さらに前記したように、前処理コーティング材料と空気との間の界面エネルギーと、インプリントレジストと空気との間の界面エネルギーの差が、1mN/m〜25mN/mである組み合わせのセットであるとより好ましい。 Further, as described above, the difference between the interfacial energy between the pretreatment coating material and air and the interfacial energy between the imprint resist and air is 1 mN/m to 25 mN/m, which is a set of combinations. More preferable.

また、本発明の別の側面は、前処理コーティング材料を基板上にコーティングすることで、インプリントを行うための好適な基板の前処理方法をも提供するものである。 Another aspect of the present invention is to provide a preferable substrate pretreatment method for imprinting by coating the substrate with a pretreatment coating material.

加えて本発明は、基板上にパターンを形成するためのパターン形成方法をも包含するものである。前処理コーティング材料がコーティングされた基板上にレジストを不連続に滴下する工程を有することで、レジスト成分の基板面方向の広がりが促進され、インプリントに要する時間を短縮することができる。 In addition, the present invention also includes a pattern forming method for forming a pattern on a substrate. By including the step of discontinuously dropping the resist on the substrate coated with the pretreatment coating material, the spread of the resist component in the substrate surface direction is promoted, and the time required for imprinting can be shortened.

下記実施例において、インプリントレジストと空気との界面にて報告された界面エネルギーを最大泡圧法により測定した。測定はドイツのハンブルグにあるKruess GmbH製のBP2泡圧張力計を用いて行った。最大泡圧法では、毛細管を用いて液中に形成される気泡の最大内圧を測定する。径が既知の毛細管を用いて、表面張力をヤング−ラプラスの式から算出することができる。前処理組成物のいくつかには、前処理組成物と空気との界面での界面エネルギーについて製造業者からの報告値が与えられる。 In the following examples, the interfacial energy reported at the interface between the imprint resist and air was measured by the maximum bubble pressure method. The measurements were carried out using a BP2 bubble pressure tensiometer from Kruess GmbH in Hamburg, Germany. In the maximum bubble pressure method, the maximum internal pressure of bubbles formed in a liquid is measured using a capillary tube. The surface tension can be calculated from the Young-Laplace equation using a capillary tube of known diameter. Some of the pretreatment compositions are given values reported by the manufacturer for the interfacial energy at the pretreatment composition-air interface.

粘度は23℃に設定した温度制御浴を用いて小型サンプルアダプタを備えるBrookfieldのDV−II+ Proを使用して測定した。報告される粘度値は5つの測定値の平均である。 Viscosity was measured using a Brookfield DV-II+ Pro equipped with a small sample adapter with a temperature controlled bath set at 23°C. The viscosity value reported is the average of 5 measurements.

密着層は、約77gのISORAD 501と、約22gのCYMEL 303ULFと、約1gのTAG 2678とを合わせて、この混合物をおよそ1900グラムのPMアセテートに入れることにより作製された密着組成物を硬化することで形成し、基板上に調製した。厚さが均一な平板層とはいかないまでも、実質的に平滑となるように、密着組成物を毎分500回転〜4000回転の回転速度にて基板(例えば、シリコンウエハ)上にスピンオンした。スピンオン組成物を160℃の熱化学線エネルギーにおよそ2分間曝した。得られた密着層は約3nm〜約4nmの厚さであった。 The adhesion layer cures an adhesion composition made by combining about 77 g of ISORAD 501, about 22 g of CYMEL 303ULF and about 1 g of TAG 2678 into this mixture in approximately 1900 grams of PM acetate. Then, it was formed and prepared on the substrate. The adhesion composition was spun onto a substrate (e.g., a silicon wafer) at a rotational speed of 500 to 4000 revolutions per minute so as to be substantially smooth, if not flat plate layer having a uniform thickness. The spin-on composition was exposed to actinic radiation energy at 160° C. for approximately 2 minutes. The resulting adhesion layer had a thickness of about 3 nm to about 4 nm.

比較例1及び実施例1〜実施例3では、空気/インプリントレジスト界面での表面張力が33mN/mであるインプリントレジストを用いて、様々な表面上でのインプリントレジストの広がりを明らかにした。インプリントレジストは、約45重量%の単官能性アクリレート(例えば、イソボルニルアクリレート及びベンジルアクリレート)と、約48重量%の二官能性アクリレート(例えば、ネオペンチルグリコールジアクリレート)と、約5重量%の光重合開始剤(例えば、TPO及び4265)と、約3重量%の界面活性剤(例えば、X−R−(OCHCHOH(式中、R=アルキル、アリール又はポリ(プロピレングリコール)であり、X=H又は−(OCHCHOHであり、nは整数(例えば、2〜20、5〜15又は10〜12)である(例えば、X=−(OCHCHOHであり、R=ポリ(プロピレングリコール)であり、n=10〜12である)の混合物)と、フッ素系界面活性剤(ここでX=全フッ素化アルキル)とを含む重合性組成物とした。 In Comparative Example 1 and Examples 1 to 3, the imprint resist having a surface tension of 33 mN/m at the air/imprint resist interface was used to clarify the spread of the imprint resist on various surfaces. did. The imprint resist comprises about 45% by weight monofunctional acrylates (eg isobornyl acrylate and benzyl acrylate), about 48% by weight difunctional acrylates (eg neopentyl glycol diacrylate) and about 5% by weight. % of the photopolymerization initiator (e.g., TPO and 4265), about 3% by weight of a surfactant (e.g., X-R- (OCH 2 CH 2) n OH ( wherein, R = alkyl, aryl or poly ( propylene glycol), X = H or - (a OCH 2 CH 2) n OH, n is an integer (e.g., 2~20,5~15 or 10 to 12) (e.g., X = - (OCH 2 CH 2 ) n OH, R=poly(propylene glycol), and n=10 to 12)) and a fluorosurfactant (where X=perfluorinated alkyl). It was a polymerizable composition.

比較例1では、インプリントレジストをナノインプリントリソグラフィー基板の密着層上に直接配置した。図11は、格子パターンでの滴の吐出を開始して1.7秒後における基板の密着層1102上でのインプリントレジスト滴1100の画像である。画像に見られるように、滴1100は基板上の標的域から外側に向かって広がっている。しかしながら、標的域を超えた広がりは制限され、露出密着層1102の面積は滴1100の面積を超えていた。この及び他の画像に見ることができるリング、例えばリング1104はニュートン干渉リングであり、ニュートン干渉リングは滴の様々な領域における厚さの差を示すものである。レジスト滴のサイズはおよそ2.5pLであった。図11では、滴の2×7(ピッチ)インターリーブ格子(例えば、水平方向に2単位、ライン間3.5単位)である。次のラインをそれぞれ水平方向に1単位動かした。 In Comparative Example 1, the imprint resist was directly placed on the adhesion layer of the nanoimprint lithography substrate. FIG. 11 is an image of the imprint resist droplet 1100 on the adhesion layer 1102 of the substrate after 1.7 seconds from the start of droplet ejection in the grid pattern. As can be seen in the image, the drop 1100 extends outward from the target area on the substrate. However, spreading beyond the target area was limited, and the area of the exposed adhesion layer 1102 exceeded that of the drop 1100. The rings visible in this and other images, such as ring 1104, are Newton interference rings, and the Newton interference rings are those that exhibit a difference in thickness in various regions of the drop. The resist drop size was approximately 2.5 pL. In FIG. 11, a 2×7 (pitch) 2 interleaved grid of drops (eg, 2 units horizontally, 3.5 units between lines). Each of the following lines was moved horizontally by one unit.

実施例1〜実施例3では、前処理組成物A〜前処理組成物Cをそれぞれナノインプリントリソグラフィー基板上に配置し、前処理コーティングを形成した。インプリントレジスト滴を前処理コーティング上に配置した。図12〜図14は、インプリントレジスト滴の吐出を開始した後の複合コーティングの画像を示している。これらの実施例では前処理組成物とインプリントレジストとの間で混ざり合いが起こるが、簡略化のために、混ざり合いは全く考慮せずにインプリントレジスト滴及び前処理コーティングを以下に記載する。前処理組成物はスピンオンコーティングを介してウエハ基板上に配置した。より具体的には、前処理組成物はPGMEA(0.3重量%の前処理組成物/99.7重量%のPGMEA)に溶解し、ウエハ基板上にスピンオンした。溶媒を蒸発させるにあたり、基板上で得られる前処理コーティングの典型厚さは5nm〜10nm(例えば、8nm)の範囲であった。レジスト滴のサイズは図12〜図14でおよそ2.5pLであった。図12及び図14は滴の2×7(ピッチ)インターリーブ格子(例えば、水平方向に2単位、ライン間3.5単位)である。次のラインをそれぞれ水平方向に1単位動かした。図13は2×6(ピッチ)インターリーブ格子を示している。ピッチ値は84.5μmであった。レジストの体積と前処理層との比は1〜15(例えば、6〜7)の範囲であった。 In Examples 1 to 3, Pretreatment Composition A to Pretreatment Composition C were each placed on a nanoimprint lithography substrate to form a pretreatment coating. An imprint resist drop was placed on the pretreatment coating. 12 to 14 show images of the composite coating after the ejection of the imprint resist droplets is started. Mixing occurs between the pretreatment composition and the imprint resist in these examples, but for simplicity the imprint resist drops and pretreatment coating are described below without any consideration of the mix. .. The pretreatment composition was placed on the wafer substrate via spin-on coating. More specifically, the pretreatment composition was dissolved in PGMEA (0.3 wt% pretreatment composition/99.7 wt% PGMEA) and spun on onto the wafer substrate. Upon evaporation of the solvent, the typical thickness of the pretreatment coating obtained on the substrate was in the range of 5 nm to 10 nm (eg 8 nm). The size of the resist droplet was about 2.5 pL in FIGS. 12 and 14 are 2×7 (pitch) 2 interleaved grids of drops (eg, 2 units horizontally, 3.5 units between lines). Each of the following lines was moved horizontally by one unit. FIG. 13 shows a 2×6 (pitch) 2 interleaved grating. The pitch value was 84.5 μm. The ratio of the resist volume to the pretreatment layer was in the range of 1 to 15 (for example, 6 to 7).

表1に実施例1〜実施例3に用いられる前処理組成物A〜前処理組成物C及びインプリントレジストについての表面張力(気液界面)を挙げている。
Table 1 lists the surface tensions (gas-liquid interface) of the pretreatment compositions A to C used in Examples 1 to 3 and the imprint resist.

実施例1では、インプリントレジスト滴を前処理組成物A(Sartomer 492又は「SR492」)のコーティングを備える基板上に配置した。Sartomer, Inc.(米国、ペンシルバニア州)製のSR492はプロポキシル化(3)トリメチロールプロパントリアクリレート(多官能性アクリレート)である。図12は、インターリーブ格子パターンでの不連続部分の吐出を開始して1.7秒後における前処理コーティング1202及び得られた複合コーティング1204上でのインプリントレジスト滴1200の画像を示している。本実施例では、滴が球冠状の形状を保持し、インプリントレジストの広がりは制限される。図12に見られるように、滴1200は比較例1での密着層上でのインプリントレジストを超えて広がるが、滴は前処理コーティング1202により隔てられたままとなり、滴周りに境界1206を形成する。インプリントレジストのいくつかの成分が滴の中心を越えて広がり、滴1200周りに領域1208を形成する。領域1208は前処理コーティング1202により隔てられている。広がりの制限は前処理組成物Aとインプリントレジストとの間の表面張力の差が小さいこと(1mN/m)に少なくとも一部寄与するものであり、そのため滴の広がりには顕著なエネルギーの利点はない。摩擦等の他の因子も広がりの程度に影響を及ぼすことが理解される。 In Example 1, an imprint resist drop was placed on a substrate with a coating of Pretreatment Composition A (Sartomer 492 or "SR492"). SR492 from Sartomer, Inc. (Pennsylvania, USA) is a propoxylated (3) trimethylolpropane triacrylate (a polyfunctional acrylate). FIG. 12 shows an image of the imprint resist drop 1200 on the pretreatment coating 1202 and the resulting composite coating 1204 1.7 seconds after starting the discharge of the discontinuities in the interleaved grid pattern. In this embodiment, the droplet retains the shape of a spherical crown and the spread of the imprint resist is limited. As seen in FIG. 12, the drop 1200 spreads beyond the imprint resist on the adhesion layer in Comparative Example 1, but the drop remains separated by the pretreatment coating 1202, forming a border 1206 around the drop. To do. Some components of the imprint resist extend beyond the center of the drop, forming a region 1208 around the drop 1200. Regions 1208 are separated by a pretreatment coating 1202. The spread limitation is due at least in part to the small difference in surface tension between the pretreatment composition A and the imprint resist (1 mN/m), which is a significant energy advantage for droplet spread. There is no. It is understood that other factors such as friction also affect the extent of spread.

実施例2では、インプリントレジスト滴を前処理組成物B(Sartomer 351HP又は「SR351HP」)のコーティングを備える基板上に配置した。Sartomer, Inc.(米国、ペンシルバニア州)製のSR351HPはトリメチロールプロパントリアクリレート(多官能性アクリレート)である。図13は、正方格子パターンでの滴の吐出を開始して1.7秒後における前処理コーティング1302及び得られた複合コーティング1304上でのインプリントレジスト滴1300の画像を示している。1.7秒後、滴1300が基板の表面積の大部分を覆い、前処理コーティング1302により隔てられ、滴周りに境界1306を形成する。滴1300は実施例1の滴1200よりも均一であるため、実施例1の広がりに対する顕著な改善が観察される。より大きい広がりの程度は実施例1の前処理組成物Aとインプリントレジストとの間の表面張力の差よりも前処理組成物Bとインプリントレジストとの間の表面張力の差が大きいこと(3.4mN/m)に少なくとも一部寄与する。 In Example 2, an imprint resist drop was placed on a substrate with a coating of Pretreatment Composition B (Sartomer 351HP or "SR351HP"). SR351HP from Sartomer, Inc. (Pennsylvania, USA) is trimethylolpropane triacrylate (a polyfunctional acrylate). FIG. 13 shows an image of imprint resist drops 1300 on pretreatment coating 1302 and resulting composite coating 1304 1.7 seconds after initiating drops ejection in a square grid pattern. After 1.7 seconds, the drop 1300 covers most of the surface area of the substrate and is separated by the pretreatment coating 1302, forming a boundary 1306 around the drop. Since the drop 1300 is more uniform than the drop 1200 of Example 1, a significant improvement over the spread of Example 1 is observed. The greater extent of spreading is that the difference in surface tension between the pretreatment composition B and the imprint resist is larger than the difference in surface tension between the pretreatment composition A and the imprint resist of Example 1 ( 3.4 mN/m), at least in part.

実施例3では、インプリントレジスト滴を前処理組成物C(Sartomer 399LV又は「SR399LV」)のコーティングを備える基板上に配置した。Sartomer, Inc.(米国、ペンシルバニア州)製のSR399LVはジペンタエリスリトールペンタアクリレート(多官能性アクリレート)である。図14は、三角格子パターンでの滴の吐出を開始して1.7秒後における前処理コーティング1402及び得られた複合コーティング1404上でのインプリントレジスト滴1400の画像を示している。図14に見られるように、滴1400は前処理コーティング1402により境界1406にて隔てられている。しかしながら、インプリントレジストのほとんどが滴境界に集積し、そのため重合性材料のほとんどが滴境界にあり、滴の中心は実質的に空となる。広がりの程度は前処理組成物Cとインプリントレジストとの間の表面張力の差が大きいこと(6.9mN/m)に少なくとも一部寄与する。 In Example 3, an imprint resist drop was placed on a substrate with a coating of Pretreatment Composition C (Sartomer 399LV or "SR399LV"). SR399LV from Sartomer, Inc. (Pennsylvania, USA) is dipentaerythritol pentaacrylate (a polyfunctional acrylate). FIG. 14 shows an image of the imprint resist drop 1400 on the pretreatment coating 1402 and the resulting composite coating 1404 1.7 seconds after initiating the drop ejection in the triangular grid pattern. As seen in FIG. 14, the drops 1400 are separated by a pretreatment coating 1402 at boundaries 1406. However, most of the imprint resist collects at the drop boundaries, so most of the polymerizable material is at the drop boundaries and the drop centers are substantially empty. The degree of spread contributes at least in part to the large difference in surface tension between the pretreatment composition C and the imprint resist (6.9 mN/m).

欠陥密度は実施例1〜実施例3のインプリントレジスト及び実施例2の前処理組成物Bについての前広がり時間に応じて測定した。図15はテンプレートの非充填に起因する欠陥密度(空隙)を示している。プロット1500にて28nmのライン/スペースパターン領域(line/space pattern regions)についての広がり時間(秒)に応じた欠陥密度(1cm当たりの欠陥数)を示す。欠陥密度は0.9秒で0.1/cm近くになる。プロット1502にて特徴のサイズが或る範囲にあるフィールド全体に亘る広がり時間(秒)に応じた欠陥密度(1cm当たりの欠陥数)を示す。欠陥密度は1秒で0.1/cm近くになる。比較として、前処理を行わないと、通例0.1/cmに近い欠陥密度は、2.5秒〜3.0秒の広がり時間にてフィールド全体で達成される。 The defect density was measured according to the pre-spreading time for the imprint resists of Examples 1 to 3 and the pretreatment composition B of Example 2. FIG. 15 shows the defect density (void) due to the non-filling of the template. A plot 1500 shows the defect density (the number of defects per 1 cm 2 ) according to the spreading time (seconds) with respect to a line/space pattern regions of 28 nm. The defect density becomes close to 0.1/cm 2 in 0.9 seconds. Plot 1502 shows the defect density (number of defects per cm 2 ) as a function of spreading time (seconds) over the field where the feature size is in a range. The defect density becomes close to 0.1/cm 2 in 1 second. By way of comparison, without pretreatment, defect densities approaching 0.1/cm 2 are typically achieved over the entire field with a spreading time of 2.5 seconds to 3.0 seconds.

前処理組成物PC1〜PC9の特性を表2に示す。PC1〜PC9の重要な特性を以下に示す。粘度は23℃の温度にて本明細書に記載のように測定した。表2に示されるように500msでの直径比(Diam.Ratio)を算出するために、インプリントレジスト滴(滴サイズ約25pL)を、密着層の最上部に前処理組成物(約8nm〜10nmの厚さ)がコートされた基板上に広げ、滴径を500msの経過時間にて記録した。500msにて各前処理組成物を用いたインプリントレジスト滴径を、前処理組成物を用いない密着層上でのインプリントレジスト滴径で除算した。表2に示されるように、500msにおけるPC1上でのインプリントレジスト滴径は前処理コーティングを用いない密着層上でのインプリントレジスト滴径よりも60%大きかった。図16は前処理組成物PC1〜PC9についての時間(ms)に応じた滴径(μm)を示すものである。相対エッチング耐性は各前処理組成物の大西パラメータをインプリントレジストの大西パラメータで除算したものである。PC1〜PC9の相対エッチング耐性(前処理組成物のエッチング耐性とインプリントレジストのエッチング耐性との比)を表2に示す。
PC1:トリメチロールプロパントリアクリレート(Sartomer)
PC2:トリメチロールプロパンエトキシレートトリアクリレート、n 約1.3(大阪有機化学工業株式会社)
PC3:1,12−ドデカンジオールジアクリレート
PC4:ポリ(エチレングリコール)ジアクリレート、平均Mn=575(Sigma-Aldrich)
PC5:テトラエチレングリコールジアクリレート(Sartomer)
PC6:1,3−アダマンタンジオールジアクリレート
PC7:ノナンジオールジアクリレート
PC8:m−キシリレンジアクリレート
PC9:トリシクロデカンジメタノールジアクリレート(Sartomer)
Table 2 shows the characteristics of the pretreatment compositions PC1 to PC9. The important characteristics of PC1 to PC9 are shown below. Viscosity was measured as described herein at a temperature of 23°C. In order to calculate the diameter ratio (Diam.Ratio) at 500 ms as shown in Table 2, an imprint resist drop (drop size about 25 pL) was added to the pretreatment composition (about 8 nm to 10 nm) on top of the adhesion layer. Thickness) was spread on the coated substrate, and the droplet diameter was recorded at an elapsed time of 500 ms. At 500 ms, the imprint resist drop size with each pretreatment composition was divided by the imprint resist drop size on the adhesion layer without the pretreatment composition. As shown in Table 2, the imprint resist drop size on PC1 at 500 ms was 60% larger than the imprint resist drop size on the adhesion layer without the pretreatment coating. FIG. 16 shows the droplet diameter (μm) according to the time (ms) for the pretreatment compositions PC1 to PC9. The relative etch resistance is the Onishi parameter of each pretreatment composition divided by the Onishi parameter of the imprint resist. Table 2 shows the relative etching resistance of PC1 to PC9 (ratio between the etching resistance of the pretreatment composition and the etching resistance of the imprint resist).
PC1: Trimethylolpropane triacrylate (Sartomer)
PC2: trimethylolpropane ethoxylate triacrylate, n about 1.3 (Osaka Organic Chemical Industry Co., Ltd.)
PC3: 1,12-dodecanediol diacrylate PC4: Poly(ethylene glycol) diacrylate, average Mn=575 (Sigma-Aldrich)
PC5: Tetraethylene glycol diacrylate (Sartomer)
PC6: 1,3-adamantane diol diacrylate PC7: nonanediol diacrylate PC8: m-xylylene diacrylate PC9: tricyclodecane dimethanol diacrylate (Sartomer)

前処理組成物PC3と前処理組成物PC9とを様々な重量比にて合わせて、表3に示される重量比の前処理組成物PC10〜前処理組成物PC13を得た。PC3及びPC9とそれらから形成される混合物との特性の比較から相乗効果が明らかとなった。例えば、PC3は粘度が比較的低く、比較的早いテンプレートの充填が可能であるが、エッチング耐性が比較的低い。これに対して、PC9はエッチング耐性及び膜安定性が比較的良好である(蒸発損失が低い)が、比較的粘性であり、比較的遅いテンプレートの充填を呈する。しかしながら、PC3とPC9とを合わせることで、比較的低い粘性、比較的早いテンプレートの充填及び比較的良好なエッチング耐性を含む有益な特性を兼ね備えた前処理組成物が得られた。例えば、30重量%のPC3と70重量%のPC9とを含む前処理組成物は表面張力が37.2mN/mであり、直径比が1.61であり、大西パラメータが3.5であることが見出された。
Pretreatment composition PC3 and pretreatment composition PC9 were combined at various weight ratios to obtain pretreatment composition PC10 to pretreatment composition PC13 having the weight ratios shown in Table 3. A synergistic effect was revealed by a comparison of the properties of PC3 and PC9 and the mixtures formed from them. For example, PC3 has a relatively low viscosity and allows for relatively fast template filling, but relatively low etch resistance. In contrast, PC9 has relatively good etching resistance and film stability (low evaporation loss), but is relatively viscous and exhibits relatively slow template loading. However, the combination of PC3 and PC9 resulted in a pretreatment composition with beneficial properties including relatively low viscosity, relatively fast template loading and relatively good etch resistance. For example, the pretreatment composition containing 30 wt% PC3 and 70 wt% PC9 has a surface tension of 37.2 mN/m, a diameter ratio of 1.61, and an Onishi parameter of 3.5. Was found.

図17Aに様々な比のPC3及びPC9(すなわち、100重量%のPC3から100重量%のPC9まで)を含む前処理組成物についての粘度のプロットを示している。図17BにPC3、PC13、PC12、PC11、PC10及びPC9についての滴径(表2に関して記載されているように測定)を示す。図17CにPC3及びPC9の画分に対する表面張力(mN/m)を示す。 FIG. 17A shows viscosity plots for pretreatment compositions containing various ratios of PC3 and PC9 (ie, 100 wt% PC3 to 100 wt% PC9). FIG. 17B shows drop sizes (measured as described with respect to Table 2) for PC3, PC13, PC12, PC11, PC10 and PC9. FIG. 17C shows the surface tension (mN/m) for the PC3 and PC9 fractions.

多くの実施形態が記載されている。それでも、様々な変更を本開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく行うことができることが理解される。したがって、他の実施形態も添付の特許請求の範囲内である。 Many embodiments have been described. Nevertheless, it is understood that various changes can be made without departing from the spirit and scope of the disclosure. Accordingly, other embodiments are also within the scope of the appended claims.

Claims (8)

インプリント方法であって、
インプリントレジストの不連続部分が液体前処理コーティング上に広がって、広がったインプリントレジストを生じるように、インプリントレジストの不連続部分が基板上の液体前処理コーティング上に配置される工程と、
ここで、前記液体前処理コーティングが重合性成分からなり、前記インプリントレジストが重合性組成物であり、
前記広がったインプリントレジストをテンプレートと接触させる工程と、
前記広がったインプリントレジストと前記前処理コーティングを重合させ、前記基板上に重合層を得る工程と、
を有し、
前記液体前処理コーティングの表面張力が、インプリントレジストの表面張力よりも高いことを特徴とする、インプリント方法。
Imprint method,
Discontinuities of the imprint resist are disposed on the liquid pretreatment coating on the substrate such that the discontinuities of the imprint resist spread over the liquid pretreatment coating, resulting in a spread imprint resist.
Here, the liquid pretreatment coating is composed of a polymerizable component, the imprint resist is a polymerizable composition,
Contacting the spread imprint resist with a template,
Polymerizing the spread imprint resist and the pretreatment coating to obtain a polymerized layer on the substrate,
Have
The imprint method, wherein the surface tension of the liquid pretreatment coating is higher than the surface tension of the imprint resist.
前記前処理コーティングが重合開始剤を含まない、請求項1に記載のインプリント方法。 The imprint method according to claim 1, wherein the pretreatment coating does not include a polymerization initiator. 前記広がったインプリントレジストと前記液体前処理コーティングとが、前記広がったインプリントレジストが前記テンプレートと接触する前に、複合重合性コーティングを形成する、請求項1に記載のインプリント方法。 The imprint method of claim 1, wherein the spread imprint resist and the liquid pretreatment coating form a composite polymerizable coating before the spread imprint resist contacts the template. さらに、前記重合層から前記テンプレートが分離されることからなる、請求項1に記載のインプリント方法。 The imprint method of claim 1, further comprising separating the template from the polymerized layer. 基板上の前記液体前処理コーティングの厚さが、1nm〜15nmである、請求項1に記載のインプリント方法。 The imprint method according to claim 1, wherein the thickness of the liquid pretreatment coating on the substrate is 1 nm to 15 nm. 前記液体前処理コーティングの表面張力が、インプリントレジストの表面張力よりも、0.5mN/m〜25mN/m高い、請求項1に記載のインプリント方法。 The imprint method according to claim 1, wherein the surface tension of the liquid pretreatment coating is 0.5 mN/m to 25 mN/m higher than the surface tension of the imprint resist. 半導体素子の製造方法であって、該製造方法が、
基板上に液体前処理コーティングを設置する工程と、
ここで、前記液体前処理コーティングは重合性成分からなり、
インプリントレジストの不連続部分が液体前処理コーティング上に広がって、広がったインプリントレジストを生じるように、インプリントレジストの不連続部分が基板上の液体前処理コーティング上に配置される工程と、
ここで、前記インプリントレジストが重合性組成物であり、前記液体前処理コーティングの表面張力が、インプリントレジストの表面張力よりも高く、
前記広がったインプリントレジストをテンプレートと接触させる工程と、
前記広がったインプリントレジストと前記前処理コーティングを重合させ、前記基板上に重合層を得る工程と、
前記重合層から前記テンプレートを分離する工程と、および
前記重合層を通って前記基板をエッチングする工程、
を有することを特徴とする、半導体素子の製造方法。
A method of manufacturing a semiconductor device, the manufacturing method comprising:
Placing a liquid pretreatment coating on the substrate,
Wherein the liquid pretreatment coating comprises a polymerizable component,
Discontinuities of the imprint resist are disposed on the liquid pretreatment coating on the substrate such that the discontinuities of the imprint resist spread over the liquid pretreatment coating, resulting in a spread imprint resist.
Here, the imprint resist is a polymerizable composition, the surface tension of the liquid pretreatment coating is higher than the surface tension of the imprint resist,
Contacting the spread imprint resist with a template,
Polymerizing the spread imprint resist and the pretreatment coating to obtain a polymerized layer on the substrate,
Separating the template from the polymeric layer, and etching the substrate through the polymeric layer,
A method of manufacturing a semiconductor device, comprising:
前記液体前処理コーティングの設置が、スピンコート法、ディップコート法、化学蒸着(CVD)、または物理蒸着(PVD)を使用して前記基板をコーティングすることからなり、
さらに、インプリントリソグラフィーシステムを使用して基板上への重合層を生成するための基板をプロセッシングする工程、および
反応性イオンエッチングまたは高密度エッチングを使用して基板をエッチングする工程
からなることを特徴とする、
請求項7に記載の製造方法。
Installation of the liquid pretreatment coating comprises coating the substrate using spin coating, dip coating, chemical vapor deposition (CVD), or physical vapor deposition (PVD),
The method further comprises processing the substrate using an imprint lithography system to produce a polymerized layer on the substrate, and etching the substrate using reactive ion etching or high density etching. And
The manufacturing method according to claim 7.
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