(57)【要約】  液体レジストとして使用される、材料組成物は、単量体部分及び少なくとも一個の陽イオン重合性の官能基を含む第一の成分、並びに、その第一の成分と反応性の且つ少なくとも三個の陽イオン重合性の官能基を含む架橋剤を含む。その材料組成物は、また、陽イオンの光開始剤を含む。ＵＶ光に対する露出の際に、その材料組成物は、その第一の成分、その架橋剤、及びその陽イオン性の光開始剤の反応生産物である硬化したレジストフィルムを形成するための硬化を介して、架橋する。物品は、基体の層、及びその材料組成物からその基体の層に形成されたレジスト層を含む。【特許請求の範囲】
【請求項１】
材料組成物であって、
単量体部分及び少なくとも一個の陽イオン重合性の官能基を有する第一の成分、
該第一の成分と反応性の、且つ、少なくとも三個の陽イオン重合性の官能基を含む架橋剤、並びに、
陽イオン性の光開始剤
を含む、材料組成物。
【請求項２】
前記第一の成分は、二個の陽イオン重合性の官能基を含む、請求項１に記載の材料組成物。
【請求項３】
前記第一の成分の前記単量体部分は、アリール、ノルボルナン、及びそれらの組み合わせの群より選択された有機単量体である、請求項１に記載の材料組成物。
【請求項４】
前記第一の成分の前記単量体部分は、（ＳｉＲ２Ｏ）又は（ＳｉＲＯ３／２）単位を含有する有機シリコーン単量体であると共に、Ｒは、水素、メチル基、フェニル基、炭化水素、又はフルオロカーボンである、請求項１に記載の材料組成物。
【請求項５】
前記第一の成分の前記陽イオン重合性の官能基は、エポキシ官能基、ビニルエーテル官能基、及びそれらの組み合わせの群より選択される、請求項１に記載の材料組成物。
【請求項６】
前記第一の成分は、
【化１】
2008501825.tif 000005
である、請求項１に記載の材料組成物。
【請求項７】
前記架橋剤は、四個の陽イオン重合性の官能基を含む、請求項１に記載の材料組成物。
【請求項８】
前記架橋剤は、シリコーンを含む、請求項１に記載の材料組成物。
【請求項９】
前記架橋剤の前記陽イオン重合性の官能基は、エポキシ官能基、ビニルエーテル官能基、及びそれらの組み合わせの群より選択される、請求項１に記載の材料組成物。
【請求項１０】
前記架橋剤は、
【化２】
2008501825.tif 000006
である、請求項１に記載の材料組成物。
【請求項１１】
前記第一の成分及び／又は前記架橋剤は、４−ビニル−１−シクロヘキサン−１，２−エポキシド及びＳｉＨ−官能性のシリコーン化合物の反応生産物である、請求項１に記載の材料組成物。
【請求項１２】
前記陽イオン性の光開始剤は、活性な陽イオン性の種及び陰イオン性の種を含むと共に、該陽イオン性の種は、オニウム塩を含む、請求項１に記載の材料組成物。
【請求項１３】
前記オニウム塩は、ジアリールヨードニウム塩、トリアリールスルホニウム塩、又は、テトラアリールホスホニウム塩であると共に、前記陰イオンの種は、ＢＦ４−、ＰＦ６−、ＡｓＦ６−、ＳｂＦ６−、及び（Ｃ６Ｆ５）４Ｂ−の群より選択される、請求項１２に記載の材料組成物。
【請求項１４】
前記第一の成分は、９０−９８重量部で存在し、前記架橋剤は、１−９重量部で存在し、且つ、前記陽イオン性の光開始剤は、０．１−２重量部で存在し、全ては、当該材料組成物の１００重量部に基づいたものである、請求項１に記載の材料組成物。
【請求項１５】
当該材料組成物の粘度を低減する非反応性の希釈剤をさらに含む、請求項１に記載の材料組成物。
【請求項１６】
前記非反応性の希釈剤は、ＰＧＭＥＡ、ＰＧＭＥ、２−ヘプタノン、キシレン、及びそれらの組み合わせの群より選択される、請求項１に記載の材料組成物。
【請求項１７】
安定化剤、接着増進剤、離型剤、及びそれらの組み合わせの群より選択された添加剤をさらに含む、請求項１に記載の材料組成物。
【請求項１８】
前記第一の成分は、二個のエポキシ官能基を含むと共に前記第一の成分の前記単量体部分は、有機シリコーン単量体であり、前記架橋剤は、シリコーン及び四個のエポキシ官能基を含む、請求項１に記載の材料組成物。
【請求項１９】
当該組成物は、スピンコーティング、浸漬コーティング、又はスプレーコーティングによって、フィルムを形成するために、基体に塗布される、請求項１に記載の材料組成物。
【請求項２０】
当該組成物は、密着焼き付けに先立ち、液体の小滴として、基体に塗布される、請求項１に記載の材料組成物。
【請求項２１】
ナノスケールの密着焼き付け、ナノインプリントリソグラフィー（ＮＩＬ）、マイクロインプリントリソグラフィー、ＵＶで援助されたナノインプリントリソグラフィー、ステップ・アンド・フラッシュ・ナノインプリント・リソグラフィー（Ｓ−ＦＩＬ）、並びに組み合わせられたナノインプリント及びフォトリソグラフィーにおける請求項１に記載の材料組成物の使用。
【請求項２２】
接触アライナ、ナノインプリンター、ボンディング機、及び印刷機の群より選択された用具における請求項１に記載の材料組成物の使用。
【請求項２３】
０℃と１００℃との間の温度での及び／又は１０気圧未満の圧力での請求項１に記載の材料組成物の使用。
【請求項２４】
単量体部分及び少なくとも一個の陽イオン重合性の官能基を含む第一の成分、
該第一の成分と反応性の、且つ、少なくとも三個の陽イオン重合性の官能基を含む架橋剤、並びに、
陽イオン性の光開始剤
の反応生産物を含む、硬化したレジストフィルム。
【請求項２５】
前記第一の成分の前記単量体部分は、（ＳｉＲ２Ｏ）又は（ＳｉＲＯ３／２）単位を含有する有機シリコーン単量体であると共に、Ｒは、水素、メチル基、フェニル基、炭化水素、又はフルオロカーボンである、請求項２４に記載の硬化したレジストフィルム。
【請求項２６】
前記第一の成分の前記陽イオン重合性の官能基は、エポキシ官能基、ビニルエーテル官能基、及びそれらの組み合わせの群より選択される、請求項２４に記載の硬化したレジストフィルム。
【請求項２７】
前記第一の成分は、
【化３】
2008501825.tif 000007
である、請求項２４に記載の硬化したレジストフィルム。
【請求項２８】
前記架橋剤は、シリコーンを含む、請求項２４に記載の硬化したレジストフィルム。
【請求項２９】
前記架橋剤の前記陽イオン重合性の官能基は、エポキシ官能基、ビニルエーテル官能基、及びそれらの組み合わせの群より選択される、請求項２４に記載の硬化したレジストフィルム。
【請求項３０】
前記架橋剤は、
【化４】
2008501825.tif 000008
である、請求項２４に記載の硬化したレジストフィルム。
【請求項３１】
前記第一の成分及び／又は前記架橋剤は、４−ビニル−１−シクロヘキサン−１，２−エポキシド及びＳｉＨ−官能性のシリコーン化合物の反応生産物である、請求項２４に記載の硬化したレジストフィルム。
【請求項３２】
前記第一の成分は、９０−９８重量部で存在し、前記架橋剤は、１−９重量部で存在し、且つ、前記陽イオン性の光開始剤は、０．１−２重量部で存在し、全ては、前記材料組成物の１００重量部に基づいたものである、請求項２４に記載の硬化したレジストフィルム。
【請求項３３】
前記材料組成物の粘度を低減する非反応性の希釈剤をさらに含む、請求項２４に記載の硬化したレジストフィルム。
【請求項３４】
前記第一の成分は、二個のエポキシ官能基を含むと共に前記第一の成分の前記単量体部分は、有機シリコーン単量体であり、前記架橋剤は、シリコーン及び四個のエポキシ官能基を含む、請求項２４に記載の硬化したレジストフィルム。
【請求項３５】
一般式
【化５】
2008501825.tif 000009
の請求項２４に記載の硬化したレジストフィルム。
【請求項３６】
基体の層、並びに、
該基体の層に形成された且つ
単量体部分及び少なくとも一個の陽イオン重合性の官能基を含む第一の成分、
該第一の成分と反応性の、且つ、少なくとも三個の陽イオン重合性の官能基を含む架橋剤、並びに、
陽イオン性の光開始剤
の反応生産物を含むレジスト層を含む物品。
【請求項３７】
前記基体の層は、シリコン又はガラスから形成される、請求項３６に記載の物品。
【請求項３８】
前記基体の層と前記レジスト層との間に配置された下塗り層をさらに含む、請求項３６に記載の物品。
【請求項３９】
前記下塗り層は、重合体から形成される、請求項３８に記載の物品。
【請求項４０】
前記重合体は、ポリ（メチル＝メタクリラート）を含む、請求項３９に記載の物品。
【請求項４１】
前記第一の成分の前記単量体部分は、（ＳｉＲ２Ｏ）又は（ＳｉＲＯ３／２）単位を含有する有機シリコーン単量体であると共に、Ｒは、水素、メチル基、フェニル基、炭化水素、又はフルオロカーボンである、請求項３６に記載の物品。
【請求項４２】
前記第一の成分の前記陽イオン重合性の官能基は、エポキシ官能基、ビニルエーテル官能基、及びそれらの組み合わせの群より選択される、請求項３６に記載の物品。
【請求項４３】
前記第一の成分は、
【化６】
2008501825.tif 000010
である、請求項３６に記載の物品。
【請求項４４】
前記架橋剤は、シリコーンを含む、請求項３６に記載の物品。
【請求項４５】
前記架橋剤の前記陽イオン重合性の官能基は、エポキシ官能基、ビニルエーテル官能基、及びそれらの組み合わせの群より選択される、請求項３６に記載の物品。
【請求項４６】
前記架橋剤は、
【化７】
2008501825.tif 000011
である、請求項２４に記載の物品。
【請求項４７】
前記第一の成分及び／又は前記架橋剤は、４−ビニル−１−シクロヘキサン−１，２−エポキシド及びＳｉＨ−官能性のシリコーン化合物の反応生産物である、請求項３６に記載の物品。
【請求項４８】
前記第一の成分は、９０−９８重量部で存在し、前記架橋剤は、１−９重量部で存在し、且つ、前記陽イオン性の光開始剤は、０．１−２重量部で存在し、全ては、前記材料組成物の１００重量部に基づいたものである、請求項３６に記載の物品。
【請求項４９】
前記材料組成物の粘度を低減する非反応性の希釈剤をさらに含む、請求項３６に記載の物品。
【請求項５０】
前記第一の成分は、二個のエポキシ官能基を含むと共に前記第一の成分の前記単量体部分は、有機シリコーン単量体であり、前記架橋剤は、シリコーン及び四個のエポキシ官能基を含む、請求項３６に記載の物品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、材料組成物に関する。より具体的には、本発明は、従来の接触露出用具又は他の単純な設備を使用する、ナノ及びマイクロリソグラフィーにおいてナノ及びマイクロ構造を製作するために使用される材料組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
ナノパターニングは、ナノ構造を製作するためのナノテクノロジーの研究の本質的な部分である。顕著な実用的な価値を有するためのこれらのナノ構造及びナノパターニングの技術については、低いコスト及び高いスループットのナノパターニングの技術が、避けられないものである。コストを低下させること及びスループットを増加させることに照準を定められる多くの新しい新生の技術の中で、ナノインプリントリソグラフィー（ＮＬ）は、将来有望な技術とみなされる。ＮＬは、１０ｎｍより下位の構造をパターニングする可能性を有する、なお単純な設備の段取り及び容易な加工を必然的に伴うのみである。このようなものとして、ＮＬは、非常に多くの電気的な及び光学的なデバイスの製作に、且つまた、ウェハースケールの加工に、適用されてきた。
【０００３】
しかしながら、ＮＩＬがナノ構造の次世代のリソグラフィーと関連した要件に対しての全能の解決手段であることを予防する障害物がある。従来のＮＩＬは、インプリントする間に高い温度及び高い圧力を要求すると共に、このような条件は、マイクロ電子機器の製作について、特に不適切なものである。ステップ・アンド・フラッシュ・インプリント・リソグラフィー（Step-and-Flash Imprint Lithography）（Ｓ−ＦＩＬ）は、機械的なインプリンティングに基づいた別の技術であるが、しかし、液体レジストとしてのＵＶ硬化性の液体材料を使用する。Ｓ−ＦＩＬで、その液体レジストは、基体上へ小滴の形態で付与されると共に、そして、型板が、その液体レジストを広げるために、その基体との接触の状態にもってこられると共にその基体に対して押し込まれるが、それによってその液体レジストのフィルムを形成する。そして、このフィルムは、ＵＶ光に対する露出によって、硬化させられる。Ｓ−ＦＩＬは、室温で実行されることができると共に、従って、従来のＮＩＬと同様の高い温度を要求することはない。しかしながら、Ｓ−ＦＩＬは、そのレジストの厚さ及び均一性並びに結果として生じる残留の層が、その液体レジストのフィルムが、圧力下で広げることによって形成されるので、制御することが困難なものであるので、まだ理想的なものではない。圧力下で広げることは、矛盾したことであり得る。加えて、Ｓ−ＦＩＬに使用されたＵＶ硬化性の液体材料は、典型的には、アクリル系の官能性の単量体及びオリゴマーの遊離基重合を伴う機構に基づいたものである。この機構は、典型的には、硬化の後で広範囲の収縮を呈すると共に、また、酸素が遊離基の種を化学的に除去すると共にそれによってＳ−ＦＩＬを結果として生じるナノ構造において欠陥の発生を被りがちなものとするレジストの表面で重合を阻害するところの酸素の感度を被りがちなものである。最後に、低い圧力のインプリンティングについて低い粘度を達成するために、反応性の単量体が、通常、必要とされると共に、先行技術の従来の材料組成物が、典型的には、低い分子量（例．＜３００ダルトン）を有する反応性の単量体を頼みにするものであると共に、且つ、従って、揮発性のものであると共に不愉快な臭いを放出する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このように、典型的には従来のＮＩＬにおいて及びＳ−ＦＩＬの技術において頼みとされた従来の材料組成物に対して改善すると共に、低い温度及び低い圧力で従来の用具及び設備を使用するナノ及びマイクロリソグラフィーに使用することができる、材料組成物に対する要望が残る。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に従った材料組成物は、第一の成分、架橋剤、及び陽イオン性の光開始剤を含む。その第一の成分は、単量体の部分及び少なくとも一個の陽イオン重合性の官能基を含む。その架橋剤は、その第一の成分と反応性のものであると共に少なくとも一三個の陽イオン重合性の官能基を含む。
【発明の効果】
【０００６】
低い粘度のおかげで、その材料組成物を、低い温度（例．室温）及び低い圧力で従来の用具及び設備を使用するナノ及びマイクロリソグラフィーに使用することができる。この材料組成物は、また、より新しい、独自の組み合わせられたナノインプリント及びフォトリソグラフィーの技術について適切なものである。さらに、本発明の材料組成物は、厚さ及び均一性を精密に制御することができる様々な基体にスピンコートされるように特に適切なものである。また、高いスループットを、この材料組成物で成し遂げることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明の他の利点は、そのものが、添付する図面と関連して考慮されるとき、以下に続く詳細な説明の参照によってより良好に理解されるものになると、容易に認められると思われる。
【０００８】
本発明に従った材料組成物は、主として、ナノ及びマイクロリソグラフィーに使用される。また、これらの技術は、それぞれ、ナノインプリントリソグラフィー及びマイクロインプリントリソグラフィーとも称される。これらの技術において、その材料組成物は、液体レジストとして基体へ塗布されると共に、硬化してないフィルムが、形成され、そして、硬化したレジストフィルムを形成するために、硬化させられる。用語の基体及び基体の層は、終始交換可能に使用される。その硬化したレジストフィルムは、その材料組成物の様々な成分の反応生産物である。ついには、その材料組成物及びその結果として生じる硬化したレジストフィルムは、様々な産業における使用及び用途のための、シリコン基体上にパターニングされた構造又は電子的な又はフォトニックのマイクロチップの一部のような、物品を形成するための基体の層との組み合わせで、レジスト層として使用される。
【０００９】
ナノ及びマイクロリソグラフィーの技術に加えて、その材料組成物を、ナノスケールの密着焼き付け、ＵＶで援助されたナノインプリントリソグラフィー、ステップ・アンド・フラッシュ・ナノインプリント・リソグラフィー（Ｓ−ＦＩＬ）、並びに、組み合わせられたナノインプリント及びフォトリソグラフィーを含むが、しかしそれらに限定されない、他の技術において使用することができる。このようなものとして、本発明の材料組成物は、接触アライナ（contact aligner）、ナノインプリンター、ボンディング機、印刷機、及び同様のもののような用具において、頻繁に使用される。
【００１０】
本発明の材料組成物の低い粘度のおかげで、その材料組成物は、好ましくは、均一な、薄い、及び硬化してないフィルムを形成するために、スピンコーティングによって、その基体又はその基体の層に塗布される。しかしながら、その材料組成物が、また、浸漬コーティング、スプレーコーティング、又は、当技術において知られた他の適当なコーティング方法によって塗布されることもあることは、理解されるものである。あるいは、その材料組成物を、いずれの密着焼き付けにも先立って、液体の小滴として塗布することができる。
【００１１】
上にほのめかしたように、この材料組成物の低い粘度は、低い温度及び低い圧力でのインプリンティングを許容する。低い温度及び低い圧力の使用は、従来のリソグラフィーの接触アライナのような、従来の用具及び設備の使用を可能とする。好ましくは、この材料組成物は、０℃と１００℃との間の、より好ましくは、２０℃と６０℃との間の、及び最も好ましくは、室温の、範囲にわたる低い温度の使用を可能とする。可能とされた圧力の好適な範囲は、この材料組成物のおかげで、１０気圧未満のもの、より好ましくは、１気圧未満のものである。
【００１２】
その材料組成物は、第一の成分、架橋剤、及び、陽イオン性の光開始剤を含む。以下の記述から明白であるように、その好適な材料組成物は、陽イオン重合及びエポキシ官能基、より具体的には、脂環式のエポキシ官能基の架橋に基づいたものである。
【００１３】
その第一の成分は、単量体の部分及び少なくとも一個の陽イオン重合性の官能基を含む。その第一の成分は、好ましくは、その材料組成物の１００重量部を基礎とした、９０−９８重量部、より好ましくは９４重量部で、その材料組成物に存在するものである。一般には、その材料組成物の第一の成分は、硬化の後における表面エネルギーの同様のものを含むその硬化したレジストフィルムの化学的な及び物理的な性質、並びに、インプリンティング及び硬化の後のある一定の離型の特性を、決定する、又は、制御する。一般に、その第一の成分は、相対的により高い分子量のものであると共に、従って、不揮発性のものである。
【００１４】
その第一の成分の陽イオン重合性の官能基が、エポキシ官能基、ビニルエーテル官能基、及びそれらの組み合わせの群より選択されることは、並びに、また、その第一の成分が、二個の陽イオン重合性の官能基を含むことは、好適なことである。しかしながら、その第一の成分は、二個よりも多い陽イオン重合性の官能基を含むこともある。その第一の成分の単量体の部分は、有機の単量体又は有機シリコーン単量体であることができる。例示的な有機の単量体は、フェニルのようなアリール、ノルボルナン、及びそれらの組み合わせを含むが、しかし、それらに限定されない。一方では、要求されることではないとはいえ、その有機シリコーン単量体は、典型的には、（ＳｉＲ２Ｏ）又は（ＳｉＲＯ３／２）の単位を含有するものであり、そこでは、Ｒは、水素、メチル基、フェニル基、炭化水素、又はフルオロカーボン基である。以下の最も好適な第一の成分の化学的な表現から明白であるように、Ｒは、最も好ましくは、メチル基である。
【００１５】
その最も好適な第一の成分の化学的な表現は、以下に開示される。
【００１６】
【化８】
2008501825.tif 000002
上に開示した最も好適な第一の成分は、４−ビニル−１−シクロヘキサン−１，２−エポキシド及びＳｉＨ−官能性のシリコーン化合物の反応生産物である。その最も好適な第一の成分は、一般に、その硬化したレジストフィルムに、硬化の後に低い表面エネルギーを、従って、インプリンティング及び硬化の後に適切な離型の特性を、提供する、低い分子量の、短い鎖の、シリコーン−エポキシオリゴマー（エポキシ官能性の単量体、より具体的には、シリコーン−ジエポキシ）である。
【００１７】
その架橋剤は、その第一の成分と反応性のものであると共に、少なくとも三個の陽イオン重合性の官能基を含む。その架橋剤は、好ましくは、その材料組成物の１００重量部を基礎とした、１−９重量部、より好ましくは、５重量部で、その材料組成物に存在するものである。硬化の際に、その架橋剤は、架橋されたネットワークを、即ち、その硬化したレジストフィルムを、形成するために、その第一の成分と、具体的には、その第一の成分の陽イオン重合性の官能基と、反応する。
【００１８】
その第一の成分と同様に、その架橋剤の陽イオン重合性の官能基が、エポキシ官能基、ビニルエーテル官能基、及びそれらの組み合わせの群より選択されることは、また、好適なことである。また、その架橋剤が、四個の陽イオン重合性の官能基を含むことは、好適なことである。しかしながら、その架橋剤は、四個よりも多い陽イオン重合性の官能基を含むこともある。その架橋剤は、有機分子又は有機シリコーンに基づいた分子であることもある。いずれにしても、以下の最も好適な架橋剤の化学的な表現から明白なように、その架橋剤が、シリコーンを含むことは、最も好適なことである。
【００１９】
その最も好適な架橋剤の化学的な表現は、以下に開示される。
【００２０】
【化９】
2008501825.tif 000003
その第一の成分と同様に、上に開示された最も好適な架橋剤は、また、４−ビニル−１−シクロヘキサン−１，２−エポキシド及びＳｉＨ−官能性のシリコーン化合物の反応生産物である。上に図示した最も好適な架橋剤は、一般には、エポキシ官能性の架橋剤、より具体的には、四個の脂環式のエポキシ基を備えたシリコーン−エポキシである。その最も好適な第一の成分及び架橋剤におけるシリコーンの含有率は、ドライエッチ耐性を増加させると共に、また、パターニングの後の加工の間に例えばマスクから分離されることをより容易なものにする、より低い表面エネルギーを提供する。
【００２１】
その陽イオン性の光開始剤は、時々光酸発生体ともまた称されるが、ＵＶ光の露出の際の光化学作用の分解を受ける、化学物質である。この分解の際に、活性な陽イオン性の種及び陰イオン性の種が、存在する。一般に、それら陽イオン性の種は、その第一の成分及びその架橋剤の不飽和な部位の間の架橋を含むことが可能なものである、超強力な陽子（Ｈ＋）である。好ましくは、それら陽イオン性の種は、ジアリールヨードニウム塩、トリアリールスルホニウム塩、又は、テトラアリールホスホニウム塩のような、オニウム塩を含むと共に、それら陰イオン性の種は、ＢＦ４−、ＰＦ６−、ＡｓＦ６−、ＳｂＦ６−、及び（Ｃ６Ｆ５）４Ｂ−の群より選択される。その陽イオン性の光開始剤は、典型的には、その材料組成物の１００重量部を基礎とした、０．１−２重量部の、より好ましくは、１重量部で、その材料組成物に存在するものである。
【００２２】
その第一の成分とその架橋剤との間の架橋の際に、その硬化したレジストは、好ましくは、一般式
【００２３】
【化１０】
2008501825.tif 000004
のものである。
【００２４】
その材料組成物は、また、その材料組成物の粘度を低減するための非反応性の希釈剤を含むこともある。要求されることではないとはいえ、その非反応性の希釈剤は、典型的には、高い沸点（＞８０℃）の、有機溶剤であると共に、好ましくは、ＰＧＭＥＡ、ＰＧＭＥ、２−ヘプタノン、キシレン、及び、それらの組み合わせの群より選択される。本発明の材料組成物の粘度は、それを、スピンコーティングによって、適宜に塗布することができると共に好ましくはその材料組成物が、室温（おおよそ２０℃）で１から１０，０００センチストークスまで、より好ましくは、１０から１，０００センチストークスまで、及び、最も好ましくは、５０から２００センチストークス（ｃＳｔ）までの範囲にわたる動粘度を有するという点で、低いものである。その材料組成物のより低い粘度は、その材料組成物の、即ち、その液体レジストの、より薄いフィルムを達成することを助ける。その材料組成物の他の成分（その第一の成分、その架橋剤、及びその陽イオン性の光開始剤）の量に対するその非反応性の希釈剤の量を変動させることは、その硬化してないフィルムの、ついには、その硬化したレジストフィルムの、厚さを制御することにおいて、援助する。この厚さは、１００ｎｍより下位から数ミクロンまでの範囲にわたることになる。
【００２５】
また、その材料組成物は、必要に応じて、望まれた物理的な及び化学的な性質を変更するための添加剤を含むこともある。添加剤は、典型的には、その架橋されたネットワークの中へ統合されるものではないと共に、典型的には、相対的に小さい量で使用される。含まれるとすれば、このような添加剤は、安定化剤、接着増進剤、離型剤、及びそれらの組み合わせの群より選択されたものを含むが、しかし、それらに限定されない。安定化剤は、低い水準の光の露出による、貯蔵におけるその材料組成物のゲル化及び一度塗布された際の時期尚早の硬化を予防するために、使用される。３−グリシドキシプロピルトリメトキシシランのような、それら接着増進剤は、その基体の表面の接着を改善するために、利用される。それら離型剤は、様々な技術に伴った接触表面の表面エネルギーを低減するために、利用される。
【００２６】
上にほのめかしたように、その液体レジストとしてのその材料組成物及びその結果として生じる硬化したレジストフィルムは、物品を形成するために、使用される。
その物品は、その基体の層及びそのレジスト層を含む。好ましくは、その基体の層は、シリコン又はガラスから形成されるが、しかし、その基体の層は、また、金属及びプラスチックから形成されることもある。そのレジスト層は、その材料組成物の様々な成分（その第一の成分、その架橋剤、及びその陽イオン性の光開始剤）の反応生産物である、即ち、それら様々な成分から形成される。技術的には、そのレジスト層は、その基体の層の上に形成される。より具体的には、下塗り層は、その基体の層とそのレジスト層との間に配置される。このようなものとしては、より詳細には、その下塗り層は、その基体の層の上に形成されると共にそのレジスト層は、その下塗り層の上に形成される。その下塗り層は、重合体から形成される。適切な重合体の一つの例は、ポリ（メチル＝メタクリラート）（ＰＭＭＡ）である。しかしながら、ポリスチレン及びポリシルセスキオキサン類を含むが、しかし、それらに限定されない、他の重合体は、その重合体が、有機溶剤に可溶なものである限りは、適切なものである。好ましくは、その重合体は、３０℃を超えるＴｇを備えた非晶質の重合体である。その重合体から形成された下塗り層は、その基体の層の上へのその材料組成物のスピンコーティングの間の、その材料組成物、即ち、その液体レジストによる、その基体の層のより良好なウェッティングに使用される。その基体の層のより良好なウェッティングは、フィルムの均一性を保証する。その下塗り層を形成する重合体を、アセトンのような、共通の有機溶媒によって取り除くことができるので、その下塗り層は、また、当業者に知られたリフトオフ製作工程において犠牲層として使用されることもある。
【００２７】
陽イオン重合は、酸素阻害されるものではないので、本発明の材料組成物は、酸素に鈍感なものであると共に、ＵＶ硬化性の液体レジストとして使用されるとき、より少ない欠陥を発生させる。加えて、硬化の後における脂環式のエポキシドの収縮は、アクリル系の官能性の単量体及びオリゴマーの遊離基重合と比較すると、低いものであることが知られている。本発明での低い収縮は、レジストとしての数個の利点を提供する。一つの例は、型のパターンを正確に且つ忠実に複製することができることである。また、硬化の後に収縮することが、その硬化したレジストフィルムが、その基体から、特に金属及びプラスチックのようなある一定の基体において、離層することを引き起こす傾向があることは、知られたことである。従って、低い収縮は、このような基体上でのその硬化したレジストフィルムのより良好なフィルムの接着を保証することができる。
【実施例１】
【００２８】
本発明に従った材料組成物を、装填し且つ混合した。より具体的には、９４重量部の第一の成分、５重量部の架橋剤、及び１重量部の陽イオン性の光開始剤を、装填し且つ従来の混合機で混合した。全ての重量部は、その材料組成物の１００重量部を基礎としたものである。
【００２９】
そして、その材料組成物を、様々なナノ及びミクロンスケールのパターンを生産するために、“フィルムの調製”を参照して、以下に記述するように、スピンコートした。
この材料組成物で証明された様々なナノ及びミクロンスケールのパターンは、従来の接触アライナ及び３６５ｎｍの波長で行われたＵＶ硬化を使用した。これらの例示的なパターンの走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）の顕微鏡写真を、図１−６に図示する。
【００３０】
［フィルムの調製］
ナノインプリンティングの前に、その材料組成物の薄いフィルムを、シリコン基板上にスピンコートした。エポキシ官能性のシリコーンレジストと基板との間の高い界面エネルギーのおかげで、フィルムのディウェッティングは、典型的には、上述したように、特に薄いフィルムについて、スピンコーティングの間に起こることになる。本発明の例におけるこの問題を克服するために、有機溶剤としてのトルエン中に溶解させた、重合体としてのＰＭＭＡを、最初に、下塗り層として、そのシリコン基板上にスピンコートした。上にほのめかしたように、この下塗り層は、そのディウェッティングを予防することに非常に有効なものであると共に、それによって、ミクロンから１００ｎｍより下位までの範囲にわたる厚さを備えた均一なフィルムの達成を可能とすることを立証する。
【００３１】
［結果］
そのレジストが、硬化の前に、その基板上にスピンコートされた、低い粘度の液体、即ち、その材料組成物であるので、本発明の材料組成物をナノインプリントすることは、相対的に低い温度（１００℃未満）で低い圧力を要求したのみであった。要求された圧力は、非常に低いもの（１気圧未満）であった。これは、従来のフォトリソグラフィーの接触アライナを使用するナノパターニングを可能とした。それらの型は、ＵＶ光に対して透明な材料から作られた。この材料は、融解石英であった。インプリンティング及びＵＶフラッド露出及び熱処理の後で、その型及びその基板を、分離し、且つ、その型のパターンの複製を、そのレジスト中へインプリントした（例えば、図１−６を参照のこと）。その凹部が設けられたパターンの領域における残留の層を取り除いた後で、リフトオフ工程を実行する。
【００３２】
［他の性質］
フィルムの収縮：重合に誘発された収縮が、液体から固体への状態の相転移の間で起こり得ることは、共通して観察されることである。異なる化学に基づいた、全てのＵＶ硬化性の系の間で、本発明の材料組成物で伴ったものと同様のエポキシを基礎とした陽イオン性の硬化は、最も低い収縮を示す。我々の調合物のフィルムの収縮は、偏光解析器で、硬化の前に及び後に、フィルムの厚さの変化を測定することによって、評価される。３％に過ぎない収縮が、観察されるが、それは、エポキシの材料についての一般的な合意と矛盾のないものである。我々の測定は、平均のフィルムの収縮が２％であることを示す。
【００３３】
酸素反応性のイオンエッチング（ＲＩＥ）の性質：そのフィルムにおけるシリコン成分のおかげで、その硬化したレジストは、非常に興味深い酸素ＲＩＥのエッチングの性質を示す。例えば、その現用の材料では、２０ｎｍの層が、エッチングの最初の３分の間に、取り除かれる。しかし、その後には、そのフィルムのより多くのエッチングは、観察されない。これは、酸素プラズマエッチング処理の後における、そのフィルムの上部の層の上におけるケイ素酸化物の形成のおかげであるが、それは、そのフィルムの内側の部分が、酸素プラズマによって攻撃されることから遮蔽するための硬いマスクとして作用する。この性質は、それが、そのフィルムに、ＰＭＭＡ及びＰＳのような、一般的な有機物に基づいたナノインプリントレジストよりも大幅に高いエッチングの選択性を分与することになるので、非常に有用なものである。それは、また、その下塗り層の厚さの制約を取り除く。
【００３４】
本発明を、実例となる様式で記述してきたと共に、使用してきた用語法は、限定のものよりもむしろ記述の単語の本性にあることを意図されることは、理解されることである。明らかに、本発明の多数の変更及び変形が、上の教示を考慮して、可能なことである。従って、請求項の範囲内で、本発明が、具体的に記述したようなものとは別な具合に、実施されることもあることは、理解されることである。
【００３５】
この出願は、２００４年６月１日に出願された、米国仮特許出願第６０／５７５，９５３に対する優先権を主張する。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】図１は、本発明の材料組成物で達成された１μｍの直径の突出するドットパターンを図示する走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）の顕微鏡写真である。
【図２】図２は、本発明の材料組成物で達成された２０μｍの直径の凹部が設けられた円形のパターンを図示するＳＥＭの顕微鏡写真である。
【図３】図３は、本発明の材料組成物で達成された１００ｎｍより下位（おおよそ５０ｎｍ）の間隙又はトレンチパターンを図示するＳＥＭの顕微鏡写真である。
【図４】図４は、本発明の材料組成物で達成されたおおよそ２０ｎｍの間隙又はトレンチパターンを図示するＳＥＭの顕微鏡写真である。
【図５】図５は、本発明の材料組成物で達成された５０から１００ｎｍの直径の穴の配列を図示するＳＥＭの顕微鏡写真である。
【図６】図６は、リフトオフ工程によって生産された金（Ａｕ）のナノドットの配列を図示するＳＥＭの顕微鏡写真である。
【図１】
2008501825.tif 000012
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【手続補正書】
【提出日】平成18年12月6日(2006.12.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
材料組成物であって、
単量体部分及び少なくとも一個の陽イオン重合性の官能基を有する第一の成分、
該第一の成分と反応性の、且つ、少なくとも三個の陽イオン重合性の官能基を含む架橋剤、並びに、
陽イオン性の光開始剤
を含む、材料組成物。
【請求項２】
前記第一の成分は、二個の陽イオン重合性の官能基を含む、請求項１に記載の材料組成物。
【請求項３】
前記第一の成分の前記単量体部分は、アリール、ノルボルナン、及びそれらの組み合わせの群より選択された有機単量体である、請求項１に記載の材料組成物。
【請求項４】
前記第一の成分の前記単量体部分は、（ＳｉＲ２Ｏ）又は（ＳｉＲＯ３／２）単位を含有する有機シリコーン単量体であると共に、Ｒは、水素、メチル基、フェニル基、炭化水素、又はフルオロカーボンである、請求項１に記載の材料組成物。
【請求項５】
前記第一の成分の前記陽イオン重合性の官能基は、エポキシ官能基、ビニルエーテル官能基、及びそれらの組み合わせの群より選択される、請求項１に記載の材料組成物。
【請求項６】
前記第一の成分は、
【化１】
2008501825.tif 000018
である、請求項１に記載の材料組成物。
【請求項７】
前記架橋剤は、四個の陽イオン重合性の官能基を含む、請求項１に記載の材料組成物。
【請求項８】
前記架橋剤は、シリコーンを含む、請求項１に記載の材料組成物。
【請求項９】
前記架橋剤の前記陽イオン重合性の官能基は、エポキシ官能基、ビニルエーテル官能基、及びそれらの組み合わせの群より選択される、請求項１に記載の材料組成物。
【請求項１０】
前記架橋剤は、
【化２】
2008501825.tif 000019
である、請求項１に記載の材料組成物。
【請求項１１】
前記第一の成分及び／又は前記架橋剤は、４−ビニル−１−シクロヘキサン−１，２−エポキシド及びＳｉＨ−官能性のシリコーン化合物の反応生産物である、請求項１に記載の材料組成物。
【請求項１２】
前記陽イオン性の光開始剤は、活性な陽イオン性の種及び陰イオン性の種を含むと共に、該陽イオン性の種は、オニウム塩を含む、請求項１に記載の材料組成物。
【請求項１３】
前記オニウム塩は、ジアリールヨードニウム塩、トリアリールスルホニウム塩、又は、テトラアリールホスホニウム塩であると共に、前記陰イオンの種は、ＢＦ４−、ＰＦ６−、ＡｓＦ６−、ＳｂＦ６−、及び（Ｃ６Ｆ５）４Ｂ−の群より選択される、請求項１２に記載の材料組成物。
【請求項１４】
前記第一の成分は、９０−９８重量部で存在し、前記架橋剤は、１−９重量部で存在し、且つ、前記陽イオン性の光開始剤は、０．１−２重量部で存在し、全ては、当該材料組成物の１００重量部に基づいたものである、請求項１に記載の材料組成物。
【請求項１５】
当該材料組成物の粘度を低減する非反応性の希釈剤をさらに含む、請求項１に記載の材料組成物。
【請求項１６】
前記非反応性の希釈剤は、ＰＧＭＥＡ、ＰＧＭＥ、２−ヘプタノン、キシレン、及びそれらの組み合わせの群より選択される、請求項１に記載の材料組成物。
【請求項１７】
前記第一の成分は、二個のエポキシ官能基を含むと共に前記第一の成分の前記単量体部分は、有機シリコーン単量体であり、前記架橋剤は、シリコーン及び四個のエポキシ官能基を含む、請求項１に記載の材料組成物。
【請求項１８】
当該組成物は、スピンコーティング、浸漬コーティング、又はスプレーコーティングによって、フィルムを形成するために、基体に塗布される、請求項１に記載の材料組成物。
【請求項１９】
当該組成物は、密着焼き付けに先立ち、液体の小滴として、基体に塗布される、請求項１に記載の材料組成物。
【請求項２０】
ナノスケールの密着焼き付け、ナノインプリントリソグラフィー（ＮＩＬ）、マイクロインプリントリソグラフィー、ＵＶで援助されたナノインプリントリソグラフィー、ステップ・アンド・フラッシュ・ナノインプリント・リソグラフィー（Ｓ−ＦＩＬ）、並びに組み合わせられたナノインプリント及びフォトリソグラフィーにおける請求項１に記載の材料組成物の使用。
【請求項２１】
接触アライナ、ナノインプリンター、ボンディング機、及び印刷機の群より選択された用具における請求項１に記載の材料組成物の使用。
【請求項２２】
０℃と１００℃との間の温度での及び／又は１０気圧未満の圧力での請求項１に記載の材料組成物の使用。
【請求項２３】
請求項１に記載の材料組成物の反応生産物を含む、硬化したレジストフィルム。
【請求項２４】
一般式
【化３】
2008501825.tif 000020
の請求項２３に記載の硬化したレジストフィルム。
【請求項２５】
基体の層、並びに、
該基体の層に形成された且つ請求項１に記載の材料組成物の反応生産物を含むレジスト層を含む物品。
【請求項２６】
前記基体の層は、シリコン又はガラスから形成される、請求項２５に記載の物品。
【請求項２７】
前記基体の層と前記レジスト層との間に配置された下塗り層をさらに含む、請求項２５に記載の物品。
【請求項２８】
前記下塗り層は、重合体から形成される、請求項２７に記載の物品。
【請求項２９】
前記重合体は、ポリ（メチル＝メタクリラート）を含む、請求項２８に記載の物品。
【手続補正書】
【提出日】平成19年2月1日(2007.2.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2008501825.tif 000021
【図２】
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【図３】
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【図４】
2008501825.tif 000024
【図５】
2008501825.tif 000025
【図６】
2008501825.tif 000026