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技術 レプリカモールドの製造方法およびレプリカモールド

出願人 国立研究開発法人理化学研究所
発明者 沖仲元毅塚越一仁青柳克信津島宏
出願日 2007年2月27日 (13年10ヶ月経過) 出願番号 2007-046969
公開日 2008年9月11日 (12年3ヶ月経過) 公開番号 2008-207475
状態 特許登録済
技術分野 プラスチック等の成形用の型 曲げ・直線化成形、管端部の成形、表面成形
主要キーワード 紫外光透過性 圧接圧力 ナノジルコニア ポリジフェニルシラン ビッカーズ硬度 反転転写 ピラー状 テトラハロシラン化合物
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2008年9月11日)のものです。
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課題

マスターモールドパターン転写性に優れ、かつ、非常に優れた硬度、透明性、耐熱性および耐薬品性を有するレプリカモールドおよびその簡便・安価な製造方法を提供すること。

解決手段

本発明のレプリカモールドの製造方法は、ポリシランシリコーン化合物とを含むレプリカモールド用材料基板に塗布する工程と;所定の微細パターンが形成されたマスターモールドを、塗布されたレプリカモールド用材料に圧接する工程と;マスターモールドとレプリカモールド用材料とを圧接した状態で、基板側からエネルギー線照射する工程と;マスターモールドを離型する工程と;レプリカモールド用材料に、マスターモールドが圧接されていた側からエネルギー線を照射する工程とを含む。

概要

背景

ナノメートル(nm)オーダー微細凹凸構造を有する微細パターンを形成する手法として、ナノインプリント技術が知られている。ナノインプリント技術によるパターン形成の代表的な手順は以下のとおりである:(1)基板パターニング材料を塗布し、(2)所定の凹凸構造を有する微細パターンを形成したモールドを、所定の圧力で当該パターニング材料に押し付け加熱処理による熱変形または紫外線照射による紫外線硬化を促し、(3)所定時間経過後にパターニング材料からモールドを引き離して、モールドに形成された微細パターンをパターニング材料に反転転写する。ナノインプリント技術によるパターン形成は、フォトリソグラフィーに用いられるステッパーに比べて格段に安価な装置で実施することができ、かつ、装置のメンテナンスが容易であるという利点を有している。

一方、ナノインプリント技術に用いられるモールドは、硬度耐薬品性に加え、熱インプリント用モールドの場合は耐熱性光インプリント用モールドの場合は紫外光透過性が要求され、かつ、目的に応じた所望の微細パターンが形成されなければならない。さらに、ナノインプリントにより積層構造を作製する場合には、下部構造とのアライメントが必要となるためアライメント用光源に対して透明である必要がある。このような観点から、モールドは、代表的には、石英ガラスシリコンを精密に微細加工(例えば、金属マスクを用いたドライエッチング)して得られる。しかし、従来のモールドの製造プロセスは、非常に煩雑であり、その結果、モールドは非常に高価なものとなる。したがって、このようなモールドをマスターモールドとして、当該マスターモールドからレプリカモールドを作成することが、経済的に非常に好ましい。

上記の観点から、マスターモールドと同等の特性を有するレプリカモールドおよびその簡便・安価な製造方法が強く望まれている。
“Comparison of infraredfrequency selective surfaces fabricated by direct-wire electron-beam andbilayer nanoimprint lithographies”, IrinaPuscasu, G. Boreman, R. C. Tiberio, D. Spencer, and R. R. Krchnavek, J. Vac.Sci. Technol. B 18 3578 (2000).
“Nonlinear opticalpolymer patterned by nanoimprint lithography as a photonic crystal waveguidestructure”, Motoki Okinaka, Shin-ichiro Inoue, KazuhitoTsukagoshi, and Yoshinobu Aoyagi, J. Vac. Sci. Technol. B 24 271 (2006).

概要

マスターモールドのパターン転写性に優れ、かつ、非常に優れた硬度、透明性、耐熱性および耐薬品性を有するレプリカモールドおよびその簡便・安価な製造方法を提供すること。本発明のレプリカモールドの製造方法は、ポリシランシリコーン化合物とを含むレプリカモールド用材料を基板に塗布する工程と;所定の微細パターンが形成されたマスターモールドを、塗布されたレプリカモールド用材料に圧接する工程と;マスターモールドとレプリカモールド用材料とを圧接した状態で、基板側からエネルギー線照射する工程と;マスターモールドを離型する工程と;レプリカモールド用材料に、マスターモールドが圧接されていた側からエネルギー線を照射する工程とを含む。

目的

本発明は上記従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、マスターモールドのパターン転写性に優れ、かつ、非常に優れた硬度、耐薬品性、耐熱性、および可視領域から紫外領域に対する透明性を有するレプリカモールドおよびその簡便・安価な製造方法に関する。

効果

実績

技術文献被引用数
2件
牽制数
4件

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請求項1

ポリシランシリコーン化合物とを含むレプリカモールド用材料基板に塗布する工程と、所定の微細パターンが形成されたマスターモールドを、該塗布されたレプリカモールド用材料に圧接する工程と、該マスターモールドと該レプリカモールド用材料とを圧接した状態で、該基板側からエネルギー線照射する工程と、該マスターモールドを離型する工程と、該レプリカモールド用材料に、該マスターモールドが圧接されていた側からエネルギー線を照射する工程とを含むレプリカモールドの製造方法。

請求項2

前記マスターモールドを離型した後に、酸素プラズマを照射する工程をさらに含む、請求項1に記載のレプリカモールドの製造方法。

請求項3

前記圧接工程が常温付近で行われる、請求項1または2に記載のレプリカモールドの製造方法。

請求項4

前記マスターモールドが圧接されていた側からエネルギー線を照射した後に、前記レプリカモールド用材料を加熱する工程をさらに含む、請求項1から3のいずれかに記載のレプリカモールドの製造方法。

請求項5

前記加熱工程が、150℃〜450℃で行われる、請求項4に記載のレプリカモールドの製造方法。

請求項6

前記ポリシランが分岐型ポリシランである、請求項1から5のいずれかに記載のレプリカモールドの製造方法。

請求項7

前記分岐型ポリシランの分岐度が2%以上である、請求項6に記載のレプリカモールドの製造方法。

請求項8

前記レプリカモールド用材料が、前記ポリシランおよび前記シリコーン化合物を重量比80:20〜5:95の割合で含有する、請求項1から7のいずれかに記載のレプリカモールドの製造方法。

請求項9

前記レプリカモールド用材料が増感剤をさらに含む、請求項1から8のいずれかに記載のレプリカモールドの製造方法。

請求項10

前記レプリカモールド用材料が金属酸化物粒子をさらに含む、請求項1から9のいずれかに記載のレプリカモールドの製造方法。

請求項11

請求項1から10のいずれかに記載の方法により得られた、レプリカモールド。

請求項12

10nmオーダーから10μmオーダーまでの異なるサイズを有する複数の微細パターンが形成されている、請求項11に記載のレプリカモールド。

請求項13

硬度が300HV以上であり、かつ、可視光領域における光透過率が90%以上であり、波長300nmの紫外領域における光透過率が70%以上である、請求項11または12に記載のレプリカモールド。

請求項14

ポリシランおよびシリコーン化合物由来二酸化ケイ素骨格を有し、硬度が300HV以上であり、かつ、可視光領域における光透過率が90%以上であり、波長300nmの紫外領域における光透過率が70%以上であり、10nmオーダーから10μmオーダーまでの異なるサイズを有する複数の微細パターンが形成されている、レプリカモールド。

技術分野

0001

本発明は、レプリカモールドの製造方法およびレプリカモールドに関する。より詳細には、本発明は、レプリカモールドの簡便・安価な製造方法およびそのような方法で得られたレプリカモールドに関する。

背景技術

0002

ナノメートル(nm)オーダー微細凹凸構造を有する微細パターンを形成する手法として、ナノインプリント技術が知られている。ナノインプリント技術によるパターン形成の代表的な手順は以下のとおりである:(1)基板パターニング材料を塗布し、(2)所定の凹凸構造を有する微細パターンを形成したモールドを、所定の圧力で当該パターニング材料に押し付け加熱処理による熱変形または紫外線照射による紫外線硬化を促し、(3)所定時間経過後にパターニング材料からモールドを引き離して、モールドに形成された微細パターンをパターニング材料に反転転写する。ナノインプリント技術によるパターン形成は、フォトリソグラフィーに用いられるステッパーに比べて格段に安価な装置で実施することができ、かつ、装置のメンテナンスが容易であるという利点を有している。

0003

一方、ナノインプリント技術に用いられるモールドは、硬度耐薬品性に加え、熱インプリント用モールドの場合は耐熱性光インプリント用モールドの場合は紫外光透過性が要求され、かつ、目的に応じた所望の微細パターンが形成されなければならない。さらに、ナノインプリントにより積層構造を作製する場合には、下部構造とのアライメントが必要となるためアライメント用光源に対して透明である必要がある。このような観点から、モールドは、代表的には、石英ガラスシリコンを精密に微細加工(例えば、金属マスクを用いたドライエッチング)して得られる。しかし、従来のモールドの製造プロセスは、非常に煩雑であり、その結果、モールドは非常に高価なものとなる。したがって、このようなモールドをマスターモールドとして、当該マスターモールドからレプリカモールドを作成することが、経済的に非常に好ましい。

0004

上記の観点から、マスターモールドと同等の特性を有するレプリカモールドおよびその簡便・安価な製造方法が強く望まれている。
“Comparison of infraredfrequency selective surfaces fabricated by direct-wire electron-beam andbilayer nanoimprint lithographies”, IrinaPuscasu, G. Boreman, R. C. Tiberio, D. Spencer, and R. R. Krchnavek, J. Vac.Sci. Technol. B 18 3578 (2000).
“Nonlinear opticalpolymer patterned by nanoimprint lithography as a photonic crystal waveguidestructure”, Motoki Okinaka, Shin-ichiro Inoue, KazuhitoTsukagoshi, and Yoshinobu Aoyagi, J. Vac. Sci. Technol. B 24 271 (2006).

発明が解決しようとする課題

0005

本発明は上記従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、マスターモールドのパターン転写性に優れ、かつ、非常に優れた硬度、耐薬品性、耐熱性、および可視領域から紫外領域に対する透明性を有するレプリカモールドおよびその簡便・安価な製造方法に関する。

課題を解決するための手段

0006

本発明のレプリカモールドの製造方法は、ポリシランシリコーン化合物とを含むレプリカモールド用材料を基板に塗布する工程と;所定の微細パターンが形成されたマスターモールドを、該塗布されたレプリカモールド用材料に圧接する工程と;該マスターモールドと該レプリカモールド用材料とを圧接した状態で、該基板側からエネルギー線照射する工程と;該マスターモールドを離型する工程と;該レプリカモールド用材料に、該マスターモールドが圧接されていた側からエネルギー線を照射する工程とを含む。

0007

好ましい実施形態においては、上記方法は、上記モールドを離型した後に、酸素プラズマを照射する工程をさらに含む。

0008

好ましい実施形態においては、上記圧接工程は常温付近で行われる。

0009

好ましい実施形態においては、上記方法は、上記モールドが圧接されていた側からエネルギー線を照射した後に、上記レプリカモールド用材料を加熱する工程をさらに含む。好ましい実施形態においては、上記加熱工程は150℃〜450℃で行われる。

0010

好ましい実施形態においては、上記ポリシランは分岐型ポリシランである。好ましい実施形態においては、上記分岐型ポリシランの分岐度は2%以上である。好ましい実施形態においては、上記レプリカモールド用材料は、上記ポリシランおよび上記シリコーン化合物を重量比80:20〜5:95の割合で含有する。

0011

好ましい実施形態においては、上記レプリカモールド用材料は増感剤をさらに含む。好ましい実施形態においては、上記レプリカモールド用材料は金属酸化物粒子をさらに含む。

0012

本発明の別の局面によれば、レプリカモールドが提供される。このレプリカモールドは、上記の方法により得られる。

0013

好ましい実施形態においては、上記レプリカモールドは、10nmオーダーから10μmオーダーまでの異なるサイズを有する複数の微細パターンが形成されている。好ましい実施形態においては、上記レプリカモールドは、硬度が300HV以上であり、かつ、可視光領域における光透過率が90%以上であり、波長300nmの紫外領域における光透過率が70%以上である。

0014

本発明の別の実施形態によるレプリカモールドは、ポリシランおよびシリコーン化合物由来二酸化ケイ素骨格を有し、硬度が300HV以上であり、かつ、可視光領域における光透過率が90%以上であり、波長300nmの紫外領域における光透過率が70%以上であり、10nmオーダーから10μmオーダーまでの異なるサイズを有する複数の微細パターンが形成されている。

発明の効果

0015

本発明によれば、ポリシランとシリコーン化合物とを含むレプリカモールド用材料を用い、かつ、特定の手順でエネルギー線照射を行うことにより、低温低圧・短時間でマスターモールドのパターン転写することが可能となる。その結果、レプリカモールドを、非常に簡便かつ安価に製造することができる。さらに、低温プロセスによりレプリカモールドを作製できるので、転写中温度変化による熱膨張収縮が無視できる程度に小さくなり、マスターモールドに忠実反転レプリカモールドが得られる。加えて、上記のようなレプリカモールド用材料を用いることにより、非常に優れた硬度、透明性、耐熱性および耐薬品性を同時に有するレプリカモールドを得ることができる。

発明を実施するための最良の形態

0016

以下、本発明に用いられるレプリカモールド用材料について説明し、次いで、レプリカモールドの製造方法の具体的手順について説明する。

0017

A.レプリカモールド用材料
本発明に用いられるレプリカモールド用材料は、ポリシランとシリコーン化合物とを含む。レプリカモールド用材料は、一般的には、溶媒をさらに含む。レプリカモールド用材料は、目的に応じて任意の適切な添加剤をさらに含み得る。添加剤の代表例としては、増感剤、表面調整剤、硬度を調整するための金属酸化物粒子等が挙げられる。

0018

A−1.ポリシラン
本明細書において「ポリシラン」とは、主鎖がケイ素原子のみからなる高分子をいう。本発明で使用するポリシランは、直鎖型であってもよく分岐型であってもよい。分岐型が好ましい。溶媒やシリコーン化合物に対する溶解性および相溶性に優れかつ成膜性に優れるからである。分岐型と直鎖型は、ポリシラン中に含まれるSi原子結合状態によって区別される。分岐型ポリシランとは、隣接するSi原子と結合している数(結合数)が、3または4であるSi原子を含むポリシランである。これに対して、直鎖型のポリシランでは、Si原子の、隣接するSi原子との結合数は2である。通常、Si原子の原子価は4であるので、ポリシラン中に存在するSi原子の中で結合数が3以下のものは、Si原子以外に、水素原子炭化水素基アルコキシ基等の有機置換基と結合している。好ましい炭化水素基の具体例としては、ハロゲン置換されていてもよい炭素数1〜10の脂肪族炭化水素基、炭素数6〜14の芳香族炭化水素基が挙げられる。脂肪族炭化水素基の具体例としては、メチル基エチル基プロピル基ブチル基、ヘキシル基、オクチル基、デシル基トリフルオロプロピル基およびノナフルオロヘキシル基などの鎖状炭化水素基、および、シクロヘキシル基メチルシクロヘキシル基のような脂環式炭化水素基などが挙げられる。芳香族炭化水素基の具体例としては、フェニル基、p−トリル基ビフェニル基およびアントラシル基などが挙げられる。アルコキシ基としては、炭素数1〜8のものが挙げられる。具体例としては、メトキシ基エトキシ基フェノキシ基オクチルオキシ基などが挙げられる。合成の容易さを考慮すると、これらの中でもメチル基およびフェニル基が特に好ましい。例えば、ポリメチルフェニルシランポリジメチルシランポリジフェニルシランやそれらの共重合体が好適に用いられ得る。例えば、ポリシランの構造を変化させることにより、得られるパターンや光学素子屈折率を調整することができる。具体的には、高屈折率が所望の場合はジフェニル基を共重合にて多く導入し、低屈折率を所望の場合はジメチル基を共重合にて多く導入することで調整可能である。

0019

分岐型ポリシランは、その分岐度が好ましくは2%以上であり、さらに好ましくは5%〜40%であり、特に好ましくは10%〜30%である。分岐度が2%未満である場合には、溶解性が低く、また得られる膜中に微結晶が生成しやすく、当該微結晶が散乱の原因となるので、透明性が不十分となる場合がある。分岐度が大きすぎると、高分子量体の重合が困難となる場合があり、また分岐に起因して可視領域での吸収が大きくなる場合がある。上記好ましい範囲においては、分岐度が高いほど、より光透過率を高めることができる。なお、本明細書において「分岐度」とは、隣接するSi原子との結合数が3または4であるSi原子が、分岐型ポリシラン中の全体のSi原子数に占める割合をいう。ここで、例えば、「隣接するSi原子との結合数が3である」とは、Si原子の結合手のうち3つがSi原子と結合していることをいう。

0020

本発明に使用されるポリシランは、ハロゲン化シラン化合物ナトリウムのようなアルカリ金属の存在下、n−デカントルエンのような有機溶媒中において80℃以上に加熱することによる重縮合反応によって製造することができる。また、電解重合法や、金属マグネシウム金属塩化物を用いた方法でも合成可能である。

0021

分岐型ポリシランは、例えば、オルガノトリハロシラン化合物テトラハロシラン化合物およびジオルガノジハロシラン化合物を含むハロシラン合物を加熱して重縮合することにより得られる。ハロシラン混合物中のオルガノトリハロシラン化合物およびテトラハロシラン化合物の量を調整することにより、分岐型ポリシランの分岐度を調整することができる。例えば、オルガノトリハロシラン化合物およびテトラハロシラン化合物が全体量の2モル%以上であるハロシラン混合物を用いることにより、分岐度が2%以上である分岐型ポリシランが得られ得る。ここで、オルガノトリハロシラン化合物は、隣接するSi原子との結合数が3であるSi原子源となり、テトラハロシラン化合物は、隣接するSi原子との結合数が4であるSi原子源となる。なお、分岐型ポリシランの分岐構造は、紫外線吸収スペクトル硅素核磁気共鳴スペクトルの測定により確認することができる。

0022

上記オルガノトリハロシラン化合物、テトラハロシラン化合物、およびジオルガノジハロシラン化合物がそれぞれ有するハロゲン原子は、好ましくは塩素原子である。オルガノトリハロシラン化合物およびジオルガノジハロシラン化合物が有するハロゲン原子以外の置換基としては、上述の水素原子、炭化水素基、アルコキシ基または官能基が挙げられる。

0023

上記分岐型ポリシランは、有機溶媒に可溶でありシリコーン化合物と相溶し、塗布により透明な膜が成膜できるものであれば特に限定されない。

0024

ポリシランは、目的に応じて、その少なくとも一部をフッ素化してもよい。このような変性を適切に行うことにより、表面エネルギーが小さく、離型剤を使わなくてもよいレプリカモールドを得ることができる。

0025

上記ポリシランの重量平均分子量は、好ましくは5000〜50000であり、さらに好ましくは10000〜20000である。

0026

上記ポリシランは、必要に応じて、シランオリゴマーを含んでいてもよい。ポリシラン中のシランオリゴマー含有量は、好ましくは5重量%〜25重量%である。このような量でシランオリゴマーを含有することにより、より低温での圧接工程が可能となる。オリゴマー量が25重量%を超える場合には、加熱工程においてパターンの流動消失が起こる場合がある。

0027

上記シランオリゴマーの重量平均分子量は、好ましくは200〜3000であり、さらに好ましくは500〜1500である。

0028

A−2.シリコーン化合物
本発明に用いられるシリコーン化合物としては、ポリシランおよび有機溶媒と相溶し、透明な膜を形成し得る任意の適切なシリコーン化合物が採用され得る。1つの実施形態においては、シリコーン化合物は、以下の一般式で表される化合物である。

0029

0030

[式中、R1からR12は、それぞれ独立して、ハロゲンまたはグリシジルオキシ基で置換されていてもよい炭素数1〜10の脂肪族炭化水素基、炭素数6〜12の芳香族炭化水素基、炭素数1〜8のアルコキシ基からなる群から選択される基である。a、b、cおよびdは、それぞれ0を含む整数であり、a+b+c+d≧1を満たすものである。]

0031

具体的には、有機置換基が2つあるD体と呼ばれるジクロロシランと、有機置換基が1つであるT体と呼ばれるトリクロロシランの2種類以上を加水分解縮合したものが挙げられる。

0032

上記脂肪族炭化水素基の具体例としては、メチル基、プロピル基、ブチル基、ヘキシル基、オクチル基、デシル基、トリフルオロプロピル基、グリシジルオキシプロピル基などの鎖状炭化水素基、およびシクロヘキシル基、メチルシクロヘキシル基のような脂環式炭化水素基などが挙げられる。上記芳香族炭化水素基の具体例としては、フェニル基、p−トリル基、ビフェニル基などが挙げられる。上記アルコキシ基の具体例としては、メトキシ基、エトキシ基、フェノキシ基、オクチルオキシ基、ter‐ブトキシ基などが挙げられる。

0033

上記R1からR12の種類ならびにa、b、cおよびdの値は、目的に応じて適切に選択され得る。例えば、ポリシランが有する炭化水素基と同じ基をシリコーン化合物に導入することにより、相溶性を向上させることができる。したがって、例えばポリシランとしてフェニルメチル系ポリシランを用いる場合には、フェニルメチル系またはジフェニル系のシリコーン化合物を使用することが好ましい。また例えば、1分子中にアルコキシ基を2つ以上有するシリコーン化合物(具体的には、R1からR12のうち少なくとも2つが炭素数1〜8のアルコキシ基であるシリコーン化合物)は、架橋剤として利用可能である。このようなシリコーン化合物の具体例としては、アルコキシ基を15重量%〜35重量%含んだメチルフェニルメトキシシリコーンフェニルメトキシシリコーンなどを挙げることができる。この場合、アルコキシ基の含有量は、シリコーン化合物の平均分子量とアルコキシユニットの分子量とから算出され得る。

0034

上記シリコーン化合物の重量平均分子量は、好ましくは100〜10000、さらに好ましくは100〜3000である。

0035

1つの実施形態においては、シリコーン化合物は、必要に応じて、二重結合含有シリコーン化合物を含む。シリコーン化合物中における二重結合含有シリコーン化合物の含有量は、好ましくは20重量%〜100重量%、さらに好ましくは50重量%〜100重量%である。このような範囲で二重結合含有シリコーン化合物を用いることにより、エネルギー線照射時の反応性を高め、より低温での圧接やより低照度での加工が可能となる。また、ポリシランに対してシリコーン化合物が多くなる配合の場合に、固形性の低下による熱処理時のパターンの流動や消失を防止することができる。

0036

二重結合含有シリコーン化合物の重量平均分子量は、好ましくは100〜10000、さらに好ましくは100〜5000である。

0037

上記二重結合含有シリコーン化合物において二重結合を提供する化学基は、好ましくはビニル基アリル基アクリロイル基またはメタクリロイル基である。例えば、一般にシランカップリング剤と呼ばれているシリコーン化合物の中で二重結合を有するものを用いることができる。この場合、ヨウ素価は、好ましくは10〜254である。シリコーン化合物1分子中の二重結合の個数は2つ以上であってもよい。このようなシリコーン化合物は、架橋剤として利用可能である。このようなシリコーン化合物の具体例としては、二重結合を1重量%〜30重量%含んだビニル基含有メチルフェニルシリコーンレジンなどを挙げることができる。

0038

二重結合含有シリコーン化合物としては、市販品を用いることができる。例えば、以下の表1に示す化合物を用いることができる。

0039

上記シリコーン化合物は、ポリシラン/シリコーン化合物の重量比が好ましくは80:20〜5:95の割合、さらに好ましくは70:30〜40:60の割合でレプリカモールド用材料中に含有されている。このような範囲でシリコーン化合物を含有させることにより、十分に硬化し(すなわち、非常に硬度に優れ)、クラックが非常に少なく、かつ、透明性の高いレプリカモールドが得られ得る。

0040

A−3.溶媒
上記レプリカモールド用材料は、一般的には溶媒を含む。溶媒は、好ましくは有機溶媒である。好ましい有機溶媒としては、炭素数5〜12の炭化水素系溶媒ハロゲン化炭化水素系溶媒エーテル系溶媒が挙げられる。炭化水素系溶媒の具体例としては、ペンタンヘキサンヘプタンシクロヘキサン、n−デカン、n−ドデカン等の脂肪族系溶媒ベンゼン、トルエン、キシレンメトキシベンゼン等の芳香族系溶媒などが挙げられる。ハロゲン化炭化水素系溶媒の具体例としては、四塩化炭素クロロホルム、1,2−ジクロロエタンジクロロメタンクロロベンゼンなどが挙げられる。エーテル系溶媒の具体例としては、ジエチルエーテルジブチルエーテルテトラハイドロフランなどが挙げられる。溶媒の使用量は、レプリカモールド用材料中のポリシラン濃度が10重量%〜50重量%となるような範囲が好ましい。

0041

A−4.増感剤
上記レプリカモールド用材料は、好ましくは、増感剤をさらに含み得る。増感剤の代表例としては、有機過酸化物が挙げられる。有機過酸化物としては、ポリシランのSi−Si結合間に効率良く酸素を挿入できる化合物であれば任意の適切な化合物が採用され得る。例えば、パーオキシエステル系過酸化物ベンゾフェノン骨格を有する有機過酸化物が挙げられる。より具体的には、3,3',4,4'−テトラ(t−ブチルパーオキシカルボニルベンゾフェノン(以下、「BTTB」という)が好ましく用いられる。また、有機過酸化物は、二重結合含有シリコーン化合物の二重結合に作用して、二重結合間同士の付加重合反応を促進する効果を有する。

0042

上記増感剤は、上記ポリシランおよびシリコーン化合物の合計100重量部に対して、好ましくは1重量部〜30重量部、さらに好ましくは2重量部〜10重量部の割合で用いられ得る。このような範囲で増感剤を用いることにより、非酸化雰囲気下でもポリシランの酸化が促進され、非常に優れた硬度を有するレプリカモールドを低温・低圧・短時間で形成することができる。

0043

A−5.表面調整剤
上記表面調整剤の具体例としては、フッ素系の界面活性剤が挙げられる。表面調整剤は、上記ポリシランおよびシリコーン化合物の合計100重量部に対して、好ましくは0.01重量部〜0.5重量部の割合で用いられ得る。表面調整剤を用いることにより、レプリカモールド用材料の塗布性を向上させることができる。

0044

A−6.金属酸化物粒子
上記金属酸化物粒子としては、本発明の効果が得られる限りにおいて任意の適切な粒子が用いられ得る。金属酸化物を構成する金属の具体例としては、リチウム(Li)、銅(Cu)、亜鉛(Zn)、ストロンチウム(Sr)、バリウム(Ba)、アルミニウム(Al)、イットリウム(Y)、インジウム(In)、セリウム(Ce)、ケイ素(Si)、チタン(Ti)、ジルコニウム(Zr)、スズ(Sn)、ニオブ(Nb)、アンチモン(Sb)、タンタル(Ta)、ビスマス(Bi)、クロム(Cr)、タングステン(W)、マンガン(Mn)、鉄(Fe)、ニッケル(Ni)、ルテニウム(Ru)およびこれらの合金が挙げられる。金属酸化物における酸素の組成は、金属の価数に応じて決定される。本発明においては、金属酸化物として、酸化ジルコン酸化チタンおよび/または酸化亜鉛が好適に用いられ得る。これらを用いることにより、非常に優れた硬度を有するレプリカモールドを得ることができる。

0045

上記金属酸化物粒子の平均粒子径は、好ましくは1nm〜100nmであり、さらに好ましくは1nm〜50nmである。このような範囲の平均粒子径を有する金属酸化物粒子を用いることにより、硬度および透明性に特に優れたレプリカモールドを得ることができる。

0046

上記金属酸化物粒子は、上記ポリシラン100重量部に対して好ましくは50重量部〜500重量部、さらに好ましくは100重量部〜300重量部の割合でレプリカモールド用材料に含有される。このような範囲で金属酸化物粒子を含有することにより、所望の硬度を有するレプリカモールドを得ることができ、かつ、製造時および/またはパターン形成時の塗膜形成特性にも優れる。

0047

上記金属酸化物粒子は、任意の適切な方法を用いて得ることができる。例えば、湿式法焼成法などを用いて形成することができる。また、上記金属酸化物粒子は、市販品を用いてもよい。市販品の具体例としては、住友大阪セメント株式会社製の商品ナノジルコニア分散液NZD-8J61が挙げられる。金属酸化物粒子は、1つの実施形態においては、分散液の形態で提供される。この場合、代表的には、レプリカモールド用材料は、金属酸化物粒子の分散液に他の成分を撹拌しながら加えることにより調製され得る。別の実施形態においては、金属酸化物粒子は、分散していない形態(実質的に粒子の形態)で提供されてもよい。この場合、金属酸化物粒子は、レプリカモールド用材料の他の成分中に分散され、後述の溶媒等を用いてレプリカモールド用材料の固形分濃度を調整することができる。いずれの実施形態においても、分散剤が好適に用いられる。

0048

なお、本発明においては、上記金属酸化物粒子の他にも、例えば500HV以上の硬度を有する硬質粒子を用いることができる。このような硬質粒子の具体例としては、SiC粒子、SiN粒子が挙げられる。

0049

B.レプリカモールドの製造方法
図面を参照して、本発明の実施形態によるレプリカモールドの製造方法を説明する。図1(a)〜(e)は、本発明の好ましい実施形態によるレプリカモールドの製造方法の手順を説明する模式図であり、図2(a)〜(d)は、レプリカモールド用材料中のポリシランの化学変化を説明する模式図である。

0050

まず、図1(a)に示すように、上記A項で説明したレプリカモールド用材料102を基板100に塗布する。基板としては、エネルギー線を透過し得る任意の適切な基板が採用され得る。基板の代表例としては、エネルギー線として紫外線を用いる場合には石英基板が挙げられる。レプリカモールド用材料の塗布方法としては、任意の適切な方法が採用され得る。代表例としては、スピンコートが挙げられる。レプリカモールド用材料の塗布厚みは、モールド微細パターン部の高さより大きいことが好ましい。例えばモールドの微細パターン部の高さが1.0μmである場合には、レプリカモールド用材料の塗布厚みは、好ましくは1.1μm〜2.0μm程度である。レプリカモールド用材料の塗布厚みは、レプリカモールド用材料の濃度、スピンコーター回転数を調整することにより制御され得る。

0051

次に、図1(b)に示すように、目的に応じて所定の微細パターンが形成されたマスターモールド104を、塗布されたレプリカモールド用材料102に圧接する。圧接は、好ましくは常温付近で行われる。上記のようなレプリカモールド用材料を用いて、かつ、後述する一連の処理を行うことにより、常温付近での圧接が可能となる。常温付近での圧接は昇温および降温に必要な時間を最小限にすることができるので、ナノインプリントプロセス(具体的には、マスターモールドのパターン転写プロセス)の処理時間が大幅に短縮され得る。さらに、常温付近での圧接のメリットは、圧接中の温度変化による膨張や収縮が無視できる程小さくなるので、マスターモールドに対するレプリカモールドに形成された微細パターンの変形がきわめて良好に防止され得ることにある。このような常温付近での圧接を実現したことが本発明の成果の1つである。1つの実施形態においては、圧接温度は常温〜80℃であり、圧接圧力は1MPa〜3MPaであり、圧接時間は5秒〜15秒である。本発明によれば、このような低温・低圧・短時間でのナノインプリント(具体的には、マスターモールドのパターン転写)が可能となる。なお、本発明においては、圧接前のレプリカモールド用材料に加熱処理(いわゆるプリベーク処理)を行うことが好ましい、プリベーク処理の条件としては、例えば、加熱温度は50℃〜100℃であり、加熱時間は3分〜7分である。

0052

上記マスターモールド104は、好ましくはエネルギー線透過性材料で構成され、さらに好ましくはマスターモールドとレプリカモールドのアラインメントを行うために光透過性材料で構成される。マスターモールドを構成する材料の具体例としては、石英ガラスや加工性に優れたSi基板が挙げられる。

0053

次に、図1(c)に示すように、マスターモールド104とレプリカモールド用材料102とを圧接した状態で、エネルギー線(代表的には紫外線、後述)を照射する。その結果、レプリカモールド用材料中のポリシランのSi−Si結合がSi−O−Si結合に変化し、レプリカモールド用材料がガラス化する。その結果、マスターモールドに形成された微細パターンがレプリカモールド用材料に転写され、かつ、当該パターンが固定される。エネルギー線照射は、基板100側から行われる。基板100側からエネルギー線照射を行うことにより、図2(a)に示すように、レプリカモールド用材料全体としてはモールドのパターンを十分固定するまで酸化(代表的には光酸化)を進行させ、かつ、基板100近傍のレプリカモールド用材料については、例えば石英基板を用いる場合には基板のSi原子との間でもSi−O−Si結合を形成し、非常に強固な密着を実現することができる。しかも、図2(a)に示すように、マスターモールド104近傍のレプリカモールド用材料については適度な光照射量を選択することにより酸化(代表的には光酸化)の進行を抑制し、マスターモールドとの優れた離型性を確保することができる。マスターモールドとレプリカモールド用材料との界面に光酸化されていない部分を残した結果、マスターモールドとレプリカモールド用材料が固着することなく離型を行うことができ、非常に高い歩留まりでレプリカモールドを形成することができる。

0054

上記エネルギー線の代表例としては、光(可視光、赤外線、紫外線)、電子線、熱が挙げられる。本発明においては、紫外線が特に好適に用いられる。紫外線は、好ましくは、波長スペクトルピークが365nm以下のものである。紫外線源の具体例としては、超高圧水銀ランプハロゲンランプが挙げられる。1つの実施形態においては、レプリカモールド用材料の塗布厚みが2μm程度である場合には、水平放射強度が105μW/cm(波長λ=360nm〜370nm)の紫外光を3分間程度照射することにより、ガラス化を行うことができる。

0055

次に、マスターモールド104を、レプリカモールド用材料102から離型する。上記のように、マスターモールド近傍のレプリカモールド用材料は酸化が適度に抑制されているので、マスターモールドの離型はきわめて容易であり、離型時のパターン欠落や歩留まりの低下が顕著に抑制され得る。しかも、図1(d)に示すように、マスターモールドを離型した時点で、レプリカモールドは、外見上、十分良好に形成されている。

0056

ここで、必要に応じて、レプリカモールド用材料(外見的には、十分に形成されたレプリカモールド)102に、酸素プラズマを照射してもよい。酸素プラズマを照射することにより、酸化が完了していないマスターモールド近傍のレプリカモールド用材料に十分な量の酸素が供給され、その結果、図2(b)に示すように表面に硬質酸化被膜が形成される。その結果、レプリカモールドに形成された微細パターンの型崩れが、非常に良好に防止される。プラズマ処理で形成される酸化被膜の厚みは、例えば2nm〜3nmである。酸素プラズマの照射条件は、例えば、酸素流量800cc、チャンバー圧力10Pa、照射時間1分間、出力400Wである。

0057

次に、図1(d)に示すように、レプリカモールド用材料(外見的には、十分に形成されたレプリカモールド)102に、基板100とは反対側(すなわち、マスターモールド104が圧接されていた側)からエネルギー線(代表的には、紫外線)を照射する。当該紫外線照射により、マスターモールド近傍のレプリカモールド用材料の光酸化が実質的に完了し、パターン表面の酸化が十分なものとなる(図2(c)参照)。1つの実施形態においては、紫外線照射は、オゾン存在下で行われ得る。オゾン存在下で紫外線照射を行うことにより、紫外線照射による光酸化反応に加えてオゾンによる化学的酸化反応が進行し、未反応のパターン表面の酸化をきわめて良好に完了させることができる。

0058

好ましくは、上記マスターモールド側からのエネルギー線照射の後に、加熱処理(いわゆるポストベーク処理)がさらに行われ得る。ポストベーク処理を行うことにより、上記紫外線照射によるポリシランの酸化反応(光酸化)に加えて、熱によるポリシランの酸化反応(熱酸化)が起こる。その結果、ポリシランの酸化がさらに進み、非常に硬質のガラス化が実現され得る(図1(e)および図2(d)参照)。1つの実施形態においては、ポストベーク処理の条件は、加熱温度が好ましくは150℃〜450℃であり、加熱時間が3分〜10分である。なお、加熱温度は、目的に応じて変化し得る。例えば、150℃〜200℃でポストベークすることにより、得られるレプリカモールドに耐薬品性が付与され得る。従来のポストベーク処理(例えば、350℃以上)に比べて格段に低温でのポストベーク処理を実現したことが、本発明の特徴の1つである。また例えば、400℃でポストベークすることにより、低融点ガラス匹敵するビッカーズ硬度を有するレプリカモールドが得られ得る。

0059

実用的には、レプリカモールド表面にシランカップリング剤などによる離型剤の塗布が行われる。通常、レプリカモールド上の微細パターンは、その微細パターンにより表面積が増大し、転写すべきパターニング材料が付着しやすい状況になっている。これを防止するために、表面エネルギーを下げるCF3基などを含むシランカップリング剤をモールド表面に付着させることが好ましい。離型剤の塗布方法としては、例えば、真空蒸着カップリング剤中へのディッピングなどが挙げられる。ディッピングが好ましい。離型剤とモールド表面に強固な結合が生じるからである。また、レプリカモールドのパターンがナノメートルオーダーであるので、離型剤の膜厚単一分子膜程度の厚さ(数nm)であることが望ましい。離型剤の塗布の具体的な手順としては、例えば以下が挙げられる:アセトンなどの薬品によりモールド表面から汚染物質ゴミ等を除去した後、UVオゾンクリーナーなどによりモールドレプリカをSiO2清浄面とし、次いで1%程度のトリクロロ(1H,1H,2H,2H-パーフルオロオクチル)シラン溶液中に5分間ディッピングすることにより、離型剤を塗布する。

0060

以上のようにして、レプリカモールドが得られる。

0061

C.レプリカモールド
本発明のレプリカモールドは、上記レプリカモールド用材料に含まれるポリシランおよびシリコーン化合物由来の二酸化ケイ素骨格を有する。このレプリカモールドは、通常のガラスと同等の硬度および透明性を有する。本発明のレプリカモールドは、硬度が好ましくは300HV以上、より好ましくは450HV以上、さらに好ましくは800HV程度である。さらに、光透過率は、光学アラインメントに用いられる場合には、可視光領域において好ましくは90%以上であり、UVインプリントに用いられる場合には紫外光領域において好ましくは70%以上である。好ましくは、本発明のレプリカモールドは、光透過率が可視光領域において90%以上であり、かつ、紫外光領域において70%以上である。

0062

本発明のレプリカモールドは、好ましくは、250℃で5分間の加熱処理の前後でパターンの高さ比が実質的に変化しないような耐熱性を有する。また、本発明のレプリカモールドは、好ましくは、350℃で5分間の加熱処理の前後におけるパターン高さの変化率が±5%以内であるような耐熱性を有する。さらに、本発明のレプリカモールドは、非常に優れた耐薬品性を有する。より詳細には、本発明のレプリカモールドは、有機溶媒、強酸および強塩基のいずれに対しても、非常に高い耐性を有する。例えば、本発明のレプリカモールドは、アセトン中での5分間の超音波洗浄後にパターン形状を実質的に完全に維持し得る。また例えば、本発明のレプリカモールドは、HCl、HFまたはNaOHへの30分間の浸漬後にパターン形状を実質的に完全に維持し得る。

0063

好ましくは、本発明のレプリカモールドは、10nmオーダーから10μmオーダーまでの異なるサイズを有する複数の微細パターンが形成されている。上記レプリカモールド用材料はマスターモールドのパターン転写性に非常に優れるので、このような3桁異なるサイズのパターンを一括して形成することができる。例えば、線幅および線間隔がともに50nm〜25μmのラインアンドスペース(L&S)パターンを、一括して形成することができる。

0064

以上のように、本発明のレプリカモールドは、パターン転写性、硬度、透明性(可視領域および紫外領域における光透過率)、耐熱性および耐薬品性のすべてを同時に満足し得る。しかも、上記B項で説明したように、本発明のレプリカモールドは、低温・低圧・短時間のプロセスで、きわめて簡便・安価に製造され得る。これらの特性をすべて兼ね備えたレプリカモールドを実際に得たことが、本発明の大きな成果の1つである。

0065

以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例には限定されない。

0066

(参考例1:ポリシランの合成)
攪拌機を備えた1000mlフラスコにトルエン400mlおよびナトリウム13.3gを充填した。このフラスコの内容物を紫外線から遮断したイエロールーム中で111℃に昇温し、高速攪拌することによりナトリウムをトルエン中に微細に分散させた。ここにフェニルメチルジクロロシラン42.1g、テトラクロロシラン4.1gを添加し、3時間攪拌することにより重合を行った。その後、得られた反応混合物エタノールを添加することにより、過剰のナトリウムを失活させた。水洗後、分離した有機層をエタノール中に投入することにより、ポリシランを沈澱させた。得られた粗製のポリシランをエタノールから3回再沈殿させることにより、重量平均分子量11600で、オリゴマーを10%含有した、分岐型ポリメチルフェニルシランを得た。

0067

(参考例2:フッ素含有ポリシランの合成)
フェニルメチルシジクロロシランの代わりにフェニルメチルジクロロシラン25.8gとメチルトリフルオロプロピルジクロロシラン28.5gとを用いたこと以外は参考例1と同様にして、重量平均分子量10000で、オリゴマーを10%含有したフェニルメチル/メチルトリフルオロプロピル(1/1)コポリシランを得た。

0068

(参考例3:レプリカモールド用材料の調製)
参考例1で得られたポリメチルフェニルシラン(PMPS)、参考例2で得られたフェニルメチル/メチルトリフルオロプロピル(1/1)コポリシラン(PMTFCPS)、ビニル基含有フェニルメチルシリコーンレジン(商品名「KR−2020」、Mw=2900、ヨウ素価=61)、及び有機過酸化物BTTB(日本油脂製、固形分20重量%)を表2に示す割合で配合し、メトキシベンゼン(商品名「アニソール−S」、協和発酵ケミカル社製)に固形分77重量%となるように溶解しレプリカモールド用材料No.1〜No.7を調製した。レプリカモールド用材料No.7においては、酸化ジルコンナノ粒子分散液(住友大阪セメント株式会社製、商品名 NZD-8J61 、固形分16%)を上記材料と組み合わせて用いた。

0069

0070

(実施例1)
石英基板から5mm×5mmの試料片切り出し、十分に洗浄して、基板として用いた。洗浄は、アセトン中で3分間超音波洗浄した後、UVオゾンクリーナー中に10分間静置することにより行った。この基板表面に、参考例2で得られたレプリカモールド用材料No.1を、2500rpmで40秒間スピンコートすることにより、厚み約2μmの塗布膜を得た。当該レプリカモールド用材料が塗布された基板を、80℃で5分間プリベークした。

0071

次いで、複数のサイズのラインアンドスペース(L&S)パターンが形成されたSi製マスターモールドを、80℃および圧力2MPaで10秒間、上記塗布膜に押し当ててインプリントを行った。本実施例で用いたモールドのL&Sパターンは、ラインスペースの比L:Sが1:1で、ライン(スペース)の大きさが250nmから25μmの2桁大きさの異なるものであった。さらに、マスターモールドを押し当てた状態で、基板側から紫外線照射(光源:超高圧水銀ランプ、出力:250W、照射時間:約3分間)を行い、塗布膜のほぼ全体を光酸化させた。次いで、マスターモールドを垂直に引き上げて離型した。マスターモールド離型後の塗布膜(レプリカモールド)表面には、マスターモールドのパターンが良好に反転転写されていた。

0072

さらに、レプリカモールド表面に酸素プラズマ処理を行った。酸素プラズマ処理の条件は、酸素流量800cc、チャンバー圧力10Pa、照射時間1分間、出力400Wであった。次に、レプリカモールドのパターン表面側(マスターモールドが押し当てられていた側)から、紫外線照射を行った。この紫外線照射は、UVオゾンクリーナーを用いて、オゾン存在下で行った。ここでは、酸素流量0.5L/minで30分間処理した。最後に、上記のようにして得られたレプリカモールドを、ホットプレート上、400℃で5分間、ポストベーク処理した。以上のようにして、レプリカモールドを得た。

0073

得られたレプリカモールドの微細パターンを、走査型電子顕微鏡(SEM)により観察した。結果を図3(a)および図3(b)に示す。図3(a)は、本発明の実施例で用いたマスターモールドの微細パターンのSEM写真であり、図3(b)は本発明の実施例により得られたレプリカモールドの微細パターンのSEM写真である。図3(a)および図3(b)から明らかなように、250nm〜2.5μmのL&Sパターンが一括して、非常に良好にインプリントされていた。さらに、同条件において50nm〜25μmまでのL&Sパターンの転写が良好に行えることを確認しており、おおよそ3桁異なるサイズを有する構造の一括形成成功した。このように、本発明のレプリカモールドの製造方法によれば、低温・低圧・短時間で非常に良好にマスターモールドのパターンをレプリカモールドに転写できることがわかった。しかも、低温処理が可能となったことにより、プロセス全体に要する時間が従来に比べて顕著に短縮化された。その結果、レプリカモールドを、非常に簡便・安価に製造することができた。

0074

得られたレプリカモールド表面をアセトンで洗浄し、汚染物質やゴミ等を除去した。次いで、UVオゾンクリーナーを用いてモールドレプリカをSiO2清浄面とし、さらに、1%程度のトリクロロ(1H,1H,2H,2H-パーフルオロオクチル)シラン溶液中に5分間ディッピングすることにより、離型剤を塗布した。ディッピングの後、180℃での熱処理によりレプリカモールド間との強固な結合を形成させた。最後に、余分な離型剤を除去するために1分間アセトン中で超音波洗浄を行った。

0075

さらに、得られたレプリカモールドの特性に関して、以下の評価を行った:
(1)耐熱性
得られたレプリカモールドをホットプレート上で加熱し、加熱前後のパターンの高さの比を耐熱性の指標とした。本実施例で得られたレプリカモールドは250℃、5分間の加熱処理後のパターン高さ比が1であった(加熱前後で形状が変化しなかった)。さらに、350℃、5分間の加熱処理後のパターン高さ比が0.95であった(加熱による収縮率が5%であった)。このように、本実施例で得られたレプリカモールドは、優れた耐熱性を示した。
(2)機械的特性
マイクロビッカーズ硬度を測定して評価した。本実施例で得られたレプリカモールドのビッカーズ硬度は310HVであり、PMMAの約3倍の硬度であった。このように、本実施例で得られたパターンは、優れた機械的特性(硬度)を示した。
(3)光透過性・透明性
通常の方法で透過率を測定した。その結果、本実施例で得られたレプリカモールドの可視光透過率は約90%以上であり、かつ、波長300nmの深紫外光の透過率が70%以上であった。このように、本実施例で得られたレプリカモールドは、可視領域のみならず深紫外領域でも優れた透過性を有しており、UVインプリント用モールドレプリカとしても好適に使用可能であることを確認した。
(4)耐薬品性
得られたレプリカモールドをアセトン中で5分間超音波洗浄した。本実施例で得られたレプリカモールドは、超音波洗浄後も、その形状を実質的に完全に維持していた。
また、得られたレプリカモールドを、10%のHCl水溶液、10%のNaOH水溶液、および5%のHF水溶液にそれぞれ30分間浸漬した。その結果、本実施例で得られたレプリカモールドは、いずれの溶液処理においても、その形状を実質的に完全に維持していた。このように、本実施例で得られたレプリカモールドは、非常に優れた耐薬品性を有していた。モールドはパターン材料の付着が起こるため優れた耐薬品性が要求されるが、その要件を満たすことを確認した。
(5)アスペクト比
得られたパターンのSEM写真から解析した。その結果、250nmのL&Sパターンにおいてアスペクト比5を達成した。本発明のレプリカモールド用材料は、通常のガラスとは異なり、紫外線照射前は非常に柔らかいので、さらに高いアスペクト比を有するパターン形成が可能であることを確認した。

0076

(実施例2)
レプリカモールド用材料No.2を用いたこと以外は実施例1と同様にしてレプリカモールドを形成した。得られたレプリカモールドを実施例1と同様の評価に供した。その結果、実施例1と同様に、マスターモールドのパターンが非常に良好にレプリカモールドに転写されていること、ならびに、レプリカモールドが、優れた硬度および透明性のみならず、耐熱性、耐薬品性およびアスペクト比を有することを確認した。

0077

(実施例3)
レプリカモールド用材料No.3を用いたこと以外は実施例1と同様にしてレプリカモールドを形成した。得られたレプリカモールドを実施例1と同様の評価に供した。その結果、実施例1と同様に、マスターモールドのパターンが非常に良好にレプリカモールドに転写されていること、ならびに、レプリカモールドが、優れた硬度および透明性のみならず、耐熱性、耐薬品性およびアスペクト比を有することを確認した。

0078

(実施例4)
レプリカモールド用材料No.4を用いたこと以外は実施例1と同様にしてレプリカモールドを形成した。得られたレプリカモールドを実施例1と同様の評価に供した。その結果、実施例1と同様に、マスターモールドのパターンが非常に良好にレプリカモールドに転写されていること、ならびに、レプリカモールドが、優れた硬度および透明性のみならず、耐熱性、耐薬品性およびアスペクト比を有することを確認した。

0079

(実施例5)
レプリカモールド用材料No.5を用いたこと以外は実施例1と同様にしてレプリカモールドを形成した。得られたレプリカモールドを実施例1と同様の評価に供した。その結果、実施例1と同様に、マスターモールドのパターンが非常に良好にレプリカモールドに転写されていること、ならびに、レプリカモールドが、優れた硬度および透明性のみならず、耐熱性、耐薬品性およびアスペクト比を有することを確認した。

0080

(実施例6)
レプリカモールド用材料No.6を用いたこと以外は実施例1と同様にしてレプリカモールドを形成した。得られたレプリカモールドを実施例1と同様の評価に供した。その結果、実施例1と同様に、マスターモールドのパターンが非常に良好にレプリカモールドに転写されていること、ならびに、レプリカモールドが、優れた硬度および透明性のみならず、耐熱性、耐薬品性およびアスペクト比を有することを確認した。さらに、表面接触角を測定したところ水に対して110°の接触角となり表面エネルギーが低下しており、フッ素系のシランカップリング剤(トリクロロ(1H,1H,2H,2H-パーフルオロオクチル)シラン)(離型剤)の塗布が不要であることを確認した。

0081

(実施例7)
レプリカモールド用材料No.7を用いたこと以外は実施例1と同様にしてレプリカモールドを形成した。得られたレプリカモールドを実施例1と同様の評価に供した。その結果、実施例1と同様に、マスターモールドのパターンが非常に良好にレプリカモールドに転写されていること、ならびに、レプリカモールドが、優れた硬度および透明性のみならず、耐熱性、耐薬品性およびアスペクト比を有することを確認した。特に硬度は500HVに向上していた。

0082

(比較例1)
実施例1と同様にして、基板に塗布されたレプリカモールド用材料に紫外光を透過する石英製マスターモールドを押し当ててインプリントを行った。次いで、マスターモールド側から紫外線を照射したこと以外は実施例1と同様にして紫外線照射を行った。次いで、マスターモールドを引き上げたところ、ほとんどの部分でマスターモールドとレプリカモールド用材料が固着して、実質的にパターンを形成できなかった。

0083

(比較例2)
モールド離型後に酸素プラズマ処理も紫外線照射も行わなかったこと以外は実施例1と同様にしてレプリカモールドを作製した。得られたレプリカモールドを実施例1と同様の評価に供した。その結果、パターンの崩れを観察した。

0084

(比較例3)
水素シルセスキオキサン(HSQ:Hydrogen Silsequioxane、東レ・ダウコーニング社製)を用いて、Jpn. J. Appl. Phys.,
41,4198(2002).に記載の手順に従って、レプリカモールドの作製を試みた。インプリントの条件は、4MPa、50℃であった。このような条件で、実施例1と同様のL&Sパターンを形成しようとしたが、材料がわずかにへこむ程度であり、パターンは形成されなかった。また、一様なサイズのピラー状パターンの形成も試みたが、こちらも失敗に終わった。

0085

(比較例4)
PMMAを用いてレプリカモールドの作製を試みた。インプリントの条件は、150℃、4MPa、10秒であった。この条件で、実施例1と同様のL&Sパターンが一応形成された。しかし、150℃でベークすると、パターンが消失した。また、得られたレプリカモールドをアセトンに浸漬すると即座に溶解した。さらに、得られたレプリカモールドのビッカース硬度は100HVであり、実施例1のレプリカモールドのビッカーズ硬度の3分の1より小さかった。

0086

実施例および比較例の結果から明らかなように、特定のレプリカモールド用材料を用いて本発明の製造方法によりレプリカモールドを作製することによって、パターン転写性、硬度、透明性、耐熱性、耐薬品性およびアスペクト比のすべてに優れたレプリカモールドが得られることがわかった。

0087

本発明のレプリカモールドは、UVおよび熱ナノインプリント技術に好適に利用され得る。

図面の簡単な説明

0088

本発明の好ましい実施形態によるレプリカモールドの製造方法の手順を説明する模式図である。
本発明の好ましい実施形態によるレプリカモールドの製造方法におけるレプリカモールド用材料中のポリシランの化学変化を説明する模式図である。
(a)は、本発明の実施例で用いたマスターモールドの微細パターンのSEM写真であり、図3(b)は本発明の実施例により得られたレプリカモールドの微細パターンのSEM写真である。

符号の説明

0089

100基板
102レプリカモールド用材料(レプリカモールド)
104 マスターモールド

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  • 信越化学工業株式会社の「 タイヤ成型用離型剤組成物およびタイヤ成型用ブラダー」が 公開されました。( 2020/10/29)

    【課題】一度離型剤を塗布した後、再度離型剤を塗布することなく、従来よりも大幅に多く繰り返し連続してタイヤの成型加硫が可能となる、離型性に優れたタイヤ成型用離型剤組成物を提供する。【解決手段】(A)1分... 詳細

  • アズビル株式会社の「 金型」が 公開されました。( 2020/10/29)

    【課題】異物を挟み込んだ場合でも、型かじりを防止することができる金型を提供する。【解決手段】固定側金型10と、固定側金型10に対して進退可能に設けられる可動側金型20と、固定側金型10及び可動側金型2... 詳細

  • 株式会社ブリヂストンの「 ベントホール清掃装置及びベントホール清掃方法」が 公開されました。( 2020/10/29)

    【課題】タイヤ加硫用モールドのベントホールを清掃する際に、ベントホールに挿入する清掃工具が折れるのを防止する。【解決手段】ベントホール清掃装置100は、タイヤ加硫用モールド1の姿勢を検出するモールド検... 詳細

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