JP2010253753A - Mold for imprint and method of manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a mold for an imprint having flexibility and excellent mold release performance, responding to large area transfer such as a display screen, having economic advantages and usable for a thermal imprint to cyclic olefin copolymers useful as a material of an optical member, and to provide a method of manufacturing the same. <P>SOLUTION: The mold for the imprint comprises a fibrous structure and cured resin. At least in a region where a transfer pattern is present, air gaps of the fibrous structure are filled with the cured resin, and the three-dimensional shaped transfer pattern comprising the cured resin is formed on the surface of the fibrous structure. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、インプリント用モールドおよびその製造方法に関し、さらに詳しくは、ディスプレイや光学部材の製造に有用な、インプリント用モールドおよびその製造方法に関する。   The present invention relates to an imprint mold and a method for manufacturing the same, and more particularly to an imprint mold useful for manufacturing a display and an optical member and a method for manufacturing the same.

従来、微細加工技術としては、写真製版技術から発展した半導体リソグラフィー技術が工業的に使われている。しかし、この半導体リソグラフィー技術は、製造装置等が高価なため、現実の工業的生産においては、半導体製造等、経済的に見合う用途に限定されてしまい、光学部材製造等の他の用途に対しては、より安価な加工技術が求められているのが実情である。   Conventionally, as a fine processing technique, a semiconductor lithography technique developed from a photoengraving technique is industrially used. However, this semiconductor lithography technology is expensive in terms of manufacturing equipment and the like, so in actual industrial production, it is limited to uses that are economically suitable for semiconductor manufacturing and the like, and for other uses such as optical member manufacturing. However, the actual situation is that a cheaper processing technique is required.

また、半導体製造の用途においても、現在の半導体リソグラフィー技術の延長では、光学的な解像度の限界のため、さらなる微細化の要求に応じることは困難である。
それゆえ、近年、別の微細加工技術として、可塑性の樹脂を鋳型(モールド)で押圧等して、所望の微細な構造(パターン)を転写・成型するナノインプリント技術が注目を集めている。
Also in semiconductor manufacturing applications, with the extension of current semiconductor lithography technology, it is difficult to meet the demand for further miniaturization due to the limit of optical resolution.
Therefore, in recent years, as another fine processing technique, a nanoimprint technique for transferring and molding a desired fine structure (pattern) by pressing a plastic resin with a mold or the like has attracted attention.

このナノインプリント技術は、半導体リソグラフィー技術のような光学系技術を用いないため、原理的には解像度に限界がなく、形状転写の限界はモールドの作製精度に依存する。また、半導体リソグラフィー技術のような高精度のレンズ系転写装置(ステッパー)も不要なため、ナノインプリント技術における装置のコストは1/10以下に抑制可能である。   Since this nanoimprint technique does not use an optical system technique such as a semiconductor lithography technique, in principle, there is no limit to the resolution, and the limit of shape transfer depends on the accuracy of mold fabrication. In addition, since a high-precision lens system transfer device (stepper) like the semiconductor lithography technology is unnecessary, the cost of the device in the nanoimprint technology can be suppressed to 1/10 or less.

すなわち、適正なモールドさえ作製できれば、ナノインプリント技術を用いることで、従来の半導体リソグラフィー技術を用いる場合に比べ、より容易に、かつ、安価に、極微細構造体を製造することが可能となる。   In other words, as long as an appropriate mold can be manufactured, it is possible to manufacture an ultrafine structure more easily and at a lower cost by using nanoimprint technology than when using conventional semiconductor lithography technology.

上述のナノインプリント技術には、被転写体に熱可塑性樹脂を用いる熱ナノインプリント技術と、被転写体に光硬化性樹脂を用いる光ナノインプリント技術の2種がある(特許文献1、2)。
熱ナノインプリント技術は、熱可塑性樹脂をガラス転移温度以上に加熱した状態で、モールドを押圧することによりインプリントし、冷却後にモールドを離型して、パターンを転写・成型する技術である。モールド、被転写体ともに材料の選択性が広いという長所がある。
一方、光ナノインプリントは、光硬化性樹脂にモールドを押圧した状態で光を照射して光硬化させることによりパターンを転写・成型する技術である。高温加熱を必要としないが、モールドもしくは被転写体は光に対し、透明である必要がある。実用的には、光としては紫外線を用いる。
There are two types of nanoimprint technology described above: thermal nanoimprint technology using a thermoplastic resin as a transfer target, and optical nanoimprint technology using a photocurable resin as a transfer target (Patent Documents 1 and 2).
The thermal nanoimprint technology is a technology for imprinting by pressing a mold in a state where a thermoplastic resin is heated to a glass transition temperature or higher, releasing the mold after cooling, and transferring / molding the pattern. There is an advantage that the material selectivity is wide for both the mold and the transfer target.
On the other hand, optical nanoimprinting is a technique for transferring and molding a pattern by irradiating light with a mold pressed against a photocurable resin and photocuring it. Although heating at a high temperature is not required, the mold or transferred object needs to be transparent to light. Practically, ultraviolet light is used as light.

ここで、上述のナノインプリント用モールドとしては、主に、半導体リソグラフィー技術を用いて、石英やシリコンからなる基板を加工したモールドが使われている。
しかし、半導体リソグラフィー技術の応用ゆえ、モールドの大きさは、現状、6インチ角程度以下の小面積にしか対応できず、大面積に所望の微細構造(パターン)を転写・成型するためには、前記モールドの転写面積に応じた大きさの領域でインプリントして、その後次の領域へ移動し、そこでまたインプリントするという工程を繰り返す必要があり、時間がかかるという問題がある(特許文献3)。
Here, as the above-mentioned nanoimprint mold, a mold obtained by processing a substrate made of quartz or silicon by using a semiconductor lithography technique is mainly used.
However, because of the application of semiconductor lithography technology, the size of the mold is currently only compatible with a small area of about 6 inches square or less, and in order to transfer and mold a desired fine structure (pattern) on a large area, There is a problem that it is necessary to repeat the process of imprinting in a region having a size corresponding to the transfer area of the mold, and then moving to the next region and imprinting there again, which takes time (Patent Document 3). ).

さらに、モールド材料に、高価な半導体用部材である石英基板やシリコン基板を用い、かつ、モールド製造方法に、複雑で高価な半導体リソグラフィー技術を用いるため、コスト高となる問題がある。
したがって、上述のようなモールドは、大画面のディスプレイ等、光学部材の工業的生産という用途には適さない。
Furthermore, since a quartz substrate or a silicon substrate, which is an expensive semiconductor member, is used as the mold material, and a complicated and expensive semiconductor lithography technique is used as the mold manufacturing method, there is a problem of high costs.
Therefore, the mold as described above is not suitable for use in industrial production of optical members such as a large screen display.

また、前記のモールドは、精緻かつ堅牢な反面、柔軟性に欠けるという問題がある。
現在、ナノインプリント技術で提案されている転写・成型の例では、インプリントされる被転写体は、シリコン基板や化合物半導体基板など、柔軟性の乏しい基板である場合が多い。
しかし、モールドおよび被転写体の両者に柔軟性が欠ける場合、インプリント後、雌雄関係に嵌合している転写パターンに損傷を与えずに、密着した両者を離型することは困難性を伴う場合が多く、この離型工程での欠陥発生や、モールド損傷等の問題がある。
また、インプリントの際に、両者の界面に異物が混入していると、柔軟性が欠けるモールドおよび被転写体の両者が大きな損傷を受けることになる。そして、損傷を受けたモールドは通常、再使用できない。一般に転写面積が大面積になるほど、異物混入の危険性は高くなる。
In addition, the mold described above is precise and robust, but has a problem that it lacks flexibility.
Currently, in the example of transfer / molding proposed in the nanoimprint technology, the transferred object to be imprinted is often a substrate having poor flexibility such as a silicon substrate or a compound semiconductor substrate.
However, when both the mold and the transfer target lack flexibility, it is difficult to release the closely attached mold without damaging the transfer pattern fitted in the male-female relationship after imprinting. In many cases, there are problems such as generation of defects in the mold release process and damage to the mold.
In addition, if a foreign matter is mixed in the interface between the two during imprinting, both the mold lacking flexibility and the transferred material are seriously damaged. And a damaged mold is usually not reusable. In general, the larger the transfer area, the higher the risk of contamination.

そこで、モールドに柔軟性を付与し、より大面積に対応可能なモールドとして可撓性重合体のモールドが提案されている(特許文献4)。
このモールドは環状オレフィン共重合体から成り、柔軟性を有するため、化合物半導体基板のような比較的脆く、非可撓性の被転写体からも離型させ易くなり、物理的損傷を軽減することができる。
Therefore, a flexible polymer mold has been proposed as a mold that gives flexibility to the mold and can cope with a larger area (Patent Document 4).
Since this mold is made of a cyclic olefin copolymer and has flexibility, it is relatively fragile like a compound semiconductor substrate, and can be easily released from an inflexible transferred material, thereby reducing physical damage. Can do.

米国特許第5772905号公報US Pat. No. 5,772,905 特表2002−539604号公報Special Table 2002-539604 特表2005−508075号公報JP 2005-508075 gazette 特開2007−55235号公報JP 2007-55235 A

ここで、上記モールドの材料には、環状オレフィン共重合体(例えば、日本ゼオン株式会社製、ZEONOR(登録商標))が用いられているが、この環状オレフィン共重合体は、基本的には、光学部材成形加工用に開発された熱可塑性樹脂である。すなわち、この環状オレフィン共重合体は、成形加工に適した温度範囲のガラス転移温度を有し、また、優れた光学特性(特に透明性)を有し、さらに、優れた寸法安定性を有する。これらの特性は、光学部材の材料として好適である。
したがって、前記環状オレフィン共重合体は、モールドの材料として使用することも可能であるが、光学部材となる被転写体の材料として使用することがより好ましいものである。
Here, as the material of the mold, a cyclic olefin copolymer (for example, ZEONOR (registered trademark) manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd.) is used. It is a thermoplastic resin developed for optical member molding. That is, the cyclic olefin copolymer has a glass transition temperature in a temperature range suitable for molding, has excellent optical properties (particularly transparency), and has excellent dimensional stability. These characteristics are suitable as materials for optical members.
Therefore, the cyclic olefin copolymer can be used as a material for a mold, but is more preferably used as a material for an object to be transferred that becomes an optical member.

ただし、前記環状オレフィン共重合体を被転写体の材料に使用する場合には、そのインプリント用モールドには同じ環状オレフィン共重合体を材料に使用することはできないという問題がある。
熱可塑性樹脂である環状オレフィン共重合体を、所望の形状に加工するためには、そのガラス転移温度以上の条件でモールドを押圧する、熱インプリント技術を用いる必要があるが、モールドの材料も同じ環状オレフィン共重合体である場合、そのガラス転移温度以上では、転写すべきモールドの形状も押圧により変形して原型を保つことはできず、モールドとして機能できないからである。
However, when the cyclic olefin copolymer is used as a material for a transfer object, there is a problem that the same cyclic olefin copolymer cannot be used as a material for the imprint mold.
In order to process a cyclic olefin copolymer, which is a thermoplastic resin, into a desired shape, it is necessary to use a thermal imprint technique that presses the mold under conditions above its glass transition temperature. In the case of the same cyclic olefin copolymer, the shape of the mold to be transferred cannot be deformed by pressing to maintain the original shape above the glass transition temperature, and cannot function as a mold.

この事は他の材料を光学部材として使用する場合も同様であり、熱インプリント技術を用いて転写を行う際にはガラス転移温度が問題となる。また光インプリント技術を用いて構造体を成形する場合には、紫外線硬化性樹脂に含有される溶剤による侵食が問題となる。このためインプリント用モールドとなる材料は、転写対象によって多くの材料群の中から適正に選択される必要がある。   This is the same when other materials are used as optical members, and the glass transition temperature becomes a problem when transfer is performed using the thermal imprint technique. Further, when the structure is molded using the photoimprint technique, erosion due to the solvent contained in the ultraviolet curable resin becomes a problem. For this reason, the material used as the mold for imprinting needs to be appropriately selected from many material groups depending on the transfer target.

本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、柔軟性を有し、離型性に優れ、ディスプレイ画面のような大面積転写にも対応可能で、経済的にも有利であり、被転写体となる材料に合わせたインプリント用モールドであって、さらに、光学部材の材料として有用な物質、特に、環状オレフィン共重合体への熱インプリントにも用いることができるインプリント用モールドおよびその製造方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and the object of the present invention is to have flexibility, excellent releasability, and can cope with a large area transfer such as a display screen. It is also economically advantageous, and is an imprint mold that matches the material to be transferred, and is also useful for materials that are useful as materials for optical members, particularly thermal imprints on cyclic olefin copolymers. An object of the present invention is to provide an imprint mold that can be used and a method for manufacturing the same.

本発明者は、種々研究した結果、硬化性樹脂を繊維状構造体に含ませて、繊維状構造体の空隙を前記硬化性樹脂で充満させた後に、前記硬性樹脂に架橋反応を起こさせて硬化させたハイブリット構成からなるモールドであれば、上記課題を解決できることを見出して本発明を完成したものである。   As a result of various studies, the inventor has included a curable resin in the fibrous structure, and after filling the voids of the fibrous structure with the curable resin, the crosslinking reaction is caused to the hard resin. The present invention has been completed by finding that the above-mentioned problems can be solved if the mold has a cured hybrid structure.

すなわち、本発明の請求項1に係る発明は、繊維状構造体と硬化した樹脂から成り、少なくとも、転写パターンの存在する領域で、前記繊維状構造体の空隙が、前記硬化した樹脂によって満たされており、前記繊維状構造体の表面に、前記硬化した樹脂からなる三次元形状の転写パターンが形成されていることを特徴とする、インプリント用モールドである。   That is, the invention according to claim 1 of the present invention is composed of a fibrous structure and a cured resin, and at least in the region where the transfer pattern exists, the void of the fibrous structure is filled with the cured resin. The imprint mold is characterized in that a three-dimensional transfer pattern made of the cured resin is formed on the surface of the fibrous structure.

また、本発明の請求項2に係る発明は、前記繊維状構造体が、植物繊維、動物繊維、炭素繊維、またはガラス繊維の1種または2種以上からなる構造体であることを特徴とする、請求項1に記載のインプリント用モールドである。   The invention according to claim 2 of the present invention is characterized in that the fibrous structure is a structure composed of one or more of plant fiber, animal fiber, carbon fiber, or glass fiber. The imprint mold according to claim 1.

また、本発明の請求項3に係る発明は、前記硬化した樹脂のガラス転移温度が、140℃以上であることを特徴とする、請求項1〜2のいずれかに記載のインプリント用モールドである。   The invention according to claim 3 of the present invention is the imprint mold according to any one of claims 1 and 2, wherein the glass transition temperature of the cured resin is 140 ° C or higher. is there.

また、本発明の請求項4に係る発明は、前記硬化した樹脂が、紫外線により硬化した樹脂であることを特徴とする、請求項1〜3のいずれかに記載のインプリント用モールドである。   The invention according to claim 4 of the present invention is the imprint mold according to any one of claims 1 to 3, wherein the cured resin is a resin cured by ultraviolet rays.

また、本発明の請求項5に係る発明は、離型用支持体上に設けられた繊維状構造体に、紫外線硬化樹脂を含ませて、少なくとも、転写パターンが形成される領域にある前記繊維状構造体の空隙を、前記紫外線硬化性樹脂で満たした後に、前記繊維状構造体に、紫外線を透過する材料からなるモールド原版を密着し、所定の圧力により押圧し、かつ、紫外線を所定量照射して、前記繊維状構造体の表面に、三次元形状の転写パターンを形成することを特徴とする、インプリント用モールドの製造方法である。   In the invention according to claim 5 of the present invention, the fibrous structure provided on the release support includes an ultraviolet curable resin, and at least in the region where the transfer pattern is formed. After filling the voids in the structure with the ultraviolet curable resin, a mold original made of a material that transmits ultraviolet rays is brought into close contact with the fibrous structure, pressed with a predetermined pressure, and a predetermined amount of ultraviolet rays is applied. Irradiating to form a three-dimensional transfer pattern on the surface of the fibrous structure, a method for producing an imprint mold.

また、本発明の請求項6に係る発明は、前記インプリント用モールドの製造方法において、前記繊維状構造体に表裏両側から紫外線を照射することを特徴とする、請求項5に記載のインプリント用モールドの製造方法である。   Moreover, the invention according to claim 6 of the present invention is the imprint according to claim 5, wherein in the method for manufacturing the imprint mold, the fibrous structure is irradiated with ultraviolet rays from both front and back sides. It is a manufacturing method of the mold.

本発明によれば、インプリント用モールドを構成する繊維状構造体の空隙を、硬化した樹脂で充満させるように構成したため、本発明に係るインプリント用モールドは、柔軟性を有し、離型性に優れ、ディスプレイ画面のような大面積の一括転写にも対応可能で、かつ経済的にも有利なインプリント用モールドであって、さらに、光学部材の材料として有用な環状オレフィン共重合体へのインプリントにも用いることができるという効果を生ずる。   According to the present invention, since the voids of the fibrous structure constituting the imprint mold are configured to be filled with the cured resin, the imprint mold according to the present invention has flexibility and a mold release. This is an imprint mold that is excellent in performance, can be used for batch transfer of large areas such as display screens, and is economically advantageous, and further to a cyclic olefin copolymer useful as a material for optical members This produces an effect that it can be used for imprinting.

より具体的には、本発明に係るインプリント用モールドは、繊維で補強されているため、ディスプレイ画面のような大面積サイズであっても、薄膜で製造することができ、薄膜で製造できるため柔軟性を有し、例えば、紙やフィルム同様、巻取り可能である。
また、インプリント後の離型工程においては、例え被転写体が柔軟性に乏しい場合でも、モールドが柔軟性を有しているため、離型させ易く、物理的損傷の発生を軽減することができる。
More specifically, since the imprint mold according to the present invention is reinforced with fibers, it can be manufactured with a thin film and can be manufactured with a thin film even in a large area size such as a display screen. For example, it can be wound up like paper and film.
Also, in the mold release process after imprinting, even if the transfer target is poor in flexibility, the mold has flexibility, so that it is easy to release and the occurrence of physical damage can be reduced. it can.

さらに、本発明に係るインプリント用モールドは、硬化した樹脂と繊維状構造体が物理的に分離できないように一体化していため、前記硬化した樹脂が繊維状構造体から脱離することはなく、被転写体との離型性に優れる。また構造体による物理的な接合であるため、使用する樹脂の選択範囲が大きいことも特徴である。   Furthermore, since the mold for imprint according to the present invention is integrated so that the cured resin and the fibrous structure cannot be physically separated, the cured resin is not detached from the fibrous structure, Excellent releasability from transfer target. In addition, since the physical bonding is performed by the structure, the selection range of the resin to be used is large.

また、本発明に係るインプリント用モールドは、モールド材料に高価な半導体用部材である石英基板やシリコン基板を使用せず、その製造方法においても、モールド原版から光インプリント技術を用いて大量生産できるため、低コストで製造でき、経済的に有利である。   In addition, the imprint mold according to the present invention does not use a quartz substrate or a silicon substrate, which is an expensive semiconductor member, as a molding material, and the production method also uses the optical imprint technology for mass production. Therefore, it can be manufactured at low cost and is economically advantageous.

さらに、前記硬化した樹脂の硬化した状態におけるガラス転移温度が、140℃以上である樹脂を用いれば、光学部材の材料として有用な物質、特に、環状オレフィン共重合体を、被転写体としてインプリントすることもできる。そして、環状オレフィン共重合体には、表面エネルギーが小さいものを用いることができるため、前記硬化した樹脂との離型性において、より優れた効果を発揮できる。
また、前記硬化した樹脂には、紫外線硬化性樹脂を用いることができ、この場合には、硬化に高温加熱等を必要とせず、室温近傍であっても、紫外線を照射することにより架橋反応を生じさせて、樹脂を硬化させることが出来る。
Furthermore, if a resin having a glass transition temperature in the cured state of the cured resin of 140 ° C. or higher is used, a substance useful as a material for an optical member, in particular, a cyclic olefin copolymer is imprinted as a transfer target. You can also And since a thing with small surface energy can be used for a cyclic olefin copolymer, the more excellent effect can be exhibited in the mold release property with the said hardened resin.
In addition, an ultraviolet curable resin can be used as the cured resin. In this case, a high-temperature heating or the like is not required for curing, and the crosslinking reaction is caused by irradiating ultraviolet rays even near room temperature. It can be made to cure the resin.

本発明に係るインプリント用モールドの構成の一例を示す概略的断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows an example of a structure of the mold for imprint which concerns on this invention. 本発明に係るインプリント用モールドの製造方法を示す模式的概略図である。It is a typical schematic diagram showing a manufacturing method of an imprint mold concerning the present invention. 本発明に係るインプリント用モールドの製造工程におけるモールド原版との界面状態を示す概略的断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the interface state with the mold original plate in the manufacturing process of the mold for imprinting concerning this invention.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

(インプリント用モールド)
本発明に係るインプリント用モールドは、例えば、図1に示すように、繊維状構造体2と硬化した樹脂3から成り、少なくとも、転写パターン10の存在する領域で、繊維状構造体2の空隙が、硬化した樹脂3によって満たされており、繊維状構造体2の表面に、硬化した樹脂3からなる三次元形状の転写パターン10が形成されていることを特徴とする。
(Imprint mold)
For example, as shown in FIG. 1, the imprint mold according to the present invention includes a fibrous structure 2 and a cured resin 3, and at least a gap in the fibrous structure 2 in a region where the transfer pattern 10 exists. Is filled with the cured resin 3, and a three-dimensional transfer pattern 10 made of the cured resin 3 is formed on the surface of the fibrous structure 2.

本発明に係るインプリント用モールドは、繊維状構造体2の空隙を、硬化した樹脂3によって満たされており、硬化した樹脂3と繊維状構造体2とは、物理的に一体化した状態となっている。それゆえ、硬化した樹脂3のみでは、強度の点から困難であったモールドの大面積化にも対応可能であり、かつ薄膜化も可能なため柔軟性も兼ね備えることができる。例えば、繊維状構造体2に、現在工業的に利用されている紙を用いれば、その紙で工業的に実現されている面積や膜厚のインプリント用モールドを製造可能となる。   The imprint mold according to the present invention is such that the voids of the fibrous structure 2 are filled with the cured resin 3, and the cured resin 3 and the fibrous structure 2 are physically integrated. It has become. Therefore, only the cured resin 3 can cope with an increase in mold area, which has been difficult from the viewpoint of strength, and can also be made thin, so that it can have flexibility. For example, if paper that is currently industrially used is used for the fibrous structure 2, an imprint mold having an area and film thickness that is industrially realized with the paper can be manufactured.

また、樹脂フィルム等からなる基材上に、硬化した樹脂からなる転写パターン層を積層した構成のインプリント用モールドでは、基材と硬化した樹脂との密着性不足により、高温高圧下で何度もインプリントを繰り返す間に基材から硬化した樹脂層が脱離してしまうという問題を生じる場合があるが、本発明に係るインプリント用モールドにおいては、繊維状構造体2と硬化した樹脂3とが、物理的には分離不可能なように一体化しているため、インプリントを繰り返しても、繊維状構造体2から硬化した樹脂3が脱離する心配は無い。   In addition, in an imprint mold having a structure in which a transfer pattern layer made of a cured resin is laminated on a substrate made of a resin film or the like, due to insufficient adhesion between the substrate and the cured resin, the imprint mold can be Although there may be a problem that the cured resin layer is detached from the substrate while repeating imprinting, in the imprint mold according to the present invention, the fibrous structure 2 and the cured resin 3 and However, since they are integrated so that they cannot be physically separated, there is no concern that the cured resin 3 is detached from the fibrous structure 2 even if imprinting is repeated.

また、本発明に係るインプリント用モールドは、繊維状構造体2と硬化した樹脂3から成ることを基本構成としており、高価な半導体用部材である石英基板やシリコン基板を材料に用いるモールドに比べ安価で済む。そして、本発明に係るインプリント用モールドは、モールド原版からインモールド技術を用いて多数製造できるため、半導体リソグラフィー技術を用いて製造する場合に比べ、製造コストは低く抑制でき、経済的に有利となる。   In addition, the imprint mold according to the present invention is basically composed of a fibrous structure 2 and a cured resin 3, and compared with a mold using a quartz substrate or a silicon substrate, which is an expensive semiconductor member, as a material. It's cheap. And since the mold for imprinting according to the present invention can be manufactured in large numbers from the mold original plate using the in-mold technique, the manufacturing cost can be suppressed lower than the case of manufacturing using the semiconductor lithography technique, which is economically advantageous. Become.

さらに、硬化した樹脂3に、硬化後のガラス転移温度が、環状オレフィン共重合体のガラス転移温度よりも高い温度を有する樹脂を用いれば、光学部材の材料として有用な環状オレフィン共重合体に熱インプリントすることも可能となる。
さらには、前記環状オレフィン共重合体には、表面エネルギーが小さいものを用いることができ、硬化した樹脂3との離型性において、より優れた効果を発揮できる。
Further, if a resin having a cured glass transition temperature higher than the glass transition temperature of the cyclic olefin copolymer is used as the cured resin 3, the cyclic olefin copolymer useful as a material for the optical member is heated. Imprinting is also possible.
Further, the cyclic olefin copolymer may be one having a small surface energy, and can exhibit more excellent effects in releasability from the cured resin 3.

次に、本発明に係るインプリント用モールドを構成する各材料、および製造方法等について説明する。   Next, each material which comprises the imprint mold which concerns on this invention, a manufacturing method, etc. are demonstrated.

(繊維状構造体)
本発明に係るインプリント用モールドを構成する繊維状構造体2については、例えば、木材パルプや綿等の植物起因の繊維や、生糸や羊毛等の動物起因の繊維からなる紙や布のように、柔軟性を有し、ディスプレイ画面のような大面積に対応可能なものであれば用いることができ、他にも炭素繊維やガラス繊維からなる各種のフィルム状の構造体を使用することができる。
(Fibrous structure)
The fibrous structure 2 constituting the imprint mold according to the present invention is, for example, a paper or cloth made of plant-derived fibers such as wood pulp or cotton, or animal-derived fibers such as raw silk or wool. It can be used as long as it has flexibility and can handle a large area such as a display screen, and various other film-like structures made of carbon fiber or glass fiber can be used. .

ただし、本発明に係るインプリント用モールドを用いて熱インプリントを行うためには、この繊維状構造体は、被転写体となる熱可塑性樹脂の有するガラス転移温度以下で融解または昇華するものであってはならない。また、本発明に係る紫外線硬化性樹脂によって溶解するものであってもならない。   However, in order to perform thermal imprinting using the mold for imprinting according to the present invention, this fibrous structure is melted or sublimated below the glass transition temperature of the thermoplastic resin to be transferred. Must not be. Further, it should not be dissolved by the ultraviolet curable resin according to the present invention.

繊維状構造体2としては、例えば、半導体製造工場等のクリーンルーム内で使用される無塵紙を使用することができる。植物起因の繊維は、繊維自体が多孔質であり、吸液性に富むため好ましく、紫外線硬化性樹脂を浸漬させて、紫外線照射により硬化させることで、紫外線硬化性樹脂と物理的に一体化させることができる。繊維状構造体2の厚みは、10〜300μm程度である   As the fibrous structure 2, for example, dust-free paper used in a clean room such as a semiconductor manufacturing factory can be used. Plant-derived fibers are preferable because the fibers themselves are porous and rich in liquid absorbency, and are physically integrated with the ultraviolet curable resin by immersing the ultraviolet curable resin and curing it by ultraviolet irradiation. be able to. The thickness of the fibrous structure 2 is about 10 to 300 μm.

(硬化した樹脂)
次に、本発明に係るインプリント用モールドを構成する、硬化した樹脂3について説明する。本発明における硬化した樹脂とは、硬化前の状態では流動性を有し、滴下や浸漬等の処理により繊維状構造体に含ませることができるが、硬化後の状態では、架橋反応により硬化過程で成型された形状を保持する機能を有する硬化性樹脂を、硬化させたものであり、例えば、加熱により硬化した樹脂、紫外線などの電磁波の照射により硬化した樹脂、電子線などの荷電粒子線の照射で硬化した樹脂などを用いることが出来る。中でも、紫外線により硬化した樹脂が、高温過熱や真空を必要としないことなどから、本発明における硬化した樹脂として、好ましい。
紫外線(Ultra Violet)とは10〜400nmの波長を有する電磁波であり、紫外線により硬化した樹脂とは、紫外線を照射されることにより架橋反応を起こして硬化した合成樹脂のことであり、光ナノインプリント用として、一般に知られている各種の紫外線硬化性樹脂を用いることができる。また、紫外線硬化性樹脂は、複数の異なる種類の樹脂からなる混合物であっても良い。
(Cured resin)
Next, the cured resin 3 constituting the imprint mold according to the present invention will be described. The cured resin in the present invention has fluidity in a state before curing, and can be included in the fibrous structure by a treatment such as dripping or dipping, but in the state after curing, a curing process is performed by a crosslinking reaction. A curable resin having a function of retaining the shape molded in, for example, a resin cured by heating, a resin cured by irradiation of electromagnetic waves such as ultraviolet rays, a charged particle beam such as an electron beam A resin cured by irradiation can be used. Among these, a resin cured by ultraviolet rays is preferable as the cured resin in the present invention because it does not require high temperature overheating or vacuum.
Ultraviolet (Ultra Violet) is an electromagnetic wave having a wavelength of 10 to 400 nm, and a resin cured by ultraviolet is a synthetic resin cured by causing a crosslinking reaction when irradiated with ultraviolet, and for optical nanoimprinting. As such, various commonly known ultraviolet curable resins can be used. Further, the ultraviolet curable resin may be a mixture composed of a plurality of different types of resins.

例えば、ウレタン(メタ)アクリレート、エポキシ(メタ)アクリレート、ポリエステル(メタ)アクリレート等のアクリレート系樹脂およびそれらの組み合わせを用いることができる。このほか、必要に応じて、離型剤や柔軟剤等を添加した混合物も使用できる。   For example, acrylate resins such as urethane (meth) acrylate, epoxy (meth) acrylate, polyester (meth) acrylate, and combinations thereof can be used. In addition, if necessary, a mixture to which a mold release agent, a softening agent and the like are added can also be used.

ただし、本発明に係るインプリント用モールドを用いて熱インプリントを行う場合には、硬化した樹脂は、被転写体となる熱可塑性樹脂の有するガラス転移温度よりも高いガラス転移温度を有する必要がある。
例えば、被転写体となる熱可塑性樹脂に、環状オレフィン共重合体であるZEONOR(登録商標)フィルムZF14(日本ゼオン株式会社製、ガラス転移温度136℃)を用いる場合には、前記硬化した樹脂のガラス転移温度が、140℃以上であることが必要となる。
さらに好ましくは、硬化した樹脂の硬化後のガラス転移温度が、被転写体となる熱可塑性樹脂の有するガラス転移温度よりも10℃以上高いことが、熱インプリント工程の制御性や安定性の点から、好ましい。
However, when thermal imprinting is performed using the imprint mold according to the present invention, the cured resin needs to have a glass transition temperature higher than the glass transition temperature of the thermoplastic resin to be transferred. is there.
For example, in the case of using a ZEONOR (registered trademark) film ZF14 (manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd., glass transition temperature 136 ° C.), which is a cyclic olefin copolymer, as the thermoplastic resin to be transferred, The glass transition temperature needs to be 140 ° C. or higher.
More preferably, the glass transition temperature after curing of the cured resin is higher by 10 ° C. or more than the glass transition temperature of the thermoplastic resin to be transferred, in terms of controllability and stability of the thermal imprint process. Therefore, it is preferable.

なお、一般に、架橋反応を起こして硬化した樹脂は、通常の熱可塑性樹脂よりも高いガラス転移温度を有する。   In general, a resin cured by causing a crosslinking reaction has a glass transition temperature higher than that of a normal thermoplastic resin.

(インプリント用モールドの製造方法)
次に、本発明に係るインプリント用モールドを製造する方法について説明する。
本発明においては、まずモールド原版を製造し、このモールド原版を用いてインプリント技術により、本発明に係るインプリント用モールドを製造する。
(Method for producing imprint mold)
Next, a method for producing the imprint mold according to the present invention will be described.
In the present invention, first, a mold original plate is manufactured, and an imprint mold according to the present invention is manufactured by an imprint technique using the mold original plate.

まず、本発明に係るインプリント用モールドに転写パターンを形成するためのモールド原版を製造する方法について説明する。
モールド原版は、光ナノインプリント用モールドとして、一般に知られている各種のモールドを用いることができ、例えば、石英や金属酸化物などの無機物からなるモールドや、紫外線透過性樹脂等の有機物からなるモールドを用いることができる。
First, a method for producing a mold master for forming a transfer pattern on an imprint mold according to the present invention will be described.
As the mold master, various types of molds generally known as optical nanoimprint molds can be used. For example, a mold made of an inorganic material such as quartz or a metal oxide, or a mold made of an organic material such as an ultraviolet transmissive resin can be used. Can be used.

転写形状に高い精度を要求される場合には、石英基板を材料に用いて、半導体用リソグラフィー技術により転写パターンが形成されたものが、モールド原版として好ましい。
モールド原版に形成される転写パターンは、本発明に係るインプリント用モールドとは雌雄関係にあり、反転したパターンである。半導体用リソグラフィー技術における電子線等によるビーム加工とエッチング加工により、数10nmレベルの三次元形状のパターンを形成することが可能である。
In the case where high accuracy is required for the transfer shape, it is preferable as the mold original plate that a quartz substrate is used as a material and a transfer pattern is formed by a semiconductor lithography technique.
The transfer pattern formed on the mold original plate has a sex relationship with the imprint mold according to the present invention, and is an inverted pattern. A three-dimensional pattern of several tens of nm level can be formed by beam processing and etching processing using an electron beam or the like in the lithography technology for semiconductors.

次に、前記モールド原版を用いた光インプリントにより、本発明に係るインプリント用モールドを製造する方法について説明する。
前記インプリントには、光ナノインプリントとして一般に知られている技術を用いることができ、例えば、図2に示すように、本発明に係る紫外線硬化性樹脂を含ませた繊維状構造体2に、モールド原版4を押圧して紫外線6を照射し、その後、モールド原版4を離型することにより、本発明に係るインプリント用モールド1を製造することができる。
Next, a method for producing an imprint mold according to the present invention by optical imprinting using the mold original plate will be described.
For the imprint, a technique generally known as optical nanoimprint can be used. For example, as shown in FIG. 2, a mold is formed on the fibrous structure 2 containing the ultraviolet curable resin according to the present invention. The imprint mold 1 according to the present invention can be manufactured by pressing the original 4 to irradiate the ultraviolet rays 6 and then releasing the mold original 4.

より詳しくは、繊維状構造体2にモールド原版4を押圧することで、繊維状構造体2は押圧方向に圧縮し、繊維状構造体2に含ませた硬化前の紫外線硬化性樹脂は、繊維状構造体2の表面に染み出してモールド原版4との界面を埋めるように作用する。そして、紫外線照射により、紫外線硬化性樹脂は架橋反応を起こして硬化し、繊維状構造体2の表面に硬化した紫外線硬化性樹脂3からなる三次元形状の転写パターン10が形成される。
本発明においては、繊維状構造体2に含ませた紫外線硬化性樹脂を完全に硬化させる目的で、繊維状構造体2の裏面側からも紫外線を照射してもよい。
More specifically, by pressing the mold original plate 4 against the fibrous structure 2, the fibrous structure 2 is compressed in the pressing direction, and the pre-curing ultraviolet curable resin contained in the fibrous structure 2 is a fiber. It acts to ooze out on the surface of the structure 2 and fill the interface with the mold original plate 4. Then, the ultraviolet curable resin is cured by causing a crosslinking reaction by the ultraviolet irradiation, and a three-dimensional transfer pattern 10 made of the cured ultraviolet curable resin 3 is formed on the surface of the fibrous structure 2.
In the present invention, ultraviolet rays may be irradiated from the back side of the fibrous structure 2 for the purpose of completely curing the ultraviolet curable resin contained in the fibrous structure 2.

ここで、通常、繊維状構造体2を構成する繊維の太さ(直径)はナノレベルより大きく、例えば、無塵紙の表面は数10μm程度のラフネス(表面粗さ)を持っている。それにも拘わらず、ナノレベルの三次元形状である転写パターンを形成できる理由は、図3に示すように、ナノレベルの転写パターンは、紫外線硬化性樹脂3のみで形成されるからである。   Here, the thickness (diameter) of the fibers constituting the fibrous structure 2 is usually larger than the nano level. For example, the surface of the dust-free paper has a roughness (surface roughness) of about several tens of μm. Nevertheless, the reason why a transfer pattern having a nano-level three-dimensional shape can be formed is that the nano-level transfer pattern is formed only by the ultraviolet curable resin 3 as shown in FIG.

すなわち、例え、繊維状構造体2の表面がナノレベルの平坦性を有していない場合であっても、紫外線硬化性樹脂を含ませ、少なくとも、転写パターンの存在する領域において、繊維状構造体2の空隙が、前記紫外線硬化性樹脂によって満たされている状態であれば、ナノレベルの表面平坦性を有するモールド原版4に押圧されることで、繊維状構造体2は押圧方向に圧縮され、この段階では未硬化の紫外線硬化性樹脂が表面に染み出して、モールド原版との界面を埋めていく。   That is, even if the surface of the fibrous structure 2 does not have nano-level flatness, an ultraviolet curable resin is included, and at least in the region where the transfer pattern exists, the fibrous structure. If the gap of 2 is filled with the ultraviolet curable resin, the fibrous structure 2 is compressed in the pressing direction by being pressed against the mold original plate 4 having nano-level surface flatness, At this stage, the uncured ultraviolet curable resin oozes out to fill the interface with the mold original plate.

そして、紫外線照射により、紫外線硬化性樹脂は架橋反応を起こして硬化することになり、上述の界面の紫外線硬化性樹脂は、ナノレベルの転写パターンを含む、モールド原版表面の全ての形状を正確に追従した状態で硬化し、モールド原版4のパターンとは雌雄関係となる転写パターン10を忠実に形成することになる。   Then, by UV irradiation, the UV curable resin undergoes a crosslinking reaction and is cured, and the UV curable resin at the interface described above accurately forms all the shapes of the mold original surface including the nano-level transfer pattern. The transfer pattern 10 is hardened in the following state, and the transfer pattern 10 having a male-female relationship with the pattern of the mold original plate 4 is faithfully formed.

なお、繊維状構造体2内部の紫外線硬化性樹脂は、紫外線照射により架橋反応を起こして硬化し、繊維状構造体2と物理的には分離不可能なように一体化した状態となるため、その後、このハイブリット化した本発明に係るインプリント用モールドを、モールド原版4から離型する際には、繊維状構造体から紫外線により硬化した樹脂が脱離することはなく、モールド原版4から容易に離型することができる。   In addition, since the ultraviolet curable resin inside the fibrous structure 2 is cured by causing a cross-linking reaction by irradiation with ultraviolet rays, the fibrous structure 2 is integrated with the fibrous structure 2 so that it cannot be physically separated. Thereafter, when the hybridized imprint mold according to the present invention is released from the mold master 4, the resin cured by the ultraviolet rays is not detached from the fibrous structure, and can be easily removed from the mold master 4. Can be released.

本発明においては、モールド原版4の押圧によって繊維状構造体2の裏面から染み出た紫外線硬化性樹脂により、装置等が汚染することを防止するために、図2に示すように、繊維状構造体2の裏面には離型用支持体5を予め設けておくことが好ましい。離型用支持体5は、繊維状構造体2に紫外線硬化性樹脂を含ませる前に、繊維状構造体2の裏面に設けられ、転写パターン10の形成後、インプリント用モールド1から剥離される。   In the present invention, as shown in FIG. 2, the fibrous structure is used to prevent the device and the like from being contaminated by the ultraviolet curable resin that has oozed out from the back surface of the fibrous structure 2 due to the pressing of the mold original plate 4. It is preferable to provide a release support 5 on the back surface of the body 2 in advance. The release support 5 is provided on the back surface of the fibrous structure 2 before including the ultraviolet curable resin in the fibrous structure 2, and is peeled from the imprint mold 1 after the transfer pattern 10 is formed. The

離型用支持体5は、紫外線硬化性樹脂により溶解しない材質からなり、未硬化の紫外線硬化性樹脂に含有された溶媒により侵されず、かつ、硬化した紫外線硬化性樹脂と一体化した繊維状構造体2から剥離できるものあればよく、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、エチレングリコール−テレフタル酸−イソフタル酸共重合体、エチレングリコール−1,4ヘキサメチレンジメタノール−テレフタル酸共重合体、ポリエステル系熱可塑性エラストマー等のポリエステル樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリメチルペンテン、エチレン−プロピレン−ブテン共重合体、オレフィン系熱可塑性エラストマー等のポリオレフィン樹脂、ナイロン6、ナイロン66等のポリアミド樹脂、ポリ塩化ビニル等が使用できる。
離型用支持体5の厚みは、特に限定されないが、5〜200μm程度であることが、フィルム欠陥が無いという信頼性や、積層および剥離等の作業性の点から好ましい。
The mold release support 5 is made of a material that is not dissolved by the ultraviolet curable resin, is not affected by the solvent contained in the uncured ultraviolet curable resin, and is a fiber that is integrated with the cured ultraviolet curable resin. Any material that can be peeled off from the structure 2 may be used. For example, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyethylene naphthalate, ethylene glycol-terephthalic acid-isophthalic acid copolymer, ethylene glycol-1,4 hexamethylene dimethanol-terephthalic acid copolymer Polymer, polyester resin such as polyester thermoplastic elastomer, polyethylene, polypropylene, polybutene, polymethylpentene, ethylene-propylene-butene copolymer, polyolefin resin such as olefin thermoplastic elastomer, nylon 6, nylon 66, etc. Polyamide resins, polyvinyl chloride and the like can be used.
The thickness of the release support 5 is not particularly limited, but is preferably about 5 to 200 μm from the viewpoint of reliability that there is no film defect and workability such as lamination and peeling.

なお、ここまで、主にモールド原版4の転写パターンを、一面付けする場合について説明してきたが、本発明においては、モールド原版4の転写パターンを、繊維状構造体2に多面付けして、大面積の本発明に係るインプリント用モールドを製造することもできる。
この場合には、例えば、モールド原版の転写面積に応じた大きさの領域でインプリントをして、その後次の領域へ移動し、そこでまたインプリントするという工程を繰り返す方法を用いることができる。
Heretofore, the case where the transfer pattern of the mold original plate 4 is mainly applied has been described so far. However, in the present invention, the transfer pattern of the mold original plate 4 is applied to the fibrous structure 2 in a large number of directions. An imprint mold according to the present invention with an area can also be produced.
In this case, for example, it is possible to use a method of repeating imprinting in an area having a size corresponding to the transfer area of the mold original plate, then moving to the next area, and then imprinting there again.

また、本発明に係るインプリント用モールドは、前記石英製のモールド原版からインプリント技術を用いて製造された樹脂製のモールドを原版として、インプリント技術を用いて製造することもできる。この場合、樹脂製のモールド原版を製造する工程を要することになるが、石英製のモールド原版から樹脂製のモールド原版を製造する際に、上述のように多面付けして大面積の樹脂製のモールド原版を製造しておけば、その後、本発明に係るインプリント用モールドを製造する際には、多面付けを要せずに一括転写で、大面積の転写パターンを形成することができる。本発明に係るインプリント用モールドを多数複製する場合には、石英製のモールド原版から直接製造する場合よりも、短時間で大量生産でき、有益である。また、モールド原版が樹脂製であれば、印刷工業等で利用されているロール・ツー・ロール方式で本発明に係るインプリント用モールドを製造することも可能となる。   The imprint mold according to the present invention can also be manufactured using an imprint technique using a resin mold manufactured from the quartz mold original using the imprint technique as an original. In this case, a process for producing a resin mold master is required. However, when a resin mold master is produced from a quartz mold master, a large-area resin product is prepared by applying multiple faces as described above. If the mold master is manufactured, then, when the imprint mold according to the present invention is manufactured, a transfer pattern with a large area can be formed by batch transfer without requiring multiple imposition. When a large number of imprint molds according to the present invention are replicated, mass production can be performed in a short time, which is beneficial, compared with the case of directly manufacturing from a quartz mold master. In addition, if the mold master is made of resin, the imprint mold according to the present invention can be manufactured by a roll-to-roll method used in the printing industry or the like.

(本発明に係るインプリント用モールドを用いた熱インプリント方法)
次に、本発明に係るインプリント用モールドを用いて、熱可塑性樹脂に熱インプリントする方法について説明する。
本発明においては、特に限定されず、既知の各種の熱インプリント法を用いることができる。例えば、本発明に係るインプリント用モールドと被転写体となる熱可塑性樹脂を、真空状態で密着させ、前記熱可塑性樹脂のガラス転移温度以上で、かつ、本発明に係るインプリント用モールドの紫外線硬化性樹脂の硬化後のガラス転移温度以下に加熱しつつ、前記熱可塑性樹脂に本発明に係るインプリント用モールドを押圧し、冷却後に前記熱可塑性樹脂から本発明に係るインプリント用モールドを離型することで、前記熱可塑性樹脂の表面に、本発明に係るインプリント用モールドの転写パターンと雌雄関係となる微細な三次元形状を転写形成できる。
(Thermal imprint method using the imprint mold according to the present invention)
Next, a method for performing thermal imprinting on a thermoplastic resin using the imprint mold according to the present invention will be described.
In the present invention, it is not particularly limited, and various known thermal imprinting methods can be used. For example, the imprint mold according to the present invention and the thermoplastic resin to be transferred are in close contact with each other in a vacuum state, and the ultraviolet ray of the imprint mold according to the present invention is equal to or higher than the glass transition temperature of the thermoplastic resin. The imprint mold according to the present invention is pressed against the thermoplastic resin while being heated below the glass transition temperature after curing of the curable resin, and the imprint mold according to the present invention is separated from the thermoplastic resin after cooling. By molding, a fine three-dimensional shape having a male-female relationship with the transfer pattern of the imprint mold according to the present invention can be transferred and formed on the surface of the thermoplastic resin.

前記熱可塑性樹脂に環状オレフィン共重合体を用いる場合は、そのガラス転移温度が130℃〜170℃の材料を使用することができるため、加熱温度は140℃〜190℃が好ましい。押圧の圧力は、前記熱可塑性樹脂の粘度にもよるが、装置構成やその後の離型の点から、20〜80barが好ましい。   When a cyclic olefin copolymer is used for the thermoplastic resin, a material having a glass transition temperature of 130 ° C. to 170 ° C. can be used, and therefore the heating temperature is preferably 140 ° C. to 190 ° C. The pressing pressure depends on the viscosity of the thermoplastic resin, but is preferably 20 to 80 bar from the viewpoint of the apparatus configuration and subsequent mold release.

また、前記熱可塑性樹脂に環状オレフィン共重合体を用いる場合は、離型に有利な表面エネルギーが小さい材料、例えば、40mN/m未満の材料を使用することができるため、本発明に係るインプリント用モールドの有する柔軟性との相乗効果で、インプリント後に本発明に係るインプリント用モールドと熱可塑性樹脂を容易に離型することができる。   Further, when a cyclic olefin copolymer is used for the thermoplastic resin, a material having a small surface energy advantageous for mold release, for example, a material of less than 40 mN / m can be used. Due to the synergistic effect of the flexibility of the mold for imprinting, the imprint mold and the thermoplastic resin according to the present invention can be easily released after imprinting.

なお、通常、インプリント用モールドは、例えば石英製モールドのように、高価であり、製造に時間もかかるため、工業的なインプリント工程においては、同一のモールドが何度も繰り返し使用される。しかし、インプリントを繰り返すことにより、特に離型工程において、モールドに欠陥が生じ易く、欠陥が生じたモールドを使用した被転写体は全て欠陥品となってしまうという問題がある。   In general, an imprint mold is expensive, such as a quartz mold, and takes time to manufacture. Therefore, the same mold is repeatedly used in an industrial imprint process. However, by repeating imprinting, there is a problem that defects are easily generated in the mold, particularly in the mold release process, and all transferred objects using the mold in which defects are generated become defective products.

一方、本発明に係るインプリント用モールドは、石英製のモールド等に比べ、安価な材料で大量に生産できるため、1回から複数回の使用で廃棄しても経済的に見合うことも期待される。さらに、1回で廃棄する場合には、本発明に係るインプリント用モールドは、被転写体から物理的に離型せずに、例えば、溶液中に溶解させる等、化学的に消滅させることも可能である。そして上述のような使用であれば、被転写体に欠陥は生じ難く、安定して大量に製造することができるという効果も得ることができる。   On the other hand, since the imprint mold according to the present invention can be produced in large quantities with inexpensive materials compared to a quartz mold or the like, it is expected to be economically compatible even if discarded after one to several uses. The Further, when disposed at a time, the imprint mold according to the present invention may be chemically extinguished, for example, dissolved in a solution without being physically released from the transfer target. Is possible. If the use is as described above, it is difficult for defects to occur in the transfer object, and an effect that a large amount can be stably produced can be obtained.

次に実施例を挙げて、本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。   EXAMPLES Next, although an Example is given and this invention is demonstrated more concretely, this invention is not limited by these Examples.

(1)モールド原版
まず、本発明に係るインプリント用モールドに転写パターンを形成するためのモールド原版を製造した。モールド原版の材料にはフォトマスクに使用される石英基板を用い、転写パターンは、半導体用リソグラフィー技術により形成した。
具体的には、外形が縦6インチ、横6インチ、厚さ0.25インチの石英基板の表面にノボラック樹脂系の電子線レジスト(日本ゼオン株式会社製、ZEP−520)を厚さ100nm となるように塗布し、電子線描画し、その後現像して、幅100nm、深さ100nm、ピッチ400nmのライン・アンド・スペース状のレジストパターンを形成した。
次に、エッチング・ガスとして四フッ化炭素(CF4) を用いて石英基板をドライエッチングし、その後不要となった電子線レジストを酸素ガスでアッシングして除去し、幅100nm、深さ500nm、ピッチ400nmの三次元形状のライン・アンド・スペース・パターンを有するモールド原版を得た。
(1) Mold Master First, a mold master for forming a transfer pattern on the imprint mold according to the present invention was manufactured. A quartz substrate used for a photomask was used as a material for the mold original plate, and a transfer pattern was formed by a lithography technique for semiconductors.
Specifically, a novolac resin-based electron beam resist (ZEP-520, manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd.) having a thickness of 100 nm is formed on the surface of a quartz substrate having an outer shape of 6 inches long, 6 inches wide, and 0.25 inches thick. It was applied as described above, drawn with an electron beam, and then developed to form a line-and-space resist pattern having a width of 100 nm, a depth of 100 nm, and a pitch of 400 nm.
Next, the quartz substrate is dry-etched using carbon tetrafluoride (CF 4 ) as an etching gas, and then the unnecessary electron beam resist is removed by ashing with oxygen gas to obtain a width of 100 nm, a depth of 500 nm, A mold master having a three-dimensional line and space pattern with a pitch of 400 nm was obtained.

(2)紫外線硬化性樹脂
次に、本発明に係るインプリント用モールドを構成する紫外線硬化性樹脂として、表1に示すように、ウレタンアクリレート(日本合成化学工業株式会社製、ゴーセラック(登録商標)UV−7500B)35重量部、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート(日本化薬株式会社製)35重量部、ペンタエリスリトールトリアクリレート(東亜合成株式会社製)10重量部、ビニルピロリドン(東亜合成株式会社製)15重量部、1−ヒドロキシシクロへキシルフェニルケトン(チバ・スペシャルテイ・ケミカルズ株式会社製、イルガキュア(登録商標)184)2重量部、ベンゾフェノン(日本化薬株式会社製)2重量部、ポリエーテル変性シリコーン(GE東芝シリコーン株式会社製、TSF4440)1重量部からなる組成物を準備した。
(2) Ultraviolet curable resin Next, as shown in Table 1, urethane acrylate (manufactured by Nippon Synthetic Chemical Industry Co., Ltd., GOSELAC (registered trademark)) as an ultraviolet curable resin constituting the imprint mold according to the present invention. UV-7500B) 35 parts by weight, 1,6-hexanediol diacrylate (Nippon Kayaku Co., Ltd.) 35 parts by weight, pentaerythritol triacrylate (Toa Gosei Co., Ltd.) 10 parts by weight, vinylpyrrolidone (Toa Gosei Co., Ltd.) 15 parts by weight, 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone (Ciba Specialty Chemicals Co., Ltd., Irgacure (registered trademark) 184) 2 parts by weight, benzophenone (Nippon Kayaku Co., Ltd.) 2 parts by weight, poly 1 weight of ether-modified silicone (GE Toshiba Silicone Co., Ltd., TSF4440) A composition consisting of parts was prepared.

Figure 2010253753
Figure 2010253753

(3)インプリント用モールドの作成
次に、本発明に係るインプリント用モールドを構成する繊維状構造体として、クリーンルーム用無塵紙(王子特殊紙株式会社製、OKクリーンRN)を用い、ポリエチレンテレフタレート樹脂フィルムの上に前記クリーンルーム用無塵紙を重ね、前記紫外線硬化性樹脂を滴下し、5分間放置して繊維状構造体に紫外線硬化性樹脂を浸漬させた。
次いで、前記モールド原版を用いて、圧力500kN/m2で押圧し、365nmの波長の紫外線を、露光量100mJ/cm2の条件で照射して、光インプリントを行った。
その後モールド原版を離型し、次いで、転写面とは反対側の面に365nmの波長の紫外線を露光量2J/cm2の条件で照射して、紫外線硬化性樹脂を完全に硬化させ、最後に、ポリエチレンテレフタレート樹脂フィルムを剥離して、本発明に係るインプリント用モールドを得た。
得られた本発明に係るインプリント用モールドにおいては、紫外線硬化性樹脂は、架橋反応により硬化して、クリーンルーム用無塵紙と一体化しており、硬化した紫外線硬化性樹脂の表面には、モールド原版のライン・アンド・スペース・パターンと雌雄関係となる三次元形状のパターンが転写形成されていた。
(3) Preparation of imprint mold Next, as a fibrous structure constituting the imprint mold according to the present invention, dust-free paper for clean rooms (manufactured by Oji Specialty Paper Co., Ltd., OK Clean RN) was used, and polyethylene terephthalate The clean room dust-free paper was placed on a resin film, the ultraviolet curable resin was dropped, and the ultraviolet curable resin was immersed in the fibrous structure by being left for 5 minutes.
Next, using the mold original plate, pressing was performed at a pressure of 500 kN / m 2 , and ultraviolet imprinting with a wavelength of 365 nm was applied under the condition of an exposure amount of 100 mJ / cm 2 to perform photoimprinting.
Thereafter, the mold master is released, and then the surface opposite to the transfer surface is irradiated with ultraviolet light having a wavelength of 365 nm under the condition of an exposure amount of 2 J / cm 2 to completely cure the ultraviolet curable resin. The polyethylene terephthalate resin film was peeled off to obtain an imprint mold according to the present invention.
In the obtained imprint mold according to the present invention, the ultraviolet curable resin is cured by a crosslinking reaction and integrated with clean room dust-free paper, and the mold original plate is formed on the surface of the cured ultraviolet curable resin. A three-dimensional pattern having a male and female relationship with the line and space pattern was transferred and formed.

(4)被転写体への熱インプリント
上記のようにして得られた本発明に係るインプリント用モールドを用いて、被転写体に環状オレフィン共重合体であるZEONOR(登録商標)フィルムZF14(日本ゼオン株式会社製、ガラス転移温度136℃)を用い、温度150℃、圧力50barで3分間押圧して、熱インプリントを実施した。
その後、室温まで冷却し、インプリント用モールドを離型したところ、ZF14フィルムの表面には、インプリント用モールドのパターンと雌雄関係となる三次元形状のパターンが転写成型されていた。
(4) Thermal imprint onto the transfer object Using the imprint mold according to the present invention obtained as described above, a ZEONOR (registered trademark) film ZF14 (a cyclic olefin copolymer) is used as the transfer object. Using a glass transition temperature of 136 ° C. manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd., pressing was performed at a temperature of 150 ° C. and a pressure of 50 bar for 3 minutes to perform thermal imprinting.
Then, when it cooled to room temperature and the mold for imprints was released, the pattern of the three-dimensional shape used as the male and female relationship with the pattern of the imprint mold was transcription-molded on the surface of the ZF14 film.

1 インプリント用モールド
2 繊維状構造体
3 硬化した樹脂
4 モールド原版
5 離型用支持体
6 紫外線
10 転写パターン

DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Imprint mold 2 Fibrous structure 3 Hardened resin 4 Mold original plate 5 Release support body 6 Ultraviolet ray 10 Transfer pattern

Claims (6)

繊維状構造体と硬化した樹脂から成り、
少なくとも、転写パターンの存在する領域で、
前記繊維状構造体の空隙が、前記硬化した樹脂によって満たされており、
前記繊維状構造体の表面に、前記硬化した樹脂からなる三次元形状の転写パターンが形成されていることを特徴とするインプリント用モールド。
It consists of a fibrous structure and a cured resin,
At least in the area where the transfer pattern exists,
The voids of the fibrous structure are filled with the cured resin,
3. A mold for imprinting, wherein a three-dimensional transfer pattern made of the cured resin is formed on a surface of the fibrous structure.
前記繊維状構造体が、植物繊維、動物繊維、炭素繊維、またはガラス繊維の1種または2種以上からなる構造体であることを特徴とする請求項1に記載のインプリント用モールド。   2. The imprint mold according to claim 1, wherein the fibrous structure is a structure composed of one or more of plant fiber, animal fiber, carbon fiber, and glass fiber. 前記硬化した樹脂のガラス転移温度が、140℃以上であることを特徴とする請求項1〜2のいずれかに記載のインプリント用モールド。   The mold for imprinting according to any one of claims 1 to 2, wherein a glass transition temperature of the cured resin is 140 ° C or higher. 前記硬化した樹脂が、紫外線により硬化した樹脂であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のインプリント用モールド。   The imprint mold according to claim 1, wherein the cured resin is a resin cured by ultraviolet rays. 離型用支持体上に設けられた繊維状構造体に、紫外線硬化樹脂を含ませて、
少なくとも、転写パターンが形成される領域にある前記繊維状構造体の空隙を、
前記紫外線硬化性樹脂で満たした後に、
前記繊維状構造体に、紫外線を透過する材料からなるモールド原版を密着し、
所定の圧力により押圧し、かつ、紫外線を所定量照射して、
前記繊維状構造体の表面に、
三次元形状の転写パターンを形成することを特徴とするインプリント用モールドの製造方法。
Including the UV curable resin in the fibrous structure provided on the release support,
At least the voids of the fibrous structure in the region where the transfer pattern is formed,
After filling with the UV curable resin,
Adhering to the fibrous structure, a mold original plate made of a material that transmits ultraviolet rays,
Press with a predetermined pressure and irradiate a predetermined amount of ultraviolet rays,
On the surface of the fibrous structure,
A method for producing an imprint mold, wherein a three-dimensional transfer pattern is formed.
前記インプリント用モールドの製造方法において、前記繊維状構造体に表裏両側から紫外線を照射することを特徴とする請求項5に記載のインプリント用モールドの製造方法。

6. The method for manufacturing an imprint mold according to claim 5, wherein the fibrous structure is irradiated with ultraviolet rays from both front and back sides.

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