JP2013119228A - Method for manufacturing cylindrical stamper and cylindrical stamper - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、円筒状スタンパの製造方法および円筒状スタンパ、詳しくは、外周面に凹凸を有する円筒状スタンパの製造方法、および、その円筒状スタンパの製造方法により得られる円筒状スタンパに関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a cylindrical stamper and a cylindrical stamper. More specifically, the present invention relates to a method for manufacturing a cylindrical stamper having irregularities on an outer peripheral surface, and a cylindrical stamper obtained by the method for manufacturing the cylindrical stamper.
例えば、反射防止フィルム（モスアイフィルム）、プリズムフィルム、フォトニッククリスタル、ワイヤーグリッド偏光子などの光学フィルムや、例えば、濡れ制御フィルム、細胞培養フィルム（シート）などとして、表面が凹凸加工されたフィルムが用いられている。 For example, an optical film such as an antireflection film (moss eye film), a prism film, a photonic crystal, a wire grid polarizer, or a film with a rough surface processed, for example, a wetting control film or a cell culture film (sheet). It is used.
このようなフィルムは、例えば、ロールトゥロール法で形成されており、具体的には、ロールトゥロール法において、フィルム表面の凹凸とは反転パターンの凹凸を有する筒状のスタンパ（金型・鋳型）が用いられ、スタンパの凹凸がフィルムに転写されることにより、フィルムが凹凸加工されている。 Such a film is formed by, for example, a roll-to-roll method. Specifically, in the roll-to-roll method, a cylindrical stamper (mold / mold) having an uneven pattern with an uneven pattern on the film surface. ) Is used, and the unevenness of the stamper is transferred to the film, so that the unevenness of the film is processed.
表面に凹凸を有するスタンパは、通常、ニッケルなどの金属材料から形成されており、そのようなスタンパを製造する方法としては、例えば、円筒状基材の内周面に凹凸形状を形成し、その円筒状基材の内周面に、電解めっき法や無電解メッキ法などによって円筒状のニッケル層を形成し、得られたニッケル層を円筒状基材から剥離し、これをスタンパとする方法が、提案されている（例えば、特許文献１参照。）。 The stamper having irregularities on the surface is usually formed from a metal material such as nickel. As a method for producing such a stamper, for example, an irregular shape is formed on the inner peripheral surface of a cylindrical substrate, There is a method in which a cylindrical nickel layer is formed on the inner peripheral surface of a cylindrical base material by an electrolytic plating method or an electroless plating method, and the obtained nickel layer is peeled off from the cylindrical base material and used as a stamper. Have been proposed (see, for example, Patent Document 1).
しかるに、特許文献１に記載される方法では、ニッケル層を円筒状基材から剥離するための剥離力が大きいため、剥離時において円筒状基材に損傷を生じる場合や、例えば、円筒状基材の溶解除去を要する場合などがあるため、円筒状基材を再利用することができないという不具合がある。
However, in the method described in
本発明の目的は、基材を再利用することができ、生産性よくスタンパを製造することができる円筒状スタンパの製造方法、および、生産性よく製造される円筒状スタンパを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a cylindrical stamper manufacturing method capable of reusing a base material and manufacturing a stamper with high productivity, and a cylindrical stamper manufactured with high productivity. .
上記目的を達成するために、本発明の円筒状スタンパの製造方法は、外周面に凹凸を有する円筒状スタンパの製造方法であって、前記円筒状スタンパの前記凹凸の反転パターンとして、内周面に凹凸が形成された円筒状基材を準備する準備工程と、前記内周面に、樹脂および／または非金属無機物からなるスタンパ層を形成するスタンパ層形成工程と、前記スタンパ層を、前記内周面から剥離する剥離工程とを備えることを特徴としている。 In order to achieve the above object, a method for manufacturing a cylindrical stamper according to the present invention is a method for manufacturing a cylindrical stamper having irregularities on an outer circumferential surface, and an inner circumferential surface as an inverted pattern of the irregularities of the cylindrical stamper. A step of preparing a cylindrical substrate having irregularities formed thereon, a stamper layer forming step of forming a stamper layer made of a resin and / or a non-metallic inorganic material on the inner peripheral surface, and the stamper layer And a peeling step for peeling from the peripheral surface.
このような円筒状スタンパの製造方法によれば、スタンパ層が樹脂および／または非金属無機物から形成されるため、スタンパ層を円筒状基材から容易に剥離することができる。 According to such a method for manufacturing a cylindrical stamper, since the stamper layer is formed of a resin and / or a non-metallic inorganic material, the stamper layer can be easily peeled from the cylindrical substrate.
そのため、このような円筒状スタンパの製造方法によれば、円筒状基材の破損などを抑制することができ、また、円筒状基材を溶解除去する必要も無いので、円筒状基材を再利用することができ、また、生産性よく円筒状スタンパを製造することができる。 Therefore, according to such a method of manufacturing a cylindrical stamper, it is possible to suppress damage to the cylindrical base material, and there is no need to dissolve and remove the cylindrical base material. The cylindrical stamper can be manufactured with good productivity.
また、本発明の円筒状スタンパの製造方法では、前記スタンパ層形成工程が、前記内周面に、樹脂材料および／または非金属無機材料を塗布する塗布工程と、前記円筒状基材を円周方向に回転させることにより、その遠心力によって、前記内周面において、前記樹脂材料および／または前記非金属無機材料を均一化する回転工程とを備えることが好適である。 In the method for manufacturing a cylindrical stamper according to the present invention, the stamper layer forming step includes a coating step of applying a resin material and / or a non-metallic inorganic material to the inner peripheral surface, It is preferable to provide a rotation step of making the resin material and / or the non-metallic inorganic material uniform on the inner peripheral surface by the centrifugal force by rotating in the direction.
このような円筒状スタンパの製造方法では、円筒状基材の回転により生じる遠心力よって、円筒状基材の内周面に塗布された樹脂材料および／または非金属無機材料が均一化され、スタンパ層が形成される。 In such a method for manufacturing a cylindrical stamper, the resin material and / or the non-metallic inorganic material applied to the inner peripheral surface of the cylindrical base material is made uniform by the centrifugal force generated by the rotation of the cylindrical base material. A layer is formed.
そのため、このような円筒状スタンパの製造方法によれば、より精度よく、円筒状スタンパの外周面に凹凸を形成することができる。 Therefore, according to such a method for manufacturing a cylindrical stamper, it is possible to form irregularities on the outer peripheral surface of the cylindrical stamper with higher accuracy.
また、本発明の円筒状スタンパは、上記の円筒状スタンパの製造方法により得られることを特徴としている。 The cylindrical stamper of the present invention is obtained by the above-described method for manufacturing a cylindrical stamper.
このような円筒状スタンパは、上記の円筒状スタンパの製造方法により、生産性よく製造される。 Such a cylindrical stamper is manufactured with high productivity by the above-described cylindrical stamper manufacturing method.
本発明の円筒状スタンパの製造方法では、円筒状基材の破損などを抑制することができ、また、円筒状基材を溶解除去する必要も無いので、円筒状基材を再利用することができ、また、生産性よく円筒状スタンパを製造することができる。 In the manufacturing method of the cylindrical stamper of the present invention, damage to the cylindrical base material can be suppressed, and it is not necessary to dissolve and remove the cylindrical base material. Therefore, the cylindrical base material can be reused. In addition, a cylindrical stamper can be manufactured with high productivity.
また、本発明の円筒状スタンパは、上記の円筒状スタンパの製造方法により、生産性よく製造される。 Moreover, the cylindrical stamper of the present invention is manufactured with high productivity by the above-described manufacturing method of the cylindrical stamper.
図１は、本発明の円筒状スタンパの製造方法の一実施形態により得られる円筒状スタンパを示す概略図であって、（ａ）は、円筒状スタンパの側面図を、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図を示す。 FIG. 1 is a schematic view showing a cylindrical stamper obtained by an embodiment of the method for producing a cylindrical stamper of the present invention, wherein (a) is a side view of the cylindrical stamper, and (b) is ( Sectional drawing which follows the AA line of a) is shown.
図１において、円筒状スタンパ１は、外周面に凹凸を有する円筒形状に形成されており、筒部２と凸部３とを備えている。
In FIG. 1, a
筒部２は、所定厚みを有する略円筒形状に形成されている。
The
筒部２の外径は、例えば、５０〜１０００ｍｍ、好ましくは、１００〜５００ｍｍであり、内径は、例えば、４９．９〜９９９．９ｍｍ、好ましくは、９９．９〜４９９．９ｍｍである。
The outer diameter of the
また、筒部２の厚みは、例えば、０．１〜１０ｍｍであり、好ましくは、０．２〜１ｍｍであり、長手方向長さは、例えば、５〜１５０ｃｍ、好ましくは、５０〜１５０ｃｍである。
Moreover, the thickness of the
凸部３は、半球状（ドーム状）をなし、筒部２の外周面から筒部２の径方向外側に向かって突出するように、筒部２と一体的に形成されている。また、凸部３は、筒部２の外周面の全面にわたって、所定のパターン（格子状のパターン）として、複数形成されている。
The
凸部３のサイズは、底面直径ａが、アプリケーションにより異なるが、例えば、１０ｎｍ〜１００μｍ、好ましくは、８０ｎｍ〜５００ｎｍであり、高さ（径方向突出長さ）ｂが、例えば、１０ｎｍ〜１００μｍ、好ましくは、１００ｎｍ〜５００ｎｍである。また、ピッチ（互いに隣り合う２つの凸部３の間隔長さと、１つの凸部３の底面直径との合計）ｃは、例えば、３０ｎｍ〜２００μｍ、好ましくは、１００ｎｍ〜５５０ｎｍである。
The size of the convex
このような円筒状スタンパ１は、樹脂および／または非金属無機物から形成されている。
Such a
樹脂としては、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、アクリル樹脂、ポリエーテルニトリル樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、シリコーン樹脂などの合成樹脂などが挙げられる。樹脂として、好ましくは、半硬化（Ｂステージ化）した後、完全硬化（Ｃステージ化）する２段階硬化樹脂が挙げられ、そのような樹脂として、機械物性および耐熱性の観点から、好ましくは、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂が挙げられる。また、樹脂として、透明性および耐熱性の観点から、好ましくは、シリコーン樹脂が挙げられる。 Examples of the resin include polyimide resins, polyamideimide resins, acrylic resins, polyether nitrile resins, polyether sulfone resins, polyethylene terephthalate resins, polyethylene naphthalate resins, polyvinyl chloride resins, and silicone resins. The resin preferably includes a two-stage cured resin that is semi-cured (B-staged) and then completely cured (C-staged). Such a resin is preferably from the viewpoint of mechanical properties and heat resistance, Examples thereof include a polyimide resin and a polyamideimide resin. The resin is preferably a silicone resin from the viewpoint of transparency and heat resistance.
これら樹脂は、単独使用または２種類以上併用することができる。 These resins can be used alone or in combination of two or more.
非金属無機物は、金属（単体）を除く無機物であって、例えば、ガラスなどが挙げられる。非金属無機物として、透明性および耐熱性の観点から、好ましくは、ガラスが挙げられる。 The non-metallic inorganic substance is an inorganic substance excluding a metal (a simple substance), and examples thereof include glass. As the non-metallic inorganic substance, glass is preferably used from the viewpoints of transparency and heat resistance.
これら非金属無機物は、単独使用または２種類以上併用することができる。 These non-metallic inorganic substances can be used alone or in combination of two or more.
図２は、図１に示す円筒状スタンパの製造方法を示す製造工程図、図３は、図２に続いて、図１に示す円筒状スタンパの製造方法を示す製造工程図である。 2 is a manufacturing process diagram showing a manufacturing method of the cylindrical stamper shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a manufacturing process diagram showing a manufacturing method of the cylindrical stamper shown in FIG. 1, following FIG.
以下において、円筒状スタンパ１の製造方法について、図２および図３を参照して詳述する。
Below, the manufacturing method of the
この方法では、まず、図２（ａ）に示すように、円筒状スタンパ１の凹凸の反転パターンとして、内周面に凹凸が形成された円筒状基材５を準備する（準備工程）。
In this method, first, as shown in FIG. 2 (a), a
準備工程においては、予め内周面に凹凸が形成された円筒状基材５を準備することができ、また、凹凸が形成されていない円筒状基材５の内周面に、円筒状スタンパ１の凹凸の反転パターンとして、凹凸を形成することもできる。
In the preparation step, it is possible to prepare a
このような場合、凹凸が形成されていない円筒状基材５は、所定厚みを有する略円筒形状に形成されている。
In such a case, the
円筒状基材５の内径は、例えば、５〜１００ｃｍ、好ましくは、１０〜５０ｃｍであり、外径は、例えば、６〜１０１ｃｍ、好ましくは、１１〜５１ｃｍである。
The inner diameter of the
また、円筒状基材５の厚みは、例えば、０．５〜５ｃｍ、好ましくは、０．５〜１ｃｍあり、長手方向長さは、例えば、５〜１５０ｃｍ、好ましくは、５０〜１５０ｃｍである。
Moreover, the thickness of the
このような円筒状基材５の材料としては、例えば、アルミニウム、ステンレスなどの金属材料、例えば、フッ素樹脂などの樹脂材料、例えば、ガラス、セラミックスなどの無機材料が挙げられる。
Examples of the material of the
円筒状基材５の内周面に凹凸を形成する方法としては、例えば、凹凸加工されたフィルム１０を、円筒状基材５とは別途用意し、そのフィルム１０を、円筒状基材５の内周面に貼着させる（図２（ａ）の２点鎖線参照）。
As a method for forming irregularities on the inner peripheral surface of the
フィルム１０としては、例えば、アクリル樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリカーボネート樹脂、シクロオレフィン樹脂、ポリプロピレン樹脂、シリコーン樹脂などの公知の樹脂から形成される樹脂フィルムが挙げられる。フィルム１０の厚みは、例えば、２０〜１００μｍである。
Examples of the
また、フィルム１０を凹凸加工する方法としては、特に制限されないが、例えば、光リソグラフィー、熱リソグラフィー、陽極酸化、エレクトロンビーム（ＥＢ）による描画、レーザー加工、スパッタエッチング、ナノインプリント（熱インプリント）などが挙げられる。
Further, the method for processing the unevenness of the
これにより、フィルム１０表面に、上記凸部３に対応する凹部６を形成することができ、フィルム１０を、円筒状スタンパ１の凹凸の反転パターンとして凹凸加工することができる。
Thereby, the recessed
また、このように凹凸加工されたフィルム１０を円筒状基材５の内周面に貼着する方法としては、特に制限されず、公知の粘着テープや、公知の接着剤などを用いることができる。
Moreover, it does not restrict | limit especially as a method of sticking the uneven | corrugated-processed
このような方法により、容易に円筒状基材５の内周面に凹凸を形成することができる。
By such a method, irregularities can be easily formed on the inner peripheral surface of the
一方、このような方法では、円筒状基材５の内周面において、貼着されるフィルム１０に継ぎ目が生じるため、その継ぎ目が、円筒状基材５の内周面の凹凸を円筒状スタンパ１として転写する際の精度を低下させる場合がある。
On the other hand, in such a method, a seam is formed in the
そこで、より高精度な凹凸が要求される場合などには、円筒状基材５を機械的に直接加工することにより、円筒状基材５の内周面に凹凸を形成することができる。
Therefore, when a highly accurate unevenness is required, the unevenness can be formed on the inner peripheral surface of the
円筒状基材５を直接加工する方法としては、特に制限されないが、陽極酸化、エレクトロンビーム（ＥＢ）による描画、レーザー加工、熱リソグラフィーなどが挙げられる。
A method for directly processing the
これにより、円筒状基材５の内周面に、上記凸部３に対応する凹部６を形成することができ、円筒状基材５の内周面を、円筒状スタンパ１の凹凸の反転パターンとして凹凸加工することができる。
Thereby, the recessed
このように円筒状基材５を直接加工すれば、その内周面に、継ぎ目などを生じることなく凹凸を形成することができるため、円筒状スタンパ１における凹凸の精度の向上を図ることができる。
If the
また、詳しくは図示しないが、この方法では、必要により、円筒状基材５の内周面に、離型層を形成することができる。
Although not shown in detail, in this method, a release layer can be formed on the inner peripheral surface of the
離型層（図示せず）は、円筒状基材５からスタンパ層７（後述）を容易に脱型させるために設けられる樹脂層であって、公知の方法によって、円筒状基材５の内周面に設けられる。
The release layer (not shown) is a resin layer provided for easily removing the stamper layer 7 (described later) from the
離型層（図示せず）を形成する樹脂としては、例えば、シリコーン樹脂、フッ素樹脂などが挙げられる。これら樹脂は、単独使用または２種類以上併用することができる。 Examples of the resin forming the release layer (not shown) include a silicone resin and a fluororesin. These resins can be used alone or in combination of two or more.
離型層（図示せず）の厚みは、スタンパ層７の形状に影響を与えなければ、特に制限されないが、例えば、５〜５０ｎｍ、好ましくは、５〜２０ｎｍである。
The thickness of the release layer (not shown) is not particularly limited as long as it does not affect the shape of the
次いで、この方法では、図２（ｂ）および図２（ｃ）に示されるように、円筒状基材５の内周面に、上記した樹脂および／または上記した非金属無機物からなるスタンパ層７を形成する（スタンパ層形成工程）。
Next, in this method, as shown in FIGS. 2B and 2C, the
スタンパ層７を形成するには、例えば、まず、図２（ｂ）に示されるように、円筒状基材５の内周面に、樹脂材料および／または非金属無機材料を塗布し、塗膜８を形成する（塗布工程）。
In order to form the
樹脂材料は、上記した樹脂からなるスタンパ層７を形成するための材料であって、特に制限されないが、例えば、溶融状態の上記した樹脂や、例えば、上記した樹脂またはその前駆体溶液などが挙げられる。好ましくは、ポリアミドイミド樹脂溶液が挙げられる。
The resin material is a material for forming the
これら樹脂材料は、単独使用または２種類以上併用することができる。 These resin materials can be used alone or in combination of two or more.
非金属無機材料は、上記した非金属無機物からなるスタンパ層７を形成するための材料であって、特に制限されないが、例えば、乾燥後にガラス膜を形成するシロキサン化合物、具体的には、スピンオングラス（ＳＯＧ）などが挙げられる。
The non-metallic inorganic material is a material for forming the
これら非金属無機材料は、単独使用または２種類以上併用することができる。 These non-metallic inorganic materials can be used alone or in combination of two or more.
樹脂材料および非金属無機材料のＢ型粘度計により測定される粘度（２３℃）は、作業性や膜厚の均一化などの観点から、例えば、５〜５００Ｐａ・ｓ、好ましくは、５〜１００Ｐａ・ｓである。 The viscosity (23 ° C.) measured by the B-type viscometer of the resin material and the nonmetallic inorganic material is, for example, 5 to 500 Pa · s, preferably 5 to 100 Pa, from the viewpoint of workability and uniform film thickness. -S.
円筒状基材５の内周面に、樹脂材料および／または非金属無機材料を塗布する方法としては、特に制限されず、例えば、刷毛塗り、へら塗り、スプレーコート法、ディスペンサ法、ダイス法などの公知の方法を採用することができる。
The method for applying the resin material and / or the non-metallic inorganic material to the inner peripheral surface of the
また、樹脂材料および／または非金属無機材料の塗布は、１回であってもよく、また、複数回であってもよい。樹脂材料および／または非金属無機材料を複数回塗布することにより、円筒状スタンパ１の強度の向上を図ることができる。
The application of the resin material and / or the non-metallic inorganic material may be performed once or a plurality of times. By applying the resin material and / or the non-metallic inorganic material a plurality of times, the strength of the
そして、このように樹脂材料および／または非金属無機材料を円筒状基材５の内周面に塗布することによって、円筒状基材５の内周面に形成された凹凸を、樹脂材料および／または非金属無機材料の塗膜８に、転写することができる。
Then, by applying the resin material and / or the nonmetallic inorganic material to the inner peripheral surface of the
また、詳しくは図示しないが、このような塗布工程では、必要により、円筒状基材５の内側を通過可能な通過部材を用意し、樹脂材料および／または非金属無機材料を塗布した後の円筒状基材５の内側を、通過させることができる。具体的には、例えば、円筒状基材５を、その長手方向が鉛直方向に沿うように自立させ、その円筒状基材５の内側に通過部材を、通過部材の自重によって鉛直方向上方から鉛直方向下方に通過させることができる。
Although not shown in detail, in such an application process, if necessary, a passing member that can pass through the inside of the
通過部材の形状としては、特に制限されないが、例えば、底面直径が円筒状基材５の内径よりも小さい弾丸形状などが挙げられる。また、通過部材が円筒状基材５の内側を通過する通過速度は、特に制限されないが、例えば、１０〜３００ｃｍ／分である。
The shape of the passage member is not particularly limited, and examples thereof include a bullet shape whose bottom surface diameter is smaller than the inner diameter of the
これにより、円筒状基材５の内周面に塗布された樹脂材料および／または非金属無機材料（塗膜８）を、均一化することができる。
Thereby, the resin material and / or nonmetallic inorganic material (coating film 8) apply | coated to the internal peripheral surface of the
次いで、この方法では、図２（ｃ）に示されるように、円筒状基材５を円周方向に回転させることにより、その遠心力によって、円筒状基材５の内周面において、樹脂材料および／または非金属無機材料を均一化させる（回転工程）。
Next, in this method, as shown in FIG. 2 (c), the resin material is formed on the inner peripheral surface of the
具体的には、回転工程では、例えば、公知の回転成型機などを用いて、円筒状基材５を水平方向に沿って配置するとともに、その外周面に円筒状基材５よりも外径が小さい回転ロール９を複数（例えば、２つ）配置する。そして、それら回転ロール９を周方向に回転させることにより、円筒状基材５を周方向（回転ロール９の回転方向とは逆の回転方向）に回転させる（図２（ｃ）矢印参照。）。
Specifically, in the rotation step, for example, using a known rotary molding machine, the
回転工程において、円筒状基材５の回転における条件は、特に制限されないが、回転数が、例えば、１０００〜２０００ｒｐｍであり、また、回転時間が、例えば、３〜１０分である。
In the rotation step, conditions for rotation of the
そして、このような回転により遠心力が生じ、樹脂材料および／または非金属無機材料が、円筒状基材５の内周面の凹凸に押圧され、それらの間隙に充填されるとともに、円筒状基材５の内周面において、樹脂材料および／または非金属無機材料の塗膜が均一化される。
Then, centrifugal force is generated by such rotation, and the resin material and / or the non-metallic inorganic material is pressed against the unevenness of the inner peripheral surface of the
これにより、樹脂材料および／または非金属無機材料の塗膜８として、樹脂および／または非金属無機物からなるスタンパ層７（硬化前）を得ることができる。
Thereby, the stamper layer 7 (before hardening) which consists of resin and / or a nonmetallic inorganic substance can be obtained as the
次いで、この方法では、図３（ｄ）〜（ｆ）に示すように、スタンパ層７を必要により硬化させる（硬化工程）。
Next, in this method, as shown in FIGS. 3D to 3F, the
例えば、スタンパ層７の硬化工程において、樹脂材料が用いられる場合には、その樹脂材料を熱硬化および／または紫外線硬化させる。
For example, when a resin material is used in the step of curing the
このような場合において、硬化条件は、樹脂材料の種類などに応じて適宜設定される。 In such a case, the curing conditions are appropriately set according to the type of resin material.
なお、樹脂材料が用いられる場合に、スタンパ層７を１段階で硬化させると、樹脂が収縮し、硬化の途中で円筒状基材５の内周面からスタンパ層７が部分的に剥離する場合や、内周面の凹凸をスタンパ層７に精度よく転写できない場合がある。
When the resin material is used, if the
そのため、硬化工程では、好ましくは、スタンパ層７を２段階で硬化させる。
Therefore, in the curing step, the
具体的には、このような場合には、まず、図３（ｄ）に示すように、スタンパ層７を半硬化（Ｂステージ化）させる（第１硬化工程）。
Specifically, in such a case, first, as shown in FIG. 3D, the
スタンパ層７を半硬化させる条件は、樹脂材料の種類などに応じて適宜設定されるが、熱硬化させる場合には、加熱温度が、例えば、１００〜１７０℃、好ましくは、１２０〜１５０℃であり、加熱時間が、例えば、１０〜６０分、好ましくは、２０〜４０分である。
The conditions for semi-curing the
半硬化状態のスタンパ層７の硬度は、特に制限されないが、スタンパ層７が自立可能な程度に調整される。
The hardness of the
また、スタンパ層７を硬化させる場合において、その硬化初期には、スタンパ層７が流動的であるため、円筒状基材５を静置した状態においてスタンパ層７を硬化させると、スタンパ層７の形状が崩れる場合がある。
Further, when the
そのため、好ましくは、スタンパ層７の硬化時において、円筒状基材５を上記した回転工程と同様に、周方向に回転させ、スタンパ層７の均一化を図る。なお、円筒状基材５の回転数は、例えば、３０〜６００ｒｐｍである。
Therefore, preferably, when the
このようにしてスタンパ層７を半硬化させることにより、スタンパ層７を、自立したフィルム状とすることができる。
By semi-curing the
次いで、この方法では、図３（ｅ）に示すように、半硬化されたスタンパ層７を、円筒状基材５の内周面から剥離させる（剥離工程）。
Next, in this method, as shown in FIG. 3E, the
なお、スタンパ層７は、例えば、円筒状基材５の内周面とスタンパ層７との界面（剥離界面）に、針状部材を挿入することなどにより、剥離することができる。
The
そして、この方法では、図３（ｆ）に示すように、半硬化状態のスタンパ層７を、完全硬化させる（第２硬化工程）。
In this method, as shown in FIG. 3F, the
具体的には、例えば、スタンパ層７の内径と略同径の円柱金型（図示せず）を用意し、その円柱金型（図示せず）をスタンパ層７の内側に挿入した状態において、スタンパ層７を完全硬化させる。
Specifically, for example, a cylindrical mold (not shown) having the same diameter as that of the
スタンパ層７を完全硬化させる条件は、樹脂材料の種類などに応じて適宜設定されるが、熱硬化させる場合には、加熱温度が、例えば、１５０〜３００℃、好ましくは、２００〜３００℃であり、加熱時間が、例えば、２０〜６０分、好ましくは、３０〜６０分である。
The conditions for completely curing the
これにより、硬化後のスタンパ層７として、円筒状スタンパ１を得ることができる（図１参照）。
Thereby, the
また、スタンパ層７の硬化工程において、非金属無機材料が用いられる場合には、第１硬化工程において、例えば、まず、その非金属無機材料を加熱乾燥（硬化）させる（図３（ｄ）参照）。
Further, when a nonmetallic inorganic material is used in the curing process of the
なお、スタンパ層７を加熱乾燥させる条件は、非金属無機材料の種類などに応じて適宜設定される。
The conditions for heating and drying the
また、非金属無機材料が用いられる場合にも、スタンパ層７の硬化初期には、スタンパ層７が流動的であるため、スタンパ層７の形状の崩れを抑制するため、上記と同様にして、円筒状基材５を周方向に回転させ、スタンパ層７の均一化を図ることができる。
Even when a non-metallic inorganic material is used, since the
次いで、この方法では、剥離工程において、加熱乾燥されたスタンパ層７を、円筒状基材５の内周面から剥離させる（図３（ｅ）参照）。
Next, in this method, in the peeling step, the heat-dried
その後、この方法では、必要により、第２硬化工程において、加熱乾燥状態のスタンパ層７を、焼結（完全硬化）させる（図３（ｆ）参照）。
Thereafter, in this method, the heat-dried
これにより、硬化後のスタンパ層７として、外周面に凹凸を有する円筒状スタンパ１を得ることができる（図１参照）。
Thereby, the
このような円筒状スタンパ１の製造方法によれば、スタンパ層７が樹脂および／または非金属無機物から形成されるため、スタンパ層７を円筒状基材５から容易に剥離することができる。
According to such a method for manufacturing the
そのため、このような円筒状スタンパ１の製造方法によれば、円筒状基材５の破損などを抑制することができ、また、円筒状基材５を溶解除去する必要も無いので、円筒状基材５を再利用することができ、また、生産性よく円筒状スタンパ１を製造することができる。
Therefore, according to such a manufacturing method of the
また、このような円筒状スタンパ１の製造方法では、円筒状基材５の回転により生じる遠心力よって、円筒状基材５の内周面に塗布された樹脂材料および／または非金属無機材料が均一化され、スタンパ層７が形成される。
Moreover, in such a manufacturing method of the
そのため、このような円筒状スタンパ１の製造方法によれば、より精度よく、円筒状スタンパ１の外周面に凹凸を形成することができる。
Therefore, according to such a manufacturing method of the
なお、上記した説明では、円筒状スタンパ１の凸部３を、半球状に形成したが、凸部３の形状は、上記に限定されず、凸部３を、例えば、円柱状、円錐状、角柱状、角錐状など、種々の形状として形成することができる。
In the above description, the
また、このような場合において、凸部３のサイズは、底面直径（円柱状、円錐状）または一辺長さ（角柱状、角錐状）が、例えば、１０ｎｍ〜１００μｍ、好ましくは、８０〜５００ｎｍであり、高さが、例えば、１０ｎｍ〜１００μｍ、好ましくは、１００〜５００ｎｍである。また、ピッチ（互いに隣り合う２つの凸部３の間隔長さと、１つの凸部３の底面直径または一辺長さとの合計）は、例えば、３０ｎｍ〜２００μｍ、好ましくは、１００〜５５０ｎｍである。
In such a case, the size of the
そして、このようにして得られた円筒状スタンパ１は、ナノインプリントなどおいて、好適に用いられる。
And the
実施例１
＜円筒状基材＞
まず、シリコン板を用意し、その表面をレーザー加工することにより、目的とする円筒状スタンパの凹凸と同じパターンの凹凸を形成した。具体的には、シリコン板の表面全体に、底面直径３００ｎｍ、高さ３８０ｎｍの半球状の突起を、６００ｎｍのピッチ（突起間の間隔が３００ｎｍ）となるように、複数設けた。
Example 1
<Cylindrical substrate>
First, a silicon plate was prepared, and the surface thereof was subjected to laser processing to form irregularities having the same pattern as the irregularities of the target cylindrical stamper. Specifically, a plurality of hemispherical protrusions having a bottom surface diameter of 300 nm and a height of 380 nm were provided on the entire surface of the silicon plate so as to have a pitch of 600 nm (an interval between the protrusions of 300 nm).
そして、厚み４０μｍのシクロオレフィンポリマーフィルム（日本ゼオン社製 ゼオノアフィルム）を用意した。 Then, a cycloolefin polymer film having a thickness of 40 μm (Zeonor film manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd.) was prepared.
そして、上記のシリコン板を成形型とし、真空ラミネータを用いた熱インプリント法（条件：１８０℃ ０．９ＭＰａ ５分間）によって、シクロオレフィンポリマーフィルムを、目的とする円筒状スタンパの凹凸の反転パターンとして、凹凸加工した。すなわち、フィルムの表面に、シリコン板の突起に対応する凹部（直径３００ｎｍ、深さ３８０ｎｍ）を形成した。 Then, by using the above-mentioned silicon plate as a mold and a thermal imprint method (condition: 180 ° C., 0.9 MPa, 5 minutes) using a vacuum laminator, the cycloolefin polymer film is turned into a concave / convex pattern of the target cylindrical stamper. As a result, the unevenness was processed. That is, a recess (diameter 300 nm, depth 380 nm) corresponding to the protrusion of the silicon plate was formed on the surface of the film.
一方、内径７０ｍｍ、外径８０ｍｍ、厚み５ｍｍ、長手方向長さ５００ｍｍのステンレス製の円筒状基材を別途用意し、その内側に上記のシクロオレフィンポリマーフィルムを、凹部が径方向内側に向かうように配置し、両面粘着テープにより貼着させた。 On the other hand, a stainless steel cylindrical substrate having an inner diameter of 70 mm, an outer diameter of 80 mm, a thickness of 5 mm, and a length in the longitudinal direction of 500 mm is separately prepared, and the above cycloolefin polymer film is disposed on the inside thereof, so that the recesses are directed radially inward Arranged and stuck with double-sided adhesive tape.
このようにして、円筒状基材の内周面に、目的とする円筒状スタンパの凹凸の反転パターンとして、凹凸を形成した（図２（ａ）参照）。
＜樹脂材料＞
トリメリット酸無水物１．０モル、ジフェニルメタンジイソシアネート１．０モルおよびＮ−メチルピロリドン１０６０ｍＬをフラスコに仕込み、１２０℃で２時間反応させた。その後、１８０℃に昇温して３時間反応させることにより、ポリアミドイミド樹脂の溶液を得た。なお、Ｂ型粘度計にて２３℃における粘度を測定したところ、１０Ｐａ・ｓであった。
＜塗布工程＞
円筒状基材の内周面に、ポリアミドイミド樹脂の溶液を、へらを用いて塗布した。その後、円筒状基材を長手方向が鉛直方向に沿うように配置し、その内側に弾丸形状の通過部材（底面直径６９ｍｍ）を、自重によって２０ｃｍ／分で通過させた。これにより、円筒状基材の内周面に、ポリアミドイミド樹脂の溶液を均一に塗布した（図２（ｂ）参照）。
＜回転工程＞
円筒状基材を回転成形機にセットし、１５００ｒｐｍで５分間回転させ、回転により生じる遠心力によって、円筒状基材の内周面において、ポリアミドイミド樹脂の溶液を均一化させた。これにより、円筒形状のスタンパ層を形成した（図２（ｃ）参照）。
＜第１硬化工程＞
回転成型機から円筒状基材を取り出し、回転機付きのオーブン内に水平配置した。そして、オーブン内において、１００ｒｐｍで円筒状基材を回転させながら、１２０℃において３０分間加熱し、スタンパ層（ポリアミドイミド樹脂）を半硬化させた。
＜剥離工程＞
オーブンから円筒状基材を取り出し、十分に冷却させた後、ピンセットにより、円筒状基材の内周面と半硬化状態のスタンパ層（ポリアミドイミド樹脂）との界面にきっかけを加え、スタンパ層を剥離した。
＜第２硬化工程＞
スタンパ層の内側にその内径と略同径の円柱金型を挿入し、オーブンに入れて１５０℃で３０分間加熱した後、２４０℃まで１０分間で昇温させ、２４０℃で１５分間加熱することにより、スタンパ層（ポリアミドイミド樹脂）を完全硬化させた。
In this way, irregularities were formed on the inner peripheral surface of the cylindrical base material as a reversal pattern of the irregularities of the target cylindrical stamper (see FIG. 2A).
<Resin material>
Trimellitic anhydride 1.0 mol, diphenylmethane diisocyanate 1.0 mol and N-methylpyrrolidone 1060 mL were charged into a flask and reacted at 120 ° C. for 2 hours. Then, it heated up at 180 degreeC and was made to react for 3 hours, and the solution of the polyamideimide resin was obtained. In addition, it was 10 Pa * s when the viscosity in 23 degreeC was measured with the B-type viscosity meter.
<Application process>
A solution of polyamideimide resin was applied to the inner peripheral surface of the cylindrical substrate using a spatula. Then, the cylindrical base material was disposed so that the longitudinal direction was along the vertical direction, and a bullet-shaped passing member (bottom diameter 69 mm) was passed through the cylindrical base material by its own weight at 20 cm / min. Thereby, the solution of the polyamideimide resin was uniformly applied to the inner peripheral surface of the cylindrical substrate (see FIG. 2B).
<Rotation process>
The cylindrical base material was set on a rotary molding machine, rotated at 1500 rpm for 5 minutes, and the polyamideimide resin solution was made uniform on the inner peripheral surface of the cylindrical base material by centrifugal force generated by the rotation. Thereby, a cylindrical stamper layer was formed (see FIG. 2C).
<First curing step>
The cylindrical base material was taken out from the rotary molding machine and placed horizontally in an oven equipped with a rotary machine. Then, while rotating the cylindrical base material at 100 rpm in the oven, the stamper layer (polyamideimide resin) was semi-cured by heating at 120 ° C. for 30 minutes.
<Peeling process>
After removing the cylindrical base material from the oven and allowing it to cool sufficiently, the tweezers are used to trigger the interface between the inner peripheral surface of the cylindrical base material and the semi-cured stamper layer (polyamideimide resin). It peeled.
<Second curing step>
Insert a cylindrical mold having the same inner diameter as the inside of the stamper layer, put it in an oven, heat it at 150 ° C for 30 minutes, raise the temperature to 240 ° C over 10 minutes, and heat it at 240 ° C for 15 minutes. Thus, the stamper layer (polyamideimide resin) was completely cured.
その後、オーブンからスタンパ層および円柱金型を取り出し、十分に冷却させた後、円柱金型を抜き取った。 Thereafter, the stamper layer and the cylindrical mold were taken out of the oven and sufficiently cooled, and then the cylindrical mold was extracted.
これにより、外周面に凹凸を有する円筒状スタンパを得た。 Thereby, the cylindrical stamper which has an unevenness | corrugation in an outer peripheral surface was obtained.
評価
＜円筒状スタンパの凹凸形状＞
円筒状スタンパの外周面を、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により観察した。その結果、円筒状スタンパの外周面に形成される凹凸の凸部は、底面直径３００ｎｍの半球状であり、円筒状金型の内周面の凹凸が精密に反転して転写されていることが確認された。
Evaluation <Uneven shape of cylindrical stamper>
The outer peripheral surface of the cylindrical stamper was observed with a scanning electron microscope (SEM). As a result, the convex and concave portions formed on the outer peripheral surface of the cylindrical stamper are hemispherical with a bottom diameter of 300 nm, and the concave and convex portions on the inner peripheral surface of the cylindrical mold are accurately inverted and transferred. confirmed.
また、円筒状スタンパの外周面を、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）により観察した。その結果、円筒状スタンパの外周面に形成される凹凸の凸部の高さが、３６０ｎｍであることが確認された。これは、円筒状基材の内周面（フィルム表面）の凹凸における凹部の深さ３８０ｎｍに対して、約９５％であった。
＜円筒状基材の凹凸形状＞
使用後の円筒状基材の内周面のフィルムの表面を、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により観察した。その結果、使用前と比較して、形状の変化および損傷は全く無いことが確認された。
Further, the outer peripheral surface of the cylindrical stamper was observed with an atomic force microscope (AFM). As a result, it was confirmed that the height of the convex and concave portions formed on the outer peripheral surface of the cylindrical stamper was 360 nm. This was about 95% with respect to the depth of the recess of 380 nm in the unevenness of the inner peripheral surface (film surface) of the cylindrical base material.
<Uneven shape of cylindrical substrate>
The surface of the film on the inner peripheral surface of the cylindrical substrate after use was observed with a scanning electron microscope (SEM). As a result, it was confirmed that there was no change in shape and no damage compared to before use.
また、使用後の円筒状基材の内周面のフィルムの表面を、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）により観察した。その結果、フィルム表面の凹凸における凹部のピッチは６００ｎｍ、深さは３８０ｎｍであり、使用前と比較して変化が全くなく、フィルムの再利用が可能であると確認された。 Moreover, the surface of the film of the internal peripheral surface of the cylindrical base material after use was observed with the atomic force microscope (AFM). As a result, the pitch of the recesses in the irregularities on the film surface was 600 nm and the depth was 380 nm, and it was confirmed that there was no change compared to before use, and the film could be reused.
１ 円筒状スタンパ
２ 筒部
３ 凸部
1
Claims (3)
前記円筒状スタンパの前記凹凸の反転パターンとして、内周面に凹凸が形成された円筒状基材を準備する準備工程と、
前記内周面に、樹脂および／または非金属無機物からなるスタンパ層を形成するスタンパ層形成工程と、
前記スタンパ層を、前記内周面から剥離する剥離工程と
を備えることを特徴とする、円筒状スタンパの製造方法。 A method of manufacturing a cylindrical stamper having irregularities on the outer peripheral surface,
As a reversal pattern of the irregularities of the cylindrical stamper, a preparation step of preparing a cylindrical base material having irregularities formed on the inner peripheral surface;
A stamper layer forming step of forming a stamper layer made of a resin and / or a non-metallic inorganic material on the inner peripheral surface;
A method for producing a cylindrical stamper, comprising: a peeling step of peeling the stamper layer from the inner peripheral surface.
前記内周面に、樹脂材料および／または非金属無機材料を塗布する塗布工程と、
前記円筒状基材を円周方向に回転させることにより、その遠心力によって、前記内周面において、前記樹脂材料および／または前記非金属無機材料を均一化する回転工程と
を備えることを特徴とする、請求項１に記載の円筒状スタンパの製造方法。 The stamper layer forming step includes:
An application step of applying a resin material and / or a non-metallic inorganic material to the inner peripheral surface;
A rotation step of rotating the cylindrical base material in the circumferential direction to make the resin material and / or the non-metallic inorganic material uniform on the inner peripheral surface by the centrifugal force. The method for manufacturing a cylindrical stamper according to claim 1.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2011268734A JP2013119228A (en) | 2011-12-08 | 2011-12-08 | Method for manufacturing cylindrical stamper and cylindrical stamper |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015059874A (en) * | 2013-09-19 | 2015-03-30 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | Micro glucose sensor |
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2011
- 2011-12-08 JP JP2011268734A patent/JP2013119228A/en active Pending
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