JP2016507406A - ポリマーナノマスクを使用した表面ナノ複製 - Google Patents
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Abstract
Description
ポリマー材料
ナノマスク製造プロセスに使用したポリマー材料が表1に列挙されている。これらの材料は、加国、モントリオール所在のPolymer Source Incorporationより購入した。略語PS−b−PEOは、ポリスチレンとポリエチレンオキシドのブロックコポリマーを指す。略語PAAは、ポリ(アクリル酸)を指す。全てのポリマーは、リビングアニオン重合により形成した。このPS−b−PEOブロックコポリマーの数平均分子量は、「X−b−Y」の形態で与えられ、ここで、Xは分子量に対するポリスチレンブロックの寄与を指し、Yは分子量に対するポリエチレンオキシドブロックの寄与を指し、X+Yは合計の数平均分子量を指す。例えば、105−b−3の数平均分子量は、108,000ダルトンの合計の数平均分子量を有するPS−b−PEOブロックコポリマーを指し、この内の105,000ダルトンはポリスチレンブロックにより与えられ、3,000ダルトンはポリエチレンオキシドブロックにより与えられる。
ポリマー溶液
ポリマー溶液は、PS−b−PEOをPAAと混合し、これらのポリマーをTHF溶液中に溶解させることによって調製する。必要に応じて、ポリマーを溶解させるために、サンプルを60℃に加熱してもよい。ポリマーの分子量および所望の膜厚に応じて、合計ポリマー濃度は約0.02質量%から約4質量%である。次いで、ガラス表面への堆積の準備をするために、ポリマー溶液を0.2μmのシリンジフィルタで濾過してもよい。
ポリマー膜
実施例2で調製したポリマー溶液を塗布する前に、2インチ×2インチ(5.08cm×5.08cm)のガラス基体をアセトンとイソプロピルアルコールで洗浄する。このガラス表面は、この迅速な自己組織化と配向膜プロセスのためにどのような前処理も必要ない。ポリマーナノマスク膜は、約40秒の合計時間で200rpm/sから1000rpm/sの加速度で、1000rpmから3000rpmのスピンコーティングプロセスによって、指定の室温(25℃±3℃)で調製する。あるいは、浸漬被覆を使用してもよい。
ポリマーナノマスクの形成
ポリマー膜が一旦塗布されたら、ポリマー溶液は自己組織化して、ポリ(アクリル酸)の円柱状親水性領域を有する表面を形成する。ポリマーナノマスクは、例えば、2分間から10分間に亘りポリマー膜の円柱形態を水またはエタノールなどの極性溶媒で選択的にエッチングし、それに続いて、例えば、強制空気流によりポリマー膜を乾燥させることによって、製造することができる。
レプリカ成形マスクとしてのポリマーナノマスク
上述したように製造したポリマーナノマスクを、ガラス表面上にナノピラー構造を製造するためのレプリカ成形マスクとして使用した。ナノピラー構造は、ポリジメチルシロキサン(PDMS)またはペルフルオロエーテルテトラアクリレート(PFETA)から選択されるピラー形成材料を使用して形成した。レプリカ−基体表面上にナノピラーを複製するための一般工程段階が、図1A〜1C(基体の片面上のナノピラーの複製)および図3A〜3C(基体の2つの反対面上のナノピラーの複製)の略図を参照して先に記載されている。
反射防止特性および防汚特性
対照サンプルを、PDMSナノピラーまたはPFETAナノピラーのいずれかを備えた試験サンプルと比較するために、市販の薄膜表面スペクトル測定機器(F10−RT、米国、Filmetrics社製)を使用して、反射率スペクトルを得た。防汚特徴付けのために、Kruss DSA30側角器で水接触角を測定した。各サンプルにおいて、レプリカ基体はガラスであった。
10、10a、10b ナノマスク基体
20、20a、20b 自己組織化ポリマー層
30、30a、30b 細孔
100 ポリマー溶液
110 両親媒性ブロックコポリマー
112 疎水性ブロック
114 親水性ブロック
120 親水性ホモポリマー
130 塗布溶媒
200 レプリカ基体
220、220a、220b 前駆体層
225、225a、225b 硬化した前駆体層
230 ナノピラー
Claims (5)
- ナノピラー表面を複製する方法において、
レプリカ基体の少なくとも1つのレプリカ−基体表面にナノピラー形成材料を塗布して、該レプリカ−基体表面上に前駆体層を形成する工程、
ナノマスク基体のナノマスク−基体表面上に自己組織化ポリマー層を備えたナノマスクの鋳型表面であって、前記ナノマスク−基体表面と反対の前記自己組織化ポリマー層内に画成された鋳型表面を前記前駆体層に接触させる工程であり、前記自己組織化ポリマー層が前記鋳型表面の開口により複数の細孔をその中に画成している工程、
前記前駆体層を、前記鋳型表面が該前駆体層と接触したままである間に硬化させて、該鋳型表面と前記レプリカ−基体表面との間に硬化した前駆体層を形成する工程、および
前記ナノマスクを取り外して、前記レプリカ−基体表面に複数のナノピラーを有するナノピラー表面を露出する工程であって、該レプリカ−基体表面上の複数のナノピラーが前記鋳型表面内の複数の細孔に対応するものである工程、
を有してなる方法。 - 前記ナノピラー形成材料が、硬化剤と組み合わされたポリジメチルシロキサンである、請求項1記載の方法。
- 前記ナノピラー形成材料が、光開始剤と組み合わされたペルフルオロエーテルテトラアクリレートである、請求項1記載の方法。
- 前記レプリカ基体がガラスであり、前記ナノピラー形成材料がポリジメチルシロキサンまたはペルフルオロエーテルテトラアクリレートである、請求項1記載の方法。
- レプリカ基体の両反対面にナノピラー表面を複製する方法において、
前記レプリカ基体の第1のレプリカ−基体表面に第1のナノピラー形成材料を塗布して、該第1のレプリカ−基体表面上に第1の前駆体層を形成する工程、
第1のナノマスク基体の第1のナノマスク−基体表面上に第1の自己組織化ポリマー層を備えた第1のナノマスクの第1の鋳型表面であって、前記第1のナノマスク−基体表面と反対の前記第1の自己組織化ポリマー層内に画成された第1の鋳型表面を前記第1の前駆体層に接触させる工程であり、前記第1の自己組織化ポリマー層が、前記第1の鋳型表面の開口により、複数の細孔を中に画成している工程、
前記第1のレプリカ−基体表面と反対の前記レプリカ基体の第2のレプリカ−基体表面に第2のナノピラー形成材料を塗布して、該第2のレプリカ−基体表面上に第2の前駆体層を形成する工程、
第2のナノマスク基体の第2のナノマスク−基体表面上に第2の自己組織化ポリマー層を備えた第2のナノマスクの第2の鋳型表面であって、前記第2のナノマスク−基体表面と反対の前記第2の自己組織化ポリマー層内に画成された第2の鋳型表面を前記第2の前駆体層に接触させる工程であり、前記第2の自己組織化ポリマー層が、前記第2の鋳型表面の開口により、複数の細孔を中に画成している工程、
前記第1の前駆体層を、前記第1の鋳型表面が該第1の前駆体層と接触したままである間に硬化させて、該第1の鋳型表面と前記第1のレプリカ−基体表面との間に第1の硬化した前駆体層を形成する工程、
前記第2の前駆体層を、前記第2の鋳型表面が該第2の前駆体層と接触したままである間に硬化させて、該第2の鋳型表面と前記第2のレプリカ−基体表面との間に第2の硬化した前駆体層を形成する工程、
前記第1のナノマスクを除去して、前記第1のレプリカ−基体表面上に複数のナノピラーを備えた第1のナノピラー表面を露出する工程であって、該第1のレプリカ−基体表面上の複数のナノピラーが、前記第1の鋳型表面の複数の細孔に対応するものである工程、および
前記第2のナノマスクを除去して、前記第2のレプリカ−基体表面上に複数のナノピラーを備えた第2のナノピラー表面を露出する工程であって、該第2のレプリカ−基体表面上の複数のナノピラーが、前記第2の鋳型表面の複数の細孔に対応するものである工程、
を有してなる方法。
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