JP5102910B2 - Manufacturing method of fine structure - Google Patents

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Description

本発明は、金型の表面に形成された微細な凹凸パターンを、被転写体の表面に転写して得られた微細構造体の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a fine structure obtained by transferring a fine concavo-convex pattern formed on the surface of a mold to the surface of a transfer target.

従来、微細なパターンの形成には、半導体製造プロセスで一般に用いられるフォトリソグラフィ技術や電子線描画法が適用されてきた。その微細加工を実現するためのパターン転写技術の一つであるフォトリソグラフィ法は、パターンの微細化に伴い加工寸法が光露光の光源の波長に近づいてきたためリソグラフィ技術の限界を迎えつつある。そのため、更なる微細化、高精度化を進めるために、荷電粒子線装置の一種である電子線描画(EB描画)装置が用いられるようになった。しかし、パターンの微細化及び描画数の増加が図られる一方で装置の大型化や高精度に制御する機構が必要になる等、装置の製造コストが高くなるという欠点があった。   Conventionally, a photolithography technique and an electron beam drawing method generally used in a semiconductor manufacturing process have been applied to form a fine pattern. The photolithographic method, which is one of the pattern transfer technologies for realizing the fine processing, is approaching the limit of the lithography technology because the processing dimension has approached the wavelength of the light source of light exposure as the pattern is miniaturized. Therefore, an electron beam drawing (EB drawing) apparatus, which is a kind of charged particle beam apparatus, has been used in order to further miniaturize and increase the accuracy. However, there is a drawback that the manufacturing cost of the apparatus becomes high, for example, while miniaturizing the pattern and increasing the number of drawing, a mechanism for controlling the size of the apparatus and controlling with high precision is required.

一方、微細な凹凸パターンの形成を低コストで行うための技術が特許文献1及び2、非特許文献1等において開示されている。これは、基板上に形成したい凹凸パターンを反転させた反転凹凸パターンを有する金型を、被転写体の表面に形成されたレジスト膜層に対して型押しすることで所定の凹凸パターンを転写するものである。特に、特許文献2や非特許文献1に記載のナノインプリント技術によれば、シリコンウエハを金型として用いて25nm以下の微細な凹凸パターンを転写により形成することが可能である。   On the other hand, Patent Documents 1 and 2 and Non-Patent Document 1 disclose techniques for forming a fine uneven pattern at a low cost. This is to transfer a predetermined concavo-convex pattern by embossing a mold having an inverted concavo-convex pattern obtained by inverting the concavo-convex pattern to be formed on the substrate against the resist film layer formed on the surface of the transfer object. Is. In particular, according to the nanoimprint technology described in Patent Document 2 and Non-Patent Document 1, it is possible to form a fine uneven pattern of 25 nm or less by transfer using a silicon wafer as a mold.

近年においては、例えば液晶ディスプレイに代表されるように光学部品の大面積化、かつ高性能化が望まれている。液晶ディスプレイで画像を見るための構造としては、その内部に光の屈折率を調整するための導光板、位相差フィルム等を内層したものが挙げられる。そして、これらの導光板、位相差フィルム等には、微細な凹凸パターンをその表面に転写した微細構造体を使用することが考えられる。   In recent years, for example, a large area and high performance of optical parts are desired as represented by a liquid crystal display. As a structure for viewing an image on a liquid crystal display, a structure in which a light guide plate for adjusting the refractive index of light, a retardation film and the like are provided as an inner layer can be cited. And it is possible to use the fine structure which transferred the fine uneven | corrugated pattern on the surface for these light guide plates, retardation films, etc.

そして、これらにこの微細構造体を適用しようとすると、一体物で継ぎ目がない大面積の微細構造体が必要となる。しかしながら、一体物で大面積の微細構造体が製造可能な装置は未だ存在しないことから、このような微細構造体は、例えば、基材上に複数の個片の微細構造体(基本微細構造体)同士を並べて配置したものが使用されることとなる。   In order to apply this fine structure to these, a large-sized fine structure that is a single piece and has no seam is required. However, since there is no device that can produce a large-sized microstructure with a single body, such a microstructure is, for example, a plurality of individual microstructures (basic microstructures) on a substrate. ) Those arranged side by side will be used.

ところで、特許文献3には、金型上で樹脂層を形成し、この樹脂層を基材に接着させた後に金型から分離する方法が記載されている。   By the way, Patent Document 3 describes a method in which a resin layer is formed on a mold, and the resin layer is bonded to a base material and then separated from the mold.

特許文献4には、光メモリ素子を対象にした微細構造体を複層体にする形成方法が記載されている。この特許文献4の形成方法も、特許文献3と同様に、金型上で樹脂層を形成し、基材に接着させてから金型を分離するものである。   Patent Document 4 describes a forming method in which a fine structure for an optical memory element is formed into a multilayer structure. Similarly to Patent Document 3, the forming method of Patent Document 4 is a method in which a resin layer is formed on a mold and adhered to a base material, and then the mold is separated.

特許文献5には、個片の金型或いは個片の微細構造体を基板上に複数個並べて多面付けしてから、これを使用して被転写体へ微細な凹凸パターンを転写する方法が記載されている。   Patent Document 5 describes a method in which a plurality of individual molds or individual microstructures are arranged on a substrate and applied in a multifaceted manner, and then a fine uneven pattern is transferred to a transfer target using this. Has been.

非特許文献2には、基材上に樹脂層を形成し、この樹脂層に金型の反転凹凸パターンを転写する工程を繰り返して行う方法が記載されている。   Non-Patent Document 2 describes a method in which a resin layer is formed on a substrate, and a process of transferring a reverse concavo-convex pattern of a mold to the resin layer is repeated.

したがって、前記した大面積の微細構造体は、これらの特許文献3、4及び5、並びに非特許文献2に記載された転写技術で得られた複数の個片の微細構造体(基本微細構造体)を並べて相互に繋ぎ合わせることで製造できるようにも考えられる。   Therefore, the above-described large-area microstructure is composed of a plurality of individual microstructures (basic microstructures) obtained by the transfer techniques described in Patent Documents 3, 4, and 5 and Non-Patent Document 2. ) Can be manufactured by arranging and connecting them together.

米国特許5259926号明細書US Pat. No. 5,259,926 米国特許5772905号明細書US Pat. No. 5,772,905 特開2007−320071号公報JP 2007-320071 A 特開2002−120286号公報JP 2002-120286 A 特開2005−103991号公報JP 2005-103991 A

S.Y.Chou et al.、Appl.Phys.Lett.、vol.67、 p.3314 (1995)S.Y.Chou et al., Appl.Phys.Lett., Vol.67, p.3314 (1995) Ian McMackin, Philip Schumaker, Daniel Babbs, Jin Choi, Wenli Collison, S.V. Sreenivasan, Norman Schumaker, Michael Watts, Ronald Voisin. SPIE Microlithography Conference, February (2003)Ian McMackin, Philip Schumaker, Daniel Babbs, Jin Choi, Wenli Collison, S.V.Sreenivasan, Norman Schumaker, Michael Watts, Ronald Voisin.SPIE Microlithography Conference, February (2003)

しかしながら、これらの従来の転写技術では、端部の樹脂形状の状態を制御しておらず、複数の個片の微細構造体(基本微細構造体)を高い精度で繋ぎ合わせることができないという問題がある。ここで参照する図10(a)から(g)は、従来の転写方法で得られた個片の微細構造体を繋ぎ合わせて大面積の微細構造体を製造する方法を説明する工程図である。   However, these conventional transfer techniques do not control the state of the resin shape at the ends, and there is a problem that a plurality of fine structures (basic microstructures) cannot be joined with high accuracy. is there. FIGS. 10A to 10G referred to here are process diagrams for explaining a method of manufacturing a microstructure having a large area by joining individual microstructures obtained by a conventional transfer method. .

従来の微細構造体同士を繋ぎ合わせる方法としては、図10(a)に示すように、基材2に、例えばインクジェット装置12から噴射された光硬化性樹脂で樹脂層13が塗布される。   As a conventional method for joining together the fine structures, as shown in FIG. 10A, the resin layer 13 is applied to the base material 2 with, for example, a photocurable resin sprayed from the inkjet device 12.

次に、図10(b)に示すように、樹脂層13が形成された基材2上に反転凹凸パターン4bを有する金型11が載置されると共に、金型11が樹脂層13に押し付けられる。   Next, as shown in FIG. 10B, the mold 11 having the inverted concavo-convex pattern 4 b is placed on the substrate 2 on which the resin layer 13 is formed, and the mold 11 is pressed against the resin layer 13. It is done.

そして、図10(c)に示すように、凹凸パターン4aが転写された樹脂層13は、露光器16からの光照射によって基材2上で硬化する。   Then, as shown in FIG. 10C, the resin layer 13 to which the concavo-convex pattern 4a is transferred is cured on the substrate 2 by light irradiation from the exposure device 16.

そして、凹凸パターンが転写されて硬化した樹脂層13から金型11が取り除かれると、図10(d)に示すように、基材2上には、個片の微細構造体である基本微細構造体23が得られる。   Then, when the mold 11 is removed from the resin layer 13 to which the uneven pattern has been transferred and cured, as shown in FIG. 10 (d), the basic microstructure which is an individual microstructure on the substrate 2. A body 23 is obtained.

次に、この転写方法では、図10(e)に示すように、先の図10(d)に示す工程で基材2上に形成した基本微細構造体23に対して隣接する位置に、インクジェット装置12から噴射された光硬化性樹脂で樹脂層13が再び形成される。   Next, in this transfer method, as shown in FIG. 10 (e), an ink jet is placed at a position adjacent to the basic microstructure 23 formed on the substrate 2 in the step shown in FIG. 10 (d). The resin layer 13 is formed again with the photocurable resin sprayed from the apparatus 12.

次に、図10(f)に示すように、先の図10(e)に示す工程で形成された樹脂層13上に金型11が載置されると共に、この金型11が樹脂層13に押し付けられる。そして、この樹脂層13は、先の図10(c)に示す工程と同様に、ここでは図示しない露光器からの光照射によって硬化する。   Next, as shown in FIG. 10F, the mold 11 is placed on the resin layer 13 formed in the previous step shown in FIG. Pressed against. And this resin layer 13 is hardened | cured by the light irradiation from the exposure device which is not illustrated here similarly to the process shown in previous FIG.10 (c).

そして、硬化した樹脂層13から金型11が取り除かれることで、図10(g)に示すように、基材2上には、2つの基本微細構造体23,23が並んで配置されて大面積の微細構造体21が得られる。   Then, by removing the mold 11 from the cured resin layer 13, two basic microstructures 23 and 23 are arranged side by side on the substrate 2 as shown in FIG. A fine structure 21 having an area is obtained.

しかしながら、このような従来の製造方法では、図10(c)に示すように、基材2上の未硬化の樹脂層13に金型11の反転凹凸パターン4b(図10(b)参照)を密着させ、樹脂層13に凹凸パターン4aを転写する際に、樹脂層13の光硬化性樹脂が金型11と基材2の間からはみ出る。そして、はみ出た光硬化性樹脂は光照射によって硬化し、図10(d)に示す突起Pを形成する。   However, in such a conventional manufacturing method, as shown in FIG. 10 (c), the reverse uneven pattern 4b (see FIG. 10 (b)) of the mold 11 is applied to the uncured resin layer 13 on the substrate 2. When the concavo-convex pattern 4 a is transferred to the resin layer 13, the photocurable resin of the resin layer 13 protrudes from between the mold 11 and the substrate 2. The protruding photocurable resin is cured by light irradiation to form a protrusion P shown in FIG.

この突起Pは、図10(g)に示すように、凹凸パターン4aから上方向(基材2から離れる方向)に突出すると共に、基本微細構造体23,23同士をより近接して配置することを妨げる。つまり、従来の微細構造体の製造方法では、はみ出た光硬化性樹脂で形成される突起P,Pが不定形であることから、基本微細構造体23,23同士の距離(具体的には、凹凸パターン4aの端同士の距離D)が変動する。そのために、従来の微細構造体21の製造方法では、基本微細構造体23,23同士を可能な限り近接させて、しかも高精度に位置決めすることが極めて困難となっていた。 As shown in FIG. 10G, the protrusion P protrudes upward from the concave / convex pattern 4a (in a direction away from the base material 2), and the basic microstructures 23 and 23 are arranged closer to each other. Disturb. That is, in the conventional method for manufacturing a fine structure, since the protrusions P and P formed from the protruding photocurable resin are indefinite, the distance between the basic fine structures 23 and 23 (specifically, The distance D A ) between the ends of the concavo-convex pattern 4a varies. Therefore, in the conventional manufacturing method of the fine structure 21, it has been extremely difficult to position the basic fine structures 23 and 23 as close as possible to each other with high accuracy.

また、基材2に光硬化性樹脂を塗布する塗布面積を、金型11の接触面積(表面積)に等しくすると、この樹脂層13に金型11を正確に位置決めして載置することが困難となる。そのため、金型11の接触面積よりも広めの塗布面積となるように樹脂層13を形成することとなって、基本微細構造体23,23のそれぞれの凹凸パターン4a同士を相互に近接させて配置することが困難となっていた。   Further, if the application area for applying the photocurable resin to the substrate 2 is equal to the contact area (surface area) of the mold 11, it is difficult to accurately position and place the mold 11 on the resin layer 13. It becomes. Therefore, the resin layer 13 is formed so as to have a coating area wider than the contact area of the mold 11, and the concave and convex patterns 4a of the basic microstructures 23 and 23 are arranged close to each other. It was difficult to do.

そこで、本発明は、表面に微細な凹凸パターンを形成した基本微細構造体を基材上に複数並べて配置した微細構造体の製造方法において、基本微細構造体同士を可能な限り近接させて、しかもこの基本微細構造体を高精度に位置決めした微細構造体の製造方法を提供することを課題とする。   Accordingly, the present invention provides a method for manufacturing a fine structure in which a plurality of basic fine structures having a fine uneven pattern formed on the surface are arranged on a substrate, and the basic fine structures are made as close as possible to each other, It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a fine structure in which the basic fine structure is positioned with high accuracy.

前記課題を解決する本発明は、表面に微細な凹凸パターンを形成した基本微細構造体が基材上で複数隣接して並ぶように配置した微細構造体の製造方法において、前記凹凸パターンの反転凹凸パターンが形成された金型上に、樹脂層を形成する樹脂層形成工程と、前記樹脂層に、硬化部と未硬化部とを選択的に発現させる硬化部形成工程と、前記未硬化部を除去して前記硬化部からなる前記基本微細構造体を形成する基本成形工程と、この基本成形工程で得られた前記基本微細構造体を前記基材に移動する移動工程と、前記基材に移動させた前記基本微細構造体から前記金型を除去する金型除去工程と、を有し、前記金型の前記反転凹凸パターンが形成される面側には、この反転凹凸パターンが形成されているパターン形成領域と、この反転凹凸パターンの周囲で当該反転パターンが形成されていない非パターン形成領域とを有し、前記パターン形成領域は、前記非パターン形成領域から前記基本微細構造体側に向かって突出するように形成されており、前記樹脂層形成工程、前記硬化部形成工程、前記基本成形工程、前記移動工程及び前記金型除去工程とをこの順番で2回以上繰り返すことを特徴とする。   The present invention for solving the above-described problems is directed to a method for manufacturing a fine structure in which a plurality of basic fine structures having a fine concavo-convex pattern formed on a surface thereof are arranged adjacent to each other on a base material. A resin layer forming step for forming a resin layer on a mold on which a pattern is formed; a cured portion forming step for selectively expressing a cured portion and an uncured portion on the resin layer; and the uncured portion. A basic forming step of removing and forming the basic microstructure formed of the hardened portion, a moving step of moving the basic microstructure obtained in the basic forming step to the base material, and a movement to the base material A mold removing step of removing the mold from the basic fine structure, and the reverse concavo-convex pattern is formed on the surface of the mold where the reverse concavo-convex pattern is formed. Pattern formation area and this inversion A non-pattern forming region where the inversion pattern is not formed around the convex pattern, and the pattern forming region is formed so as to protrude from the non-pattern forming region toward the basic microstructure side. The resin layer forming step, the cured portion forming step, the basic forming step, the moving step, and the mold removing step are repeated twice or more in this order.

本発明によれば、光学部品をはじめ、ディスプレイデバイス、さらにはバイオデバイスやストレージメディア等に使用できる大面積の微細構造体の製造方法を提供することができると共に、微細構造体を構成する複数の基本微細構造体を基材上に可能な限り近接させて、しかもこの基本微細構造体を高精度に位置決めした微細構造体の製造方法を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, while being able to provide the manufacturing method of the large area fine structure which can be used for an optical component, a display device, also a biodevice, a storage medium, etc., while being able to provide a several structure which comprises a fine structure It is possible to provide a manufacturing method of a fine structure in which the basic fine structure is placed as close as possible on the substrate and the basic fine structure is positioned with high accuracy.

(a)は、本実施形態に係る微細構造体の平面図、(b)は、(a)のX−X断面において基本微細構造体同士の間の様子を示す部分拡大断面図である。(A) is a top view of the fine structure which concerns on this embodiment, (b) is a partial expanded sectional view which shows the mode between basic fine structures in the XX cross section of (a). (a)から(h)は、本実施形態に係る微細構造体の製造方法を説明するための工程図である。(A) to (h) are process diagrams for explaining the manufacturing method of the microstructure according to the present embodiment. 本実施形態に係る微細構造体の製造方法において使用する金型の変形例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the modification of the metal mold | die used in the manufacturing method of the microstructure which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る微細構造体の製造方法において使用する金型の変形例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the modification of the metal mold | die used in the manufacturing method of the microstructure which concerns on this embodiment. 型用微細構造体を使用した電鋳による微細構造体の製造方法を説明する工程図である。It is process drawing explaining the manufacturing method of the microstructure by the electroforming using the microstructure for a type | mold. (a)から(g)は、硬化部形成、基本成形及び移動の工程をせずに得られた個片の微細構造体を突き合せて大面積の微細構造体を製造する方法を説明する工程図である。(A) to (g) are steps for explaining a method of manufacturing a fine structure having a large area by abutting individual fine structures obtained without performing the steps of forming a hardened portion, basic forming and moving. FIG. (a)から(f)は、硬化部形成、基本成形及び移動の工程をせずに重ね合せて微細構造体を製造する方法の工程図である。(A) to (f) are process diagrams of a method of manufacturing a fine structure by superimposing without performing steps of forming a hardened portion, basic forming, and moving. 図7(a)の工程で金型に光硬化性樹脂を塗布した範囲を示す平面図である。It is a top view which shows the range which apply | coated the photocurable resin to the metal mold | die at the process of Fig.7 (a). 図7(e)の工程で基本微細構造体に樹脂層が重ね合わされた様子を示す概念図であって、図7(e)の金型側から基本微細構造体及び樹脂層を見た様子を示す図である。It is a conceptual diagram which shows a mode that the resin layer was piled up on the basic microstructure at the process of FIG.7 (e), Comprising: A mode that the basic microstructure and the resin layer were seen from the metal mold | die side of FIG.7 (e). FIG. (a)から(g)は、従来の転写方法で得られた個片の微細構造体を突き合せて大面積の微細構造体を製造する方法を説明する工程図である。(A)-(g) is process drawing explaining the method of matching the fine structure of the piece obtained with the conventional transfer method, and manufacturing a fine structure of a large area.

以下に、本発明の実施形態について図を参照しながら詳細に説明する。参照する図面において、図1(a)は、本実施形態に係る微細構造体の平面図、図1(b)は、図1(a)のX−X断面において基本微細構造体同士の間の様子を示す部分拡大断面図である。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings to be referred to, FIG. 1A is a plan view of a microstructure according to the present embodiment, and FIG. 1B is a diagram between basic microstructures in the XX cross section of FIG. It is a partial expanded sectional view which shows a mode.

図1(a)に示すように、本実施形態に係る微細構造体1は、基材2上に基本微細構造体3を複数並べて配置したものであって、ここでは平面視で略矩形の2つの基本微細構造体3が相互に近接して配置されたものである。この基本微細構造体3は、その表面に微細な凹凸パターンが形成されており、この凹凸パターンは、後記するように、ナノインプリント法で成形加工されたものである。なお、凹凸パターンの形状としては、特に制限はなく、微細な山部と谷部を複数有するものであればよい。また、凹凸パターンは、山部の幅又は谷部の幅が、10〜1000nmとなっている。   As shown in FIG. 1 (a), a microstructure 1 according to this embodiment is configured by arranging a plurality of basic microstructures 3 on a base material 2, and here is a substantially rectangular 2 in plan view. Two basic microstructures 3 are arranged close to each other. The basic fine structure 3 has a fine concavo-convex pattern formed on the surface thereof, and the concavo-convex pattern is formed by a nanoimprint method as will be described later. The shape of the concavo-convex pattern is not particularly limited as long as it has a plurality of fine peaks and valleys. Moreover, as for the uneven | corrugated pattern, the width | variety of a peak part or the width | variety part is 10-1000 nm.

そして、この基本微細構造体3は、図1(b)に示すように、基材2上に接着層5を介して接合されている。
このような微細構造体1においては、後記するように、基本微細構造体3の端部が高い精度で整形されていることから、相互に隣接し合う凹凸パターン4a,4aの端同士の距離(D)を極めて短くすることが可能となっている。具体的には、この距離(D)は、次式(1)で示される関係式を満足する値となっている。
And this basic microstructure 3 is joined on the base material 2 via the contact bonding layer 5, as shown in FIG.1 (b).
In such a fine structure 1, as will be described later, since the end of the basic fine structure 3 is shaped with high accuracy, the distance between the ends of the concavo-convex patterns 4 a and 4 a adjacent to each other ( D S ) can be made extremely short. Specifically, this distance (D S ) is a value that satisfies the relational expression represented by the following expression (1).

≦ADMIN・・・・・(1)
但し、式(1)中、DMINは、図1(b)に示すように、凹凸パターン4aにおいて山部T及び谷部Uの幅のうちその最小値であり、Aは20以下の正数である。
なお、図1(b)に示す凹凸パターン4aは、作図の便宜上、基本微細構造体3の端部Eに山部Tが配置されているが、凹凸パターン4aはこれに限定されるものではなく、端部Eに谷部Uが配置されていてもよい。
D S ≦ AD MIN ····· (1 )
However, in Formula (1), as shown in FIG.1 (b), DMIN is the minimum value among the width | variety of the peak part T and the trough part U in the uneven | corrugated pattern 4a, and A is a positive number of 20 or less It is.
In addition, although the uneven | corrugated pattern 4a shown in FIG.1 (b) has the peak part T arrange | positioned at the edge E of the basic microstructure 3 for convenience of drawing, the uneven | corrugated pattern 4a is not limited to this. The trough U may be disposed at the end E.

このような距離(D)で近接し合う基本微細構造体3の端部Eの形状は、図1(b)に示すように、基材2上でアンダーカットとなっている。
このような微細構造体1においては、基本微細構造体3が樹脂で形成されている。この樹脂としては、光硬化性樹脂、熱可塑性樹脂等が挙げられ、中でも光硬化性樹脂が望ましい。
基材2としては、樹脂製シート、石英、シリコン、ニッケル等からなるものが挙げられ、中でも、可撓性を有するもの、光透過性を有するものが望ましく、具体的には、これらの性質を示す樹脂製シートが望ましい。
The shape of the end portion E of the basic microstructure 3 that is close to each other at such a distance (D S ) is undercut on the substrate 2 as shown in FIG.
In such a fine structure 1, the basic fine structure 3 is formed of resin. Examples of this resin include a photocurable resin and a thermoplastic resin, and among these, a photocurable resin is desirable.
Examples of the substrate 2 include those made of a resin sheet, quartz, silicon, nickel, etc. Among them, those having flexibility and those having light transmission properties are desirable. The resin sheet shown is desirable.

以上のような微細構造体1によれば、基本微細構造体3同士を可能な限り近接させて、しかもこの基本微細構造体3が高精度に位置決めされたものとなるので、光学部品をはじめ、ディスプレイデバイス、さらにはバイオデバイスやストレージメディア等にこれを適用するにあたって、高い精度を維持しながらも大面積化を図ることができる。   According to the fine structure 1 as described above, the basic fine structures 3 are brought as close as possible, and the basic fine structure 3 is positioned with high accuracy. When this is applied to a display device, further a biodevice, a storage medium, etc., the area can be increased while maintaining high accuracy.

また、微細構造体1では、基本微細構造体3の端部Eの形状が、基材2上でアンダーカットとなっているので、基本微細構造体3を後記するように基材2に対して接合する際に、たとえ基本微細構造体3と基材2との間から接着層5がはみ出たとしても、凹凸パターン4a,4aの端同士の距離(D)がはみ出た部分で影響を受けることが回避される。 In the fine structure 1, the shape of the end E of the basic fine structure 3 is an undercut on the base material 2, so that the basic fine structure 3 is described later with respect to the base material 2. When joining, even if the adhesive layer 5 protrudes from between the basic microstructure 3 and the substrate 2, the distance (D S ) between the ends of the concave and convex patterns 4a and 4a is affected by the protruding portion. It is avoided.

次に、本実施形態に係る微細構造体の製造方法について説明する。参照する図面において、図2(a)から(h)は、本実施形態に係る微細構造体の製造方法を説明するための工程図である。   Next, the manufacturing method of the microstructure according to the present embodiment will be described. In the drawings to be referred to, FIGS. 2A to 2H are process diagrams for explaining a manufacturing method of a microstructure according to the present embodiment.

本実施形態に係る微細構造体1は、前記したように、ナノインプリント法で形成され、前記した基本微細構造体3の凹凸パターン4aは、これを反転させた反転凹凸パターンを有する金型が形押しされて形成される。
金型の表面に形成される反転凹凸パターンは、その形成方法に制限はなく、例えば、フォトリソグラフィ、電子線描画法等が挙げられる。
金型の材料としては、例えば、Si、SiC、SiN、多結晶Si、Ni、Cr、Cu等の各種金属類、ガラス、石英、セラミック、プラスチック等が挙げられる。中でも、石英は紫外線透過性に優れるので望ましい。また、Siは耐熱性に優れ半導体関係で実績がある。また、Niは成形しやすく、耐薬品性に優れている。
As described above, the fine structure 1 according to the present embodiment is formed by the nanoimprint method, and the concave / convex pattern 4a of the basic fine structure 3 described above is impressed by a mold having an inverted concave / convex pattern obtained by inverting this. To be formed.
There is no restriction | limiting in the formation method, and the inversion uneven | corrugated pattern formed in the surface of a metal mold | die, for example, photolithography, an electron beam drawing method etc. are mentioned.
Examples of the mold material include various metals such as Si, SiC, SiN, polycrystalline Si, Ni, Cr, and Cu, glass, quartz, ceramic, and plastic. Among these, quartz is preferable because it is excellent in ultraviolet transmittance. Si is excellent in heat resistance and has a track record in semiconductors. Ni is easy to mold and has excellent chemical resistance.

図2(a)に示すように、この製造方法では、架台18上に載置された金型11の反転凹凸パターン4b側に、インクジェット装置12から噴射された光硬化性樹脂で樹脂層13が形成される。つまり、樹脂層13は、液体の状態の光硬化性樹脂が金型11上に塗布されて形成される。この工程は、特許請求の範囲にいう「樹脂層形成工程」に相当する。
なお、樹脂層13の形成はインクジェット装置12に限らなくとも良い。
As shown in FIG. 2A, in this manufacturing method, the resin layer 13 is made of a photocurable resin sprayed from the ink jet device 12 on the reverse concavo-convex pattern 4 b side of the mold 11 placed on the gantry 18. It is formed. That is, the resin layer 13 is formed by applying a photocurable resin in a liquid state on the mold 11. This step corresponds to a “resin layer forming step” in the claims.
The formation of the resin layer 13 is not limited to the inkjet device 12.

次に、図2(b)に示すように、樹脂層13が形成された金型11は、光硬化装置の架台18に載置されると共に、樹脂層13上にはフォトマスク14が更に配置される。このとき、フォトマスク14は、反転凹凸パターン4bを有しない金型11の非パターン形成領域R2に形成された樹脂層13を遮光し、反転凹凸パターン4bを有するパターン形成領域R1に形成された樹脂層13が露光されるように配置される。   Next, as shown in FIG. 2B, the mold 11 on which the resin layer 13 is formed is placed on a frame 18 of a photocuring device, and a photomask 14 is further disposed on the resin layer 13. Is done. At this time, the photomask 14 shields the resin layer 13 formed in the non-pattern formation region R2 of the mold 11 that does not have the reverse concavo-convex pattern 4b, and the resin formed in the pattern formation region R1 having the reverse concavo-convex pattern 4b. The layer 13 is arranged to be exposed.

なお、図2(b)中、符号15は、バックアッププレートであり、フォトマスク14に背圧を掛けて樹脂層13に対するフォトマスク14の密着性を高めている。また、架台18上で金型11に樹脂層13が押し付けられることで、光硬化性樹脂からなる樹脂層13には、凹凸パターン4a(図1(b)参照)が転写される。そして、露光器16からの光照射によって、反転凹凸パターン4bを有するパターン形成領域R1に形成された樹脂層13が露光されて硬化する。また、フォトマスク14で遮光された非パターン形成領域R2に形成された樹脂層13は未露光となる。つまり、図2(c)に示すように、樹脂層13には、パターン形成領域R1に形成された硬化部17aと非パターン形成領域R2に形成された未硬化部17bとが選択的に発現することとなる。この工程は、特許請求の範囲にいう「硬化部形成工程」に相当する。   In FIG. 2B, reference numeral 15 denotes a backup plate, which applies back pressure to the photomask 14 to enhance the adhesion of the photomask 14 to the resin layer 13. In addition, when the resin layer 13 is pressed against the mold 11 on the gantry 18, the uneven pattern 4 a (see FIG. 1B) is transferred to the resin layer 13 made of a photocurable resin. And the resin layer 13 formed in pattern formation area | region R1 which has the inversion uneven | corrugated pattern 4b by light irradiation from the exposure device 16 is exposed and hardened | cured. Further, the resin layer 13 formed in the non-pattern forming region R2 shielded from light by the photomask 14 is not exposed. That is, as shown in FIG. 2C, the resin layer 13 selectively develops a cured portion 17a formed in the pattern formation region R1 and an uncured portion 17b formed in the non-pattern formation region R2. It will be. This step corresponds to a “cured portion forming step” in the claims.

次に、図2(d)に示すように、樹脂層13の未硬化部17b(図2(c)参照)が除去されると、金型11のパターン形成領域R1には硬化部17aからなる基本微細構造体3が形成される。この工程は、特許請求の範囲にいう「基本成形工程」に相当する。なお、この「基本成形工程」においては、未硬化部17bを除去する際に、硬化部17aの端部の形状を図1(b)に示す基本微細構造体3の端部Eの形状(アンダーカットの形状)とすることができる。このような形状とする方法としては、例えば、未硬化部17bを溶剤で除去する際に、硬化部17aの金型11の反対側の端角部を恣意的に溶剤で面取りするように溶解することで形成することができる。   Next, as shown in FIG. 2D, when the uncured portion 17b (see FIG. 2C) of the resin layer 13 is removed, the pattern forming region R1 of the mold 11 includes the cured portion 17a. A basic microstructure 3 is formed. This step corresponds to a “basic forming step” in the claims. In this “basic forming step”, when removing the uncured portion 17b, the shape of the end portion of the hardened portion 17a is changed to the shape of the end portion E of the basic microstructure 3 shown in FIG. Cut shape). As a method for forming such a shape, for example, when removing the uncured portion 17b with a solvent, the end portion on the opposite side of the mold 11 of the cured portion 17a is dissolved so as to be arbitrarily chamfered with a solvent. Can be formed.

次に、図2(e)に示すように、この製造方法では、別途に準備した基材2側に、基本微細構造体3を金型11と共に移動させる。そして、基材2と基本微細構造体3とは、接着層5を介して接合される。この接着層5としては、光硬化性樹脂からなるものが望ましい。また、基材2は、カップリング処理をすると良く、基材2に対する基本微細構造体3の接合強度を高めることができる。なお、このカップリング剤としては、KBM-5103(信越シリコーン社製)等の公知のカップリング剤を用いることができる。
この図2(e)に示す工程は、特許請求の範囲にいう「移動工程」に相当する。
Next, as shown in FIG. 2E, in this manufacturing method, the basic microstructure 3 is moved together with the mold 11 to the separately prepared base material 2 side. And the base material 2 and the basic microstructure 3 are joined through the adhesive layer 5. The adhesive layer 5 is preferably made of a photocurable resin. In addition, the base material 2 may be subjected to a coupling treatment, and the bonding strength of the basic microstructure 3 to the base material 2 can be increased. In addition, as this coupling agent, well-known coupling agents, such as KBM-5103 (made by Shin-Etsu Silicone), can be used.
The process shown in FIG. 2 (e) corresponds to the “movement process” in the claims.

次に、図2(f)に示すように、基材2に移動させた基本微細構造体3から金型11(図2(e)参照)が除去される。なお、金型11の反転凹凸パターン4bが形成された面には、離型処理が施されていることが望ましい。例えば、金型11に離型剤を施しておくことで、基本微細構造体3からの金型11の除去がより容易となる。この離型剤としては、例えば、シリコーン系やフッ素系の離型剤等が挙げられる。この工程は、特許請求の範囲にいう「金型除去工程」に相当する。   Next, as shown in FIG. 2 (f), the mold 11 (see FIG. 2 (e)) is removed from the basic microstructure 3 moved to the base material 2. In addition, it is desirable that the surface of the mold 11 on which the reverse concavo-convex pattern 4b is formed is subjected to a mold release process. For example, by applying a mold release agent to the mold 11, it is easier to remove the mold 11 from the basic microstructure 3. Examples of the release agent include silicone-based and fluorine-based release agents. This step corresponds to a “die removal step” in the claims.

そして、この製造方法では、図2(a)から(d)に示す前記した樹脂層形成工程、硬化部形成工程、及び基本成形工程が再び行われて、金型11上に基本微細構造体3が再び形成される。   In this manufacturing method, the resin layer forming step, the hardened portion forming step, and the basic forming step shown in FIGS. 2A to 2D are performed again, and the basic microstructure 3 is formed on the mold 11. Is formed again.

次に、図2(g)に示すように、この製造方法では、基材2に既に配置されている基本微細構造体3に隣接するように、金型11上に再び形成した基本微細構造体3を移動する。この際、基本微細構造体3同士の位置決めは、CCD等の光学的手段を使用して行うことができる。そして、金型11上の基本微細構造体3は、接着層5を介して基材2と接合される。   Next, as shown in FIG. 2G, in this manufacturing method, the basic microstructure formed again on the mold 11 so as to be adjacent to the basic microstructure 3 already arranged on the substrate 2. Move 3. At this time, the positioning of the basic fine structures 3 can be performed using optical means such as a CCD. The basic microstructure 3 on the mold 11 is bonded to the base material 2 via the adhesive layer 5.

次に、図2(h)に示すように、基材2に移動させた基本微細構造体3から金型11(図2(g)参照)が除去されることで、本実施形態に係る微細構造体1が完成する。   Next, as shown in FIG. 2 (h), the mold 11 (see FIG. 2 (g)) is removed from the basic microstructure 3 moved to the substrate 2, so that the fine structure according to the present embodiment is obtained. The structure 1 is completed.

以上のような微細構造体1の製造方法によれば、図2(b)に示すように、金型11のパターン形成領域R1に形成された樹脂層13のみ露光によって硬化し、非パターン形成領域R2に形成された樹脂層13は、図2(d)に示すように、未硬化のまま除かれる。そのため、図2(f)に示すように、基材2上に移動された基本微細構造体3の端部は、高い精度で整形されることとなる。つまり、本実施形態に係る製造方法は、前記した従来の製造方法のように突起P(図6(c)参照)が形成されることもない。   According to the manufacturing method of the fine structure 1 as described above, as shown in FIG. 2B, only the resin layer 13 formed in the pattern formation region R1 of the mold 11 is cured by exposure, and the non-pattern formation region. The resin layer 13 formed on R2 is removed uncured as shown in FIG. Therefore, as shown in FIG. 2 (f), the end portion of the basic fine structure 3 moved onto the substrate 2 is shaped with high accuracy. That is, in the manufacturing method according to the present embodiment, the protrusion P (see FIG. 6C) is not formed unlike the above-described conventional manufacturing method.

また、このような微細構造体1の製造方法によれば、図2(d)に示すように、硬化した光硬化性樹脂からなる基本微細構造体3を基材2側に移動させて微細構造体1するので、未硬化のものを基材側に移動させる従来の製造方法(図6(e)参照)と異なって、基材2と金型11との間から光硬化性樹脂がはみ出ることがない。   Moreover, according to such a manufacturing method of the fine structure 1, as shown in FIG. 2D, the basic fine structure 3 made of a cured photocurable resin is moved to the base material 2 side to obtain a fine structure. Unlike the conventional manufacturing method (see FIG. 6E) in which the uncured material is moved to the base material side, the photocurable resin protrudes between the base material 2 and the mold 11 because the body 1 is moved. There is no.

したがって、このような微細構造体1の製造方法は、従来の製造方法のように不定形な突起Pによって凹凸パターン4aの端同士の距離D(図6(g)参照)が変動することもなく、図1(b)に示す凹凸パターン4aの端同士の距離Dは、前記関係式(1)を満足する程度に極めて短くすることができ、基本微細構造体3同士を基材2上に可能な限り近接させて、しかもこの基本微細構造体3の配置を高精度に位置決めすることができる。 Therefore, in the manufacturing method of such a fine structure 1, the distance D A between the ends of the uneven pattern 4 a (see FIG. 6G) may vary due to the irregular projection P as in the conventional manufacturing method. without the distance D S of the end between the concavo-convex pattern 4a as shown in FIG. 1 (b), the equation (1) can be extremely short that enough to satisfy the basic microstructures 3 between the substrate 2 on It is possible to position the basic fine structures 3 with high accuracy as close as possible to each other.

また、このような微細構造体1の製造方法によれば、集積化された微細な凹凸パターン4aを効率良く転写でき、フォトリソグラフィ法やEB描画法等を使用した製造方法と比較して簡単にかつ安価に大面積の微細構造体を製造することができる。   Moreover, according to the manufacturing method of such a fine structure 1, the integrated fine uneven | corrugated pattern 4a can be transferred efficiently, and compared with the manufacturing method using photolithography method, EB drawing method, etc. easily. In addition, a fine structure having a large area can be manufactured at low cost.

また、このような微細構造体1の製造方法によれば、ピラー形成のような複雑な形状の凹凸パターン4aを形成することができるので、各種バイオデバイス、DNAチップ等の免疫系分析装置、使い捨てのDNAチップ、半導体多層配線、プリント基板、RF MEMS、光又は磁気ストレージ、導波路、回折格子、マイクロレンズ、偏光素子等の光デバイス、フォトニック結晶、有機EL照明用基板、LCDディスプレイ、FEDディスプレイ、太陽電池や燃料電池等のエネルギー関連デバイス等の広い分野で適用可能な微細構造体1を製造することができる。   Moreover, according to the manufacturing method of such a fine structure 1, the uneven pattern 4a having a complicated shape such as pillar formation can be formed. Therefore, various biodevices, immune system analyzers such as DNA chips, disposables DNA chips, semiconductor multilayer wiring, printed circuit boards, RF MEMS, optical or magnetic storage, optical devices such as waveguides, diffraction gratings, microlenses, polarizing elements, photonic crystals, substrates for organic EL lighting, LCD displays, FED displays The fine structure 1 applicable in a wide field such as energy-related devices such as solar cells and fuel cells can be manufactured.

以上、本実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されず種々の形態で実施することができる。以下に他の実施形態について図面を参照しながら説明する。参照する図3及び図4は、本実施形態に係る微細構造体の製造方法において使用する金型の変形例を示す模式図である。図5は、型用微細構造体を使用した電鋳による微細構造体の製造方法を説明する工程図である。なお、ここで参照する図3から図5において、前記実施形態と同様の構成要素には同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。そして、図3から図5中、符号1は微細構造体であり、符号5は接着層である。   Although the present embodiment has been described above, the present invention is not limited to the above embodiment and can be implemented in various forms. Other embodiments will be described below with reference to the drawings. 3 and 4 to be referred to are schematic views showing a modification of a mold used in the method for manufacturing a fine structure according to the present embodiment. FIG. 5 is a process diagram for explaining a method of manufacturing a microstructure by electroforming using the mold microstructure. 3 to 5 referred to here, the same reference numerals are given to the same components as those in the above-described embodiment, and the detailed description thereof will be omitted. 3 to 5, reference numeral 1 is a fine structure, and reference numeral 5 is an adhesive layer.

図3に示すように、金型11のパターン形成領域R1は、非パターン形成領域R2から基本微細構造体3側に向かって突出するように形成されており、パターン形成領域R1と、非パターン形成領域R2とは段差Saを有していてもよい。そして、この金型11(以下、「多段状金型11」ということがある)においては、段差Saは、反転凹凸パターン4bの凹凸高さよりも大きいことが望ましい。   As shown in FIG. 3, the pattern formation region R1 of the mold 11 is formed so as to protrude from the non-pattern formation region R2 toward the basic microstructure 3 side, and the pattern formation region R1 and the non-pattern formation are formed. The region R2 may have a step Sa. And in this metal mold | die 11 (henceforth "the multistage metal mold | die 11"), it is desirable that level | step difference Sa is larger than the uneven | corrugated height of the inversion uneven | corrugated pattern 4b.

また、図4に示すように、金型11のパターン形成領域R1は、非パターン形成領域R2から基本微細構造体3側に向かって突出するように形成されており、非パターン形成領域R2は、パターン形成領域R1側から離れるにしたがって、基本微細構造体3側から徐々に遠ざかるテーパ部Sbで形成されていてもよい。   As shown in FIG. 4, the pattern formation region R1 of the mold 11 is formed so as to protrude from the non-pattern formation region R2 toward the basic microstructure 3 side, and the non-pattern formation region R2 is The taper portion Sb may be formed so as to gradually move away from the basic fine structure 3 side as the distance from the pattern formation region R1 side increases.

このようなテーパ部Sbを有する金型(以下、「テーパ状金型11」ということがある)及び前記多段状金型11(図3参照)は、基材2に既に形成された基本微細構造体3に隣接するように次の基本微細構造体3を並べて配置する際に、これらの金型11が、既に形成された基本微細構造体3に接触することがより確実に防止される。   The mold having such a taper portion Sb (hereinafter sometimes referred to as “taper mold 11”) and the multi-stage mold 11 (see FIG. 3) are the basic microstructures already formed on the substrate 2. When the next basic microstructures 3 are arranged side by side so as to be adjacent to the body 3, these molds 11 are more reliably prevented from coming into contact with the already formed basic microstructures 3.

なお、このような多段状金型11及びテーパ状金型11においては、段差Saの非パターン形成領域R2、及びテーパ部Sbの非パターン形成領域R2がフォトマスク24で遮光されることで、基本微細構造体3の端部はより精度良く整形されることとなる。   In such a multistage mold 11 and the tapered mold 11, the non-pattern forming region R 2 of the step Sa and the non-pattern forming region R 2 of the taper portion Sb are shielded by the photomask 24, so that the basic The end of the fine structure 3 is shaped with higher accuracy.

また、多段状金型11又はテーパ状金型11を使用すると共にフォトマスク14(図2(b)参照)を使用した製造方法では、フォトマスク14側に突出したパターン形成領域R1よりも非パターン形成領域R2がフォトマスク14から、より離れて位置することとなる。その結果、フォトマスク14からより離れた部分では、近い部分よりも幅広になって硬化するので、露光されて硬化した硬化部17a(基本微細構造体3)が基材2に接合されると(図2(f)参照)、図1(b)に示すように、基本微細構造体3の端部Eには、前記したと同様に、アンダーカットが形成されることとなる。
なお、多段状金型11及びテーパ状金型11を使用した製造方法においては、必ずしもフォトマスク24を使用しなくても基本微細構造体3の端部を整形することもできる。
Further, in the manufacturing method using the multistage mold 11 or the tapered mold 11 and using the photomask 14 (see FIG. 2B), the non-pattern is formed more than the pattern formation region R1 protruding to the photomask 14 side. The formation region R2 is positioned further away from the photomask 14. As a result, the portion farther from the photomask 14 becomes wider and harder than the closer portion, so that the hardened portion 17a (basic microstructure 3) that has been exposed and hardened is bonded to the substrate 2 ( As shown in FIG. 2 (f)) and FIG. 1 (b), an undercut is formed at the end E of the basic microstructure 3 as described above.
In the manufacturing method using the multistage mold 11 and the tapered mold 11, the end portion of the basic microstructure 3 can be shaped without necessarily using the photomask 24.

また、本発明は、前記実施形態で製造した微細構造体1を型として微細構造体を製造するものであってもよい。つまり、この製造方法で使用される型用微細構造体は、前記した図2(a)から(h)で示す工程を経て得られたものである。   In addition, the present invention may be used to manufacture a microstructure using the microstructure 1 manufactured in the above embodiment as a mold. That is, the mold microstructure used in this manufacturing method is obtained through the steps shown in FIGS. 2A to 2H.

この製造方法では、図5(a)に示すように、基材2上に2つの基本微細構造体3が接合された微細構造体を型用微細構造体1aとし、この型用微細構造体1aに電鋳層30が形成される。この工程は、特許請求の範囲にいう「電鋳工程」に相当する。
そして、電鋳層30は、図5(b)に示すように、所定の厚さまで形成された後に、図5(c)に示すように、型用微細構造体1aから剥離される。この工程は、特許請求の範囲にいう「剥離工程」に相当する。
In this manufacturing method, as shown in FIG. 5 (a), a microstructure in which two basic microstructures 3 are joined on a substrate 2 is used as a mold microstructure 1a, and this mold microstructure 1a. The electroformed layer 30 is formed. This process corresponds to an “electroforming process” in the claims.
Then, after the electroformed layer 30 is formed to a predetermined thickness as shown in FIG. 5B, it is peeled off from the mold microstructure 1a as shown in FIG. 5C. This process corresponds to a “peeling process” in the claims.

このように剥離した電鋳層30は、図5(d)に示すように、微細構造体1となる。そして、剥離した電鋳層30からなる微細構造体1は、例えば、Niめっき等で電鋳層30を形成することによって、成形しやすく耐薬品性に優れたものとなる。また、この電鋳層30からなる微細構造体1は、型用微細構造体として使用することができ、この型用微細構造体は、樹脂からなるものと比較して一段と耐久性に優れたものとなる。   The electroformed layer 30 thus peeled becomes the fine structure 1 as shown in FIG. And the fine structure 1 which consists of the electroformed layer 30 which peeled becomes easy to shape | mold by forming the electroformed layer 30 by Ni plating etc., and becomes the thing excellent in chemical resistance. Further, the microstructure 1 composed of the electroformed layer 30 can be used as a mold microstructure, and the mold microstructure is much more durable than a resin. It becomes.

また、前記実施形態では、樹脂層13(図2(a)参照)を形成する樹脂として、光硬化性樹脂を使用したが、本発明は熱可塑性樹脂からなる樹脂層13を使用する製造方法であってもよい。この製造方法では、金型11上に、熱可塑性樹脂が層状に配置されるか、或いはシート状の熱可塑性樹脂が配置される。
そして、この熱可塑性樹脂がガラス転移温度(Tg)以上となる温度のもとに、金型11がこの樹脂層13にプレスされる。その結果、この樹脂層13には、凹凸パターン4aが転写されることとなる。そして、この樹脂層13が冷却された後に、金型11から剥離されて微細構造体1が得られる。
Moreover, in the said embodiment, although photocurable resin was used as resin which forms the resin layer 13 (refer Fig.2 (a)), this invention is a manufacturing method which uses the resin layer 13 which consists of thermoplastic resins. There may be. In this manufacturing method, a thermoplastic resin is arranged in layers on the mold 11 or a sheet-like thermoplastic resin is arranged.
Then, the mold 11 is pressed onto the resin layer 13 at a temperature at which the thermoplastic resin has a glass transition temperature (Tg) or higher. As a result, the uneven pattern 4a is transferred to the resin layer 13. And after this resin layer 13 is cooled, it peels from the metal mold | die 11 and the fine structure 1 is obtained.

また、前記実施形態では、基材2上に2つの基本微細構造体3が配置されて微細構造体1が形成されたが、本発明は3つ以上の基本微細構造体3が配置されて微細構造体1が形成されてもよい。このような微細構造体1は、図2(a)から(g)に示す工程が3回以上繰り返されて製造される。   In the embodiment, the two basic microstructures 3 are arranged on the base material 2 to form the microstructure 1. However, in the present invention, three or more basic microstructures 3 are arranged and fine. The structure 1 may be formed. Such a fine structure 1 is manufactured by repeating the steps shown in FIGS. 2A to 2G three or more times.

次に、実施例を示しながら本発明をさらに具体的に説明する。
(実施例1)
本実施例では、図2(a)から(h)に示す工程で微細構造体1が製造された。
まず、図2(a)に示すように、架台18上に載置された金型11の反転凹凸パターン4b側に、インクジェット装置12から噴射された光硬化性樹脂で樹脂層13が形成された。
Next, the present invention will be described more specifically with reference to examples.
Example 1
In this example, the fine structure 1 was manufactured by the steps shown in FIGS.
First, as shown in FIG. 2A, the resin layer 13 was formed of the photocurable resin sprayed from the ink jet device 12 on the reverse concavo-convex pattern 4 b side of the mold 11 placed on the gantry 18. .

金型11としては、非透明なシリコンウエハ(Siウエハ)に、微細な反転凹凸パターン4bが形成されたものを用いた。この金型11は、外径8インチ(20.3cm)で、厚さ0.525mmのものから切り出した小片金型を使用した。そして、反転凹凸パターン4bは、内径が180nmで、深さが200nm、ピッチが360nmのドットが複数配置されたものを使用した。なお、反転凹凸パターン4bは、パターン形成領域R1が平面視で2cm×2cmの正方形となるように形成され、その周囲が非パターン形成領域R2となるように形成された。そして、この金型11は、ピラニア溶液で洗浄された後に離型処理が施された。離型剤には、オプツール(ダイキン工業製)が使用された。
光硬化性樹脂は、液状のラジカル重合性モノマー組成物が使用され、金型11の全表面に樹脂層13が形成された。なお、金型11の全表面当りの光硬化性樹脂の塗布量は、0.8ng/mmであった。
As the mold 11, a non-transparent silicon wafer (Si wafer) on which a fine inverted concavo-convex pattern 4 b was formed was used. The metal mold 11 was a small metal mold cut out from an 8 inch (20.3 cm) outer diameter and a thickness of 0.525 mm. And the inversion uneven | corrugated pattern 4b used what the inner diameter is 180 nm, the depth is 200 nm, and the dot of multiple pitch 360nm is arrange | positioned. In addition, the reverse concavo-convex pattern 4b was formed such that the pattern formation region R1 was a 2 cm × 2 cm square in plan view, and the periphery thereof was the non-pattern formation region R2. The mold 11 was subjected to a mold release process after being washed with a piranha solution. Optool (manufactured by Daikin Industries) was used as the release agent.
As the photocurable resin, a liquid radical polymerizable monomer composition was used, and the resin layer 13 was formed on the entire surface of the mold 11. The coating amount of the photocurable resin per whole surface of the mold 11 was 0.8 ng / mm 2 .

次に、図2(b)に示すように、樹脂層13が形成された金型11は、光硬化装置の架台18に載置されると共に、光硬化性樹脂上にはフォトマスク14が更に配置された。このとき、フォトマスク14は、金型11のパターン形成領域R1(2cm×2cm)を区画する4辺から内側に5mm入った1cm×1cmの正方形の領域のみを露光するようになっている。露光器16からの光の照射条件は、照度が50mW/cm、露光量が3000mJ/cmに設定された。 Next, as shown in FIG. 2B, the mold 11 on which the resin layer 13 is formed is placed on a base 18 of a photocuring device, and a photomask 14 is further provided on the photocurable resin. Arranged. At this time, the photomask 14 exposes only a 1 cm × 1 cm square region that is 5 mm inward from the four sides that define the pattern forming region R1 (2 cm × 2 cm) of the mold 11. The irradiation conditions of light from the exposure device 16 were set such that the illuminance was 50 mW / cm 2 and the exposure amount was 3000 mJ / cm 2 .

そして、図2(c)に示すように、樹脂層13からフォトマスク14(図2(b)参照)が取り外された後に、未硬化部17bが除去されて、金型11上には図2(d)に示す基本微細構造体3が得られた。なお、本実施例では、アセトン洗浄によって未硬化部17bが除去された。   Then, as shown in FIG. 2 (c), after the photomask 14 (see FIG. 2 (b)) is removed from the resin layer 13, the uncured portion 17b is removed, and the mold 11 is shown in FIG. The basic microstructure 3 shown in (d) was obtained. In this example, the uncured portion 17b was removed by washing with acetone.

次に、図2(e)に示すように、本実施例では、別途に基材2として準備したポリカーボネート製のシートに、基本微細構造体3が金型11と共に移動され、基本微細構造体3が光硬化性樹脂からなる接着層5を介して基材2に接合された。なお、接着層5の厚さは100nm以下とした。   Next, as shown in FIG. 2 (e), in this embodiment, the basic microstructure 3 is moved together with the mold 11 to a polycarbonate sheet separately prepared as the base material 2, and the basic microstructure 3 Was bonded to the base material 2 through an adhesive layer 5 made of a photocurable resin. The thickness of the adhesive layer 5 was 100 nm or less.

次に、図2(f)に示すように、基材2に移動させた基本微細構造体3から金型11(図2(e)参照)が除去される。   Next, as shown in FIG. 2 (f), the mold 11 (see FIG. 2 (e)) is removed from the basic microstructure 3 moved to the base material 2.

そして、本実施例では、図2(g)に示すように、基材2に既に配置されている基本微細構造体3に隣接するように、金型11上に再び形成された基本微細構造体3が配置された。この際、基本微細構造体3同士の位置決めは、CCDにより行われた。そして、金型11上の基本微細構造体3は、接着層5を介して基材2と接合された。   In this embodiment, as shown in FIG. 2G, the basic microstructure formed again on the mold 11 so as to be adjacent to the basic microstructure 3 already arranged on the substrate 2. 3 was placed. At this time, the positioning of the basic fine structures 3 was performed by the CCD. Then, the basic microstructure 3 on the mold 11 was bonded to the base material 2 via the adhesive layer 5.

次に、図2(h)に示すように、基材2に移動した基本微細構造体3から金型11(図2(g)参照)が除去されることで、本実施例に係る微細構造体1が完成した。   Next, as shown in FIG. 2 (h), the mold 11 (see FIG. 2 (g)) is removed from the basic microstructure 3 moved to the base material 2, so that the microstructure according to the present embodiment is obtained. Body 1 is complete.

本実施例においては、製造した微細構造体1について、図1(b)に示す凹凸パターン4a,4aの端同士の距離(D)、及び樹脂層13や接着層5に使用した光硬化性樹脂のはみ出し量を、拡大顕微鏡観察及びAFM(Nanoscope D5000:Veeco社製)を使用して測定した。また、ここでは凹凸パターン4aの転写状態を観察してその評価を併せておこなった。 In this example, for the manufactured microstructure 1, the distance (D S ) between the ends of the concave and convex patterns 4 a and 4 a shown in FIG. 1B, and the photocuring properties used for the resin layer 13 and the adhesive layer 5. The amount of protrusion of the resin was measured using magnified microscope observation and AFM (Nanoscope D5000: manufactured by Veeco). In addition, here, the transfer state of the concavo-convex pattern 4a was observed and evaluated together.

その結果、図1(b)に示す凹凸パターン4a,4aの端同士の距離(D)は、2μm以下(光硬化性樹脂の流出幅1μm以下)であった。そして、前記関係式(1)のAは、20以下であった。つまり、この微細構造体1によれば、基本微細構造体3を基材2上に可能な限り近接させて、しかもこの基本微細構造体3を高精度に位置決め可能であることが確認された。 As a result, the distance (D S ) between the ends of the concavo-convex patterns 4a and 4a shown in FIG. 1B was 2 μm or less (outflow width of the photocurable resin was 1 μm or less). A in the relational expression (1) was 20 or less. That is, according to this fine structure 1, it was confirmed that the basic fine structure 3 can be positioned as close as possible on the substrate 2 and the basic fine structure 3 can be positioned with high accuracy.

また、基材2上に1回目に配置した基本微細構造体3に転写されたパターン形成領域R1の寸法、及び2回目に配置した基本微細構造体3のそれは、金型11のパターン形成領域R1の寸法と比較した差が僅か1%程度であった。   In addition, the dimension of the pattern formation region R1 transferred to the basic microstructure 3 arranged on the substrate 2 for the first time and that of the basic microstructure 3 arranged for the second time are the pattern formation region R1 of the mold 11. The difference compared with the dimension was only about 1%.

そして、測定した光硬化性樹脂のはみ出し量は、「樹脂の流出幅」として表1に示した。また、凹凸パターン4aの転写状態は、凹凸パターン4aが消失している部分の幅の測定値を「パターン無し領域」として表1に示した。この「パターン無し領域」においては、後記する比較例2を除いて、隣接し合う基本微細構造体3同士の両方の「樹脂の流出幅」を合算した幅で凹凸パターン4aが消失している。また、表1の判定は、D≦ADMINの関係を満足するものを「○」として表1に記し、D≦ADMINの関係を満足しないものを「×」として表1に記した。 The measured amount of protrusion of the photocurable resin is shown in Table 1 as “resin outflow width”. In addition, the transferred state of the concave / convex pattern 4a is shown in Table 1 with the measured value of the width of the portion where the concave / convex pattern 4a has disappeared as the “patternless region”. In this “patternless region”, except for Comparative Example 2 described later, the concave / convex pattern 4a disappears with a width obtained by adding up the “resin outflow widths” of both adjacent basic microstructures 3. Also, in the determination of Table 1, those satisfying the relationship of D S ≦ AD MIN are described in Table 1 as “◯”, and those not satisfying the relationship of D S ≦ AD MIN are described in Table 1 as “×”. .

なお、表1には、使用した金型の種類、金型形状、基本微細構造体3同士の接合法、及び被転写物の種類を併記した。ここで表1の金型形状のうち、「平坦状」は、図2(a)から(h)の工程で使用したものを表し、「多段状」は、図3に示す金型11を表し、「テーパ状」は、図4に示す金型11を表す。また、接合法は、基本微細構造体3の端部同士が突き合せられるものを「突き合せ」として表1に記し、後記する比較例2のように、基本微細構造体23の端部に、未硬化の樹脂層13が重ね合わせられるものを「重ね合せ」として表1に記した。また、「凹凸パターンにおいて相互に隣接する山部同士の間隔及び相互に隣接する谷部同士の間隔のうちその最小値(DMIN)」を「凹凸パターン寸法最小値(DMIN)」として表1に記した。 In Table 1, the type of mold used, the shape of the mold, the joining method of the basic microstructures 3 and the type of transfer object are also shown. Here, of the mold shapes in Table 1, “flat shape” represents that used in the steps of FIGS. 2A to 2H, and “multistage shape” represents the mold 11 shown in FIG. "Tapered" represents the mold 11 shown in FIG. In addition, the joining method is described in Table 1 as “butting” in which the ends of the basic microstructures 3 are butted together, and in the end of the basic microstructure 23 as in Comparative Example 2 described later, Those in which the uncured resin layer 13 is superposed are shown in Table 1 as “superposition”. In addition, “the minimum value (D MIN ) of the interval between the crests adjacent to each other and the interval between the valleys adjacent to each other in the concavo-convex pattern” is defined as “minimum value of the concavo-convex pattern dimension (D MIN )”. It was written in.

Figure 0005102910
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そして、本実施例では、金型11上で基本微細構造体3を形成した精度に関して、フォトマスク14(図2(b)参照)を用いて、図2(c)の未硬化部17bを溶剤(例えばアセトン)で除去することで得られる基本微細構造体3の側面の精度を把握する必要がある。   In this embodiment, regarding the accuracy with which the basic microstructure 3 is formed on the mold 11, the uncured portion 17b in FIG. 2C is removed from the solvent by using a photomask 14 (see FIG. 2B). It is necessary to grasp the accuracy of the side surface of the basic microstructure 3 obtained by removing with (for example, acetone).

そこで、本実施例では、フォトマスク14の照射枠の精度と、フォトマスク14を用いて得られた基本微細構造体3の側面形状を測定した。その結果、フォトマスク14の照射枠の側面凹凸粗さの標準偏差σは0.4μmであり、基本微細構造体3の側面凹凸粗さの標準偏差σは0.6μmであった。基本微細構造体3の側面は、僅かな凹凸形状を有するほぼ直線状であることが確認された。このことから本実施例では、基本微細構造体3同士の隣接配置による間隔を2μm以下とすることができた。ちなみに、基本微細構造体3の側面の精度については、フォトマスク14の照射枠の更なる高精度加工や、樹脂層13を形成する樹脂の選択によりさらに高精度になるものと考えられる。   Therefore, in this example, the accuracy of the irradiation frame of the photomask 14 and the side surface shape of the basic microstructure 3 obtained using the photomask 14 were measured. As a result, the standard deviation σ of the side unevenness of the irradiation frame of the photomask 14 was 0.4 μm, and the standard deviation σ of the side unevenness of the basic microstructure 3 was 0.6 μm. It was confirmed that the side surface of the basic microstructure 3 is substantially linear with a slight uneven shape. From this, in the present Example, the space | interval by adjacent arrangement | positioning of the basic fine structures 3 was able to be 2 micrometers or less. Incidentally, it is considered that the accuracy of the side surface of the basic fine structure 3 is further improved by further high-precision processing of the irradiation frame of the photomask 14 and selection of the resin for forming the resin layer 13.

(実施例2)
本実施例では、金型11を、図3に示した金型11(多段状金型11)とした以外は、実施例1と同様に微細構造体1を製造した。
そして、製造した微細構造体1について、実施例1と同様に、図1(b)に示す凹凸パターン4a,4aの端同士の距離(D)、及び樹脂層13や接着層5に使用した光硬化性樹脂のはみ出し量が、拡大顕微鏡観察及びAFM(Nanoscope D5000:Veeco社製)で測定された。また、ここでは凹凸パターン4aの転写状態の評価が併せて行われた。
(Example 2)
In this example, the microstructure 1 was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the mold 11 was changed to the mold 11 (multistage mold 11) shown in FIG.
Then, the fine structure 1 manufactured in the same manner as in Example 1, the distance of the edge between the concave-convex pattern 4a, 4a shown in FIG. 1 (b) (D S) , and was used for the resin layer 13 and the adhesive layer 5 The amount of protrusion of the photo-curable resin was measured by magnifying microscope observation and AFM (Nanoscope D5000: manufactured by Veeco). Here, the evaluation of the transfer state of the concave / convex pattern 4a was also performed.

その結果、図1(b)に示す凹凸パターン4a,4aの端同士の距離(D)は、2μm以下(光硬化性樹脂の流出幅1μm以下)であった。そして、前記関係式(1)のAは、20以下(DMIN:180nm)であった。つまり、この微細構造体1によれば、基本微細構造体3を基材2上に可能な限り近接させて、しかもこの基本微細構造体3を高精度に位置決め可能であることが確認された。 As a result, the distance (D S ) between the ends of the concavo-convex patterns 4a and 4a shown in FIG. 1B was 2 μm or less (outflow width of the photocurable resin was 1 μm or less). A in the relational expression (1) was 20 or less (D MIN : 180 nm). That is, according to this fine structure 1, it was confirmed that the basic fine structure 3 can be positioned as close as possible on the substrate 2 and the basic fine structure 3 can be positioned with high accuracy.

また、基材2上に1回目に配置した基本微細構造体3に転写されたパターン形成領域R1の寸法、及び2回目に配置した基本微細構造体3のそれは、金型11のパターン形成領域R1の寸法と比較した差が僅か1%程度であった。   In addition, the dimension of the pattern formation region R1 transferred to the basic microstructure 3 arranged on the substrate 2 for the first time and that of the basic microstructure 3 arranged for the second time are the pattern formation region R1 of the mold 11. The difference compared with the dimension was only about 1%.

(実施例3)
本実施例では、金型11として、透明な石英製であって、図4に示す金型11(テーパ状金型11)が使用された。この金型11としては、外径が4インチ(10.15cm)で、厚さが0.525mmパターンのものから切り出した小片金型が使用された。なお、この金型11は、形成領域R1の外周がテーパ状に形成されたものである。そして、反転凹凸パターン4bは、内径が180nmで、深さが200nm、ピッチが360nmのドットが複数配置されたものであった。なお、反転凹凸パターン4bは、パターン形成領域R1が平面視で2cm×2cmの正方形となるように形成され、その周囲が非パターン形成領域R2となるように形成された。そして、この金型11が使用され、そして、図2(b)の樹脂層13に対する光照射が、透明な金型11側から行われた以外は、実施例1と同様に微細構造体1が製造された。
(Example 3)
In this embodiment, the mold 11 is made of transparent quartz, and the mold 11 (tapered mold 11) shown in FIG. 4 is used. As the mold 11, a small piece mold cut out from an outer diameter of 4 inches (10.15 cm) and a thickness of 0.525 mm pattern was used. In addition, this metal mold | die 11 has the outer periphery of formation area R1 formed in the taper shape. The inverted concavo-convex pattern 4b was a pattern in which a plurality of dots having an inner diameter of 180 nm, a depth of 200 nm, and a pitch of 360 nm were arranged. In addition, the reverse concavo-convex pattern 4b was formed such that the pattern formation region R1 was a 2 cm × 2 cm square in plan view, and the periphery thereof was the non-pattern formation region R2. Then, the microstructure 1 is used in the same manner as in Example 1 except that this mold 11 is used and light irradiation to the resin layer 13 in FIG. 2B is performed from the transparent mold 11 side. manufactured.

そして、製造した微細構造体1について、実施例1と同様に、図1(b)に示す凹凸パターン4a,4aの端同士の距離(D)、及び樹脂層13や接着層5に使用した光硬化性樹脂のはみ出し量が、拡大顕微鏡観察及びAFM(Nanoscope D5000:Veeco社製)で測定された。また、ここでは凹凸パターン4aの転写状態の評価が併せて行われた。 Then, the fine structure 1 manufactured in the same manner as in Example 1, the distance of the edge between the concave-convex pattern 4a, 4a shown in FIG. 1 (b) (D S) , and was used for the resin layer 13 and the adhesive layer 5 The amount of protrusion of the photo-curable resin was measured by magnifying microscope observation and AFM (Nanoscope D5000: manufactured by Veeco). Here, the evaluation of the transfer state of the concave / convex pattern 4a was also performed.

その結果、図1(b)に示す凹凸パターン4a,4aの端同士の距離(D)は、2μm以下(光硬化性樹脂の流出幅1μm以下)であった。そして、前記関係式(1)のAは、20以下(DMIN:180nm)であった。つまり、この微細構造体1によれば、基本微細構造体3を基材2上に可能な限り近接させて、しかもこの基本微細構造体3を高精度に位置決め可能であることが確認された。 As a result, the distance (D S ) between the ends of the concavo-convex patterns 4a and 4a shown in FIG. 1B was 2 μm or less (outflow width of the photocurable resin was 1 μm or less). A in the relational expression (1) was 20 or less (D MIN : 180 nm). That is, according to this fine structure 1, it was confirmed that the basic fine structure 3 can be positioned as close as possible on the substrate 2 and the basic fine structure 3 can be positioned with high accuracy.

また、基材2上に1回目に配置した基本微細構造体3に転写されたパターン形成領域R1の寸法、及び2回目に配置した基本微細構造体3のそれは、金型11のパターン形成領域R1の寸法と比較した差が僅か1%程度であった。   In addition, the dimension of the pattern formation region R1 transferred to the basic microstructure 3 arranged on the substrate 2 for the first time and that of the basic microstructure 3 arranged for the second time are the pattern formation region R1 of the mold 11. The difference compared with the dimension was only about 1%.

(実施例4)
本実施例では、実施例1で得られた微細構造体1を型用微細構造体1a(図5(a)参照)として使用して電鋳層30からなる微細構造体1が製造された。
ここでは先ず、型用微細構造体1aの表面にパラジウム触媒層(PM-A200:日鉱金属社製)を形成した後、この型用微細構造体1aを無電解Niメッキ液(トップケミアロイ66、奥野製薬工業社製)に浸漬することで、図5(a)に示す電鋳層30(無電解Niめっき層)が形成された。このときのめっき浴の温度は60℃であり、浸漬時間は1分間であった。
Example 4
In this example, the fine structure 1 made of the electroformed layer 30 was manufactured using the fine structure 1 obtained in Example 1 as a mold fine structure 1a (see FIG. 5A).
Here, first, after forming a palladium catalyst layer (PM-A200: manufactured by Nikko Metal Co., Ltd.) on the surface of the mold microstructure 1a, the mold microstructure 1a is electrolessly plated with Ni (top chemialloy 66, The electroformed layer 30 (electroless Ni plating layer) shown in FIG. 5A was formed by being immersed in (Okuno Pharmaceutical Co., Ltd.). The temperature of the plating bath at this time was 60 ° C., and the immersion time was 1 minute.

次に、図5(b)に示すように、電鋳層30の厚さを増加させた。ここでは電気Niめっきが施された。めっき浴は、スルファミン酸Ni60%水溶液にホウ酸、塩化Ni、及びピットレスS(日本化学産業社製、ピット防止剤)を混合して調製した。なお、これらの混合量は、調製しためっき浴1L当りで、ホウ酸が40g、塩化Niが5g、ピットレスSが5mLであった。そして、この電気Niめっきは、めっき浴の温度を50℃に設定し、0.5A/dmで20分間、1.5A/dmで60分間、3.0A/dmで60分間行った。
製造した微細構造体1(図5(d)参照)の厚さは、50μmであった。
Next, as shown in FIG. 5B, the thickness of the electroformed layer 30 was increased. Here, electric Ni plating was applied. The plating bath was prepared by mixing boric acid, Ni chloride, and pitless S (made by Nippon Chemical Industry Co., Ltd., pit inhibitor) in a 60% aqueous solution of Ni sulfamic acid. The mixed amount of these was 40 g of boric acid, 5 g of Ni chloride, and 5 mL of pitless S per 1 L of the prepared plating bath. And this electric Ni plating set the temperature of the plating bath to 50 ° C., and was performed at 0.5 A / dm 2 for 20 minutes, 1.5 A / dm 2 for 60 minutes, and 3.0 A / dm 2 for 60 minutes. .
The thickness of the manufactured microstructure 1 (see FIG. 5D) was 50 μm.

製造した微細構造体1について、実施例1と同様に、図1(b)に示す凹凸パターン4a,4aの端同士の距離(D)、及び樹脂層13や接着層5に使用した光硬化性樹脂のはみ出し量が、拡大顕微鏡観察及びAFM(Nanoscope D5000:Veeco社製)で測定された。また、ここでは凹凸パターン4aの転写状態の評価が併せて行われた。
距離(D)は、実施例1の微細構造体1(型用微細構造体1a)よりも短い1.94μm以下となっていた。そして、前記関係式(1)のAは、20以下(DMIN:180nm)であった。
For the manufactured microstructure 1, as in Example 1, the distance (D S ) between the ends of the concavo-convex patterns 4 a and 4 a shown in FIG. 1B and the photocuring used for the resin layer 13 and the adhesive layer 5 The amount of the protruding resin was measured by magnifying microscope observation and AFM (Nanoscope D5000: manufactured by Veeco). Here, the evaluation of the transfer state of the concave / convex pattern 4a was also performed.
The distance (D S ) was 1.94 μm or shorter, which is shorter than the fine structure 1 (mold fine structure 1a) of Example 1. A in the relational expression (1) was 20 or less (D MIN : 180 nm).

(比較例1)
本比較例では、図6(a)から(g)に示す工程で微細構造体が製造された。ここで参照する図6(a)から(g)は、硬化部形成、基本成形及び移動の工程をせずに得られた個片の微細構造体を突き合せて大面積の微細構造体を製造する方法を説明する工程図である。
(Comparative Example 1)
In this comparative example, a fine structure was manufactured in the steps shown in FIGS. 6 (a) to 6 (g) referred to here are large-area microstructures manufactured by abutting individual microstructures obtained without the steps of forming a hardened portion, basic molding and moving. It is process drawing explaining the method to do.

この比較例1では、図6(a)に示すように、架台18上に載置された金型11の反転凹凸パターン4b側に、インクジェット装置12から噴射された光硬化性樹脂で樹脂層13が塗布された。   In Comparative Example 1, as shown in FIG. 6A, the resin layer 13 is made of a photocurable resin sprayed from the inkjet device 12 on the reverse concavo-convex pattern 4 b side of the mold 11 placed on the gantry 18. Was applied.

次に、図6(b)に示すように、樹脂層13が形成された金型11は、光硬化装置の架台18に載置されると共に、この架台18上で基材2が樹脂層13に押し付けられた。このとき樹脂層13には、凹凸パターン4aが転写された。そして、樹脂層13は、露光器16からの光照射によって硬化して基本微細構造体23となった。   Next, as shown in FIG. 6B, the mold 11 on which the resin layer 13 is formed is placed on a pedestal 18 of the photocuring device, and the base material 2 is placed on the pedestal 18 on the pedestal 18. Pressed against. At this time, the uneven pattern 4 a was transferred to the resin layer 13. The resin layer 13 was cured by light irradiation from the exposure device 16 to form a basic microstructure 23.

次に、図6(c)に示すように、基本微細構造体23から金型11(図6(b)参照)が取り除かれることで、基材2上には、個片の微細構造体である基本微細構造体23が得られた。   Next, as shown in FIG. 6 (c), the mold 11 (see FIG. 6 (b)) is removed from the basic microstructure 23, so that the substrate 2 is made of individual microstructures. A basic microstructure 23 was obtained.

そして、この転写方法では、図6(d)に示すように、架台18上に載置された金型11の反転凹凸パターン4b側に、インクジェット装置12から噴射された光硬化性樹脂で樹脂層13が再び形成された。   In this transfer method, as shown in FIG. 6D, a resin layer is formed of a photocurable resin sprayed from the ink jet device 12 on the reverse concavo-convex pattern 4b side of the mold 11 placed on the gantry 18. 13 was formed again.

次に、樹脂層13が形成された金型11は、図6(e)に示すように、光硬化装置の架台18に載置されると共に、基材2上に形成した基本微細構造体23と隣接して並ぶように、樹脂層13が基材2に押し付けられた。このとき樹脂層13には、凹凸パターン4aが転写された。この樹脂層13は、図示しない露光器からの光照射によって硬化した。   Next, the mold 11 on which the resin layer 13 is formed is placed on the mount 18 of the photocuring apparatus and the basic microstructure 23 formed on the substrate 2 as shown in FIG. The resin layer 13 was pressed against the base material 2 so as to be adjacent to each other. At this time, the uneven pattern 4 a was transferred to the resin layer 13. The resin layer 13 was cured by light irradiation from an exposure device (not shown).

そして、図6(f)に示すように、基本微細構造体23から金型11(図6(e)参照)が取り除かれることで、基材2上には、2つの基本微細構造体23,23が突き合せられて並ぶように配置されて大面積の微細構造体21が得られた。   Then, as shown in FIG. 6F, the mold 11 (see FIG. 6E) is removed from the basic microstructure 23, so that two basic microstructures 23, The fine structures 21 having a large area were obtained by arranging 23 so as to face each other.

以上のように、本比較例では、硬化部形成及び基本成形の工程を実施せずに微細構造体21が製造された。ここで使用した金型11及び基材2は、実施例1と同様のものが使用された。そして、金型11に対する光硬化性樹脂の塗布条件を実施例1と同じにして金型11に樹脂層13(図6(a)参照)が形成された。
得られた微細構造体21には、基材2上で光硬化性樹脂が金型11からはみ出したことによる突起P(図6(f)参照)が形成されていた。
As described above, in this comparative example, the microstructure 21 was manufactured without performing the steps of forming the hardened portion and basic forming. The mold 11 and the base material 2 used here were the same as those in Example 1. And the resin layer 13 (refer FIG. 6A) was formed in the metal mold | die 11 by making the application | coating conditions of the photocurable resin with respect to the metal mold | die 11 the same as Example 1. FIG.
Protrusions P (see FIG. 6 (f)) due to the photocurable resin protruding from the mold 11 on the substrate 2 were formed on the obtained fine structure 21.

そして、得られた微細構造体21について、実施例1と同様に、図6(g)に示す凹凸パターン4a,4aの端同士の距離(D)、及び樹脂層13に使用した光硬化性樹脂のはみ出し量を、拡大顕微鏡観察及びAFM(Nanoscope D5000:Veeco社製)を使用して測定した。また、ここでは凹凸パターン4aの転写状態を観察してその評価を併せておこなった。 And about the obtained fine structure 21, similarly to Example 1, the distance (D A ) between the ends of the concavo-convex patterns 4a and 4a shown in FIG. The amount of protrusion of the resin was measured using magnified microscope observation and AFM (Nanoscope D5000: manufactured by Veeco). In addition, here, the transfer state of the concavo-convex pattern 4a was observed and evaluated together.

その結果、距離(D)は、20μm以上(光硬化性樹脂の流出幅10μm以上)であった。そして、前記関係式(1)のAは、20を超える値であった。つまり、この微細構造体21では、基本微細構造体23を基材2上に本実施例ほど近接させて配置することが困難であることが確認された。
また、凹凸パターン4a面から突出する突起Pの高さは5μmであり、この突起Pによって得られた基本微細構造体23の平坦性が阻害されていた。
As a result, the distance (D A ) was 20 μm or more (outflow width of the photocurable resin was 10 μm or more). A in the relational expression (1) was a value exceeding 20. That is, in this fine structure 21, it was confirmed that it was difficult to arrange the basic fine structure 23 on the base material 2 as close to this example.
Further, the height of the protrusion P protruding from the surface of the concavo-convex pattern 4a was 5 μm, and the flatness of the basic microstructure 23 obtained by the protrusion P was hindered.

(比較例2)
本比較例では、硬化部形成、基本成形及び移動の工程をせずに次の微細構造体が製造された。ここで参照する図7(a)から(f)は、硬化部形成、基本成形及び移動の工程をせずに重ね合せて微細構造体を製造する方法の工程図である。図8は、図7(a)の工程で金型に光硬化性樹脂を塗布した範囲を示す平面図である。図9は、図7(e)の工程で基本微細構造体に樹脂層が重ね合わされた様子を示す概念図であって、図7(e)の金型側から基本微細構造体及び樹脂層を見た様子を示す図である。なお、ここで使用した金型11、基材2及び光硬化性樹脂は、実施例1と同様のものが使用された。
(Comparative Example 2)
In this comparative example, the following fine structure was manufactured without performing the steps of forming the hardened portion, basic forming, and moving. FIGS. 7A to 7F referred to here are process diagrams of a method of manufacturing a fine structure by superimposing without performing the steps of forming a hardened portion, basic forming, and moving. FIG. 8 is a plan view showing a range in which a photocurable resin is applied to the mold in the step of FIG. FIG. 9 is a conceptual diagram showing a state in which the resin layer is superimposed on the basic microstructure in the step of FIG. 7 (e). The basic microstructure and the resin layer are separated from the mold side of FIG. 7 (e). It is a figure which shows a mode that it looked. In addition, the same thing as Example 1 was used for the metal mold | die 11, the base material 2, and photocurable resin used here.

本比較例では、硬化部形成、基本成形及び移動の工程をせずに基本微細構造体の端部同士を重ね合わせることで、相互の凹凸パターンを近接して配置することができるか否かが検討された。   In this comparative example, whether or not the concave and convex patterns can be arranged close to each other by overlapping the ends of the basic microstructure without performing the steps of forming the hardened portion, basic forming, and moving. It was examined.

ここでは先ず、図7(a)に示すように、架台18上に載置された金型11の反転凹凸パターン4b側に、インクジェット装置12から噴射された光硬化性樹脂で樹脂層13が形成された。   Here, first, as shown in FIG. 7A, a resin layer 13 is formed of a photocurable resin sprayed from the inkjet device 12 on the reverse concavo-convex pattern 4 b side of the mold 11 placed on the gantry 18. It was done.

金型11に塗布された光硬化性樹脂の範囲は、図8に示すように、樹脂層13が金型11の内側に形成される範囲とした。具体的には、金型11の周縁から3mm内側の矩形の領域に光硬化性樹脂が塗布された。光硬化性樹脂の塗布量は、金型11の塗布面積当りで、0.8ng/mmであった。 The range of the photocurable resin applied to the mold 11 was a range in which the resin layer 13 was formed inside the mold 11 as shown in FIG. Specifically, a photocurable resin was applied to a rectangular region 3 mm inside from the periphery of the mold 11. The coating amount of the photocurable resin was 0.8 ng / mm 2 per coating area of the mold 11.

次に、図7(b)に示すように、樹脂層13が形成された金型11は、光硬化装置の架台18に載置されると共に、この架台18上で基材2が樹脂層13に押し付けられた。このとき樹脂層13には、凹凸パターン4aが転写された。そして、樹脂層13は、露光器16からの光照射によって硬化して基本微細構造体23となった。   Next, as shown in FIG. 7B, the mold 11 on which the resin layer 13 is formed is placed on a pedestal 18 of a photocuring device, and the base material 2 is placed on the pedestal 18 on the pedestal 18. Pressed against. At this time, the uneven pattern 4 a was transferred to the resin layer 13. The resin layer 13 was cured by light irradiation from the exposure device 16 to form a basic microstructure 23.

次に、図7(c)に示すように、基本微細構造体23から金型11(図7(b)参照)が取り除かれることで、基材2上には、個片の微細構造体である基本微細構造体23が得られた。   Next, as shown in FIG. 7 (c), the mold 11 (see FIG. 7 (b)) is removed from the basic microstructure 23, so that the substrate 2 is made up of individual microstructures. A basic microstructure 23 was obtained.

そして、本比較例では、図7(d)に示すように、金型11に光硬化性樹脂で樹脂層13が再び形成された。   And in this comparative example, as shown in FIG.7 (d), the resin layer 13 was again formed in the metal mold | die 11 with the photocurable resin.

次に、樹脂層13が形成された金型11は、図7(e)に示すように、光硬化装置の架台18に載置されると共に、基材2上に既に形成した基本微細構造体23の端部と、樹脂層13の端部とが所定の幅で相互に重なり合うようにこの樹脂層13が基材2に押し付けられた。このとき樹脂層13には、凹凸パターン4aが転写された。そして、樹脂層13は、露光器16からの光照射によって硬化した。   Next, as shown in FIG. 7E, the mold 11 on which the resin layer 13 is formed is placed on the base 18 of the photocuring apparatus, and the basic microstructure already formed on the substrate 2. The resin layer 13 was pressed against the base material 2 so that the end of 23 and the end of the resin layer 13 overlap each other with a predetermined width. At this time, the uneven pattern 4 a was transferred to the resin layer 13. The resin layer 13 was cured by light irradiation from the exposure device 16.

そして、図7(f)に示すように、基本微細構造体23から金型11(図7(e)参照)が取り除かれることで、基材2上には、一部が重なり合って相互に基本微細構造体23が2つ並んだ大面積の微細構造体21が得られた。   Then, as shown in FIG. 7 (f), the mold 11 (see FIG. 7 (e)) is removed from the basic microstructure 23, so that a part of the base material 2 overlaps with each other. A large-area fine structure 21 in which two fine structures 23 are arranged is obtained.

得られた微細構造体21について、実施例1と同様に、図1(b)に示す凹凸パターン4a,4aの端同士の距離(D)、及び樹脂層13や接着層5に使用した光硬化性樹脂のはみ出し量が、拡大顕微鏡観察及びAFM(Nanoscope D5000:Veeco社製)で測定された。また、ここでは凹凸パターン4aの転写状態の評価が併せて行われた。 About the obtained fine structure 21, as in Example 1, the distance (D S ) between the ends of the concave and convex patterns 4a and 4a shown in FIG. 1B and the light used for the resin layer 13 and the adhesive layer 5 The amount of protrusion of the curable resin was measured by magnifying microscope observation and AFM (Nanoscope D5000: manufactured by Veeco). Here, the evaluation of the transfer state of the concave / convex pattern 4a was also performed.

その結果、微細構造体21は、図7(f)に示す基本微細構造体23同士が重なり合った部分40は、凹凸パターンが消失しており、その消失幅は40μm以上であった。
このことは、図9に示すように、基材2上に既に形成された基本微細構造体23の端部に、樹脂層13の端部を重ね合わせる工程(図7(e)参照)で、樹脂層13からの光硬化性樹脂が、基本微細構造体23の端部33に形成された凹凸パターンに流れ込んだことによる。
As a result, in the fine structure 21, in the portion 40 where the basic fine structures 23 shown in FIG. 7 (f) overlap each other, the uneven pattern disappeared, and the disappearance width was 40 μm or more.
As shown in FIG. 9, this is a process of overlapping the end of the resin layer 13 on the end of the basic microstructure 23 already formed on the substrate 2 (see FIG. 7 (e)). This is because the photocurable resin from the resin layer 13 flows into the uneven pattern formed on the end portion 33 of the basic microstructure 23.

したがって、本比較例では、基本微細構造体の端部同士を重ね合わせて微細構造体21を形成しても、その重なり合った部分40(図7(f)参照)で相互の凹凸パターンが消失するために、相互の凹凸パターン同士を近接して配置することができないことが確認された。   Therefore, in this comparative example, even if the ends of the basic microstructures are overlapped to form the microstructures 21, the mutual concave / convex pattern disappears in the overlapping portion 40 (see FIG. 7F). For this reason, it was confirmed that the concavo-convex patterns could not be arranged close to each other.

(比較例3)
本比較例では、前記した図10(a)から(g)に示す従来の連続転写による方法を使用して微細構造体21が製造された。ここで使用した金型11は実施例3と同様の石英を使用した。また,塗布量、照射条件は実施例1と同様である。
光硬化性樹脂の塗布は基材2側にし、塗布された箇所に金型11を精密に載置し樹脂層13に押し付け、照射することで基材2上に基本微細構造体23を得た。そして、樹脂のはみ出しによる突起Pを避けて隣接して繰り返し転写することで基本微細構造体23,23を得た。
得られた微細構造体21には、基材2上で光硬化性樹脂が金型11からはみ出したことによる突起P(図10(f)参照)が形成されていた。
そして、得られた微細構造体21について、実施例1と同様に、図10(g)に示す凹凸パターン4a,4aの端同士の距離(D)、及び樹脂層13に使用した光硬化性樹脂のはみ出し量を、拡大顕微鏡観察及びAFM(Nanoscope D5000:Veeco社製)を使用して測定した。また、ここでは凹凸パターン4aの転写状態を観察してその評価を併せておこなった。
その結果、距離(D)は、30μm以上(光硬化性樹脂の流出幅15μm以上)であった。そして、前記関係式(1)のAは、20を超える値であった。つまり、この微細構造体21では、基本微細構造体23を基材2上に本実施例ほど近接させて配置することが困難であることが確認された。
また、凹凸パターン4a面から突出する突起Pの高さは4μmであり、この突起Pによって得られた基本微細構造体23の平坦性が阻害されていた。
したがって、従来の転写法により基本微細構造体21を形成しても、樹脂のはみ出しが発生し、相互の凹凸パターン同士を近接して配置することができないことが確認された。
(Comparative Example 3)
In this comparative example, the microstructure 21 was manufactured by using the conventional continuous transfer method shown in FIGS. 10 (a) to 10 (g). The mold 11 used here was the same quartz as in Example 3. The coating amount and irradiation conditions are the same as in Example 1.
The photocurable resin was applied to the base material 2 side, the mold 11 was precisely placed on the applied part, pressed against the resin layer 13, and irradiated to obtain a basic microstructure 23 on the base material 2. . Then, the basic fine structures 23 and 23 were obtained by repeatedly transferring adjacent to each other while avoiding the protrusion P due to the protrusion of the resin.
Protrusions P (see FIG. 10 (f)) due to the photocurable resin protruding from the mold 11 on the substrate 2 were formed on the obtained fine structure 21.
And about the obtained fine structure 21, like Example 1, the distance (D A ) of the edges of the concavo-convex patterns 4a and 4a shown in FIG. The amount of protrusion of the resin was measured using magnified microscope observation and AFM (Nanoscope D5000: manufactured by Veeco). In addition, here, the transfer state of the concavo-convex pattern 4a was observed and evaluated together.
As a result, the distance (D A ) was 30 μm or more (outflow width of the photocurable resin was 15 μm or more). A in the relational expression (1) was a value exceeding 20. That is, in this fine structure 21, it was confirmed that it was difficult to arrange the basic fine structure 23 on the base material 2 as close to this example.
Further, the height of the protrusion P protruding from the surface of the concavo-convex pattern 4a was 4 μm, and the flatness of the basic microstructure 23 obtained by the protrusion P was hindered.
Therefore, it was confirmed that even if the basic microstructure 21 was formed by the conventional transfer method, the resin protruded and the uneven patterns could not be arranged close to each other.

1 微細構造体
1a 型用微細構造体
2 基材
3 基本微細構造体
4a 凹凸パターン
4b 反転凹凸パターン
5 接着層
11 金型
13 樹脂層
14 フォトマスク
17a 硬化部
17b 未硬化部
24 フォトマスク
30 電鋳層
R1 パターン形成領域
R2 非パターン形成領域
T 山部
U 谷部
Sa 段差
Sb テーパ部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Microstructure 1a Microstructure for type | mold 2 Base material 3 Basic microstructure 4a Concave / convex pattern 4b Inverted concavo-convex pattern 5 Adhesive layer 11 Mold 13 Resin layer 14 Photomask 17a Curing part 17b Uncured part 24 Photomask 30 Electroforming Layer R1 Pattern formation region R2 Non-pattern formation region T Mountain portion U Valley portion Sa Step difference Sb Taper portion

Claims (11)

表面に微細な凹凸パターンを形成した基本微細構造体が基材上で複数隣接して並ぶように配置した微細構造体の製造方法において、
前記凹凸パターンの反転凹凸パターンが形成された金型上に、樹脂層を形成する樹脂層形成工程と、
前記樹脂層に、硬化部と未硬化部とを選択的に発現させる硬化部形成工程と、
前記未硬化部を除去して前記硬化部からなる前記基本微細構造体を形成する基本成形工程と、
この基本成形工程で得られた前記基本微細構造体を前記基材に移動する移動工程と、
前記基材に移動させた前記基本微細構造体から前記金型を除去する金型除去工程と、
を有し、
前記金型の前記反転凹凸パターンが形成される面側には、この反転凹凸パターンが形成されているパターン形成領域と、この反転凹凸パターンの周囲で当該反転パターンが形成されていない非パターン形成領域とを有し、
前記パターン形成領域は、前記非パターン形成領域から前記基本微細構造体側に向かって突出するように形成されており、
前記樹脂層形成工程、前記硬化部形成工程、前記基本成形工程、前記移動工程及び前記金型除去工程とをこの順番で2回以上繰り返すことを特徴とする微細構造体の製造方法。
In the manufacturing method of a fine structure in which a plurality of basic fine structures having a fine concavo-convex pattern formed on the surface are arranged adjacent to each other on a substrate,
A resin layer forming step of forming a resin layer on the mold on which the inverted concavo-convex pattern of the concavo-convex pattern is formed;
A cured part forming step for selectively expressing a cured part and an uncured part in the resin layer;
A basic molding step of removing the uncured portion to form the basic microstructure comprising the cured portion;
A moving step of moving the basic microstructure obtained in the basic forming step to the base material;
A mold removing step of removing the mold from the basic microstructure moved to the substrate;
Have
On the surface side of the mold on which the reverse concavo-convex pattern is formed, a pattern formation region where the reverse concavo-convex pattern is formed, and a non-pattern formation region where the reverse pattern is not formed around the reverse concavo-convex pattern And
The pattern formation region is formed to protrude from the non-pattern formation region toward the basic microstructure side,
The method for producing a microstructure, wherein the resin layer forming step, the cured portion forming step, the basic forming step, the moving step, and the mold removing step are repeated twice or more in this order.
前記金型は前記反転凹凸パターンが形成された表面に離型処理が施されていることを特徴とする請求項1に記載の微細構造体の製造方法。   2. The method for manufacturing a microstructure according to claim 1, wherein the mold is subjected to a mold release treatment on a surface on which the inverted concavo-convex pattern is formed. 前記硬化樹脂は液体の状態で前記金型上に塗布されることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の微細構造体の製造方法。   The method for manufacturing a microstructure according to claim 1 or 2, wherein the cured resin is applied on the mold in a liquid state. 前記パターン形成領域と、前記非パターン形成領域とは段差を有していることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の微細構造体の製造方法。   The method for manufacturing a microstructure according to any one of claims 1 to 3, wherein the pattern formation region and the non-pattern formation region have a step. 前記金型の前記段差の高さは、前記金型の前記反転凹凸パターンの高さよりも大きいことを特徴とする請求項4に記載の微細構造体の製造方法。   5. The method for manufacturing a microstructure according to claim 4, wherein a height of the step of the mold is larger than a height of the inverted concavo-convex pattern of the mold. 前記非パターン形成領域は、前記パターン形成領域側から離れるにしたがって、前記基本微細構造体側から徐々に遠ざかるテーパ部で形成されていることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の微細構造体の製造方法。   The said non-pattern formation area | region is formed in the taper part which goes away from the said basic fine structure side gradually as it leaves | separates from the said pattern formation area side, The any one of Claim 1 to 3 characterized by the above-mentioned. The manufacturing method of the microstructure described in 1. 前記基本微細構造体は、液状の光硬化性樹脂を前記金型上に塗布した後、前記金型の前記非パターン形成領域の前記光硬化性樹脂を遮光した状態で前記金型の前記パターン形成領域の前記光硬化性樹脂のみを露光し、硬化させて成形することを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の微細構造体の製造方法。   The basic microstructure is formed by applying a liquid photocurable resin on the mold, and then forming the pattern of the mold in a state where the photocurable resin in the non-pattern forming region of the mold is shielded from light. The method for producing a microstructure according to any one of claims 1 to 6, wherein only the photocurable resin in the region is exposed and cured to be molded. 前記非パターン形成領域の前記光硬化性樹脂は、未露光の状態で、溶剤を用いて除去することを特徴とする請求項7に記載の微細構造体の製造方法。   The method for producing a microstructure according to claim 7, wherein the photo-curable resin in the non-pattern forming region is removed using a solvent in an unexposed state. 前記移動工程を経た後、前記基本微細構造体を、前記基材に接着層を介して接合することを特徴とする請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の微細構造体の製造方法。   The microstructure according to any one of claims 1 to 8, wherein after the moving step, the basic microstructure is bonded to the base material via an adhesive layer. Method. 前記接着層は、光硬化性樹脂で形成されていることを特徴とする請求項9に記載の微細構造体の製造方法。   The method for manufacturing a microstructure according to claim 9, wherein the adhesive layer is formed of a photocurable resin. 表面に微細な凹凸パターンを形成した微細構造体の製造方法において、
前記凹凸パターンの反転凹凸パターンが形成された金型上に、樹脂層を形成する樹脂層形成工程と、
前記樹脂層に、硬化部と未硬化部とを選択的に発現させる硬化部形成工程と、
前記未硬化部を除去して前記硬化部からなる前記基本微細構造体を形成する基本成形工程と、
この基本成形工程で得られた前記基本微細構造体を前記基材に移動する移動工程と、
前記基材に移動させた前記基本微細構造体から前記金型を除去する金型除去工程と、
前記樹脂層形成工程、前記硬化部形成工程、前記基本成形工程、前記移動工程及び前記金型除去工程とをこの順番で2回以上繰り返して型用微細構造体を形成する型用微細構造体形成工程と、
前記型用微細構造体の凹凸パターンに電鋳層を形成する電鋳工程と、
前記電鋳層からなる微細構造体を前記型用微細構造体から剥離する剥離工程と、
を有し、
前記金型の前記反転凹凸パターンが形成される面側には、この反転凹凸パターンが形成されているパターン形成領域と、この反転凹凸パターンの周囲で当該反転パターンが形成されていない非パターン形成領域とを有し、
前記パターン形成領域は、前記非パターン形成領域から前記基本微細構造体側に向かって突出するように形成されていることを特徴とする微細構造体の製造方法。
In the manufacturing method of a fine structure in which a fine uneven pattern is formed on the surface,
A resin layer forming step of forming a resin layer on the mold on which the inverted concavo-convex pattern of the concavo-convex pattern is formed;
A cured part forming step for selectively expressing a cured part and an uncured part in the resin layer;
A basic molding step of removing the uncured portion to form the basic microstructure comprising the cured portion;
A moving step of moving the basic microstructure obtained in the basic forming step to the base material;
A mold removing step of removing the mold from the basic microstructure moved to the substrate;
Mold microstructure formation for forming a mold microstructure by repeating the resin layer forming step, the cured portion forming step, the basic molding step, the moving step, and the mold removing step in this order twice or more. Process,
An electroforming step of forming an electroformed layer on the concavo-convex pattern of the mold microstructure;
A peeling step of peeling the microstructure formed of the electroformed layer from the mold microstructure;
Have
On the surface side of the mold on which the reverse concavo-convex pattern is formed, a pattern formation region where the reverse concavo-convex pattern is formed, and a non-pattern formation region where the reverse pattern is not formed around the reverse concavo-convex pattern And
The method for manufacturing a microstructure, wherein the pattern formation region is formed to protrude from the non-pattern formation region toward the basic microstructure.
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