JP5327743B2 - Concave and convex pattern forming method - Google Patents

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本発明は、凹凸パターン形成方法に関するものである。     The present invention relates to a method for forming an uneven pattern.

基板表面にナノメーターからマイクロメーターオーダーの凹凸パターンを形成する代表的な方法としては、比較的スケールの大きな凹凸の形成には各種の印刷法が、比較的スケールの小さな凹凸の形成にはフォトリソグラフィや電子線を用いたパターニング方法が知られている。   As a typical method of forming a concavo-convex pattern of nanometer to micrometer order on the surface of a substrate, various printing methods are used for forming concavo-convex with relatively large scale, and photolithography is used for forming concavo-convex with relatively small scale. And patterning methods using electron beams are known.

一方、上述したスケールの凹凸パターンの形成、特にナノメーターオーダーの凹凸パターンの形成をより簡便且つ低コストに実現できる次世代の微細加工技術として、近年、ナノインプリント技術が検討されている(例えば、非特許文献1、2等参照)。この技術は、主にナノスケールの凹凸パターンを形成したスタンパを樹脂薄膜が塗付された基板に押し当てて、樹脂薄膜に凹凸パターンを転写する成形加工技術である。ナノインプリント技術としては、大別すると、スタンパにより樹脂薄膜をプレスした際に加熱を行う熱ナノインプリント方式と、樹脂薄膜として光硬化性樹脂を用い、スタンパにより樹脂薄膜をプレスした状態で紫外線などの光を照射する光ナノインプリント方式とが挙げられる。   On the other hand, in recent years, nanoimprint technology has been studied as a next-generation microfabrication technology capable of realizing the above-described scale unevenness pattern formation, in particular, nanometer order unevenness pattern formation more easily and at low cost (for example, non-imprinting technology). (See Patent Documents 1 and 2). This technique is a molding technique in which a stamper on which a nanoscale uneven pattern is formed is pressed against a substrate coated with a resin thin film to transfer the uneven pattern onto the resin thin film. The nanoimprint technology can be broadly divided into a thermal nanoimprint method that heats when a resin thin film is pressed with a stamper, and a photocurable resin as the resin thin film, and light such as ultraviolet rays is emitted while the resin thin film is pressed with a stamper. And an optical nanoimprinting method for irradiation.

S.Y.Chou,P.R.Krauss,P.J.Penstrom:Appl.Phys.Lett.,67,3114(1995)S. Y. Chou, P.A. R. Krauss, P.M. J. et al. Penstrom: Appl. Phys. Lett. , 67, 3114 (1995)

L.J.Guo:Adv.Mater.,19,495(2007)L. J. et al. Guo: Adv. Mater. , 19, 495 (2007)

しかし、ナノインプリント技術を用いて凹凸パターンを形成した場合、基板表面に形成された互いに隣接する2つの凸部間に薄い膜が残ってしまう。このような薄い膜(残膜)が凸部間に存在すると、例えば、導電性を有する樹脂薄膜にスタンパを押し当てて凹凸パターンを形成した場合に、基板表面の互いに隣接する凸部間の電気的導通をもたらしてしまう。   However, when a concavo-convex pattern is formed using nanoimprint technology, a thin film remains between two adjacent convex portions formed on the substrate surface. When such a thin film (residual film) is present between the convex portions, for example, when a concavo-convex pattern is formed by pressing a stamper against a conductive resin thin film, the electricity between adjacent convex portions on the substrate surface Will bring about continuity.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、薄膜にスタンパを押し当てて凹凸パターンを形成した場合に、基板表面の互いに隣接する凸部間に実質的に残膜が存在しない凹凸パターン形成方法を提供することを課題とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and when a concavo-convex pattern is formed by pressing a stamper on a thin film, the concavo-convex pattern has substantially no residual film between adjacent convex portions on the substrate surface. It is an object to provide a forming method.

上記課題は以下の本発明により達成される。
すなわち、本実施形態の凹凸パターン形成方法は、基板表面に形成され、ポリイミド樹脂の前駆体および表面がカルボキシル基で修飾されたカーボンナノチューブを主成分として含む薄膜に、支持体表面に弾性材料から構成される凹凸型が設けられたスタンパを押し当てた状態で、加熱および光照射から選択される少なくとも一方の外部刺激を付与することにより、前記基板表面に凹凸パターンを形成する凹凸パターン形成工程を少なくとも含み、下式(1)を満たし、且つ、前記凹凸パターンの凸部が、ポリイミド樹脂および表面がカルボキシル基で修飾されたカーボンナノチューブを主成分として含むことを特徴とする。
・式(1) H(薄膜)<H(凹凸型)<H(凸部)
〔式(1)中、H(薄膜)は、上記凹凸パターン形成工程実施前の上記薄膜の硬度、H(凹凸型)は上記凹凸型の硬度、H(凸部)は、上記凹凸パターン形成工程実施後の上記凹凸パターンを構成する凸部の硬度を表す。〕
The above-mentioned subject is achieved by the following present invention.
That is, the uneven pattern forming method of the present embodiment is formed of an elastic material on the support surface in a thin film that is formed on the substrate surface and contains a polyimide resin precursor and a carbon nanotube whose surface is modified with a carboxyl group as a main component. At least a concavo-convex pattern forming step for forming a concavo-convex pattern on the surface of the substrate by applying at least one external stimulus selected from heating and light irradiation in a state in which the stamper provided with the concavo-convex mold is pressed. seen including, meets the following formula (1), and the convex portion of the concavo-convex pattern, characterized in that it comprises a carbon nanotubes polyimide resin and surface-modified with a carboxyl group as a main component.
Formula (1) H (thin film) <H (concave / convex) <H (convex)
[In Formula (1), H (thin film) is the hardness of the thin film before the concavo-convex pattern forming step, H (concave / convex type) is the hardness of the concavo-convex type, and H (convex part) is the concavo-convex pattern forming step. The hardness of the convex part which comprises the said uneven | corrugated pattern after implementation is represented. ]

本実施形態の凹凸パターン形成方法の実施態様は、前記凹凸型を構成する弾性材料が、ポリジメチルシロキサンであることが好ましい。 One embodiment of the concavo-convex pattern forming method of this embodiment, the elastic material constituting the uneven mold is preferably a polydimethylsiloxane.

本実施形態の凹凸パターン形成方法の他の実施態様は、前記凹凸パターンが、配線、電気回路、および、電子素子から選択される少なくともいずれかとして利用されることが好ましい。   In another embodiment of the concavo-convex pattern forming method of the present embodiment, the concavo-convex pattern is preferably used as at least one selected from a wiring, an electric circuit, and an electronic element.

本発明によれば、薄膜にスタンパを押し当てて凹凸パターンを形成した場合に、基板表面の隣接する凸部間に実質的に残膜が存在しない凹凸パターン形成方法を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, when a concavo-convex pattern is formed by pressing a stamper on a thin film, there can be provided a concavo-convex pattern forming method in which a residual film does not substantially exist between adjacent convex portions on the substrate surface.

弾性材料から構成される凹凸型を用いて凹凸パターンを形成する場合の凹凸パターン形成プロセスの一例を示す概略図である。ここで、図1(A)は、弾性材料から構成される凹凸型を薄膜に押し当てた状態の一例を示す模式断面図であり、図1(B)は、弾性材料から構成される凹凸型を用いて形成された凹凸パターンの一例を示す模式断面図である。It is the schematic which shows an example of the uneven | corrugated pattern formation process in the case of forming an uneven | corrugated pattern using the uneven | corrugated type | mold comprised from an elastic material. Here, FIG. 1A is a schematic cross-sectional view showing an example of a state in which a concave-convex mold made of an elastic material is pressed against a thin film, and FIG. 1B is a concave-convex mold made of an elastic material. It is a schematic cross section which shows an example of the uneven | corrugated pattern formed using. 評価用サンプルの凹凸パターン形状を示す平面図である。It is a top view which shows the uneven | corrugated pattern shape of the sample for evaluation. 評価用サンプルの第一の態様を示す平面図である。It is a top view which shows the 1st aspect of the sample for evaluation. 評価用サンプルの第二の態様を示す平面図である。It is a top view which shows the 2nd aspect of the sample for evaluation. 実施例1の2種類の評価用サンプルに直流電流を印加した際の電流値の変化を示すグラフである。4 is a graph showing changes in current value when a direct current is applied to two types of evaluation samples of Example 1. FIG. 実施例1の評価用サンプル(図4に示すタイプのサンプル)および比較例1の評価用サンプル(図4に示すタイプのサンプル)に直流電流を印加した際の電流値の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of an electric current value when a direct current is applied to the sample for evaluation of Example 1 (sample of the type shown in FIG. 4) and the sample for evaluation of Comparative Example 1 (sample of the type shown in FIG. 4). . 参考例1の2種類の評価用サンプルに直流電流を印加した際の電流値の変化を示すグラフである。4 is a graph showing changes in current value when a direct current is applied to two types of evaluation samples of Reference Example 1. 非弾性材料から構成される凹凸型を用いて凹凸パターンを形成する場合の凹凸パターン形成プロセス(従来の凹凸パターン形成プロセス)の一例を示す概略図である。ここで、図8(A)は、非弾性材料から構成される凹凸型を薄膜に押し当てた状態の一例を示す模式断面図であり、図8(B)は、非弾性材料から構成される凹凸型を用いて形成された凹凸パターンの一例を示す模式断面図である。It is the schematic which shows an example of the uneven | corrugated pattern formation process (conventional uneven | corrugated pattern formation process) in the case of forming an uneven | corrugated pattern using the uneven | corrugated type | mold comprised from an inelastic material. Here, FIG. 8A is a schematic cross-sectional view showing an example of a state in which an uneven mold made of an inelastic material is pressed against a thin film, and FIG. 8B is made of an inelastic material. It is a schematic cross section which shows an example of the uneven | corrugated pattern formed using the uneven | corrugated type | mold.

本実施形態の凹凸パターン形成方法は、基板表面に形成され、熱硬化性材料及び光硬化性材料から選択される少なくとも1種の硬化性材料を主成分として含む薄膜に、支持体表面に弾性材料から構成される凹凸型が設けられたスタンパを押し当てた状態で、加熱および光照射から選択される少なくとも一方の外部刺激を付与することにより、前記基板表面に凹凸パターンを形成する凹凸パターン形成工程を少なくとも含み、且つ、下式(1)を満たすことを特徴とする。
・式(1) H(薄膜)<H(凹凸型)<H(凸部)
〔式(1)中、H(薄膜)は、上記凹凸パターン形成工程実施前の上記薄膜の硬度、H(凹凸型)は上記凹凸型の硬度、H(凸部)は、上記凹凸パターン形成工程実施後の上記凹凸パターンを構成する凸部の硬度を表す。〕
The uneven pattern forming method of the present embodiment is a thin film formed on a substrate surface and containing as a main component at least one curable material selected from a thermosetting material and a photocurable material, and an elastic material on the support surface. An uneven pattern forming step of forming an uneven pattern on the substrate surface by applying at least one external stimulus selected from heating and light irradiation in a state of pressing a stamper provided with an uneven mold composed of And at least the following expression (1) is satisfied.
Formula (1) H (thin film) <H (concave / convex) <H (convex)
[In Formula (1), H (thin film) is the hardness of the thin film before the concavo-convex pattern forming step, H (concave / convex type) is the hardness of the concavo-convex type, and H (convex part) is the concavo-convex pattern forming step. The hardness of the convex part which comprises the said uneven | corrugated pattern after implementation is represented. ]

本実施形態の凹凸パターン形成方法では、凹凸型の硬度H(凹凸型)が、薄膜の硬度H(薄膜)よりも大きい。従って、薄膜に凹凸型を押し当てた場合に、凹凸パターンが形成される。また、凹凸パターン形成工程を経て基板表面に形成された凹凸パターンの凸部の硬度H(凸部)は、凹凸型の硬度H(凹凸型)よりも大きい。従って、凹凸パターン形成工程を終えた後に、基板表面に形成された凹凸パターン状の薄膜からスタンパを剥離する際に、スタンパの凹凸型と凹凸パターンの凸部側面や頂上面とが接触したり、凹凸型により凹凸パターンの凸部に外力が加わったとしても、凹凸パターンの形状が損なわれることが無い。   In the concavo-convex pattern forming method of the present embodiment, the concavo-convex hardness H (concave / convex) is greater than the thin film hardness H (thin film). Therefore, a concave / convex pattern is formed when the concave / convex mold is pressed against the thin film. Further, the hardness H (convex portion) of the convex portion of the concave / convex pattern formed on the substrate surface through the concave / convex pattern forming step is larger than the hardness H (convex portion) of the concave / convex type. Therefore, after the concavo-convex pattern forming process is finished, when the stamper is peeled from the concavo-convex pattern-shaped thin film formed on the substrate surface, the concavo-convex mold of the stamper and the convex side surface or top surface of the concavo-convex pattern come into contact, Even if an external force is applied to the convex portion of the concave / convex pattern by the concave / convex mold, the shape of the concave / convex pattern is not impaired.

なお、薄膜は凹凸パターン形成工程を実施する際には流動性を有するのに対して、凹凸型は所定の形状を有する固体であるため、式(1)中の「H(薄膜)<H(凹凸型)」なる関係は常に満たされる。また、式(1)中の「H(凹凸型)<H(凸部)」なる関係は、凹凸型を構成する弾性材料の硬度よりも、凹凸パターンの凸部を構成する硬化物の硬度が大きくなるように、凹凸型を構成する弾性材料と、凹凸パターンの形成に用いる薄膜材料とを組み合わせて選択すればよい。例えば、弾性材料がPDMSなどのゴム材料であり、硬化物が光硬化性樹脂や熱硬化性樹脂を主成分とする薄膜材料を硬化させた非弾性材料であれば、上記関係は満たされる。   The thin film has fluidity when the concave / convex pattern forming step is performed, whereas the concave / convex mold is a solid having a predetermined shape, so that “H (thin film) <H ( The relationship of “concave-convex type” is always satisfied. Moreover, the relationship of “H (concave / convex) <H (convex)” in the formula (1) indicates that the hardness of the cured product constituting the convex part of the concave / convex pattern is higher than the hardness of the elastic material constituting the concave / convex mold. What is necessary is just to select combining the elastic material which comprises an uneven | corrugated type | mold, and the thin film material used for formation of an uneven | corrugated pattern so that it may become large. For example, the above relationship is satisfied if the elastic material is a rubber material such as PDMS and the cured product is a non-elastic material obtained by curing a thin film material mainly composed of a photocurable resin or a thermosetting resin.

そして、本実施形態の凹凸パターン形成方法では、凹凸型は弾性材料から構成される。このため、凹凸型を薄膜に押し当てた際に、凹凸型の凸部の頂上面が基板表面にぴったりと沿うように追従でき、薄膜に対して凹凸型の凸部が陥入した部分(凹凸型の凸部頂上面と基板表面とが対面する領域)からは、加圧により薄膜を構成する樹脂が確実に押し出されることになる。従って、本実施形態の凹凸パターン形成方法により作製された凹凸パターンにおいては、基板表面の互いに隣接する凸部間に実質的に残膜が存在しない。   And in the uneven | corrugated pattern formation method of this embodiment, an uneven | corrugated type | mold is comprised from an elastic material. For this reason, when the concave / convex mold is pressed against the thin film, the top surface of the concave / convex convex part can follow the substrate surface exactly, and the concave / convex convex part of the thin film is The resin constituting the thin film is surely extruded by pressurization from a region where the top surface of the convex portion of the mold faces the substrate surface. Therefore, in the concavo-convex pattern produced by the concavo-convex pattern forming method of the present embodiment, substantially no residual film exists between the convex portions adjacent to each other on the substrate surface.

なお、上述した効果が得られる理由については、本発明者は以下のように推定している。すなわち、市販されている表面が平坦な各種基板のみならず、極めて高い平坦度が得られるように研磨加工された基板であっても、基板表面には、通常、うねりが大なり小なり存在する。ここで、以下に説明する図8および図1において、支持体(不図示)表面上の凹凸型に設けられた複数の凸部の高さが、凹凸型を薄膜に押し当てる前の状態において全て同じであると仮定する。すると、凹凸型が非弾性材料から構成される場合、図8(A)に示すように、凹凸型10Sの凸部20の頂上面22と基板表面30との間には隙間G(図中、両矢印で示す領域)が生じてしまう。従って、この隙間Gに残留した薄膜材料40が、図8(B)に示すように、凹凸パターン102の凸部110の間(すなわち、凹部120の底部)に残膜130を形成することになる。これに対して、本実施形態の凹凸パターン形成方法のように、凹凸型が弾性材料から構成される場合、図1(A)に示すように、凹凸型10Eの凸部20の頂上面22は、基板表面30のうねりに追従して変形できるため、基板表面30と頂上面22との間には、実質的に隙間が形成されない。従って、図1(B)に示すように、凹凸パターン100の凸部110の間(すなわち、凹部120の底部)に実質的に残膜130が形成されない。   The reason why the above-described effect is obtained is estimated by the present inventor as follows. That is, not only various substrates with a flat surface on the market, but also a substrate that has been polished so as to obtain extremely high flatness, the substrate surface usually has more or less waviness. . Here, in FIG. 8 and FIG. 1 described below, the heights of the plurality of convex portions provided in the concave-convex mold on the surface of the support (not shown) are all in a state before pressing the concave-convex mold against the thin film. Assume the same. Then, when the concavo-convex mold is made of an inelastic material, as shown in FIG. 8A, there is a gap G (in the figure, between the top surface 22 of the convex portion 20 of the concavo-convex mold 10S and the substrate surface 30. A region indicated by a double-pointed arrow) occurs. Therefore, the thin film material 40 remaining in the gap G forms a residual film 130 between the convex portions 110 of the concave / convex pattern 102 (that is, the bottom portion of the concave portion 120) as shown in FIG. 8B. . On the other hand, when the concavo-convex mold is made of an elastic material as in the concavo-convex pattern forming method of the present embodiment, the top surface 22 of the convex portion 20 of the concavo-convex mold 10E is as shown in FIG. Since the substrate surface 30 can be deformed following the undulation of the substrate surface 30, a gap is not substantially formed between the substrate surface 30 and the top surface 22. Therefore, as shown in FIG. 1B, the residual film 130 is not substantially formed between the convex portions 110 of the concave / convex pattern 100 (that is, the bottom portion of the concave portion 120).

次に、本実施形態の凹凸パターン形成方法に用いられる各種材料や、各工程の詳細について、より詳細に説明する。   Next, various materials used in the uneven pattern forming method of the present embodiment and details of each process will be described in more detail.

−薄膜材料−
基板表面に形成される薄膜を構成する薄膜材料は、熱硬化性材料及び光硬化性材料から選択される少なくとも1種の硬化性材料を主成分として含み、凹凸パターン形成工程を実施する前の状態(より具体的には、外部刺激を付与する前)において流動性を有するものであれば特に限定されない。硬化性材料は、加熱や光照射による重合反応、縮合反応および/または架橋反応などにより硬化する材料であれば特に限定されず、公知の材料を用いることができるが、一般的には、重合性単量体(樹脂前駆体)や、エポキシ基などの架橋基を有する樹脂等の硬化性成分を含み、必要に応じて更にこれら硬化性成分を溶解させる溶媒を含んでいてもよい。
-Thin film materials-
The thin film material constituting the thin film formed on the surface of the substrate includes at least one curable material selected from a thermosetting material and a photocurable material as a main component, and is a state before the concavo-convex pattern forming step is performed. If it has fluidity | liquidity in (before giving an external stimulus more specifically), it will not specifically limit. The curable material is not particularly limited as long as it is a material that is cured by a polymerization reaction, a condensation reaction and / or a crosslinking reaction by heating or light irradiation, and a known material can be used. It contains a curable component such as a monomer (resin precursor) or a resin having a crosslinking group such as an epoxy group, and may further contain a solvent for dissolving these curable components as necessary.

熱硬化性材料としては、代表的には熱硬化性樹脂を挙げることができ、ポリイミド樹脂の前駆体であるポリアミック酸を有機溶媒(例えば、NMP(N−メチル−2−ピロリドン)など)に溶解させた材料を一例として挙げることができる。光硬化性材料としては、代表的には紫外線硬化性樹脂を挙げることができ、例えば、市販品として、東洋合成製のUVナノインプリント用樹脂(商品名;PAK−01、PAK−02)や、離型性を高めたフッ素含有UVナノインプリント樹脂(旭硝子製、商品名;NIF−A−1)等を用いることができる。   A typical example of the thermosetting material is a thermosetting resin. A polyamic acid which is a precursor of a polyimide resin is dissolved in an organic solvent (for example, NMP (N-methyl-2-pyrrolidone)). An example of such a material can be given. Typical examples of the photocurable material include an ultraviolet curable resin. For example, commercially available products include UV nanoimprint resins (trade names; PAK-01, PAK-02) manufactured by Toyo Gosei, and release resins. Fluorine-containing UV nanoimprint resin (made by Asahi Glass, trade name: NIF-A-1) with improved moldability can be used.

なお、これらの硬化性材料を硬化させて得られる硬化物の物性としては、その硬度が凹凸型よりも硬度が大きければそれ以外の物性は特に限定されるものではない。しかしながら、形成された凹凸パターンの利用用途に応じて、所望の電気的特性や光透過性、屈折率等の物性を有する硬化物が得られるように硬化性材料を選択することが好ましい。また、硬化物は、その硬度が上述したように凹凸型よりも硬度が大きければ、硬化物は弾性体でっても非弾性体であってもよいが、通常は非弾性体であることが好ましい。   In addition, as a physical property of the hardened | cured material obtained by hardening | curing these curable materials, if the hardness is larger than an uneven | corrugated type | mold, other physical properties will not be specifically limited. However, it is preferable to select a curable material so that a cured product having desired electrical characteristics, light transmittance, refractive index, and other physical properties can be obtained according to the application of the formed uneven pattern. In addition, as long as the hardness of the cured product is larger than that of the concavo-convex mold as described above, the cured product may be an elastic body or an inelastic body, but is usually an inelastic body. preferable.

−添加材−
なお、薄膜材料には、硬化性材料以外にも必要に応じて種々の添加材を添加することができる。例えば、硬化反応を制御するために、重合開始剤や重合促進剤などを添加することができる。また、硬化物の導電性を制御することを目的に導電性材料を添加したり、屈折率を制御するために、酸化チタン粒子などの高屈折率材料を添加したりすることができる。
-Additives-
In addition to the curable material, various additives can be added to the thin film material as necessary. For example, a polymerization initiator or a polymerization accelerator can be added to control the curing reaction. Moreover, a conductive material can be added for the purpose of controlling the conductivity of the cured product, or a high refractive index material such as titanium oxide particles can be added to control the refractive index.

例えば、凹凸パターンの凸部を構成する硬化物に導電性を付与したい場合には添加材(導電性材料)としてカーボンナノチューブ(CNT)、カーボンブラック、フラーレンなどの各種導電性カーボン粒子や、金属フィラーなどを用いることができる。なお、導電性材料としてカーボンナノチューブを用いる場合は、シングルウォールカーボンナノチューブ(SWCNT)、マルチウォールカーボンナノチューブ(MWCNT)のいずれを用いてもよい。また、硬化性材料中のCNTの添加量としては、目的とする電気的特性に応じて適宜選択できるが、硬化性材料100質量部(硬化性材料が溶媒を含む場合は固形分100質量部)に対して0質量部を超え30質量部以下の範囲が好ましい。CNTの添加量が30質量部を超える場合は、添加量に対する導電性の向上効果が飽和してしまう傾向にあることに加えて、添加量が多すぎるために硬化材料中でのCNTの分散性が低下してしまう場合がある。   For example, when it is desired to impart conductivity to the cured product constituting the convex portion of the concave-convex pattern, various conductive carbon particles such as carbon nanotubes (CNT), carbon black, fullerene, etc., and metal fillers are used as the additive (conductive material). Etc. can be used. In addition, when using a carbon nanotube as a conductive material, either a single wall carbon nanotube (SWCNT) or a multi-wall carbon nanotube (MWCNT) may be used. Further, the amount of CNT added in the curable material can be appropriately selected according to the intended electrical characteristics, but 100 parts by mass of the curable material (in the case where the curable material contains a solvent, the solid content is 100 parts by mass). The range of more than 0 parts by mass and 30 parts by mass or less is preferable. When the added amount of CNT exceeds 30 parts by mass, the effect of improving the conductivity with respect to the added amount tends to be saturated, and the dispersibility of CNTs in the curable material because the added amount is too large. May fall.

また、CNTを硬化性材料に分散させる場合、CNTをそのまま硬化性材料中に分散させてもよい。しかし、この場合、CNT分子同士が分子間力等によって凝集し、硬化性材料中へのCNTの分散が不十分となる場合がある。このような場合、可溶化処理を施したCNTを用いることが好ましい。可溶化処理の方法としては、(1)ドデシル硫酸ナトリウムなどの界面活性剤や、ピレン誘導体などのπ共役系を有する多核芳香族化合物、DNA、又は、RNAなどの可溶性分子をCNTに吸着させる方法や、(2)CNTを酸処理することでCNTの末端部や欠陥部にカルボキシル基を形成するなどのように、CNTを親溶媒性の可溶化基で化学的に修飾する方法が挙げられる。このような可溶化処理方法は、CNTを溶解・分散させたい溶媒の種類に応じて適宜選択することができる。例えば、ポリイミド樹脂の前駆体であるポリアミック酸の良溶媒であるNMPに対するCNTの溶解・分散性を向上させたい場合は、酸処理によりカルボキシル基で化学修飾されたCNTを用いることができる。   Further, when CNT is dispersed in the curable material, the CNT may be dispersed in the curable material as it is. However, in this case, CNT molecules may aggregate due to intermolecular force or the like, and dispersion of CNT in the curable material may be insufficient. In such a case, it is preferable to use CNT that has been solubilized. As a solubilization method, (1) a method of adsorbing a soluble molecule such as a surfactant such as sodium dodecyl sulfate, a polynuclear aromatic compound having a π-conjugated system such as a pyrene derivative, DNA, or RNA to CNT And (2) a method of chemically modifying CNT with a solvophilic solubilizing group, such as forming a carboxyl group at the terminal portion or defective portion of CNT by acid treatment of CNT. Such a solubilization method can be appropriately selected according to the type of solvent in which CNTs are desired to be dissolved / dispersed. For example, when it is desired to improve the solubility / dispersibility of CNT in NMP, which is a good solvent for polyamic acid, which is a precursor of polyimide resin, CNT chemically modified with a carboxyl group by acid treatment can be used.

−凹凸型−
凹凸型としては、弾性材料から構成されるものが用いられる。なお、凹凸型は繰り返し利用できることが好ましいため、この弾性材料は、加熱や光照射によって劣化し難い材料であることが好ましい。また、光照射を利用して凹凸パターンを形成する場合、弾性材料は光照射する際に用いる光の波長域に対して50%以上の透過率を有していることが好ましい。弾性材料としては、公知のゴム材料を用いることができ、例えば、ポリオレフィン系ゴムや、フッ素ゴム、シリコーンゴムを挙げることができる。しかしながら、これらの中でもシリコーンゴムの1種であるポリシロキサン系ゴムが好ましく、ポリジメチルシロキサン(PDMS)を用いることが最も好ましい。この理由は、以下の2つである。まず、第一に、PDMSは、他の凹凸型用の材料と比べて表面エネルギーが小さい。このため、特に表面処理を施さなくても離型性に優れ、凹凸パターン形成工程を終えた後にスタンパを剥離する際に、凹凸型表面と凹凸パターン表面との癒着による凹凸パターンの破壊や剥離を抑制する効果が高い。第二に、PDMSは、硬化に伴う収縮が小さい。このため、後述するように原盤を用いた転写によりPDMS製の凹凸型を作製する場合、高い転写精度を得ることができる。なお、PDMSは、高分子鎖を構成する繰り返し単位の一部を異種単量体で置換した変性PDMSであってもよい。この場合、変性PDMSの共重合の態様としては、ランダム共重合型、交互共重合型、ブロック共重合型、あるいは、グラフト共重合型のいずれでもよい。変性PDMSとしては、ブロック共重合型の場合は、例えば、poly(dimethylsiloxane)-block-polystyrene (PDMS−b−PS)を挙げることができ、グラフト共重合型の場合は、例えば、 poly(dimethylsiloxane)-graft-poly(methacrylate)-co-poly(isobornylacrylate) (PDMS−g−PMIA)や、poly(dimethyl siloxane)-graft-poly(methylmethacrylate) (PDMS−g−PMMA)を挙げることができる。なお、凹凸型に用いられる弾性材料のヤング率としては、一般的なゴム材料と同程度前後(約1MPa〜10MPa前後)であればよいが、1MPa〜6MPaの範囲がより好ましい。例えば、上述したPDMS(Dow Corning社製、SYLGARD184)のヤング率は2MPaである(Adv.Mater.2007,19,495−513)。
-Uneven type-
As the concavo-convex type, one made of an elastic material is used. In addition, since it is preferable that an uneven | corrugated type | mold can be utilized repeatedly, it is preferable that this elastic material is a material which is hard to deteriorate by heating or light irradiation. Moreover, when forming an uneven | corrugated pattern using light irradiation, it is preferable that an elastic material has the transmittance | permeability of 50% or more with respect to the wavelength range of the light used when irradiating light. As the elastic material, a known rubber material can be used, and examples thereof include polyolefin-based rubber, fluorine rubber, and silicone rubber. However, among these, a polysiloxane rubber which is a kind of silicone rubber is preferable, and polydimethylsiloxane (PDMS) is most preferably used. There are two reasons for this. First, PDMS has a lower surface energy than other concavo-convex materials. For this reason, it is excellent in releasability without any surface treatment, and when the stamper is peeled after the concavo-convex pattern forming step, the concavo-convex pattern is destroyed or peeled off by adhesion between the concavo-convex pattern surface and the concavo-convex pattern surface. High suppression effect. Second, PDMS has low shrinkage associated with curing. For this reason, when producing a concavo-convex mold made of PDMS by transfer using a master as will be described later, high transfer accuracy can be obtained. PDMS may be modified PDMS in which a part of the repeating units constituting the polymer chain is substituted with a different monomer. In this case, the mode of copolymerization of the modified PDMS may be any of random copolymer type, alternating copolymer type, block copolymer type, or graft copolymer type. Examples of the modified PDMS include poly (dimethylsiloxane) -block-polystyrene (PDMS-b-PS) in the case of a block copolymer type, and include poly (dimethylsiloxane) in the case of a graft copolymer type. Examples include -graft-poly (methacrylate) -co-poly (isobornylacrylate) (PDMS-g-PMIA) and poly (dimethyl siloxane) -graft-poly (methylmethacrylate) (PDMS-g-PMMA). In addition, as a Young's modulus of the elastic material used for an uneven | corrugated type | mold, what is necessary is just about the same level as a general rubber material (about 1MPa-10MPa), but the range of 1MPa-6MPa is more preferable. For example, the above-mentioned PDMS (manufactured by Dow Corning, SYLGARD 184) has a Young's modulus of 2 MPa (Adv. Mater. 2007, 19, 495-513).

凹凸型の作製方法としては特に限定されないが、微細且つ形状精度の高い凹凸型の作製が容易であることから、フォトリソグラフィーとエッチングとを組み合わせたパターニングにより作製された原盤を用いて凹凸型を作製することが好ましい。具体的には、例えば、以下の手順で凹凸型を作製することができる。まず、ガラス基板などの平坦な基板上に、フォトレジストを塗布し、凹凸型の凹凸パターンに対応するフォトマスクを用いて露光・エッチングしてパターニングを行い、原盤を作製する。次に、ガラス基板などの平坦な基板からなる支持体表面にコーティングされた未硬化PDMS膜に、原盤の凹凸パターンが形成された面を押し当てた状態で、例えば、100℃、1MPa、1時間の条件で加圧加熱処理する。その後、原盤を剥離することで、支持体表面にPDMS製の凹凸型が形成されたスタンパを得ることができる。   The method for producing the concavo-convex mold is not particularly limited. However, since the concavo-convex mold having a fine and high shape accuracy can be easily produced, the concavo-convex mold is produced using a master produced by patterning combining photolithography and etching. It is preferable to do. Specifically, for example, the concavo-convex mold can be produced by the following procedure. First, a photoresist is applied onto a flat substrate such as a glass substrate, and exposure and etching are performed using a photomask corresponding to the concave / convex pattern, thereby producing a master. Next, with the uncured PDMS film coated on the surface of the support made of a flat substrate such as a glass substrate pressed against the surface on which the concave / convex pattern of the master is pressed, for example, 100 ° C., 1 MPa, 1 hour Under the conditions of pressure and heat treatment. Thereafter, the stamper having a concavo-convex mold made of PDMS formed on the support surface can be obtained by peeling the master.

なお、凹凸型の作製に際しては、支持体と凹凸型との接着性を強固なものとするために、例えば、支持体表面に予め表面処理を施しておいてもよい。このような表面処理は、支持体表面を構成する材料と、凹凸型を構成する材料との組み合わせを考慮して適宜選択することができる。例えば、支持体がガラス基板であり、凹凸型がPDMSから構成される場合は、HDMS(ヘキサメチルジシラザン)などのシランカップリング剤を用いることができる。また、凹凸型の表面には、凹凸パターン形成工程を終えた後の凹凸パターンが形成された薄膜材料との剥離性を確保するために、離型剤の塗付などの離型処理を施しておいてもよい。   In producing the concavo-convex mold, for example, a surface treatment may be performed on the surface of the support in advance in order to strengthen the adhesion between the support and the concavo-convex mold. Such a surface treatment can be appropriately selected in consideration of the combination of the material constituting the support surface and the material constituting the concavo-convex mold. For example, when the support is a glass substrate and the concavo-convex type is composed of PDMS, a silane coupling agent such as HDMS (hexamethyldisilazane) can be used. In addition, the surface of the concavo-convex mold is subjected to a release treatment such as application of a release agent in order to ensure releasability from the thin film material on which the concavo-convex pattern is formed after the concavo-convex pattern forming process. It may be left.

なお、凹凸型の平面方向の形状や、最大凸高さ(あるいは最大凹部深さ)については特に限定されず、形成したい凹凸パターンに応じて適宜選択することができる。ここで、凹凸型に設けられる凸部の高さは、全て同一であっても異なっていてもよい。また、凹凸型面内に設けられた凸部の最大高さは、50nm〜10000nmの範囲内であることが好ましく、100nm〜5000nmの範囲内であることがより好ましい。凸部の最大高さが50nm未満の場合は、凸部の形成自体が困難となる場合がある。また、凸部の最大高さが10000nmを超えると、基板表面に形成された薄膜に凹凸型を押し当てた際に、凸部の形状が崩れて変形したり、凹凸型が撓み易くなる。そして、このような変形や撓みによって、残膜が発生し易くなる場合がある。   The shape of the concavo-convex shape in the planar direction and the maximum convex height (or the maximum concave portion depth) are not particularly limited, and can be appropriately selected according to the concavo-convex pattern to be formed. Here, the heights of the convex portions provided in the concavo-convex mold may all be the same or different. Moreover, it is preferable that the maximum height of the convex part provided in the uneven | corrugated type | mold surface exists in the range of 50 nm-10000 nm, and it is more preferable that it exists in the range of 100 nm-5000 nm. When the maximum height of the convex portion is less than 50 nm, it may be difficult to form the convex portion itself. On the other hand, when the maximum height of the convex portion exceeds 10,000 nm, when the concave / convex mold is pressed against the thin film formed on the substrate surface, the convex section is deformed and deformed or the concave / convex mold is easily bent. And such a deformation | transformation and bending may become easy to generate | occur | produce a residual film.

一方、凸部間の最小ピッチとしては10nm〜100000nmの範囲内であることが好ましく、50nm〜100000nmの範囲内であることがより好ましい。最小ピッチが50nm未満の場合は、凹凸型の作製自体が困難となる場合がある。一方、最小ピッチが100000nmを超えると、凹凸型を薄膜に押し当てた際に、基板平面方向への薄膜材料の流動が困難となったり、凹部の中央付近が基板側へと突出するように撓み易くなる。このため、形成される凹凸パターンの形状精度が低下してしまうことがある。なお、「凸部間の最小ピッチ」とは、一の凸部の頂上面の輪郭線上の1点と、当該一の凸部に隣接する他の凸部の頂上面の輪郭線上の1点との最短距離を意味する。例えば、帯状の凸部が30μmの間隔を開けて平行に複数本配置された凹凸パターンの場合、「凸部間の最小ピッチ」は30μmとなる。   On the other hand, the minimum pitch between the convex portions is preferably in the range of 10 nm to 100,000 nm, and more preferably in the range of 50 nm to 100,000 nm. When the minimum pitch is less than 50 nm, it may be difficult to produce the concavo-convex mold itself. On the other hand, when the minimum pitch exceeds 100000 nm, when the concavo-convex mold is pressed against the thin film, it becomes difficult for the thin film material to flow in the plane direction of the substrate, or the center of the concave portion is bent so as to protrude toward the substrate side. It becomes easy. For this reason, the shape accuracy of the uneven | corrugated pattern formed may fall. The “minimum pitch between convex portions” means one point on the contour line of the top surface of one convex portion and one point on the contour line of the top surface of another convex portion adjacent to the one convex portion. Means the shortest distance. For example, in the case of a concavo-convex pattern in which a plurality of strip-shaped convex portions are arranged in parallel with an interval of 30 μm, the “minimum pitch between convex portions” is 30 μm.

−基板−
表面としては、表面が平坦な基板であれば特に制限無く利用でき、市販のガラス基板、プラスチック基板、セラミックス基板、半導体基板など、各種の基板を用いることができる。しかしながら、本実施形態の凹凸パターン形成方法は、基板表面のうねりの大小に関係なく残膜の発生を抑制できるため、使用する基板としては、平坦性がある程度低いものであることが好適である。この場合、凹凸型を構成する材料としてシリコンや金属酸化物などの非弾性材料を用いた場合と比べて、残膜の発生をより一層抑制できる。なお、非弾性材料から構成される凹凸型を用いて残膜の発生を抑制しようとする場合、基本的に基板の平坦性を向上させることが必要になる。しかし、基板の平坦性を向上させるためには、基板の成形や研磨により高い精度が要求されるため、平坦性の向上に伴い基板の製造・加工コストが大幅に増大し、結果的に実用性が低下する。しかしながら、本実施形態の凹凸パターン形成方法を用いて凹凸パターンを形成する場合は、基板表面の平坦性が高く無くても残膜の発生を抑制できるため、この意味では低コストで実用性にも優れる。
-Board-
As the surface, any substrate can be used as long as the surface is flat, and various substrates such as a commercially available glass substrate, plastic substrate, ceramic substrate, and semiconductor substrate can be used. However, since the uneven pattern forming method of the present embodiment can suppress the generation of a residual film regardless of the waviness of the substrate surface, it is preferable that the substrate to be used has a somewhat low flatness. In this case, the generation of the remaining film can be further suppressed as compared with the case where an inelastic material such as silicon or metal oxide is used as the material constituting the concavo-convex mold. In addition, when it is going to suppress generation | occurrence | production of a residual film using the uneven | corrugated type | mold comprised from an inelastic material, it is necessary to improve the flatness of a board | substrate fundamentally. However, in order to improve the flatness of the substrate, high precision is required by molding and polishing the substrate, so that the manufacturing and processing costs of the substrate greatly increase with the improvement of the flatness, resulting in practicality as a result. Decreases. However, when forming a concavo-convex pattern using the concavo-convex pattern forming method of the present embodiment, since the generation of a residual film can be suppressed even if the substrate surface is not flat, this means low cost and practicality. Excellent.

なお、基板の表面には、基板とこの基板表面に形成される凹凸パターンとの密着性を向上させるために、シランカップリング剤などを用いて表面処理を施しておいてもよい。例えば、凹凸パターンを構成する主材料としてポリイミド樹脂を用いる場合は、シランカップリング剤として、例えば、3−アミノプロピルトリエトキシシラン(APTES)を用いることができる。また、APTESのようなアミノ基を有するシランカップリング剤は、カルボキシル基と化学結合を形成することができる。このため、凹凸パターン中に酸処理されたCNTが含まれる場合は、このCNT表面に存在するカルボキシル基を介して、CNTも基板表面に安定的に固定することができる。   The surface of the substrate may be subjected to a surface treatment using a silane coupling agent or the like in order to improve the adhesion between the substrate and the concavo-convex pattern formed on the substrate surface. For example, when a polyimide resin is used as the main material constituting the concavo-convex pattern, for example, 3-aminopropyltriethoxysilane (APTES) can be used as the silane coupling agent. A silane coupling agent having an amino group such as APTES can form a chemical bond with a carboxyl group. For this reason, when the concavo-convex pattern includes acid-treated CNTs, the CNTs can also be stably fixed to the substrate surface via the carboxyl groups present on the CNT surface.

−凹凸パターンの形成プロセス−
次に、凹凸パターンの形成プロセスについて説明する。本実施形態の凹凸パターン形成方法では、少なくとも凹凸パターン形成工程を経て凹凸パターンを形成するものであれば特に限定されないが、通常は、これらの工程の前後に他の工程が適宜組み合わされる。一般的には、(1)基板表面に薄膜を形成する薄膜形成工程、(2)凹凸パターン形成工程、および、(3)凹凸パターン形成工程を終えた後に凹凸型を剥離する剥離工程が、この順に実施される。なお、必要に応じてこれら3つの工程に更に他の工程を組み合わせてもよい。例えば、薄膜形成工程が、薄膜材料を溶媒に分散・溶解させた溶液を基板表面に塗布することにより実施される場合は、薄膜形成工程と凹凸パターン形成工程との間に、溶媒成分を含む薄膜を乾燥させる乾燥工程を必要に応じて実施することができる。また、剥離工程後に凹凸パターンを構成する硬化物の硬度をより高めるために焼成を行う焼成工程を必要に応じて実施することができる。以下、各工程の詳細を説明する。
-Process for forming irregular patterns-
Next, the process for forming the concavo-convex pattern will be described. In the concavo-convex pattern forming method of the present embodiment, there is no particular limitation as long as the concavo-convex pattern is formed through at least the concavo-convex pattern forming step, but usually other steps are appropriately combined before and after these steps. Generally, (1) a thin film forming step for forming a thin film on the substrate surface, (2) a concave / convex pattern forming step, and (3) a peeling step for peeling the concave / convex mold after finishing the concave / convex pattern forming step It is carried out in order. In addition, you may combine another process with these three processes as needed. For example, when the thin film forming process is performed by applying a solution in which a thin film material is dispersed and dissolved in a solvent to the substrate surface, the thin film containing a solvent component is provided between the thin film forming process and the uneven pattern forming process. The drying process which dries can be implemented as needed. Moreover, the baking process which performs baking in order to raise the hardness of the hardened | cured material which comprises an uneven | corrugated pattern after a peeling process can be implemented as needed. Hereinafter, details of each process will be described.

−薄膜形成工程−
薄膜形成工程では、基板表面に薄膜を形成する。薄膜の形成は特に限定されず公知の方法を利用して実施できるが、通常は、薄膜材料を溶媒に分散・溶解させた溶液(薄膜形成用溶液)を塗布することにより実施することが好ましい。塗布方法としては、公知の塗付方法が利用でき、例えば、スピンコーティング法、ディッピング法、スプレーコート法等を挙げることができる。薄膜形成工程を経た後は、そのまま凹凸パターン形成工程を形成してもよい。しかしながら、薄膜中に溶媒分が多量に残留している場合は、自然乾燥により溶媒分をある程度揮発させた後に凹凸パターン形成工程を実施するか、あるいは、凹凸パターン形成工程の実施前に乾燥工程を実施することが好ましい。乾燥工程では、薄膜の流動性が失われない程度の条件で乾燥処理を行う。乾燥処理は、加熱乾燥や減圧乾燥などを適宜選択することができる。乾燥条件は、薄膜中に含まれる溶媒の含有量や沸点、蒸気圧、固形分の硬化温度等に応じて適宜選択することができる。なお、凹凸パターン形成工程実施前の薄膜の厚みは特に限定されるものではなく、凹凸型の最大凸高さや、形成される凹凸パターンの凸部分の体積、凹凸パターン形成工程の押圧力、凹凸パターン形成工程を実施する際の薄膜の流動性などを考慮して適宜選択することができる。しかしながら、実用上の観点からは、薄膜の厚みは50nm〜10000nmの範囲が好ましく、100nm〜5000nmの範囲が好ましい。薄膜の厚みが50nm未満の場合は膜厚が薄すぎるために、凹凸型に対応した高さの凸部を有する凹凸パターンが形成できなくなることがある。また、薄膜の厚みが10000μmを超えると膜厚が厚すぎるために、凹凸パターン形成工程において凹凸型が薄膜中へと十分に陥入できず、結果として残膜が発生してしまうことがある。
-Thin film formation process-
In the thin film forming step, a thin film is formed on the substrate surface. The formation of the thin film is not particularly limited and can be carried out using a known method, but it is usually preferable to carry out by applying a solution (thin film forming solution) in which the thin film material is dispersed and dissolved in a solvent. As a coating method, a known coating method can be used, and examples thereof include a spin coating method, a dipping method, and a spray coating method. After the thin film forming step, the uneven pattern forming step may be formed as it is. However, if a large amount of solvent remains in the thin film, the concavo-convex pattern forming step is performed after volatilizing the solvent to some extent by natural drying, or the drying step is performed before the concavo-convex pattern forming step. It is preferable to implement. In the drying step, the drying process is performed under conditions that do not lose the fluidity of the thin film. As the drying treatment, heat drying, reduced pressure drying, or the like can be appropriately selected. The drying conditions can be appropriately selected according to the content and boiling point of the solvent contained in the thin film, the vapor pressure, the curing temperature of the solid content, and the like. In addition, the thickness of the thin film before the concavo-convex pattern forming step is not particularly limited, and the maximum convex height of the concavo-convex mold, the volume of the convex portion of the concavo-convex pattern to be formed, the pressing force of the concavo-convex pattern forming step, the concavo-convex pattern It can be appropriately selected in consideration of the fluidity of the thin film when the forming step is performed. However, from a practical viewpoint, the thickness of the thin film is preferably in the range of 50 nm to 10,000 nm, and more preferably in the range of 100 nm to 5000 nm. When the thickness of the thin film is less than 50 nm, since the film thickness is too thin, a concavo-convex pattern having a convex portion having a height corresponding to the concavo-convex pattern may not be formed. Moreover, since the film thickness is too thick when the thickness of the thin film exceeds 10,000 μm, the concavo-convex mold cannot be sufficiently intruded into the thin film in the concavo-convex pattern forming process, and as a result, a residual film may be generated.

−凹凸パターン形成工程−
凹凸パターン形成工程では、まず最初に、基板表面に形成された薄膜に対して、スタンパを、その凹凸型が設けられた側の面を押し当てる。この際の押圧力は、薄膜の厚みや流動性等を考慮して適宜選択することができるが、0.05MPa〜10MPaの範囲が好ましく、0.1MPa〜5MPaの範囲がより好ましい。押圧力が0.05MPa未満の場合には、押圧力が不十分なため、凹凸パターン形成工程において凹凸型が薄膜中へと十分に陥入できず、結果として残膜が発生してしまうことがある。また、押圧力が5MPaを超える場合には、凹凸型を構成する弾性材料が大きく変形して、凹凸型が損傷してしまう場合がある。
-Uneven pattern forming process-
In the concavo-convex pattern forming step, first, a stamper is pressed against the thin film formed on the substrate surface and the surface on the side where the concavo-convex mold is provided. The pressing force at this time can be appropriately selected in consideration of the thickness and fluidity of the thin film, but is preferably in the range of 0.05 MPa to 10 MPa, more preferably in the range of 0.1 MPa to 5 MPa. When the pressing force is less than 0.05 MPa, the pressing force is insufficient, so that the concavo-convex pattern cannot be sufficiently intruded into the thin film in the concavo-convex pattern forming process, resulting in a residual film. is there. Further, when the pressing force exceeds 5 MPa, the elastic material constituting the concavo-convex mold may be greatly deformed and the concavo-convex mold may be damaged.

続いて、スタンパが薄膜に押し当てられた状態で、薄膜を構成する薄膜材料の組成や、薄膜材料の主成分である硬化性材料の種類に応じて、加熱及び/又は光照射が実施される。なお、加熱や光照射の条件(加熱温度・時間、照射する光の波長域・強度・照射時間)は、凹凸パターン形成工程を完了した時点において、凹凸パターンの凸部の硬度H(凸部)が、スタンパの凹凸型の硬度H(凹凸型)よりも大きくなる範囲で、薄膜材料の組成や、薄膜材料の主成分である硬化性材料の種類に応じて適宜選択することができる。   Subsequently, with the stamper pressed against the thin film, heating and / or light irradiation is performed according to the composition of the thin film material constituting the thin film and the type of the curable material that is the main component of the thin film material. . The conditions for heating and light irradiation (heating temperature / time, wavelength range / intensity / irradiation time of light to be irradiated) are as follows. However, it can be appropriately selected depending on the composition of the thin film material and the type of the curable material that is the main component of the thin film material, within a range that is greater than the hardness H (concave / convex type) of the stamper.

薄膜材料の主成分として熱硬化性材料を用いる場合は、加熱を行う。この場合の加熱処理は、熱硬化性材料を略完全に硬化させる完全硬化を目的とするものであってもよいが、硬化反応を部分的に進行させる程度に留める半硬化を目的とするものであってもよい。例えば、熱硬化性材料が、ポリイミド樹脂の前駆体であるポリアミック酸であり、スタンパの凹凸型を構成する弾性材料がPDMSである場合は、半硬化を目的として120℃前後(具体的には80℃〜150℃の範囲)の温度で加熱処理を行うことが好ましい。この理由は、加熱によりイミド化反応を完遂させてポリイミド樹脂とするためには、350℃前後(具体的には180℃〜400℃の範囲)の温度での加熱が必要であるのに対して、このような高温域ではスタンパの凹凸型を構成するPDMSが熱分解・劣化してしまうためである。なお、凹凸型を構成する弾性材料の熱分解・劣化が起こるよりも低い温度で完全硬化が可能な熱硬化性材料を用いる場合は、完全硬化又は半硬化のいずれを目的として加熱処理を行ってもよい。また、凹凸パターン形成工程において、半硬化を目的とした加熱処理(プリベーク処理)のみを実施した場合は、後述する剥離工程を経た後に、必要に応じて完全硬化を目的とした加熱処理(ポストベーク処理)を行う焼成工程を実施することができる。   When a thermosetting material is used as the main component of the thin film material, heating is performed. The heat treatment in this case may be for the purpose of complete curing that substantially completely cures the thermosetting material, but it is intended for semi-curing that only allows the curing reaction to partially proceed. There may be. For example, when the thermosetting material is polyamic acid, which is a polyimide resin precursor, and the elastic material that forms the concave / convex shape of the stamper is PDMS, the temperature is about 120 ° C. (specifically 80 ° C. for the purpose of semi-curing). It is preferable to perform the heat treatment at a temperature in the range of from ° C to 150C. The reason for this is that heating at a temperature of around 350 ° C. (specifically, in the range of 180 ° C. to 400 ° C.) is necessary in order to complete the imidization reaction by heating to obtain a polyimide resin. This is because, in such a high temperature range, the PDMS constituting the stamper's concave-convex mold is thermally decomposed and deteriorated. When using a thermosetting material that can be completely cured at a temperature lower than the thermal decomposition / degradation of the elastic material constituting the concavo-convex mold, heat treatment is performed for the purpose of complete curing or semi-curing. Also good. In addition, when only the heat treatment (pre-bake treatment) for the purpose of semi-curing is performed in the uneven pattern forming step, the heat treatment (post-bake) for the purpose of complete curing is performed as necessary after passing through the peeling step described later. The baking process which performs a process) can be implemented.

薄膜材料の主成分として光硬化性材料を用いる場合は、光照射を行う。この場合の光照射処理は、光硬化性材料を略完全に硬化させる完全硬化を目的とするものであってもよいが、硬化反応を部分的に進行させる程度に留める半硬化を目的とするものであってもよい。また、凹凸パターン形成工程において、半硬化を目的とした光照射処理のみを実施した場合は、後述する剥離工程を経た後に、必要に応じて完全硬化を目的とした光照射処理を行うことができる。光照射は、スタンパ側から実施してもよいし、基板側から実施してもよい。但し、スタンパ側から光照射を実施する場合は、スタンパを構成する支持体や凹凸型を構成する材料が、照射する光の波長域に対して透光性を有していることが必要である。また、基板側から光照射を実施する場合は、基板を構成する材料が、照射する光の波長域に対して透光性を有していることが必要である。   When a photocurable material is used as the main component of the thin film material, light irradiation is performed. The light irradiation treatment in this case may be for the purpose of complete curing that substantially completely cures the photocurable material, but it is intended for semi-curing that only allows the curing reaction to partially proceed. It may be. Moreover, in the uneven | corrugated pattern formation process, when only the light irradiation process aiming at semi-hardening is implemented, after passing through the peeling process mentioned later, the light irradiation process aiming at complete hardening can be performed as needed. . Light irradiation may be performed from the stamper side or from the substrate side. However, when light irradiation is performed from the stamper side, it is necessary that the support member constituting the stamper and the material constituting the concave-convex mold have translucency with respect to the wavelength range of the light to be irradiated. . Further, in the case of performing light irradiation from the substrate side, it is necessary that the material constituting the substrate has translucency with respect to the wavelength range of the light to be irradiated.

凹凸パターン形成工程の実施時間は、硬化反応の進み具合や、加熱・光照射の条件に応じて適宜選択されるが、実用上、熱硬化の場合は0.5分〜120分の範囲が好ましく、0.5分〜30分の範囲がより好まく、光硬化の場合は1秒〜30分の範囲が好ましく、1秒〜5分の範囲がより好ましい。   The execution time of the concavo-convex pattern forming step is appropriately selected according to the progress of the curing reaction and the conditions of heating and light irradiation, but in practice, in the case of thermosetting, the range of 0.5 minutes to 120 minutes is preferable. In the case of photocuring, the range of 1 second to 30 minutes is preferable, and the range of 1 second to 5 minutes is more preferable.

−剥離工程−
凹凸パターン形成工程を終えた後は、基板表面からスタンパを剥離する。これにより、所望の凹凸形状からなる凹凸パターンが表面に形成された基板を得ることができる。なお、剥離工程の後に必要に応じて焼成工程等の各種後工程を実施してもよい。
-Peeling process-
After the concavo-convex pattern forming step is completed, the stamper is peeled off from the substrate surface. Thereby, the board | substrate with which the uneven | corrugated pattern which consists of desired uneven | corrugated shape was formed in the surface can be obtained. In addition, you may implement various post processes, such as a baking process, as needed after a peeling process.

−凹凸パターン付き基板の用途−
以上に説明した本実施形態の凹凸パターン形成方法により作製された凹凸パターン付き基板の用途は特に限定されないが、以下に説明する用途に利用することができる。例えば、凹凸パターンの凸部が、硬化した樹脂マトリックス中にCNTなどの導電性材料を適量分散させた導電性又は半導電性の硬化物や、硬化した導電性樹脂又は半導電性樹脂からなる場合は、凹凸パターン付き基板を配線、電気回路、TFTなどの電子素子として利用することができる。このような電気的特性が要求される用途では、凸部のみが所定の導電性又は半導電性を有し、隣接する2つの凸部間は、両者を意図的に導通させる部分以外は絶縁されていることが必要である。しかしながら、本実施形態の凹凸パターン形成方法により作製された凹凸パターン付き基板では、隣接する2つの凸部間に実質的に残膜が存在しないため、隣接する2つの凸部間で意図しない導通が発生するのを確実に防止することができる。
-Use of substrate with uneven pattern-
Although the use of the board | substrate with an uneven | corrugated pattern produced by the uneven | corrugated pattern formation method of this embodiment demonstrated above is not specifically limited, It can utilize for the use demonstrated below. For example, when the convex part of the concavo-convex pattern is made of a conductive or semiconductive cured product in which an appropriate amount of a conductive material such as CNT is dispersed in a cured resin matrix, or a cured conductive resin or semiconductive resin Can use a substrate with a concavo-convex pattern as an electronic element such as a wiring, an electric circuit, or a TFT. In applications that require such electrical characteristics, only the convex portions have a predetermined conductivity or semi-conductivity, and the two adjacent convex portions are insulated except for the portions that intentionally conduct both. It is necessary to be. However, in the substrate with a concavo-convex pattern produced by the concavo-convex pattern forming method of the present embodiment, there is substantially no residual film between two adjacent convex portions, and therefore unintended conduction between the two adjacent convex portions. It can be surely prevented from occurring.

なお、配線等の用途に凹凸パターン付き基板を利用する場合、凸部を構成する硬化物は、ポリイミド樹脂中にCNTを分散させた材料を主成分として含むことが好ましい。ポリイミド樹脂は、耐熱性や、耐摩耗性、耐薬品性に優れるため、凹凸パターン付き基板を種々の電子部品として広く応用展開することが容易となる。ここで、凸部に半導電性(10−12S/cm以上10−6S/cm未満)を付与する場合は、ポリイミド樹脂中のCNT含有量を0.1質量%〜1質量%程度の範囲とすることが好ましい。また、凸部に導電性(10−6S/cm以上)を付与する場合は、ポリイミド樹脂中のCNT含有量を1質量%〜30質量%程度の範囲内とすることが好ましい。 In addition, when utilizing a board | substrate with an uneven | corrugated pattern for uses, such as wiring, it is preferable that the hardened | cured material which comprises a convex part contains the material which disperse | distributed CNT in the polyimide resin as a main component. Since polyimide resin is excellent in heat resistance, wear resistance, and chemical resistance, it becomes easy to widely apply and deploy a substrate with an uneven pattern as various electronic components. Here, when giving semiconductivity (10 < -12 > S / cm or more and less than 10 < -6 > S / cm) to a convex part, the CNT content in a polyimide resin is about 0.1 mass%-about 1 mass%. It is preferable to be in the range. Moreover, when providing electroconductivity (10 <-6 > S / cm or more) to a convex part, it is preferable to make CNT content in a polyimide resin into the range of about 1 mass%-30 mass%.

また、基板および凸部を構成する硬化物が特定の波長域の光を透過し、且つ、硬化物の屈折率が、基板の屈折率よりも大きい場合は、基板および凸部を覆うように特定の波長域の光を透過し且つ硬化物の屈折率よりも小さい屈折率を有する光透過性材料を配置することができる。この場合、凹凸パターン付き基板を光導波路や光回路として利用することができる。また、この他にも、例えば、凹凸パターン付き基板を、マイクロリアクタ用の流路が形成された部品として利用したり、マイクロマシン用の部品やその金型等として利用することができる。   In addition, if the cured product that constitutes the substrate and the convex portion transmits light in a specific wavelength range and the refractive index of the cured product is larger than the refractive index of the substrate, specify that the substrate and the convex portion are covered. It is possible to dispose a light-transmitting material that transmits light in the wavelength region and has a refractive index smaller than the refractive index of the cured product. In this case, the substrate with a concavo-convex pattern can be used as an optical waveguide or an optical circuit. In addition, for example, a substrate with a concavo-convex pattern can be used as a component in which a flow path for a microreactor is formed, or as a component for a micromachine, its mold, or the like.

以下、本実施形態の凹凸パターン形成方法を実施例を挙げて、より具体的に説明する。   Hereinafter, the concavo-convex pattern forming method of the present embodiment will be described more specifically with reference to examples.

<評価用サンプルの形状>
評価用サンプルとしては、基板表面に凹凸パターンとして帯状の凸部を並行に複数本形成した後、更に、帯状の凸部に対して平行又は直交するように1対の電極端子を設けたものを2種類準備した。図2は、評価用サンプルの凹凸パターン形状を示す平面図である。図2に示すように凹凸パターン200は、基板表面に帯状の凸部210と凹部220とを交互に配置した形状である。ここで、凸部の幅X1は5μm、高さhは1μm、凹部の幅X2は5μmである。
<Evaluation sample shape>
As a sample for evaluation, after forming a plurality of strip-shaped convex portions in parallel as a concavo-convex pattern on the substrate surface, a sample provided with a pair of electrode terminals so as to be parallel or orthogonal to the strip-shaped convex portions Two types were prepared. FIG. 2 is a plan view showing the uneven pattern shape of the evaluation sample. As shown in FIG. 2, the concavo-convex pattern 200 has a shape in which strip-shaped convex portions 210 and concave portions 220 are alternately arranged on the substrate surface. Here, the width X1 of the convex portion is 5 μm, the height h is 1 μm, and the width X2 of the concave portion is 5 μm.

また、一対の電極端子は、凹凸パターンを覆うように図3および図4に示すように配置した。図3は、評価用サンプルの第一の態様を示す平面図であり、一対の電極端子230A、230Bを帯状の凸部210に対して平行となるように配置した評価用サンプル300について示す図である。なお、電極端子230A、230Bは、図3に示すように複数本の凸部210を覆うように配置される。また、電極端子230Aと電極端子230Bとの距離D1は90μmである。そして評価に際しては、電極端子230Aおよび電極端子230Bのうちの一方を正極、他方を負極として直流電流を印加した。   Moreover, a pair of electrode terminal was arrange | positioned as shown in FIG.3 and FIG.4 so that an uneven | corrugated pattern might be covered. FIG. 3 is a plan view showing a first aspect of the evaluation sample, and is a view showing the evaluation sample 300 in which a pair of electrode terminals 230A and 230B are arranged so as to be parallel to the belt-like convex portion 210. FIG. is there. The electrode terminals 230A and 230B are arranged so as to cover the plurality of convex portions 210 as shown in FIG. The distance D1 between the electrode terminal 230A and the electrode terminal 230B is 90 μm. In the evaluation, a direct current was applied using one of the electrode terminal 230A and the electrode terminal 230B as a positive electrode and the other as a negative electrode.

図4は、評価用サンプルの第二の態様を示す平面図であり、一対の電極端子230A、230Bを帯状の凸部210に対して直交するように配置した評価用サンプル310について示す図である。ここで、電極端子230Aの先端部が位置する凸部210Bと、電極端子230Bの先端部が位置する凸部210Dとの間には、電極端子230A、230Bと全く接触しない複数本の凸部210C(なお、図4中では、説明を簡略化するために1本の凸部210Cのみを例示してある)が存在するように、電極端子230Aと電極端子230Bとの距離D2を90μmとした。そして評価に際しては、電極端子230Aおよび電極端子230Bのうちの一方を正極、他方を負極として直流電流を印加した。   FIG. 4 is a plan view showing a second aspect of the evaluation sample, and is a view showing the evaluation sample 310 in which a pair of electrode terminals 230A and 230B are arranged so as to be orthogonal to the belt-like convex portion 210. FIG. . Here, between the convex portion 210B where the tip portion of the electrode terminal 230A is located and the convex portion 210D where the tip portion of the electrode terminal 230B is located, a plurality of convex portions 210C which are not in contact with the electrode terminals 230A and 230B at all. (In FIG. 4, the distance D2 between the electrode terminal 230A and the electrode terminal 230B is set to 90 μm so that there is only one convex portion 210C for simplicity of explanation. In the evaluation, a direct current was applied using one of the electrode terminal 230A and the electrode terminal 230B as a positive electrode and the other as a negative electrode.

<実施例1>
−凹凸パターン付き基板の作製−
図2に示す凹凸パターン付き基板を以下の手順で作製した。
まず、基板として、表面を希酸および純水で順次洗浄した後、表面をシランカップリング剤(APTES)で表面処理したガラス基板(松浪硝子社製、S8226)を準備した。また、スタンパとしては、予め表面にシランカップリング剤(HDMS)を滴下して加熱処理後、更に洗浄処理したガラス基板(アズワン社製、スライドグラス1204)表面にスピンコーティングされた未硬化のPDMS膜(PDMSは、Dow Corning社製、SYLGARD184を使用)に、フォトリソグラフィおよびエッチングを利用して作製された原盤の凹凸パターンが形成された面を押し当てた状態で、100℃、1MPa、1時間の条件で加圧加熱処理して作製したものを準備した。なお、このスタンパの凹凸型の寸法は、図2に示す凹凸パターンに対応するものであった。
<Example 1>
-Fabrication of substrate with uneven pattern-
The board | substrate with an uneven | corrugated pattern shown in FIG. 2 was produced in the following procedures.
First, as a substrate, a glass substrate (S8226, manufactured by Matsunami Glass Co., Ltd.) whose surface was cleaned with a dilute acid and pure water and then surface-treated with a silane coupling agent (APTES) was prepared. Further, as a stamper, an uncured PDMS film spin-coated on the surface of a glass substrate (manufactured by ASONE, slide glass 1204) that has been preliminarily subjected to a heat treatment by dropping a silane coupling agent (HDMS) on the surface in advance. (PDMS is manufactured by Dow Corning, using SYLGARD 184), and the surface on which the concave / convex pattern of the master produced using photolithography and etching is pressed is 100 ° C., 1 MPa, 1 hour. What was prepared by pressurizing and heating under conditions was prepared. The dimensions of the concavo-convex mold of this stamper corresponded to the concavo-convex pattern shown in FIG.

また、基板表面に薄膜を形成する際に用いる薄膜形成用の溶液としては、下記組成物を混合した溶液を用いた。
・ポリアミック酸溶液(Sigma Aldrich社、(カプトン型ポリイミド前駆体)
Poly(pyromellitic dianhydride-co-4,4’-oxydianiline), amic acid solution)
・NMP(Sigma Aldrich社製 1-Methyl-2-pyrrolidinone 脱水タイプ)
・CNT
なお、CNTは、シングルウォールタイプのカーボンナノチューブを硝酸溶液で酸処理することにより表面をカルボキシル基で修飾したものであり、その直径は4〜5nm程度、平均長さが0.5〜1.5μm程度である。また、上記組成からなる混合溶液中のCNT含有量は固形分換算で1質量%である。
Moreover, the solution which mixed the following composition was used as a solution for thin film formation used when forming a thin film on the substrate surface.
・ Polyamic acid solution (Sigma Aldrich, (Kapton type polyimide precursor)
Poly (pyromellitic dianhydride-co-4,4'-oxydianiline), amic acid solution)
・ NMP (Sigma Aldrich 1-Methyl-2-pyrrolidinone dehydration type)
・ CNT
The CNT is a single wall type carbon nanotube whose surface is modified with a carboxyl group by acid treatment with a nitric acid solution, the diameter of which is about 4-5 nm, and the average length is 0.5-1.5 μm. Degree. The CNT content in the mixed solution having the above composition is 1% by mass in terms of solid content.

次に、薄膜形成用溶液を、乾燥処理後の膜厚が0.3μm程度となるように基板表面にスピンコートした後、50℃で3分間の乾燥処理を行った。その後、この薄膜表面にスタンパを押し当てた状態で温度120℃、圧力2MPaにて1時間の加熱処理(プリベーク)を行った。続いて、スタンパを剥離した後、凹凸パターンの形成された基板を、350℃で2時間加熱処理(ポストベーク)することにより、図2に示す凹凸パターンを有する凹凸パターン付き基板を得た。   Next, the thin film forming solution was spin-coated on the substrate surface so that the film thickness after the drying treatment was about 0.3 μm, and then the drying treatment was performed at 50 ° C. for 3 minutes. Thereafter, a heat treatment (pre-baking) was performed for 1 hour at a temperature of 120 ° C. and a pressure of 2 MPa with a stamper pressed against the surface of the thin film. Subsequently, after the stamper was peeled off, the substrate on which the concavo-convex pattern was formed was heat-treated (post-baked) at 350 ° C. for 2 hours to obtain a concavo-convex-patterned substrate having the concavo-convex pattern shown in FIG.

−評価用サンプルの作製−
得られた凹凸パターン付き基板の表面に対して、フォトリソグラフィおよびエッチングを利用してパターニングを行った後、真空蒸着により図3および図4に示すように一対の電極端子(Au膜、厚み0.03μm)を成膜した後、不要なレジストを除去した。これにより、第一の態様および第二の態様の評価サンプルを得た。なお、実施例1では、電極端子230A、230Bの幅を2mmとした。
-Preparation of sample for evaluation-
After patterning the surface of the obtained substrate with a concavo-convex pattern using photolithography and etching, a pair of electrode terminals (Au film, thickness 0. 03 μm) was deposited, and unnecessary resist was removed. Thereby, the evaluation sample of the 1st aspect and the 2nd aspect was obtained. In Example 1, the width of the electrode terminals 230A and 230B was 2 mm.

(比較例1)
スタンパとして、以下の手順で作製したスタンパを用いた以外は、基本的に実施例1と同様にして凹凸パターンを形成し、評価用サンプルを作製した。
(Comparative Example 1)
A sample for evaluation was prepared by forming a concavo-convex pattern in the same manner as in Example 1 except that a stamper produced by the following procedure was used as a stamper.

ここで、比較例1で用いたスタンパは、以下のように作製した。まず、表面を予めシランカップリング剤(APTES)で処理したガラス基板(松浪硝子社製、S8226)の表面に、熱可塑性樹脂(旭硝子社製、フッ素樹脂、サイトップ CTX−809A)を塗布して塗膜を形成した。次にこの塗膜を180度で加熱した。その後、この樹脂膜に対して、レジストを塗布してフォトリソグラフィ工程を利用してパターニングされたレジスト膜を用いて加圧成型(150℃、5MPa)することで、溝を形成して原盤を得た。次に、洗浄処理したガラス基板(アズワン社製、スライドグラス1204)表面にスピンコーティングされた未硬化のフッ素系光硬化性樹脂膜(フッ素系光硬化性樹脂は旭硝子製、NIF−A−1を使用)に、上述の原盤の凹凸パターンが形成された面を押し当てた状態で、紫外線照射処理(光源の波長370nm、照射時間5分、照射時の温度:室温)することでスタンパを作製した。なお、このスタンパの凹凸型の寸法は、図2に示す凹凸パターンに対応するものであった。また、凹凸型の作製に用いた材料(NIF−A−1)は、そのヤング率が2100MPaであり非弾性材料である(Microelectronic Engineering 84(2007)973−976)。   Here, the stamper used in Comparative Example 1 was manufactured as follows. First, a thermoplastic resin (Asahi Glass Co., Fluororesin, Cytop CTX-809A) is applied to the surface of a glass substrate (S8226, Matsunami Glass Co., Ltd.) whose surface has been previously treated with a silane coupling agent (APTES). A coating film was formed. Next, this coating film was heated at 180 degrees. Then, a resist is applied to the resin film, and pressure molding (150 ° C., 5 MPa) is performed using a resist film patterned using a photolithography process, thereby forming a groove and obtaining a master. It was. Next, an uncured fluorine-based photocurable resin film spin-coated on the surface of a glass substrate that has been subjected to a cleaning process (manufactured by ASONE, slide glass 1204) (the fluorine-based photocurable resin is manufactured by Asahi Glass, NIF-A-1 In use, the stamper was prepared by performing ultraviolet irradiation treatment (light source wavelength 370 nm, irradiation time 5 minutes, irradiation temperature: room temperature) in a state where the surface of the master plate on which the concave / convex pattern was formed was pressed. . The dimensions of the concavo-convex mold of this stamper corresponded to the concavo-convex pattern shown in FIG. In addition, the material (NIF-A-1) used for manufacturing the uneven mold has a Young's modulus of 2100 MPa and is an inelastic material (Microelectronic Engineering 84 (2007) 973-976).

(参考例1)
実施例1と同様にして、基板表面に薄膜形成用溶液を、乾燥処理後の膜厚が0.3μm程度となるように基板表面にスピンコートした後、50℃で3分間の乾燥処理を行った。続いて、この薄膜を、実施例1と同様にポストベーク処理して硬化させた。
(Reference Example 1)
In the same manner as in Example 1, a thin film forming solution was spin-coated on the substrate surface so that the film thickness after the drying treatment was about 0.3 μm, followed by a drying treatment at 50 ° C. for 3 minutes. It was. Subsequently, the thin film was cured by post-baking in the same manner as in Example 1.

続いて、この薄膜表面にレジスト膜を形成した後、図2に示す凹凸パターンに対応するフォトマスクを用いて露光し、更に現像した。その後、エッチングガスとしてOガスを用いてRIE(リアクティブ・イオン・エッチング)により薄膜を凹凸パターンに対応するようにエッチングし、最後に残ったレジストを除去することで凹凸パターンを形成した。なお、薄膜のRIEによるエッチングは、基板表面が確実に露出する条件で実施した。これにより、図2に示す凹凸パターンを有する凹凸パターン付き基板を得た。その後は、実施例1と同様にして電極端子を形成することで2種類の評価用サンプルを得た。なお、参考例1では、電極端子230A、230Bの幅を0.8mmとした。 Subsequently, after forming a resist film on the surface of this thin film, it was exposed using a photomask corresponding to the concavo-convex pattern shown in FIG. 2, and further developed. Thereafter, the thin film was etched by RIE (reactive ion etching) using O 2 gas as an etching gas so as to correspond to the concavo-convex pattern, and finally the remaining resist was removed to form the concavo-convex pattern. The etching of the thin film by RIE was performed under the condition that the substrate surface was reliably exposed. Thereby, the board | substrate with an uneven | corrugated pattern which has an uneven | corrugated pattern shown in FIG. 2 was obtained. Thereafter, two types of evaluation samples were obtained by forming electrode terminals in the same manner as in Example 1. In Reference Example 1, the width of the electrode terminals 230A and 230B was 0.8 mm.

(評価)
評価は、実施例1、比較例1および参考例1で作製した2種類の評価用サンプルの電極端子に電圧を0V〜10Vの間で可変させながら直流電圧を印加した際の電流値を測定することで評価した。なお、電流値の測定には、電流計としてKEITHLEY社製、6517A(測定限界は約1pA程度)を用いた。結果を図5〜図7に示す。なお、図5は、実施例1の2種類の評価用サンプルに直流電流を印加した際の電流値の変化を示すグラフであり、図6は、実施例1の評価用サンプル(図4に示すタイプのサンプル)および比較例1の評価用サンプル(図4に示すタイプのサンプル)に直流電流を印加した際の電流値の変化を示すグラフであり、図7は、参考例1の2種類の評価用サンプルに直流電流を印加した際の電流値の変化を示すグラフである。なお、図5および図7中、横軸は図3、図4に示す2つの電極端子230A、230Bに印加した直流電圧(V)を表し、縦軸は2つの電極端子230A、230B間に流れる電流量(nA)を表す。また、図5および図7中の、▲印又は△印で示されるプロットは、図3に示す第一の態様の評価用サンプルについて評価した結果を意味し、●印又は○印で示されるプロットは、図4に示す第二の態様の評価用サンプルについて評価した結果を意味する。また、図6中、横軸は図4に示す2つの電極端子230A、230Bに印加した直流電圧(V)を表し、縦軸は2つの電極端子230A、230B間に流れる電流量(nA)を表す。さらに、図6中の、●印で示されるプロットは、実施例1の評価用サンプル(図4に示す第二の態様の評価用サンプル)について評価した結果を意味し、▲印で示されるプロットは、比較例1の評価用サンプル(図4に示す第二の態様の評価用サンプル)について評価した結果を意味する。なお、図6中、●印および▲印のプロットラインとして各々2本づつ示されているが、これは、測定位置を変えて、2か所で測定したことを意味する。
(Evaluation)
The evaluation is performed by measuring the current value when a DC voltage is applied to the electrode terminals of the two types of evaluation samples prepared in Example 1, Comparative Example 1 and Reference Example 1 while varying the voltage between 0V and 10V. It was evaluated. In addition, for the measurement of the current value, a 6517A (measurement limit is about 1 pA) manufactured by KEITHLEY was used as an ammeter. The results are shown in FIGS. FIG. 5 is a graph showing changes in current value when direct current is applied to the two types of evaluation samples of Example 1, and FIG. 6 is an evaluation sample of Example 1 (shown in FIG. 4). FIG. 7 is a graph showing changes in current value when a direct current is applied to an evaluation sample (type of sample shown in FIG. 4) of Comparative Example 1 and FIG. It is a graph which shows the change of the electric current value at the time of applying a direct current to the sample for evaluation. 5 and 7, the horizontal axis represents the DC voltage (V) applied to the two electrode terminals 230A and 230B shown in FIGS. 3 and 4, and the vertical axis flows between the two electrode terminals 230A and 230B. It represents the amount of current (nA). 5 and 7, the plots indicated by ▲ or △ mean the results of evaluation of the sample for evaluation of the first aspect shown in FIG. 3, and the plots indicated by ● or ○ Means the evaluation result of the evaluation sample of the second embodiment shown in FIG. In FIG. 6, the horizontal axis represents the DC voltage (V) applied to the two electrode terminals 230A and 230B shown in FIG. 4, and the vertical axis represents the amount of current (nA) flowing between the two electrode terminals 230A and 230B. Represent. Further, in FIG. 6, the plots indicated by ● indicate the results of evaluation of the evaluation sample of Example 1 (evaluation sample of the second aspect shown in FIG. 4), and the plots indicated by ▲ Means the evaluation result of the evaluation sample of Comparative Example 1 (the evaluation sample of the second aspect shown in FIG. 4). In FIG. 6, two plot lines are shown as ● and ▲, respectively, which means that measurement was performed at two locations by changing the measurement position.

−実施例1の結果について−
図5から明らかなように、図3に示す第一の態様の評価用サンプルでは、直流電圧に比例して電流量が増加していることから、帯状の凸部210が導電性を有していることが判る。また、このことから凸部210を構成する材料が導電性を有することも明かである。
これに対して図4に示す第二の態様の評価用サンプルでは、直流電圧の値に関係なく、電流値は0nA(測定限界値以下)であった。このことから、凹部220には、凸部210と同様の導電性を有する材料からなる残膜が実質的に存在していないことが分った。
-About the result of Example 1-
As is apparent from FIG. 5, in the sample for evaluation of the first aspect shown in FIG. 3, the amount of current increases in proportion to the DC voltage, so that the belt-like convex portion 210 has conductivity. I know that. It is also clear from this that the material constituting the convex portion 210 has conductivity.
On the other hand, in the sample for evaluation of the second embodiment shown in FIG. 4, the current value was 0 nA (measurement limit value or less) regardless of the value of the DC voltage. From this, it was found that there is substantially no residual film made of a material having the same conductivity as the convex portion 210 in the concave portion 220.

−比較例1の結果について−
図3に示す第一態様の評価用サンプルについては、実施例1と同様に電圧に対して電流値が直線的に増加した(図示省略)。一方、図4に示す第二態様の評価用サンプルについては、図5に示した場合よりも縦軸のスケールを拡大して図6に示すように実施例1と比較評価した。その結果、実施例1では、直流電圧の値に関係なく、電流値は0nA(測定限界値以下)であったのに対して、比較例1では、直流電圧の値の増加に伴い、微量ではあるが電流量が増加した。このことから、比較例1に示すサンプルでは、凹部220には、互いに隣接する凸部210間を導通させるように薄く連続的な残膜が存在していると推定される。
-Results of Comparative Example 1-
For the sample for evaluation of the first aspect shown in FIG. 3, the current value increased linearly with respect to the voltage as in Example 1 (not shown). On the other hand, the evaluation sample of the second aspect shown in FIG. 4 was compared with Example 1 as shown in FIG. 6 with the scale of the vertical axis enlarged as compared with the case shown in FIG. As a result, in Example 1, regardless of the DC voltage value, the current value was 0 nA (measurement limit value or less), whereas in Comparative Example 1, as the DC voltage value increased, a small amount There was an increase in the amount of current. From this, in the sample shown in Comparative Example 1, it is presumed that a thin and continuous residual film exists in the concave portion 220 so as to conduct between the convex portions 210 adjacent to each other.

−参考例1の結果について−
図7から明らかなように、図3に示す第一の態様の評価用サンプルでは、直流電圧に比例して電流量が増加していることから、帯状の凸部210が導電性を有していることが判る。また、このことから凸部210を構成する材料が導電性を有することも明かである。
これに対して図4に示す第二の態様の評価用サンプルでは、直流電圧の値に関係なく、電流値は0nA(測定限界値以下)であった。このことは、参考例1の凹凸パターンの作製に際して、RIEによるエッチングを基板表面が確実に露出するまで実施したことと一致する。そして、直流電流に対する電流値の変化の傾向は、実施例1と参考例1とで共通することから、実施例1においても、2つの隣接する凸部210間に残膜が全く存在しないか、仮に残膜が多少残っていたとしても2つの隣接する凸部210間に、両凸部210間の導通が不可能なように不連続的に存在するのみであり、電気的な意味では実質的に残膜が存在しないものと推定される。なお、図5と図7とを比較すると電流値の値が約2.5倍異なるが、これは、電極端子の幅の違いに起因するものである。そして、電極端子230A、230Bの単位幅当たりの電流量は、実施例1と参考例1とで実質的にほぼ同じである。
-Results of Reference Example 1-
As is clear from FIG. 7, in the sample for evaluation of the first aspect shown in FIG. 3, the amount of current increases in proportion to the DC voltage, so that the belt-like convex portion 210 has conductivity. I know that. It is also clear from this that the material constituting the convex portion 210 has conductivity.
On the other hand, in the sample for evaluation of the second embodiment shown in FIG. 4, the current value was 0 nA (measurement limit value or less) regardless of the value of the DC voltage. This coincides with the fact that the etching by RIE was carried out until the substrate surface was reliably exposed in the production of the uneven pattern of Reference Example 1. And since the tendency of the change of the current value with respect to the direct current is common in Example 1 and Reference Example 1, in Example 1 as well, there is no residual film between two adjacent convex portions 210, Even if some residual film remains, it is only discontinuous between the two adjacent convex portions 210 so that conduction between the two convex portions 210 is impossible. It is estimated that there is no remaining film. In addition, when FIG. 5 and FIG. 7 are compared, the value of the current value differs by about 2.5 times, which is caused by the difference in the width of the electrode terminal. The amount of current per unit width of the electrode terminals 230A and 230B is substantially the same between the first embodiment and the first reference example.

10E (弾性材料から構成される)凹凸型
10S (非弾性材料から構成される)凹凸型
20 (凹凸型の)凸部
22 頂上面
30 基板表面
40 薄膜材料
100、102 凹凸パターン
110 (凹凸パターンの)凸部
120 (凹凸パターンの)凹部
130 残膜
200 凹凸パターン
210、210A、210B、210C、210D、210D 凸部
220 凹部
230A 電極端子
230B 電極端子
300 第一の態様の評価用サンプル
310 第二の態様の評価用サンプル
G 隙間
10E Concavity and convexity type 10S (constitution made of elastic material) Concavity and convexity type 20 (constitution made of inelastic material) Convex portion 22 (concavity and convexity) Top surface 30 Substrate surface 40 Thin film material 100, 102 Concavity and convexity pattern 110 ) Convex part 120 Concave part 130 (with concave / convex pattern) Residual film 200 Concave / convex pattern 210, 210A, 210B, 210C, 210D, 210D Convex part 220 Concave part 230A Electrode terminal 230B Electrode terminal 300 Sample 310 for evaluation of the first aspect Second Sample for evaluation of aspect G Gap

Claims (3)

基板表面に形成され、ポリイミド樹脂の前駆体および表面がカルボキシル基で修飾されたカーボンナノチューブを主成分として含む薄膜に、
支持体表面に弾性材料から構成される凹凸型が設けられたスタンパを押し当てた状態で、加熱および光照射から選択される少なくとも一方の外部刺激を付与することにより、前記基板表面に凹凸パターンを形成する凹凸パターン形成工程を少なくとも含み、下式(1)を満たし、且つ、前記凹凸パターンの凸部が、上記ポリイミド樹脂および表面がカルボキシル基で修飾された上記カーボンナノチューブを主成分として含むことを特徴とする凹凸パターン形成方法。
・式(1) H(薄膜)<H(凹凸型)<H(凸部)
〔式(1)中、H(薄膜)は、上記凹凸パターン形成工程実施前の上記薄膜の硬度、H(凹凸型)は上記凹凸型の硬度、H(凸部)は、上記凹凸パターン形成工程実施後の上記凹凸パターンを構成する凸部の硬度を表す。〕
A thin film that is formed on the substrate surface and contains a precursor of polyimide resin and a carbon nanotube whose surface is modified with a carboxyl group as a main component,
By applying at least one external stimulus selected from heating and light irradiation in a state where a stamper provided with an uneven mold made of an elastic material is pressed on the support surface, an uneven pattern is formed on the substrate surface. at least look including an uneven pattern forming step of forming, meets the following formula (1), and the convex portion of the concavo-convex pattern, including the carbon nanotube in which the polyimide resin and the surface-modified with a carboxyl group as a main component An uneven pattern forming method characterized by the above.
Formula (1) H (thin film) <H (concave / convex) <H (convex)
[In Formula (1), H (thin film) is the hardness of the thin film before the concavo-convex pattern forming step, H (concave / convex type) is the hardness of the concavo-convex type, and H (convex part) is the concavo-convex pattern forming step. The hardness of the convex part which comprises the said uneven | corrugated pattern after implementation is represented. ]
前記凹凸型を構成する弾性材料が、ポリジメチルシロキサンであることを特徴とする請求項1に記載の凹凸パターン形成方法。 The method for forming a concavo-convex pattern according to claim 1, wherein the elastic material constituting the concavo-convex mold is polydimethylsiloxane. 前記凹凸パターンが、配線、電気回路、および、電子素子から選択される少なくともいずれかとして利用されることを特徴とする請求項1または2に記載の凹凸パターン形成方法。 The uneven pattern, wiring, electrical circuitry, and, the uneven pattern forming method according to claim 1 or 2, characterized in that it is utilized in at least one selected from the electronic device.
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