JP5578513B2 - Method for producing metal microstructure and method for producing resin molding - Google Patents

Method for producing metal microstructure and method for producing resin molding Download PDF

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本発明は、微細な配線パターンを有する配線基板、プラズモンセンサーなどに用いられる金属微細構造体及びその製造方法並びに樹脂成形物の製造方法に関する。   The present invention relates to a metal microstructure used for a wiring board having a fine wiring pattern, a plasmon sensor, a manufacturing method thereof, and a manufacturing method of a resin molded product.

従来から、配線基板、プラズモンセンサーなどに使用可能な、μmオーダーあるいはnmオーダーの微細な配線パターンを有する金属微細構造体が期待されているが、未だ実現されていない。
ガラスや樹脂等の基板上にμmオーダー、あるいはnmオーダーの金属からなる微細な配線パターンを形成する方法の一つとして、形成すべき微細なパターンに対応した型(原版)を用いて転写を行う方法がある。例えば、ガラス基板上に導電性膜を形成し、導電性膜上にフォトレジストで所定のパターンを形成した後、導電性膜が露出する部分にめっき膜を形成し、さらにそのめっき膜にベースフィルムを貼り合わせてめっき膜を転写させる方法が開示されている(特許文献1参照)。
しかし、このような方法では、μmオーダーあるいはnmオーダーのレベルの微細なパターンを有する配線基板を作製することは困難である。
Conventionally, a metal microstructure having a fine wiring pattern on the order of μm or nm that can be used for a wiring board, a plasmon sensor, or the like is expected, but has not yet been realized.
As one method for forming a fine wiring pattern made of a metal of μm order or nm order on a substrate such as glass or resin, transfer is performed using a mold (original) corresponding to the fine pattern to be formed. There is a way. For example, a conductive film is formed on a glass substrate, a predetermined pattern is formed on the conductive film with a photoresist, a plating film is formed on a portion where the conductive film is exposed, and a base film is further formed on the plating film. A method of transferring the plating film by bonding the films is disclosed (see Patent Document 1).
However, with such a method, it is difficult to produce a wiring board having a fine pattern on the order of μm or nm.

特開2004−63694号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2004-63694

本発明は、母型の凹凸パターンにクラックの無い金属膜を形成し、母型の凹凸パターンの破損を抑制するとともに凹凸パターンが反映された金属膜を支持部材に転写して金属微細構造体を製造することができる方法を提供することを主な目的とする。   The present invention forms a metal film having no cracks on the concavo-convex pattern of the matrix, suppresses damage to the concavo-convex pattern of the matrix, and transfers the metal film reflecting the concavo-convex pattern to a support member to form a metal microstructure. The main objective is to provide a method that can be manufactured.

上記目的を達成するため、以下の発明が提供される。
<1> 表面に凸部の高さが1μm未満である凹凸パターンが形成された母型を用い、該母型の前記凹凸パターンが形成された表面に、下記一般式(I)で表されるシランカップリング剤の膜を形成する工程と、
前記シランカップリング剤の膜上に金属膜を形成する工程と、
前記金属膜と該金属膜を支持する支持部材とを一体化させる工程と、
前記金属膜を前記支持部材とともに前記母型から剥離させることにより、前記母型の前記凹凸パターンが反映された前記金属膜と、該金属膜と一体化した前記支持部材とを有する金属微細構造体を得る工程と、
を含むことを特徴とする金属微細構造体の製造方法。


(式(I)中、nは8、10、12、又は14の整数を示し、mは3又は4の整数を示し、X、Y、Zは、それぞれ独立して、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基、又はハロゲン原子を表す加水分解性基である。)
<2> 前記金属膜を形成する工程において、前記金属膜を蒸着法によって形成することを特徴とする<1>に記載の金属微細構造体の製造方法。
<3> 前記金属膜を形成する工程において、前記シランカップリング剤の膜上に金属インクを付与した後、加熱することによって前記金属膜を形成することを特徴とする<1>に記載の金属微細構造体の製造方法。
<4> 前記金属膜と前記支持部材とを一体化させる工程において、前記支持部材として樹脂フィルムを用い、該樹脂フィルムを前記金属膜に押し付けた状態で加熱して接着させることにより、前記金属膜と前記支持部材とを一体化させることを特徴とする<1>〜<3>のいずれかに記載の金属微細構造体の製造方法。
<5> 前記金属膜と前記支持部材とを一体化させる工程において、前記金属膜に熱硬化性樹脂または光硬化樹脂を付与して未硬化の樹脂層を設けた後、加熱または紫外線照射をして前記樹脂層を硬化させることにより前記支持部材とすることを特徴とする<1>〜<3>のいずれかに記載の金属微細構造体の製造方法。
<6> 前記金属膜と前記支持部材とを一体化させる工程において、前記金属膜に熱硬化性樹脂または光硬化樹脂を付与して未硬化の樹脂層を設け、該樹脂層上に樹脂フィルムを配置した後、加熱または紫外線照射をして前記樹脂層を硬化させることにより、前記硬化した樹脂層と前記樹脂フィルムとを含む前記支持部材とすることを特徴とする<1>〜<3>のいずれかに記載の金属微細構造体の製造方法。
<7> 前記シランカップリング剤の膜を形成する工程において、前記母型として前記凹凸パターンの凸部が配線パターンに相当する母型を用い、
前記金属膜と前記支持部材とを一体化させる工程において、前記支持部材として片面に粘着層を有するシート部材を用い、該シート部材の前記粘着層を前記金属膜に圧接させることにより、前記凹凸パターンの前記凸部に相当する前記金属膜の一部を前記粘着層に接着させ、
前記金属微細構造体を得る工程において、前記シート部材とともに前記金属膜の一部を剥離させることにより、前記金属微細構造体として配線基板を製造することを特徴とする<1>〜<3>のいずれかに記載の金属微細構造体の製造方法。
<8> 前記シランカップリング剤の膜を形成する工程の前工程として、表面に前記凹凸パターンが形成された母型を用意する工程をさらに含むことを特徴とする<1>〜<7>のいずれかに記載の金属微細構造体の製造方法。
<9> 前記シランカップリング剤の膜を形成する工程において、前記母型の前記凹凸パターンが形成された表面に前記シランカップリング剤を含む液を付与した後、加熱処理を行い、該加熱処理の前又は後に、前記シランカップリング剤を含む液が付与された前記母型の表面をリンスすることを特徴とする<1>〜<8>のいずれかに記載の金属微細構造体の製造方法。
<10> 前記母型の前記凹凸パターンにおける前記凸部のアスペクト比が2以上であることを特徴とする<1>〜<9>のいずれかに記載の金属微細構造体の製造方法
11> <10のいずれかに記載の金属微細構造体の製造方法により製造された金属微細構造体を金型として用い、前記金属微細構造体の前記金属膜に前記一般式(I)で表されるシランカップリング剤の膜を形成する工程と、
前記シランカップリング剤の膜上に熱硬化性樹脂または光硬化性樹脂を付与した後、加熱または紫外線照射をして前記付与した樹脂を硬化させる工程と、
前記硬化した樹脂を前記金属膜から剥離することにより凹凸パターンを有する樹脂成形物を得る工程と、
を含むことを特徴とする樹脂成形物の製造方法。
In order to achieve the above object, the following invention is provided.
<1> height of the convex portions using a mold having an uneven pattern formed thereon is less than 1μm to the surface, the uneven pattern is formed the surface of the mother mold, represented by the following general formula (I) Forming a film of a silane coupling agent;
Forming a metal film on the silane coupling agent film;
Integrating the metal film and a support member for supporting the metal film;
A metal microstructure having the metal film reflecting the concave-convex pattern of the mother mold by peeling the metal film together with the support member, and the support member integrated with the metal film. And obtaining
The manufacturing method of the metal microstructure characterized by including.


(In the formula (I), n represents an integer of 8, 10, 12, or 14, m represents an integer of 3 or 4, and X, Y, and Z each independently represent a methoxy group, an ethoxy group, It is a hydrolyzable group representing a propoxy group, an isopropoxy group, or a halogen atom.)
<2> The method for producing a metal microstructure according to <1>, wherein in the step of forming the metal film, the metal film is formed by a vapor deposition method.
<3> The metal according to <1>, wherein in the step of forming the metal film, the metal film is formed by applying a metal ink on the silane coupling agent film and then heating. A manufacturing method of a fine structure.
<4> In the step of integrating the metal film and the support member, a resin film is used as the support member, and the metal film is heated and bonded in a state where the resin film is pressed against the metal film. The method for producing a metal microstructure according to any one of <1> to <3>, wherein the support member and the support member are integrated.
<5> In the step of integrating said supporting member and said metal film, after forming the resin layer of uncured by applying a thermosetting resin or a photocurable resin to said metal film, heating or UV irradiation The method for producing a metal microstructure according to any one of <1> to <3>, wherein the support member is formed by curing the resin layer.
<6> In the step of integrating said supporting member and the metal film, the metal film is imparted a thermosetting resin or a photocurable resin is provided a resin layer of uncured, resin film to the resin layer <1> to <3>, wherein the support member including the cured resin layer and the resin film is obtained by curing the resin layer by heating or ultraviolet irradiation. The manufacturing method of the metal microstructure in any one of.
<7> In the step of forming a film of the silane coupling agent, a matrix whose convex portions of the concavo-convex pattern correspond to a wiring pattern is used as the matrix.
In the step of integrating the metal film and the support member, a sheet member having an adhesive layer on one side is used as the support member, and the adhesive layer of the sheet member is brought into pressure contact with the metal film, whereby the uneven pattern Adhering a part of the metal film corresponding to the convex portion of the adhesive layer,
<1> to <3>, wherein in the step of obtaining the metal microstructure, a wiring substrate is manufactured as the metal microstructure by peeling a part of the metal film together with the sheet member. The manufacturing method of the metal microstructure in any one.
<8> The method according to <1> to <7>, further including a step of preparing a matrix having the uneven pattern formed on a surface as a pre-step of the step of forming the silane coupling agent film. The manufacturing method of the metal microstructure in any one.
<9> In the step of forming a film of the silane coupling agent, after the liquid containing the silane coupling agent is applied to the surface of the mother mold on which the concave / convex pattern is formed, heat treatment is performed, and the heat treatment is performed. The method for producing a metal microstructure according to any one of <1> to <8>, wherein the surface of the matrix to which the liquid containing the silane coupling agent is applied is rinsed before or after the step .
<10> the method for producing a aspect ratio of the convex portion of the concavo-convex pattern of the matrix is characterized der Rukoto more <1> to the metal microstructure according to any one of <9>.
< 11 >< 1 > to < 10 > The metal microstructure manufactured by the method for manufacturing a metal microstructure according to any one of the above is used as a mold, and the general formula is applied to the metal film of the metal microstructure. Forming a film of the silane coupling agent represented by (I);
After applying a thermosetting resin or a photocurable resin on the silane coupling agent film, heating or irradiating with ultraviolet rays to cure the applied resin;
A step of obtaining a resin molding having a concavo-convex pattern by peeling the cured resin from the metal film;
The manufacturing method of the resin molding characterized by including.

本発明によれば、母型の凹凸パターンにクラックの無い金属膜を形成し、母型の凹凸パターンの破損を抑制するとともに凹凸パターンが反映された金属膜を支持部材に転写して金属微細構造体を製造することができる方法、金属微細構造体、並びに樹脂成形物の製造方法が提供される。   According to the present invention, a metal film having no cracks is formed on the concavo-convex pattern of the matrix, and the metal film reflecting the concavo-convex pattern is transferred to the support member while suppressing the breakage of the concavo-convex pattern of the matrix. A method for producing a body, a metal microstructure, and a method for producing a resin molded product are provided.

本発明により金属微細構造体を製造する工程の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the process of manufacturing a metal microstructure by this invention. 微細な凹凸パターンを有する母型の作製に使用するECR型のイオンビーム加工装置の一例を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows an example of the ECR type ion beam processing apparatus used for preparation of the mother die which has a fine concavo-convex pattern. グラッシーカーボン基板をECRにより加工時間を変えて加工した表面を観察したSEM画像である。It is the SEM image which observed the surface which changed the processing time for the glassy carbon substrate by ECR. 10F2P3S3MのNMRスペクトルである。It is a NMR spectrum of 10F2P3S3M. 10F2P3S3MのIRスペクトルである。It is IR spectrum of 10F2P3S3M. 10F2P3S3MのMassスペクトルである。It is a mass spectrum of 10F2P3S3M. 各シランカップリング剤の加熱温度と接触角との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the heating temperature and contact angle of each silane coupling agent. 実施例1における真空蒸着により形成したAu膜の表面を示すSEM画像である。2 is an SEM image showing the surface of an Au film formed by vacuum deposition in Example 1. FIG. 実施例1におけるPET基板に転写されたAu膜を示すSEM画像である。2 is an SEM image showing an Au film transferred to a PET substrate in Example 1. FIG. 実施例2におけるAu蒸着膜を観察したSEM画像であり、(A)は転写前のモールド上のAu膜を、(B)は転写後のPET基板上のAu膜を示す。It is a SEM image which observed Au vapor deposition film in Example 2, (A) shows Au film on a mold before transfer, and (B) shows Au film on a PET substrate after transfer. 実施例2におけるAu膜のパターンの転写状態を観察したSEM画像であり、(A)は凹凸パターンにAu蒸着膜を設けたモールドを、(B)はAu膜をPET基板に転写した状態を示す。It is a SEM image which observed the transfer state of the pattern of Au film in Example 2, (A) shows the state which transferred Au film to the PET substrate, and (B) shows the mold which provided Au vapor deposition film on the uneven pattern. . 比較例1におけるAu蒸着膜を観察したSEM画像であり、(A)は転写前のモールド上のAu膜を、(B)は転写後のPET基板上のAu膜を示す。It is a SEM image which observed Au vapor deposition film in comparative example 1, (A) shows Au film on a mold before transfer, and (B) shows Au film on a PET substrate after transfer. 比較例1におけるAu膜のパターンの転写状態を観察したSEM画像であり、(A)は凹凸パターンにAu蒸着膜を設けたモールドを、(B)はAu膜をPET基板に転写した状態を示す。It is a SEM image which observed the transfer state of the pattern of Au film in comparative example 1, (A) shows the state which transferred the Au film to the PET substrate, and (B) shows the mold which provided the Au vapor deposition film on the uneven pattern. . 実施例3におけるグラッシーカーボン基板に形成された凹凸パターンを示すSEM画像である。6 is an SEM image showing a concavo-convex pattern formed on a glassy carbon substrate in Example 3. FIG. 実施例3におけるPET基板の表面に転写されたAu膜を示すSEM画像である。10 is a SEM image showing an Au film transferred to the surface of a PET substrate in Example 3. 実施例3における図15のAu膜のパターンが再転写された樹脂層を示すSEM画像である。FIG. 16 is an SEM image showing a resin layer in which the pattern of the Au film in FIG. 比較例2における真空蒸着により形成したAu膜の表面を示すSEM画像である。6 is an SEM image showing the surface of an Au film formed by vacuum deposition in Comparative Example 2.

以下、添付の図面を参照しながら本発明について具体的に説明する。
本発明者らの検証結果によれば、母型に高さが数μm以下、特にnmオーダーで、しかも、アスペクト比が高い微細な凹凸パターンが密に形成されていると、母型の転写パターン面に予め離型剤を付与した後に、蒸着によって金属膜を形成し、その後に剥離を試みても種々の問題が生じることが確認された。具体的には、既存の離型剤は耐熱性が低く、金属膜を真空蒸着する際の高温に対して分解などしてしまうため、金属膜を形成できない、金属膜を他の部材に転写できない、金属膜が他の部材に転写されても母型の凹凸パターンが忠実に反映されない(すなわち解像度が悪い)、金属膜にクラックが発生する、あるいは、金属膜を無理に剥離させると母型の凹凸パターンが破壊されてしまい、繰り返して使用することができない、といった問題が生じる。
Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to the accompanying drawings.
According to the verification results of the present inventors, when a fine concavo-convex pattern having a height of several μm or less, particularly in the order of nm, and having a high aspect ratio is densely formed on the master mold, the master pattern transfer pattern It was confirmed that various problems occur even when a metal film is formed by vapor deposition after a release agent is applied to the surface in advance, and then peeling is attempted. Specifically, the existing mold release agent has low heat resistance and decomposes at a high temperature when the metal film is vacuum-deposited. Therefore, the metal film cannot be formed, and the metal film cannot be transferred to another member. Even if the metal film is transferred to another member, the concave / convex pattern of the mother mold is not faithfully reflected (that is, the resolution is poor), cracks occur in the metal film, or if the metal film is forcibly removed, There arises a problem that the uneven pattern is destroyed and cannot be used repeatedly.

本発明者らは、先にガラス状炭素(グラッシーカーボン)を基材とし、これにECR(電子サイクロトン共鳴)によるイオンビーム加工を施せば、針状、円錐状、角錐状等、根元から先端に向けて縮径する形状を有する微細な突起群からなり反射率が1%以下の微細な凹凸パターンが形成された反射防止構造体を開発し、先に特許出願を行った(特開2008−233850号公報及びWO2008/018570 A1号公報参照)。そして、上記凹凸パターンが形成された構造体を母型として用い、樹脂や金属等の他の汎用の被転写材料に凹凸パターンを転写させて、良好な反射防止効果を付与することを狙いとして、微細構造の転写技術について研究を重ねた。   The present inventors have previously used glassy carbon as a base material, and when subjected to ion beam processing by ECR (electron cycloton resonance), needles, cones, pyramids, etc. An anti-reflection structure comprising a fine projection group having a shape with a diameter reduced toward the surface and having a fine concavo-convex pattern with a reflectance of 1% or less was developed, and a patent application was filed first (JP 2008- 233850 publication and WO2008 / 018570 A1 publication). And using the structure in which the concavo-convex pattern is formed as a matrix, the concavo-convex pattern is transferred to another general-purpose transferable material such as a resin or metal, with the aim of giving a good antireflection effect. The research on the transfer technology of fine structure was repeated.

しかし、母型の転写パターンが、例えば、高さが1μm未満のnmオーダーで、アスペクト比が2以上となるような微細な凹凸が密に形成されたパターン(本明細書において、母型に形成され、転写すべき凹凸を、適宜、「凹凸パターン」、「転写パターン」ともいう。)であって、しかも被転写材料が金属膜である場合には、母型の凹凸パターンが前記の反射防止構造体のように高精度に形成されたものであっても、そのパターンを忠実に転写して凹凸を反映させる方法を見出すのは困難であった。その理由として、凹凸パターン上に離型剤の膜を形成し、その後に真空蒸着法によって金属膜を形成することを試みたが、例えば、一般的な離型剤として知られている、オプツール(ダイキン工業社製)、デュラサーフ1101Z(ハーベス社製)などの従来の市販品は、真空蒸着の際の高温に耐えうる特性(高温耐熱性)を有していないために、本発明者らは上記問題を解決できないことを認識した。   However, the transfer pattern of the mother die is a pattern in which fine irregularities having a height of less than 1 μm on the order of nm and an aspect ratio of 2 or more are densely formed (in this specification, formed on the mother die). The unevenness to be transferred is also referred to as “unevenness pattern” or “transfer pattern” as appropriate.) When the material to be transferred is a metal film, the unevenness pattern of the matrix is the antireflection layer. Even if it is formed with high accuracy like a structure, it has been difficult to find a method of accurately transferring the pattern and reflecting the unevenness. As a reason for this, an attempt was made to form a release agent film on the concavo-convex pattern, and then to form a metal film by a vacuum deposition method. For example, an optool (known as a general release agent) Since conventional commercial products such as Daikin Kogyo Co., Ltd. and Durasurf 1101Z (Harves Co., Ltd.) do not have characteristics (high temperature heat resistance) that can withstand high temperatures during vacuum deposition, the present inventors Recognized that the above problem could not be solved.

一方、本発明者らは、上記問題を解決し得る離型剤として、下記一般式(I)で表されるシランカップリング剤を開発し、繰り返し実験を行なった。その結果、該シランカップリング剤が高温耐熱性であるため、真空蒸着によって金属膜を形成でき、撥水性(剥離性)が高いために、凹凸パターンを破壊せずに金属膜と母型とが容易に剥離して転写することができ、母型の凹凸パターンが忠実に反映された金属膜を有する所期の金属微細構造体を作製でき、しかも、繰り返しの転写において母型の耐久性を長期間にわたって維持できることを見出した。   On the other hand, the present inventors have developed a silane coupling agent represented by the following general formula (I) as a release agent capable of solving the above-mentioned problems, and conducted repeated experiments. As a result, since the silane coupling agent is heat resistant at high temperature, a metal film can be formed by vacuum deposition, and since the water repellency (peelability) is high, the metal film and the matrix can be formed without destroying the concavo-convex pattern. It can be easily peeled off and transferred, and the desired metal microstructure with a metal film that accurately reflects the uneven pattern of the matrix can be produced. It was found that it can be maintained over a period of time.


上記式(I)中、nは8、10、12、又は14の整数を示し、mは3又は4の整数を示し、X、Y、Zは、それぞれ独立して、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基、又はハロゲン原子を表す加水分解性基である。なお、X、Y、Zは、全てが同じであることが好ましく、また、X、Y、Zは母型の基材との反応性が高い点で、メトキシ基又は塩素原子が好ましく、表面反応時に塩酸が発生するおそれがあることを除けば、基質表面への反応性から見て特に塩素原子が好ましい。   In the above formula (I), n represents an integer of 8, 10, 12, or 14, m represents an integer of 3 or 4, and X, Y, and Z each independently represent a methoxy group, an ethoxy group, It is a hydrolyzable group representing a propoxy group, an isopropoxy group, or a halogen atom. X, Y and Z are preferably all the same, and X, Y and Z are preferably a methoxy group or a chlorine atom in terms of high reactivity with the matrix base material, and surface reaction Chlorine atoms are particularly preferred from the standpoint of reactivity to the substrate surface, except that hydrochloric acid is sometimes generated.

図7は、一般式(I)において、X、Y、Zが全てメトキシ基であり、ペルフルオロアルキル鎖(F(CF)がF(CF10のもの(10F2P3S3M)、F(CFのもの(8F2P3S3M)、F(CFのもの(6F2P3S3M)について本発明者らが検証した温度と接触角との関係を示している。各温度での加熱時間は120分である。なお、本明細書では、前記一般式(I)で表される化合物として、例えば「10F2P3S3M」と表記する場合は、「10F」はF(CFのnが10、「2P」はビフェニレン基、「3S」は(CHSiのmが3、「3M」は3つのメトキシ基、すなわちX、Y、Zが全てメトキシ基である化合物を意味する。 FIG. 7 shows that in formula (I), X, Y and Z are all methoxy groups, and the perfluoroalkyl chain (F (CF 2 ) n ) is F (CF 2 ) 10 (10F2P3S3M), F (CF 2 ) The relationship between temperature and contact angle verified by the present inventors for 8 (8F2P3S3M) and F (CF 2 ) 6 (6F2P3S3M) is shown. The heating time at each temperature is 120 minutes. In this specification, a compound represented by the general formula (I), for example may be referred to as "10F2P3S3M" is "10F" is the n of F (CF 2) n 10, "2P" biphenylene The group “3S” means a compound in which m of (CH 2 ) m Si is 3, and “3M” means three methoxy groups, that is, X, Y and Z are all methoxy groups.

図7に見られるように、本発明者らの検証結果によれば、前記一般式(I)においてnが6のものは、200℃では100度程度の接触角を示すものの、それ以上の温度では接触角が急激に小さくなり、耐熱性が十分ではない。また、nが4以下のものは接触角も耐熱性もさらに低下することから、nが6以下のものでは、高温の工程を有する場合の凹凸パターンの転写に適用するには不十分であることが確認された。   As can be seen from FIG. 7, according to the verification results of the present inventors, those having n of 6 in the general formula (I) show a contact angle of about 100 degrees at 200 ° C., but higher temperatures. Then, the contact angle decreases rapidly, and the heat resistance is not sufficient. In addition, when n is 4 or less, the contact angle and the heat resistance are further reduced. Therefore, when n is 6 or less, it is not sufficient for application to transfer of a concavo-convex pattern in the case of having a high temperature process. Was confirmed.

一方、本発明に用いられる前記一般式(I)で表されるnが8以上のシランカップリング剤は、表面エネルギーが低く、水に対して100度以上の接触角を示し、しかも300℃程度、あるいはそれ以上の耐熱性を有し、nが10以上のシランカップリング剤は、400℃程度の高温でも極めて高い耐熱性を有することを特徴とする。
本発明において金属膜を高い解像度で転写して金属微細構造体を作製することができたのは、本発明者等が凹凸パターンを設けた母型の作製を可能としたことと、高温耐熱性の前記シランカップリング剤を開発できたことに因るものである。
On the other hand, the silane coupling agent represented by the general formula (I) used in the present invention and having n of 8 or more has low surface energy, exhibits a contact angle of 100 degrees or more with respect to water, and is about 300 ° C. Or a silane coupling agent having n or more and 10 or more heat resistance is characterized by having extremely high heat resistance even at a high temperature of about 400 ° C.
In the present invention, it was possible to produce a metal microstructure by transferring a metal film at a high resolution because the present inventors made it possible to produce a matrix having a concavo-convex pattern and high-temperature heat resistance. This is because the silane coupling agent was developed.

本発明に用いる前記シランカップリング剤が、微細な凹凸パターンの転写に極めて有効な理由について理論的に明らかではないが、次のようなことが考えられる。
微細な凹凸パターンの転写では、微細な突起間の空間が離型剤で埋まってしまうとその後の転写が不可能となるため、可能な限り薄く、しかも、転写パターン上に可能な限り同じ厚さの離型剤層を形成することが不可欠と考えられる。本発明で用いられるシランカップリング剤は、母型を構成する基材(母型の凹凸パターン表面)との間に厚さ0.25nm程度の単分子層を形成しやすいものと推察されるため、上記の条件を満足し、しかも表面自由エネルギーが小さいので、高い離型性を有し、熱的にも安定で種々の物理的刺激に対する破壊が少ないことが、凹凸パターンの転写に有効であると考えられる。
Although the reason why the silane coupling agent used in the present invention is extremely effective for transferring a fine uneven pattern is not theoretically clear, the following may be considered.
In the transfer of fine concavo-convex patterns, if the space between the fine projections is filled with a release agent, the subsequent transfer becomes impossible, so it is as thin as possible and the same thickness as possible on the transfer pattern It is considered essential to form a release agent layer. Since the silane coupling agent used in the present invention is presumed to easily form a monomolecular layer having a thickness of about 0.25 nm between the base material constituting the base (the surface of the concave and convex pattern of the base). Since the above conditions are satisfied and the surface free energy is small, it is effective for transferring the concavo-convex pattern that it has high releasability, is thermally stable and has little damage to various physical stimuli. it is conceivable that.

また、本発明で用いられる前記シランカップリング剤は、撥水撥油性のフッ素鎖を有するので高い耐水性を有し、母型の基材との間で安定な結合を形成し、さらに、シロキサン結合の他にビフェニル環の相互作用によって、シラン分子が互いに接近して結合してシランカップリング剤の膜が密になることと、それによって最表面のCFが密になることが離型剤としての高い性能をもたらす要因になるものと推察される。 The silane coupling agent used in the present invention has high water resistance because it has a water- and oil-repellent fluorine chain, and forms a stable bond with the base material of the matrix. In addition to the bonding, the release agent may cause the silane molecules to come close to each other due to the interaction of the biphenyl ring and the film of the silane coupling agent becomes dense, and the CF 3 on the outermost surface thereby becomes dense. It is guessed that it will be a factor that brings high performance as.

図1は、本発明に係る金属微細構造体を製造する方法の工程の一例を示す図である。
本発明による金属微細構造体の製造方法は、
表面に凹凸パターンが形成された母型を用い、該母型の前記凹凸パターンが形成された表面に、下記一般式(I)で表されるシランカップリング剤の膜を形成する工程と、
前記シランカップリング剤の膜上に金属膜を形成する工程と、
前記金属膜と該金属膜を支持する支持部材とを一体化させる工程と、
前記金属膜を前記支持部材とともに前記母型から剥離させることにより、前記母型の前記凹凸パターンが反映された前記金属膜と、該金属膜と一体化した前記支持部材とを有する金属微細構造体を得る工程と、
を含む。
FIG. 1 is a diagram showing an example of steps of a method for producing a metal microstructure according to the present invention.
The method for producing a metal microstructure according to the present invention includes:
A step of forming a film of a silane coupling agent represented by the following general formula (I) on the surface of the master mold on which the concave / convex pattern is formed, using a master block having a concave / convex pattern formed on the surface;
Forming a metal film on the silane coupling agent film;
Integrating the metal film and a support member for supporting the metal film;
A metal microstructure having the metal film reflecting the concave-convex pattern of the mother mold by peeling the metal film together with the support member, and the support member integrated with the metal film. And obtaining
including.


式(I)中、nは8、10、12、又は14の整数を示し、mは3又は4の整数を示し、X、Y、Zは、それぞれ独立して、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基、又はハロゲン原子を表す加水分解性基である。   In the formula (I), n represents an integer of 8, 10, 12, or 14, m represents an integer of 3 or 4, and X, Y, and Z each independently represent a methoxy group, an ethoxy group, or a propoxy group. A hydrolyzable group representing a group, an isopropoxy group or a halogen atom.

前記シランカップリング剤の膜を形成する工程では、凹凸パターン(転写パターン)が形成された前記母型の表面に前記シランカップリング剤を含む液を付与した後に、加熱処理を行ってもよいし、加熱処理を行わなくてもよい。また、必要に応じて前記加熱処理の前又は後にリンスを行うことが好ましい。   In the step of forming a film of the silane coupling agent, heat treatment may be performed after applying a liquid containing the silane coupling agent to the surface of the matrix on which the uneven pattern (transfer pattern) is formed. The heat treatment may not be performed. Moreover, it is preferable to perform the rinse before or after the heat treatment as necessary.

加熱処理を行う目的は、シロキサン結合と基材表面へのシランカップリング剤の結合を促進させ、かつフッ素鎖を安定な状態に持っていくことである。一般式(I)においてX、Y、Zが全てメトキシ基の場合を例にとって説明すると、シランカップリング剤は空気中で基材表面に塗布されると、空気中の湿気が作用してメトキシ基がOH基になってメタノールが離脱し、OH基に変わると別分子のメトキシ基と反応してシロキサン結合が形成される。また、基材表面のOH基あるいは吸着水と反応して水素結合による比較的弱い結合が生じる。このような種々の結合形成に対して熱による熟成が行われて、OH基同士の縮合を促進し、Si−O−Si、あるいはSi−O−基材の結合を強固な共有結合に変えるため、表面に強い結合が形成される。なお、これらの目的は、加熱処理を行わなくとも、塗布後時間をおくことで達することもできる。
シロキサン結合が完了すると、分子間距離が小さくなって基材表面をフッ素系シランカップリング剤が密に覆うことになって離型性を向上させる効果を発揮するものと考えられる。
The purpose of the heat treatment is to promote the siloxane bond and the bond of the silane coupling agent to the substrate surface, and to bring the fluorine chain into a stable state. In the general formula (I), the case where X, Y, and Z are all methoxy groups will be described as an example. When the silane coupling agent is applied to the substrate surface in the air, the moisture in the air acts to cause the methoxy groups. Becomes an OH group, methanol is released, and when it becomes an OH group, it reacts with a methoxy group of another molecule to form a siloxane bond. Moreover, it reacts with the OH group or adsorbed water on the surface of the substrate to produce a relatively weak bond due to a hydrogen bond. In order to promote the condensation of OH groups and change the bond of Si—O—Si or Si—O— substrate to a strong covalent bond by aging by heat for such various bond formations. A strong bond is formed on the surface. In addition, these objects can also be achieved by putting a time after application without performing heat treatment.
When the siloxane bond is completed, it is considered that the intermolecular distance becomes small and the surface of the base material is covered with the fluorine-based silane coupling agent so that the release property is improved.

離型剤を塗布した後の加熱処理は、水素結合を共有結合に変えて、水をあるいはメタノールを除去することが主目的である。一般的な離型剤の場合は130〜150℃で熱処理を行うが、本発明者らの実験によれば、一般式(I)で表されるシランカップリング剤の場合は、好ましくは130℃以下、より好ましくは80〜100℃で熱処理を行うか、熱処理を行わないことが、転写回数が増しても剥離性の低下が抑制される。   The main purpose of the heat treatment after the release agent is applied is to change the hydrogen bond to a covalent bond to remove water or methanol. In the case of a general mold release agent, the heat treatment is performed at 130 to 150 ° C. According to the experiments by the present inventors, in the case of the silane coupling agent represented by the general formula (I), preferably 130 ° C. Hereinafter, it is more preferable that the heat treatment is performed at 80 to 100 ° C. or the heat treatment is not performed.

一方、リンスを行う目的は、基材表面に共有結合で強固に結合したシランカップリング剤の外側に単に物理吸着し、結合方向がバラバラで空気側に必ずしもフッ素鎖が向いてなく、表面自由エネルギーの低下を邪魔する余計なシランカップリング剤を洗い除くことである。
リンス液としては、有機溶媒、水などを用いることができ、例えば、HFE−7100(住友スリーエム社製)等のフッ素系溶媒を用いることができる。フッ素溶媒でリンスした後、さらに水でリンスし、メトキシ基をOH基に変えることでカップリング効果を向上させることもできる。
以下、各工程及び部材についてより具体的に説明する。
On the other hand, the purpose of rinsing is simply physical adsorption on the outside of the silane coupling agent that is firmly bonded to the substrate surface by covalent bond, the bonding direction is disjoint, and the fluorine chain is not necessarily directed to the air side, the surface free energy It is to wash away an extra silane coupling agent that hinders the decrease in the temperature.
As the rinsing liquid, an organic solvent, water, or the like can be used. For example, a fluorine-based solvent such as HFE-7100 (manufactured by Sumitomo 3M) can be used. After rinsing with a fluorine solvent, the coupling effect can be improved by further rinsing with water and changing the methoxy group to an OH group.
Hereinafter, each process and member will be described more specifically.

<母型>
表面に凹凸パターンが形成されている母型10を用意する。
母型10の本体となる基材12の材質、形状、サイズ、凹凸パターン14は、特に限定されず、転写すべき材料や用途等に応じて選択すればよい。
基材12の材質(モールド材料)としては、凹凸パターン14の形成性、母型10としての機械的強度、耐熱性、金属膜の成膜性などの観点から、例えば、ガラス状炭素(グラッシーカーボン)、シリコン、SOG、石英、セラミックス、又は、ニッケル、特にめっきで作製されるニッケル板、タンタルのような金属、あるいはクロム、ニッケル、アルミナ、チタニア等の金属の酸化物を挙げることができ、また、非可撓性である材料が好ましく用いられる。
また、基材の形状は、通常シート状の平板状であるが、ロール形状のものでも使用することができ、さらに、凹凸パターンを設けた薄膜平板状のものをロールに巻きつけて、ロール・トウ・ロール転写方式に用いることもできる。
<Matrix>
A mother die 10 having a concavo-convex pattern formed on the surface is prepared.
The material, shape, size, and concavo-convex pattern 14 of the base material 12 serving as the main body of the mother die 10 are not particularly limited, and may be selected according to the material to be transferred, the use, and the like.
Examples of the material (mold material) of the base material 12 include glassy carbon (glassy carbon) from the viewpoints of formability of the concave / convex pattern 14, mechanical strength as the mother die 10, heat resistance, and film formability of a metal film. ), Silicon, SOG, quartz, ceramics, or nickel, especially nickel plates produced by plating, metals such as tantalum, or oxides of metals such as chromium, nickel, alumina, titania, etc. An inflexible material is preferably used.
Further, the shape of the base material is usually a sheet-like flat plate shape, but it can also be used in a roll shape, and further, a thin film flat plate shape provided with an uneven pattern is wound around a roll, It can also be used for a toe roll transfer system.

基材12の表面における凹凸パターン14は目的に応じて形成すればよく、例えば、リソグラフィ、電子ビーム加工、イオンビーム加工などによって基材12の表面に所望の凹凸パターン14を形成すればよい。
例えば、シリコン基板等の基材12の表面(片面)に、リソグラフィ(フォトリソグラフィ、電子ビームリソグラフィなど)とエッチングにより所望の配線パターンを形成することができる。また、シリコン基板等の平坦な基板上に、SOG(Spin on Glass)を焼成した後、所定の凹凸パターンに成形することもできる。
The uneven pattern 14 on the surface of the substrate 12 may be formed according to the purpose. For example, the desired uneven pattern 14 may be formed on the surface of the substrate 12 by lithography, electron beam processing, ion beam processing, or the like.
For example, a desired wiring pattern can be formed on the surface (one surface) of the base material 12 such as a silicon substrate by lithography (photolithography, electron beam lithography, etc.) and etching. Further, after baking SOG (Spin on Glass) on a flat substrate such as a silicon substrate, it can be formed into a predetermined uneven pattern.

また、基材12の表面にnmオーダーの微細な突起群を形成することによって、金属膜18に反射防止効果を付与したり、金属膜18の表面積を広くする場合には、例えば、グラッシーカーボン等の基材12を用い、これにイオンビーム加工を施すことで、基材12の表面(加工面)に、nmオーダーの微細な突起群を形成させてもよい。例えば、グラッシーカーボン基材にECR(電子サイクロトン共鳴)によるイオンビーム加工を施せば、高さが1μm未満であり、アスペクト比が2以上の針状、円錐状、角錐状等、根元から先端に向けて縮径する形状を有する微細な突起群からなるパターンを形成することができる。このような根元から先端に向けて縮径する形状(例えば、先端が尖った形状)の突起群からなる転写パターンであれば、円柱状などの径がほぼ一定の突起群からなる転写パターンよりも転写(剥離)が容易となる点で有利となる。なお、ECRの加工では、加工時間、加速電圧、ガス流量を調節することで、基材の表面に形成される突起の高さやピッチPをある程度制御することができる(特開2008−233850号公報参照)。   In addition, when a fine projection group of nm order is formed on the surface of the base material 12 to impart an antireflection effect to the metal film 18 or to increase the surface area of the metal film 18, for example, glassy carbon or the like A fine projection group on the order of nm may be formed on the surface (processed surface) of the base material 12 by subjecting the base material 12 to ion beam processing. For example, if ion beam processing by ECR (electron cycloton resonance) is performed on a glassy carbon substrate, the height is less than 1 μm and the aspect ratio is 2 or more, such as needles, cones, pyramids, etc. It is possible to form a pattern including a group of fine protrusions having a shape that decreases in diameter. If the transfer pattern is made up of a projection group having a shape whose diameter is reduced from the root toward the tip (for example, a shape having a sharp tip), the transfer pattern is made of a projection group having a substantially constant diameter such as a columnar shape. This is advantageous in that transfer (peeling) is easy. In ECR processing, the height and pitch P of the protrusions formed on the surface of the substrate can be controlled to some extent by adjusting the processing time, acceleration voltage, and gas flow rate (Japanese Patent Laid-Open No. 2008-233850). reference).

図2は、本発明に係る母型の製造に使用することができるECR(電子サイクロトン共鳴)型のイオンビーム加工装置(プラズマエッチング装置)の構成の一例を概略的に示している。このイオンビーム加工装置50は、基板52を保持するためのホルダ66、ガス導入管54、プラズマ生成室56、エクストラクター58、電磁石60、イオンビーム引き出し電極62、ファラデーカップ64等を備えている。なお、例えば500V以下の低加速電圧では電流密度が小さくなるので、エクストラクター58は、電流密度を上げるために引き出し電極62よりプラズマ側でイオンを引き出すためのグリッドである。エクストラクター58を用いれば、加速電圧が低くても、電流密度が大きくなり加工速度を高めることができる。   FIG. 2 schematically shows an example of the configuration of an ECR (Electron Cycloton Resonance) type ion beam processing apparatus (plasma etching apparatus) that can be used for manufacturing a matrix according to the present invention. The ion beam processing apparatus 50 includes a holder 66 for holding the substrate 52, a gas introduction tube 54, a plasma generation chamber 56, an extractor 58, an electromagnet 60, an ion beam extraction electrode 62, a Faraday cup 64, and the like. For example, since the current density decreases at a low acceleration voltage of 500 V or less, the extractor 58 is a grid for extracting ions on the plasma side from the extraction electrode 62 in order to increase the current density. If the extractor 58 is used, even if the acceleration voltage is low, the current density increases and the machining speed can be increased.

このようなECR型のイオンビーム加工装置50を用いて母型を製造するには、まず、原料となるガラス状炭素(グラッシーカーボン)からなる基材52を用意し、これをホルダ66にセットする。用いるガラス状炭素基材は板状はもちろん、イオンビーム加工を施す面が曲面となっているものでもよい。なお、イオンビーム加工を施す面は研磨されていることが好ましい。研磨面であれば、エッチング前は滑らかな面となっており、加工により微細な突起を均一に形成し易い。   In order to manufacture a matrix using such an ECR type ion beam processing apparatus 50, first, a base material 52 made of glassy carbon (glassy carbon) as a raw material is prepared, and this is set in a holder 66. . The glassy carbon substrate to be used may be plate-like or may have a curved surface on which ion beam processing is performed. Note that the surface to be subjected to ion beam processing is preferably polished. If it is a polished surface, it is a smooth surface before etching, and it is easy to form fine protrusions uniformly by processing.

ガラス状炭素基材を装置50内に設置した後、反応ガスを導入するとともに所定の加速電圧をかけて基材52の表面にイオンビーム加工を施す。
反応ガスとしては酸素を含むガスを用い、酸素のみでもよいし、酸素にCF4等のCF系のガスを混ぜたガスも用いることができる。
After the glassy carbon substrate is installed in the apparatus 50, a reactive gas is introduced and a predetermined acceleration voltage is applied to the surface of the substrate 52 to perform ion beam processing.
As the reaction gas, a gas containing oxygen is used, and only oxygen may be used, or a gas in which a CF-based gas such as CF 4 is mixed with oxygen may be used.

このようにECR型のイオンビーム加工装置50を用いて基材52の表面にイオンビーム加工を施すことで、先端に向けて縮径する形状を有する微小な突起群(微細構造)を形成することができる。ガラス状炭素基材52の表面に形成される突起の形状及びピッチは、イオンビーム加工の際の加速電圧、加工時間、及びガス流量により大きく影響される。従って、加速電圧、加工時間、及びガス流量の少なくともいずれか1つを制御することにより、基材の表面に形成する突起の形状及びピッチを制御することができる。また、加速電圧、加工時間、ガス流量等を調節することで、例えば、突起の形状については、先端に向けて縮径する形状を有する形状として、針状のみならず、円錐状、多角錐状、円錐台状、多角錐台状、放物形状等の微細な突起群を形成することもできる。   In this way, by performing ion beam processing on the surface of the base material 52 using the ECR type ion beam processing apparatus 50, a minute projection group (microstructure) having a shape that decreases in diameter toward the tip is formed. Can do. The shape and pitch of the protrusions formed on the surface of the glassy carbon substrate 52 are greatly influenced by the acceleration voltage, processing time, and gas flow rate during ion beam processing. Therefore, the shape and pitch of the protrusions formed on the surface of the substrate can be controlled by controlling at least one of the acceleration voltage, the processing time, and the gas flow rate. In addition, by adjusting the acceleration voltage, processing time, gas flow rate, etc., for example, the shape of the protrusion is not only a needle shape but also a conical shape, a polygonal pyramid shape as a shape having a diameter decreasing toward the tip It is also possible to form fine projection groups such as a truncated cone shape, a polygonal truncated cone shape, and a parabolic shape.

また、ECR型のイオンビーム加工装置50を用いれば、比較的大きい面であっても一括して加工することができる。そして、このような方法によれば、ガラス状炭素基材を容易に表面加工することができ、無反射に近い反射防止効果を発揮することができる母型を製造することができる。   Further, if the ECR type ion beam processing apparatus 50 is used, even a relatively large surface can be processed in a lump. And according to such a method, the glass-like carbon base material can be surface-processed easily, and the mother die which can exhibit the antireflection effect near non-reflection can be manufactured.

本発明者らの研究によれば、特に、加速電圧を300V以上、かつ、加工時間を18分以上としてグラッシーカーボン基板にECR加工を施すことにより、根元部分から先端部まで縮径した針状又は円錐状の突起を確実に形成することができ、反射率を20%以下にすることができる。なお、加速電圧を大きくし過ぎると突起が細くなって転写時に折れ易くなり、加工時間を長くすると生産性の低下を招くおそれがあるため、加速電圧は1000V以下、加工時間は30分以下とすることが好ましい。
そして、ガラス状炭素基材において、上記のような先端に向けて縮径する形状を有する微細突起群が形成された表面は、柱状体の突起が形成されている場合に比べて入射光が反射し難く、より高い反射防止効果を奏するものと考えられる。
According to the researches of the present inventors, in particular, by applying ECR processing to a glassy carbon substrate with an acceleration voltage of 300 V or more and a processing time of 18 minutes or more, a needle-like shape having a reduced diameter from the root portion to the tip portion or A conical protrusion can be reliably formed, and the reflectance can be reduced to 20% or less. If the acceleration voltage is excessively increased, the protrusions become thin and easily break during transfer. If the processing time is increased, the productivity may be reduced. Therefore, the acceleration voltage is 1000 V or less and the processing time is 30 minutes or less. It is preferable.
In the glassy carbon base material, the surface on which the fine protrusion group having a shape that decreases in diameter toward the tip as described above is reflected by the incident light compared to the case where the protrusion of the columnar body is formed. It is difficult to achieve a higher antireflection effect.

本発明に係る母型10の表面に形成された先端に向けて縮径する形状の微細突起14は、200nm〜3000nm、より好ましくは720nm〜1370nmの平均高さ(H)を有し、各突起14の根元の直径、すなわち平均最大径が50nm〜300nmの範囲内、より好ましくは80nm〜220nmであり、50nm〜300nm、より好ましくは120nm〜220nmのピッチ(P)で形成されていれば、極めて高い反射防止効果を発揮することがわかった。特に、突起の高さが200nm以上であり、かつ、140nm以下のピッチで形成されていれば、無反射の構造とすることができる。   The fine protrusions 14 having a diameter reduced toward the tip formed on the surface of the mother die 10 according to the present invention have an average height (H) of 200 nm to 3000 nm, more preferably 720 nm to 1370 nm. 14 root diameter, that is, the average maximum diameter is in the range of 50 nm to 300 nm, more preferably 80 nm to 220 nm, and 50 nm to 300 nm, more preferably 120 nm to 220 nm. It was found that a high antireflection effect was exhibited. In particular, if the height of the protrusion is 200 nm or more and is formed with a pitch of 140 nm or less, a non-reflective structure can be obtained.

さらに本発明者らは、突起先端部の角度と反射率との関係について調査を行った。根元部分から先端部までテーパ状に縮径している突起14が所定のピッチで形成されている場合、突起14の先端部の角度(頂角)を2θ、根元部分の半径(D/2)をr、高さをhとすると、tanθ=r/hより、θ=tan-1(r/h)となる。
そして、無反射構造となるには、理論上、突起のピッチ(P)<137nm、高さ(h)>200nmが条件となる。これより、2θ<37.8°の場合に無反射構造となる。従って、突起14の先端部分の角度が上記の関係を満たすときに無反射又はそれに近い反射率を達成できると考えられる。ただし、突起先端部の角度が小さすぎる場合は、転写時に突起が折れ易く、また、径が均一な柱状に近づいて反射率が上昇してしまうものと考えられる。従って、突起14が針状又は円錐状の場合、先端部の角度は好ましくは3°以上、より好ましくは10°以上、特に好ましくは15°以上である。
Furthermore, the present inventors have investigated the relationship between the angle of the protrusion tip and the reflectance. When the protrusions 14 that are tapered from the root portion to the tip portion are formed with a predetermined pitch, the angle (vertical angle) of the tip portion of the protrusion 14 is 2θ and the radius of the root portion (D / 2) Where r is the height and h is the height, tan θ = r / h, so θ = tan −1 (r / h).
In order to achieve a non-reflective structure, theoretically, the pitch (P) <137 nm and the height (h)> 200 nm of the protrusions are required. Thus, a non-reflective structure is obtained when 2θ <37.8 °. Therefore, when the angle of the tip portion of the protrusion 14 satisfies the above relationship, it is considered that non-reflection or a reflectance close thereto can be achieved. However, if the angle of the tip of the protrusion is too small, it is considered that the protrusion is likely to be broken during transfer, and the reflectivity increases as it approaches a columnar shape with a uniform diameter. Therefore, when the protrusion 14 is needle-shaped or conical, the angle of the tip is preferably 3 ° or more, more preferably 10 ° or more, and particularly preferably 15 ° or more.

このようなガラス状炭素の基材の表面に、針状等、先端に向けて縮径する形状を有する微細な突起群を有する母型は、無反射に近い反射防止構造の転写パターンを有するものとなる。そして、このようなガラス状炭素から作製した母型は、耐熱性が極めて高いほか、グラファイトのような炭素素材とは異なり機械的強度も高いため、例えば、樹脂材料だけでなく、石英ガラスや金属のような融点の高い部材に対しても繰り返し転写することができる。   A matrix having a fine projection group having a shape that shrinks toward the tip, such as a needle shape, on the surface of such a glassy carbon substrate has a transfer pattern with an antireflection structure that is nearly nonreflective. It becomes. And since the matrix made from such glassy carbon has extremely high heat resistance and high mechanical strength unlike carbon materials such as graphite, for example, not only resin materials but also quartz glass and metal Such a member having a high melting point can be repeatedly transferred.

また、グラッシーカーボンの加工面にニッケル、金等の金属でめっきあるいは蒸着を施して母型を製造してもよい。このように製造した型には、グラッシーカーボンの加工面に形成した凹凸パターンが反映される。従って、この母型を用いれば、例えば樹脂材料からなるフィルムなど融点(軟化点)が比較的低い部材に対して反射防止構造を間接的に転写させることができ、無反射に近い反射防止機能を有する樹脂フィルム等を製造することができる。   Alternatively, the mother die may be manufactured by plating or vapor-depositing a processed surface of glassy carbon with a metal such as nickel or gold. The mold produced in this manner reflects the uneven pattern formed on the processed surface of the glassy carbon. Therefore, if this matrix is used, the antireflection structure can be indirectly transferred to a member having a relatively low melting point (softening point) such as a film made of a resin material, and an antireflection function close to non-reflection is achieved. The resin film etc. which have can be manufactured.

さらに、本発明に係る母型は、ガラス状炭素の基材の表面に反射防止構造を構成する微細な突起の5倍以上の幅と高さを有し、先端に向けて縮径する形状を有する大型の突起が点在するものとしてもよい。このような大型の突起を形成させるためには、例えば、ガラス状炭素の基材の表面に大型の突起を形成するためのマスク材料を点在させた状態でイオンビーム加工を施せばよい。その結果、マスク部分以外は加工され、マスクされた部分が大型の突起として残る。なお、マスク材料としては、例えば、シロキサンポリマー等を用いることができ、フォトリソグラフィや電子ビームリソグラフィ等によりガラス状炭素基材上の所定の位置にマスクを点在させることができる。   Furthermore, the matrix according to the present invention has a shape that has a width and height that is five times or more of the fine protrusions that constitute the antireflection structure on the surface of the glassy carbon substrate, and that is reduced in diameter toward the tip. It is good also as what has the large protrusion which has. In order to form such large protrusions, for example, ion beam processing may be performed in a state where a mask material for forming large protrusions is scattered on the surface of a glassy carbon substrate. As a result, portions other than the mask portion are processed, and the masked portion remains as a large protrusion. As the mask material, for example, a siloxane polymer or the like can be used, and the mask can be scattered at predetermined positions on the glassy carbon substrate by photolithography, electron beam lithography, or the like.

そして、このようにガラス状炭素基材の表面上に針状等の微細な突起とともに大型の突起が点在している、反射防止構造パターンを有する母型を用い、例えば石英ガラス等の光学基板に転写すれば、ナノオーダーの微細な突起群とともに、マイクロオーダーの切り欠き部(マイクロプリズムアレイ等と呼ばれる)を有する表面構造に加工することができる。このような表面構造を有するガラスとすれば、より高い反射防止効果を有する光学部材を得ることができる。
以上、母型10を構成する基材12の材質(モールド材料)として、ガラス状炭素(グラッシーカーボン)を用いた場合を中心に説明したが、ガラス状炭素に限定されるわけではなく、前述のように、シリコン、SOG、石英、セラミックス、又は、ニッケル特にめっきで作製されるニッケルあるいはタンタルのような金属等も用いることができる。
Then, using a matrix having an antireflection structure pattern in which large protrusions are scattered together with fine protrusions such as needles on the surface of the glassy carbon base material, an optical substrate such as quartz glass is used. Can be processed into a surface structure having a micro-order notch (referred to as a microprism array or the like) together with a group of fine nano-order protrusions. If the glass has such a surface structure, an optical member having a higher antireflection effect can be obtained.
As described above, the case where glassy carbon (glassy carbon) is used as the material (mold material) of the base material 12 constituting the mother die 10 has been mainly described. However, the material is not limited to glassy carbon. In this way, silicon, SOG, quartz, ceramics, nickel, particularly metals such as nickel or tantalum produced by plating, and the like can also be used.

<離型剤>
本発明では、離型剤として、下記一般式(I)で表されるペルフルオロビフェニルアルキル鎖を有するシランカップリング剤(以下、適宜、「シランカップリング剤」、あるいは、「離型剤」という。)を用い、前記母型10の凹凸パターン14が形成されている表面に、該シランカップリング剤の膜16を形成する(図1(A))。
<Release agent>
In the present invention, as a release agent, a silane coupling agent having a perfluorobiphenylalkyl chain represented by the following general formula (I) (hereinafter referred to as “silane coupling agent” or “release agent” as appropriate). ) Is used to form the silane coupling agent film 16 on the surface of the mother die 10 on which the concave / convex pattern 14 is formed (FIG. 1A).



(式(I)中、nは8、10、12、又は14の整数を示し、mは3又は4の整数を示し、X、Y、Zは、それぞれ独立して、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基、又はハロゲン原子を表す加水分解性基である。)


(In the formula (I), n represents an integer of 8, 10, 12, or 14, m represents an integer of 3 or 4, and X, Y, and Z each independently represent a methoxy group, an ethoxy group, It is a hydrolyzable group representing a propoxy group, an isopropoxy group, or a halogen atom.)

上記シランカップリング剤は、表面エネルギーが低く水に対して100度以上の接触角を示し、しかも300℃程度あるいはそれ以上の耐熱性を有する。特に、nが10以上のシランカップリング剤は、350℃以上の雰囲気に4時間以上、あるいは400℃の雰囲気に10時間晒しても前記接触角の値を維持することができる。すなわち、このシランカップリング剤は、それによる改質表面の接触角の低下が見られないというほどの優れた耐熱性を有し、さらに、耐久性、離型性、および防汚性にも優れている。   The silane coupling agent has a low surface energy, exhibits a contact angle of 100 ° or more with water, and has a heat resistance of about 300 ° C. or more. In particular, a silane coupling agent having n of 10 or more can maintain the value of the contact angle even when exposed to an atmosphere of 350 ° C. or more for 4 hours or more, or 400 ° C. for 10 hours. In other words, this silane coupling agent has excellent heat resistance so that the contact angle of the modified surface is not lowered by the silane coupling agent, and is also excellent in durability, releasability and antifouling property. ing.

上記一般式(I)で表されるシランカップリング剤は、例えば以下の方法によって製造することができる。   The silane coupling agent represented by the general formula (I) can be produced, for example, by the following method.

下記一般式(2)で表される4,4’−ジブロモビフェニルを、
4,4′-dibromobiphenyl represented by the following general formula (2)

下記一般式(3)で表されるペルフルオロアルキルヨージドと極性溶媒中で、銅ブロンズ粉触媒を用いて反応させて、
F(CFI (3)
(式中、nは8〜14の正数である。)
下記一般式(4)で表される4−ペルフルオロアルキル−4’−ブロモビフェニルを合成する。
In a perfluoroalkyl iodide represented by the following general formula (3) and a polar solvent, the reaction is carried out using a copper bronze powder catalyst,
F (CF 2 ) n I (3)
(In the formula, n is a positive number of 8 to 14.)
4-perfluoroalkyl-4′-bromobiphenyl represented by the following general formula (4) is synthesized.

次に、上記4−ペルフルオロアルキル−4’−ブロモビフェニルを、下記一般式(5)で表される不飽和アルキルブロミドと極性溶媒中でCuI触媒を用いて反応させて、
CH=CH(CH−Br (5)
(式中、pは1〜4の正数である。)
下記一般式(6)で表される4−ペルフルオロアルキル−4’−ビニルアルキルビフェニルを合成する。
Next, the 4-perfluoroalkyl-4′-bromobiphenyl is reacted with an unsaturated alkyl bromide represented by the following general formula (5) in a polar solvent using a CuI catalyst,
CH 2 = CH (CH 2) p -Br (5)
(In the formula, p is a positive number of 1 to 4.)
4-perfluoroalkyl-4′-vinylalkylbiphenyl represented by the following general formula (6) is synthesized.

その後、上記4−ペルフルオロアルキル−4’−ビニルアルキルビフェニルを、下記シラン類から選択される1種と、有機溶媒中で塩化白金酸触媒を用いて反応させて、前記一般式(I)で表されるシランカップリング剤を製造することができる。   Thereafter, the 4-perfluoroalkyl-4′-vinylalkylbiphenyl is reacted with one selected from the following silanes in an organic solvent using a chloroplatinic acid catalyst, and represented by the general formula (I). A silane coupling agent can be produced.

シラン類:トリメトキシシラン、トリエトキシシラン、トリプロピルシラン、トリイソプロピルシラン、メチルジメトキシシシラン、メチルジエトキシシシラン、メチルジプロポキシシラン、メチルジイソプロポキシシラン、トリクロロシラン、メチルジクロロシラン   Silanes: trimethoxysilane, triethoxysilane, tripropylsilane, triisopropylsilane, methyldimethoxysilane, methyldiethoxysilane, methyldipropoxysilane, methyldiisopropoxysilane, trichlorosilane, methyldichlorosilane

上記シランカップリング剤を母型の転写パターン面に付与する方法は特に限定されないが、ナノサイズの凹凸パターンの場合には、付与したシランカップリング剤の膜が厚過ぎるとパターンが埋まってしまう。一方、シランカップリング剤の付与が不十分であると、凹凸パターン(特に高アスペクト比のものなど)の底部(凹部)まで離型剤が十分に行き渡らないおそれがある。これらの問題が発生しないように、例えば、スプレーコート、スピンコート、ディッピング、それらの重ね塗り、ロールコート、スクリーン印刷、蒸着等、公知のコーティング方法から選択することができる。   The method for applying the silane coupling agent to the transfer pattern surface of the matrix is not particularly limited. However, in the case of a nano-sized uneven pattern, the pattern is buried if the applied silane coupling agent film is too thick. On the other hand, if the application of the silane coupling agent is insufficient, the release agent may not be sufficiently distributed to the bottom (concave portion) of the uneven pattern (especially one having a high aspect ratio). In order to prevent these problems from occurring, it can be selected from known coating methods such as spray coating, spin coating, dipping, their overcoating, roll coating, screen printing, and vapor deposition.

例えば、転写パターンが、突起(凸部)の高さが1μm未満で、アスペクト比が2以上のnmオーダーとなる微細な構造の場合、シランカップリング剤をコートする際、加圧による転写パターンの破壊を防ぎ、パターン面にできるだけ均一に付与するため、上記シランカップリング剤を溶媒に溶かしてスピンコートによって付与することが好ましく、大型のモールドの場合にはディッピングが好ましい。さらに、シランカップリング剤をモールドの底部(凹部)まで届かせるには、対流や超音波振動を加えることが効果的である。
なお、離型剤層は、凹凸パターン上全体に形成してもよいし、凹凸パターンの大きさ、密度、転写されたパターンの用途、被転写部材の材質などによっては、パターンの一部、例えば凸部のみに形成してもよい。
For example, when the transfer pattern has a fine structure in which the height of the protrusion (convex portion) is less than 1 μm and the aspect ratio is on the order of 2 nm or more, when the silane coupling agent is coated, In order to prevent breakage and apply the pattern surface as uniformly as possible, the silane coupling agent is preferably dissolved in a solvent and applied by spin coating. In the case of a large mold, dipping is preferable. Furthermore, in order to reach the silane coupling agent to the bottom (concave portion) of the mold, it is effective to apply convection or ultrasonic vibration.
The release agent layer may be formed on the entire concavo-convex pattern. Depending on the size and density of the concavo-convex pattern, the use of the transferred pattern, the material of the transferred member, etc. You may form only in a convex part.

シランカップリング剤を溶かす溶媒としては、例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン、フッ素系溶剤(例えば、住友3M社製のHFE−7100、HFE−7200[(CFCFCF−O−CHCH]、フルオロポリエーテル系溶剤、代替フロンなど)、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、酢酸エチルなどが挙げられる。これらの中から選択した溶媒に、シランカップリング剤を0.01〜10%、さらに0.1〜1.0%の濃度(重量%)で用いることが好ましい。 Examples of the solvent for dissolving the silane coupling agent include benzene, toluene, xylene, and fluorine-based solvents (for example, HFE-7100, HFE-7200 [(CF 3 ) 2 CFCF 2 —O—CH 2 CH, manufactured by Sumitomo 3M). 3 ], fluoropolyether solvents, alternative chlorofluorocarbons, etc.), diethyl ether, tetrahydrofuran, ethyl acetate and the like. It is preferable to use a silane coupling agent at a concentration (wt%) of 0.01 to 10%, and further 0.1 to 1.0% in a solvent selected from these.

また、母型10の転写パターン面に形成するシランカップリング剤の膜16は、その膜厚が大き過ぎると、パターン14の微細な凹凸間に離型剤16が充填され、被転写材料(金属)18が深く埋め込まれ難くなる結果、母型の転写パターン14が金属膜18に十分反映されない可能性もある。そのため、母型の転写パターン面に形成する離型剤16の膜厚は、好ましくは単分子層〜50nmであり、より好ましくは単分子層〜10nmである。   Further, if the film 16 of the silane coupling agent formed on the transfer pattern surface of the mother die 10 is too large, the release agent 16 is filled between the fine irregularities of the pattern 14 to transfer the material to be transferred (metal ) 18 becomes difficult to be embedded deeply, so that there is a possibility that the transfer pattern 14 of the master mold is not sufficiently reflected in the metal film 18. Therefore, the film thickness of the release agent 16 formed on the transfer pattern surface of the mother die is preferably a monomolecular layer to 50 nm, and more preferably a monomolecular layer to 10 nm.

シランカップリング剤の膜厚は、例えば、転写パターン面に塗布する際に用いる溶液中のシランカップリング剤の濃度で調整することができるほか、転写パターン面にシランカップリング剤を含む溶液を塗布した後、溶媒でリンスすることによって薄膜化を図ることもできる。   The film thickness of the silane coupling agent can be adjusted by, for example, the concentration of the silane coupling agent in the solution used when applying to the transfer pattern surface, and a solution containing the silane coupling agent is applied to the transfer pattern surface. Then, the film can be thinned by rinsing with a solvent.

次に、シランカップリング剤の膜16が形成された母型10を、必要に応じて加熱処理してベークする。また、母型10の凹凸パターン14が形成された表面に前記シランカップリング剤を含む液を付与した後、加熱処理の前又は後に、前記シランカップリング剤(離型剤)を含む液が付与された母型の表面をリンスすることが好ましい。特に加熱処理後にリンスを行うことが好ましい。加熱処理条件としては、限定的でなく、例えば、オーブン中で130℃で30分間、150℃で20〜30分間、あるいは120〜160℃で15〜35分間行えばよい。
本発明で用いるシランカップリング剤は、ペルフルオロアルキル基及びビフェニルアルキル基を有するため、上記離型剤膜16はモノレーヤー(分子一層)となり、しかも加熱処理によって、2次元ないし3次元の網状のシロキサン結合を形成するシロキサンネットワークが構築されるので、凹凸パターン14の転写に効果的であると推察される。
Next, the mother die 10 on which the silane coupling agent film 16 is formed is baked by heat treatment as necessary. Further, after the liquid containing the silane coupling agent is applied to the surface of the mother mold 10 on which the uneven pattern 14 is formed, the liquid containing the silane coupling agent (release agent) is applied before or after the heat treatment. It is preferable to rinse the surface of the formed matrix. In particular, rinsing is preferably performed after the heat treatment. The heat treatment conditions are not limited. For example, the heat treatment may be performed in an oven at 130 ° C. for 30 minutes, 150 ° C. for 20 to 30 minutes, or 120 to 160 ° C. for 15 to 35 minutes.
Since the silane coupling agent used in the present invention has a perfluoroalkyl group and a biphenylalkyl group, the release agent film 16 becomes a monolayer (a molecular layer), and a two-dimensional or three-dimensional network siloxane bond is formed by heat treatment. It is presumed that the siloxane network that forms the film is effective in transferring the concavo-convex pattern 14.

<金属膜>
次に、シランカップリング剤の膜16上に金属膜18を形成する(図1(B))。
シランカップリング剤の膜16が形成された母型10の表面に金属膜18を付与する方法は限定されないが、真空蒸着法、めっき法、あるいは金属インクを付与後、加熱する方法などが好ましく用いられ、製造する金属微細構造体の使用目的あるいは母型10の材質等に応じて選択することができる。
特に、本発明で用いるシランカップリング剤は高い耐熱性を有するために、該シランカップリング剤の膜16を形成した母型10の凹凸パターン14上に、通常、200℃〜400℃の温度条件で行なう真空蒸着法を使って金属膜18を形成することができる。
また、金属インクを用いる前記方法においても、シランカップリング剤の高耐熱性を活かすことができる。母型10の凹凸パターン14が形成されている表面に金属インク分散液を塗布した後に、分散液に含まれる、例えばバインダーなどの金属以外の材料を加熱によって昇華除去する。このように加熱によってバインダー等の材料を昇華除去する際、母型に予め付与されているシランカップリング剤が分解などを起こさずに、主として金属からなる膜を形成することができる。
<Metal film>
Next, a metal film 18 is formed on the film 16 of the silane coupling agent (FIG. 1B).
The method of applying the metal film 18 to the surface of the matrix 10 on which the silane coupling agent film 16 is formed is not limited, but a vacuum deposition method, a plating method, or a method of heating after applying a metal ink is preferably used. And can be selected according to the purpose of use of the metal microstructure to be manufactured or the material of the mother die 10.
In particular, since the silane coupling agent used in the present invention has high heat resistance, a temperature condition of usually 200 ° C. to 400 ° C. is provided on the concave / convex pattern 14 of the matrix 10 on which the film 16 of the silane coupling agent is formed. The metal film 18 can be formed by using the vacuum evaporation method performed in the above.
Moreover, also in the said method using a metal ink, the high heat resistance of a silane coupling agent can be utilized. After the metal ink dispersion is applied to the surface of the mother die 10 on which the concave / convex pattern 14 is formed, materials other than metal, such as a binder, contained in the dispersion are sublimated and removed by heating. In this way, when a material such as a binder is sublimated and removed by heating, a film mainly composed of metal can be formed without causing decomposition or the like of the silane coupling agent previously applied to the matrix.

金属膜18は、通常、母型の凹凸パターン14が形成されている面全体に形成されるが、凸部のみに形成してもよい。
製造する金属微細構造体の用途が、例えば、触媒あるいはプラズモンセンサー(SPR)の場合には、母型10の凹凸パターン14が形成された面全体に金属膜18を形成した後、金属膜全体を支持部材20と一体化させる。
The metal film 18 is usually formed on the entire surface on which the matrix pattern 14 is formed, but it may be formed only on the convex portion.
When the metal microstructure to be manufactured is, for example, a catalyst or a plasmon sensor (SPR), a metal film 18 is formed on the entire surface of the mother die 10 on which the concavo-convex pattern 14 is formed, and then the entire metal film is formed. Integrate with the support member 20.

一方、金属微細構造体として配線基板を製造する場合には、母型に形成した金属膜の一部を支持部材と一体化させればよく、例えば、次のような方法が適用することができる。
凹凸パターンの凸部が配線パターンに相当する母型を用意し、凹凸パターンが形成されている面に金属膜を形成する。次いで、支持部材として片面に粘着層を有するシート部材を用い、好ましくは該シート部材に張力をかけながら、シート部材の粘着層を金属膜に圧接させることにより、凹凸パターンの凸部に相当する金属膜の一部を粘着層に接着させる。その後、シート部材とともに金属膜の一部を剥離させることにより、母型の凸パターンに対応した金属膜の一部を配線として有する配線基板を製造することができる。
On the other hand, when a wiring board is manufactured as a metal microstructure, a part of the metal film formed on the matrix may be integrated with the support member. For example, the following method can be applied. .
A matrix whose convex portions of the concave / convex pattern correspond to wiring patterns is prepared, and a metal film is formed on the surface on which the concave / convex pattern is formed. Next, a sheet member having an adhesive layer on one side is used as a support member, and preferably the metal corresponding to the convex portion of the concavo-convex pattern is formed by pressing the adhesive layer of the sheet member against the metal film while applying tension to the sheet member. A part of the film is adhered to the adhesive layer. Thereafter, a part of the metal film is peeled off together with the sheet member, whereby a wiring board having a part of the metal film corresponding to the convex pattern of the matrix as a wiring can be manufactured.

また、母型の凹凸パターンの凸部分のみに金属膜を形成した後、支持部材を金属膜と一体化し、母型から剥離することによって、配線基板を作製することもできる。
粘着シートのような厚みが薄くかつフレキシブルな支持部材を用いて作製される配線基板は、例えば、携帯電話機の狭い内部の屈曲部などに使用される。
金属膜の厚さは、母型の凹凸パターンの深さに影響されるが、金属膜の厚みが薄過ぎると配線の高抵抗化や断線を招き易く、厚過ぎると成膜に時間を要し、製造コストの上昇を招いてしまう。これらの観点から、金属膜の厚みは20〜1000nm程度であることが好ましい。
金属膜を構成する金属材料としては、製造すべき金属微細構造体の用途、目的等に応じて選択すればよく、例えば、AU、Ag、Cu、Al、Co、Ni、W、Ptなどを用いることができる。
Moreover, after forming a metal film only on the convex part of the concavo-convex pattern of the mother die, the wiring board can be produced by integrating the support member with the metal film and peeling it from the mother die.
A wiring board manufactured using a thin and flexible support member such as an adhesive sheet is used for, for example, a narrow internal bent portion of a mobile phone.
The thickness of the metal film is affected by the depth of the concave / convex pattern of the matrix, but if the thickness of the metal film is too thin, it tends to cause high resistance and disconnection of the wiring, and if it is too thick, it takes time to form the film. This increases the manufacturing cost. From these viewpoints, the thickness of the metal film is preferably about 20 to 1000 nm.
What is necessary is just to select as a metal material which comprises a metal film according to the use of the metal microstructure which should be manufactured, the objective, etc., for example, AU, Ag, Cu, Al, Co, Ni, W, Pt etc. are used. be able to.

<支持部材>
次に、金属膜18と一体化させる支持部材20について説明する。
支持部材20は、製造すべき金属微細構造体に応じて選択すればよく、ガラス、セラミック、プラスチックなどが用いられ、例えば、PETのような樹脂フィルムを用いることもできる。例えば、熱可塑性の樹脂フィルムを金属膜18に押し付けた状態で加熱すると、該樹脂フィルムが軟化して金属膜18と接着し、必要に応じて、その後冷却して再度硬化させる(図1(C))。これにより金属膜18と支持部材20とが接着する。
このように金属膜18に樹脂フィルム20を接着させて一体化した合体物をシランカップリング剤の膜16から剥離することで、金属微細構造体30を得ることができる(図1(D))。
<Supporting member>
Next, the support member 20 integrated with the metal film 18 will be described.
The support member 20 may be selected according to the metal microstructure to be manufactured, and glass, ceramic, plastic, or the like may be used. For example, a resin film such as PET may be used. For example, when a thermoplastic resin film is heated while pressed against the metal film 18, the resin film softens and adheres to the metal film 18, and then is cooled and cured again as necessary (FIG. 1 (C )). Thereby, the metal film 18 and the support member 20 adhere.
Thus, the metal fine structure 30 can be obtained by peeling from the film | membrane 16 of a silane coupling agent the unification thing which adhered the resin film 20 to the metal film 18, and was integrated (FIG.1 (D)). .

支持部材として用いる樹脂フィルムの材質及び厚さは限定されないが、厚さが薄過ぎると支持体としての強度が不十分となり、厚過ぎるとフレキシブル性が低下する。樹脂フィルムの材質、金属微細構造体の用途等にもよるが、例えば10〜200μm程度の厚みを有する樹脂フィルムを用いることができる。
また、先述したように、粘着テープのような、片面に粘着層が設けられた樹脂フィルムを支持部材20として用いて、凹凸パターンの凸部上に形成された金属膜18と接着した後、剥離させることで、配線基板を作製することもできる。
The material and thickness of the resin film used as the support member are not limited, but if the thickness is too thin, the strength as the support becomes insufficient, and if it is too thick, the flexibility is lowered. Although depending on the material of the resin film, the use of the metal microstructure, etc., a resin film having a thickness of about 10 to 200 μm can be used, for example.
Further, as described above, a resin film having an adhesive layer provided on one side, such as an adhesive tape, is used as the support member 20 and adhered to the metal film 18 formed on the convex portion of the concavo-convex pattern, and then peeled off. By doing so, a wiring board can also be manufactured.

また、金属膜18に熱硬化性樹脂または光硬化性樹脂を付与して未硬化の樹脂層を設けた後、加熱または紫外線照射をして樹脂層を硬化させることにより支持部材としてもよい。樹脂層を硬化させて得た支持部材は金属膜と一体化し、得られた合体物を母型から剥離して金属微細構造体を作製する。金属膜18に熱硬化性樹脂または光硬化性樹脂を付与する方法は特に限定されないが、紫外線硬化性樹脂あるいは熱硬化性樹脂の樹脂材料を含む溶液を、スプレーコート、スピンコート、ロールコート等、公知のコーティング方法により塗布する方法が好適である。
なお、熱硬化性樹脂を用いて支持部材を得る際、母型なども含めて全体が加熱されるが、本発明に用いるシランカップリング剤は高い耐熱性を有するため、加熱しても特に問題ない。
Alternatively, a thermosetting resin or a photocurable resin may be applied to the metal film 18 to provide an uncured resin layer, and then the resin layer may be cured by heating or ultraviolet irradiation to form a support member. The support member obtained by curing the resin layer is integrated with the metal film, and the resulting combined product is peeled from the matrix to produce a metal microstructure. A method for applying a thermosetting resin or a photocurable resin to the metal film 18 is not particularly limited, but a solution containing a resin material of an ultraviolet curable resin or a thermosetting resin is used for spray coating, spin coating, roll coating, etc. A method of applying by a known coating method is suitable.
In addition, when a support member is obtained using a thermosetting resin, the whole including the mother mold is heated. However, since the silane coupling agent used in the present invention has high heat resistance, it is particularly problematic even when heated. Absent.

さらに、金属膜18に熱硬化性樹脂または光硬化性樹脂を付与して未硬化の樹脂層を設け、該樹脂層上に樹脂フィルムを配置した後、加熱または紫外線照射をして樹脂層を硬化させることにより、硬化した樹脂層と樹脂フィルムとを含む支持部材とすることもできる。例えば、金属膜18に硬化性樹脂を塗布して塗布膜とした後、この塗布膜に樹脂フィルムを押し当てながら硬化させる。これにより、金属膜は硬化した硬化膜と接合するとともに、硬化した樹脂膜と樹脂フィルムとからなる支持部材が得られる。
なお、紫外線硬化性樹脂を用いる場合には、紫外線を透過する樹脂フィルムを用い、樹脂フィルム側から紫外線を照射して硬化させることが好ましい。
Further, an uncured resin layer is provided by applying a thermosetting resin or a photocurable resin to the metal film 18, and after placing the resin film on the resin layer, the resin layer is cured by heating or ultraviolet irradiation. By making it, it can also be set as the support member containing the hardened | cured resin layer and resin film. For example, a curable resin is applied to the metal film 18 to form a coating film, and then cured while pressing the resin film against the coating film. As a result, the metal film is bonded to the cured film, and a support member composed of the cured resin film and the resin film is obtained.
In addition, when using an ultraviolet curable resin, it is preferable to use the resin film which permeate | transmits an ultraviolet-ray, and to cure by irradiating an ultraviolet-ray from the resin film side.

凹凸パターン14に前記一般式(I)で表されるシランカップリング剤の膜16が設けられた母型10は、上記のような支持部材20と金属膜18との合体物(金属微細構造体)を繰り返し作製するのに有利に使用することができる。
また、金属膜18との接合強度を向上させるため、支持部材20、特に樹脂フィルムの表面を粗面化してもよい。例えば、支持部材20の表面に微粒子を付着させる方法、微粒子を高圧で吹き付ける方法(ブラスト)、などによって支持部材20の表面を荒らすことで、凹凸が形成され、被転写材料(金属膜)18との接合強度を向上させることができる。
The mother die 10 in which the concavo-convex pattern 14 is provided with the silane coupling agent film 16 represented by the general formula (I) is a combination of the support member 20 and the metal film 18 as described above (metal microstructure). ) Can be used advantageously for repeated preparation.
Further, in order to improve the bonding strength with the metal film 18, the surface of the support member 20, particularly the resin film, may be roughened. For example, the surface of the support member 20 is roughened by a method of attaching fine particles to the surface of the support member 20, a method of spraying fine particles at a high pressure (blasting), or the like, whereby irregularities are formed and the material to be transferred (metal film) 18. It is possible to improve the bonding strength.

<離型>
前記金属膜18を前記支持部材20とともに前記母型12から剥離させることにより、前記母型12の前記凹凸パターン14が反映された前記金属膜18と、該金属膜18と一体化した前記支持部材20とを有する金属微細構造体30を得る(図1(D))。
金属膜18と一体化した支持部材20を保持して母型10から引き離せばよい。これにより、シランカップリング剤の膜16と金属膜18とが剥離し、母型10の微細パターン14が精度良く反映された金属膜18と支持部材20とを有する金属微細構造体30が得られる。本発明では、前記一般式(I)で表されるシランカップリング剤を離型剤として用いているため、母型10の凹凸パターン14が反映された金属膜18(被転写部材)を母型10から容易に剥離することができるとともに、母型10の微細パターン14の破壊を効果的に抑制することができる。
<Release>
The metal film 18 reflecting the concave / convex pattern 14 of the mother die 12 by separating the metal film 18 from the mother die 12 together with the support member 20, and the support member integrated with the metal film 18 20 is obtained (FIG. 1D).
What is necessary is just to hold | maintain the supporting member 20 integrated with the metal film 18, and to pull away from the mother die 10. FIG. Thereby, the film 16 of the silane coupling agent and the metal film 18 are peeled off, and the metal microstructure 30 having the metal film 18 and the support member 20 in which the fine pattern 14 of the mother die 10 is accurately reflected is obtained. . In the present invention, since the silane coupling agent represented by the general formula (I) is used as a mold release agent, the metal film 18 (transfer member) reflecting the concave / convex pattern 14 of the mother die 10 is used as a mother die. 10 can be easily peeled off, and destruction of the fine pattern 14 of the mother die 10 can be effectively suppressed.

なお、シランカップリング剤の膜16は母型10の材質にもよるが、例えば、母型10としてグラッシーカーボンを用いた場合、金属膜18の剥離後においても転写パターン面に強固に結合しているため、剥離後、シランカップリング剤を再度付与せずに、金属膜18の形成(図1(B))、金属膜18と支持部材20との一体化(図1(C))、支持部材20と一体化した金属膜18の剥離(図1(D))を繰り返し行うことができる。従って、本発明を適用すれば、例えば、無反射に近い反射防止機能を有する金属膜と、樹脂フィルムやガラス基板等の支持部材とが一体化した金属微細構造体を低コストで量産することも可能である。   Although the silane coupling agent film 16 depends on the material of the mother die 10, for example, when glassy carbon is used as the mother die 10, it is firmly bonded to the transfer pattern surface even after the metal film 18 is peeled off. Therefore, after peeling, without applying the silane coupling agent again, formation of the metal film 18 (FIG. 1B), integration of the metal film 18 and the support member 20 (FIG. 1C), support The metal film 18 integrated with the member 20 can be repeatedly peeled off (FIG. 1D). Therefore, if the present invention is applied, for example, a metal microstructure having an antireflection function close to non-reflection and a support member such as a resin film or a glass substrate can be mass-produced at a low cost. Is possible.

特に、グラッシーカーボンの基材にECRによるイオンビーム加工を施せば、高さが1μm未満であり、アスペクト比が2以上の針状、円錐状、角錐状等、根元から先端に向けて縮径する形状を有する微細な突起群からなるパターンを形成することができるので、これを母型として用いて本発明の製造方法を適用すれば、高さが1μm未満であり、アスペクト比が2以上の微細な突起群を含むパターンを有する金属膜と支持部材とからなる金属微細構造体を製造することができる。   In particular, if ion beam processing by ECR is performed on a glassy carbon substrate, the diameter is reduced from the root to the tip, such as a needle shape, cone shape, pyramid shape, etc., with a height of less than 1 μm and an aspect ratio of 2 or more. Since a pattern composed of a group of fine protrusions having a shape can be formed, if the manufacturing method of the present invention is applied using this as a mother mold, the height is less than 1 μm and the aspect ratio is 2 or more. A metal microstructure comprising a metal film having a pattern including a group of protrusions and a support member can be manufactured.

また、本発明によって製造された金属微細構造体を金型として用い、母型の凹凸パターンが反映された金属膜のパターンを他の部材に繰り返し転写することで、凹凸パターンを有する多数の複写体を繰り返し製造することができる。
例えば、金属微細構造体の凹凸パターンを有する金属膜上に、前記一般式(I)で表されるシランカップリング剤の膜を形成した後、先述したような方法で、樹脂フィルム又は、熱硬化性樹脂あるいは紫外線硬化性樹脂からなる硬化樹脂に凹凸パターンを再転写する。例えば、シランカップリング剤の膜上に熱硬化性樹脂または光硬化性樹脂を付与した後、加熱または紫外線照射をして前記付与した樹脂を硬化させ、硬化した樹脂を金属膜から剥離する。これにより凹凸パターンを有する樹脂組成物を得る。これを繰り返すことで、凹凸パターンを有する樹脂成形物を大量に生産することもできる。
In addition, by using the metal microstructure manufactured according to the present invention as a mold and repeatedly transferring the pattern of the metal film reflecting the uneven pattern of the matrix to other members, a large number of copies having the uneven pattern Can be produced repeatedly.
For example, after forming a film of a silane coupling agent represented by the general formula (I) on a metal film having a concavo-convex pattern of a metal microstructure, a resin film or thermosetting is performed by the method described above. The concavo-convex pattern is re-transferred to a curable resin made of a curable resin or an ultraviolet curable resin. For example, after a thermosetting resin or a photocurable resin is applied on the silane coupling agent film, the applied resin is cured by heating or ultraviolet irradiation, and the cured resin is peeled from the metal film. Thereby, a resin composition having an uneven pattern is obtained. By repeating this, it is possible to produce a large amount of resin moldings having an uneven pattern.

以上のように、本発明によれば、母型の凹凸パターン上に金属膜を形成することができ、該金属膜と一体化させた支持部材とともに容易に剥離することができ、剥離する際に母型の凹凸パターンの破壊が抑制される。このようにして支持部材に転写された金属膜は、母型のパターンが忠実に反映され、すなわち解像度が良く、しかも、支持部材に転写された金属膜にはクラックが発生し難い。また、母型を繰り返して使用することができ、母型の耐久性を長期間にわたって維持することができる。   As described above, according to the present invention, the metal film can be formed on the concave-convex pattern of the matrix, and can be easily peeled off together with the support member integrated with the metal film. Breakage of the uneven pattern of the matrix is suppressed. The metal film transferred to the support member in this manner reflects the matrix pattern faithfully, that is, the resolution is good, and the metal film transferred to the support member does not easily crack. Further, the mother die can be used repeatedly, and the durability of the mother die can be maintained over a long period of time.

以下、実施例について説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, examples will be described, but the present invention is not limited to the following examples.

‐基材の表面加工‐
表面が研磨されたグラッシーカーボン(東海カーボン株式会社製)の基板(厚さ:1mm、縦横:10mm×10mm)を、図2に示したような構成のECR(電子サイクロトン共鳴)型のイオンビーム加工装置(株式会社エリオニクス製、商品名:EIS−200ER)を用いて表面にイオンビーム加工を施した。
このイオンビーム加工装置50は、基板52を保持するためのホルダ66、ガス導入管54、プラズマ生成室56、エクストラクター58、電磁石60、イオンビーム引き出し電極62、ファラデーカップ64等を備えている。なお、例えば500V以下の低加速電圧では電流密度が小さくなるので、エクストラクター58は、電流密度を上げるために引き出し電極62よりプラズマ側でイオンを引き出すためのグリッドである。エクストラクター58を用いれば、加速電圧が低くても、電流密度が大きくなり加工速度を高めることができる。
-Surface treatment of substrate-
A glassy carbon (made by Tokai Carbon Co., Ltd.) substrate with a polished surface (thickness: 1 mm, length and width: 10 mm × 10 mm), an ECR (electron cycloton resonance) type ion beam having a structure as shown in FIG. The surface was subjected to ion beam processing using a processing apparatus (trade name: EIS-200ER, manufactured by Elionix Co., Ltd.).
The ion beam processing apparatus 50 includes a holder 66 for holding the substrate 52, a gas introduction tube 54, a plasma generation chamber 56, an extractor 58, an electromagnet 60, an ion beam extraction electrode 62, a Faraday cup 64, and the like. For example, since the current density decreases at a low acceleration voltage of 500 V or less, the extractor 58 is a grid for extracting ions on the plasma side from the extraction electrode 62 in order to increase the current density. If the extractor 58 is used, even if the acceleration voltage is low, the current density increases and the machining speed can be increased.

グラッシーカーボン基板52をホルダ66にセットし、反応ガスとして酸素を導入するとともに所定の加速電圧をかけてグラッシーカーボン基板52の表面にイオンビーム加工を施した。加工条件は以下の通りである。
ビーム照射角度:加工面に対して垂直(基板の転写パターン面に対して90°)
反応ガス:酸素
ガス流量:3.0SCCM
マイクロ波:100W
加速電圧:500V
加工時間:45分
真空度: 1.3×10−2Pa
The glassy carbon substrate 52 was set in a holder 66, oxygen was introduced as a reaction gas, and a predetermined acceleration voltage was applied to the surface of the glassy carbon substrate 52 to perform ion beam processing. The processing conditions are as follows.
Beam irradiation angle: perpendicular to the processing surface (90 ° to the transfer pattern surface of the substrate)
Reaction gas: Oxygen Gas flow rate: 3.0 SCCM
Microwave: 100W
Acceleration voltage: 500V
Processing time: 45 minutes Vacuum degree: 1.3 × 10 −2 Pa

図3は加工時間を変化させて加工したグラッシーカーボン基板の表面状態を示すSEM画像である。図3に見られるように、グラッシーカーボン基板の表面(加工面)には先端に向けて縮径する形状を有する微小な突起群からなるパターン形成され、加工時間に応じて突起の高さ及びピッチが変化した。   FIG. 3 is an SEM image showing the surface state of the glassy carbon substrate processed by changing the processing time. As can be seen in FIG. 3, the surface (processed surface) of the glassy carbon substrate is formed with a pattern consisting of minute protrusions having a shape that decreases in diameter toward the tip, and the height and pitch of the protrusions according to the processing time. Changed.

‐離型剤の製造‐
以下の工程により、一般式(I)において、X、Y、Zが全てメトキシ基であり、(1)RがF(CFのもの(8F2P3S3M)、(2)F(CF10のもの(10F2P3S3M)、(3)F(CF12のもの(12F2P3S3M)をそれぞれ合成した。
-Manufacture of mold release agent-
In the general formula (I), X, Y and Z are all methoxy groups and (1) R is F (CF 2 ) 8 (8F2P3S3M), (2) F (CF 2 ) 10 by the following steps. (10F2P3S3M) and (3) F (CF 2 ) 12 (12F2P3S3M) were respectively synthesized.

(1)F(CF(CCHCHCHSi(OCH [8F2P3S3M]は以下の工程(1−1)〜(1−3)を経て合成した。 (1) F (CF 2 ) 8 (C 6 H 4 ) 2 CH 2 CH 2 CH 2 Si (OCH 3 ) 3 [8F2P3S3M] was synthesized through the following steps (1-1) to (1-3). .

(1−1) F(CF(CBr [8F2PB]の合成 (1-1) Synthesis of F (CF 2 ) 8 (C 6 H 4 ) 2 Br [8F2PB]


還流冷却器と滴下漏斗を装備した500mlナス型フラスコを窒素雰囲気に置換し、銅ブロンズ粉 23.0g(362mmol)、4,4’−ジブロモビフェニル 25.0g(80.1mmol)、さらに溶媒としてDMSO 120mlを加えた後、120℃で加熱撹拌した。2時間後、ペルフルオロオクチルヨージド 23.6ml(80.5mmol)をゆっくりと滴下し、引き続き120℃、24時間加熱撹拌した。還流終了後、溶液を室温まで冷却し,桐山ロートを用いて過剰の銅粉と白色固体を濾別した。得られた銅粉と白色固体の混合物から酢酸エチルを溶媒に用いソックスレー抽出した。抽出液中に存在するCuBr、CuIを飽和NaCl水で洗浄除去し、さらに抽出液を硫酸マグネシウムで脱水、酢酸エチルを減圧留去した。残留物を減圧蒸留により精製して、留出物を得た。
得られた留出物についてH−NMR、FT−IR、Massの各スペクトルにより分析を行った。得られた留出物は、H−NMR、FT−IR、Mass(m/z 651)の各スペクトルにより、8F2PBであると同定した。
収量 22.9g(35.2mmol)
収率 44%
沸点 134−135℃/30Pa
性状は、白色固体であった。
A 500 ml eggplant type flask equipped with a reflux condenser and a dropping funnel was replaced with a nitrogen atmosphere, copper bronze powder 23.0 g (362 mmol), 4,4′-dibromobiphenyl 25.0 g (80.1 mmol), and DMSO as a solvent. After adding 120 ml, the mixture was heated and stirred at 120 ° C. Two hours later, 23.6 ml (80.5 mmol) of perfluorooctyl iodide was slowly added dropwise, followed by heating and stirring at 120 ° C. for 24 hours. After the refluxing, the solution was cooled to room temperature, and excess copper powder and white solid were separated by filtration using a Kiriyama funnel. From the obtained mixture of copper powder and white solid, Soxhlet extraction was performed using ethyl acetate as a solvent. CuBr 2 and CuI present in the extract were removed by washing with saturated NaCl water, the extract was dehydrated with magnesium sulfate, and ethyl acetate was distilled off under reduced pressure. The residue was purified by vacuum distillation to obtain a distillate.
The obtained distillate was analyzed by each spectrum of 1 H-NMR, FT-IR, and Mass. The obtained distillate was identified as 8F2PB from each spectrum of 1 H-NMR, FT-IR, and Mass (m / z 651).
Yield 22.9 g (35.2 mmol)
Yield 44%
Boiling point 134-135 ° C / 30Pa
The property was a white solid.

(1−2) F(CF(CCHCH=CH [8F2PA]の合成

(1-2) Synthesis of F (CF 2 ) 8 (C 6 H 4 ) 2 CH 2 CH═CH 2 [8F2PA]

滴下ロートを装備した200mlナス型フラスコを窒素雰囲気に置換し、ドライアイス/メタノール冷媒(−78℃)で冷却した後、2.66Mのn−ブチルリチウム/へキサン溶液6.79ml(18.1mmol)を加え、続いて0.76Mのイソプロピルマグネシウムブロミド/THF溶液11.9mml(9.04mmol)を加え1時間攪拌した。その後、50mlのジエチルエーテルに溶解させた8F2PB 4.80g(7.40mmol)をゆっくりと滴下し、−78℃で1時間攪拌した。
黄褐色に変化した溶液に触媒CuI0.42g(22.2mmol)を加えた後、アリルブロミド3.82ml(45.18mmol)を滴下し、2時間攪拌後、飽和NHCl水溶液を沈殿が生じなくなるまで加え反応を停止した。酢酸エチルで抽出後、硫酸マグネシウムで脱水し、酢酸エチルを減圧除去した。残留物を減圧蒸留により精製して留出物を得た。
得られた留出物についてH−NMR、FT−IR、Massの各スペクトルにより分析を行った。得られた留出物は、H−NMR、FT−IR、Mass(m/z 612)の各スペクトルにより、8F2PAであると同定した。
収量 1.86g(3.04mmol)
収率 41%
沸点 164−167℃/80Pa
性状は、白色固体であった。
A 200 ml eggplant type flask equipped with a dropping funnel was replaced with a nitrogen atmosphere and cooled with a dry ice / methanol refrigerant (−78 ° C.), and then 6.79 ml (18.1 mmol) of a 2.66 M n-butyllithium / hexane solution. Then, 11.9 ml (9.04 mmol) of a 0.76 M isopropylmagnesium bromide / THF solution was added and stirred for 1 hour. Thereafter, 4.80 g (7.40 mmol) of 8F2PB dissolved in 50 ml of diethyl ether was slowly added dropwise and stirred at -78 ° C for 1 hour.
After adding 0.42 g (22.2 mmol) of catalyst CuI to the solution that has turned yellowish brown, 3.82 ml (45.18 mmol) of allyl bromide is added dropwise, and after stirring for 2 hours, no saturated NH 4 Cl aqueous solution precipitates. Until the reaction was stopped. After extraction with ethyl acetate, dehydration was performed with magnesium sulfate, and ethyl acetate was removed under reduced pressure. The residue was purified by distillation under reduced pressure to obtain a distillate.
The obtained distillate was analyzed by each spectrum of 1 H-NMR, FT-IR, and Mass. The obtained distillate was identified as 8F2PA by 1 H-NMR, FT-IR, and Mass (m / z 612) spectra.
Yield 1.86 g (3.04 mmol)
Yield 41%
Boiling point 164-167 ° C / 80Pa
The property was a white solid.

(1−3) F(CF(CCHCHCHSi(OCH [8F2P3S3M]の合成

(1-3) Synthesis of F (CF 2 ) 8 (C 6 H 4 ) 2 CH 2 CH 2 CH 2 Si (OCH 3 ) 3 [8F2P3S3M]

還流冷却器を取り付けた200mlナス型フラスコを窒素雰囲気に置換し、THF 10ml、8F2PA 1.86g(3.04mmol)、トリメトキシシラン 0.77g(6.08mmol)、触媒として0.1M HPtCl/THF溶液0.1ml(0.01mmol)を採取し、50℃で48時間撹拌した。放冷後、THF、トリメトキシシランを減圧留去した。残留物を減圧蒸留により精製して留出物を得た。
得られた留出物についてH−NMR、FT−IR、Massの各スペクトルにより分析を行った。得られた留出物は、H−NMR、FT−IR、Massの各スペクトルにより、8F2P3S3Mであると同定した。
収量 1.50g(2.04mmol)
収率 67%
沸点 160−165℃/30Pa
性状は、白色固体であった。
A 200 ml eggplant type flask equipped with a reflux condenser was replaced with a nitrogen atmosphere, THF 10 ml, 8F2PA 1.86 g (3.04 mmol), trimethoxysilane 0.77 g (6.08 mmol), 0.1 MH 2 PtCl as a catalyst 6 / THF solution (0.1 ml, 0.01 mmol) was collected and stirred at 50 ° C. for 48 hours. After standing to cool, THF and trimethoxysilane were distilled off under reduced pressure. The residue was purified by distillation under reduced pressure to obtain a distillate.
The obtained distillate was analyzed by each spectrum of 1 H-NMR, FT-IR, and Mass. The obtained distillate was identified as 8F2P3S3M by 1 H-NMR, FT-IR, and Mass spectra.
Yield 1.50 g (2.04 mmol)
Yield 67%
Boiling point 160-165 ° C / 30Pa
The property was a white solid.

(2)F(CF10(CCHCHCHSi(OCH (10F2P3S3M)は、以下の工程(2−1)〜(2−3)を経て合成した。 (2) F (CF 2) 10 (C 6 H 4) 2 CH 2 CH 2 CH 2 Si (OCH 3) 3 (10F2P3S3M) is synthesized through the following steps (2-1) to (2-3) did.

(2−1) F(CF10(CBr [10F2PB]の合成

(2-1) Synthesis of F (CF 2 ) 10 (C 6 H 4 ) 2 Br [10F2PB]

還流冷却器と滴下漏斗を装備した500mlナス型フラスコを窒素雰囲気に置換し、銅ブロンズ粉20.0g(315mmol)、4,4’−ジブロモビフェニル20.0g(64.1mmol)、さらに溶媒としてDMSO 120mlを加えた後、120℃で加熱撹拌した。2時間後、ペルフルオロデシルヨージド42.6g(66mmol)をゆっくりと滴下し、引き続き120℃、24時間加熱撹拌した。還流終了後,溶液を室温まで冷却し、桐山ロートを用いて過剰の銅粉と白色固体を濾別した。得られた銅粉と白色固体の混合物から酢酸エチルを溶媒に用いソックスレー抽出した。抽出液中に存在するCuBr、CuIを飽和NaCl水で洗浄除去し、さらに抽出液を硫酸マグネシウムで脱水し、酢酸エチルを減圧留去した。残留物を減圧蒸留して、留出物を得た。得られた留出物についてMassスペクトルの分析結果、m/z(分子量)751により、10F2PBであると同定した。
収量 28.2g(37.5mmol)
収率 59%
沸点 139−143℃/32Pa
性状は、白色固体であった。
A 500 ml eggplant type flask equipped with a reflux condenser and a dropping funnel was replaced with a nitrogen atmosphere, 20.0 g (315 mmol) of copper bronze powder, 20.0 g (64.1 mmol) of 4,4′-dibromobiphenyl, and DMSO as a solvent. After adding 120 ml, the mixture was heated and stirred at 120 ° C. After 2 hours, 42.6 g (66 mmol) of perfluorodecyl iodide was slowly added dropwise, followed by heating and stirring at 120 ° C. for 24 hours. After completion of the reflux, the solution was cooled to room temperature, and excess copper powder and white solid were separated by filtration using a Kiriyama funnel. From the obtained mixture of copper powder and white solid, Soxhlet extraction was performed using ethyl acetate as a solvent. CuBr 2 and CuI present in the extract were removed by washing with saturated NaCl water, the extract was dehydrated with magnesium sulfate, and ethyl acetate was distilled off under reduced pressure. The residue was distilled under reduced pressure to obtain a distillate. The obtained distillate was identified as 10F2PB from the analysis result of Mass spectrum, m / z (molecular weight) 751.
Yield 28.2 g (37.5 mmol)
Yield 59%
Boiling point 139-143 ° C / 32Pa
The property was a white solid.

(2−2) F(CF10(CCHCH=CH [10F2PA]の合成

(2-2) Synthesis of F (CF 2 ) 10 (C 6 H 4 ) 2 CH 2 CH═CH 2 [10F2PA]

滴下ロートを装備した200mlナス型フラスコを窒素雰囲気に置換し、ドライアイス/メタノール冷媒(−78℃)で冷却した後、2.66M n−ブチルリチウム/へキサン溶液7.2ml(19.2mmol)を加え、続いて0.76M イソプロピルマグネシウムブロミド/THF溶液12.3mml(9.3mmol)を加え1時間攪拌した。その後、50mlのジエチルエーテルに溶解させた10F2PB 5.27g(7.40mmol)をゆっくりと滴下し、−78℃で1時間攪拌した。黄褐色に変化した溶液に触媒CuI 0.5g(1.6mmol)を加えた後、アリルブロミド5.4g(45mmol)を滴下し、2時間攪拌後、飽和NHCl水溶液を沈殿が生じなくなるまで加え反応を停止した。酢酸エチルで抽出後、硫酸マグネシウムで脱水し、酢酸エチルを減圧除去した。残留物を減圧蒸留して、留出物を得た。
得られた留出物についてMassスペクトルの分析結果、m/z(分子量)712により、10F2PAであると同定した。
収量 2.16g(3.04mmol)
収率 41%
沸点 169−173℃/77Pa
性状は、白色固体であった。
A 200 ml eggplant type flask equipped with a dropping funnel was replaced with a nitrogen atmosphere and cooled with a dry ice / methanol refrigerant (−78 ° C.), and then 7.2 ml (19.2 mmol) of a 2.66 M n-butyllithium / hexane solution. Subsequently, 0.73 M isopropylmagnesium bromide / THF solution (12.3 ml, 9.3 mmol) was added, and the mixture was stirred for 1 hour. Thereafter, 5.27 g (7.40 mmol) of 10F2PB dissolved in 50 ml of diethyl ether was slowly added dropwise and stirred at -78 ° C for 1 hour. After adding 0.5 g (1.6 mmol) of catalyst CuI 2 to the solution that has turned yellowish brown, 5.4 g (45 mmol) of allyl bromide is added dropwise, and after stirring for 2 hours, no saturated NH 4 Cl aqueous solution precipitates. Until the reaction was stopped. After extraction with ethyl acetate, dehydration was performed with magnesium sulfate, and ethyl acetate was removed under reduced pressure. The residue was distilled under reduced pressure to obtain a distillate.
The obtained distillate was identified to be 10F2PA by the analysis result of Mass spectrum, m / z (molecular weight) 712.
Yield 2.16 g (3.04 mmol)
Yield 41%
Boiling point 169-173 ° C / 77Pa
The property was a white solid.

(2−3) F(CF10(CCHCHCHSi(OCH [10F2P3S3M]の合成

(2-3) Synthesis of F (CF 2 ) 10 (C 6 H 4 ) 2 CH 2 CH 2 CH 2 Si (OCH 3 ) 3 [10F2P3S3M]

還流冷却器を取り付けた200mlナス型フラスコを窒素雰囲気に置換し、THF10ml、10F2PA 2.16g(3.04mmol)、トリメトキシシラン1.0g(8.2mmol)、触媒として0.1M HPtCl/THF溶液0.1ml(0.01mmol)を採取し、50℃で48時間撹拌した。放冷後、THF、トリメトキシシランを減圧留去した。残留物を減圧蒸留して留出物を得た。
得られた留出物についてNMR、FT−IR、Massの各スペクトルに分析を行った。FT−IR、Massの各スペクトルを図4、図5、図6に示す。
各スペクトルの分析結果、得られた留出物は、10F2P3S3Mであると同定された。HRMS=834.1083(計算値:834.5323)。
収量 1.65g(1.98mmol)
収率 65%
沸点 164−167℃/28Pa
性状は、白色固体であった。
A 200 ml eggplant type flask equipped with a reflux condenser was replaced with a nitrogen atmosphere, 10 ml of THF, 2.16 g (3.04 mmol) of 10F2PA, 1.0 g (8.2 mmol) of trimethoxysilane, and 0.1 MH 2 PtCl 6 as a catalyst. / THF solution 0.1 ml (0.01 mmol) was collected and stirred at 50 ° C. for 48 hours. After standing to cool, THF and trimethoxysilane were distilled off under reduced pressure. The residue was distilled under reduced pressure to obtain a distillate.
The obtained distillate was analyzed for each spectrum of NMR, FT-IR, and Mass. Each spectrum of FT-IR and Mass is shown in FIG. 4, FIG. 5, and FIG.
As a result of analysis of each spectrum, the obtained distillate was identified as 10F2P3S3M. HRMS = 834.0108 (calculated value: 834.5323).
Yield 1.65 g (1.98 mmol)
Yield 65%
Boiling point 164-167 ° C / 28Pa
The property was a white solid.

(3) F(CF12(CCHCHCHSi(OCH [12F2P3S3M]の合成

(3) Synthesis of F (CF 2 ) 12 (C 6 H 4 ) 2 CH 2 CH 2 CH 2 Si (OCH 3 ) 3 [12F2P3S3M]

還流冷却器を取り付けた200mlナス型フラスコを窒素雰囲気に置換し、THF10ml、12F2PA 2.50g(3.07mmol)、トリメトキシシラン1.0g(8.2mmol)、触媒として0.1M HPtCl/THF溶液0.1ml(0.01mmol)を採取し、50℃で48時間撹拌した。放冷後、THF、トリメトキシシランを減圧留去した。残留物を減圧蒸留して留出物を得た。
得られた留出物について、Massスペクトルを分析した結果、m/z(分子量)934により、12F2P3S3Mであると同定した。
収量 1.96g(2.09mmol)
収率 65%
沸点 172−174℃/26Pa
性状は、白色固体であった。
A 200 ml eggplant type flask equipped with a reflux condenser was replaced with a nitrogen atmosphere, THF 10 ml, 12F2PA 2.50 g (3.07 mmol), trimethoxysilane 1.0 g (8.2 mmol), 0.1 MH 2 PtCl 6 as a catalyst. / THF solution 0.1 ml (0.01 mmol) was collected and stirred at 50 ° C. for 48 hours. After standing to cool, THF and trimethoxysilane were distilled off under reduced pressure. The residue was distilled under reduced pressure to obtain a distillate.
As a result of analyzing a mass spectrum about the obtained distillate, it was identified as 12F2P3S3M by m / z (molecular weight) 934.
Yield 1.96 g (2.09 mmol)
Yield 65%
Boiling point 172-174 ° C./26 Pa
The property was a white solid.

‐ガラスの表面改質‐
スライドガラス(マツナミ製S−7214)を1N水酸化カリウム水溶液(pH>9)に2時間浸した後に取り出し、蒸留水で十分に洗浄した。その後、スライドガラスをデシケーター中で乾燥し、次の表面改質に使用した。
各種のペルフルオロアルキル鎖を有するシランカップリング剤をiso−COCH(3M製HFE−7100)溶媒に濃度15mmol/lとなるように調製してガラスの表面改質に用いた。
-Surface modification of glass-
A slide glass (manufactured by Matsunami S-7214) was immersed in a 1N aqueous potassium hydroxide solution (pH> 9) for 2 hours and then taken out and washed thoroughly with distilled water. Thereafter, the slide glass was dried in a desiccator and used for the next surface modification.
Various silane coupling agents having perfluoroalkyl chains were prepared in a iso-C 4 F 9 OCH 3 (3M HFE-7100) solvent to a concentration of 15 mmol / l and used for glass surface modification.

200ml広口受器に前記の方法で洗浄済みのスライドガラスを入れ、窒素置換を行った。これに対して、前記で調製した改質溶液を広口受器に加え、改質溶液中にスライドガラスを完全に浸し、2時間、加熱還流を行った。冷却後、取り出したガラスを改質溶媒、次いで蒸留水で洗浄し、メトキシ基をOH基に変えた。その後、隣接するシランカップリング剤同士のOH基と縮合反応させて、2次元ないし3次元の網状のシロキサン結合を形成するシロキサンネットワークを構築する目的で、オーブン中150℃で30分間加熱処理を行った。加熱処理後は、デシケーター中で室温まで冷却し、改質ガラスとした。   The glass slide that had been washed by the above method was placed in a 200 ml wide-mouth receiver, and nitrogen substitution was performed. On the other hand, the modified solution prepared above was added to the wide-mouth receiver, and the slide glass was completely immersed in the modified solution, and heated and refluxed for 2 hours. After cooling, the removed glass was washed with a modifying solvent and then with distilled water to change the methoxy group to an OH group. Then, heat treatment is performed in an oven at 150 ° C. for 30 minutes for the purpose of constructing a siloxane network that forms a two-dimensional or three-dimensional network siloxane bond by condensation reaction with OH groups between adjacent silane coupling agents. It was. After the heat treatment, the glass was cooled to room temperature in a desiccator to obtain a modified glass.

‐改質ガラスの接触角の測定‐
改質ガラスに対する水の接触角を測定した。接触角の測定は、協和界面科学社製CA−X型接触角測定装置を使用し、0.9μlの水滴を水平なガラス板上に滴下して接触角を測定する液滴法を用いた。
-Measurement of contact angle of modified glass-
The contact angle of water with the modified glass was measured. The contact angle was measured by using a droplet method in which a contact angle was measured by dropping 0.9 μl of water droplets onto a horizontal glass plate using a CA-X type contact angle measuring device manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.

‐8F2P3S3Mを用いた改質ガラスの耐熱性試験‐
シランカップリング剤として8F2P3S3Mを用いた場合について、その特性試験結果を示す。
前記ガラスの表面改質の方法で、試料の改質ガラスを作製した。
次に、この改質ガラスを、所定温度(200、250、300、350、370、400℃)のオーブン中で2時間、加熱処理した。加熱処理後はデシケーター中で室温まで冷却し、改質ガラスに対する水の接触角を測定した。接触角の測定は、前記した方法で行った。結果を表1に示す。
-Heat resistance test of modified glass using 8F2P3S3M-
The characteristic test result is shown about the case where 8F2P3S3M is used as a silane coupling agent.
A modified glass sample was prepared by the method for modifying the surface of the glass.
Next, this modified glass was heat-treated in an oven at a predetermined temperature (200, 250, 300, 350, 370, 400 ° C.) for 2 hours. After the heat treatment, it was cooled to room temperature in a desiccator, and the contact angle of water with the modified glass was measured. The contact angle was measured by the method described above. The results are shown in Table 1.


この結果から、シランカップリング剤8F2P3S3Mにより改質されたガラス表面は、350℃の温度において2時間後も高い接触角を示していることが分かる。   From this result, it can be seen that the glass surface modified with the silane coupling agent 8F2P3S3M shows a high contact angle even after 2 hours at a temperature of 350 ° C.

‐8F2P3S3Mを用いた改質ガラスの耐久性試験‐
前記と同様にして、8F2P3S3M溶液を用いて作製した改質ガラスに対し、350℃の熱曝露時間に対する改質ガラス表面の接触角(水)変化を調べ、耐熱耐久性を調べた。その結果を表2に示す。
-Durability test of modified glass using 8F2P3S3M-
In the same manner as described above, with respect to the modified glass produced using the 8F2P3S3M solution, the contact angle (water) change of the modified glass surface with respect to the heat exposure time of 350 ° C. was examined, and the heat resistance durability was examined. The results are shown in Table 2.


この結果から、シランカップリング剤8F2P3S3M溶液を用いた改質ガラスは、350℃で、8時間後も高い接触角を維持していることが分かる。   From this result, it can be seen that the modified glass using the silane coupling agent 8F2P3S3M solution maintains a high contact angle at 350 ° C. even after 8 hours.

‐シランカップリング剤の構造の違いによる耐熱性‐
比較のために、シランカップリング剤として、8F2P3S3M、8F2P2S3M、及び8F2S3Mを用いて調製した各改質溶液を用いて作製した改質ガラスに対し、前記と同様にして、350℃の熱曝露時間に対する改質ガラス表面の接触角(水)について、各時間経過後の接触角を測定した。その結果を表3に示す。
-Heat resistance due to difference in structure of silane coupling agent-
For comparison, the modified glass prepared using each modified solution prepared using 8F2P3S3M, 8F2P2S3M, and 8F2S3M as the silane coupling agent was subjected to a heat exposure time of 350 ° C. in the same manner as described above. About the contact angle (water) on the surface of the modified glass, the contact angle after each time elapsed was measured. The results are shown in Table 3.

この結果から、シランカップリング剤8F2P3S3Mは、8F2P2S3Mよりも耐熱性が高いことが分かる。   From this result, it can be seen that the silane coupling agent 8F2P3S3M has higher heat resistance than 8F2P2S3M.

‐10F2P3S3Mを用いた改質ガラスの耐熱性試験‐
シランカップリング剤として10F2P3S3Mを用いた場合について、その特性試験結果を示す。
前記ガラスの表面改質の方法で、試料の改質ガラスを作製した。
次に、この改質ガラスを、所定温度(250、300、350、400、450℃)のオーブン中で2時間、加熱処理した。加熱処理後はデシケーター中で室温まで冷却し、改質ガラスに対する水の接触角を測定した。接触角の測定は、前記した方法で行った。8F2P3S3Mを用いた場合と比較した結果を表4に示す。
-Heat resistance test of modified glass using 10F2P3S3M-
The characteristic test result is shown about the case where 10F2P3S3M is used as a silane coupling agent.
A modified glass sample was prepared by the method for modifying the surface of the glass.
Next, this modified glass was heat-treated in an oven at a predetermined temperature (250, 300, 350, 400, 450 ° C.) for 2 hours. After the heat treatment, it was cooled to room temperature in a desiccator, and the contact angle of water with the modified glass was measured. The contact angle was measured by the method described above. Table 4 shows the results compared with the case of using 8F2P3S3M.


この結果から、シランカップリング剤10F2P3S3Mにより改質されたガラス表面は、400℃の温度において2時間後も高い接触角を示していることが分かる。   From this result, it can be seen that the glass surface modified with the silane coupling agent 10F2P3S3M shows a high contact angle even after 2 hours at a temperature of 400 ° C.

‐10F2P3S3Mを用いた改質ガラスの耐久性試験‐
前記と同様にして、10F2P3S3M溶液を用いて作製した改質ガラスに対し、400℃の熱曝露時間に対する改質ガラス表面の接触角(水)の変化を調べ、耐熱耐久性を調べた。その結果を表5に示す。
-Durability test of modified glass using 10F2P3S3M-
In the same manner as described above, with respect to the modified glass produced using the 10F2P3S3M solution, the change in the contact angle (water) of the modified glass surface with respect to the heat exposure time of 400 ° C. was examined, and the heat resistance durability was examined. The results are shown in Table 5.


この結果から、シランカップリング剤10F2P3S3M溶液を用いた改質ガラスは、400℃で、10時間後も高い接触角を維持していることが分かる。   From this result, it can be seen that the modified glass using the silane coupling agent 10F2P3S3M solution maintains a high contact angle at 400 ° C. even after 10 hours.

以上のデータに示した水との接触角が高いということは、表面自由エネルギーが低いことを示しており、離型性及び防汚性が高いことを示している。   The high contact angle with water shown in the above data indicates that the surface free energy is low, indicating that the releasability and antifouling properties are high.

<実施例1>
Si基板上にSOG(Honeywell社製のAcuglass512B)により高さが180nm、スペース幅が270nmの凹凸パターンを有するモールドを下記条件で作製した。
EB露光条件
・加速電圧:10KV ・ビーム電流:10pA ・ドーズ量:800μC/cm
現像条件
・現像液:BHF ・現像時間:1分間
この凹凸パターンを有するモールドを8F2P3S3Mのシランカップリング剤を含む0.1%溶液(溶媒:住友スリーエム社製、「HFE−7100」)で24時間液相処理し、次にハイドロフルオロエーテル(住友スリーエム社製、 HFE−7100)で1分間リンスした後、100℃、30分間加熱した。
次に、加熱処理された前記シランカップリング剤層上に、VPC−260F(ULVAC KIKO社製)の装置を使って真空蒸着により膜厚約330nmのAu膜を形成した。 この表面をSEMで観察したところ、図8に示すように、表面にクラックの無いAu膜が形成されていた。
次いで、Au膜上にPET基板を押し当てるとともに90℃で10分間加熱した後、PET基板を剥離してAu膜とPET基板からなる金属微細構造体を作製した。
該金属微細構造体をSEMで観察したところ、図9に示すように、PET基板の表面にはモールドの凹凸が反映されたAu膜が転写されていた。
<Example 1>
A mold having a concavo-convex pattern with a height of 180 nm and a space width of 270 nm was produced on a Si substrate by SOG (Acuglass 512B manufactured by Honeywell) under the following conditions.
EB exposure conditions
Acceleration voltage: 10 KV Beam current: 10 pA Dose amount: 800 μC / cm 2
Development condition-Developer: BHF-Development time: 1 minute A mold having this concavo-convex pattern for 24 hours with a 0.1% solution containing 8F2P3S3M silane coupling agent (solvent: "HFE-7100" manufactured by Sumitomo 3M) The liquid phase treatment was performed, followed by rinsing with hydrofluoroether (Sumitomo 3M, HFE-7100) for 1 minute, followed by heating at 100 ° C. for 30 minutes.
Next, an Au film having a film thickness of about 330 nm was formed on the heat-treated silane coupling agent layer by vacuum deposition using an apparatus of VPC-260F (manufactured by ULVAC KIKO). When this surface was observed with an SEM, an Au film without cracks was formed on the surface as shown in FIG.
Next, the PET substrate was pressed onto the Au film and heated at 90 ° C. for 10 minutes, and then the PET substrate was peeled off to produce a metal microstructure comprising the Au film and the PET substrate.
When the metal microstructure was observed with an SEM, as shown in FIG. 9, an Au film reflecting the unevenness of the mold was transferred to the surface of the PET substrate.

<実施例2>
実施例1と同様にして、Si基板上に凹凸パターンを有するモールドを作製した。
この凹凸パターンを有するモールドを、先ずアセトンで、その後エタノールでそれぞれ15分間超音波洗浄した後、約1時間オゾン洗浄した。次に、該モールドを前記10F2P3S3Mのシランカップリング剤を含む0.1%溶液(溶媒:住友スリーエム社製、「HFE−7100」)に約30分間ディッピングで液相処理した後、ハイドロフルオロエーテル(住友スリーエム社製、 HFE−7100)とテトラヒドロフランとを8対1の割合で混合したリンス液で約45分間超音波をかけながらリンスした。
こうして処理したモールドの前記シランカップリング剤の層上に、実施例1と同様にして真空蒸着によって、膜厚約330nmのAu膜を形成した。
次いで、Au膜上にPET基板を押し当てるとともに90℃で10分間加熱した後、PET基板を剥離して、Au膜とPET基板からなる金属微細構造体を作製した。
<Example 2>
In the same manner as in Example 1, a mold having a concavo-convex pattern on a Si substrate was produced.
The mold having the concavo-convex pattern was ultrasonically cleaned first with acetone and then with ethanol for 15 minutes, respectively, and then cleaned with ozone for about 1 hour. Next, the mold was subjected to a liquid phase treatment in a 0.1% solution containing 10F2P3S3M silane coupling agent (solvent: “HFE-7100” manufactured by Sumitomo 3M Limited) by dipping for about 30 minutes, and then hydrofluoroether ( Rinsing was performed for about 45 minutes with a rinsing solution in which HFE-7100 (manufactured by Sumitomo 3M Ltd.) and tetrahydrofuran were mixed at a ratio of 8: 1.
On the silane coupling agent layer of the mold thus treated, an Au film having a thickness of about 330 nm was formed by vacuum deposition in the same manner as in Example 1.
Next, the PET substrate was pressed onto the Au film and heated at 90 ° C. for 10 minutes, and then the PET substrate was peeled off to produce a metal microstructure comprising the Au film and the PET substrate.

図10は、このAu膜の表面を観察したSEM写真である。(A)は転写前のモールド上のAu膜、(B)は転写後のPET基板上のAu膜を示している。いずれも表面にクラックがないことがわかる。
図11は、パターンの転写状態を観察したSEM画像である。(A)はパターンを設けたモールド自体であり、(B)はAuをパターンの凹凸部全体に蒸着後、PET基板に転写した状態を観察したSEM画像である。Au膜をPET基板上に転写した後も当初のパターン線が転写されていることが確認できる。
FIG. 10 is an SEM photograph observing the surface of the Au film. (A) shows the Au film on the mold before transfer, and (B) shows the Au film on the PET substrate after transfer. It can be seen that there are no cracks on the surface.
FIG. 11 is an SEM image obtained by observing the pattern transfer state. (A) is a mold itself provided with a pattern, and (B) is an SEM image in which Au is deposited on the entire concavo-convex portion of the pattern and then transferred to a PET substrate. It can be confirmed that the original pattern lines are transferred even after the Au film is transferred onto the PET substrate.

<比較例1>
離型剤としてオプツールを用いた以外、実施例2と同様にして実験を行なった。
図12は、このAu膜の表面を観察したSEM画像である。(A)は転写前のモールド上のAu膜、(B)は転写後のPET基板上のAu膜を示している。いずれも表面にクラックが入っていることがわかる。
図13は、パターンの転写状態を観察したSEM画像である。(A)はパターンが設けたモールド自体であり、(B)はAuをパターンの凹凸部全体に蒸着後、PET基板に転写した状態を観察したSEM画像である。Au膜をPET基板上に転写した後ではパターン線が転写されていないことが確認できる。
<Comparative Example 1>
The experiment was performed in the same manner as in Example 2 except that an optool was used as a release agent.
FIG. 12 is an SEM image obtained by observing the surface of the Au film. (A) shows the Au film on the mold before transfer, and (B) shows the Au film on the PET substrate after transfer. It can be seen that both have cracks on the surface.
FIG. 13 is an SEM image in which the pattern transfer state is observed. (A) is the mold itself provided with the pattern, and (B) is an SEM image of observing the state in which Au is deposited on the entire concavo-convex portion of the pattern and then transferred to the PET substrate. It can be confirmed that the pattern lines are not transferred after the Au film is transferred onto the PET substrate.

<実施例3>
図2に示した構成の装置を用い、以下の条件によりグラッシーカーボン基板(GC基板)の表面を微細加工した。
ビーム照射角度:加工面に対して垂直(基板の転写パターン面に対して90°)
反応ガス:酸素
ガス流量:3.0SCCM
マイクロ波:100W
加速電圧:500V
時間:30分
真空度:1.3×10−2Pa
この微細加工面を図14に示す。錐状の微細突起群(ピッチ62nm、高さ540nm)からなる微細構造パターンが形成されたものである。
<Example 3>
Using the apparatus having the configuration shown in FIG. 2, the surface of the glassy carbon substrate (GC substrate) was finely processed under the following conditions.
Beam irradiation angle: perpendicular to the processing surface (90 ° to the transfer pattern surface of the substrate)
Reaction gas: Oxygen Gas flow rate: 3.0 SCCM
Microwave: 100W
Acceleration voltage: 500V
Time: 30 minutes Degree of vacuum: 1.3 × 10 −2 Pa
This finely processed surface is shown in FIG. A fine structure pattern composed of a group of conical fine protrusions (pitch: 62 nm, height: 540 nm) is formed.

次いで、真空蒸着装置VPC−260F(ULVAC KIKO社製)を使って、この凹凸パターン上に厚さ30nmのCr膜を形成し、さらに該Cr膜上に厚さ340nmのAu膜を形成した。
さらに、このAu膜上にPET基板を押し当てるとともに90℃で30分間加熱した後、PET基板を剥離してSEMで観察したところ、図15に示すように、PET基板の表面にはモールドの凹凸が反映された高さ550nm、ピッチが122nmのAu膜が転写されていた。
Next, a Cr film having a thickness of 30 nm was formed on the concavo-convex pattern using a vacuum deposition apparatus VPC-260F (manufactured by ULVAC KIKO), and an Au film having a thickness of 340 nm was further formed on the Cr film.
Further, after pressing the PET substrate onto the Au film and heating at 90 ° C. for 30 minutes, the PET substrate was peeled off and observed with an SEM. As shown in FIG. As a result, an Au film having a height of 550 nm and a pitch of 122 nm was transferred.

次いで、こうして作製された、モールドの凹凸が反映されたAu膜とPET基板からなる金属微細構造体を金型として用い、この金型を8F2P3S3Mのシランカップリング剤を含む0.1%溶液(溶媒:住友スリーエム社製、「HFE−7100」)で24時間液相処理し、以後、実施例1と同様にリンス処理と加熱処理を行い、凹凸を有する金属膜上にシランカップリング剤の層を形成した。
加熱処理されたシランカップリング剤層上に、光硬化性樹脂(PAK−01、東洋合成工業社製)を塗布した後、5J/cmの条件で紫外線照射して樹脂を硬化させた後、剥離して、表面に凹凸パターンを有する樹脂成型物を作製した。
この樹脂成型物の表面には、図16に示されるように、最初のグラッシーカーボン基板に形成されたモールドの凹凸形状が反映されており、突起の平均高さは217nm、平均ピッチ91nmであった。
Next, a metal microstructure comprising the Au film reflecting the mold irregularities and the PET substrate thus produced was used as a mold, and this mold was used as a 0.1% solution (solvent containing 8F2P3S3M silane coupling agent. : "HFE-7100" manufactured by Sumitomo 3M Co., Ltd.) for 24 hours, followed by rinsing and heat treatment in the same manner as in Example 1 to form a layer of silane coupling agent on the metal film having irregularities. Formed.
After applying a photocurable resin (PAK-01, manufactured by Toyo Gosei Co., Ltd.) on the heat-treated silane coupling agent layer, the resin was cured by irradiating with ultraviolet rays at 5 J / cm 2 , It peeled and the resin molding which has an uneven | corrugated pattern on the surface was produced.
As shown in FIG. 16, the surface of the resin molding reflects the uneven shape of the mold formed on the first glassy carbon substrate, and the average height of the protrusions was 217 nm and the average pitch was 91 nm. .

<比較例2>
実施例3と同様にしてGC基板の表面を微細加工し、Cr膜を形成した。次いで、離型剤としてオプツールを用い、Cr膜の表面に離型剤層を設けた後、真空蒸着によってAu膜を形成したところ、図17に示すようにAu膜の表面にクラックが多数形成されていた。蒸着時の熱で離型剤にクラックが入ってAu膜にもクラックが生じたと推察される。
<Comparative example 2>
In the same manner as in Example 3, the surface of the GC substrate was finely processed to form a Cr film. Next, when an optool was used as a release agent and a release agent layer was provided on the surface of the Cr film, an Au film was formed by vacuum deposition. As a result, many cracks were formed on the surface of the Au film as shown in FIG. It was. It is inferred that cracks occurred in the release agent due to heat during vapor deposition, and cracks also occurred in the Au film.

10・・・母型
12・・・基材
14・・・凹凸パターン(転写パターン)
16・・・シランカップリング剤(離型剤)
18・・・金属膜
20・・・支持部材
30・・・金属微細構造体
50・・・ECR型イオンビーム加工装置
P・・・ピッチ
10 ... Mother 12 ... Base 14 ... Uneven pattern (transfer pattern)
16 ... Silane coupling agent (release agent)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 18 ... Metal film 20 ... Support member 30 ... Metal microstructure 50 ... ECR type ion beam processing apparatus P ... Pitch

Claims (11)

表面に凸部の高さが1μm未満である凹凸パターンが形成された母型を用い、該母型の前記凹凸パターンが形成された表面に、下記一般式(I)で表されるシランカップリング剤の膜を形成する工程と、
前記シランカップリング剤の膜上に金属膜を形成する工程と、
前記金属膜と該金属膜を支持する支持部材とを一体化させる工程と、
前記金属膜を前記支持部材とともに前記母型から剥離させることにより、前記母型の前記凹凸パターンが反映された前記金属膜と、該金属膜と一体化した前記支持部材とを有する金属微細構造体を得る工程と、
を含むことを特徴とする金属微細構造体の製造方法。


(式(I)中、nは8、10、12、又は14の整数を示し、mは3又は4の整数を示し、X、Y、Zは、それぞれ独立して、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基、又はハロゲン原子を表す加水分解性基である。)
A silane coupling represented by the following general formula (I) is used on the surface of the mother mold on which the concavo-convex pattern is formed, using a matrix on which the concavo-convex pattern having a convex portion height of less than 1 μm is formed. Forming a film of the agent;
Forming a metal film on the silane coupling agent film;
Integrating the metal film and a support member for supporting the metal film;
A metal microstructure having the metal film reflecting the concave-convex pattern of the mother mold by peeling the metal film together with the support member, and the support member integrated with the metal film. And obtaining
The manufacturing method of the metal microstructure characterized by including.


(In the formula (I), n represents an integer of 8, 10, 12, or 14, m represents an integer of 3 or 4, and X, Y, and Z each independently represent a methoxy group, an ethoxy group, It is a hydrolyzable group representing a propoxy group, an isopropoxy group, or a halogen atom.)
前記金属膜を形成する工程において、前記金属膜を蒸着法によって形成することを特徴とする請求項1に記載の金属微細構造体の製造方法。   The method for producing a metal microstructure according to claim 1, wherein in the step of forming the metal film, the metal film is formed by a vapor deposition method. 前記金属膜を形成する工程において、前記シランカップリング剤の膜上に金属インクを付与した後、加熱することによって前記金属膜を形成することを特徴とする請求項1に記載の金属微細構造体の製造方法。   2. The metal microstructure according to claim 1, wherein in the step of forming the metal film, the metal film is formed by applying a metal ink on the film of the silane coupling agent and then heating. Manufacturing method. 前記金属膜と前記支持部材とを一体化させる工程において、前記支持部材として樹脂フィルムを用い、該樹脂フィルムを前記金属膜に押し付けた状態で加熱して接着させることにより、前記金属膜と前記支持部材とを一体化させることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の金属微細構造体の製造方法。   In the step of integrating the metal film and the support member, a resin film is used as the support member, and the resin film is heated and bonded in a state of pressing the resin film against the metal film. The method for producing a metal microstructure according to any one of claims 1 to 3, wherein the member is integrated. 前記金属膜と前記支持部材とを一体化させる工程において、前記金属膜に熱硬化性樹脂または光硬化樹脂を付与して未硬化の樹脂層を設けた後、加熱または紫外線照射をして前記樹脂層を硬化させることにより前記支持部材とすることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の金属微細構造体の製造方法。 In the step of integrating said metal film and the supporting member, after providing the metal layer in a thermosetting resin or a photocurable resin layer of the resin applied to uncured, and heat or ultraviolet radiation the The method for producing a metal microstructure according to any one of claims 1 to 3, wherein the support member is formed by curing a resin layer. 前記金属膜と前記支持部材とを一体化させる工程において、前記金属膜に熱硬化性樹脂または光硬化樹脂を付与して未硬化の樹脂層を設け、該樹脂層上に樹脂フィルムを配置した後、加熱または紫外線照射をして前記樹脂層を硬化させることにより、前記硬化した樹脂層と前記樹脂フィルムとを含む前記支持部材とすることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の金属微細構造体の製造方法。 In the step of integrating said supporting member and the metal film, the metal film is imparted a thermosetting resin or a photocurable resin is provided a resin layer of uncured, it was placed a resin film to the resin layer 4. The support member including the cured resin layer and the resin film is obtained by curing the resin layer by heating or ultraviolet irradiation. 2. A method for producing a metal microstructure according to item 1. 前記シランカップリング剤の膜を形成する工程において、前記母型として前記凹凸パターンの凸部が配線パターンに相当する母型を用い、
前記金属膜と前記支持部材とを一体化させる工程において、前記支持部材として片面に粘着層を有するシート部材を用い、該シート部材の前記粘着層を前記金属膜に圧接させることにより、前記凹凸パターンの前記凸部に相当する前記金属膜の一部を前記粘着層に接着させ、
前記金属微細構造体を得る工程において、前記シート部材とともに前記金属膜の一部を剥離させることにより、前記金属微細構造体として配線基板を製造することを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の金属微細構造体の製造方法。
In the step of forming a film of the silane coupling agent, a matrix whose convex portions of the concavo-convex pattern correspond to a wiring pattern is used as the matrix.
In the step of integrating the metal film and the support member, a sheet member having an adhesive layer on one side is used as the support member, and the adhesive layer of the sheet member is brought into pressure contact with the metal film, whereby the uneven pattern Adhering a part of the metal film corresponding to the convex portion of the adhesive layer,
The process of obtaining the said metal fine structure WHEREIN: A wiring board is manufactured as the said metal fine structure by peeling a part of said metal film with the said sheet | seat member. The manufacturing method of the metal microstructure of any one of Claims 1.
前記シランカップリング剤の膜を形成する工程の前工程として、表面に前記凹凸パターンが形成された母型を用意する工程をさらに含むことを特徴とする請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載の金属微細構造体の製造方法。   8. The method according to claim 1, further comprising a step of preparing a mother die having the concavo-convex pattern formed on a surface as a pre-step of the step of forming the silane coupling agent film. The manufacturing method of the metal microstructure according to the item. 前記シランカップリング剤の膜を形成する工程において、前記母型の前記凹凸パターンが形成された表面に前記シランカップリング剤を含む液を付与した後、加熱処理を行い、該加熱処理の前又は後に、前記シランカップリング剤を含む液が付与された前記母型の表面をリンスすることを特徴とする請求項1〜請求項8のいずれか1項に記載の金属微細構造体の製造方法。   In the step of forming a film of the silane coupling agent, after the liquid containing the silane coupling agent is applied to the surface of the base pattern on which the concave / convex pattern is formed, heat treatment is performed before the heat treatment or The method for producing a metal microstructure according to any one of claims 1 to 8, wherein the surface of the matrix to which the liquid containing the silane coupling agent is applied is rinsed later. 前記母型の前記凹凸パターンにおける前記凸部のアスペクト比が2以上であることを特徴とする請求項1〜請求項9のいずれか1項に記載の金属微細構造体の製造方法 Method for producing a metal microstructure according to any one of claims 1 to 9, the aspect ratio of the convex portion of the concavo-convex pattern of the mother die is characterized in der Rukoto 2 or more. 請求項1〜請求項10のいずれか1項に記載の金属微細構造体の製造方法により製造された金属微細構造体を金型として用い、前記金属微細構造体の前記金属膜に前記一般式(I)で表されるシランカップリング剤の膜を形成する工程と、
前記シランカップリング剤の膜上に熱硬化性樹脂または光硬化性樹脂を付与した後、加熱または紫外線照射をして前記付与した樹脂を硬化させる工程と、
前記硬化した樹脂を前記金属膜から剥離することにより凹凸パターンを有する樹脂成形物を得る工程と、
を含むことを特徴とする樹脂成形物の製造方法。
Using metal fine structure manufactured by the manufacturing method of the metal microstructure according to any one of claims 1 to 10 as a mold, the general formula to the metal layer of the metal fine structure ( Forming a film of the silane coupling agent represented by I);
After applying a thermosetting resin or a photocurable resin on the silane coupling agent film, heating or irradiating with ultraviolet rays to cure the applied resin;
A step of obtaining a resin molding having a concavo-convex pattern by peeling the cured resin from the metal film;
The manufacturing method of the resin molding characterized by including.
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