JP5747670B2 - 成形部材およびその製造方法 - Google Patents
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Description
また、マイクロ〜ナノオーダーの微細パターニング技術として、インプリント法も挙げられる。このインプリント法は、基材の表面に微細な凹凸構造を形成した型部材(モールド)を用い、凹凸構造を被加工物に接触、あるいは押し付け、被加工物を硬化させた後に剥離して転写することで微細構造を等倍転写するパターン形成技術であり、例えば、被加工物として光硬化性の樹脂を使用する光インプリント法、被加工物として熱硬化性あるいは熱可塑性の樹脂を使用する熱インプリント法が知られている。
また、上記の特許文献2では、モールドに接触しているレジスト層(成形部材)を均質な材料で構成している。このため、斜め方向の力が加わってもパターンが倒れて破損しないような可撓性に優れた材料をレジスト層(成形部材)に用いた場合、モールドから剥離された成形部材のパターンが自立できず倒れるという問題、および、レジスト層を備えた転写用基板を湾曲するための機構が存在するので、モールドの形状、寸法に制限があるという問題があった。
本発明は、上述のような実情に鑑みてなされたものであり、高精細なパターンを備えた成形部材と、剥離性とパターンの自立性という背反する要求に応えた成形部材の製造方法とを提供することを目的とする。
本発明の他の態様として、前記第1配設工程では、前記凹凸構造の凹部にパターン用の転写材料を配設し、その後、該パターン用の転写材料と接触するように接合部用の転写材料を配設し、前記パターン用の転写材料と前記接合部用の転写材料は、前記パターンの弾性よりも前記接合部の弾性を大きくすることができるような構成とした。
本発明の他の態様として、前記第1配設工程で使用する転写材料と前記第2配設工程で使用する転写材料を光硬化性の転写材料とし、前記硬化工程にて第1領域と第2領域の光照射量を調整して硬化率を変えることにより、前記パターンと前記接合部の弾性よりも前記周辺部の弾性を大きくする構成とし、また、前記第1配設工程にて使用する転写材料と前記第2配設工程にて使用する転写材料を同じものとし、前記第1配設工程と前記第2配設工程を同時に行うような構成とした。
本発明の他の態様として、前記第1配設工程では、転写材料の周縁部が第1領域の中心方向に傾斜するように転写材料を配設するような場合において、前記第1配設工程で使用する転写材料と前記第2配設工程で使用する転写材料を光硬化性の転写材料とし、前記硬化工程にて第1領域と第2領域の光照射量を調整して硬化率を変えることにより、前記パターンと前記接合部の弾性よりも前記周辺部の弾性を大きくするような構成とした。
本発明の他の態様として、前記成形部材は、マイクロコンタクトプリント法に用いるスタンプであるような構成とした。
[成形部材の製造方法]
図1〜図3は、本発明の成形部材の製造方法の一実施形態を説明するためのモールドの平面図であり、図4〜図5は、本発明の成形部材の製造方法の一実施形態を説明するための工程図であり、図4(A)は図1のI−I線における縦断面図、図4(B)は図2のII−II線における縦断面図、図4(C)は図3のIII−III線における縦断面図である。図1〜図5を参照して本発明の成形部材の製造方法の一実施形態を説明する。
本実施形態は、円形の主面1aに凹凸構造2(図1では砂地模様で示している)を有するモールド1を使用する例である。尚、本発明に使用するモールドは円形のモールド1に限定されるものではなく、矩形や多角形など種々の形状のモールドを使用することが可能である。
モールド1の厚みは凹凸構造2の形状、基材の強度、取り扱い適性等を考慮して設定することができ、例えば、300μm〜10mm程度の範囲で適宜設定することができる。また、モールド1は、凹凸構造2を有する主面1aが、その周囲の領域に対して1段、あるいは、2段以上の凸構造となっている、いわゆるメサ構造であってもよい。
第1領域11は、後述する離型工程において、パターンの倒れ、損傷を防止する目的で設定されるものである。例えば、凹凸構造2が位置する領域3の最外周部から第1領域11の最外周部までの距離をLとし(図1および図4(A)参照)、凹凸構造2の凹部の深さをdとし、後述する離型工程における引き離し時の接合部33とモールド1の主面1aとのなす角度をθとしたときに、L≧d/tanθの関係が成立するように上記の距離Lを設定することができる。これについては後述する。
また、第2領域12は、主面1aに設定された第1領域11を除く領域であり、第1領域11を設定することにより自動的に設定される。
転写材料21の厚み(モールド1の主面1aから面21aまでの厚み)は、製造する成形部材の用途、転写材料21の材質等により適宜設定することができ、例えば、100μm〜10mmの範囲で設定することができる。モールド1の主面1aの第1領域11へ転写材料21を配設する手段としては、ディスペンサ、インクジェット、スクリーン印刷等を挙げることができる。さらに、第1領域11への転写材料21の配設を、別のリソグラフィ技術、例えば、フォトリソグラフィで行うのであれば、スピンコートを用いてもよい。この場合には、スピンコートにより転写材料21を塗布し硬化させた後、露光、現像という工程を経るか、あるいは、予めモールド1の主面1aの一部にマスク材を形成し、転写材料21を塗布した後、マスク材を除去してリフトオフを実施することで、第1領域11への転写材料21の配設を行うことができる。尚、前者の場合、第1配設工程の後、後述する第2配設工程の前に、後述する硬化工程を行うことに相当する。
また、図示例では、モールド1の凹凸構造2が一様であるように示されているが、凹凸構造2が複数の異なる凹凸構造からなるものであってもよい。
また、図示例のように、第2領域12の全域ではなく、転写材料21の周縁部21bから外側方向に所望の領域までの範囲で転写材料22を配設する場合、転写材料21の周縁部21bから転写材料22の外側周端部までの距離は、後述する離型工程における周辺部34(転写材料22の硬化物)とモールド1の主面1aとの引き離しに支障が生じないような距離とすることができる。例えば、周辺部34の最外周部分に力Fを加え、その後、周辺部34の引き離しを完了し、後述する接合部33の引き離しへと移行する際には、少なくとも接合部33が剥がれるためのきっかけとなる応力を加える必要がある。この応力がモーメントであるとすると、モールド1の主面1aから周辺部34の外側周端部までの距離と、周辺部34の最外周部分に加えた力Fとの積が、接合部33が剥がれるためのきっかけとなる応力の値以上となるように、周辺部34(転写材料22の硬化物)の弾性を考慮して設定することができる。
上記の第1配設工程にて使用する転写材料21と、第2配設工程にて使用する転写材料22は、後述する硬化工程において形成されるパターン32、接合部33の弾性よりも、周辺部34の弾性を大きくすることができる材料とする。そして、このような条件を満足する転写材料21と転写材料22とを使用することにより、弾性の小さいパターン32が離型工程後に自立可能となる。
このような転写材料21と転写材料22の選択においては、パターン32、接合部33の弾性と、周辺部34の弾性とが上記のような関係となるように、転写材料21と転写材料22とをそれぞれ選択することができる。本発明では、パターン32の自立を可能とし、また、後述する離型工程での成形部材とモールドとの安定した引き離しを可能とするために、上記のような弾性の大小関係の指標として、ヤング率を使用し、パターン32、接合部33のヤング率が、周辺部34のヤング率よりも大きくなるような条件とすることができる。例えば、パターン32、接合部33では、ヤング率が10〜100MPaの範囲となり、周辺部34では、ヤング率が5〜30MPaの範囲となるように転写材料21と転写材料22とを選択することができる。
また、幅W(mm)、厚さt(mm)である板状試験片を用意して両端を支持(支持部間の距離はD(mm))し、中央部に荷重P(N)をかけたときに生じたたわみh(mm)を検出し、下記の式(1)から弾性率E(MPa)を算出し、ヤング率としてもよい。
E=(1/4)×(D3/Wt3)×(P/h) … 式(1)
また、熱可塑性の転写材料を使用する場合には、転写材料21のガラス転移温度(Tg)よりも、転写材料22のガラス転移温度(Tg)が低くなるように転写材料を選択することができ、後述する離型工程における転写材料21の硬化物(パターン32、接合部33)の温度よりも、転写材料22の硬化物(周辺部34)の温度を高い状態として、パターン32、接合部33の弾性と、周辺部34の弾性とが上記のような関係となるようにしてもよい。
また、離型工程後におけるパターン32の自立には、パターン32の弾性の他にも、パターン32のアスペクト比(パターン幅Wに対するパターン高さHの比(H/W))、塑性、および、後述する接合部33(転写材料21の硬化物)の塑性、厚みが影響するので、これらを考慮して転写材料21を選択することができる。また、本実施形態のように、転写材料21上にも転写材料22を配設している場合、後述の成形部材31では、周辺部34(転写材料22の硬化物)が接合部33を介して間接的にパターン32の自立に影響を与えるので、周辺部34の塑性、弾性(剛性)、厚みを考慮して、パターン32の自立を補助するように転写材料22を選択することができる。
また、モールド1の凹凸構造2の凹部からのパターン32の引き離しに際して、接合部33からパターン32を分離しようとする応力が作用する。例えば、モールド1の凹凸構造2の凹部の面積をSA、この凹部とパターン32との密着強度をPMAとし、一方、パターン32と接合部33との境界部の面積をSB、この境界部におけるパターン32と接合部33との接合強度をPMBとすると、接合部33からパターン32が分離されることなく凹凸構造2の凹部からパターン32を引き離すための条件は、PMB×SB>PMA×SAの関係が成立することとなる。このため、形成目的のパターン32のアスペクト比、幅、高さを考慮して、転写材料21を選択することが望ましい。
更に、上述の実施形態では、使用するモールドの形状、寸法等に特に制限はない。また、第2配設工程について、例えば、図7に示されるように、第2領域12の全領域に転写材料22を配設し、さらに、転写材料21の面21a上にも転写材料22を配設してもよい。また、図8に示されるように、第2配設工程において、第2領域12のみに転写材料22を配設し、転写材料21の面21a上には転写材料22を配設せず、第2領域12に配設された転写材料22は、転写材料21の周縁部21bを全て被覆するように接触するものであってもよい。また、図9に示されるように、第2配設工程において、第2領域12のみに転写材料22を配設し、転写材料21の面21a上には転写材料22を配設せず、転写材料21と転写材料22との界面23の端部がモールド1の主面1aと接しているものの、転写材料21の周縁部21bの一部が露出するものであってもよい。さらに、図10に示すように、離型工程における引き離しを矢印で示す方向に行うことを前提に、第2配設工程において、第2領域12のうち転写材料21を介して引き離し方向の両側に相当する領域に転写材料22を配設してもよい。尚、図10では、転写材料21に鎖斜線を付し、転写材料22には斜線を付して示している。
本実施形態では、上述の実施形態と同様に、モールド1において、凹凸構造2を有する主面1aに、凹凸構造2が位置する領域3を含む第1領域11と、この第1領域11の周囲に位置する第2領域12とが設定されている(図11(A)参照)。また、凹凸構造2が位置する領域3の最外周部から第1領域11の最外周部までの距離をLとし、凹凸構造2の凹部の深さをdとし、後述する離型工程における引き離し時の接合部63とモールド1の主面1aとのなす角度をθとしたときに、L≧d/tanθの関係が成立するように上記の距離Lを設定することができることも、上述の実施形態と同様である。
本実施形態の第1配設工程では、使用する転写材料が硬化物の弾性が異なる複数種の転写材料からなり、まず、パターン用の転写材料51を凹凸構造2の凹部内に配設する(図11(B)参照)。
尚、図示例では、モールド1の凹凸構造2が一様であるように示されているが、凹凸構造2が複数の異なる凹凸構造からなるものであってもよい。この場合、各凹凸構造に適した複数種の転写材料51を使用してもよく、また、同じ転写材料51を使用してもよく、適宜に設計することができる。
次に、第1領域11に、パターン用の転写材料51と接触するように、接合部用の転写材料52を配設する(図11(C)参照)。図示例では、接合部用の転写材料52は面52aと、その周囲の周縁部52bとを有している。接合部用の転写材料52の周縁部52bは、モールド1の主面1aに対して垂直であってよく、また、図示のように、周縁部52bが第1領域11の中心方向に傾斜したテーパー形状であってもよい。周縁部52bがテーパー形状である場合、モールド1の主面1aの垂直方向からの第1領域11の中心方向への傾斜の程度は、例えば、45°以下の範囲で設定することができる。
上記の第1配設工程にて使用するパターン用の転写材料51と接合部用の転写材料52は、後工程において形成されるパターン62の弾性よりも接合部63の弾性を大きくすることができる材料とする。また、第1配設工程にて使用する転写材料51、転写材料52と第2配設工程にて使用する転写材料53は、後工程において形成されるパターン62、接合部63の弾性よりも、周辺部64の弾性を大きくすることができる材料とする。そして、このような条件を満足する転写材料51、転写材料52および転写材料53を使用することにより、弾性の小さいパターン62が離型工程後に自立可能となる。
上記のパターン用の転写材料51、接合部用の転写材料52、および、転写材料53の選択においては、弾性が上記のような関係となるように、異なる転写材料から選択することができる。本発明では、パターン62の自立を可能とし、また、後述する離型工程での成形部材とモールドとの安定した引き離しを可能とするために、上記のような弾性の大小関係の指標として、ヤング率を使用し、パターン62、接合部63のヤング率が、周辺部64のヤング率よりも大きくなるような条件とすることができる。例えば、パターン62では、ヤング率が10〜100MPaの範囲となり、接合部63では、ヤング率が10〜30MPaの範囲となり、周辺部64では、ヤング率が5〜30MPaの範囲となるようにパターン用の転写材料51、接合部用の転写材料52、および、転写材料53とを選択することができる。尚、ヤング率の測定は、上述の実施形態と同様である。
また、熱可塑性の転写材料を使用する場合には、ガラス転移温度(Tg)がパターン用の転写材料51、接合部用の転写材料52、転写材料53の順に低くなるように転写材料を選択することができ、また、後述する離型工程において転写材料51,52の硬化物の温度よりも、転写材料53の硬化物の温度を高い状態として、硬化物の弾性が上記のような関係となるようにしてもよい。
また、離型工程後におけるパターン62の自立については、上述の実施形態での離型工程後におけるパターン32の自立と同様である。すなわち、パターン62(パターン用の転写材料51の硬化物)の弾性の他にも、パターン62のアスペクト比(パターン幅Wに対するパターン高さHの比(H/W))、塑性、および、後述する接合部63(接合部用の転写材料52の硬化物)の塑性、弾性(剛性)、厚みが影響するので、これらを考慮してパターン用の転写材料51および接合部用の転写材料52を選択することができる。また、本実施形態のように、接合部用の転写材料52上にも転写材料53を配設している場合、後述の成形部材61では、周辺部64(転写材料53の硬化物)が接合部63を介して間接的にパターン62の自立に影響を与えるので、周辺部64の塑性、弾性(剛性)、厚みを考慮し、パターン62の自立を補助するように転写材料53を選択することができる。
尚、接合部63の弾性と周辺部64の硬化物の弾性との差が大きすぎると、周辺部64と接合部63の界面への応力集中による界面剥離を生じるおそれがある。このため、例えば、上記のθ1(角P2P1P3)とθ(角P5P4P6)との差が3°〜60°の範囲、好ましくは10°〜45°の範囲となるように接合部用の転写材料52と転写材料53を選択することが望ましい。
尚、凹凸構造2の凹部の深さが一定ではない場合、上記の凹部深さdは、上述の実施形態と同様に設定することができる。
上述の実施形態において、転写材料51、転写材料52、転写材料53として、硬化させる手段が異なる材料を用いてもよい。例えば、転写材料51と転写材料52に光硬化性材料を用い、転写材料53に熱硬化性材料を用いてもよく、また、その逆の組み合わせであってもよい。これらの場合には、必要に応じて、モールドや硬化条件、モールドからの成形部材の引き離し時の条件を適宜設定することができる。
さらに、上述の実施形態では、使用するモールドの形状、寸法等に特に制限はない。また、接合部用の転写材料52と転写材料53について、上述の実施形態の転写材料21と転写材料22について図7〜図10に例示したような態様とすることも可能である。
図13は、本発明の成形部材の一実施形態を示す断面図である。図13において、成形部材101は、接合部103と、この接合部103の主面103a上に位置するパターン102と、接合部103の主面103aと連続した同一平面をなす主面104aを有し、かつ、接合部103の他の主面103bおよび周縁部103cに固着している周辺部104と、を備えている。また、パターン102の弾性は接合部103の弾性以下であり、周辺部104の弾性は接合部103の弾性よりも大きいものとなっている。尚、上記のパターン102、接合部103および周辺部104の弾性の大小関係は、比較対象物について同一形状の試料を作成し、これらの試料に同じ荷重を付加したときの弾性変形の大きさで判定する。
本発明の成形部材101を構成する接合部103も樹脂材料からなり、光硬化性あるいは熱硬化性の樹脂組成物を成型して硬化させたもの、または、熱可塑性の樹脂組成物を成型した後に冷却(放冷)したものである。そして、接合部103の弾性がパターン102の弾性よりも大きい場合、接合部103はパターン102の重さによりたわみを生じないことが必要であり、パターン102の支持が可能となるように塑性、弾性(剛性)を考慮して、接合部103を構成する樹脂材料を選択し、また、接合部103の厚みを設定することが望ましい。また、本発明では、接合部103がパターン102と同一の樹脂材料からなるものであってもよい。
本発明の成形部材111を構成するパターン112、接合部113は、上述の成形部材101を構成するパターン102、接合部103と同様とすることができる。
本発明の成形部材111を構成する周辺部114は、接合部113の周縁部113cに固着しており、パターン112が位置していない接合部113の主面113b上には位置しておらず、接合部113の主面113bは露出したものとなっている。このような周辺部114は、上述の成形部材101を構成する周辺部104と同様に、樹脂材料からなっている。
このような本発明の成形部材101,111は、パターン102,112の弾性が接合部103,113の弾性以下であり、周辺部104,114の弾性が接合部103,113の弾性よりも大きいので、周辺部104,114に作用した外力は、周辺部104,114で吸収されてパターン102,112に及ぶことが防止される。また、パターン102,112に外力が作用しても、接合部103,113を介して周辺部104,114に吸収されるので、自立可能なパターン102,112の変形が抑制されて精度が維持される。したがって、例えば、マイクロコンタクトプリント法におけるスタンプとして高精度のパターン形成が可能となる。
上述の成形部材の実施形態は例示であり、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。例えば、上述の成形部材111において、パターン112と接合部113を異なる樹脂材料で構成してもよい。また、上述の成形部材111では、接合部113の主面113aと周辺部114の主面114aが同一平面をなしていればよく、したがって、接合部113の周縁部113cの一部が露出する(周辺部114が接合部113よりも薄い)ものであってもよい。
[実施例1]
<モールド(マスター版)の作製>
Cr薄膜(厚み100nm)付きの石英ガラス基板(6025:152.4mm角、厚み6.35mm)を準備し、この石英ガラス基板のCr薄膜上に化学増幅型ポジレジスト(富士フイルム(株)製 FEP−171)をスピンコート法で塗布し、130℃で5分間乾燥させた。次に、化学増幅型ポジレジストに対して日本電子(株)製 JBX3040を使用して電子線露光を行い、露光後の加熱処理(PEB(135℃、5分間))、現像を行って、1辺500nmの正三角形の各頂点に位置するように直径250nmの開口部が三角格子配置されたレジストパターンを形成した。次いで、このレジストパターンをマスクとしてCrをドライエッチングし、その後、レジストパターンを剥離してハードマスクを形成した。
次に、このハードマスクを介して石英ガラス基板をドライエッチングし、その後、ハードマスクを除去して、上記の三角格子配置された開口部に対応した凹部(直径250nm、深さ250nm)を石英ガラス基板の中央部の直径20mmの円形領域に備えたモールド(マスター版)を作製した。
上記のように作製したモールド(マスター版)の凹凸構造が位置する領域(直径20mm)と同心円の外周を有する領域(直径50mm)を第1領域として設定し、この第1領域の周囲に、第1領域と同心円の外周を有する領域(直径150mm)を第2領域として設定した。したがって、凹凸構造が位置する領域(直径20mm)の最外周部から第1領域の最外周部までの距離L(図1および図4(A)参照)は、15mmとなった。
次に、第1配設工程にて、転写材料としてPDMS(信越化学工業(株)製 X−32−3094−2)を、ディスペンサを用いて第1領域に配設した。その後、この転写材料を硬化(硬化条件:150℃、30分間加熱)させた。これにより、モールドの凹凸構造の凹部に位置するパターンと、このパターンと一体化されモールドの主面上に位置する接合部を形成した。形成した接合部は、モールドの主面上に位置する部位の厚みが1mmであり、周縁部はモールドの主面の垂直方向よりも接合部の中心方向に30°傾斜したものであった。
尚、上記のように形成したパターン、接合部と、上記のように形成した周辺部について、それぞれ厚み10mmの同一形状で試験体を作成し、デュロメータ(タイプA)にて硬度を測定し、ヤング率が既知のゴムのデュロメータAによる硬度測定値との比較からヤング率を算出し、このヤング率の相対比較により弾性を判定した。その結果、パターン、接合部の弾性よりも周辺部の弾性が大きい(ヤング率が小さい)ことを確認した。
(ヤング率の測定条件)
幅W(mm)、厚さt(mm)である板状試験片を用意して両端を支持(支持部
間の距離はD(mm))し、中央部に荷重P(N)をかけたときに生じたたわみ
h(mm)を三次元形状測定器(三鷹光器(株)製 NH−4N)にて検出し、
下記の式(1)から弾性率E(MPa)を算出し、ヤング率とする。
E=(1/4)×(D3/Wt3)×(P/h) … 式(1)
上記のような周辺部からのモールドとの引き離しが更に進むと、接合部の引き離しに移行した。この引き離しにおけるモールド(マスター版)の主面に対する接合部の角度(図5(B)におけるθに相当し、d=0.25μm)は45°であった。そして、この角度θにおけるd/tanθは0.25μmであり、上記の凹凸構造が位置する領域の最外周部から第1領域の最外周部までの距離L(15mm)との関係(L≧d/tanθ)を満足するものであることが確認された。
上記のような工程で100個の成形部材(スタンプ)を作製し、各成形部材のパターンを光学顕微鏡で観察した結果、モールド(マスター版)の反転パターン(直径250nmの円柱形状の凸部が三角格子配置されたパターン)であり、パターンに破損はなく、また、たわみもなく、良好な自立状態であることが確認された。
上記のように作製した本発明の成形部材(スタンプ)を用いてマイクロコンタクトプリントを行った。すなわち、作製したスタンプに、パターン形成用のインク(Agナノインキ)をスピンコート法で塗布して、転写凸部の頂部平面上にインクを載せた。その後、23℃、1分間の条件でインクを半乾燥状態とした。
次いで、被加工物であるシリコン基板上にインクを接触させた後、スタンプを剥離して、シリコン基板上にインクパターンを転写し、180℃、30分間の乾燥を行ってドット状のパターンを形成した。
形成したドット状のパターンを光学顕微鏡で観察した結果、直径が240〜260nmでありバラツキが極めて小さく、スタンプのパターン(円柱形状の凸部)の再現性に優れており、高い精度でパターンが形成されていることが確認された。
成形部材(スタンプ)の作製において、第1配設工程にて使用する転写材料として、第2配設工程にて使用した転写材料と同じ転写材料を使用した他は、実施例1と同様にして、100個の成形部材(スタンプ)を作製した。
このように作製された各成形部材のパターンを光学顕微鏡で観察した結果、モールド(マスター版)の反転パターンであり、パターンに破損はないものの、75個の成形部材においてパターン(円柱形状の凸部)のたわみが確認された。
次に、上記のように作製した成形部材(スタンプ)の中で、パターンのたわみがないスタンプを使用して、実施例と同様に、ドット状のパターンを形成した。
形成したドット状のパターンを光学顕微鏡で観察した結果、直径が150〜350nmであり、スタンプのパターン(円柱形状の凸部)の再現性が悪く、実施例1に比べてパターン精度が劣るものであった。
成形部材(スタンプ)の作製において、第2配設工程にて使用する転写材料として、第1配設工程にて使用した転写材料と同じ転写材料を使用した他は、実施例1と同様にして、100個の成形部材(スタンプ)を作製した。
この場合、成形部材とモールド(マスター版)との引き離しが困難であり、作製された各成形部材のパターンを光学顕微鏡で観察した結果、80個の成形部材にパターンの破損が見られた。
次に、上記のように作製した成形部材(スタンプ)の中で、パターンの破損がないスタンプを使用して、実施例と同様に、ドット状のパターンを形成した。
形成したドット状のパターンを光学顕微鏡で観察した結果、直径が240〜260nmでありバラツキが極めて小さく、スタンプのパターン(円柱形状の凸部)の再現性に優れており、高い精度でパターンが形成されていることが確認された。しかし、このようなパターン形成に供し得る成形部材(スタンプ)の作製における収率は、上記のように極めて低いものであった。
モールド(マスター版)の第1領域の設定において、凹凸構造が位置する領域の最外周部から第1領域の最外周部までの距離Lを0.2μmとした他は、実施例1と同様にして、100個の成形部材(スタンプ)を作製した。この場合、モールドの凹凸構造が位置する領域の最外周部から第1領域の最外周部までの距離Lとd/tanθとの間に、L≧d/tanθの関係が成立しないものであった。
成形部材とモールド(マスター版)との引き離しでは、パターンがモールドの凹凸構造の凹部から全て抜けきる前に、接合部の引き離しから周辺部の引き離しに移行し、その後にモールドの凹凸構造の凹部から抜けたパターンを光学顕微鏡で観察した結果、30個の成形部材においてパターンの破損が見られた。
次に、上記のように作製した成形部材(スタンプ)の中で、パターンの破損がないスタンプを使用して、実施例と同様に、ドット状のパターンを形成した。
形成したドット状のパターンを光学顕微鏡で観察した結果、直径が240〜260nmでありバラツキが極めて小さく、スタンプのパターン(円柱形状の凸部)の再現性に優れており、高い精度でパターンが形成されていることが確認された。しかし、このようなパターン形成に供し得る成形部材(スタンプ)の作製における収率は、上記のように極めて低いものであった。
1a…主面
2…凹凸構造
3…凹凸構造が位置する領域
11…第1領域
12…第2領域
21…第1配設工程で使用する転写材料
21b…転写材料の周縁部
22…第2配設工程で使用する転写材料
51…第1配設工程で使用するパターン用の転写材料
52…第1配設工程で使用する接合部用の転写材料
52b…転写材料の周縁部
53…第2配設工程で使用する転写材料
35,51…成形部材
32,52…パターン
33,53…接合部
34,54…周辺部
101,111…成形部材
102,112…パターン
103,113…接合部
103a,113a…接合部の主面
103c,113c…接合部材の周縁部
104,114…周辺部
104a,114a…周辺部の主面
Claims (9)
- モールドの凹凸構造を有する主面において該凹凸構造が位置する領域を含むように設定された第1領域に、転写材料を配設する第1配設工程と、
前記第1領域の周囲に位置するようにモールドの前記主面に設定された第2領域の所望の領域に、前記転写材料と接触するように転写材料を配設する第2配設工程と、
前記第1配設工程にて配設した転写材料を硬化することにより前記凹凸構造の凹部に位置するパターンと該パターンと一体化され前記モールドの主面上に位置する接合部を形成し、また、前記第2配設工程にて配設した転写材料を硬化することにより周辺部を形成する硬化工程と、
前記パターンと前記接合部と前記周辺部とが一体となった成形部材と前記モールドとを引き離す離型工程と、を備え、
前記凹凸構造が位置する領域の最外周部から前記第1領域の最外周部までの距離Lと、前記凹凸構造の凹部の深さdと、前記離型工程における引き離し時の前記接合部と前記モールドの主面とのなす角度θと、の間に、L≧d/tanθの関係が成立し、
前記第1配設工程にて使用する転写材料と前記第2配設工程にて使用する転写材料は、前記パターンと前記接合部の弾性よりも前記周辺部の弾性を大きくすることができるものであり、
前記離型工程では、前記第2領域に位置する前記周辺部に剥離力を作用させて周辺部から前記接合部方向に引き離しを進めることを特徴とする成形部材の製造方法。 - 前記第1配設工程では、転写材料の周縁部が第1領域の中心方向に傾斜するように転写材料を配設することを特徴とする請求項1に記載の成形部材の製造方法。
- 前記第1配設工程では、前記凹凸構造の凹部にパターン用の転写材料を配設し、その後、該パターン用の転写材料と接触するように接合部用の転写材料を配設し、前記パターン用の転写材料と前記接合部用の転写材料は、前記パターンの弾性よりも前記接合部の弾性を大きくすることができるものであることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の成形部材の製造方法。
- 前記第1配設工程の後、前記硬化工程にて前記パターンと前記接合部を形成し、その後、前記第2配設工程に移り、次いで、前記硬化工程にて前記周辺部を形成することを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の成形部材の製造方法。
- 前記第1配設工程で使用する転写材料と前記第2配設工程で使用する転写材料を光硬化性の転写材料とし、前記硬化工程にて第1領域と第2領域の光照射量を調整して硬化率を変えることにより、前記パターンと前記接合部の弾性よりも前記周辺部の弾性を大きくすることを特徴とする請求項1に記載の成形部材の製造方法。
- 前記第1配設工程にて使用する転写材料と前記第2配設工程にて使用する転写材料を同じものとし、前記第1配設工程と前記第2配設工程を同時に行うことを特徴とする請求項5に記載の成形部材の製造方法。
- 前記第1配設工程で使用する転写材料と前記第2配設工程で使用する転写材料を光硬化性の転写材料とし、前記硬化工程にて第1領域と第2領域の光照射量を調整して硬化率を変えることにより、前記パターンと前記接合部の弾性よりも前記周辺部の弾性を大きくすることを特徴とする請求項2に記載の成形部材の製造方法。
- 接合部と、該接合部の主面上に位置するパターンと、前記接合部の前記主面と連続した同一平面をなす主面を有し、前記接合部の少なくとも周縁部に固着している周辺部と、を備え、前記パターンの弾性は前記接合部の弾性よりも小さく、前記周辺部の弾性は前記接合部の弾性よりも大きいことを特徴とする成形部材。
- 前記成形部材は、マイクロコンタクトプリント法に用いるスタンプであることを特徴とする請求項8に記載の成形部材。
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