JP6375135B2 - 樹脂モールド及び複数の部品の製造方法 - Google Patents

Description

本出願に関係する相互参照
本出願の特許請求の範囲は、米国特許法35 U.S.C. §119(e)に基づいて2013年4月11日に出願された米国仮出願第61/810,991号の利益を主張するものであり、その内容がここに参考文献として援用される。

本開示のいくつかの態様は、樹脂モールド、それに関連する部品及び装置の製造方法に関係する。

樹脂は、対衝撃性、光透過性及び軽量性等の優れた性質を有する。そのため、樹脂モールドは部品及び装置の製造に有用である可能性がある。しかしながら、そのような樹脂モールドは、使用可能寿命について問題がある。

Rollandらの論文（Angew. Chem. Int. Ed., 43:5796-5799, 2004）である“High-Resolution Soft Lithography: Enabling Materials for Nanotechnologies,”には、PFPEを含む高分子の高い能力が記載され、ここに参考文献として援用される。更なる研究が望まれる。

優れた可使時間を有する樹脂モールドが記載されている。また、寸法安定性を有するモールドとして有用なフッ素含有ポリマー由来の樹脂構造について記載されている。

複数の第１の部分及び複数の第２の部分が形成された第１の表面と、第２の表面と、を含む樹脂が記載されている。いくつかの実施形態において、この樹脂モールドにおいて、このモールドを用いて４００回の転写を実施する前の第１の時間における複数の第１の部分と第２の表面との間の距離である第１の距離は、複数の第２の部分と前記第２の表面との間の距離である第２の距離より大であり、その４００回の転写を行った後の時間である第２の時間における前記複数の第１の部分と前記第２の表面との間の距離である第３の距離は、前記複数の第２の部分と前記第２の表面との間の前記第２の時間における距離である第４の距離よりも大であり、前記第１の距離と前記第２の距離の差である第１の差は、前記第３の距離と前記第４の距離の差である第２の差とは異なり、前記第１の差と前記第２の差との差である第３の差の前記第１の差に対する比は、１２％又はそれより小であることを特徴とする。

いくつかの実施形態において、上記の樹脂モールドは、第１の樹脂を含み、前記第１の樹脂は複数の炭素−フッ素結合を含むことが好ましい。

上記樹脂モールドに関して、いくつかの実施形態において、前記第１の樹脂は、第１のユニットと第２のユニットとを含み、前記第１のユニットは第１の主鎖を有し、前記第２のユニットは第２の主鎖を有し、前記第１の主鎖に含まれる１原子あたりのフッ素原子の含有量である第１の平均含有量は、前記第２の主鎖に含まれる１原子あたりのフッ素原子の含有量である第２の平均含有量とは異なっていることが好ましい。

上記樹脂モールドに関して、いくつかの態様において、前記第１の樹脂は、さらに第３のユニットを有し、前記第３のユニットは、第３の主鎖を有し、前記第３の主鎖に含まれる１原子あたりのフッ素原子の含有量である第３の平均含有量は、前記第１の平均含有量及び前記第２の平均含有量とは異なっていることが好ましい。

いくつかの態様において、樹脂モールドは、複数の第１の部分及び複数の第２の部分が形成された第１の表面と、第２の表面と、を含む。いくつかの態様において、前記樹脂モールドにおいて、前記第１の複数の部分と第２の表面との距離である第１の距離は、前記複数の第２の部分と前記第２の表面との距離である第２の距離より大であり、前記樹脂モールドは第１の樹脂を含み、前記第１の樹脂は、第１のユニットと第２のユニットとを含み、前記第１のユニットは、第１の主鎖を含み、前記第２のユニットは、第２の主鎖を含み、前記第１の主鎖に含まれる１原子あたりのフッ素原子の含有量である第１の平均含有量は、前記第２の主鎖に含まれ１原子あたりのフッ素原子の含有量である第２の平均含有量とは異なることが好ましい。

上記樹脂モールドに関して、前記第１の樹脂は、さらに第３のユニットを含み、前記第３のユニットは第３の主鎖を含み、前記第３の主鎖に含まれる１原子あたりのフッ素原子の含有量である第３の平均含有量は、前記第１の平均含有量及び前記第２の平均含有量とは異なっていることが好ましい。

いくつかの態様において、樹脂モールドは複数の第１の部分及び複数の第２の部分が形成された第１の表面と、第２の表面と、を備える。前記樹脂モールドにおいて、１０００回の転写を実施する前の第１の時間における前記複数の第１の部分と前記第２の表面との間の距離である第１の距離は、前記第１の時間における、前記複数の第２の部分と前記第２の表面との間の距離である第２の距離よりも大であり、その１０００回の転写を実施した後の第２の時間における、前記複数の第１の部分と前記第２の表面との間の距離である第３の距離は、前記第２の時間における、前記複数の第２の部分と前記第２の表面との間の距離である第４の距離よりも大であり、前記第１の距離と前記第２の距離との間の差である第１の差は、前記第３の距離と前記第４の距離との差である第２の差とは異なり、前記第１の差と前記第２の差との差である第３の差の、前記第１の差に対する比は、２６％又はそれより小であることが好ましい。

上記樹脂モールドに関して、前記樹脂モールドは、第１の樹脂を含み、前記第１の樹脂に含まれるフッ素原子濃度は、２０重量％又はそれよりも大であることが好ましい。

いくつかの態様において、樹脂モールドは、複数の第１の部分と複数の第２の部分が形成された第１の表面と、第２の表面と、を含む。前記樹脂モールドにおいて、前記複数第１の部分と前記第２の表面との距離である第１の距離は、前記複数の第２の部分と前記第２の表面との距離である第２の距離よりも大であり、前記樹脂モールドは、第１の樹脂を含み、前記第１の樹脂に含まれるフッ素原子濃度は、２０重量％又はそれよりも大であることが好ましい。

上記樹脂モールドに関して、いくつかの実施形態において、そのフッ素原子濃度は、７６重量％又はそれより小であることが好ましい。

上記樹脂モールドに関して、いくつかの実施形態において、そのフッ素原子濃度は、２４．８重量％又はそれより大であることが好ましい。

上記樹脂モールドに関して、いくつかの実施形態において、そのフッ素原子濃度は、３２．１重量％又はそれより小であることが好ましい。

上記の樹脂モールドに関して、いくつかの態様において、前記樹脂モールドは、第１の樹脂を含み、前記第１の樹脂は、二つのフッ素原子に結合した炭素原子と炭素原子及びフッ素原子以外の第１の構成原子との間の結合である第１の結合を含むことが好ましい。

上記樹脂モールドに関して、前記第１の樹脂は、二つのフッ素原子に結合した炭素原子とその他の炭素原子との結合である第２の結合を含むことが好ましい。

上記樹脂モールドに関して、前記第１の樹脂は、第１のフッ素原子、第２のフッ素原子、第１の炭素原子及び第２の炭素原子に結合した炭素原子を含むことが好ましい。

上記樹脂モールドに関して、前記第１の炭素原子は、炭素原子及びフッ素原子以外の第２の構成原子に結合していることが好ましい。

いくつかの実施形態において、樹脂モールドは、複数の第１の部分と複数の第２の部分とが形成された第１の表面と、第２の表面と、を含む。前記樹脂モールドにおいて、複数の第１の部分と第２表面との間の距離である第１の距離は、前記複数の第２の部分と前記第２の表面との間の距離である第２の距離よりも大であり、前記樹脂モールドは、第１の樹脂を含み、前記第１の樹脂は、二つのフッ素原子に結合した炭素原子と炭素原子及びフッ素原子以外の第１の構成原子との結合である第１の結合を含むことが好ましい。

上記樹脂モールドに関して、前記第１の樹脂は、二つのフッ素原子に結合した炭素原子と他の炭素原子と間の結合である第２の結合を含むことが好ましい。

いくつかの実施形態において、樹脂モールドは、複数の第１の部分及び複数の第２の部分が形成された第１の表面と、第２の表面と、を備えている。前記樹脂モールドにおいて、前記樹脂モールドを用いて５０回の転写を行う前の第１の時間における前記複数の第１の部分と前記第２の表面との間の距離である第１の距離は、前記第１の時間における前記複数の第２の部分と前記第２の表面との間の距離である第２の距離より大であり、上記の５０回の転写を行った後の第２の時間における前記複数の第１の部分と前記第２の表面との間の距離である第３の距離は、前記第２の時間における前記複数の第２の部分と前記第２の表面との間の距離である第４の距離より大であり、前記第１の距離と前記第２の距離との差である第１の差は、前記第３の距離と前記第４の距離との差である第２の差とは異なり、前記第１の差と前記第２の差との差である第３の差の前記第１の差に対する比は、１０％又はそれより小であることが好ましい。

上記の樹脂モールドにおいて、フッ素原子濃度は、３７重量％又はそれより小であることが好ましい。

本開示の一態様に関係する組成物は、樹脂の形成に用いられる。当該組成物に関して、当該組成物は、少なくとも一つのフッ素原子を含む第１の化合物と、前記第１の化合物の化学構造式とは異なる化学構造式を有する第２の化合物と、を含み、前記第１の化合物は、少なくとも一つのフッ素原子を含むことが好ましい。

上記組成物に関して、前記第１の化合物及び前記第２の化合物の各々は、少なくとも一つの炭素−フッ素結合を含むことが好ましい。

本開示の一態様に関係する、複数の部品を製造する製造方法は、上記の樹脂のうちいずれか一つの樹脂を準備する第１のステップと、前記樹脂を用いて転写を繰り返し、前記複数の部品を製造する第２のステップと、を含むことが好ましい。

樹脂モールドは、本開示に開示されている。当該樹脂モールドは、転写を繰り返すことにより導波路、偏光板及びレンズ等の複数の部品を製造する製造方法に適用することができる。当該樹脂モールドは、また、トランジスタ及びダイオード等の電子素子の製造にも適用することができる。

本図面は、本発明を実施するために現時点で最良と考えるものを示す図である。
図１は、樹脂モールドの表面を観察するための実験手順である。 図２は、上記樹脂モールドの高さの変化（Δt）を示している。 図３は、樹脂モールドを用いた反射防止膜等の光学フィルムの製造プロセスを示している。

［詳細な説明］
実験手順:

図１は、樹脂モールドの表面を観察するための実験手順を示している。当該実験手順は以下のとおりである：

(a)樹脂を形成するための組成物を基板の上に配置する。

(b)当該組成物に石英モールドの凹凸表面を当該基板に対して押し付ける。当該石英モールドを透過した光を当該組成物に照射することにより、当該石英モールドから凹凸表面が転写された表面を有する樹脂モールドを形成する。

(c)当該樹脂モールドを当該石英モールドから離型する。

(d)基板の上に転写のために配置された組成物に当該樹脂モールドの当該凹凸パターンを当該基板に対して押し付ける。

(e)当該石英モールドを透過した光を転写のための組成物に照射することにより、当該樹脂モールドから凹凸パターンが転写された表面を有する樹脂部材を形成する。

(f)当該樹脂部材は、当該樹脂モールドから離型され、当該樹脂モールドの凹凸パターンを有する表面を観察する。そのため、樹脂モールド及び樹脂部材の少なくとも一つは、離型性を有する必要がある。

ナノインプリンティングに用いられる樹脂モールドについては、繰り返された転写による樹脂モールドの凹凸パターンの劣化が少ないことが望まれる。そのように繰り返すプロセスは、樹脂モールドの長い可使時間により、光学部品及び電子部品等の部品及び他の装置の製造に適用することができる。

図２は、樹脂モールドの高さの変化（Δt）を説明するものである。t₀及びt_Nは、それぞれ、転写を行う前及び転写後の断面図における凹凸パターンの頂点と底辺との間の差である。Δtは、劣化の程度を反映し、劣化が進行するにつれて増加する。

小さいΔtが観察された樹脂モールドは、例えばナノインプリンティングに有用である。Δtが増加する主たる理由は、転写の間に転写のための組成物の成分や溶媒が滲入することにより膨張するためである。それ故、成分の滲入を抑制する材料を樹脂モールドに使用するべきである。より具体的には、樹脂モールドに用いられるそのような材料には撥液性及び／又は高い架橋密度が要求される。

本発明は、さらに以下の実例を挙げて説明する。

［実例］
シリーズＡの実験
表１は、樹脂モールドの組成物及び当該樹脂モールドの高さの変化を示している。表１に示されている組成物は、成分A1（Constituent A1、平均分子量：約1850; p:8.7（平均値）; q:5.1（平均値））及び開始剤I（Initiator I）を含む。成分A1及び開始剤Iに加えて、成分A2（Constituent A2、平均分子量：約1000; n:1.5（平均値））及び／又は成分Bが添加される。成分A2は、フッ素原子を含み、重合性基の数の分子量に対する比が、成分A1より高いため、成分A2は、撥液性に寄与すると同時に、成分A1より架橋密度に対してより大きな寄与をするものと考えられる。成分B（Constituent B）の重合性基の数の分子量に対する比は、成分A1、A2及びBの中で最も大であるので、成分Bは、最も架橋密度に寄与しているものと考えられる。エントリー2-6の組成物により形成された樹脂モールドの、４００回の転写後の寸法誤差（Δt/t₀）％ が１２％より小であるので、エントリー2-6はナノインプリントのための樹脂モールドを形成するのに望ましい組成物である。

４００回の転写を実施したときの寸法誤差は１２％以内であることが望ましい。

エントリー１の組成物から形成した樹脂は、５００回、８００回及び１０００回の転写の後でも、６０ｎｍ以内の高さの変化である。すなわち、寸法誤差は、５００回、８００回及び１０００回の転写の後でも、２６％である。

エントリー５の組成物から形成した樹脂は、５００回、８００回及び１０００回の転写の後でも、１０ｎｍ以内の高さの変化である。すなわち、寸法誤差は、５００回、８００回及び１０００回の転写の後でも、１０％以内である。

シリーズＢの実験
表２は、樹脂の組成物及び樹脂モールドの高さの変化を示す。表２に示す組成物は、成分A1（Constituent A1、平均分子量：約1850; p:8.7（平均値）; q: 5.1（平均値））、成分B（Constituent B）及び開始剤I（Initiator I）を含む。成分Bの重合性基の数の分子量に対する比が、成分A1より大であるので、成分Bは、架橋密度に最も大きな寄与をしていると考えられる。エントリー2-4の組成物により形成された樹脂モールドの、５０回の転写後の寸法誤差（Δt/t₀）％が１０％以内であるので、エントリー2-4はナノインプリントのための樹脂モールドを形成するのに望ましい組成物である。

５０回転写を行った後の寸法誤差は、１０％以内であることが好ましい。

開始剤：
開始剤Ｉの代わりに、例えば、アセトフェノン型開始剤、ベンゾイン型開始剤、ベンジルケタール型開始剤、アントラキノン型開始剤、アシロキシム型開始剤及びアシルホスフィンオキシド型開始剤が前駆体の硬化に用いることができる（成分A1、A2及びB）。

図３は、上記の組成物のいずれか一つから形成された樹脂モールドを使用した光学フィルム（例：反射防止膜）の製造方法を示している。

樹脂モールド及び基板を用意する。当該樹脂モールドと当該基板との間に膜の前駆体を配置する。光学フィルムは、当該樹脂モールドを透過した光を組成物に照射することにより形成する。当該光学フィルムを当該樹脂モールド及び当該基板から離型した後、当該光学フィルムを液晶ディスプレイに貼り付ける。当該光学フィルムは、有機ＥＬ素子及び／又は他の電気光学装置のためのものとしても使用可能である。

そのような樹脂モールドは、その長い可使時間のために光学部品や電子装置等の部品や装置のために繰り返して用いることができる。

Claims (4)

1. 樹脂モールドであって、
   複数の第１の部分と複数の第２の部分とが形成された第１の表面と、
   第２の表面と、を含む樹脂モールドであって、
   前記樹脂モールドが、複数の炭素−フッ素結合を含む第１の樹脂を含む、下記式で示される成分Ａ１と成分Ａ２とを含む組成物の硬化物であり、
   前記第１の樹脂が、第１のユニットと第２のユニットとを含み、
   前記第１のユニットが、第１の主鎖を有し、
   前記第２のユニットが、第２の主鎖を有し、
   前記第１の主鎖に含まれる１原子あたりのフッ素原子の含有量である第１の平均含有量は、第２の主鎖に含まれる１原子あたりのフッ素原子の含有量である第２の平均含有量とは異なること、
   を特徴とする樹脂モールド。
   
2. 請求項１に記載の樹脂モールドにおいて、
   前記第１の樹脂に含まれるフッ素原子の濃度は、２０重量％又はそれより大であること、
   を特徴とする樹脂モールド。
3. 請求項１又は２に記載の樹脂モールドにおいて、
   前記第１の樹脂に含まれるフッ素原子の濃度は、７６重量％又はそれより小であること、
   を特徴とする樹脂モールド。
4. 複数の部品を製造する製造方法であって、
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の樹脂モールドを用意し、
   前記複数の部品を製造するために転写を繰り返すこと、
   を含む、複数の部品の製造方法。