TW201635012A - 複製模及其製造方法 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種無需複雜之轉印裝置，而經由遮罩材使被轉印體與複製模接觸時，可防止因夾帶氣泡等引起之轉印於遮罩材之微細構造之缺陷(轉印不良區域)的複製模及其製造方法。 本發明之特徵在於，其係由軟質材料形成且於表面具有微細構造之複製模，且其具有微細構造之面係因殘留應力而以成為凸狀之方式彎曲，形成良好之微細構造。

Description

複製模及其製造方法
本申請案係以日本專利申請案2015-072652(申請日：3/31/2015)為基礎，由該申請案享受優先之利益。本申請案參照該申請案，藉此包含相同申請案之全部內容。
本發明係關於一種奈米壓印用複製模。
於高精度之半導體積體電路、賦予抗光反射性、提高LED基板之光提取效率等光學‧照明用途、2次電池、太陽電池、燃料電池等能量開發、及生物技術等很多領域研究導入利用奈米壓印法之微細加工技術。
先前之奈米壓印法中，塑模之製作方法為對於Si或石英等基板利用光微影法形成微細構造之方法，但有製造成本非常昂貴之問題。
近年來，奈米壓印法作為代替製造成本昂貴之光微影技術之廉價微細構造形成技術而引人注目。因此，進行使用利用光微影法等形成之塑模作為主塑模，利用奈米壓印法將上述主塑模之表面之微細構造轉印於樹脂等材料，使用該樹脂等材料作為複製模。
若進而詳細敍述該奈米壓印法，製作形成微細構造之模具(主塑模)，形成由該主塑模轉印微細構造之複製模，使用該複製模作為壓模，將微細構造印刷於被轉印體。作為將複製模之微細構造印刷於被轉印體之方法，利用壓模積層作為遮罩材之光硬化樹脂之被轉印體之 複製模進行擠壓，藉此將微細構造轉印於積層之光硬化樹脂。於該狀態下進行紫外線等光照射，使光硬化樹脂硬化。以所硬化之光硬化樹脂作為遮罩，利用蝕刻等方式於被轉印體進行圖案化。
先前，利用奈米壓印法，將平坦之複製模擠壓於積層有遮罩材之平坦之被轉印體，擴展遮罩材，於該狀態下，例如遮罩材為光硬化樹脂之情形時，進行紫外線等光照射而使其硬化，剝離塑模，於遮罩材轉印微細構造。可藉由使用轉印微細構造之遮罩材而蝕刻被轉印體而於被轉印體轉印微細構造。此種轉印方法中複製模經由遮罩材與被轉印體接觸時，有時遮罩材中夾帶氣泡。若於遮罩材夾帶氣泡，則有轉印於遮罩材之微細構造產生缺陷(轉印不良區域)成為製品不良之問題。近年來，隨著製造成本削減之要求，產生必需可一次於更寬面積之被轉印體轉印微細構造之轉印面積較大的複製模。然而氣泡之夾帶傾向隨著轉印面積越擴大越變明顯。
因此，本申請案發明者發現將平坦之複製模朝向被轉印體以使具有微細構造之面成為凸狀之方式而彎曲，並且將以成為凸狀之方式而彎曲之複製模與被轉印體接觸之轉印方法。於該轉印方法中，塑模之具有微細構造之面的凸狀與被轉印體之中心部接觸後，緩緩朝向外周部，其接觸區域均勻擴展。其結果，於該轉印方法中，遮罩材填充微細構造並朝向外周部均勻流動。藉此，可防止氣泡夾帶至遮罩材，防止轉印於遮罩材之微細構造之缺陷(轉印不良區域)。
然而，為了利用轉印裝置實現此種以成為凸狀之方式彎曲之複製模，例如考慮藉由壓力使平坦之複製模彎曲化成凸狀，但使裝置之構成變複雜。又，由於壓力使平坦之複製模彎曲化，故而有時對複製模施加之負荷較大、複製模本身破損。進而，由於外壓而彎曲化，故 而壓力之施加於複製模整個面不均等，即於凸形狀產生不均，彎曲之曲率於面內不同，故而於轉印於被轉印體之微細構造產生缺陷(轉印不良區域)。
又，於先前之硬質複製模中，於存在被轉印體之翹曲、突起或異物之情形時，有時經由遮罩材之被轉印體與複製模接觸時於以突起或異物為中心之寬範圍產生轉印於樹脂之微細構造之缺陷(轉印不良區域)。
因此，本發明提供一種無需複雜之轉印裝置，經由遮罩材使被轉印體與複製模接觸時，可防止因夾帶氣泡等而引起之轉印於遮罩材之微細構造之缺陷(轉印不良區域)的複製模及其製造方法。
本發明之複製模之特徵在於，其係由軟質材料形成，於表面具有微細構造者，且具有微細構造之面以藉由殘留應力成為凸狀之方式而彎曲，該複製模係以具有開口部之治具，將具有微細構造之面朝向下方載置，藉由開口部之邊緣支持之情形時，複製模之自重變形與因殘留應力引起之彎曲之和相對於治具之開口部的直徑為2.0%至6.0%。
101、101'‧‧‧複製模
102、102'‧‧‧第2軟質材料
103、103'‧‧‧第1軟質材料
104a、104b‧‧‧治具
201‧‧‧主塑模
301‧‧‧載置台
401‧‧‧軟質材料
601‧‧‧平台
602‧‧‧被轉印體
603‧‧‧光硬化性樹脂
604a、604b‧‧‧保持治具
A、B‧‧‧狀態
X‧‧‧殘留應力引起之彎曲
W‧‧‧自重變形
UV‧‧‧紫外光
圖1(a)係本發明之複製模之模式圖。圖1(b)表示複製模本身具有之殘留應力引起之彎曲(X)，圖1(c)係複製模本身具有之殘留應力引起之彎曲(X)與自重變形(W)的和。
圖2(a)~(e)係模式性表示本發明之複製模之製造步驟的剖視圖。
圖3(a)~(e)係模式性表示本發明之複製模之製造步驟的剖視圖。
圖4(a)~(c)係模式性表示本發明之複製模之製造步驟的剖視圖。
圖5係本發明之複製模本身具有之殘留應力引起之彎曲(X)及自重變形(W)之測定方法的模式圖。
圖6(a)~(d)係表示本發明之複製模之微細構造轉印於被轉印體所積層之遮罩材的步驟之剖視圖。
圖7(a)~(c)係表示微細構造相對於使用本發明之複製模之被轉印體之轉印結果的模式圖。(a)係表示本發明之實施例1~6之結果，(b)係表示比較例1、2、3、5之結果，(c)係表示比較例4之結果。
圖8係表示使用本發明之複製模形成之微細構造之轉印結果之一例的模式圖。
以下，詳細說明本發明之實施形態。
圖1(a)係將本發明之一實施例之複製模101之一部分抽出放大的模式圖。該複製模於由軟質材料形成之表面具有微細構造，具有該微細構造之面以藉由殘留應力成為凸狀之方式而彎曲。複製模101由軟質材料形成，故而具有可撓性，表面具有奈米級至微米級之微細構造。
軟質材料使用有機樹脂材料或橡膠材料。作為例示，可使用聚矽氧橡膠、氟橡膠、胺基甲酸酯橡膠、丙烯酸橡膠、PVC(聚氯乙烯)橡膠、腈橡膠、丁基橡膠、乙烯丙烯橡膠、苯乙烯丁二烯橡膠、熱縮性膜、熱縮性樹脂等。該等軟質材料可為與其他材料之共聚物，亦可包含抗焦化劑、補強材、填充劑、軟化劑、著色劑等各種調配劑。
上述軟質材料為例示，可將主塑模具有之微細構造精密轉印，只要為可將具有微細構造之面藉由殘留應力而彎曲成凸狀之複製模的形狀於複數次被轉印體之轉印而保持之軟質材料，則無特別限定。作為軟質材料，尤其較佳為聚矽氧橡膠例如包含二甲基矽氧烷者。
聚矽氧橡膠於包含以矽-氧鍵為骨架之矽氧烷鍵之側鏈具有甲基、苯基等有機基，故而與通常之主鏈為碳鏈之有機材料不同，具有優異之耐熱性、耐寒性、及耐化學品性等特性。進而，聚矽氧橡膠由 於氣體之透過性較高，故而可容易透過空氣或經氣體化之遮罩材之溶劑。因此，於遮罩材包含溶劑之情形時，亦可藉由透過氣體而防止因氣泡引起之轉印形狀之缺陷，可加快所積層之遮罩材之硬化速度。進而，於遮罩材使用光硬化性樹脂時，軟質材料較佳為具有較高之光(可見光、紫外線等)透過性。
所謂本發明之複製模產生之殘留應力係指第2軟質材料102與第1軟質材料103相比較，收縮率較大而構成，藉此於複製模內部產生之彈性力。於軟質材料產生之收縮有起因於軟質材料之液體狀態至固體狀態之硬化的收縮(成型收縮)或起因於固體狀態之溫度變化的收縮。
本發明之複製模具有收縮率不同之第1軟質材料103與第2軟質材料102組成之2層軟質材料。藉由第1軟質材料103與第2軟質材料102相比較，收縮率增大而構成，具有微細構造之面以藉由殘留應力成為凸狀之方式而彎曲。於本說明書中，複製模之構造僅記載包含第1軟質材料103及第2軟質材料102之2層構造，只要保持具有微細構造之面藉由殘留應力而成為凸狀之彎曲，則可設為3層以上之構造。
通常，作為決定軟質材料例如聚矽氧橡膠之收縮率之重要因子，可列舉硬化溫度。通常，聚矽氧橡膠係藉由於成為基礎聚合物之有機聚矽氧烷調配硬化劑或填充劑等，進而添加觸媒等添加劑並交聯硬化而製作。首先，有硬化溫度之影響，通常硬化溫度越高收縮率越變大。例如，即便為相同加成反應系聚矽氧橡膠，因觸媒等之不同，有室溫硬化型，於80℃下以弱於30分鐘之加熱而成型之橡膠(例如，信越化學工業製造之聚二甲基矽氧烷(PDMS)「SIM-360」與硬化劑「CAT-360」之10：1(重量比)之混合物)與加熱硬化型，於150℃下以強於30分鐘之加熱而成型之橡膠(例如，信越化學工業製造之聚二甲基矽氧烷(PDMS)「KE-106」與硬化劑「RG」之10：1(重量比)的混合物)。該情形室溫硬化型聚矽氧橡膠可於低於加熱硬化型者約70度 之溫度下成形，故而就成形溫度之觀點而言，可將室溫硬化型之聚矽氧橡膠之收縮率降低而成形。
於本發明中，尤其著眼於軟質材料之硬化溫度，發現可藉由將第2軟質材料102之硬化溫度提高至高於第1軟質材料103之硬化溫度，而使收縮率變化，具有微細構造之面以藉由殘留應力而成為凸狀之方式彎曲。
又，除上述方法以外，藉由選擇第2軟質材料102與第1軟質材料103相比較，收縮率增大之材料，可獲得具有微細構造之面以藉由殘留應力而成為凸狀之方式彎曲的複製模。
又，亦可藉由塗佈熱縮性樹脂作為第2軟質材料而熱收縮，貼合熱縮性膜而熱收縮，而獲得具有微細構造之面以藉由殘留應力成為凸狀之方式彎曲的複製模。
圖1(b)、(c)係表示與因本發明之複製模101之殘留應力引起之彎曲(X)及自重變形(W)相關的模式圖。圖1(b)、(c)係模式性表示圖1(a)之複製模101之整體者。如圖1(b)所示，本發明之複製模101之具有微細構造之面以藉由殘留應力成為凸狀之方式而彎曲。將該彎曲設為因殘留應力引起之彎曲(X)。
如圖1(c)所示，複製模101係由軟質材料形成，故而以具有開口部之治具使具有微細構造之第1軟質材料103的面朝向下方載置並由開口部之邊緣支持之情形時，除因複製模101本身之殘留應力引起之彎曲(X)，產生因自重引起之變形即自重變形(W)，具有因殘留應力引起之彎曲(X)與自重變形(W)之和的變形。
本發明者為消除先前塑模之上述問題方面，進行各種研究，結果發現轉印時複製模101之殘留應力引起之彎曲(X)與自重變形(W)之和相對於治具之開口的直徑為2.0%至6.0%時，能有效防止氣泡夾帶。將先前硬質之複製模彎曲成為相對於治具之開口之直徑為2.0%至 6.0%時，因變形量過大，於轉印時對複製模施加之負荷較大破損，故而較為困難。又，使用平坦之複製模，僅因外壓及自重變形(W)而賦予相對於治具之開口直徑為2.0%至6.0%之變形之情形時，凸形狀之面內有不均，即於各面內之彎曲狀態之曲率產生差異，該差異引起轉印之微細構造之缺陷(轉印不良區域)。因此，本發明者發現由於複製模本身之內部應力引起之彎曲，首先消除凸形狀之面內之不均，各面內之彎曲狀態的曲率無差異，可實現良好之轉印。
若第1軟質材料之厚度越薄，第2軟質材料之厚度越厚，則因殘留應力引起之彎曲越大。
(複製模之製造方法)
(實施形態1)
參照圖式，說明本發明之實施形態1之複製模101的製造方法。圖2(a)~(e)係說明本發明之較佳實施形態1之複製模101之製造方法的程序之模式圖。
首先，如圖2(a)所示，於根據目的形成有特定微細構造之主塑模201上積層第1軟質材料103。作為構成主塑模201之材料之具體例，可列舉：石英玻璃、鎳或加工性優異之Si基板等。
第1軟質材料103之積層方法並無特別限定，例如可根據第1軟質材料之黏度或厚度使用旋轉塗佈、浸漬塗佈、棒式塗佈、網版印刷、凹版印刷等通常之積層方法。簡易而言，可藉由於主塑模流入液狀第1軟質材料103而積層。所積層之第1軟質材料103於主塑模201之表面擴展而填充於主塑模201之微細構造。
其次，如圖2(b)所示，於主塑模201之表面之微細構造填充第1軟質材料103之狀態下，使第1軟質材料103室溫硬化、熱硬化、或紫外線硬化。作為硬化之方法，並無特別限定。其結果，形成於主塑模201之微細構造轉印於第1軟質材料103，固定該微細構造。作為此處 使用之第1軟質材料103，可使用信越化學工業製造之聚二甲基矽氧烷(PDMS)「SIM-360」與硬化劑「CAT-360」之10：1(重量比)之混合物等市售品作為例示。該製品為液體聚矽氧橡膠，為室溫硬化型之加成反應系之材料。此處，於80℃下進行30分鐘加熱處理進行聚矽氧橡膠之硬化。
其次，如圖2(c)所示，於經硬化之第1軟質材料之上述微細構造的相反側之面上積層第2軟質材料。積層方法並無限定，可根據第2軟質材料之黏度或厚度例如使用旋轉塗佈、浸漬塗佈、棒式塗佈、網版印刷、凹版印刷等通常之積層方法。簡易而言，可藉由於第1軟質材料103上流入液狀第2軟質材料102而進行積層。
其次，如圖2(d)所示，於經硬化之第1軟質材料之上述微細構造之相反側的面上，於積層第2軟質材料之狀態下，以高於使第1軟質材料硬化之溫度的溫度下使其熱硬化。作為例示，可列舉信越化學工業製造之聚二甲基矽氧烷(PDMS)「KE-106」與硬化劑「RG」之10：1(重量比)的混合物等。該製品為液體聚矽氧橡膠，為通用之加熱硬化型加成反應系之材料。此處，於150℃下進行30分鐘加熱處理，進行聚矽氧橡膠之硬化。此處，如上所述，軟質材料例如聚矽氧橡膠通常，加硫溫度(成形溫度)越高，則收縮率越變大。本次例之情形時，第2軟質材料102之軟質材料以高於第1軟質材料103約70度之溫度下成形，故而就成形溫度之觀點而言，第2軟質材料102以更大之收縮率而成形。此處，將積層第1軟質材料103與第2軟質材料102而成者設為複製模101。
此處之第1軟質材料與第2軟質材料，可使用作為第2軟質材料之物性值之硬化溫度高於作為上述第1軟質材料之物性值的硬化溫度之不同種類的軟質材料。又，第1軟質材料與上述第2軟質材料可使用完全相同之軟質材料而提高硬化溫度。
複製模101係經冷卻或自然任其冷卻，因第1軟質材料103與第2軟質材料102之熱收縮率之不同而於複製模101產生殘留應力。
其次，如圖2(e)所示，將複製模101自主塑模201分離。主塑模201具有之微細構造於複製模101之第1軟質材料103之表面高精度轉印。第2軟質材料102係收縮率大於第1軟質材料103而成形，故而複製模101因殘留應力而以具有微細構造之面成為凸狀之方式彎曲。
又，如圖3(a)~(e)所示，可於形成第1軟質材料103後，將第1軟質材料103自主塑模201分離，於載置台301上形成第2軟質材料。
(實施形態2)
圖4(a)~(c)係說明本發明之較佳實施形態2之複製模101之製造方法的程序之模式圖。
首先，如圖4(a)所示，於根據目的形成有特定微細構造之主塑模201上積層軟質材料401。作為構成主塑模201之材料之具體例，可列舉：石英玻璃、鎳或加工性優異之Si基板等。軟質材料401之積層方法並無特別限定，可根據軟質材料401之黏度或厚度例如使用旋轉塗佈、浸漬塗佈、棒式塗佈、網版印刷、凹版印刷等通常之積層方法。簡易而言，可藉由於主塑模流入液狀軟質材料401而積層。所積層之軟質材料401於主塑模201之表面擴展而填充於主塑模201之微細構造。
其次，如圖4(b)所示，於主塑模201之表面之微細構造填充有軟質材料401之狀態下，將軟質材料401自主塑模側及背面側之兩面進行加熱。軟質材料401例如聚矽氧橡膠之加熱溫度為背面側高於主塑模側70度以上者。此處之熱硬化可先進行主塑模側或背面側之任一者，又可同時進行。熱硬化之方法並無特別限定，較佳為可列舉將主塑模背面與聚矽氧橡膠401之背面利用2片加熱板同時夾住分別調整為目標溫度而加熱等。
作為此處使用之軟質材料401，作為例示，可列舉信越化學工業製造之聚二甲基矽氧烷(PDMS)「KE-106」與硬化劑「RG」之10：1(重量比)之混合物等。該製品為液體聚矽氧橡膠，為通用之加熱硬化型之加成反應系的材料。此處，自主塑模側，於80℃下，自背面側於150℃下分別進行6小時加熱處理，進行軟質材料401之硬化。此處，如上所述，軟質材料401例如聚矽氧橡膠通常加硫溫度(成形溫度)越高，則收縮率越變大。於本次例之情形時，背面側之軟質材料係以低於主塑模側70度之溫度成形，故而就成形溫度之觀點而言，主塑模側係收縮率大於背面側而成形。此處，將因硬化條件之不同產生收縮率不同之主塑模側、及其背面側之層狀區域分別設為第1軟質材料103'及第2軟質材料102'。
藉由硬化處理，軟質材料中之基礎聚合物因硬化劑及觸媒而交聯硬化。其結果，形成於主塑模201之微細構造轉印於軟質材料401且固定該微細構造。此處，將該經硬化之軟質材料401設為複製模101'。
複製模101'冷卻或自然任其冷卻，因第1軟質材料103'與第2軟質材料102'之熱收縮率不同而於複製模產生殘留應力。
其次，如圖2(c)所示，將複製模101'自主塑模201分離。主塑模201具有之微細構造於複製模101'之第1軟質材料103'之表面高精度轉印。因複製模內部之收縮率之不同，複製模101'之具有微細構造之面以藉由殘留應力成為凸狀之方式而彎曲。
(因殘留應力引起之彎曲(X)及自重變形(W)之測定方法)
因殘留應力引起之彎曲(X)及自重變形(W)之測定方法之概略圖示於圖5。按以下程序進行殘留應力引起之彎曲(X)及自重變形(W)之測定。
首先，複製模係於水平固定之具有開口部之治具(104a及104b)將 以凸狀之方式彎曲之具有微細構造的面朝向下方載置藉由開口部的邊緣而支持(A之狀態)。此時，複製模複製模以具有開口部之治具，將複製模對於複製模之直徑卡合距最外周1~5%之位置。
其次，利用非接觸式之測定方法，例如雷射位移計測定水平固定之具有開口部之治具(104a及104b)與複製模101最彎曲之部分的位移。將此時之位移設為殘留應力引起之彎曲(X)及自重變形(W)之和(X+W)。
其次，使複製模101之正反反轉於水平固定之具有開口部之治具(104a及104b)將以成為凸狀之方式彎曲之具有微細構造之面的相反面朝向下方載置並由開口部之邊緣支持(B之狀態)。此時，以具有開口部之治具，將複製模相對於複製模之直徑卡合距最外周1~5%之位置。
其次，利用非接觸式測定方法測定水平固定之具有開口部之治具(104a及104b)與複製模101最變形部分之位移。將此時之位移設為自重變形(W)與殘留應力引起之彎曲(X)的差(W-X)。
將A狀態之測定值(X+W)與B狀態之測定值(W-X)的差之1/2的值設為複製模之殘留應力引起的彎曲(X)。又，將A狀態之測定值(X+W)與B狀態之測定值(W-X)和的1/2之值設為複製模101之自重變形(W)。
具有開口部之治具(104a及104b)之開口部之形狀並不限定於圓形，以與複製模之形狀對應之俯視下，可為橢圓形、多角形等形狀。治具為多角形時具有開口部之治具的直徑係指對於多角形內切最大之圓的直徑。
殘留應力引起之彎曲(X)及自重變形(W)之測定方法並不限定於上述方法，例如複製模浸漬於與複製模比重相等之液體中等不會因重力產生變形之環境中，亦可利用非接觸式測定方法測定殘留應力引起 之彎曲(X)等方法來測定。
(微細構造轉印裝置)
其次，主要參照圖6(a)~(d)說明使用具備本實施形態之複製模101之微細構造轉印裝置的微細構造轉印方法。以下說明之上下之方向係以圖6(a)所示之上下方向為基準。
如圖6(a)所示，微細構造轉印裝置構成為使複製模101與被轉印體602接觸，於被轉印體602之表面轉印複製模101之微細構造。
複製模101如圖6(a)所示，配置於被轉印體602之上方，由保持治具604a及604b保持端部。保持治具604a及604b較佳為保持複製模101之外周之整個周(外周部)，亦可數點保持複製模101之端部。
複製模101較理想為透過紫外光。於複製模101為紫外線透過性之情形時，可使用光硬化性樹脂作為遮罩材。複製模101於與被轉印體602對向面具有形成微細構造之轉印區域。複製模101係彎曲為於下側(被轉印體602側)成為凸狀。
本實施形態之複製模101為圓盤狀，複製模101之形狀並不限定於此，於俯視下，可為橢圓形、多角形等形狀。再者，複製模101只要於被轉印體602之特定區域轉印微細構造，則可為與被轉印體602不同之形狀、及表面積。又，亦可於複製模101之表面實施脫模處理。
平台601可由未圖示之升降裝置上下移動，構成為將被轉印體1按壓於複製模101，或將被轉印體602自複製模101分離。
於平台601上配置滴加光硬化性樹脂603之被轉印體602。
作為光硬化性樹脂603，可為公知，亦可列舉於樹脂材料添加感光性物質者。作為該樹脂材料，可使用自由基聚合性材料、陽離子聚合性材料、陰離子聚合性材料等。該等材料例如可列舉：環烯烴聚合物、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯聚碳酸酯、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚乳酸、聚丙烯、聚乙烯、聚乙烯醇等。又，光硬化性樹脂 603可適當混合具有乙烯基、環氧基、氧雜環丁基、甲基丙烯酸酯基、丙烯酸酯基等之單體。雖記載有滴加光硬化性樹脂603之被轉印體602，但可預先於被轉印體上積層光硬化性樹脂。作為光硬化性樹脂之積層方法，並無特別限定，例如可使用分配法、或旋轉塗佈法。
其次，如圖6(b)所示，若將平台601上升於被轉印體1擠壓複製模，則滴加之光硬化性樹脂填充於複製模101之微細構造。此時複製模101以根據被轉印體602變形而平坦。
並且，如圖6(c)所示，若照射紫外光(UV)，則其紫外光通過複製模101，照射光硬化性樹脂603，藉此使光硬化性樹脂603硬化。
如圖6(d)所示，若使平台下降將被轉印體602自複製模101剝離，則於被轉印體602之表面獲得於經硬化之光硬化性樹脂603轉印複製模101之微細構造的圖案形成層(遮罩層)603。
再者，關於上述微細構造轉印裝置，使用光硬化性樹脂603作為遮罩材，但可將經溶劑稀釋之熱塑性樹脂塗佈於被轉印體上用作遮罩材。
其次，對本實施形態之微細構造轉印裝置之作用效果進行說明。
設置於該微細構造轉印裝置之本發明的複製模101係彎曲為於被轉印體側成為凸狀。並且，於微細構造轉印時，彎曲之複製模101之脊部與被轉印體603之中心部接觸後，其接觸區域緩緩朝向被轉印體602之外周部均勻擴展。其結果，該微細構造轉印裝置中，積層於被轉印體602上之光硬化性樹脂603填充微細構造並且朝向外周部均勻流動。藉此，防止氣泡夾帶至光硬化性樹脂603。因此，根據該微細構造轉印裝置，可形成未夾帶所形成之氣泡之圖案形成層(遮罩層)603。
又，本發明之複製模101藉由內部應力使包含軟質材料之複製模 彎曲，因此於遮罩材硬化後，於剝離複製模101時易於剝離，故而與先前裝置相比較，對複製模101端部施加之負荷較小難以破損。
以下利用實施例詳細說明本發明。
[實施例1~5、比較例1~4]
以圖2(a)~(d)所示之實施形態1之程序，製作實施例1~5、比較例1~4之複製模。複製模製作所使用之主塑模201使用直徑150mm、厚度1.0mm、材料單晶矽之圓板形狀者。於該主塑模之表面，於較中央外徑74mm之範圍形成由光微影形成之點圖案(直徑1.8μm、高度3μm)的微細構造。首先如圖2(a)所示，於主塑模之具有微細構造之面上，將表1及表2中所示各個第1軟質材料103於實施例1、3~5、比較例1~4中，積層為0.5mm，於實施例2中積層為1.0mm之厚度。其次，如圖2(b)所示，該第1軟質材料103藉由表1及表2中所示之各個硬化條件進行硬化，形成第1軟質材料103。實施例4及比較例3之第1軟質材料103於室溫23℃下，照射200mJ之紫外線而形成。
其次，如圖2(c)所示，於第1軟質材料103上，將第2軟質材料102於實施例1、3~5中、比較例1~4中積層為1.5mm，於實施例2中積層為1.0mm之厚度。其次，如圖2(d)所示，該第2軟質材料102於表1及表2中所示之硬化條件下進行各個硬化，形成第2軟質材料102。其次，如圖2(e)所示，將未積層第1軟質材料103與第2軟質材料102之厚度2.0mm的複製模101自主塑模201分離。複製模101以直徑150mm、厚度2.0mm而製作。
[實施例6、比較例5]
圖4(a)~(c)所示之實施形態2之程序中，製作實施例6、比較例5之複製模。首先如圖4(a)所示，於主塑模之具有微細構造之面上，將表1及表2中所示之軟質材料積層為2.0mm之厚度。製造複製模所使用之主塑模201使用與實施例1~5、比較例1~4所使用者同樣者。此 處，將軟質材料401之主塑模側、及其背面側之區域分別設為第1軟質材料103'及第2軟質材料102'。
其次，如圖4(b)所示，將該軟質材料401利用加熱板夾住主塑模側及背面側雙方，以表1及表2中所示之硬化條件進行加熱，使第1軟質材料103'及第2軟質材料102'熱硬化。其次，如圖4(c)所示，將積層第1軟質材料103'與第2軟質材料102'而成之厚度2.0mm之複製模101'自主塑模201分離。複製模101'以直徑150mm、厚度2.0mm製成。
[實施例1~6及比較例1~5之結果]
表1及表2表示實施例1~6及比較例1~5之複製模之製作使用的第1軟質材料及第2軟質材料之製品名、交聯型、硬化溫度、硬化時間、厚度。又，表1及表2表示實施例1~6及比較例1~5之複製模之殘留應力引起的彎曲(X)、自重變形(W)、殘留應力引起之彎曲及自重變形之和(X+W)、轉印性。
複製模之殘留應力引起之彎曲(X)、自重變形(W)、殘留應力引起之彎曲與自重變形之和(X+W)，係由上述殘留應力引起之彎曲(X)及自重變形(W)之測定方法而測定。該等之值以相對具有開口部之治具之開口直徑的百分率(%)示於表1及表2中。實施例1~6及比較例1~5之複製模之測定使用之具有開口部的治具之開口的直徑為145mm。
關於表1及表2之轉印性，依據圖6(a)~(d)之程序，表示使用實施例1~6、比較例1~5之複製模，對被轉印體上之光硬化性樹脂進行轉印時之轉印結果。被轉印體使用厚度0.65mm、直徑100mm者。光硬化性樹脂(東洋合成工業股份有限公司製造，製品名PAK-01)使用0.5g，照射1000mJ之紫外線。轉印性針對被轉印體上之光硬化性樹脂獲得良好轉印者，標記圓印(○)，針對產生夾帶氣泡者，標記叉印(×)。
圖7(a)~(c)表示顯示相對於使用本發明之複製模之被轉印體的微細構造之轉印結果之模式圖。圖7(b)~(c)中之斜線部表示於遮罩材夾 帶氣泡，於轉印結果之微細構造產生缺陷(轉印不良區域)的部位。(a)表示本發明之實施例1~6的轉印結果，(b)表示比較例1、2、3、5之轉印結果，(c)表示比較例4之轉印結果。
於實施例及比較例中，第1軟質材料及第2軟質材料使用以下製品名之聚矽氧橡膠。
SIM-360(信越化學工業公司製造)、硬化型：加成反應、室溫硬化型。
KE-106(信越化學工業公司製造)、硬化型：加成反應、加熱硬化型。
X-34-4184A/B(信越化學工業公司製造)、硬化型：加成反應、紫外線硬化型。
表1及圖7(a)所示之實施例1~6中，於被轉印體上之光硬化性樹脂未產生氣泡夾帶，複製模之微細構造對於遮罩材良好轉印於整個面。由此可知複製模之自重變形與殘留應力引起之彎曲的和相對於治具之開口的直徑為2.0%至6.0%之範圍內之情形時(實施例1~6)，不會產生因氣泡夾帶等引起之轉印於遮罩材之微細構造的缺陷(轉印不良區域)。
又，根據表1，實施例1~6中，第2軟質材料以較使第1軟質材料硬化之溫度高70℃以上之溫度熱硬化。藉由將第2軟質材料102與第1軟質材料103相比較，增大收縮率而硬化，產生於複製模對於治具之開口之直徑的1.0%至5.0%之範圍內的殘留應力引起的彎曲。
於表2及圖7(b)、(c)所示之比較例1~5中，於被轉印體上之光硬化性樹脂產生氣泡夾帶。由此可知複製模之自重變形與殘留應力之彎曲的和相對於治具之開口的直徑未達2.0%之情形(比較例1~5)，產生氣泡夾帶。
又，如表2所示於比較例1~5中，第2軟質材料以第1軟質材料之熱硬化溫度的差未達70℃之溫度熱硬化。藉此，第2軟質材料102與第1軟質材料103相比較，收縮率充分大而未硬化。其結果，比較例1~5之複製模形成相對於治具之開口的直徑未達1.0%之殘留應力引起的彎曲。
圖7(c)所示之比較例4之轉印結果，較圖(b)所示之比較例1、2、3、5的轉印結果產生更多氣泡夾帶。其原因在於，表2所示之殘留應力引起之彎曲與自重變形之和於比較例1、2、3、5中，相對於治具之開口的直徑為1.5%至1.7%，相對於此，於比較例4中為1.0%。比較例4之複製模由於具有微細構造之面的凸狀之彎曲較少，因此無法更防止氣泡夾帶。
再者，於實施例1~6及比較例1~5中，對第1軟質材料及第2軟 質材料使用聚矽氧橡膠之例進行敍述，但本發明並不限定於此。例如，可為其他第1及第2軟質材料使用聚矽氧橡膠以外之橡膠材料，將第2軟質材料以高於使第1軟質材料硬化之溫度的溫度熱硬化。又，可為選擇第2軟質材料102與第1軟質材料103相比較，收縮率較大之材料而熱硬化者。又，作為第2軟質材料，可為將熱縮性樹脂塗佈熱收縮者，可為將熱縮性膜貼合而熱收縮者。又，實施例1~6及比較例1~5中之複製模之構造僅記載包含第1軟質材料103及第2軟質材料102之2層構造，只要具有微細構造之面藉由殘留應力保持凸狀之彎曲，則可為3層以上之構造。
實施例1~6中敍述之第1軟質材料及第2軟質材料為聚矽氧橡膠之複製模，就紫外線透過性、耐熱性、耐化學品性、氣體透過性等方面而言，尤其較佳。
圖8表示由實施例1之複製模製作之表示被轉印體上的微細構造之剖面SEM照片模式圖。如此，獲得精密轉印主塑模之微細構造的點圖案(直徑1.8μm、高度3.0μm)。
因此，根據本發明，於對於被轉印體之轉印時無需複雜轉印裝置，經由遮罩材之被轉印體與塑模接觸時，可提供可防止因氣泡夾帶等而引起之轉印於遮罩材之微細構造之缺陷(轉印不良區域)的複製模。
101‧‧‧複製模
102‧‧‧第2軟質材料
103‧‧‧第1軟質材料

Claims (4)

  1. 一種複製模，其特徵在於，其係由軟質材料形成，且於表面具有微細構造者，且上述複製模之具有上述微細構造之面係因殘留應力而以成為凸狀之方式彎曲，上述複製模以具有開口部之治具，將具有上述微細構造之面朝向下方載置，由上述開口部之邊緣支持之情形時，上述複製模之自重變形與上述殘留應力引起之上述彎曲的和相對於上述治具之開口部的直徑為2.0%至6.0%。
  2. 如請求項1之複製模，其中上述軟質材料包含以聚二甲基矽氧烷為原料之聚矽氧橡膠。
  3. 如請求項1之複製模，其中上述複製模之因上述殘留應力引起之上述彎曲相對於上述直徑為1.0至5.0%。
  4. 一種複製模之製造方法，其係與被轉印體接觸而轉印微細構造之複製模之製造方法，且具備：於形成有上述微細構造之主塑模上積層第1軟質材料之步驟，將上述第1軟質材料室溫硬化、熱硬化、或紫外線硬化而形成轉印有上述微細構造之第1軟質材料的步驟，於上述硬化之第1軟質材料之與微細構造相反側的面上積層第2軟質材料之步驟，將上述第2軟質材料以高於使上述第1軟質材料硬化之溫度的溫度熱硬化之步驟，將上述包含第1及第2軟質材料之複製模冷卻或自然任其冷卻，根據上述第1軟質材料與上述第2軟質材料之熱收縮率之不 同，於上述複製模產生殘留應力之步驟，藉由上述殘留應力，上述複製模之上述第1軟質材料側具有凸狀。
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