TW201720625A - 微細構造體的製造方法 - Google Patents

Abstract

提供一種能夠防止模具的損傷並高精度地進行被轉印材與模具的校位的微細構造體的製造方法。根據本發明，提供一種微細構造體的製造方法，具備轉印步驟，對於在被轉印材上塗布固化性樹脂組合物而得到的被轉印樹脂層，在按壓設在模具的轉印圖案的狀態下，通過使所述被轉印樹脂層固化，將所述轉印圖案轉印於所述被轉印樹脂層的轉印步驟，所述被轉印材具備被轉印材側校位圖案，所述模具具備模具側校位圖案；以及校位步驟，在所述轉印步驟之前，在使所述模具彎曲的狀態下，使所述模具側校位圖案卡合於所述被轉印材側校位圖案，從而使所述模具對準所述被轉印材。

Description

微細構造體的製造方法

本發明設計微細構造體的製造方法。

所謂壓印技術是指：將具有凹凸圖案的模具按壓到基板上的液狀樹脂等轉印材料，從而將模具的圖案轉印在轉印材料的微細加工技術。作為微細的凹凸圖案，存在從10nm級別的納米級圖案到100μm程度的圖案，應用於半導體材料、光學材料、儲存介質、微型機械裝置、生物、環境等各種領域。

有時圖案的轉印需要在進行被轉印材與模具的校位之後進行，專利文獻1中，將互相嵌合的凸部與凹部設置於模具與被轉印材，將模具按壓於被轉印材時，通過以分別設置於凸部與凹部的傾斜面引導模具並按壓到被轉印材，來使高精度的校位成為可能。

【現有技術文獻】

【專利文獻】

【專利文獻1】日本專利第4937500號

然而，專利文獻1的方法中，由於同時進行對於被轉印材的模具的校位以及向UV固化樹脂層的凹凸圖案的轉印，根據校位用的凸部與凹部的嵌合狀態，儘管將模具按壓於被轉印材使凹凸圖案與被轉印材的縫隙非常小而成為幾乎接觸的狀態，但是有時模具朝向被轉印材的面內方向發生相對移動。在凹凸圖案與被轉印材的縫隙非常小的狀態下，若模具向被轉印材的面內方向相對移動，則凹凸圖案與被轉印材發生摩擦，會在凹凸圖案出現擦痕。若在凹凸圖案中有擦痕，則會出現模具的壽命變短的問題。

本發明是鑒於這樣的情況而完成的，提供一種能夠防止模具損傷並能夠高精度地進行被轉印材與模具的校位的微細構造體的製造方法。

根據本發明，一種微細構造體的製造方法，其具備轉印步驟：在對被轉印樹脂層按壓設在模具的轉印圖案的狀態下使所述被轉印樹脂層固化，而將所述轉印圖案轉印於所述被轉印樹脂層，所述被轉印樹脂層是在被轉印材上塗布固化性樹脂組合物而得的，所述被轉印材具備被轉印材側校位圖案，所述模具具備模具側校位圖案；在所述轉印步驟之前具備校位步驟：在使所述模具彎曲的狀態下，使所述模具側校位圖案卡合於所述被轉印材側校位圖案，而使所述模具對準所述被轉印材。

本發明中，在將轉印圖案按壓於被轉印樹脂層之前，通過在使模具彎曲的狀態下將模具側校位圖案卡合於被轉印材側校位圖案，而使模具對準被轉印材。由於若以這樣的方法進行校位，則將轉印圖案按壓於被轉印樹脂層，在轉印圖案與被轉印材之間的縫隙變小的之前，實質上完成對於被轉印材的模具的校位，因此使轉印圖案與被轉印材之間的縫隙小的狀態下，模具實質上朝向被轉印材的面內方向不進行相対移動。從而，根據本發明，轉印圖案中不會有擦傷，而能夠防止模具的損傷並能夠高精度地進行被轉印材與模具的校位。

以下，對本發明的各種實施方式進行例示。以下示出的實施方式可以互相結合。

優選所述校位步驟以所述轉印圖案不接觸所述被轉印樹脂層的方式進行。

優選所述校位步驟以所述模具側校位圖案不接觸所述被轉印樹脂層的方式進行。

優選所述被轉印材側校位圖案與所述模具側校位圖案為互補形狀。

優選所述模具側校位圖案與所述被轉印材側校位圖案中的至少一方具有前端較細的形狀的凸部。

優選所述模具側校位圖案的凸部的先端與所述模具的背面之間的距離相比於所述轉印圖案的凸部的前端與所述模具的背面之間的距離更長。

優選所述模具側校位圖案的間距相比於所述轉印圖案的間距更大。

優選所述模具側校位圖案具有正方形網格排列。

優選所述固化性樹脂組合物為通過活性能量線的照射而固化的光固化性樹脂組合物，所述模具具備遮蔽所述活性能量線的遮光圖案，通過使用所述遮光圖案作為遮罩而向所述被轉印樹脂層照射所述活性能量線，從而在設於所述遮光圖案的開口區域使所述被轉印樹脂層固化。

優選在所述轉印步驟之後，將所述模具錯開到下一個轉印位置進行所述校位步驟，並在該位置進行所述轉印步驟，重複該操作。

1‧‧‧被轉印樹脂層

2‧‧‧固化樹脂層

10‧‧‧被轉印材

11‧‧‧基材

12‧‧‧樹脂層

13‧‧‧校位圖案

13a‧‧‧凸部、13b‧‧‧凸部

20‧‧‧模具

21‧‧‧基材

22‧‧‧樹脂層

23‧‧‧校位圖案

23a‧‧‧凸部、24‧‧‧轉印圖案

25‧‧‧遮光圖案

圖1是表示本發明的第1實施方式的微細構造體的製造方法的截面圖。

圖2(a)是表示自圖1的後續步驟的截面圖。圖2(b)是表示校位圖案13、23之間存在液狀樹脂層1a的狀態下的校位步驟的截面圖。

圖3是表示自圖2(a)的後續步驟的截面圖。

圖4是表示自圖3的後續步驟的截面圖。

圖5是表示自圖4的後續步驟的截面圖。

圖6是表示自圖5的後續步驟的截面圖。

圖7是表示自圖6的後續步驟的截面圖。

圖8是表示自圖7的後續步驟的截面圖。

圖9是表示多個固化樹脂層2排列為縱橫的狀態的平面圖。

圖10是表示本發明的第2實施方式的微細構造體的製造方法的截面圖。

圖11是表示自圖10的後續步驟的截面圖。

圖12是表示自圖11的後續步驟的截面圖。

以下，結合圖面對於本發明的實施方式進行說明。以下所示的實施方式中，各種特徵事項可以互相結合。並且，各種特徵事項可以獨立地使本發明成立。

1．第1實施方式

本發明的第1實施方式的微細構造體的製造方法具備被轉印樹脂層形成步驟、校位步驟、轉印步驟。

(1)被轉印樹脂層形成步驟

在此步驟中，如圖1所示，在被轉印材10上塗布固化性樹脂組合物而形成被轉印樹脂層1。

在被轉印材10上設有用於與模具20的校位的被轉印材側校位圖案13。校位圖案13可以設於被轉印材10的整面，也可以設於與模具20進行校位所需的區域。

在一個例子中，如圖11所示，被轉印材10具備基材11和配置於其上的樹脂層12，為在樹脂層12上形成有校位圖案13的結構。

作為基材11的材質，可以列舉樹脂，石英，矽等，從可以形成具有可撓性、材料成本和柔軟性的樹脂模具的觀點來說，優選使用樹脂。樹脂基材具體例如為選自聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚酯、聚烯烴、聚醯亞胺、聚碸、聚醚碸、環狀聚烯烴和聚萘二甲酸乙二醇酯的1種或者2種以上的混合物而構成。

樹脂層12可以通過固化固化性樹脂組合物來形成。固化性樹脂組合物為可以固化的樹脂組合物，例如為熱固化性樹脂組合物或光固化性樹脂組合物。光固化性樹脂組合物含有單體和光引發劑，具有通過活性能量線的照射而固化的性質。「活性能量線」為可以固化UV光、可見光、電子束等光固化性樹脂組合物的能量線的總稱。

作為單體，可以列舉用於形成(甲基)丙烯酸樹脂、苯乙烯樹脂、烯烴樹脂、聚碳酸酯樹脂、聚酯樹脂、環氧樹脂、有機矽樹脂等的光聚合性單體，優選光聚合性(甲基)丙烯酸類單體。應予說明，在本說明書中，(甲基)丙烯酸是指指甲基丙烯酸和/或丙烯酸，(甲基)丙烯酸酯是指甲基丙烯酸酯和/或丙烯酸酯。

光引發劑是為了促進單體的聚合而添加的成分，優選相對於所述單體100質量份含有0.1質量份以上。光引發劑含量的上限沒有特別限定，例如相對於所述單體100質量份為20質量份。

被轉印樹脂層1是通過塗布液態的固化性樹脂組合物而形成。固化性樹脂組合物的說明同上。在圖1中，塗布固化性樹脂組合物而覆蓋校位圖案13，但也可以在塗布固化性樹脂組合物的部分不設置校位圖案13，而例如在被轉印材10的平坦面上塗布固化性樹脂組合物來形成被轉印樹脂層1。並且，在轉印步驟中，被轉印樹脂層1可以僅形成於轉印模具20的轉印圖案24的區域，也可以形成於被轉印材10的整面。被轉印樹脂層1的厚度通常為50nm~1mm，優選為500nm~500μm。若具有這樣的厚度，容易進行壓印加工。

(2)校位步驟

在此步驟中，如圖1~圖3所示，在使模具彎曲20的狀態下使校位圖案23卡合於校位圖案13，而使模具20對準被轉印材10。校位步驟也可以在被轉印樹脂層形成步驟之前進行。

模具20設有用於與被轉印材10的進行校位的校位圖案23和轉印於被轉印樹脂層1的轉印圖案24。校位圖案23和轉印圖案24設於互相分開的位置，在使模具20彎曲的狀態下使校位圖案23卡合於校位圖案13時，轉印圖案24不接觸被轉印材10(優選不接觸被轉印樹脂層1)。

校位圖案13、23，可以為能夠互相卡合的任意形狀，優選為互補形狀。在本說明書中，作為校位圖案13、23卡合的方式，除了互補形狀的圖案被 嵌合的方式之外，可以列舉如第2實施方式那樣，為非互補形狀的圖案的至少一面互相抵頂的方式等。作為校位圖案13、23，可採用柱/孔、線和間隙(line and space)、網目等形狀，校位圖案13、23優選正方網格排列使其作為座標容易識別。並且，校位圖案13、23優選具有前端較細的形狀的凸部13a、23a使互相齒合。應予說明，也可以僅在校位圖案13、23的一方設置前端較細的形狀的凸部。

轉印圖案24為轉印於被轉印樹脂層1的圖案，其形狀或間距沒有特別限定，優選週期10nm~2mm，深度10nm~500μm，更加優選週期20nm~20μm，深度50nm~1μm。作為轉印圖案24的形狀，可以列舉蛾眼、線、圓柱、獨石柱、圓錐、多棱錐、顯微透鏡等。

優選校位圖案13、23的間距比轉印圖案24的間距更大。由於通過使校位圖案13、23的間距較大，使校位圖案13、23容易卡合，不使用高精度的工作臺也能夠進行校位。校位圖案13、23的間距優選1μm~1mm，更加優選1~100μm。換言之，校位圖案13、23的間距優選轉印圖案24的間距的2~100倍，更優選5~50倍。應予說明，校位圖案13、23和轉印圖案24是有規律的也可以是無規律的，從工作效率的觀點來說，優選有規律的圖案。當這些圖案形成為無規律時，使構成這些圖案的多個凸部的前端之間的距離平均值為「間距」。

校位圖案23的凸部23a的前端23與模具20的背面26之間的距離D1比轉印圖案24的凸部24a的前端24c與模具20的背面26之間的距離D2更長。根據這樣的結構，當使校位圖案13、23卡合時，轉印圖案24與被轉印材10之間的縫隙變大，能夠更有效地防止轉印圖案24與被轉印材10之間的摩擦。

在一個例子中，如圖1所示，模具20具備基材21和配置於其上的樹脂層22，是在樹脂層22形成有校位圖案23和轉印圖案24的結構。

基材21優選樹脂基材。這是由於，在此時，模具20具有可撓性，在校位步驟中，能夠使模具20容易彎曲。樹脂基材的具體例子如在基材11的說明中列舉的一樣。樹脂層12可以通過使固化性樹脂組合物固化來形成。固化性樹脂組合物的說明已在上文中敍述。

本實施方式中，校位圖案13、23，通過校位圖案23的凸部23a進入相鄰的校位圖案13的凸部13a之間的凹部13d，來互相卡合(具體而言為嵌合)。如圖2(a)所示，在凸部23a的中心位置與凹部13d的中心位置錯開的情況下，通過在凸部23a的傾斜面23b與凸部13a的傾斜面13b抵頂的狀態下將模具20按入被轉印材10，使得模具20以被傾斜面13b、23b引導的方式相對於被轉印材10相對移動，從而如圖3所示，凸部23a嵌入於凹部13d，結束校位步驟。在此校位步驟中，藉由傾斜面13b、23b來引導模具20而移動時，模具20在靠近被轉印材10的同時也朝向面內方 向移動，但在本實施方式中，由於轉印圖案24是在遠離於被轉印材10的位置，因此隨著模具20的面內移動，轉印圖案24不會與被轉印材10發生摩擦。為了可靠地防止轉印圖案24與被轉印材10之間的摩擦，優選使轉印圖案24足夠遠離於被轉印材10，在校位步驟中，優選轉印圖案24不接觸被轉印樹脂層1。

並且，在本實施方式中，進行校位步驟時，優選校位圖案23不接觸被轉印樹脂層1。若在校位圖案13、23之間進入有固化性樹脂組合物，有可能使相當於該分量的校位的精度下降，如本實施方式，通過在遠離於被轉印樹脂層1的位置，使校位圖案23卡合於校位圖案13，可以抑制校位的精度的降低。然而，在另一個的觀點中，如圖2(b)所示，由於在校位圖案13、23之間存在液狀樹脂1a的狀態下，通過使校位圖案13、23接觸，可以防止起因於摩擦的校位圖案13、23的損傷，優選在校位圖案13、23之間存在液狀樹脂1a的狀態下進行校位步驟。液狀樹脂1a可以與上述固化性樹脂組合物一樣，也可以為不具有固化性的液狀樹脂。

(3)轉印步驟

如圖4所示，在此步驟中，在對於被轉印樹脂層1，在按壓設置在模具20的轉印圖案24的狀態下，通過使被轉印樹脂層1固化，將轉印圖案24轉印於被轉印樹脂層1。由此，如圖5所示，在被轉印材10上形成具有凹凸圖案24r的固化樹脂層2。凹凸圖案24r為轉印圖案24的反轉圖案。

在上述的校位步驟中，由於模具20相對於被轉印材10進行了校位，通過由該狀態使彎曲的模具20還原為原來的狀態並將轉印圖案24按壓於被轉印樹脂層1，可以將轉印圖案24轉印於進行了高精度的校位的位置上。一個例子中，通過在模具20上移動滾子的同時用滾子將模具20按壓於被轉印材10，將轉印圖案24轉印於被轉印樹脂層1。

在本實施方式中，被轉印樹脂層1由光固化性樹脂組合物構成，在模具20設有對活性能量線30進行遮光的遮光圖案25。如圖1和圖4所示，在遮光圖案25設有開口區域R，通過使用遮光圖案25作為遮罩並向被轉印樹脂層1照射活性能量線30，可以於設置在遮光圖案25的開口區域R，固化被轉印樹脂層1。接著，如圖5所示，通過使模具20脫離被轉印樹脂層1，沖洗並除去被轉印樹脂層1的未固化部分，可以在被轉印材10上形成具有凹凸圖案24r的固化樹脂層2。應予說明，作為遮罩(mask)也可以使用具有遮光圖案的別的部件來取代使用具有遮光圖案25的模具20，而在相當於開口區域R的部分進行被轉印樹脂層1的固化。

(4)分步重複式的壓印

由上述(1)~(3)的結構，結束在進行了高精度的校位的位置形成有凹凸圖案24r的微細構造體的製造。此微細構造體中，由於形成有凹凸圖案24r的區域與開口區域R大小相同，當需要在更廣的區域形成有凹凸圖案24r的微細構造體時，通過進行模具20的位置錯開來重複上述(1)~(3)步驟的分步重複式的壓印，能夠擴展形成凹凸圖案24r的區域。

在本實施方式中，如圖6所示，在相鄰於固化樹脂層2的位置形成新的被轉印樹脂層1，將模具20錯開相當於校位圖案13、23的1間距的量，進行對於被轉印材10的模具20的校位之後，如圖7所示，通過將轉印圖案24壓印於被轉印樹脂層1並使被轉印樹脂層1固化，如圖8所示，能夠在相鄰於由上述(3)步驟中形成的固化樹脂層2的位置形成具有凹凸圖案24r的新固化樹脂層2。

通過反復進行這樣的步驟，如圖8~圖9所示，能夠製造以間距P1排列的，具有多個固化樹脂層2的微細構造體。通過使間距P1與開口區域R的寬度W一致，能夠使以多個步驟形成的固化樹脂層2相鄰配置為互相無縫隙。應予說明，使間距P1的n倍(n為2以上的整數)與開口區域R的寬度W一致，即使在每1步驟中將模具20的位置移動相當於n間距的量，也有相同的效果。

進行分步重複(step-and-repeat)的順序沒有特別限定，只要在自右向左依次形成圖9的最上段的多個固化樹脂層29之後，形成第二段、第三段的多個固化樹脂層29即可，也可以在自上向下依次形成圖9的最右列的多個固化樹脂層29之後，從右開始形成第二列以後的固化樹脂層29，也可以以其他的順序形成。在圖9中，縱向與橫向的間距都是P1，但縱向與橫向的間距也可以相互不同。並且，在圖9中，多個固化樹脂層2排列為二維， 但也可以排列為一維。並且，在圖9中，在各個步驟中形成的固化樹脂層2為正方形，但可以通過改變開口區域R的形狀來改變固化樹脂層2的形狀。

由本實施方式的方法得到的微細構造體可利用於壓印用模具、壓印用模具、微接觸印刷用壓模、光學片(防反射片、全息片、透鏡片、偏振分離片)、防水片、親水片細胞培養片等。

本發明也可以以下的方式實施。

‧校位圖案23的凸部23a的個數沒有特別限定，可以為1個、2個、3個、4個以上的任一個。對於被轉印材10進行模具20的一維的校位時，需要1個凸部23a。對於被轉印材10進行模具20的二維的校位時，需要2個凸部23a。從防止凸部23a的破損的觀點來說，優選較多的凸部23a的個數。

‧從容易進行校位的觀點來說，凸部13a、23a的形狀，優選為凸部13a、23a的傾斜面延續到凸部13a、23a的前端的形狀。作為這樣的形狀，可以列舉圓錐形、多棱錐(例：四棱錐)形、半球形等。

2．第2實施方式

利用圖10~圖12對本發明的第2實施方式的微細構造體的製造方法進行說明。本實施方式與第1實施方式相似，主要的不同點為校位圖案13的形狀不同。以下，以不同点为重点进行说明。

在本實施方式中，如圖10所示，校位圖案13、23不是互補形狀。因此，如圖11所示，即使將模具20按壓於被轉印材10，使校位圖案23的凸部23a的前端23c抵頂於校位圖案13的底部13e，模具20也不會相對於被轉印材10進行校位。然而，使模具20從如圖11所示的狀態朝向被轉印材10的面內方向(箭頭X方向)移動，如圖12所示，通過使校位圖案23的凸部23a的傾斜面23b卡合(更具體而言為抵頂)於校位圖案13的凸部13a的傾斜面13b，能夠使模具20相對於被轉印材11進行校位。根據本實施方式，若以相鄰的凸部13a之間能夠插入凸部23a的程度來進行模具20的相對於被轉印材10的校位，則由於能夠進行高精度的校位，即使在使用了比第1實施方式精度更低的裝置的情況下，也能夠進行高精度的校位。但是，本實施方式中，在進行校位步驟之後，優選設置將模具20朝向箭頭X方向壓印並維持的機構，使模具20相對於被轉印材10不被錯開。

本實施方式中，在校位步驟中，由於將模具20彎曲而成為轉印圖案24不接觸被轉印材10的狀態，因此，即使將模具20朝向被轉印材10的面內方向移動，轉印圖案24中也不會有擦傷。

本發明也可以以下的方式實施。

‧可以使凸部13a、13b的側面成為與基材11、21大致垂直的面來代替成為傾斜面13b、23b。此時，凸部13a、13b可以為圓柱形或多棱柱(四棱柱)形。

10‧‧‧被轉印材

11‧‧‧基材

12‧‧‧樹脂層

13‧‧‧校位圖案

13a‧‧‧凸部

13b‧‧‧凸部

20‧‧‧模具

21‧‧‧基材

22‧‧‧樹脂層

23‧‧‧校位圖案

23a‧‧‧凸部

24‧‧‧轉印圖案

25‧‧‧遮光圖案

26‧‧‧背面

Claims (10)

1. 一種微細構造體的製造方法，其具備轉印步驟：在對被轉印樹脂層按壓設在模具的轉印圖案的狀態下使所述被轉印樹脂層固化，而將所述轉印圖案轉印於所述被轉印樹脂層，所述被轉印樹脂層是在被轉印材上塗布固化性樹脂組合物而得的，所述被轉印材具備被轉印材側校位圖案，所述模具具備模具側校位圖案；在所述轉印步驟之前具備校位步驟：在使所述模具彎曲的狀態下，使所述模具側校位圖案卡合於所述被轉印材側校位圖案，而使所述模具對準所述被轉印材。
2. 根據申請專利範圍1所述的微細構造體的製造方法，其中，所述校位步驟以所述轉印圖案不接觸所述被轉印樹脂層的方式進行。
3. 根據申請專利範圍1或2所述的微細構造體的製造方法，其中，所述校位步驟以所述模具側校位圖案不接觸所述被轉印樹脂層的方式進行。
4. 根據申請專利範圍1~3中的任一項所述的微細構造體的製造方法，其中，所述被轉印材側校位圖案與所述模具側校位圖案為互補形狀。
5. 根據申請專利範圍1~4中的任一項所述的微細構造體的製造方法，其中，所述模具側校位圖案與所述被轉印材側校位圖案中的至少一方具有前端較細的形狀的凸部。
6. 根據申請專利範圍1~5中的任一項所述的微細構造體的製造方法，其中，所述模具側校位圖案的凸部的前端與所述模具的背面之間的距離相比於所述轉印圖案的凸部的前端與所述模具的背面之間的距離更長。
7. 根據申請專利範圍1~6中的任一項所述的微細構造體的製造方法，其中，所述模具側校位圖案的間距相比於所述轉印圖案的間距更大。
8. 根據申請專利範圍1~7中的任一項所述的微細構造體的製造方法，其中，所述模具側校位圖案具有正方形網格排列。
9. 根據申請專利範圍1~8中的任一項所述的微細構造體的製造方法，其中，所述固化性樹脂組合物為通過活性能量線的照射而固化的光固化性樹脂組合物，所述模具具備遮蔽所述活性能量線的遮光圖案，通過使用所述遮光圖案作為遮罩而向所述被轉印樹脂層照射所述活性能量線，從而在設置於所述遮光圖案的開口區域使所述被轉印樹脂層固化。
10. 根據申請專利範圍1~9中的任一項所述的微細構造體的製造方法，其中，在所述轉印步驟之後，將所述模具錯開到下一個轉印位置進行所述校位步驟並在該位置進行所述轉印步驟，重複該操作。