WO2021182551A1 - モールドおよびモールドの製造方法 - Google Patents

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WO2021182551A1
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resin
pattern
base material
mpa
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坂森重則
中村智宣
今田篤也
田中覚
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Ｓｃｉｖａｘ株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C33/00—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor
    • B29C33/38—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor characterised by the material or the manufacturing process
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C59/00—Surface shaping of articles, e.g. embossing; Apparatus therefor
    • B29C59/02—Surface shaping of articles, e.g. embossing; Apparatus therefor by mechanical means, e.g. pressing

Definitions

  • the present invention relates to a mold for imprinting and a method for manufacturing the mold.
  • Examples of nanoimprint processing of advanced optical components that are currently in practical use are complex multi-stage pattern molding for manufacturing diffractive optical elements (DOE) used for 3D sensors, etc., and light guide path manufacturing used for fingerprint sensors, etc.
  • DOE diffractive optical elements
  • Line-and-space or slanted shape (inclined shape) extended in various directions for manufacturing polarizing filters and retardation filters arranged for each pixel of AR light guide paths and polarizing cameras, resin pillar molding with an aspect ratio of 10 or more.
  • the molding of the pattern of For this reason, it is necessary to imprint extremely diverse and complex shapes and release the mold without damaging the pattern.
  • Nanoimprint is a technology for imprint transfer of a mold pattern created by the microfabrication technology developed in the semiconductor process to the resin surface.
  • a Si or quartz glass substrate whose surface has been surface-processed by photolithography or etching is expensive, it is rarely used as a direct mold.
  • the mold is used as a master mold, and the resin to which the pattern is transferred is used as a mold to form a pattern on the target product.
  • the mold transferred from this master mold is called a replica mold.
  • the surface of the replica mold needs to be made of a material having a low surface energy so as to have good releasability.
  • the following three types of technologies are used as the material composition of the conventional replica mold.
  • the first is a method of coating a release material with low surface energy after molding the base material. This method can stably perform both pattern molding and mold release, but requires a separate step and device for coating the mold release material. Therefore, it is difficult to keep the manufacturing cost low.
  • the second method is to add a release material to the base material in advance and make the release material stand out on the surface (bleed out).
  • the release component bleeding out at the time of prebaking is dispersed in the liquid at the time of imprinting, and it takes time to segregate on the surface again, which affects the throughput.
  • the third method is to use a base material that originally has low surface energy.
  • Base equipment used as the third method includes COP, PDMS, and fluoroacrylate.
  • COP is limited to thermoforming and cannot be molded by the ultraviolet effect, and it is difficult to use it a plurality of times due to large distortion at the time of mold release.
  • the resin of PDMS is soft, a pattern having a high aspect ratio cannot stand on its own, and there is a limit to the patterns that can be molded.
  • the resin of fluoroacrylate is hard, it is difficult to release patterns in different directions satisfactorily.
  • an object of the present invention is to provide a mold that does not need to be coated with a release material and has few restrictions on the pattern shape.
  • the mold of the present invention has a base material, a fine pattern, at least one of polydimethylsiloxane or acrylate, and a resin containing fluoroacrylate as a main component on the base material. It comprises a formed pattern layer, and the pattern layer is characterized in that the elastic modulus E of the resin is 20 MPa or more and 240 MPa or less.
  • the fine pattern can be slanted.
  • the base material may be made of resin and may have a boundary layer between the base material and the pattern layer to improve the adhesion between the base material and the pattern layer.
  • the boundary layer one containing SiO2 as a main component can be used.
  • the base material may be glass.
  • the mold manufacturing method of the present invention comprises a coating step of applying at least one monomer of polydimethylsiloxane or acrylate and a resin containing a monomer of fluoroacrylate as a main component on a master mold, and a coating process in which the base material is the resin.
  • the fine pattern transferred from the master mold may be slanted.
  • the step of applying the release material can be omitted.
  • the imprinting apparatus can be simplified and the cost can be reduced.
  • the mold of the present invention is mainly composed of a base material 1 and a pattern layer 2.
  • the base material 1 is a portion that serves as a base for the pattern layer 2.
  • the material of the base material 1 may be any material as long as it can support the pattern layer 2, and for example, a resin such as polyethylene terephthalate (PET) can be used.
  • PET polyethylene terephthalate
  • the base material 1 is in the form of a flexible film and has a thickness capable of uniformly applying gas pressure to the object. good.
  • a substrate such as glass may be used as the material of the base material 1.
  • other inorganic compounds and metals can also be used as the material of the base material 1.
  • the pattern layer 2 has a fine pattern and is a layer formed on the base material 1 by at least one of polydimethylsiloxane (PDMS) or acrylate and a resin containing fluoroacrylate as a main component.
  • the main component described here shall occupy 50% or more of all the components by weight. Therefore, in the mold of the present invention, the total weight of polydimethylsiloxane and fluoroacrylate or the total weight of acrylate and fluoroacrylate, or the total weight of polydimethylsiloxane, acrylate and fluoroacrylate occupy 50% or more of the total weight.
  • the contact angle of water with respect to the resin is preferably 90 degrees or more, preferably 100 degrees or more.
  • the fine pattern is for transferring the pattern to the final product, and is formed as an inverted pattern of the pattern to the final product.
  • the pattern of the final product for example, a pattern having a complicated multi-step structure for manufacturing a diffractive optical element (DOE) used for a 3D sensor or the like, or an aspect ratio of 10 or more for manufacturing a light guide path used for a fingerprint sensor or the like. Examples include pillar patterns, polarizing filters arranged for each pixel of AR light guides and polarizing cameras, and line-and-space or slanted (inclined shapes) patterns extending in various directions for manufacturing retardation filters. .. Further, a pattern as a mask for forming various patterns by etching or the like is also included.
  • the patterns formed in the final product have extremely diverse and complicated shapes such as the above-mentioned multi-step step structure pattern, high aspect ratio pillar pattern, and line pattern extending in multiple directions. Then, in order to release such a pattern formed in the final product without damaging it, the material of the pattern layer 2 needs to have at least a certain degree of softness. As a result of diligent research by the inventors on this point, it has been found that at least the resin used for the pattern layer 2 should have an elastic modulus E of 240 MPa or less, preferably 230 MPa or less. In the present specification, the elastic modulus E means a secant modulus.
  • the pattern of the pattern layer needs to have a certain degree of independence.
  • the resin used for the pattern layer 2 needs to have an elastic modulus E of 20 MPa or more, preferably 30 MPa or more.
  • the properties of the resin used for the pattern layer 2 are such that the elastic modulus E is 20 MPa or more and 240 MPa or less, preferably 30 MPa so as not to damage the final transfer material while maintaining the independence of the pattern. As mentioned above, it is better that it is 230 MPa or less.
  • the weight ratio of polydimethylsiloxane (PDMS) or fluoroacrylate may be increased.
  • the weight ratio of acrylate may be increased.
  • the adhesion between the base material 1 and the pattern layer 2 may be poor.
  • a boundary layer 3 for improving the adhesion between the base material 1 and the pattern layer 2 may be provided between the base material 1 and the pattern layer 2.
  • the boundary layer 3 may be one layer or a stack of two or more layers. For example, when a mixed resin of fluoroacrylate and polydimethylsiloxane is directly applied to a substrate made of PET, sufficient adhesion cannot be obtained due to low surface tension.
  • a film containing an inorganic oxide such as SiO2 as a main component is formed on the surface of the base material 1, and the surface of the film is surface-modified with a silane coupling agent or the like to improve adhesion to the pattern layer 2.
  • a silane coupling agent or the like to improve adhesion to the pattern layer 2.
  • An improved one can be used.
  • the main component described here means a component that accounts for 90% or more of all the components by weight. Therefore, in the boundary layer 3 of the present invention, the total weight of inorganic oxides such as SiO2 accounts for 90% or more of the total weight.
  • the mold manufacturing method of the present invention is mainly composed of a coating step, a pressing step, a photocuring step, and a mold release step.
  • a master mold 4 as shown in FIG. 3A is prepared.
  • the master mold 4 has a master pattern and is for transferring a fine pattern. Therefore, the master pattern is an inverted shape of the fine pattern.
  • the master mold is manufactured by surface-processing a substrate such as silicon (Si) or quartz glass by photolithography or etching.
  • FIG. 3B it is a step of applying at least one monomer of polydimethylsiloxane or acrylate and a resin 21 containing a monomer of fluoroacrylate as a main component on the master mold 4.
  • the resin 21 preferably has an elastic modulus E of 20 MPa or more and 200 MPa or less after the photocuring step. Any coating method may be used, and for example, spin coating, spray coating, or the like may be used.
  • the pressurization step is a step of pressurizing the base material 1 onto the resin 21 as shown in FIG. 3C.
  • the pressurizing method any method may be used as long as the base material 1 and the resin 21 can be pressed and the resin 21 can be filled in the master mold pattern.
  • the gas-flexible film-like base material 1 A well-known pneumatic imprint method for pressing the resin against the resin may be used.
  • the pressure at the time of pressurization may be an appropriate pressure that does not damage the pattern layer 2 and the master mold 4 and does not cause the base material 1 and the pattern layer 2 to peel off during the mold release process, for example, 0.1 to 1 MPa. You can do it with.
  • the photocuring step is a step of irradiating light 5 to cure the resin 21 and fixing the pattern layer 2 on the base material 1 as shown in FIG. 3D.
  • the light 5 may be light of any wavelength as long as the resin 21 can be cured, and for example, ultraviolet rays may be used. Further, the light may be irradiated from the base material side or from the master mold side.
  • the mold release step is a step of releasing the base material 1 and the resin 21 from the master mold 4 as shown in FIG. 3 (e). Any pattern can be used as long as the pattern transferred from the master mold 4 to the resin 21 can be released without being damaged, and known techniques may be used as appropriate.
  • Example 1 and Comparative Examples 1 and 2 of the mold of the present invention will be described.
  • glass having a thickness of 700 ⁇ m was used as the base material of the molds of Examples 1 and Comparative Examples 1 and 2.
  • a resin containing polydimethylsiloxane and fluoroacrylate as main components was used for the pattern layer.
  • a resin having an elastic modulus at the time of photocuring of 87 MPa was used.
  • a resin having an elastic modulus of 15 MPa at the time of photocuring was used.
  • a resin having an elastic modulus of 244 MPa at the time of photocuring was used.
  • Each resin was diluted 1: 1 with acetone, applied on a substrate to a thickness of 6 ⁇ m, and baked at 80 ° C. for 5 minutes.
  • the master mold used was one having a master pattern in which pillars having a diameter of 230 nm and a height of 500 nm were arranged triangularly at a pitch of 460 nm.
  • This master pattern was transferred by an optical imprint method to prepare molds of Example 1 and Comparative Examples 1 and 2.
  • the optical imprint was irradiated with ultraviolet rays having a wavelength of 365 nm at an integrated light amount of 15 J / cm2 to cure each resin. As a result, a hole-shaped fine pattern was formed in the pattern layer.
  • Example 1 and Comparative Examples 1 and 2 the pattern was transferred to the object to be formed on the glass by optical imprinting.
  • an acrylic UV-curable resin having an elastic modulus of 3 GPa during photocuring was used.
  • the optical imprint was irradiated with ultraviolet rays having a wavelength of 365 nm at an integrated light amount of 15 J / cm2 to cure each resin.
  • a pillar-shaped fine pattern was transferred to the object to be molded.
  • a photograph of the object to be molded after transfer using the mold of Example 1 is shown in FIG.
  • FIG. 5 shows a photograph of the object to be molded after transfer using the mold of Comparative Example 1.
  • FIG. 5 shows a photograph of the object to be molded after transfer using the mold of Comparative Example 2.
  • a resin containing polydimethylsiloxane and fluoroacrylate as main components was used for the pattern layer.
  • a resin having an elastic modulus at the time of photocuring of 36 to 40 MPa, a contact angle with water of 106.5 degrees, and a mold release energy of 0.43 N / m for flat glass is used.
  • the resins of Examples 3 and 6 have an elastic modulus of 75 to 85 MPa during photocuring, a contact angle with water of 103.5 degrees, and a mold release energy of 0.31 N / m for flat glass. Resin was used.
  • the resins of Examples 4 and 7 have an elastic modulus of 130 to 230 MPa during photocuring, a contact angle of water of 105.6 degrees, and a mold release energy of 0.31 N / m for flat glass.
  • Examples 2 to 4 a line-and-space (L / S) -like fine pattern was formed in the pattern layer. Further, in Examples 5 to 7, a fine pattern having a line-and-space shape and the convex portion being inclined (slanted shape) was formed in the pattern layer.
  • the pattern was transferred to the object to be formed on the glass by optical imprinting.
  • an acrylic UV-curable resin having an elastic modulus of 3 GPa during photocuring was used.
  • the optical imprint was irradiated with ultraviolet rays having a wavelength of 365 nm at an integrated light amount of 15 J / cm2 to cure each resin. Photos of the objects to be molded after transfer using the molds of Examples 2 to 4 are shown in FIGS. 7 to 9.
  • the pattern was transferred to the object to be formed on the glass by optical imprinting.
  • an acrylic UV-curable resin having an elastic modulus at the time of photocuring of 6 GPa and a high refractive index (refractive index: 1.7) containing a filler was used.
  • the optical imprint was irradiated with ultraviolet rays having a wavelength of 365 nm at an integrated light amount of 15 J / cm2 to cure each resin. Photos of the objects to be molded after transfer using the molds of Examples 5 to 7 are shown in FIGS. 10 to 12.

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  • Shaping Of Tube Ends By Bending Or Straightening (AREA)
  • Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

離型材料をコートする必要がなく、またパターン形状の制限が少ないモールドを提供することを目的とする。　モールドを、基材１と、微細パターンを有し、ポリジメチルシロキサン又はアクリレートの少なくともいずれか一方と、フロロアクリレートを主成分とする樹脂により基材１上に形成されたパターン層２と、で構成する。パターン層２は、樹脂の弾性率Ｅが２０ＭＰａ以上、２４０ＭＰａ以下に調整する。基材１とパターン層２との間に、当該基材１とパターン層２の密着性を向上する境界層を形成してもよい。

Description

モールドおよびモールドの製造方法
　本発明は、インプリント用のモールドおよびモールドの製造方法に関する。
　近年、ナノインプリントがスマホや車載の様々な光学部品に使用されるようになり、量産技術としての安定性、コスト低減の解決が重要になっている。量産に伴い加工対象の基板の大型化が進むなか、コスト低減のためには装置構造の簡略化、小型化、製造工程数の低減が求められる（例えば、特許文献１参照）。
　また多くの産業分野での製品にナノインプリント加工が採用されることにともない、ナノインプリントに要求される加工形状も複雑さ多様さが増大している。
　現在実用化が進んでいる先端光学部品のナノインプリント加工の例としては、３Ｄセンサーなどに用いる回折光学素子（ＤＯＥ）製造のための複雑な多段のパターン成型、指紋センサーなどに用いる導光路製造のためのアスペクト比１０以上の樹脂ピラー成型、ＡＲの導光路や偏光カメラの画素ごとに配置する偏光フィルタや位相差フィルタ製造のための多様な方向に延伸したラインアンドスペースあるいはスランテッド状（傾斜した形状）のパターンの成型などがあげられる。このため、極めて多様で複雑な形状を圧印成型し、パターンを損傷せずにモールドを離型する必要がある。
国際公開番号ＷＯ２０１３／１９１２０６
　ナノインプリントでは、半導体プロセスで開発された微細加工技術で作成したモールドのパターンを樹脂表面に圧印転写する技術である。しかしフォトリソグラフ、エッチングで表面加工されたＳｉまたは石英ガラスの基板は高価なため、これを直接モールドとして用いることは少ない。通常は、当該モールドをマスターモールドとし、これからパターンを転写された樹脂をモールドとして使用し対象製品上にパターンを形成することが多い。このマスターモールドから転写成型されたモールドをレプリカモールドという。
　レプリカモールドを用いて最終転写材料の樹脂を成型するには、圧印後にレプリカモールドと転写材料が容易に離型できる必要がある。そのためレプリカモールドの表面は、離型性の良いように表面エネルギーが低い材料になっている必要がある。
　上記のような特性を持たせるため、従来のレプリカモールドの材料構成としては以下の三種類の技術が使われている。
　第一は、ベースの材料を成型した後に表面エネルギーの低い離型材料をコートする方法である。この方法は、パターンの成型、離型ともに安定に行うことができるが、離型材料をコートする工程や装置が別途必要になる。このため製造コストを安価に抑えることが難しい。
　第二は、ベース材料に離型材料をあらかじめ添加し、当該離型材料を表面に浮き出たせる（ブリードアウト）方法である。この方法は、プリベーク時にブリードアウトした離型成分がインプリント時に液中に分散し、再び表面に偏析するためには時間がかかり、スループットに影響する。また、ポストベークにより偏析させる手法もあるが、レプリカモールドの成型後にベーク工程が必要となる。
　第三は、もともと表面エネルギーの低いベース材料を用いる方法である。第三の方法として用いられるベース機材としてはＣＯＰやＰＤＭＳ、フロロアクリレートがある。しかし、ＣＯＰは熱成型に限定され紫外線効果による成型ができず、また離型時に歪が大きく複数回の使用が困難である。また、ＰＤＭＳは樹脂が柔らかいためアスペクト比の高いパターンが自立できず、成型できるパターンに制限がある。また、フロロアクリレートは樹脂が硬いため異なる方向のパターンなどを良好に離型することが難しい。
　そこで本発明は、離型材料をコートする必要がなく、またパターン形状の制限が少ないモールドを提供することを目的とする。
　上記目的を達成するために、本発明のモールドは、基材と、微細パターンを有し、ポリジメチルシロキサン又はアクリレートの少なくともいずれか一方と、フロロアクリレートを主成分とする樹脂により前記基材上に形成されたパターン層と、を具備し、前記パターン層は、前記樹脂の弾性率Ｅが２０ＭＰａ以上、２４０ＭＰａ以下であることを特徴とする。
　ここで、前記微細パターンは、スランテッド状とすることができる。
　また、前記基材は樹脂からなり、前記基材と前記パターン層との間に、当該基材とパターン層の密着性を向上する境界層を有していてもよい。この場合、前記境界層は、ＳｉＯ２を主成分とするものを用いることができる。
　また、前記基材は、ガラスであってもよい。
　また、本発明のモールド製造方法は、マスターモールド上にポリジメチルシロキサン又はアクリレートの少なくともいずれか一方のモノマーと、フロロアクリレートのモノマーを主成分とする樹脂を塗布する塗布工程と、基材を前記樹脂に加圧する加圧工程と、光を照射し、前記樹脂を光硬化工程後の弾性率Ｅが２０ＭＰａ以上、２４０ＭＰａ以下となるように硬化させる光硬化工程と、前記基材と前記樹脂を前記マスターモールドから離型させる離型工程と、を有することを特徴とする。
　この場合、前記マスターモールドから転写される微細パターンがスランテッド状であってもよい。
　本発明のモールドを用いることで離型材料の塗布工程を省くことできる。また、それにともない、インプリント装置を簡略化し、コスト低減を図ることができる。また、高アスペクトのパターンや異なる方向を向いたパターンが並立しているパターンなどを良好に成型でき、非常に広い応用分野の製品の加工が可能となる。
本発明のモールドを示す側面断面図である。 本発明のモールドを示す側面断面図である。 本発明のモールド製造方法を説明する側面断面図である。 本発明の実施例１のモールドを用いた転写後の被成形物を示す写真である。 本発明の比較例１のモールドを用いた転写後の被成形物を示す写真である。 本発明の比較例２のモールドを用いた転写後の被成形物を示す写真である。 本発明の実施例２のモールドを用いた転写後の被成形物を示す写真である。 本発明の実施例３のモールドを用いた転写後の被成形物を示す写真である。 本発明の実施例４のモールドを用いた転写後の被成形物を示す写真である。 本発明の実施例５のモールドを用いた転写後の被成形物を示す写真である。 本発明の実施例６のモールドを用いた転写後の被成形物を示す写真である。 本発明の実施例７のモールドを用いた転写後の被成形物を示す写真である。
　本発明のモールドは、図１に示すように基材１と、パターン層２と、で主に構成される。
　基材１は、パターン層２の土台となる部分である。ここで、基材１の材質はパターン層２を支持できるものであればどのようなものでもよく、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の樹脂を用いることができる。また、インプリントにおける加圧に空圧を用いる場合には、基材１は、可撓性のあるフィルム状であって、気体の圧力を対象物に均一に加えることができる厚みを有するものがよい。なお、最終製品の下地のパターンとのアライメント精度が要求されるような場合には、基材１の材料にガラス等の基板を用いてもよい。もちろん、基材１の材料として、その他の無機化合物や金属を用いることも可能である。
　パターン層２は、微細パターンを有し、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）又はアクリレートの少なくともいずれか一方と、フロロアクリレートを主成分とする樹脂により基材１上に形成された層である。なお、ここで記載する主成分とは、重量比で全成分のうち50％以上を占めるものとする。したがって、本発明のモールドは、ポリジメチルシロキサンとフロロアクリレートの合計重量又はアクリレートとフロロアクリレートの合計重量、あるいは、ポリジメチルシロキサンとアクリレート、フロロアクリレートの合計重量が全重量の50％以上を占める。当該樹脂に対する水の接触角は、９０度以上、好ましくは１００度以上がよい。
　微細パターンは、最終製品にパターンを転写するためのものであり、当該最終製品へのパターンを反転したパターンとして形成される。最終製品のパターンとしては、例えば３Ｄセンサーなどに用いる回折光学素子（ＤＯＥ）製造のための複雑な多段の段差構造からなるパターンや、指紋センサーなどに用いる導光路製造のためのアスペクト比１０以上のピラーパターン、ＡＲの導光路や偏光カメラの画素ごとに配置する偏光フィルタや位相差フィルタ製造のための多様な方向に延伸したラインアンドスペース状あるいはスランテッド状（傾斜した形状）のパターンなどがあげられる。また、種々のパターンをエッチング等で形成するためのマスクとしてのパターンも含まれる。
　また、最終製品に形成されるパターンは、上述したような多段の段差構造のパターンや、高アスペクト比のピラーパターン、複数方向に延伸するラインパターン等、極めて多様で複雑な形状をしている。そして、最終製品に形成されたこのようなパターンを損傷することなく離型するためには、パターン層２の材料に、少なくともある程度の柔らかさが必要である。この点について発明者等が鋭意研究した結果、具体的には、少なくともパターン層２に使用される樹脂は、弾性率Ｅが２４０ＭＰａ以下、好ましくは２３０ＭＰａ以下である方がよいことがわかった。なお、本明細書中において、弾性率Ｅとは、セカント係数（Secant Modulus）を意味する。
　一方、最終製品にパターンを精度高く成型するためには、パターン層のパターンは、ある程度の自立性が必要になる。この点について発明者等が鋭意研究した結果、具体的には、少なくともパターン層２に使用される樹脂は、弾性率Ｅが２０ＭＰａ以上、好ましくは３０ＭＰａ以上必要であることがわかった。
　以上のことから、パターン層２に使用される樹脂の性質としては、パターンの自立性を保持しつつ、最終転写材料にダメージを与えないように、弾性率Ｅが２０ＭＰａ以上２４０ＭＰａ以下、好ましくは３０ＭＰａ以上、２３０ＭＰａ以下である方がよい。なお、弾性率Ｅを下げるには、例えば、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）やフロロアクリレートの重量比を上げればよい。一方、弾性率Ｅを上げるには、例えば、アクリレートの重量比を上げればよい。
　なお、基材１が樹脂からなる場合、基材１とパターン層２の密着性が悪い場合がある。この場合には図２に示すように、基材１とパターン層２の間に基材１とパターン層２の密着性を向上する境界層３を有していてもよい。境界層３としては、１層でも２層以上を積層したものでもよい。例えば、フロロアクリレートとポリジメチルシロキサンの混合樹脂をＰＥＴからなる基材に直接塗布した場合、表面張力の低さから充分な密着性が得られない。この場合には、基材１の表面にＳｉＯ２等の無機酸化物を主成分とする膜を形成し、当該膜の表面をシランカップリング剤などで表面修飾してパターン層２との密着性を向上したものを用いることができる。なお、ここで記載する主成分とは、重量比で全成分のうちの90％以上を占める成分を示すものとする。したがって、本発明の境界層３は、ＳｉＯ２等の無機酸化物の合計重量が全重量の90％以上を占める。
　また、本発明のモールド製造方法について、図３を用いて説明する。本発明のモールド製造方法は、塗布工程と、押圧工程と、光硬化工程と、離形工程とで主に構成される。
　塗布工程は、まず、図３（ａ）に示すようなマスターモールド４を用意する。マスターモールド４とは、マスターパターンを有し、微細パターンを転写するためのものである。したがって、マスターパターンは、微細パターンを反転させた形状である。マスターモールドは、例えば、シリコン（Ｓｉ）や石英ガラス等の基板にフォトリソグラフや、エッチングで表面加工されて製造される。
　次に、図３（ｂ）に示すように、マスターモールド４上にポリジメチルシロキサン又はアクリレートの少なくともいずれか一方のモノマーと、フロロアクリレートのモノマーを主成分とする樹脂21を塗布する工程である。なお、樹脂21は、光硬化工程後の弾性率Ｅが２０ＭＰａ以上、２００ＭＰａ以下である方が好ましい。塗布方法はどのようなものでもよいが、例えば、スピンコートやスプレーコート等を用いればよい。
　加圧工程は、図３（ｃ）のように、基材１を樹脂21に加圧する工程である。加圧方法としては、基材１と樹脂21を加圧して、樹脂21をマスターモールドのパターンに充填できればどのような方法でもよいが、例えば、気体で可撓性のあるフィルム状の基材１を樹脂に押圧する周知の空圧式のインプリント方法を用いればよい。加圧時の圧力はパターン層２やマスターモールド４にダメージを与えない程度でかつ離形工程時に基材１とパターン層２が剥がれ落ちない程度の適度な圧力であればよく、例えば0.1～1MＰａで行えばよい。
　光硬化工程は、図３（ｄ）のように、光５を照射し、樹脂21を硬化させ、基材１にパターン層２を定着させる工程である。光５としては、樹脂21を硬化させることができればどのような波長の光でもよいが、例えば、紫外線を用いればよい。また、光は基材側から照射してもよいし、マスターモールド側から照射してもよい。
　離型工程は、図３（ｅ）のように、基材１と樹脂21をマスターモールド４から離型させる工程である。マスターモールド４から樹脂21に転写されたパターンを損傷することなく離型することができればどのようなものでも良く、既知の技術を適宜用いれば良い。
　次に、本発明のモールドの実施例１および比較例１，２について説明する。実施例１および比較例１，２のモールドの基材には、厚さ700μｍのガラスを用いた。
　また、パターン層には、ポリジメチルシロキサンとフロロアクリレートを主成分とする樹脂を用いた。実施例１の樹脂としては、光硬化時の弾性率が８７ＭＰａである樹脂を用いた。また、比較例１の樹脂としては、光硬化時の弾性率が１５ＭＰａである樹脂を用いた。また、比較例２の樹脂としては、光硬化時の弾性率が２４４ＭＰａである樹脂を用いた。
　各樹脂は、アセトンと１：１で希釈した後、基材上に厚さ６μｍで塗布し、８０℃で５分間ベークした。
　マスターモールドには、直径が２３０ｎｍ、高さが５００ｎｍのピラーを、ピッチ４６０ｎｍで三角配置したマスターパターンを有するものを用いた。このマスターパターンを光インプリント法によって転写し、実施例１および比較例１，２のモールドを作製した。光インプリントには、波長３６５ｎｍの紫外線を積算光量で１５Ｊ／ｃｍ２照射して、各樹脂を硬化させた。これにより、パターン層にホール状の微細パターンを形成した。
　また、実施例１および比較例１，２のモールドを用いて、ガラス上に成膜した被成形物に光インプリントによってパターンを転写した。被成形物としては、光硬化時の弾性率が３ＧＰａであるアクリル系ＵＶ硬化製樹脂を用いた。また、光インプリントには、波長３６５ｎｍの紫外線を積算光量で１５Ｊ／ｃｍ２照射して、各樹脂を硬化させた。これにより、被成形物にピラー状の微細パターンを転写した。実施例１のモールドを用いた転写後の被成形物の写真を図４に示す。また、比較例１のモールドを用いた転写後の被成形物の写真を図５に示す。また、比較例２のモールドを用いた転写後の被成形物の写真を図５に示す。
　実施例１のモールドを用いた転写パターンは、きれいに成形されていることがわかる。一方、比較例１のモールドを用いた転写パターンには、形状保持不良が見られた。また、比較例２のモールドを用いた転写パターンには、離型不良が見られた。
　また、本発明のモールドの別の実施例２～７について説明する。実施例２～７のモールドの基材には、厚さ700μｍのガラスを用いた。
　また、パターン層には、ポリジメチルシロキサンとフロロアクリレートを主成分とする樹脂を用いた。実施例２，５の樹脂としては、光硬化時の弾性率が３６～４０ＭＰａで、水との接触角が１０６．５度、平坦なガラスに対する離型エネルギーが０．４３Ｎ／ｍである樹脂を用いた。また、実施例３，６の樹脂としては、光硬化時の弾性率が７５～８５ＭＰａで、水との接触角が１０３．５度、平坦なガラスに対する離型エネルギーが０．３１Ｎ／ｍである樹脂を用いた。また、実施例４，７の樹脂としては、光硬化時の弾性率が１３０～２３０ＭＰａで、水の接触角が１０５．６度、平坦なガラスに対する離型エネルギーが０．３１Ｎ／ｍである樹脂を用いた。
　実施例２～４では、パターン層にラインアンドスペース（Ｌ／Ｓ）状の微細パターンを形成した。また、実施例５～７では、パターン層にラインアンドスペース状であって当該凸部が傾斜した（スランテッド状）微細パターンを形成した。
　また、実施例２～４のモールドを用いて、ガラス上に成膜した被成形物に光インプリントによってパターンを転写した。被成形物としては、光硬化時の弾性率が３ＧＰａであるアクリル系ＵＶ硬化製樹脂を用いた。また、光インプリントには、波長３６５ｎｍの紫外線を積算光量で１５Ｊ／ｃｍ２照射して、各樹脂を硬化させた。実施例２～４のモールドを用いた転写後の被成形物の写真を図７～９に示す。
　実施例２～４のモールドを用いた転写パターンは、いずれもきれいに成形されていることがわかった。
　また、実施例５～７のモールドを用いて、ガラス上に成膜した被成形物に光インプリントによってパターンを転写した。当該被成形物としては、光硬化時の弾性率が６ＧＰａであると共に、フィラー入りの高屈折率（屈折率：１．７）であるアクリル系ＵＶ硬化製樹脂を用いた。また、光インプリントには、波長３６５ｎｍの紫外線を積算光量で１５Ｊ／ｃｍ２照射して、各樹脂を硬化させた。実施例５～７のモールドを用いた転写後の被成形物の写真を図１０～１２に示す。
　実施例５～７のモールドを用いた転写パターンは、フィラー入の樹脂からなる被成形物に対しても、きれいに成形されていることがわかった。
　１　基材
　２　パターン層
　３　境界層
　４　マスターモールド
　５　光
　21　樹脂

Claims (7)

  1. 　基材と、
    　微細パターンを有し、ポリジメチルシロキサン又はアクリレートの少なくともいずれか一方と、フロロアクリレートを主成分とする樹脂により前記基材上に形成されたパターン層と、
    を具備し、
    　前記パターン層は、前記樹脂の弾性率Ｅが２０ＭＰａ以上、２４０ＭＰａ以下であることを特徴とするモールド。
  2. 　前記微細パターンは、スランテッド状であることを特徴とする請求項１記載のモールド。
  3. 　前記基材は樹脂からなり、
    　前記基材と前記パターン層との間に、当該基材とパターン層の密着性を向上する境界層を有することを特徴とする請求項１又は２記載のモールド。
  4. 　前記境界層は、ＳｉＯ２を主成分とするものであることを特徴とする請求項３記載のモールド。
  5. 　前記基材は、ガラスであることを特徴とする請求項１又は２記載のモールド。
  6. 　マスターモールド上にポリジメチルシロキサン又はアクリレートの少なくともいずれか一方のモノマーと、フロロアクリレートのモノマーを主成分とする樹脂を塗布する塗布工程と、
    　基材を前記樹脂に加圧する加圧工程と、
    　光を照射し、前記樹脂を光硬化工程後の弾性率Ｅが２０ＭＰａ以上、２４０ＭＰａ以下となるように硬化させる光硬化工程と、
    　前記基材と前記樹脂を前記マスターモールドから離型させる離型工程と、
    を有することを特徴とするモールド製造方法。
  7. 　前記マスターモールドから転写される微細パターンがスランテッド状であることを特徴とする請求項６記載のモールド製造方法。
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