模具及具有轉印精細圖形的基材的製造方法

2023-05-17 00:36:51

專利名稱：模具及具有轉印精細圖形的基材的製造方法
技術領域：
本發明涉及模具及使用該模具的具有由光固化性樹脂的固化物形成的轉印精細圖形的基材的製造方法。
背景技術：
近年來，使基材與表面具有精細圖形的模具接觸而在基材表面形成精細圖形的反轉圖形的方法(所謂納米壓印(nano-imprint))受到注目(參照專利文獻1和2)。
其中，使用在表面具有精細圖形的模具、基材和光固化性樹脂，依次進行以下工序的具有由固化物形成的轉印精細圖形的基材的製造方法受到注目將光固化性樹脂夾在模具的精細圖形面和基材表面之間進行加壓的工序；從模具側進行光照，使光固化性樹脂固化形成所述固化物的工序；以及將模具從該固化物上剝離的工序。
作為該製造方法中的模具，一般使用石英制模具。但是，該模具的脫模性低，將模具從固化物上剝離時，固化物的精細圖形精度容易下降。作為使脫模性提高的方法，提出有在模具的精細圖形面塗布脫模劑的方法。但是，由於所塗布的脫模劑的厚度偏差，模具的精細圖形精度容易下降。另外，連續使用模具的情況下，需要重複塗布脫模劑，生產效率容易下降。
專利文獻3中記載了由四氟乙烯類聚合物、乙烯/四氟乙烯類共聚物或全氟烷氧基乙烯基醚類聚合物形成的模具。
專利文獻1日本專利特表2004-504718號公報專利文獻2日本專利特表2002-539604號公報專利文獻3日本專利特表2005-515617號公報發明的揭示但是，專利文獻3中記載的模具由於由特定的含氟聚合物形成，因此機械強度和形狀穩定性不充分。為了對其進行改良，考慮了將該含氟聚合物和具有機械強度、形狀穩定性的其它基體組合的方法。但是，由於該含氟聚合物為不粘接性的，因此其它基體不容易與該模具組合。特別是不容易使具有高精度的精細圖形的模具和其它基體牢固地粘合來進行組合。本發明的目的在於提供具備透光性、脫模性和耐久性且具備機械強度、形狀穩定性和精細圖形的尺寸精度的用於將光固化性樹脂成形的具有精細圖形的模具。
即，本發明的要旨如下。
1模具，它是用於將光固化性樹脂成形的具有精細圖形的模具，其特徵在於，具備在形成下述中間層(A)的表面具有基於官能團(x)的化學鍵的透明基體、存在於該透明基體的表面和下述表面層(B)之間的中間層(A)、具有精細圖形的下述表面層(B)。
中間層(A)由作為主鏈上具有含氟脂肪族環結構的含氟聚合物的具有與前述官能團(x)具反應性的反應性基團(y)的含氟聚合物(1)形成的層。
表面層(B)由作為主鏈上具有含氟脂肪族環結構的含氟聚合物的實質上不具有前述反應性基團(y)的含氟聚合物(2)形成，於表面具有精細圖形的層。
2模具，它是用於將光固化性樹脂成形的具備於表面具有精細圖形的含氟聚合物層和透明基體的模具，其特徵在於，具備形成於在形成中間層(A)的表面具有官能團(x)的透明基體的該表面的中間層(A)、形成於該中間層(A)的表面的表面層(B)。
中間層(A)由作為主鏈上具有含氟脂肪族環結構的含氟聚合物的具有與前述官能團(x)具反應性的反應性基團(y)的含氟聚合物(1)形成的層。
表面層(B)由作為主鏈上具有含氟脂肪族環結構的含氟聚合物的實質上不具有前述反應性基團(y)的含氟聚合物(2)形成，於表面具有精細圖形的層。
3前述1或2所述的模具，其中，模具的精細圖形由凹凸結構構成，凸結構部的高度的平均值為1nm～500μm。
4前述1～3中任一項所述的模具，其中，官能團(x)為羥基、氨基或環氧乙烷基，反應性基團(y)為羧基。
5前述1～4中任一項所述的模具，其中，在表面具有官能團(x)的透明基體為通過表面處理引入了官能團(x)的玻璃基體。
6具有由光固化性樹脂的固化物形成的轉印精細圖形的基材的製造方法，其中，使用前述1～5中任一項所述的模具、基材和光固化性樹脂，依次進行以下工序將光固化性樹脂夾在模具的精細圖形面和基材表面之間進行加壓的工序；從模具側進行光照，使光固化性樹脂固化形成固化物的工序；以及將模具從該固化物上剝離的工序。
由於透明基體和具有精細圖形的層通過特定層牢固地接合，本發明的模具具備透明基體的物性(機械強度等)和高精度的精細圖形。此外，由於模具的精細圖形部分由不粘接性高的含氟聚合物形成，因此本發明的模具也可以實現高粘接性的光固化性樹脂的成形。此外，本發明的模具即使反覆使用，精細圖形部分也不易汙染。
實施發明的最佳方式本發明，將以式(1)表示的化合物記作化合物1。以其它式表示的化合物也同樣地表示。
本發明的模具中的透明基體較好是玻璃基體(石英、玻璃等)、有機矽樹脂制基體或透明樹脂(含氟樹脂、丙烯酸樹脂、聚碳酸酯樹脂、聚醯亞胺樹脂等)制基體，由於機械強度良好，因此特別好是玻璃基體。透明基體的形狀可以是平面狀(平板狀等)，也可以是曲面狀(圓柱狀、三角錐狀、球面狀等)。
透明基體的波長200～500nm的光的光線透射率較好是在90％以上，特別好是在95％以上。在這裡，光線透射率是指厚1mm的透明基體的光線透射率。
透明基體中的官能團(x)較好是羥基、環氧乙烷基或氨基。官能團(x)可以是來源於透明基體的材料的官能團，也可以通過引入官能團(x)的表面處理賦予透明基體的表面的官能團。由於可以任意地控制其種類和量，因此官能團(x)較好是後者的官能團。
引入官能團(x)的表面處理的方法較好是以具有官能團(x)的矽烷偶聯劑對透明基體進行表面處理的方法或者以具有官能團(x)的矽氮烷化合物對透明基體進行表面處理的方法。
具有官能團(x)的矽烷偶聯劑較好是具有氨基的矽烷偶聯劑(氨丙基三乙氧基矽烷、氨丙基甲基二乙氧基矽烷、氨乙基-氨丙基三甲氧基矽烷、氨乙基-氨丙基甲基二甲氧基矽烷等)。此外，也較好是具有環氧乙烷基的矽烷偶聯劑(環氧丙氧基丙基三甲氧基矽烷、環氧丙氧基丙基甲基二甲氧基矽烷等)。
本發明中的構成中間層(A)的含氟聚合物(1)和構成表面層(B)的含氟聚合物(2)分別為在主鏈上具有含氟脂肪族環結構的含氟聚合物。該含氟聚合物為無定形或非結晶性的聚合物，較好是透明性高的含氟聚合物。含氟聚合物(1)和含氟聚合物(2)的波長200～500nm的光的光線透射率分別較好是在90％以上。在這裡，光線透射率是指厚100μm的含氟聚合物的光線透射率。
含氟聚合物(1)和含氟聚合物(2)中，在主鏈上具有含氟脂肪族環結構是指聚合物中的含氟脂肪族環的構成環的碳原子的1個以上為構成聚合物的主鏈的碳原子。含氟脂肪族環的構成環的原子除了碳原子以外，還可以包含氧原子或氮原子等。優選的含氟脂肪族環為具有1～2個氧原子的含氟脂肪族環。構成含氟脂肪族環的原子的數量較好是4～7個。
構成主鏈的碳原子在使環狀單體聚合而得到的聚合物的情況下來源於聚合性雙鍵的碳原子，在使二烯類單體環化聚合而得到的聚合物的情況下來源於2個聚合性雙鍵的4個碳原子。
環狀單體是指具有含氟脂肪族環且構成該含氟脂肪族環的碳原子-碳原子間具有聚合性雙鍵的單體，或者具有含氟脂肪族環且構成該含氟脂肪族環的碳原子和含氟脂肪族環外的碳原子間具有聚合性雙鍵的單體。
二烯類單體是指具有2個聚合性雙鍵的單體。
環狀單體較好是下述化合物1或下述化合物2(其中，X1表示氟原子或碳數1～3的全氟烷氧基，R1和R2分別表示氟原子或碳數1～6的全氟烷基，X2和X3分別表示氟原子或碳數1～9的全氟烷基。)。
作為化合物1的具體例子，可以例舉下述化合物。
作為化合物2的具體例子，可以例舉下述化合物。

二烯類單體較好是以式CF2＝CF-Q-CF＝CF2表示的單體。其中，Q表示碳數1～3的可以具有醚性氧原子的全氟亞烷基。Q為具有醚性氧原子的全氟亞烷基的情況下，醚性氧原子可以存在於該基團的一側末端，可以存在於該基團的兩末端，還可以存在於該基團的碳原子間。從環化聚合性的角度來看，較好是存在於該基團的一側末端。
前述單體通過環化聚合形成包含選自下述單體單元(A)、下述單體單元(B)和下述單體單元(C)的1種以上單體單元的含氟聚合物。使二烯類單體環化聚合而得到的含氟聚合物中，主鏈的碳原子來源於2個聚合性雙鍵的4個碳原子。
作為前述單體的具體例子，可以例舉下述化合物。
CF2＝CFOCF2CF＝CF2CF2＝CFOCF(CF3)CF＝CF2CF2＝CFOCF2CF2CF＝CF2CF2＝CFOCF(CF3)CF2CF＝CF2CF2＝CFOCF2CF(CF3)CF＝CF2CF2＝CFOCF2OCF＝CF2CF2＝CFOC(CF3)2OCF＝CF2CF2＝CFCF2CF＝CF2CF2＝CFCF2CF2CF＝CF2環狀單體和二烯類單體中，相對於與碳原子結合的氫原子和與碳原子結合的氟原子的總數的與碳原子結合的氟原子的數量比例分別較好是在80％以上，特別好是100％。
含氟聚合物(1)和含氟聚合物(2)中，從含氟聚合物的透明性的角度來看，相對於所有單體單元的具有含氟脂肪族環結構的重複單元的比例分別較好是在20摩爾％以上，更好是在40摩爾％以上，特別好是僅由在主鏈上具有含氟脂肪族環結構的重複單元構成。其中，具有含氟脂肪族環結構的重複單元是指通過環狀單體的聚合形成的單體單元或通過二烯類單體的環化聚合形成的單體單元。
含氟聚合物(2)中的具有含氟脂肪族環結構的重複單元和含氟聚合物(1)中的具有含氟脂肪族環結構的重複單元較好是相同的重複單元。該情況下，中間層(A)和表面層(B)更牢固地接合，具有模具的耐久性良好的效果。
含氟聚合物(1)具有反應性基團(y)。反應性基團(y)的種類根據官能團(x)的種類適當選擇。官能團(x)為羥基、環氧乙烷基或氨基的情況下的反應性基團(y)較好是羧基或其衍生物，特別好是羧基。
另一方面，含氟聚合物(2)實質上不具有反應性基團(y)。實質上不具有反應性基團(y)是指含氟聚合物(2)中的反應性基團(y)的含量在檢測極限以下。此外，含氟聚合物(2)較好是實質上也不具有除反應性基團(y)以外的反應性基團。
含氟聚合物(1)和含氟聚合物(2)分別可以通過公知的方法獲得。例如，反應性基團(y)為羧基的含氟聚合物(1)通過將二烯類單體或環狀單體在烴類自由基聚合引發劑的存在下聚合而得到在主鏈上具有含氟脂肪族環結構的含氟聚合物，然後將該含氟聚合物在氧氣氣氛下進行加熱處理，再浸漬於水中而獲得。此外，通過使該含氟聚合物與氟氣接觸，可以獲得實質上不含有反應性基團(y)的含氟聚合物(2)。
本發明中的表面層(B)在其表面具有精細圖形。精細圖形較好是由凹凸結構構成的精細圖形。
凹凸結構中的構成凸結構的部分在表面層(B)的表面呈線狀或點狀存在，該線或點的形狀沒有特別限定。線狀的凸結構部不局限於直線，可以是曲線或彎折形狀。此外，該線可以多條平行存在，呈條紋狀。線狀的凸結構部的截面形狀(相對於線的延伸方向垂直方向的截面形狀)沒有特別限定，可以例舉長方形、梯形、三角形、半圓形等。點狀的凸結構部的形狀也沒有特別限定。例如，可以例舉底面形狀為長方形、正方形、菱形、六角形、三角形、圓形等的柱形或錐狀的形狀，半球形，多面體形等。
線狀的凸結構部的寬度(底部的寬度)的平均值較好是1nm～500μm，特別好是10nm～300μm。點狀的凸結構部的底面長度的平均值較好是1nm～500μm，特別好是10nm～300μm。其中，該點狀的凸結構部的底面長度在點以接近線的形狀延伸的情況下，是指與該延伸方向垂直方向的長度，其它的情況下是指底面形狀的最大長度。
線狀和點狀的凸結構部的高度的平均值較好是1nm～500μm，特別好是10nm～300μm，最好是10nm～10μm。此外，表面層(B)的厚度較好是在最高的凸結構部的高度以上。
在凹凸結構密集的部分，鄰接的凸結構部間的距離(底部間的距離)的平均值較好是1nm～500μm，特別好是10nm～300μm。由此，凸結構中的它們的最小尺寸較好是在500μm以下。下限較好是在1nm以下。該最小尺寸是指上述凸結構部的寬度、長度和高度中最小的一項。
本發明的模具為用於將光固化性樹脂成形的具備在表面具有精細圖形的含氟聚合物層和透明基體的模具，較好是具備形成於在形成中間層(A)的表面具有官能團(x)的透明基體的該表面上的由含氟聚合物(1)構成的中間層(A)和形成於該中間層(A)的表面的由含氟聚合物(2)構成的具有精細圖形的表面層(B)的模具。
本發明的模具中，透明基體在其表面形成中間層(A)前具有官能團(x)。通過在該透明基體的表面形成中間層(A)，官能團(x)的一部分或全部與含氟聚合物(1)的反應性基團(y)的一部分或全部形成化學鍵。透明基體的官能團(x)的一部分形成了化學鍵的情況下，本發明的模具中的透明基體還具有官能團(x)。另一方面，透明基體的官能團(x)的全部形成了化學鍵的情況下，本發明的模具中的透明基體不具有官能團(x)。
無論哪種情況下，形成中間層(A)後的透明基體表面均存在由官能團(x)和反應性基團(y)形成的化學鍵。作為化學鍵，可以例舉官能團(x)為羧基而反應性基團(y)為羥基或環氧乙烷基的情況下的酯鍵、官能團(x)為羧基而反應性基團(y)為氨基的情況下的醯胺鍵等。因此，本發明的模具中，透明基體與中間層(A)通過化學鍵牢固地接合。
此外，本發明的模具中，由於構成中間層(A)的含氟聚合物(1)和構成表面層(B)的含氟聚合物(2)由共通結構(即在主鏈上具有含氟脂肪族環結構)的含氟聚合物形成，因此中間層(A)和表面層(B)牢固地接合。因此，本發明可以提供能夠適當選擇透明基體的種類或形狀且具有任意的強度和形狀的脫模性高的模具。
作為本發明的模具的一種具體的形態，可以例舉作為在表面具有精細圖形的光固化性樹脂成形用模具，包含波長200～500nm的光的光線透射率在90％以上的透明基體和形成於該基體上的在主鏈上具有含氟脂肪族環結構並以氟氣處理而得到的含氟聚合物的模具。
作為本發明的模具的製造方法，可以例舉依次進行下述工序M1、下述工序M2、下述工序M3和下述工序M4的方法。
在表面具有官能團(x)的透明基體的該表面側塗布使含氟聚合物(1)溶解於含氟溶劑而得到的溶液，然後通過乾燥除去含氟溶劑，使由含氟聚合物(1)構成的中間層(A)形成於在表面具有官能團(x)的透明基體的該表面側的工序。
在中間層(A)的表面側塗布使含氟聚合物(2)溶解於含氟溶劑而得到的溶液，然後通過乾燥除去含氟溶劑，使由含氟聚合物(2)構成的層(BP)形成於中間層(A)的表面的工序。
將層(BP)加熱至含氟聚合物(2)的玻璃化溫度以上的溫度後，或者將具有精細圖形的反轉圖形的模具加熱至該玻璃化溫度以上的溫度後，將在表面具有精細圖形的反轉圖形的模具的該反轉圖形壓於層(BP)側。
將層(BP)和模具冷卻至含氟聚合物(2)的玻璃化溫度以下的溫度後，將模具剝離，使形成了模具的轉印精細圖形的由含氟聚合物(2)構成的表面層(B)形成於中間層(A)的表面的工序。
工序M1中的乾燥在透明基材的官能團(x)的一部分或全部與含氟聚合物(1)的反應性基團(y)的一部分或全部之間可形成化學鍵的溫度下進行。乾燥中的溫度通常在100℃以上。
工序M2中的乾燥較好是在含氟聚合物(1)的玻璃化溫度以上和含氟聚合物(2)的玻璃化溫度以上的溫度下進行。該情況下，中間層(A)和層(BP)高強度地接合。
本發明提供使用通過上述的工序製造的模具、基材和光固化性樹脂，依次進行以下工序的具有由光固化性樹脂的固化物形成的轉印精細圖形的基材的製造方法將光固化性樹脂夾在模具的精細圖形面和基材表面之間進行加壓的工序(以下稱為工序1)；從模具側進行光照，使光固化性樹脂固化形成固化物的工序(以下稱為工序2)；將模具從該固化物上剝離的工序(以下稱為工序3)。
本發明中的光固化性樹脂只要是通過光照固化而形成固化物的樹脂即可，沒有特別限定。本發明的模具在寬範圍的光波長區域內具有高透明性。因此，光照中的光的波長沒有特別限定。光的波長較好是200～500nm，特別好是可將一般的光固化性樹脂在低溫下固化的200～400nm。
本發明中的光固化性樹脂較好是含有聚合性化合物和光致聚合引發劑的光固化性樹脂。聚合性化合物只要是具有聚合性基團的化合物即可，沒有特別限定，可以是聚合性單體、聚合性低聚物、聚合性聚合物中任一種。光致聚合引發劑是指通過光引發自由基反應或離子反應的光致聚合引發劑。此外，工序1、工序2和工序3中的體系溫度較好是在含氟聚合物(2)的玻璃化溫度以下。
作為工序1的具體形態，可以例舉下述工序11、下述工序12和下述工序13。
工序11將光固化性樹脂配置於基材表面，然後以光固化性樹脂與模具的圖形面相接的狀態將前述基材和該模具夾持後進行加壓的工序。
工序12將光固化性樹脂配置於模具的圖形面，然後以基材表面與光固化性樹脂相接的狀態將前述基材和該模具夾持後進行加壓的工序。
工序13組合基材和模具，在基材表面和模具的圖形面之間形成空隙，然後在該空隙中填充光固化性樹脂，將光固化性樹脂夾於模具的圖形面和基材之間後進行加壓的工序。
通過本發明的製造方法得到的處理基材在表面形成由光固化性樹脂的固化物形成的轉印精細圖形。轉印精細圖形為本發明的模具的精細圖形反轉了的精細圖形。轉印精細圖形較好是具有由光固化性樹脂的固化物形成的凹凸結構的結構體(以下也稱為凹凸結構體)。凹凸結構體可以具有由在表面具有凹凸形狀的連續體構成的層結構，也可以是由獨立的突起體的集合構成的結構。前者是指由覆蓋基材表面的光固化性樹脂的固化物的層構成，光固化性樹脂的固化物的層的表面呈凹凸形狀的結構。後者是指在基材表面獨立地多個存在的由光固化性樹脂的固化物形成的突起體，與由基材表面構成的凹部一起形成凹凸形狀的結構。無論哪種情況下，形成凸結構的部分(突起體)均由光固化性樹脂的固化物形成。另外，凹凸結構體也可以具有在基材表面的不同位置同時具有這2種結構的結構。
通過本發明的製造方法得到的處理基材可以用作微透鏡陣列、光波導、光開關、菲涅耳波帶片、雙態元件、閃耀光柵元件、光子結晶等光學元件，AR(防反射)被覆材料、生物晶片、μ-TAS(微全分析系統)用的晶片、微反應器晶片、記錄介質、顯示器材料、催化劑的載體、濾器、傳感器部件等。
實施例以下，例舉實施例對本發明進行說明，但本發明並不局限於這些實施例。
聚合物(P)的製造例在高壓釜(耐壓玻璃制)中加入100g的CF2＝CFOCF2CF2CF＝CF2、0.5g的甲醇和0.7g的((CH3)2CHOCOO)2，使用懸浮聚合法進行聚合，得到聚合物(P)。聚合物(P)為由以下式(p)表示的單體單元構成的聚合物，固有粘度在30℃的全氟(2-丁基四氫呋喃)中為0.34dl/g。聚合物(P)的玻璃化溫度為108℃。
[實施例2]含有在主鏈上具有含氟脂肪族環結構且具有羧基的聚合物(以下稱為聚合物(11))的溶液組合物(以下稱為組合物1)的製造例將聚合物(P)在大氣壓氣氛下的熱風循環式加熱爐中於300℃熱處理1小時，接著在超純水中於110℃浸漬1周，再在真空乾燥機中於100℃乾燥24小時，得到聚合物(11)。測定聚合物(11)的紅外吸收光譜，結果確認了來源於羧基的峰。將聚合物(11)加工成膜厚100μm的膜，測定波長200～500nm的光的光線透射率，結果在93％以上。調製含1質量％的聚合物(11)的全氟三丁胺溶液，將該溶液用膜濾器(孔徑0.2μm，PTFE制)過濾，得到組合物1。
含有在主鏈上具有含氟脂肪族環結構且不具有反應性基團的聚合物(以下稱為聚合物(21))的溶液組合物(以下稱為組合物2)的製造例將聚合物(P)加入高壓釜(鎳制，內容積1L)中，用氮氣將高壓釜內置換3次後，減壓至4.0kPa(絕對壓)。在高壓釜內導入以氮氣稀釋至14體積％的氟氣至101.3kPa後，將高壓釜的內溫在230℃保持6小時。回收高壓釜內容物，得到聚合物(21)。測定聚合物(21)的紅外吸收光譜，結果未確認到來源於羧基的峰。將聚合物(21)加工成膜厚100μm的膜，測定波長200～500nm的光的光線透射率，結果在95％以上。調製含9質量％的聚合物(21)的全氟三丁胺溶液，將該溶液用膜濾器(孔徑0.2μm，PTFE制)過濾，得到組合物2。
模具的製造例(試製例1)將含有0.5質量％的具氨基的矽烷偶聯劑(信越化學公司制KBE-903)和5質量％的水的乙醇溶液通過旋塗法塗布于波長200～500nm的光的光線透射率在90％以上的石英基板(長25mm×寬25mm×厚1mm)上。將石英基板水洗後，在70℃加熱乾燥1小時，進行將來源於該矽烷偶聯劑的氨基引入石英基板表面的表面處理。
接著，通過旋塗法將例2中得到的組合物1塗布於石英基板的表面處理面，在180℃加熱乾燥1小時，使組合物1中的全氟三丁胺揮發。同時，使石英基板表面的氨基與聚合物(11)的羧基化學結合，得到在表面形成了由與氨基形成了醯胺鍵的聚合物(11)構成的層的石英基板。
接著，通過旋塗法將例3中得到的組合物2塗布於該層上，在180℃加熱乾燥1小時，使組合物2中的全氟三丁胺揮發。其結果，得到在最外側表面形成了由聚合物(21)構成的層(層厚1.3μm)的石英基板。
然後，將具有以9.3μm的間隔配置有深100nm、寬0.7μm的凹結構的凹凸結構的矽制模具加熱至120℃，以2.0MPa(絕對壓)壓接於由聚合物(21)構成的層側10分鐘。將模具和石英基板的溫度降至30℃以下後，剝離模具。
其結果，得到由石英基板、聚合物(11)層和聚合物(21)層構成的在聚合物(21)的最外側表面具有精細圖形(以9.3μm的間隔配置有高100nm×寬0.7μm的凸結構的凹凸結構)的模具。
光固化性樹脂成形用模具的製造例(試製例2)準備與例4同樣的乙醇溶液和石英基板，得到進行了同樣的表面處理的石英基板。接著，通過旋塗法將例2中得到的組合物1塗布於石英基板的經表面處理的面上，在180℃加熱乾燥1小時。通過旋塗法將例3中得到的組合物2塗布於該面上，在180℃加熱乾燥1小時，則得到形成了由聚合物(21)構成的薄膜(膜厚1.3μm)的石英基板。接著，將與例4同樣的矽制模具加熱至120℃後，以2.0MPa的壓力(絕對壓)壓接於石英基板的薄膜側10分鐘。
然後，將模具和石英基板的溫度冷卻至30℃以下後，使模具從石英基板上脫離，得到形成有轉印了該模具的凹凸結構的由聚合物(21)構成的薄膜的石英基板。該薄膜表面形成了以9.3μm的間隔配置有高100nm×寬0.7μm的凸結構的凹凸結構。
表面形成有精細圖形的處理基材的製造方法在隔絕紫外光的潔淨室內依次混合1.31g的CF2＝CFCF2C(CF3)(OCH2OCH3)CH2CH＝CH2和0.14g的CF2＝CFCF2C(CF3)(OH)CH2CH＝CH2、0.03g的光固化引發劑1(チバ·スペシヤルテイ·ケミカルズ公司制イルガキユア651)以及0.03g的光固化引發劑2(チバ·スペシヤルテイ·ケミカルズ公司制イルガキユア907)，得到光固化性樹脂。
將2滴光固化性樹脂塗布於矽晶片上，得到形成了由光固化性樹脂構成的薄膜(膜厚2.5μm)的矽晶片。將該薄膜側與例5中得到的模具的精細圖形面壓接。從模具側照射紫外線(波長365nm，照度63mW/cm2)10秒，使光固化性樹脂固化。接著，使模具脫離，得到在表面具有由光固化性樹脂的固化物構成的模具的凸結構反轉形成的精細圖形(以9.3μm的間隔配置有深99nm、寬0.7μm的凹結構的凹凸結構)的矽晶片。
產業上利用的可能性本發明的模具可用作使用光固化性樹脂的納米壓印用模具。使用本發明的模具得到的處理基材由於表面具有精細圖形，可以用於各種用途。該處理基材可以例舉光學元件(微透鏡陣列、光波導、光開關、菲涅耳波帶片、雙態元件、閃耀光柵元件、光子結晶等)、防反射濾光鏡、生物晶片、微反應器晶片、記錄介質、顯示器材料、催化劑的載體等。
另外，在這裡引用2004年11月30日提出申請的日本專利申請2004-346029號和2005年8月29日提出申請的日本專利申請2005-247722號的說明書、權利要求書和摘要的所有內容作為本發明說明書的揭示。
權利要求
1.模具，它是用於將光固化性樹脂成形的具有精細圖形的模具，其特徵在於，具備在形成下述中間層(A)的表面具有基於官能團(x)的化學鍵的透明基體、存在於該透明基體的表面和下述表面層(B)之間的中間層(A)、具有精細圖形的下述表面層(B)；中間層(A)由作為主鏈上具有含氟脂肪族環結構的含氟聚合物的具有與前述官能團(x)具反應性的反應性基團(y)的含氟聚合物(1)形成的層；表面層(B)由作為主鏈上具有含氟脂肪族環結構的含氟聚合物的實質上不具有前述反應性基團(y)的含氟聚合物(2)形成，於表面具有精細圖形的層。
2.模具，它是用於將光固化性樹脂成形的具備於表面具有精細圖形的含氟聚合物層和透明基體的模具，其特徵在於，具備含氟聚合物層，所述含氟聚合物層由形成於在形成下述中間層(A)的表面具有官能團(x)的透明基體的表面的由下述含氟聚合物(1)形成的中間層(A)、以及形成於該中間層(A)的表面的由下述含氟聚合物(2)形成的具有精細圖形的表面層(B)構成；中間層(A)由作為主鏈上具有含氟脂肪族環結構的含氟聚合物的具有與前述官能團(x)具反應性的反應性基團(y)的含氟聚合物(1)形成的層。表面層(B)由作為主鏈上具有含氟脂肪族環結構的含氟聚合物的實質上不具有前述反應性基團(y)的含氟聚合物(2)形成，於表面具有精細圖形的層。
3.權利要求1或2所述的模具，其特徵在於，模具的精細圖形由凹凸結構構成，凸結構部的高度的平均值為1nm～500μm。
4.如權利要求1～3中任一項所述的模具，其特徵在於，官能團(x)為羥基、氨基或環氧乙烷基，反應性基團(y)為羧基。
5.如權利要求1～4中任一項所述的模具，其特徵在於，在表面具有官能團(x)的透明基體為通過表面處理引入了官能團(x)的玻璃基體。
6.具有由光固化性樹脂的固化物形成的轉印精細圖形的基材的製造方法，其特徵在於，使用權利要求1～5中任一項所述的模具、基材和光固化性樹脂，依次進行以下工序將光固化性樹脂夾在模具的精細圖形面和基材表面之間進行加壓的工序；從模具側進行光照，使光固化性樹脂固化形成固化物的工序；以及將模具從該固化物剝離的工序。
全文摘要
本發明提供模具以及具有轉印精細圖形的基材的製造方法。作為用於將光固化性樹脂成形的具有精細圖形的模具，其特徵在於，具備在形成下述中間層(A)的表面具有基於官能團(x)的化學鍵的透明基體、存在於該透明基體的表面和下述表面層(B)之間的中間層(A)、具有精細圖形的下述表面層(B)。中間層(A)由作為主鏈上具有含氟脂肪族環結構的含氟聚合物的具有與前述官能團(x)具反應性的反應性基團(y)的含氟聚合物(1)形成的層。表面層(B)由作為主鏈上具有含氟脂肪族環結構的含氟聚合物的實質上不具有前述反應性基團(y)的含氟聚合物(2)形成，於表面具有精細圖形的層。
文檔編號B29C33/42GK101065226SQ20058004075
公開日2007年10月31日 申請日期2005年11月28日 優先權日2004年11月30日
發明者川口泰秀, 坂根好彥, 白川大祐 申請人:旭硝子株式會社