微细凹凸结构转印用铸模转让专利

申请号 : CN201280030510.2

文献号 : CN103650106B

文献日 :

基本信息:

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法律信息:

相似专利:

发明人 : 古池润

申请人 : 旭化成株式会社

摘要 :

本发明提供一种具备高脱模性,转印材料的涂布性良好的微细凹凸结构转印用铸模。本发明的微细凹凸结构转印用铸模(110)具有基材、基材的一个主面上的一部分上由向被处理体转印的微细凹凸结构所形成的图案部(111)、一主面内的转印区以外的没有形成微细凹凸结构的非图案部(112)、图案部(111)与非图案部之间的其至少一部分与图案部(111)相邻设置的阻碍区(114)。图案部(111)及阻碍区(114)含有多个凹部。此外,图案部(111)的平均粗糙度Rf1、与阻碍区(114)的平均粗糙度Rf2满足Rf1>Rf2的关系,同时,图案部(111)区域的平均开口率Ar1与阻碍区(114)的平均开口率Ar2之间满足Ar1>Ar2的关系。

权利要求 :

1.一种微细凹凸结构转印用铸模,用于向转印用铸模上涂布转印材料从而将所述微细凹凸结构转印到被处理体上,其特征在于,具有:基材、

和在所述基材的一个主面的部分区域上形成有微细凹凸结构的转印区,该微细凹凸结构用来被转印到被处理体上、和所述基材的一个主面上,除所述转印区以外的没有形成所述微细凹凸结构的非转印区、以及所述转印区与所述非转印区之间设置的至少其一部分与所述转印区相邻的阻碍区,所述转印区及所述阻碍区具有多个凹部,且所述转印区的平均粗糙度Rf1、与所述阻碍区的平均粗糙度Rf2之间满足Rf1>Rf2的关系,同时,所述转印区的平均开口率Ar1与所述阻碍区的平均开口率Ar2之间满足Ar1>Ar2的关系,所述转印区对水的接触角在90度以上。

2.一种微细凹凸结构转印用铸模,用于向被处理体转印所述微细凹凸结构,其特征在于,具有:基材、

和在所述基材的一个主面的部分区域上形成有微细凹凸结构的转印区,该微细凹凸结构用来被转印到被处理体上、和所述基材的一个主面上,除所述转印区以外的没有形成所述微细凹凸结构的非转印区、以及所述转印区与所述非转印区之间设置的至少其一部分与所述转印区相邻的阻碍区,所述转印区及所述阻碍区具有多个凸部,且所述转印区的平均粗糙度Rf1、与所述阻碍区的平均粗糙度Rf2之间满足Rf1Ar2的关系。

3.一种微细凹凸结构转印用铸模,用于向被处理体转印所述微细凹凸结构,其特征在于,具有:基材、

和在所述基材的一个主面的部分区域上形成有微细凹凸结构的转印区,该微细凹凸结构用来被转印到被处理体上、和所述基材的一个主面上,除所述转印区以外的没有形成所述微细凹凸结构的非转印区、以及所述转印区与所述非转印区之间设置的至少其一部分与所述转印区相邻的阻碍区,所述转印区及所述阻碍区具有多个凹部,且所述转印区的平均粗糙度Rf1、与所述阻碍区的平均粗糙度Rf2之间满足Rf1

4.如权利要求1‐3的任一项中记载的微细凹凸结构转印用铸模,其特征在于,所述转印区的平均开口率在45%以上,不足100%。

5.如权利要求1‐3的任一项中记载的微细凹凸结构转印用铸模,其特征在于,所述转印区的多个凸部或凹部,其平均节距P1在50nm以上1000nm以下,且平均高度或深度在50nm以上1000nm以下。

6.如权利要求1‐3的任一项中记载的微细凹凸结构转印用铸模,其特征在于,所述转印区的多个凸部或凹部的平均节距P1小于所述阻碍区的多个凸部或凹部的平均节距P2。

7.如权利要求2或3中记载的微细凹凸结构转印用铸模,其特征在于,所述转印区的多个凸部或凹部的平均节距P1大于所述阻碍区的多个凸部或凹部的平均节距P2。

8.如权利要求6中记载的微细凹凸结构转印用铸模,其特征在于,所述阻碍区的粗糙度具有倾斜结构,越接近所述转印区越变大。

9.如权利要求2或3中记载的微细凹凸结构转印用铸模,其特征在于,所述阻碍区的粗糙度具有倾斜结构,越接近所述转印区越变小。

10.如权利要求1‐3的任一项中记载的微细凹凸结构转印用铸模,其特征在于,所述基材为圆筒状或圆柱状。

11.如权利要求1‐3的任一项中记载的微细凹凸结构转印用铸模,其特征在于,所述基材为平板状。

12.如权利要求1‐3的任一项中记载的微细凹凸结构转印用铸模,其特征在于,所述基材为卷轴状。

13.如权利要求10中记载的微细凹凸结构转印用铸模,其特征在于,所述微细凹凸结构转印用铸模,是使用经亲水性溶剂稀释的转印材料对所述被处理体进行微细凹凸结构的转印。

14.如权利要求11中记载的微细凹凸结构转印用铸模,其特征在于,所述转印区的凹部内部配置有填充层。

15.如权利要求12中记载的微细凹凸结构转印用铸模,其特征在于,所述转印区的凹部内部配置有填充层。

16.如权利要求14中记载的微细凹凸结构转印用铸模,其特征在于,所述填充层通过涂布在亲水性溶剂中稀释的填充材料及除去剩余的溶剂而配置。

17.如权利要求15中记载的微细凹凸结构转印用铸模,其特征在于,所述填充层通过涂布在亲水性溶剂中稀释的填充材料及除去剩余的溶剂而配置。

18.如权利要求1‐3的任一项中记载的微细凹凸结构转印用铸模,其特征在于,所述转印区以被所述阻碍区包围的状态或夹持的状态配置。

说明书 :

微细凹凸结构转印用铸模

技术领域

[0001] 本发明涉及可以制作表面上转印了微细凹凸结构的被处理体的微细凹凸结构转印用铸模。

背景技术

[0002] 在研发了纳米·微米级领域内具有受控对象的光学元件或生物材料的基础上,使用在纳米·微米级领域中精密地加工控制的部件,会对控制机能产生很大的影响。特别是民生用的光学元件,因其主要需要将波长控制在数百nm的范围内,数nm~数十nm的加工精度非常重要。进一步地,从大规模生产性方面出发,期望得到兼具加工精度的再现性、均一性、生产性能的精密加工技术。
[0003] 作为公知的微细加工技术,例如有,使用电子束直接微细加工方法、或在干涉曝光下大面积化地描画方法等。最近已知的还有,应用半导体技术的分档器装置,通过步进重复法进行微细图案加工的方法。但是,任一种的方法中均需要多个加工工序,考虑到需要高额的设备投资,生产性能以及成本方面,不能称之为具有优异的生产性技术。
[0004] 为了解决这些课题而建议的一种加工方法为纳米压印法。纳米压印法是,以经过微细图案加工的部件作为铸模使用,在树脂(转印材料)上以数nm~数十nm的加工精度转印复制微细图案的技术。因其实施简易的工序,故作为产业上不可缺少的精密复制加工技术而引人注目。特别是,使用自由基聚合性树脂、或阳离子聚合性树脂这样的光聚合性树脂作为转印材料的光纳米压印法,可以应用于快捷可重复转印的卷对卷法工序中,兼具优异的转印精度与生产性能。但是,对于模具侧的材质,主要限制于石英或蓝宝石、玻璃制模具,由于是刚性材质,所以在连续制造技术和加工工序中缺乏通用性方面存在问题。为了解决这些刚性模具存在的问题,需要使用有弹性的树脂模具代替刚性模具。进一步地,对模具进行的脱模处理,因为使用了脱模剂,而使得环境负荷增大,降低了生产性能,所以需求无需进行脱模处理,具备高脱模性的模具。基于这样的要求,近年来报告有具备弹性的高脱模性树脂模具(例如,参照专利文献1)。
[0005] 现有技术文献
[0006] 专利文献
[0007] 专利文献1:日本专利特开2006-198883号公报

发明内容

[0008] 发明所要解决的课题
[0009] 为了体现出模具的高脱模性,如专利文献1所记载的,需要根据下述方式转印成型,将含氟树脂作为转印材料,由主模(原版)进行的转印成型,或利用氟成分的表面偏析进行的转印成型或通过以聚二甲基硅氧烷为代表的脱模性优异的聚硅氧烷进行的转印成型。
其它的,举例有对经转印成型的树脂模具使用脱模剂的表面处理方法等。
[0010] 任一方法中,转印成型的树脂模具表面,其自由能降低,对转印材料的亲和性下降。作为在将树脂模具用作铸模的转印材料上转印微细凹凸结构的方法,举例有在树脂模具的微细凹凸结构上,直接涂布转印材料的方法,但是存在着转印材料与树脂模具表面的亲和性低时,转印材料的涂布性下降这样的课题。
[0011] 作为解决这些课题的方法,提议的有为了进一步提高与转印材料的亲和性,对树脂模具实施氧灰化这样的表面处理的方法、或在转印材料自身中添加表面活性剂中代表性的流平剂的方法。但是已知,对树脂模具的表面处理,会恶化脱模性,可能会导致转印材料的转印精度降低。进一步地,因为树脂模具是由有机物构成的,通过这些处理,其形状被扰乱,转印保真性差。另一方面,在转印材料中添加流平剂,意味着在转印材料内添加了不纯物,有可能会降低本来所寻求的转印材料的机能。
[0012] 本发明,鉴于上述方面完成,目的在于提供具备高脱模性,且转印材料的涂布性良好的微细凹凸结构转印用铸模。
[0013] 解决课题的手段
[0014] 本发明的可以在被处理体上转印微细凹凸结构的微细凹凸结构转印用铸模,其特征在于,具备基材、在所述基材的一个主面上的一部分上形成有转印到被处理体上的微细凹凸结构的转印区、所述基材的一个主面上除所述转印区以外没有形成所述微细凹凸结构的非转印区、以及所述转印区和所述非转印区之间设置的至少其一部分与所述转印区相邻的阻碍区,所述转印区及所述阻碍区具有多个凹部,且所述转印区的平均粗糙度Rf1、与所述阻碍区的平均粗糙度Rf2之间满足Rf1>Rf2的关系,同时,所述转印区的平均开口率Ar1与所述阻碍区的平均开口率Ar2之间满足Ar1>Ar2的关系。
[0015] 本发明的可以在被处理体上转印微细凹凸结构的微细凹凸结构转印用铸模,其特征在于,具备基材、在所述基材的一个主面上的一部分上形成有转印到被处理体上的微细凹凸结构的转印区、所述基材的一个主面上除所述转印区以外没有形成所述微细凹凸结构的非转印区、以及所述转印区和所述非转印区之间设置的至少其一部分与所述转印区相邻的阻碍区,所述转印区及所述阻碍区具有多个凸部,且所述转印区的平均粗糙度Rf1、与所述阻碍区的平均粗糙度Rf2之间满足Rf1<Rf2的关系,同时,所述转印区的平均开口率Ar1与所述阻碍区的平均开口率Ar2之间满足Ar1>Ar2的关系。
[0016] 本发明的可以在被处理体上转印微细凹凸结构的微细凹凸结构转印用铸模,其特征在于,具备基材、在所述基材的一个主面上的一部分上形成有转印到被处理体上的微细凹凸结构的转印区、所述基材的一个主面上除所述转印区以外没有形成所述微细凹凸结构的非转印区、以及所述转印区与所述非转印区之间设置的至少其一部分与所述转印区相邻的阻碍区,所述转印区及所述阻碍区具有多个凹部,且所述转印区的平均粗糙度Rf1、与所述阻碍区的平均粗糙度Rf2之间满足Rf1<Rf2的关系,同时,所述转印区的平均开口率Ar1与所述阻碍区的平均开口率Ar2之间满足Ar1<Ar2的关系。
[0017] 进一步地,本发明的可以在被处理体上转印微细凹凸结构的微细凹凸结构转印用铸模,其特征在于,具备基材、在所述基材的一个主面上的一部分上形成有转印到被处理体上的微细凹凸结构的转印区、所述基材的一个主面上除所述转印区以外没有形成所述微细凹凸结构的非转印区、以及所述转印区与所述非转印区之间设置的至少其一部分与所述转印区相邻的阻碍区,所述转印区及所述阻碍区具有多个凹部,且所述转印区的平均粗糙度Rf1、与所述阻碍区的平均粗糙度Rf2之间满足Rf1>Rf2的关系,同时,所述转印区的平均开口率Ar1与所述阻碍区的平均开口率Ar2之间满足Ar1<Ar2的关系。
[0018] 发明的效果
[0019] 根据本发明,可以提供一种具备高脱模性、且转印材料的涂布性良好的微细凹凸结构转印用铸模。

附图说明

[0020] [图1]显示涂布转印材料,转印微细凹凸结构的铸模的模式图。
[0021] [图2]显示涂布转印材料,转印微细凹凸结构的铸模的模式图。
[0022] [图3]显示本实施方式涉及的微细凹凸结构转印用铸模的模式图。
[0023] [图4]显示本实施方式涉及的微细凹凸结构转印用铸模的模式图。
[0024] [图5]显示本实施方式涉及的微细凹凸结构转印用铸模的微细凹凸结构的模式图。
[0025] [图6]显示本实施方式涉及的微细凹凸结构转印用铸模的凸部或凹部的排列的模式图。
[0026] [图7]显示本实施方式涉及的微细凹凸结构转印用铸模的阻碍区的模式图。
[0027] [图8]显示本实施方式涉及的微细凹凸结构转印用铸模的阻碍区的模式图。
[0028] [图9]显示本实施方式涉及的微细凹凸结构转印用铸模的阻碍区的模式图。
[0029] [图10]对本实施方式涉及的微细凹凸结构转印用铸模的微细凹凸结构的粗糙度Rf进行说明的说明图。
[0030] [图11]显示本实施方式涉及的微细凹凸结构转印用铸模的微细凹凸结构的模式图。
[0031] [图12]显示本实施方式涉及的微细凹凸结构转印用铸模的微细凹凸结构的模式图。
[0032] [图13]显示本实施方式涉及的微细凹凸结构转印用铸模的微细凹凸结构的模式图。
[0033] [图14]显示本实施方式涉及的微细凹凸结构转印用铸模的微细凹凸结构的模式图。
[0034] [图15]显示本实施方式涉及的微细凹凸结构转印用铸模的微细凹凸结构的模式图。
[0035] [图16]显示本实施方式涉及的微细凹凸结构转印用铸模的微细凹凸结构的模式图。
[0036] [图17]显示本实施方式涉及的微细凹凸结构转印用铸模的微细凹凸结构的模式图。
[0037] [图18]显示本实施方式涉及的微细凹凸结构转印用铸模的微细凹凸结构的模式图。
[0038] [图19]显示本实施方式涉及的微细凹凸结构转印用铸模的微细凹凸结构的模式图。
[0039] [图20]显示本实施方式涉及的微细凹凸结构转印用铸模的微细凹凸结构的模式图。
[0040] [图21]对本实施方式涉及的微细凹凸结构转印用铸模的阻碍区的平均粗糙度Rf2具有的梯度例进行说明的说明图。
[0041] [图22]对本实施方式涉及的微细凹凸结构转印用铸模的阻碍区的平均粗糙度Rf2具有的梯度例进行说明的说明图。
[0042] [图23]显示第1实施方式涉及的微细凹凸结构转印用铸模的模式图。
[0043] [图24]显示第2实施方式涉及的微细凹凸结构转印用铸模的模式图。
[0044] [图25]显示第3实施方式涉及的微细凹凸结构转印用铸模的模式图。
[0045] [图26]显示本实施方式涉及的填充层转印用铸模的模式图。
[0046] [图27]显示没有阻碍区的填充层转印用铸模的模式图。
[0047] [图28]显示本实施方式涉及的填充层转印用铸模的模式图。
[0048] [图29]显示使用本实施方式涉及的填充层转印用铸模的无机基材的加工方法的各工序的工序图。
[0049] [图30]对使用本实施方式涉及的微细凹凸结构转印用铸模,在被处理体上形成微细凹凸结构的方法进行说明的工序图。
[0050] [图31]对使用本实施方式涉及的微细凹凸结构转印用铸模在被处理体上形成微细凹凸结构的方法进行说明的工序图。
[0051] [图32]显示本实施方式涉及的微细凹凸结构的周节距与距离、及、粗糙度Rf与距离的关系的图表。
[0052] [图33]显示本发明的实施例涉及的微细凹凸结构的送料节距与距离、及、粗糙度Rf与距离的关系的图表。
[0053] [图34]显示本发明的实施例涉及的微细凹凸结构的送料节距与距离、及、粗糙度Rf与距离的关系的图表。
[0054] [图35]显示本发明的实施例涉及的微细凹凸结构的送料节距与距离、及、粗糙度Rf与距离的关系的图表。

具体实施方式

[0055] 针对本发明的实施方式,以下进行具体说明。
[0056] 图1及图2是涂布转印材料转印微细凹凸结构的铸模显示的模式图。图1A如所示,铸模110具有加工微细图案的转印区,即图案部111。铸模110中图案部111以外的区域是没有加工微细图案的非转印区、即非图案部112。
[0057] 在该铸模110上涂布含有转印材料的涂布液113的话,图案部111与非图案部112上,施加于涂布液113的力F(θ)的方向变为相反的方向(参照图1B)、或即使力的方向相同,其绝对值也大不相同。这样的力F(θ),集中在图案部111与非图案部112的界面部位。此时,(1)在表现脱模性的表面自由能的范围内,增加铸模110的表面自由能,提高涂布性时,由于对涂布液113的液滴内部施加大的应力,故在图案部111与非图案部112的界面上产生液膜的分裂,由此会诱发涂布液113的涂布不良(以下,将该现象记为“涂布不良(1)”)。
[0058] 另一方面,(2)为了表现出更强的脱模性,大大减少铸模110的表面自由能时,非图案部112与涂布液113的亲和性变得特别低,涂布的转印材料在非图案部112上以毫米以上的规模被弹开(排斥)。此时,被排斥的非图案部112上的涂布液113的液滴,会部分性地侵入图案部111的内部,结果是,图案部111上的涂布液113的膜厚(特别是图案部111的边缘部)发生不均匀(产生斑)。像这样的由在非图案部112上被排斥的涂布液113产生的图案部111上的涂布不均,也属于涂布不良(以下将该现象称为“涂布不良(2)”)。
[0059] 此外,如图2A所示,由主模(原版)得到树脂模具121时,一般的,特别是经过卷对卷工序时,如图2A所示,树脂模具121上形成了图案部122与非图案部123。将这样的树脂模具121作为铸模使用,转印形成其图案时,优先考虑脱模性,提高树脂模具121的脱模力,大大降低自由能时,涂布液124与树脂模具121的亲和性大大降低。因此,在树脂模具121上涂布转印材料时,如图2B所示,在非图案部123上被排斥的涂布液124,如箭头所示,侵入图案部
122,图案部122上的涂布液124的膜厚分布上产生分布不均的现象,出现涂布不良(2)。
[0060] 进一步地,图1所示的图案部111具有的微细图案越为微细凹凸结构,特别是纳米级,此外,铸模110的脱模性变大,涂布液113与铸模110的亲和性越下降,施加于涂布液113的力F(θ)变大,涂布不良(1)、(2)的程度加剧。此外,因为图案部111与非图案部112之间存在的树脂等的厚度不均的方向,由非图案部112施加到图案部111的方向上的F(θ)明显变大,非图案部112上被排斥的涂布液113,对图案部111的侵入程度增加,涂布不良(2)的程度变得更严重。
[0061] 在这里,本发明者为了缓和施加于涂布液113的液膜内部的应力,抑制以液体的分裂为代表的涂布不良(1),或最大限地增大施加于涂布液113的液滴内部的应力,阻碍非图案部112上被排斥的涂布液113的液滴侵入图案部111内部,抑制涂布不良(2),如图3所示,提出在图案部111与非图案部112之间设置阻碍区114。
[0062] 如图4A所示,通过在图案部111与非图案部112之间设置阻碍区114,使涂布液113的接触角连续地变化,施加于涂布液113的力F(θ)也连续地变化。由此,不会产生涂布液113的液滴内部的应力集中所导致的涂布不良(1),可以保持良好的涂布性。
[0063] 此外,通过设置阻碍区114,可以增大阻碍区114上对涂布液113的液膜内部的应力。由此,如图4B所示,非图案部112上被排斥的涂布液113的液滴,如箭头所示,不会穿越阻碍区114,进而可以保持图案部111上的涂布性、特别是图案部111的边缘部的涂布性良好,抑制涂布不良(2)。
[0064] 本发明的微细凹凸结构转印用铸模(以下,略称为转印用铸模),包含下述4类。通过使用第1转印用铸模(I)及、第2转印用铸模(II),可以抑制涂布不良(2),保持对图案部111的良好品质的涂布性。另一方面,通过使用第3转印用铸模(III)及、第4转印用铸模
(IV),可以抑制涂布不良(1),保持相对于图案部111的良好品质的涂布性。
[0065] 本发明的第1转印用铸模(I)是,基材的一个主面上至少均具备包含多个凹部的转印区及阻碍区的转印用铸模,所述转印区的平均粗糙度Rf1、与所述阻碍区的平均粗糙度Rf2之间满足Rf1>Rf2的关系,同时,所述转印区的平均开口率Ar1与所述阻碍区的平均开口率Ar2之间满足Ar1>Ar2的关系。
[0066] 本发明的第2转印用铸模(II)是,基材的一个主面上至少均具备包含多个凸部的转印区及阻碍区的转印用铸模,所述转印区的平均粗糙度Rf1、与所述阻碍区的平均粗糙度Rf2之间满足Rf1<Rf2的关系,同时,所述转印区的平均开口率Ar1与所述阻碍区的平均开口率Ar2之间满足Ar1>Ar2的关系。
[0067] 本发明的第3转印用铸模(III)是,基材的一个主面上至少均具备包含多个凹部的转印区及阻碍区的转印用铸模,所述转印区的平均粗糙度Rf1、与所述阻碍区的平均粗糙度Rf2之间满足Rf1<Rf2的关系,同时,所述转印区的平均开口率Ar1与所述阻碍区的平均开口率Ar2之间满足Ar1<Ar2的关系。
[0068] 本发明的第4转印用铸模(IV)是,基材的一个主面上至少均具备包含多个凸部的转印区及阻碍区的转印用铸模,所述转印区的平均粗糙度Rf1、与所述阻碍区的平均粗糙度Rf2之间满足Rf1>Rf2的关系,同时,所述转印区的平均开口率Ar1与所述阻碍区的平均开口率Ar2之间满足Ar1<Ar2的关系。
[0069] 第1转印用铸模(I)中,阻碍区114及图案部111均具备由多个凹部构成的微细凹凸结构,设定阻碍区114的粗糙度Rf2,小于图案部111的粗糙度Rf1,且阻碍区114的平均开口率Ar2,小于图案部111的平均开口率Ar1。
[0070] 此外,第2转印用铸模(II)中,阻碍区114及图案部111均具备由多个凸部构成的微细凹凸结构,设定阻碍区114的粗糙度Rf2,大于图案部111的粗糙度Rf1,且阻碍区114的平均开口率Ar2,小于图案部111的平均开口率Ar1。通过设置这样的阻碍区114,最大限地增大施加于阻碍区114上的涂布液113的液滴内部的应力,可以阻碍非图案部112上被排斥的涂布液113的液滴,侵入图案部111的内部,抑制涂布不良(2)。
[0071] 第3转印用铸模(III)中,阻碍区114及图案部111均具备由多个凹部构成的微细凹凸结构,设定阻碍区114的粗糙度Rf2大于转印区,即图案部111的粗糙度Rf1,且阻碍区114的平均开口率Ar2大于图案部111的平均开口率Ar1。
[0072] 此外,第4转印用铸模(IV)中,阻碍区114及图案部111均具备由多个凸部构成的微细凹凸结构,设定阻碍区114的粗糙度Rf2小于图案部111的粗糙度Rf1,且阻碍区114的平均开口率Ar2大于图案部111的平均开口率Ar1。通过设置这样的阻碍区114,可以缓和阻碍区114上施加于涂布液113的液膜内部的应力,抑制图案部111与非图案部112表面上液膜的分裂,抑制涂布不良(1)。
[0073] 下述表1对上述第1~第4转印用铸模(I)~(IV)进行汇总。
[0074] [表1]
[0075]
[0076] 表1中类型是指,当微细凹凸结构由多个凹部构成时为凹型、由多个凸部构成时为凸型。
[0077] 以下,对本发明转印用铸模的说明中,当对第1~第4转印用铸模(I)~(IV)进行共同说明时,只记载为转印用铸模,说明第1~第4转印用铸模(I)~(IV)的任一项的特征时,记为第1转印用铸模(I)、第2转印用铸模(II)、第3转印用铸模(III)、或第4转印用铸模(IV)。此外,转印用铸模(I)、(II)这样的记述,意味着对转印用铸模(I)及转印用铸模(II)的共同特征进行说明。
[0078] 作为这样的转印用铸模,可列举例如,圆筒状或圆柱状的主模(原版)、与该主模转印得到的卷轴状树脂模具,此外,还有具有以圆盘为代表的平板形状的平板主模、与该主模转印得到的膜状树脂模具。
[0079] 转印用铸模(I)、(III)所具有的微细凹凸结构,没有特别限制,可以由圆锥形状、角锥形状、椭圆锤形状、圆柱形状、角柱形状、或椭圆柱形状等多个凹部(孔形)构成。此外,微细凹凸结构,可以由分别在特定方向延伸的线状凸部及凹部(线和间隔结构)构成。孔形可以是各孔通过平滑的凸部相邻接。
[0080] 另一方面,转印用铸模(II)、(IV)所具备的微细凹凸结构,没有特别限制,可以由圆锥形状、角锥形状、椭圆锤形状、圆柱形状、角柱形状、或椭圆柱形状的多个凸部(点状)构成。此外,微细凹凸结构可以由分别在特定方向延伸的线状凸部及凹部(线和间隔结构)构成。点状可以是各点通过平滑的凹部相邻接。
[0081] 在这里,如图5A所示,点状意味着基材131的表面上“配置有多个柱状(锥状)体(凸部)131a的形状”。此外,如图5B所示,孔形意味着基材132的表面上“柱状(锥状)的多个孔(凹部)132b形成的形状”。微细凹凸结构中,凸部或凹部各自之间的距离为50nm以上5000nm以下,优选凸部的高度或凹部的深度在10nm以上2000nm以下。特别是,凸部的高度或凹部的深度在50nm以上1000nm以下时,可使对于图案部111的涂布性,与阻碍区114的功能进一步提高,提高对图案部111的涂布性,故而优选。根据用途,优选凸部或凹部各自之间的相邻距离(凸部各自顶点之间的间隔或凹部的开口部中心点间的间隔)变小,凸部的高度或凹部的深度、即优选由凹部的底端至凸部顶点的高度大。在这里,凸部是指高于微细凹凸结构的平均高度的部位,凹部是指低于微细凹凸结构的平均高度的部位。此外,微细凹凸结构的宽高比(凸部高度/凸部底部径、或凹部深度/凹部开口径),从涂布精度、阻碍区的功能、及转印精度方面出发优选0.1~5.0,更优选0.3~3.0,最优选0.5~1.5。
[0082] 为了降低转印用铸模的图案部111中图案部111的表面自由能,即,提高脱模性,且保持良好的涂布性,优选图案部111具有对于涂布液,在能量上最终可采用的涂布液的模式为温泽尔模式(Wenzel模式)这样的微细凹凸结构。从这样的观点出发,优选转印用铸模中微细凹凸结构的图案部111中,图案部111的开口率在45%以上。特别优选50%以上,更优选55%以上。此外,更加优选图案部111的开口率在65%以上,因为此时,由于由图案部111的微细凹凸结构的凸部上往凹部内部方向的电势的作用,涂布液向凹部内部填充后,可以避免涂布液再向凸部上移动,能更加提高涂布性。进一步地,图案部111中开口率优选70%以上,更优选75%以上,进一步优选80%以上。
[0083] 此外,转印用铸模(I)、(III)中图案部111的孔形的微细凹凸结构中,孔开口部的面积大于孔底部的面积时,可以更加体现上述效果,故而优选。进一步地,开口边缘部与凹部侧面连续地平滑的相连接时,可以减小固液气界面(TPCL)中的磁通钉扎(flux pinning)效果,可以更加体现上述效果,故而优选。
[0084] 此外,转印用铸模(II)、(IV)中图案部111的点状的微细凹凸结构中,点的顶点面积,小于点的底部面积时,可以更加体现上述效果,故而优选。进一步地,点的顶部边缘部与点侧面,连续地平滑的相连接时,可以减小固液气界面(TPCL)中磁通钉扎(flux pinning)效果,可以更加体现上述效果,故而优选。
[0085] 另外,通过使用转印用铸模(I)、(II),可以由下述机制抑制涂布不良(2)。为了表现出较强的脱模性,而大大降低表面自由能时,非图案部112与涂布液113的亲和性变得非常低。此时,通过在图案部111与非图案部112之间设置阻碍区114,图案部111与阻碍区114中,由微细凹凸结构的凹部内部施加至凸部上部的力,转印材料涂布液的微细凹凸结构识别性及涂布初期的转印材料涂布液的状态(模式)发生变化,可以增大阻碍区114上对涂布液113的液滴(液膜)内部的应力。由此,非图案部112上被排斥的涂布液113的液滴,不会穿越阻碍区114,进而抑制涂布不良(2),保持图案部111上良好的涂布性。
[0086] 另一方面,通过使用转印用铸模(III)、(IV)时,可由下述机制抑制涂布不良(1)。非图案部112与涂布液113的亲和性,在具有脱模性的范围内较高时,通过在图案部111与非图案部112之间设置阻碍区114,因为图案部111与阻碍区114中,由微细凹凸结构的凹部内部施加至凸部上部的力、涂布液的微细凹凸结构识别性及涂布初期的涂布液的状态(模式)缓慢地变化,阻碍区114上中施加于涂布液113的力F(θ)也连续地变化。由此,可以抑制涂布液113的液膜内部的应力集中,保持图案部111上中良好的涂布性。
[0087] 转印用铸模的图案部111对于水的接触角,从转印材料的转印性(脱模性)方面出发,优选60度以上。特别优选70度以上,更优选80度以上。从降低对于转印用铸模的图案部
111的表面自由能,提高转印精度方面出发,优选85度以上,更优选90度以上。另一方面,图案部111对于水的接触角的上限值不足180度时,可以提高涂布性,故而优选。特别优选160度以下,更优选140度以下。进一步地,从抑制涂布液的滑性,进一步提高涂布性方面出发,优选120度以下。在表现出这样的脱模性的范围内,通过满足上述开口率,设置阻碍区114,可以对图案部111进行良好的涂布。另外,采用JIS R3257(1999)中制定的接触角测定方法作为“基板玻璃表面的润湿性实验方法”,作为接触角的测定对象基材,使用本发明涉及的转印用铸模的图案部111。
[0088] 进一步地,当阻碍区114对于水的接触角在90度以上时,可以更好地发挥转印用铸模中阻碍区114的效果。这是由于,对于转印用铸模(I)、(II)的情况,能进一步增大图案部111与阻碍区114中,从微细凹凸结构的凹部内部施加到凸部上部的力、涂布液113的微细凹凸结构识别性及涂布初期的涂布液的状态(模式)的变化差。另一方面,对于转印用铸模
(III)、(IV)的情况,能使图案部111与阻碍区114中,从微细凹凸结构的凹部内部施加到凸部上部的力、涂布液113的微细凹凸结构识别性及涂布初期的涂布液的状态(模式)的变化变得更加缓慢。
[0089] 此外,如图6所示,当转印用铸模中微细凹凸结构,相对于面内相互垂直的第1方向D1与第2方向D2,在第1方向D1上以节距P排列有凸部(或凹部),且第2方向D2上以节距S排列有凸部(或凹部)时,可以是在第2方向D2上成一列的凸部(或凹部)相对于第1方向D1的偏移α呈现高规律性的排列(图6A参照),也可以是偏移α的规律性低的排列(参照图6B)。偏移α是指,第1方向D1上平行的相邻的列,穿过最接近的凸部中心的与第2方向D2平行的线段间的距离。例如,如图6A所示,穿过第1方向D1上平行的第(N)列的任意凸部的中心的、同第2方向D2平行的线段,与穿过同该凸部相离最近的第(N+1)列的凸部的中心的、同与第2方向D2平行的线段之间的距离,将其定义为偏移α。图6A所示的排列,将任意的列作为第(N)列时,偏移α几乎是一定的,所以将其称为具有周期性的排列。另一方面,图6B所示的排列,根据将其作为第(N)列的列的不同,偏移α的值会发生变化,所以称为非周期性的排列。
[0090] 对于节距P及节距S,可以根据设定的用途来适宜地设定。例如,节距P与节距S可以是相等的节距。此外,图6中描绘的凸部(或凹部),是没有相互重叠,独立的状态,其实,第1方向D1与第2方向D2两方,或者任一方上排列的凸部(或凹部)可以重叠。
[0091] 例如,对于用于进行LED的蓝宝石基材表面加工的转印用铸模,优选其微细凹凸结构以节距200nm~800nm、高度100nm~1000nm的纳米级别进行规律排列,且具有微米级的大的周期性。特别优选转印用铸模(I)、(1II)。其中,微细凹凸结构的节距为100nm~500nm、高度为50nm~500nm时,提高了LED的内量子效率。进一步地,作为排列,以纳米级规则排列、并且在具有微米级的大的周期性的节距内加入具有微米级周期的变频(変調)时,可同时也会提高光萃取效率,可以高效地制造LED。
[0092] 本发明的转印用铸模中图案部111及阻碍区114,如上所述,通过满足一定的接触角范围,可以表现出高脱模性,且通过满足一定的开口率,可以保持良好的涂布性。
[0093] 此外,优选转印用铸模中阻碍区114,与图案部111的至少一部分相邻。在这里相邻,如图7A所示,包含与具备微细凹凸结构的图案部111相邻设置的情形。其它情形包含,如图7B所示,介由与具备微细凹凸结构的图案部111相邻设置的不具备微细凹凸结构的非图案阻碍区115,设置具备微细凹凸结构的阻碍区114的情形。此时,在具备微细凹凸结构的图案部111与具备微细凹凸结构的阻碍区114之间设置的不具备微细凹凸结构的非图案阻碍区115,其厚度(宽)必须在30mm以下。通过在30mm以下,可以发挥上述效果,改善对于图案部
111的涂布性。特别是,从进一步地改善对于图案部111的涂布性方面出发,所述厚度(宽),优选10mm以下,更优选5mm以下,更加优选3mm以下,最优选1mm以下。另外,图7A所示,与具备微细凹凸结构的图案部111相邻设置时,即,在具备微细凹凸结构的图案部111与具备微细凹凸结构的阻碍区114之间设置的不具备微细凹凸结构的非图案阻碍区115的厚度(宽)为
0mm时,最能体现出上述效果,故而优选。
[0094] 此外,与图案部111相邻设置的阻碍区114并不一定是连续的。图7C及图7D,显示的是阻碍区114间断的情形。如图7C及图7D所示,如果阻碍区114与图案部111的至少一部分相邻,则可以体现出本发明的效果。即,阻碍区114,可以如图7A所示连续地设置,也可以如图7C及图7D所示非连续地设置。此外,非连续地设置时,阻碍区114的中断次数,没有特别限制。特别是,从进一步体现出本发明的效果方面出发,这些间断的宽W,优选30mm以下,更优选10mm以下,5mm以下,更加优选3mm以下,最优选1mm以下。另外,如图7A所示,阻碍区114连续地相互连接时,对图案部111的涂布性可以进一步提高,所以最优选。
[0095] 同样地,配置了经上述图7B说明的非图案阻碍区115时,如图7E、图7F及图7G所示,如上所述,阻碍区114可以是连续的,也可以是非连续的。此外,同样地,非图案阻碍区115也可以是连续的或非连续的。此时,阻碍区114的间断的宽、及非图案阻碍区115的间断的宽W,优选30mm以下,更优选10mm以下,5mm以下,更加优选3mm以下,最优选1mm以下。另外,如图7B所示,阻碍区114及非图案阻碍区115同时连续地相连接时,可以进一步提高对图案部111的涂布性,所以最优选。
[0096] 此外,转印用铸模中图案部111,以被阻碍区114包围的状态或夹持的状态配置在基材的表面上时,可以更加提高对于图案部111整个面的涂布性,故而优选。当图案部111处于被阻碍区114包围的状态时,是指具有封闭的图案部111区域,其周围配置了阻碍区114的状态。此外,图案部111被阻碍区114夹持的状态是指,在图案部111的两个端部并列设置阻碍区114的状态。任一场合下,图案部111配置在阻碍区114的内侧。
[0097] 另外,此时的图案部111与阻碍区114的配置,也可以图7B所示具有非图案阻碍区115,并满足上述范围。
[0098] 在这里,图案部111,可以是被阻碍区114包围的状态或夹持的状态的任一种,包含经上述图7C及图7D说明的阻碍区114的间断,此外,还包含经图7E,图7F及图7G说明的阻碍区114的间断及非图案阻碍区115的间断。
[0099] 当图案部111处于被阻碍区114包围的状态时,是指具有封闭的图案部111区域,其周围配置了阻碍区114的状态,但对于将图案部111包围的阻碍区114,如图8所示,可以是连续地相连接或间断。图8A中呈现图案部111被阻碍区114全面包围的状态。图8B、图8C及图8D呈现包围图案部111的阻碍区114间断的状态。图8B及图8C中图示了多个间断之处,但是,间断也可以是图8D所示的一处。即、对间断的数量及场所并不限定。具有这样的间断部分时,为了得到本发明的效果,在图案部111被阻碍区114包围的状态中,也包含阻碍区114间断的状态。这些间断的宽W,优选30mm以下,更优选10mm以下,5mm以下,更加优选3mm以下,最优选1mm以下。另外,如图8A所示,阻碍区114连续地相连接时,可以进一步提高对图案部111的涂布性,所以最优选。另外,还可以同样地含有经图7B,图7E,图7F及图7G说明的非图案阻碍区
115。
[0100] 此外,图案部111被阻碍区114夹持的状态是指,图案部111的两个端部上并列设置阻碍区114的状态,将图案部111包围的阻碍区114,如图9所示,可以连续地相连接或间断。图9A显示的是图案部111被阻碍区114夹持配置的情形。图9B、图9C及图9D显示的是包围图案部111的阻碍区114间断的状态。图9B及图9C中图示了多个间断之处,间断之处也可以是图9D所示的一处。即,对间断的数量及场所并不限定。具有这样的间断的部分时,为了得到本发明的效果,图案部111被阻碍区114夹持的状态也包含阻碍区114为间断的状态。这些间断的宽(W),优选30mm以下,更优选10mm以下,5mm以下,更加优选3mm以下,最优选1mm以下。
另外,如图9A所示,阻碍区114连续地相连接时,可以进一步提高对图案部111的涂布性,所以最优选。另外,可以同样地包含在图7B,图7E,图7F及图7G中说明的非图案阻碍区115。另外,图9中,图案部111配置于非图案部112的中央附近,但是对图案部111的配置场所没有特别限制。此外,图案部111的上边及下边(图9A中与阻碍区114不相接的边)沿着上下方向延伸,图案部111被阻碍区114夹持,被阻碍区114夹持的图案部111可以是被非图案部112夹持的构成。
[0101] 转印用铸模中,图案部111具有平均粗糙度是Rf1及平均开口率Ar1的微细凹凸结构,阻碍区114具有平均粗糙度是Rf2及平均开口率Ar2的微细凹凸结构的。粗糙度Rf是作为微细化的指标的无量纲值,意味着单位面积经由微细凹凸结构化增加的倍数。即不具有微细凹凸结构的表面的粗糙度Rf为1。此外,平均开口率是作为孔隙比的指标的无量纲值,意味着微细凹凸结构表面内中孔隙的存在比例。对粗糙度Rf及平均开口率Ar定义如下。
[0102] 1.微细凹凸结构是点状或孔形,排列规律时
[0103] 图10A显示的是,微细凹凸结构为点状或孔形,且规律性地排列的状态。从这些微细凹凸结构中,选择构成N列的微细凹凸结构群(N)、与构成N+1列的微细凹凸结构群(N+1)。接着,从微细凹凸结构群(N)中,选择相邻的2个微细凹凸结构m及m+1。接着从微细凹凸结构群(N+1)中,选择与微细凹凸结构m及m+1距离最近的微细凹凸结构1及1+1。将连结这些微细凹凸结构m、m+1、1及l+1的中心所成的区域作为单元格201。单元格201的面积为So,单元格
201内中微细凹凸结构m、m+1、1及l+1的侧面积的和为S1。此时的粗糙度Rf定义为1+(S1/So)。另外,单元格201内不存在微细凹凸结构时,S1=0,所以,粗糙度Rf=1,单元格201内存在微细凹凸结构时粗糙度Rf>1。
[0104] 单元格201内的开口部的面积为Sh时,该开口率定义为(Sh/So)×100。
[0105] 另外,对上述列定义如下。构成转印用铸模的基材为圆筒状或圆柱状时,其圆周方向为列。此外,构成转印用铸模的基材为卷轴状树脂时,其运送方向为列。进一步地,构成转印用铸模的基材为具有圆盘形状的平板时,以其圆周方向为列。此外,将由基材为具有圆盘形状的平板形成的转印用铸模为主部件,转印形成的转印用铸模、即膜状树脂模具时,以所述主部件的圆周方向为列。
[0106] 2.微细凹凸结构为点状或孔形,规律性较弱的排列或无规排列时
[0107] 图10B显示的是,微细凹凸结构为点状或孔形,规律性较弱的排列或无规排列的状态。此时,微细凹凸结构的平均节距小于500nm时,具有这些微细凹凸结构的区域内,取1μm×1μm的正方形作为单元格202。另外,微细凹凸结构的平均节距为500nm以上1000nm以下时,单元格202为2μm×2μm,微细图案的平均节距为1000nm超1500nm以下时,单元格202为3μm×3μm。单元格202的面积为So时,单元格202内所含的全部微细凹凸结构的侧面积的和为S1。此时的粗糙度Rf定义为1+(S1/So)。另外,在这里平均节距意味着,相邻的点的中心或相邻的孔的中心各自之间的距离的平均值。作为平均分值,优选10点以上。
[0108] 单元格202内的开口部的面积为Sh时,该开口率定义为(Sh/So)×100。
[0109] 3.微细凹凸结构为线和间隔结构时
[0110] 图10C显示微细凹凸结构为线和间隔结构。各线可以是以等间隔排列,也可以是间隔不等。从这些微细凹凸结构中,选择第N列的线、与第N+1列的线。接着从这些线上,分别引出1μm的线段。这些线段的端点连接而成的正方形或长方形为单元格203。单元格203的面积为So,单元格203内所含的全部微细凹凸结构的侧面积的和为S1。此时的粗糙度Rf定义为1+(S1/So)。
[0111] 单元格203内的开口部的面积为Sh时,该开口率定义为(Sh/So)×100。
[0112] 此外,平均粗糙度Rf,意味粗糙度Rf的平均值。粗糙度Rf的平均值在5μm×5μm的范围内,随机算出10个点的粗糙度Rf,定义为这些的算术平均值。
[0113] 粗糙度Rf,可以根据微细凹凸结构的高度、节距、长宽比等设定。例如,为了减小粗糙度Rf2,减小上述单元格201内部所含的微细凹凸结构的侧面积即可。例如,减小微细凹凸结构的高度,或增大节距,或者降低长宽比即可。连续地发生这些变化时,粗糙度Rf也连续地变化。此外,可以改变微细凹凸结构的高度、节距、长宽比的任一个,也可以改变多个。从制造微细凹凸结构方面出发,优选改变节距与长宽比,或它们的任一方。通过控制凸部底部的宽度或凹部开口宽,可以容易地改变长宽比。此外,微细凹凸结构为凸型时,增大开口率,可以减小粗糙度Rf2,微细凹凸结构为凹型时,减小开口率,可以减小粗糙度Rf2。
[0114] 此外,例如,为了增大粗糙度Rf2,可以增大上述单元格内部所含的微细凹凸结构的侧面积。例如,可以增加微细凹凸结构的高度,或减小节距,或增大长宽比。此外,可以改变微细凹凸结构的高度、节距、长宽比的任一个,可以改变多个。从制造微细凹凸结构方面出发,优选改变节距与长宽比两方,或任一方。通过控制凸部底部的宽度或凹部开口宽,可以容易地改变长宽比。此外,微细凹凸结构为凸型时,减小开口率,可以增大粗糙度Rf2,微细凹凸结构为凹型时,增大开口率,可以增大粗糙度Rf2。
[0115] 接着,对转印用铸模(I)、(IV)中粗糙度Rf1,Rf2的例子进行说明。
[0116] 设定转印用铸模(I)、(IV)中,阻碍区114的平均粗糙度Rf2小于图案部111的平均粗糙度Rf1。
[0117] 图11是显示微细凹凸结构为点状或孔形时,第2方向D2的节距发生变化的状态的模式图。图11中,点状的微细凹凸结构的顶部(凸部)或孔形的微细凹凸结构的开口部(凹部),在平面视图中表示为圆形。图11中,纵轴为第1方向D1、横轴为第2方向D2、原点为图案部111的第2方向D2的中心O。阻碍区114中,第2方向D2中凸部或凹部的间隔,比图案部111的凸部或凹部的间隔宽,阻碍区114的凸部或凹部的密度小于图案部111的凸部或凹部的密
度。换而言之,与图案部111中相邻的凸部间的距离或相邻的凹部间的距离小于阻碍区114中相邻的凸部间的距离或相邻的凹部间的距离。
[0118] 微细凹凸结构每一个的形状在阻碍区114与图案部111中相同时,即、阻碍区114与图案部111中只有节距发生变化时,阻碍区114的平均粗糙度Rf2小于图案部111的平均粗糙度Rf1。
[0119] 此外,微细凹凸结构为凸型时,即转印用铸模(IV)时,阻碍区114的平均开口率Ar2大于图案部111的平均开口率Ar1,微细凹凸结构为凹型时,即转印用铸模(I)时,阻碍区的平均开口率Ar2小于图案部111的平均开口率Ar1。
[0120] 图11中,阻碍区114的第2方向D2中凸部或凹部的间隔大于图案部111的凸部或凹部的间隔,但为了使阻碍区114的凸部或凹部的密度小于图案部111的凸部或凹部的密度,可以同样地对于第1方向D1,改变凸部或凹部的间隔,或改变第1方向D1与第2方向D2的任一方上其凸部或凹部的间隔。另外,图11中,虽然凸部或凹部的间隔发生变化,但即使改变凸部的顶部径或凹部的开口径,也可以使阻碍区114的凸部或凹部的密度小于图案部111的凸部或凹部的密度。具体地,使图案部111中凸部顶部的径或凹部开口径大于阻碍区114的凸部顶部的径或凹部开口径,可以使阻碍区114的凸部或凹部的密度小于图案部111的凸部或凹部的密度。此外,改变凸部的高度或凹部的深度,可以使粗糙度Rf变化。具体地,使图案部
111的凸部的高度或凹部的深度大于阻碍区114的凸部的高度或凹部的深度,可以满足Rf1>Rf2的关系。此外使上述说明的凸部或凹部的间隔、凸部顶部径或凹部开口部径或凸部的高度或凹部的深度同时变化,可以提高粗糙度的控制性。
[0121] 接着,对转印用铸模(II)、(IV)中粗糙度Rf1,Rf2的例子进行说明。
[0122] 设定转印用铸模(II)、(III)中,阻碍区114的平均粗糙度Rf2大于图案部111的平均粗糙度Rf1。
[0123] 图12是显示微细凹凸结构为点状或孔形时,第2方向D2的节距发生变化的状态的模式图。图12中显示,点状的微细凹凸结构的顶部(凸部)或孔形的微细凹凸结构的开口部(凹部),在平面视图中表示为圆形。图12中,纵轴为第1方向D1、横轴为第2方向D2、原点为图案部111的第2方向D2的中心O。阻碍区114中,第2方向D2中凸部或凹部的间隔小于图案部
111的凸部或凹部的间隔,阻碍区114的凸部或凹部的密度比图案部111的凸部或凹部的密度更密。换而言之,与图案部111中相邻的凸部间的距离或相邻的凹部间的距离大于阻碍区
114中相邻的凸部间的距离或相邻的凹部间的距离。
[0124] 微细凹凸结构每一个的形状在阻碍区114与图案部111中相同时,即、阻碍区114与图案部111中只有节距发生变化时,阻碍区114的平均粗糙度Rf2大于图案部111的平均粗糙度Rf1。
[0125] 此外,微细凹凸结构为凸型时,即转印用铸模(II)时,阻碍区114的平均开口率Ar2小于图案部111的平均开口率Ar1,微细凹凸结构为凹型时,即转印用铸模(III)时,阻碍区的平均开口率Ar2大于图案部111的平均开口率Ar1。
[0126] 图12中,阻碍区114的第2方向D2中凸部或凹部的间隔小于图案部111的凸部或凹部的间隔,但为了使阻碍区114的凸部或凹部的密度比图案部111的凸部或凹部的密度更
密,可以同样地改变第1方向D1上其凸部或凹部的间隔,或、改变第1方向D1与第2方向D2的任一方的凸部或凹部的间隔。另外,图12中,虽然凸部或凹部的间隔发生变化,但即使改变凸部的顶部径或凹部的开口径,也可以使阻碍区114的凸部或凹部的密度比图案部111的凸部或凹部的密度更密。具体地,可以使图案部111中凸部顶部的径或凹部开口径小于阻碍区
114的凸部顶部的径或凹部开口径,使阻碍区114的凸部或凹部的密度比图案部111的凸部或凹部的密度更密。此外,通过改变凸部的高度或凹部的深度,可以改变粗糙度Rf。具体地,图案部111的凸部的高度或凹部的深度小于阻碍区114的凸部的高度或凹部的深度时,可以满足Rf1<Rf2的关系。此外,同时改变上述说明的凸部或凹部的间隔、凸部顶部径或凹部开口部径或凸部的高度或凹部的深度,可以提高粗糙度的控制性。
[0127] 优选转印用铸模的阻碍区114中微细凹凸结构的粗糙度具有梯度。对于该粗糙度Rf的梯度,当为转印用铸模(I)、(IV)时,优选越接近图案部111越变大的梯度,为转印用铸模(II)、(III)时,更优选越接近图案部111越变小的梯度。另外,为转印用铸模(II)、(III)时,平均粗糙度Rf2具有,由图案部111至阻碍区114方向变大的梯度,此时的平均粗糙度Rf2遵从以下定义。为转印用铸模(II)时,阻碍区114的微细凹凸结构由多个凸部构成。为了使平均粗糙度Rf2,由图案部111至阻碍区114方向增大,增大凸部侧面积相对于单元格的比例即可。在这里,例如,单元格的大小为一定值,增大凸部的径时,平均粗糙度Rf2变大。但是,自凸部之间在单元格内部开始相互接触的阶段开始,由于单元格内部所含的凸部侧面积减少,因此,平均粗糙度Rf2减少。因此,为转印用铸模(II)时,用阻碍区114内部,相邻的凸部之间还没有相互接触的范围,定义上述平均粗糙度Rf2的梯度。另一方面,转印用铸模(III)时,阻碍区114的微细凹凸结构由多个凹部构成。为了使平均粗糙度Rf2,由图案部111至阻碍区114方向增大,可以增大凹部侧面积相对于单元格的比例。在这里,例如,单元格的大小为一定值,凹部的径增大时,平均粗糙度Rf2变大。但是,自凹部之间在单元格内部开始相互接触的阶段开始,由于单元格内部所含的凹部侧面积减少,所以,平均粗糙度Rf2减少。因此,转印用铸模(III)时,用阻碍区114内部,相邻的凹部之间还没有相互接触的范围,定义上述平均粗糙度Rf2的梯度。
[0128] 通过具有这样的粗糙度Rf2的梯度,可以更加提高阻碍转印用铸模(I)、(II)中,非图案部112上被排斥的涂布液113侵入图案部111的能力,有效果地抑制涂布不良(2)。此外,转印用铸模(III)、(IV)中,粗糙度Rf2具有梯度时,意味着施加于涂布液113的膜内部的应力也具有梯度,可以避免应力集中,结果可以抑制涂布不良(1)。
[0129] 为了使粗糙度Rf2具有梯度,可以使上述单元格201~203内部所含的微细凹凸结构的侧面积连续地变化。例如,可以连续地变化微细凹凸结构的高度,或连续地改变节距,或者连续地改变长宽比。此外,可以连续地变化微细凹凸结构的高度、节距、长宽比的任一个,也可以连续地变化多个。从制造微细凹凸结构方面出发,优选连续地变化节距与长宽比两方,或任一方。
[0130] 接着显示转印用铸模(I)、(IV)中粗糙度Rf1,Rf2的例子。该例中,粗糙度Rf2具有梯度。
[0131] 设定转印用铸模(I)、(IV)中,阻碍区114的平均粗糙度Rf2小于图案部111的平均粗糙度Rf1。此外,阻碍区114的粗糙度Rf2具有越接近图案部111越变大的梯度。
[0132] 图13为显示,当微细凹凸结构为点状或孔形时,第2方向D2的节距连续地变化的状态的模式图。图13中,点状的微细凹凸结构的顶部(凸部)或孔形的微细凹凸结构的开口部(凹部),在平面视图中表示为圆形。图13中,纵轴为第1方向D1、横轴为第2方向D2、原点为图案部111的第2方向D2的中心O。阻碍区114中,阻碍区114的内侧、即由图案部111侧至外侧,第2方向D2中凸部或凹部的间隔变大,凸部或凹部的密度变疏。换而言之,与图案部111中相邻的凸部间的距离或相邻的凹部间的距离小于阻碍区114中相邻的凸部间的距离或相邻的凹部间的距离。微细凹凸结构每一个的形状在阻碍区114与图案部111中相同时,即、阻碍区114与图案部111中只有节距发生变化时,阻碍区114的平均粗糙度Rf2具有梯度,阻碍区114的内侧,即由图案部111侧至外侧,平均粗糙度Rf2减少。
[0133] 此外,微细凹凸结构为凸型时,即转印用铸模(IV)时,阻碍区114的平均开口率Ar2大于图案部111的平均开口率Ar1,且由图案部111至阻碍区114方向,具有变大的梯度。微细凹凸结构为凹型时,即转印用铸模(I)时,阻碍区114的平均开口率Ar2小于图案部111的平均开口率Ar1,且由图案部111至阻碍区114方向,具有变小的梯度。
[0134] 图14显示,当微细凹凸结构为点状或孔形时,第1方向D1的节距连续地变化的状态的模式图。图14中,点状的微细凹凸结构的顶部(凸部)或孔形的微细凹凸结构的开口部(凹部),在平面视图中表示为圆形。图14中,纵轴为第1方向D1、横轴为第2方向D2、原点为图案部111的第2方向D2的中心O。阻碍区114中,阻碍区114的内侧,即由图案部111侧至外侧,第1方向D1中凸部或凹部的间隔变大,凸部或凹部的密度变疏。微细凹凸结构每一个的形状在阻碍区114与图案部111中相同时,即、阻碍区114与图案部111中只有节距发生变化时,阻碍区114的平均粗糙度Rf2具有梯度,阻碍区114的内侧,即由图案部111侧至外侧,平均粗糙度Rf2减少。
[0135] 此外,微细凹凸结构为凸型时,即转印用铸模(IV)时,阻碍区114的平均开口率Ar2大于图案部111的平均开口率Ar1,且由图案部111至阻碍区114方向,具有变大的梯度。微细凹凸结构为凹型时,即转印用铸模(I)时,阻碍区114的平均开口率Ar2小于图案部111的平均开口率Ar1,且由图案部111至阻碍区114方向,具有变小的梯度。
[0136] 图15显示,当微细凹凸结构为点状或孔形时,第1方向D1及第2方向D2的节距连续地变化的状态的模式图。图15中,点状的微细凹凸结构的顶部(凸部)或孔形的微细凹凸结构的开口部(凹部),在平面视图中表示为圆形。图15中,纵轴为第1方向D1、横轴为第2方向D2、原点为图案部111的第2方向D2的中心O。阻碍区114中,阻碍区114的内侧,即由图案部111侧至外侧,第1方向D1及第2方向D2中凸部或凹部的间隔变宽,凸部或凹部的密度变疏。
微细凹凸结构每一个的形状在阻碍区114与图案部111中相同时,即、阻碍区114与图案部
111中只有节距发生变化时,阻碍区114的平均粗糙度Rr2具有梯度,阻碍区114的内侧,即由图案部111侧至外侧,平均粗糙度Rf2减少。
[0137] 此外,微细凹凸结构为凸型,即转印用铸模(IV)时,阻碍区114的平均开口率Ar2大于图案部111的平均开口率Ar1,且由图案部111至阻碍区114方向,具有变大的梯度。微细凹凸结构为凹型时,转印用铸模(I)时,阻碍区的平均开口率Ar2小于图案部111的平均开口率Ar1,且由图案部111至阻碍区114方向,具有变小的梯度。
[0138] 图16显示,当微细凹凸结构为线和间隔结构时,第2方向D2的节距连续地变化的状态的模式图。图16中,线和间隔结构的微细凹凸结构的凸部或凹部,在平面视图中表示为长方形。图16中,纵轴为第1方向D1、横轴为第2方向D2、原点为图案部111的第2方向D2的中心O。阻碍区114中,阻碍区114的内侧,即由图案部111侧至外侧,第2方向D2中凸部或凹部的间隔变大,凸部或凹部的密度变疏。
[0139] 微细凹凸结构每一个的形状在阻碍区114与图案部111中相同时,即、阻碍区114与图案部111中只有节距发生变化时,阻碍区114的平均粗糙度Rf2具有梯度,由阻碍区114的内侧(转印区侧)至外侧,平均粗糙度Rf2减少。
[0140] 此外,微细凹凸结构为凸型时,即转印用铸模(IV)时,阻碍区114的平均开口率Ar2大于图案部111的平均开口率Ar1,且由图案部111至阻碍区114方向,具有变大的梯度。微细凹凸结构为凹型时,转印用铸模(I)时,阻碍区114的平均开口率Ar2小于图案部111的平均开口率Ar1,且由图案部111至阻碍区114方向,具有变小的梯度。另外,线和间隔结构时,线宽/间隔宽所表示的占空,图案部111中,当其大于0.5时为凹型,此时,由凹部构成的间隔为微细凹凸结构的凹部。另一方面,占空小于0.5时为凸型,此时,由凸部构成的线为微细凹凸结构的凸部。
[0141] 接着,对转印用铸模(II)、(III)中粗糙度Rf1,Rf2的例子进行说明。该例中,粗糙度Rf2具有梯度。
[0142] 转印用铸模(II)、(III)中,设定阻碍区114的平均粗糙度Rf2大于图案部111的平均粗糙度Rf1。此外,阻碍区114的粗糙度Rf2具有越接近转印区越变小的梯度。
[0143] 图17显示,当微细凹凸结构为点状或孔形时,第2方向D2的节距连续地变化的状态的模式图。图17中,点状的微细凹凸结构的顶部(凸部)或孔形的微细凹凸结构的开口部(凹部),在平面视图中表示为圆形。图17中,纵轴为第1方向D1、横轴为第2方向D2、原点为图案部111的第2方向D2的中心O。阻碍区114中,阻碍区114的内侧,即由图案部111侧至外侧,第2方向D2中凸部或凹部的间隔变窄,凸部或凹部的密度更密。换而言之,与图案部111中相邻的凸部间的距离或相邻的凹部间的距离大于阻碍区114中相邻的凸部间的距离或相邻的凹部间的距离。微细凹凸结构每一个的形状在阻碍区114与图案部111中相同时,即、阻碍区114与图案部111中只有节距发生变化时,阻碍区114的平均粗糙度Rf2具有梯度,阻碍区114的内侧,即由图案部111侧至外侧,平均粗糙度Rf2增加。
[0144] 此外,微细凹凸结构为凸型时,即转印用铸模(II)时,阻碍区114的平均开口率Ar2小于图案部111的平均开口率Ar1,且由图案部111至阻碍区114方向,具有变小的梯度。微细凹凸结构为凹型时,即转印用铸模(III)时,阻碍区114的平均开口率Ar2大于图案部111的平均开口率Ar1,且由图案部111至阻碍区114方向,具有变大的梯度。
[0145] 图18显示,当微细凹凸结构为点状或孔形时,第1方向D1的节距连续地变化的状态显示的模式图。图18中,点状的微细凹凸结构的顶部(凸部)或孔形的微细凹凸结构的开口部(凹部),在平面视图中表示为圆形。图18中,纵轴为第1方向D1、横轴为第2方向D2、原点为图案部111的第2方向D2的中心O。阻碍区114中,阻碍区114的内侧,即由图案部111侧至外侧,第1方向D1中凸部或凹部的间隔变窄,凸部或凹部的密度更密。微细凹凸结构每一个的形状在阻碍区114与图案部111中相同时,即、阻碍区114与图案部111中只有节距发生变化时,阻碍区114的平均粗糙度Rf2具有梯度,阻碍区114的内侧,即由图案部111侧至外侧,平均粗糙度Rf2增加。
[0146] 此外,微细凹凸结构为凸型时,即转印用铸模(II)时,阻碍区的平均开口率Ar2小于图案部111的平均开口率Ar1,且由图案部111至阻碍区114方向,具有变小的梯度。微细凹凸结构为凹型时,即转印用铸模(III)时,阻碍区的平均开口率Ar2大于图案部111的平均开口率Ar1,且由图案部111至阻碍区114方向,具有变大的梯度。
[0147] 图19显示,当微细凹凸结构为点状或孔形时,第1方向D1及第2方向D2的节距连续地变化的状态的模式图。图19中,点状的微细凹凸结构的顶部(凸部)或孔形的微细凹凸结构的开口部(凹部),在平面视图中表示为圆形。图19中,纵轴为第1方向D1、横轴为第2方向D2、原点为图案部111的第2方向D2的中心O。阻碍区114中,阻碍区114的内侧,即由图案部111侧至外侧,第1方向D1及第2方向D2中凸部或凹部的间隔变窄,凸部或凹部的密度更密。
微细凹凸结构每一个的形状在阻碍区114与图案部111中相同时,即、阻碍区114与图案部
111中只有节距发生变化时,阻碍区114的平均粗糙度Rf2具有梯度,阻碍区114的内侧,即由图案部111侧至外侧,平均粗糙度Rf2增加。
[0148] 此外,微细凹凸结构为凸型时,即转印用铸模(II)时,阻碍区的平均开口率Ar2小于图案部111的平均开口率Ar1,且由图案部111至阻碍区114方向,具有变小的梯度。微细凹凸结构为凹型时,即转印用铸模(III)时,阻碍区的平均开口率Ar2大于图案部111的平均开口率Ar1,且由图案部111至阻碍区114方向,具有变大的梯度。
[0149] 图20显示,当微细凹凸结构为线和间隔结构时,第2方向D2的节距连续地变化的状态的模式图。图20中,线和间隔结构的微细凹凸结构的凸部或凹部,在平面视图中表示为长方形。图20中,纵轴为第1方向D1、横轴为第2方向D2、原点为图案部111的第2方向D2的中心O。阻碍区114中,阻碍区114的内侧,即由图案部111侧至外侧,第2方向D2中凸部或凹部的间隔变窄,凸部或凹部的密度更密。微细凹凸结构每一个的形状在阻碍区114与图案部111中相同时,即、阻碍区114与图案部111中只有节距发生变化时,阻碍区114的平均粗糙度Rf2具有梯度,阻碍区114的内侧,即由图案部111侧至外侧,平均粗糙度Rf2增加。
[0150] 此外,微细凹凸结构为凸型时,即转印用铸模(II)时,阻碍区的平均开口率Ar2小于图案部111的平均开口率Ar1,且由图案部111至阻碍区114方向,具有变小的梯度。微细凹凸结构为凹型时,即转印用铸模(III)时,阻碍区的平均开口率Ar2大于图案部111的平均开口率Ar1,且由图案部111至阻碍区114方向,具有变大的梯度。另外,线和间隔结构时,线宽/间隔宽所示的占空,图案部111中,当其大于0.5时为凹型,此时,由凹部构成的间隔为微细凹凸结构的凹部。另一方面,占空小于0.5时为凸型,此时,由凸部构成的线为微细凹凸结构的凸部。
[0151] 接着,对转印用铸模(I)、(IV)中平均粗糙度Rf2的梯度的例子进行说明。
[0152] 作为转印用铸模(I)、(IV)具有的越接近图案部111越变大的阻碍区114的平均粗糙度Rf2的梯度,举例有例如,图21所示的梯度。图21中,纵轴显示粗糙度Rf的大小,横轴显示离图案部111的中心位置的距离。图21A显示阻碍区114内,平均粗糙度Rf2阶段性减少的模型。图21B显示,阻碍区114内,平均粗糙度Rf2线性减少的模型。图21C显示,阻碍区114内,平均粗糙度Rf2以向上凸的函数减少的模型。图21D显示,阻碍区114内,平均粗糙度Rf2以向下凸的函数减少的模型。图21E显示阻碍区114内,平均粗糙度Rf2以兼具缓慢地减少-急剧地减少-缓慢地减少的S字杯状进行减少的模型。图21F显示平均粗糙度Rf2、图案部111内的平均粗糙度Rf1、阻碍区114内的平均粗糙度Rf2非连续性减少的情形。
[0153] 作为小于图案部111的平均粗糙度Rf1的阻碍区114的平均粗糙度Rf2,举例有如图21例示的平均粗糙度Rf2的变化。通过具有这些梯度,可以发挥下述效果:为了抑制涂布不良(1)的、施加于涂布液膜内部应力的缓和效果,或为了抑制涂布不良(2)的、对非图案部
112上被排斥的涂布液滴侵入图案部111的阻碍效果。
[0154] 图21A所示的阶梯状台阶的宽(距离),从涂布性方面出发,优选越大于微细凹凸结构的周期,台阶的段数越多,越窄。从涂布性方面出发,台阶宽优选5mm以下,更优选1mm以下。最优选100μm以下。
[0155] 特别是,涂布液113与非图案部112的亲和性在体现出脱模性范围内较高时,涂布液113的接触角连续地变化,施加于涂布液113的力F(θ)也连续地变化,不会产生涂布液113液滴(液膜)内部的应力集中,抑制涂布不良(1),可以保持良好的涂布性。由此,铸模(IV)中,按照图21E,图21C,图21B,图21D,图21A,图21F所示的模型的顺序优选。另一方面,涂布液113与非图案部112的亲和性低时,从图案部111的凹凸结构的凹部内部向凸部上部施加的力、转印材料涂布液的微细凹凸结构识别性及涂布初期的转印材料涂布液的状态(模式)发生变化,可以增大阻碍区114上对涂布液113的液滴内部的应力。由此,非图案部112上被排斥的涂布液113的液滴不能穿越阻碍区114,可以抑制涂布不良(2),保持图案部111上良好的涂布性。由此,铸模(I)中,按照图21F,图21D,图21A,图21E,图21C所示的模型的顺序优选。
[0156] 接着,对转印用铸模(II)、(III)中平均粗糙度Rf2的梯度的例子进行说明。
[0157] 作为越接近转印用铸模(II)、(III)具有的图案部111越变小的阻碍区114的平均粗糙度Rf2的梯度,例如,举例有图22所示的梯度。图22中,纵轴显示粗糙度Rf的大小,横轴显示离图案部111的中心位置的距离。图22A为显示阻碍区114内,平均粗糙度Rf2阶段性增加的模型。图22B为显示阻碍区114内,平均粗糙度Rf2线性增加的模型。图22C为显示阻碍区
114内,平均粗糙度Rf2呈向下凸函数增加的模型。图22D为显示阻碍区114内,平均粗糙度Rf2呈向上凸函数增加的模型。图22E为显示阻碍区内114,平均粗糙度Rf2兼具急剧地增加-缓慢地增加-急剧地增加的S字杯状增加的模型。图22F为显示平均粗糙度Rf2,图案部111内的平均粗糙度Rf1与阻碍区114内的平均粗糙度Rf2非连续性增加的情形。
[0158] 作为大于图案部111的平均粗糙度Rf1的阻碍区114的平均粗糙度Rf2,举例有如图22例示的平均粗糙度Rf2的变化。通过具有这些梯度,可以发挥下述效果:为了抑制涂布不良(1)的、施加于涂布液膜内部应力的缓和效果,或为了抑制涂布不良(2)、阻碍非图案部
112上被排斥的涂布液滴侵入图案部111的效果。
[0159] 图22A所示的阶段状的台阶宽(距离),从涂布性方面出发,优选越大于微细凹凸结构的周期,台阶的段数越多,越窄。从涂布性方面出发,台阶宽优选5mm以下,更优选1mm以下。最优选100μm以下。
[0160] 特别是,涂布液113与非图案部112的亲和性在体现出脱模性范围内较高时,涂布液113的接触角连续地变化,施加于涂布液113的力F(θ)也连续地变化,可以抑制在涂布液113的液滴(液膜)内部的应力集中,抑制涂布不良(1),保持良好的涂布性。由此,转印用铸模(III)中,按照图22D,图22B,图22A,图22C,图22E,图22F所示的模型的顺序优选。另一方面,涂布液113与非图案部112的亲和性在低时,从图案部111的凹凸结构的凹部内部向凸部上部施加的力、转印材料涂布液的微细凹凸结构识别性及涂布初期的转印材料涂布液的状态(模式)发生变化,阻碍区114上涂布液113的液滴内部的应力增大。由此,非图案部112上被排斥的涂布液的液滴不能穿越阻碍区114,从而抑制涂布不良(2),可以保持图案部111上的良好的涂布性。由此,转印用铸模(II)中,按照图22F,图22E,图22D、图22A、图22B、图22C的顺序优选。
[0161] 另外,转印用铸模(II)、(III)时,平均粗糙度Rf2在图案部111至阻碍区114的方向上,具有如上述说明的变大的梯度,但此时的平均粗糙度Rf2遵从以下定义。转印用铸模(II)时,阻碍区114的微细凹凸结构由多个凸部构成。为了由图案部111至阻碍区114方向增大平均粗糙度Rf2,可以增大凸部侧面积相对于单元格的比例。在这里,例如,单元格的大小为一定值,增大凸部的径时,平均粗糙度Rf2变大。但是,从凸部之间开始在单元格内部中接触的阶段开始,单元格内部所含的凸部侧面积减少,所以平均粗糙度Rf2减少。因此,转印用铸模(II)时,阻碍区114内部中,在相邻的凸部相互之间开始接触的范围内,定义上述平均粗糙度Rf2的梯度。另一方面,转印用铸模(III)时,阻碍区114的微细凹凸结构由多个凹部构成。为了由图案部111至阻碍区114方向增大平均粗糙度Rf2,可以增大凹部侧面积相对于单元格的比例。在这里,例如,单元格的大小为一定值,增大凹部的径时,平均粗糙度Rf2变大。但是,从凹部之间开始在单元格内部接触的阶段开始,单元格内部所含的凹部侧面积减少,所以平均粗糙度Rf2减少。因此,转印用铸模(III)时,阻碍区114内部中,在相邻的凹部之间相互接触之前的范围内,定义上述平均粗糙度Rf2的梯度。
[0162] 粗糙度Rf对涂布液的接触角产生影响。根据凯茜·巴克斯特式、或温泽尔式(Wentzel),已知接触角大于90°的拒水性材料中,粗糙度Rf越大,接触角越大,粗糙度Rf越小(在接触角大于90°的范围内)接触角越小。具有微细凹凸结构的部分、即图案部111、与没有该结构的部分、即非图案部112的界面上,粗糙度Rf产生急剧地变化。这意味着,从液滴或涂布液方面看,在图案部111与非图案部112的界面上,对液滴或涂布液内部施加了较大的应力。即、涂布液与铸模的亲和性在体现出脱模性范围内较大时,图案部111与非图案部112的界面上,由于施加于涂布液膜的较大的应力的作用,其结果是涂布液膜分裂。转印用铸模(III)、(IV)中,通过将图案部111与非图案部112的界面换为阻碍区114,可以缓和该涂布液膜内部产生的应力,抑制涂布液膜的分裂,保持良好的涂布性。另一方面,转印用铸模(I)、(II)中,通过将图案部111与非图案部112的界面换为阻碍区114,与原来的图案部111与非图案部112的界面相比,产生的应力显著增大。即、在大大减少了体现出高脱模性的表面自由能的铸模中,即使非图案部112上被排斥的液滴化的涂布液要侵入图案部111,也会因为阻碍区114上产生的较大的应力而回到非图案部112一侧。因此,可以保持图案部111上的良好的涂布性。
[0163] (第1实施方式)
[0164] 图23为显示第1实施方式涉及的转印用铸模的模式图。如图23所示,该转印用铸模(以下略称为铸模)300为圆筒状或圆柱状的构成。铸模300具有,外周表面上具有微细凹凸结构的图案部301及阻碍区302。另外,图23中虽然没有记载上述说明的非图案阻碍区,或非图案阻碍区的间断、阻碍区的间断,但是也包含这些。此外,以下虽使用了图案部301被阻碍区302夹持这样的表述,但这也适用上述已经说明的夹持的定义。
[0165] 如图23所示,图案部301以被阻碍区302夹持的状态而配置。将图案部301与阻碍区302的配置定义如下。铸模300的长度方向的中心位置为点O。由该点O至长度方向取轴,对该轴上铸模300中的各位置进行说明。点A及点F为铸模300的边缘部。图案部301存在于点C与点D之间。点C与点D之间存在点O。从对膜的转印性方面出发,点C与点D的中点,优选为点O(距离CO=距离DO)。阻碍区302存在于点B与点C之间,及、点D与点E之间。点C与点O的距离小于点B与点O的距离(距离CO<距离BO)。点D与点O的距离小于点E与点O的距离(距离DO<距离EO)。点B与点E的中点可以是点O(距离BO=距离EO)。
[0166] 表示铸模300的边缘部的点A,F、与表示阻碍区302的外侧的端部点B,E,可以满足点A=点B、点E=点F两方关系,或任一方的关系。点A=点B、且点E=点F时,铸模300的整个外周面都具有微细凹凸结构。但是,当由铸模300向膜(图未示)转印微细凹凸结构时,难以转印接近边缘部的部分的转印微细凹凸结构。因此,从生产性能方面出发,优选点A≠点B、且点E≠点F。
[0167] 阻碍区302的大小(距离BC,距离DE),从可以得到必要的面积的图案部301,由铸模300至转印形成的膜的直接涂布性方面出发,越大的越优选。可以根据使用的溶液粘度,或图案部301中微细凹凸结构的形状而变化,大概优选10μm以上,更优选50μm以上。从阻碍区
302及图案部301的转印性方面出发,优选100um以上,优选1mm以上,更优选3mm以上,更加优选5mm以上。为了抑制阻碍区302上由强应力分裂的转印材料涂布液向图案部301侧移动,阻碍区302的宽,优选30mm以下,优选15mm以下,最优选8mm以下。
[0168] 图23所示的铸模300相当于铸模(I)、(IV)时,阻碍区302的平均粗糙度Rf2小于图案部301的平均粗糙度Rf1。特别是,为了改善涂布性,优选阻碍区302的平均粗糙度Rf2由阻碍区302的内侧,即图案部301侧至外侧连续地减少。即、优选阻碍区302的平均粗糙度Rf2具有梯度。另一方面,转印用铸模(II)、(III)中,优选阻碍区302的平均粗糙度Rf2大于图案部301的平均粗糙度Rf1。特别是,为了改善涂布性,优选阻碍区302的平均粗糙度Rf2从阻碍区
302的内侧,即由图案部301侧至外侧连续地增加。即、优选阻碍区302的平均粗糙度Rf2具有梯度。
[0169] 图23所示的铸模300中,具有微细凹凸结构的图案部301、与不具有微细凹凸结构的非图案部303(图23中点A-B间、点E-F间)之间,相对于图案部301的平均粗糙度Rf1,配置有满足上述说明的平均粗糙度Rf2的关系性的阻碍区302。由此,形成了不具有微细凹凸结构的区域即非图案部303与图案部301之间的粗糙度Rf缓慢地变化的结构。通过该结构,将由铸模300作为原版(主模)使用转印形成的树脂模具,用于向被处理体转印微细凹凸结构时,涂布液的涂布性变得良好。这是因为,涂布液与非图案部303的亲和性在体现出脱模性范围内高时,涂布液的接触角连续地变化,施加于涂布液的力F(θ)也连续地变化。由此,使用转印用铸模(III)、(IV),可以使涂布液的液滴(液膜)内部的应力集中得以缓和,抑制涂布不良(1)保持良好的涂布性。此外,涂布液与非图案部的亲和性低时,因为急剧地接触角的变化,施加于阻碍区302上涂布液的应力也变大。由此,使用转印用铸模(I)、(II)时,非图案部上被排斥的涂布液液滴,不会穿越阻碍区302,进而可以抑制涂布不良(2),保持图案部301上的良好的涂布性。此外,铸模300的微细凹凸结构,使用光固化性树脂作为转印材料时,制作树脂模具时,通过阻碍区302对转印材料内部的应力缓和的效果,可以缓和得到的固化的光固化性树脂膜内部的应力,减小残留的应力。
[0170] (第2实施方式)
[0171] 图24为显示第2实施方式涉及的转印用铸模的模式图。如图24所示,该转印用铸模(以下略称为铸模)310为由第1实施方式涉及的铸模300转印形成的膜铸模、即、卷轴状树脂模具。即将第1实施方式涉及的铸模300作为向本实施方式涉及的铸模310转印微细凹凸结构的原版(主模)使用。如图24所示,该铸模310具有,表面上具有微细凹凸结构的图案部311及阻碍区312。另外,图24中没有记载,上述说明的非图案阻碍区,或非图案阻碍区的间断、阻碍区的间断,但是也包含这些。此外,以下使用了图案部311被阻碍区312夹持这样的表述,这些也适用上述已经说明的夹持的定义。
[0172] 如图24所示,图案部311以被阻碍区312夹持的状态配置。图案部311与阻碍区312的配置定义为如下。在膜的宽方向上取轴,膜的一个端部与其他端部的中心为点O。对该轴上的铸模310中各位置进行说明。另外,图案部311及阻碍区312具有的微细凹凸结构可以在与膜的宽方向的轴相垂直的方向上形成。
[0173] 点A及点F为构成铸模310的膜的边缘部。图案部311存在于点C与点D之间。点C与点D之间存在点O。从对膜的转印性及、对铸模310的转印材料的直接涂布性方面出发,点C与点D的中点优选为点O(距离CO=距离DO)。阻碍区312存在于点B与点C之间,及、点D与点E之间。点C与点O的距离小于点B与点O的距离(距离CO<距离BO)。点D与点O的距离小于点E与点O的距离(距离DO<距离EO)。点B与点E的中点可以是点O(距离BO=距离EO)。
[0174] 表示膜的边缘部的点A,F、与表示阻碍区312外侧的端部的点B,E,可以满足点A=点B、点E=点F两方关系,或任一方的关系。点A=点B、且点E=点F时,为膜的表面的整个面具备微细凹凸结构。但是,由第1实施方式的铸模300向构成第2实施方式的铸模310的膜转印微细凹凸结构时,及、在第2实施方式的铸模310的微细凹凸结构面上涂布转印材料,向被处理体上转印时,难以向接近边缘部的部分转印微细凹凸结构。因此,从生产性能方面出发,优选点A≠点B、且点E≠点F。
[0175] 阻碍区312的大小(距离BC,距离DE),只要能得到必要面积的图案部311,从对膜的直接涂布性方面出发,越大的越优选。根据使用的溶液的粘度,或图案部311中微细凹凸结构的形状会发生变化,但大概优选10μm以上,更优选50μm以上。特别是,即使相对于使用铸模310时产生的网格(ウエブ)的振动和偏斜,也能发挥阻碍区312的效果方面出发,优选100μm以上,优选1mm以上,更优选3mm以上,更加优选5mm以上。为了抑制阻碍区312上在强的应力下分裂的转印材料涂布液向图案部311侧的移动,阻碍区312的宽优选30mm以下,优选15mm以下,最优选8mm以下。
[0176] 本实施方式涉及的铸模310中,铸模(I)、(IV)中,优选阻碍区312的平均粗糙度Rf2小于图案部311的平均粗糙度Rf1。特别是,为了改善涂布性,优选阻碍区312的平均粗糙度Rf2由阻碍区312的内侧,即图案部311侧至外侧连续地减少,即具有梯度。另一方面,转印用铸模(II)、(III)中,优选阻碍区12的平均粗糙度Rf2大于图案部311的平均粗糙度Rf1。特别是,为了改善涂布性,优选阻碍区312的平均粗糙度Rf2从阻碍区312的内侧,即图案部311侧至外侧连续地增加。即、优选阻碍区312的平均粗糙度Rf2具有梯度。
[0177] 本实施方式涉及的铸模310中,具有微细凹凸结构的图案部311、与不具有微细凹凸结构的非图案部313(图24中点A-B间、点E-F间)之间,配置了对于图案部311的平均粗糙度Rf1,满足上述说明的平均粗糙度Rf2的关系性的阻碍区312,通过此,形成了非图案部313与图案部311之间的粗糙度Rf缓慢地变化的结构。涂布液与非图案部313的亲和性在体现出脱模性范围内高时,涂布液的接触角连续地变化,施加于涂布液的力F(θ)也连续地变化。由此,使用转印用铸模(III)、(IV)可以缓和涂布液的液滴(液膜)内部的应力集中,抑制涂布不良(1),保持良好的涂布性。此外,涂布液与非图案部313的亲和性低时,因为急剧地接触角的变化,施加于阻碍区312中涂布液的应力变大。由此,通过使用铸模(I)、(II),非图案部313上被排斥的液滴化的涂布液不会穿越阻碍区312,进而抑制涂布不良(2),保持图案部
311上的良好的涂布性。因此,可以提供转印材料的涂布性良好的铸模310。
[0178] (第3实施方式)
[0179] 图25为显示第3实施方式涉及的转印用铸模的模式图。如图25所示,该铸模320为圆盘形状的平板铸模。
[0180] 另外,将该铸模320作为原版(主模),由铸模320转印形成的树脂平板铸模(膜状树脂模具)也与铸模320有同样的构成。铸模320具备有,表面上具有微细凹凸结构的图案部321及阻碍区322。另外,图25中没有记载,上述说明的非图案阻碍区,或非图案阻碍区的间断、阻碍区的间断,但是也包含这些。此外,以下使用了图案部321被阻碍区322夹持这样的表述,这些也适用上述说明的夹持的定义。
[0181] 如图25所示,图案部321在被阻碍区322包围的状态下配置。图案部321与阻碍区322的配置定义如下。构成铸模320的平板的中心为点O。相对于穿过该点O的直线,图案部
321及阻碍区322中的点分别对称地存在。以下的说明,是以点O为始点的一条线段。对该线段上的铸模320中的各位置进行说明。
[0182] 该线段中,点C为构成铸模320的平板的边缘部。图案部321存在于以点O为中心,以线段OA为半径的圆的内侧。阻碍区322位于以线段OA为半径的圆的外侧,存在于以点O为中心,线段OB为半径的圆的内侧。即、阻碍区322具有大半径=线段OB、小半径=线段OA所示的圆环形状。线段OA短于线段OB(距离OA<距离OB)。此外,表示平板的边缘部的点C、与表示阻碍区322的外侧端部的点B满足点C=点B的关系。此时,平板的表面整个面具有微细凹凸结构。
[0183] 阻碍区322的大小,只要能得到必要面积的图案部321,从对平板的直接涂布性方面出发,越大的越优选。根据使用的溶液的粘度,或图案部321中微细凹凸结构的形状会发生变化,但点A与点B的距离,优选大概10μm以上,更优选50μm以上。特别是,从即使对于铸模320涂布涂布液时铸模发生振动等,也可以良好地发挥阻碍区322的效果方面出发,优选100μm以上,优选1mm以上,更优选3mm以上,更加优选5mm以上。为了抑制阻碍区322上在强的应力下分裂的转印材料涂布液向图案部321侧的移动,阻碍区322的宽优选30mm以下,优选
15mm以下,最优选8mm以下。
[0184] 铸模320中,优选铸模(I)、(IV)中,阻碍区322的平均粗糙度Rf2小于图案部321的平均粗糙度Rf1。特别是,为了改善涂布性,优选阻碍区322的平均粗糙度Rf2从阻碍区322的内侧,即图案部321侧至外侧连续地减少,即具有梯度。铸模(II)、(III)中,优选阻碍区322的平均粗糙度Rf2大于图案部321的平均粗糙度Rf1。特别是,为了改善涂布性,优选阻碍区322的平均粗糙度Rf2从阻碍区322的内侧,即图案部321侧至外侧连续地增加。即、优选阻碍区322的平均粗糙度Rf2具有梯度。
[0185] 铸模320中,通过在具有微细凹凸结构的图案部321、与不具有微细凹凸结构的非图案区域323(图25中大半径=线段OC、小半径=线段OB所示的圆环形状区域)之间,配置对于图案部321的平均粗糙度Rf1,满足上述说明的平均粗糙度Rf2的关系性的阻碍区322,由此形成了非图案部323与图案部321之间的粗糙度Rf缓慢地变化的结构。通过该结构,涂布液与非图案部323的亲和性在体现出脱模性范围内高时,涂布液的接触角连续地变化,施加于涂布液的力F(θ)也连续地变化。由此,使用转印用铸模(III)、(IV),可以缓和涂布液的液滴(液膜)内部的应力集中,抑制涂布不良(1),保持良好的涂布性。此外,涂布液与非图案部323的亲和性低时,因为接触角急剧地变化,阻碍区322上中涂布液施加于应力变大。由此,使用铸模(I)、(II),可以使非图案部323上被排斥的涂布液液滴不会穿越阻碍区322,抑制涂布不良(2),保持图案部321上良好的涂布性。因此,可以提供转印材料的涂布性良好的铸模320。
[0186] 此外,铸模320中,对于平板状基材的图案部321的制造方法上,以点O为中心,半径小于OA的圆内侧设置有非图案部。此时,通过另外设置包围该非图案部周围的阻碍区,可以改善对于铸模320的涂布性。此外,上述说明中,虽然代表性列示了如图25所示的、平板状基材表面上外形为圆形的图案部,但作为对于平板状基材的图案部的制造方法,采用使用步进电机的微细加工方法时,图案部的外形不能成为圆形。特别是,采用步进电机时,图案部的轮廓为具有阶段状的台阶形状。此时,可以在其周围设置将其包围的阻碍区。
[0187] 接着,对本发明的实施方式涉及的构成转印用铸模的材质进行说明。
[0188] 构成主模的圆筒状或圆柱状基材或平板基材,从对表面的微细加工方面出发,举例有以合成石英或溶融石英为代表的石英、以无碱玻璃、低碱玻璃、碱石灰玻璃为代表的玻璃、以硅片、镍版、蓝宝石、金刚石、类金刚石、含氟类金刚石等为代表的无机材料、或SiC基板或云母基板、聚碳酸酯(PC)基板等。
[0189] 另一方面,作为由圆筒状或圆柱状的原版(主模)转印得到的树脂模具的材质,举例有热塑性树脂、热固化性树脂、光固化性树脂或溶胶凝胶材料等固化物。只由这些材质形成微细凹凸结构或在支持基材上设置由这些材质构成的微细凹凸结构。
[0190] 使用支持膜作为支持基材时,在该支持膜的表面上设置的表面上具有微细凹凸结构的热固化性树脂、光固化性树脂或溶胶凝胶材料等固化物构成了树脂模具。从脱模性方面出发,优选该树脂模具的微细凹凸结构上形成脱模层、或、微细凹凸结构由聚二甲基硅氧烷(PDMS)形成的树脂、含甲基的树脂或含氟树脂构成。
[0191] 脱模层的厚度,从转印精度方面出发,优选30nm以下,优选单分子层以上的厚度。从脱模性方面出发,脱模层的厚度,更优选2nm以上,从转印精度方面出发,更优选20nm以下。构成脱模层的材料,可以根据转印材料适宜选择,没有限制。
[0192] 作为公知的市售品,例如,ZONYLTCCOAT(DuPont社制),CYTOPCTL-107M(旭硝子社制),CYTOPCTL-107A(旭硝子社制),NovecEGC-1720(3M社制),OptoolDSX(大金工业社制),OptoolDACHP(大金工业社制),DURASURFHD-2101Z(大金工业社制),DURASURFHD2100(大金工业社制),DURASURFHD-1101Z(大金工业社制),Neos社制「Ftergent”(例如,M系列:Ftergent251,Ftergent215M,Ftergent250,FTX-245M,FTX-290M;S系列:FTX-207S,FTX-
211S,FTX-220S,FTX-230S;F系列:FTX-209F,FTX-213F,Ftergent222F,FTX-233F,Ftergent245F;G系列:Ftergent208G,FTX-218G,FTX-230G,FTS-240G;Oligomer系列:
Ftergent730FM,Ftergent730LM;FtergentP系列;Ftergent710FL;FTX-710HL等),DIC社制(“メガフアツク”(例如,F-114,F-410,F-493,F-494,F-443,F-444,F-445,F-470,F-471,F-
474,F-475,F-477,F-479,F-480SF,F-482,F-483,F-489,F-172D,F-178K,F-178RM,MCF-
350SF等),大金社制“OptoolTM”(例如,DSX,DAC,AES),“エフト一ンTM”(例如,AT-100),「ゼツフルTM”(例如,GH-701),“ユニダインTM”,“ダイフリ一TM”,“オプトエ一スTM”,住友3-M社制「NovecEGC-1720”,Fluorotech社制“Furorosafu”等,聚硅氧烷系树脂(二甲基聚硅氧烷系油KF96(信越聚硅氧烷社制),作为改性聚硅氧烷的市售品,具体地举例有TSF4421(GE东芝聚硅氧烷社制),XF42-334(GE东芝聚硅氧烷社制),XF42-B3629(GE东芝聚硅氧烷社制),XF42-A3161(GE东芝聚硅氧烷社制),FZ-3720(Dow Corning Toray社制),BY16-839(Dow CorningToray社制),SF8411(Dow Corning Toray社制),FZ-3736(Dow Corning Toray社制),BY 16-876(Dow Corning Toray社制),SF8421(Dow Corning Toray社制),SF8416(Dow Corning Toray社制),SH203(Dow Corning Toray社制),SH230(Dow Corning Toray社制),SH510(Dow Corning Toray社制),SH550(Dow Corning Toray社制),SH710(Dow Corning Toray社制),SF8419(Dow Corning Toray社制),SF8422(Dow Corning Toray社制),BY16系列(Dow Corning Toray社制),FZ3785(Dow Corning Toray社制),KF-410(信越化学工业社制),KF-412(信越化学工业社制),KF-413(信越化学工业社制),KF-414(信越化学工业社制),KF-415(信越化学工业社制),KF-351A(信越化学工业社制),KF-4003(信越化学工业社制),KF-4701(信越化学工业社制),KF-4917(信越化学工业社制),KF-7235B(信越化学工业社制),KR213(信越化学工业社制),KR500(信越化学工业社制),KF-9701(信越化学工业社制),X21-5841(信越化学工业社制),X-22-2000(信越化学工业社制),X-22-3710(信越化学工业社制),X-22-7322(信越化学工业社制),X-22-1877(信越化学工业社制),X-22-2516(信越化学工业社制),PAM-E(信越化学工业社制)),烷烃系树脂(形成烷基系单分子膜的SAMLAY等)。
[0193] 特别是,构成脱模层的材料,从脱模性方面出发优选含甲基的材料、含聚硅氧烷的材料或含氟的材料。特别是,硅烷偶联剂或以PDMS为代表的聚硅氧烷系树脂,可容易地使脱模层的膜厚变薄,且保持转印精度,故而优选。脱模层中使用的材料,可以单独使用1类,也可以同时使用多类。此外,构成脱模层的材料,优选其对于水的接触角在90度以上。在这里接触角意味着,使用构成脱模层的材料制作固体膜(无微细图案的膜)时的接触角。
[0194] 此外,树脂模具的微细凹凸结构上可以设置金属层、金属氧化物层或金属与金属氧化物形成的层(以下略成为金属层)。预先设置这些层,在设置前述的脱模层时,可以更加提高脱模性及转印精度,故而优选。作为金属,举例有例如,铬、铝、钨、钼、镍、金、铂。作为金属氧化物,例如,除了所述的金属氧化物之外,还可以举例如SiO2、ZnO,Al2O3,ZrO2,CaO,SnO2。此外,还可以使用碳化硅、类金刚石或含氟类金刚石等。可以使用这些的混合物。另外,作为金属,从转印精度方面出发优选Cr,作为金属氧化物,优选SiO2,Al2O3,ZrO2,ZnO。
[0195] 金属层,可以是单层可以是多层。特别是,最表面上形成的金属层与模具的微细凹凸结构的粘合性不佳时,模具的微细凹凸结构上形成第1金属层,进一步在第1金属层上形成第2金属层即可。同样地,为了改善粘合性或带电性,第N金属层上可以形成第N+1金属层。作为层数,从转印精度方面出发,优选N≤4,更优选N≤2,更优选N≤1。例如,N=2时,微细凹凸结构表面上设置SiO2形成的第1金属层,第1金属层上可以设置Cr形成的第2金属层。此外,作为构成金属层的金属,从转印精度方面出发,优选Cr,作为金属氧化物,优选SiO2,Al2O3,ZrO2,ZnO。
[0196] 上述的脱模层,可以直接设置在树脂模具的微细凹凸结构上,也可以设置在金属层上。
[0197] 特别是,作为形成树脂模具的微细凹凸结构的材料,优选由聚二甲基硅氧烷(PDMS)形成的树脂、含甲基的树脂或含氟树脂的任一项构成,特别是,更优选由含氟树脂构成。含氟树脂,只要含有氟元素,且相对于水的接触角大于90度,就没有特别限制。树脂模具优选只由表面上具备微细凹凸结构的自立性树脂层,或表面上具备微细凹凸结构的树脂层在支持基材的上所成形的形状。从使用模具时的操作性方面出发,特别优选支持基材上树脂层所成形的形状。
[0198] 此外,树脂层中的树脂表面(微细凹凸结构附近)的氟浓度(Es)大于树脂层中的平均氟浓度(Eb),可以降低树脂表面的自由能,得到与转印材料的脱模性优异的转印用铸模。
[0199] 进一步地,构成树脂层的树脂中的平均氟元素浓度(Eb)与树脂层表面(表层)部的氟元素浓度(Es)的比,满足1<Es/Eb≤30000,可以更能发挥上述效果,所以更优选。特别是,在3≤Es/Eb≤1500、10≤Es/Eb≤100的范围内,可以更加提高脱模性,故而优选。
[0200] 另外,在上述的最宽的范围(1<Es/Eb≤30000)中,在20≤Es/Eb≤200的范围内时,构成树脂模具的树脂层表面(表层)部的氟元素浓度(Es),变得比树脂层中的平均氟浓度(Eb)高,可有效果地减少树脂模具表面的自由能,提高与转印材料的脱模性。此外,使构成树脂模具的树脂层中的平均氟元素浓度(Eb)相对于构成树脂模具的树脂层表面(表层)
部的氟元素浓度(Es)较低时,在提高了树脂自身的强度的同时,可以保持树脂模具中支持基材附近较高的自由能,提高支持基材的粘合性。由此,可以得到对支持基材的粘合性优异,与转印材料的脱模性优异,而且可以将纳米尺寸的凹凸形状重复地从树脂转印到树脂上的树脂模具,所以特别优选。此外,在26≤Es/Eb≤189的范围内时,可以降低构成树脂模具的树脂层表面的自由能,使得反复转印性变得良好,故而优选。进一步地,在30≤Es/Eb≤
160的范围内时,在减少构成树脂模具的树脂层表面的自由能的同时,还可以维持树脂的强度,更加提高了反复转印性,所以优选,如果在31≤Es/Eb≤155范围内,更优选。在46≤Es/Eb≤155内时,可以更加体现出上述效果,故而优选。另外,上述反复转印性意味着可以容易地从树脂模具复制到树脂模具。即,将树脂模具的微细凹凸结构为凸型的树脂模具G1作为铸模,可以转印形成微细凹凸结构为凹型的树脂模具G2,将树脂模具G2作为铸模,可以转印形成微细凹凸结构为凸型的树脂模具G3。同样地,将微细凹凸结构为凸型的树脂模具GN作为铸模,可以转印形成微细凹凸结构为凹型的树脂模具GN+1。此外,一个树脂模具G1作为铸模,可以得到多个树脂模具G2,一个树脂模具G2作为铸模,可以得到多个树脂模具G3。同样地,一个树脂模具GM作为铸模,可以得到多个树脂模具GM+1。此外,使用完的转印用铸模还可以再利用。如此,通过使用满足上述Es/Eb的树脂模具,可以提高环保性。
[0201] 在这里,构成树脂模具的树脂层的树脂表面(微细凹凸结构附近)意味着,例如,由构成树脂模具的树脂层的微细凹凸结构面向支持基材一侧,以厚度方向侵入大约1~10%的部分,或在厚度方向上侵入2nm~20nm的部分。另外,构成树脂模具的树脂层的树脂表面(微细凹凸结构附近)的氟元素浓度(Es),可以通过XPS法定量。XPS法的X线的浸入长只是数nm,较浅,所以适宜定量Es值。作为其它的解析方法,可以采用使用透射型电子显微镜的能量分散型X线分光法(TEM-EDX),算出Es/Eb。此外,构成树脂模具的树脂层的树脂中的平均氟浓度(Fb),可以根据进料量计算出。或根据气相色谱质量分析计(GC/MS)测定。例如,将构成树脂模具的树脂层物理剥离后通过气相色谱质量分析,可以测定出平均氟元素浓度。另一方面,将构成树脂模具的树脂层物理剥离后切片,在烧瓶燃烧法中分解,接着通过离子色谱法分析,可以测定树脂中的平均氟元素浓度(Eb)。
[0202] 构成树脂模具的树脂层中的树脂中,作为可以光聚合的自由基聚合系的树脂,优选使用不含氟的(甲基)丙烯酸酯、含氟(甲基)丙烯酸酯及光聚合引发剂的混合物的固化性树脂组合物(1),或不含氟的(甲基)丙烯酸酯及光聚合引发剂的混合物的固化性树脂组合物(2),或不含氟的(甲基)丙烯酸酯、聚硅氧烷及光聚合引发剂的混合物的固化性树脂组合物(3)的固化性树脂组合物等。此外,还可以使用以金属烷氧化物为代表的含溶胶凝胶材料的固化性树脂组合物(4)。特别是,使用固化性树脂组合物(1)时,可以使该组合物(1)在与表面自由能低的疏水性界面等相接触的状态下固化上述组合物(1),还可以使构成树脂模具的树脂层表面(表层)部的氟元素浓度(Es)大于构成树脂模具的树脂层的树脂中的平均氟元素浓度(Eb),进一步地可以调低树脂中的平均氟元素浓度(Eb)。
[0203] (A)(甲基)丙烯酸酯
[0204] 作为构成固化性树脂组合物(1)的(甲基)丙烯酸酯,只要是后述的(B)含氟(甲基)丙烯酸酯以外的聚合性单体,就没有特别限制,优选具有丙烯酰基或甲基丙烯酰基的单体、具有乙烯基的单体、具有烯丙基的单体,更优选具有丙烯酰基或甲基丙烯酰基的单体。在这其中,优选不含氟的单体。另外,(甲基)丙烯酸酯意味着丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯。
[0205] 此外,作为聚合性单体,优选具备多个聚合性基团的多官能性单体,聚合性基团的数量,从聚合性优异方面出发,优选1~6的整数。此外,2种以上的聚合性单体混合使用时,聚合性基团的平均数优选1~4.5,为了转印精度优异最优选1.5~3.5。使用单一单体时,为了增加聚合反应后的交联点,得到固化物的物理稳定性(强度、耐热性等),优选聚合性基团的数量在3以上的单体。此外,当使用聚合性基团的数量为1或2的单体时,优选与聚合性数不同的单体共同使用。
[0206] 作为(甲基)丙烯酸酯单体的具体例,举例有下述化合物。作为具有丙烯酰基或甲基丙烯酰基的单体,举例有(甲基)丙烯酸、芳香族系(甲基)丙烯酸酯[苯氧基乙基丙烯酸酯、丙烯酸苯甲酯等。]、烃系(甲基)丙烯酸酯[硬脂基丙烯酸酯、月桂基丙烯酸酯、2-乙基己基丙烯酸酯、烯丙基丙烯酸酯、1,3-丁二醇二丙烯酸酯、1,4-丁二醇二丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、二季戊四醇六丙烯酸酯等。]、含有醚性氧原子的烃系(甲基)丙烯酸酯[乙氧基乙基丙烯酸酯、甲氧基乙基丙烯酸酯、缩水甘油丙烯酸酯、四氢糠基酯丙烯酸酯、二乙二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、聚氧乙烯二醇二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯等。]、含官能团的烃系(甲基)丙烯酸酯[2-羟基乙基丙烯酸酯、2-羟基丙基丙烯酸酯、4-羟基丁基乙烯基醚、N,N-二乙基氨基乙基丙烯酸酯、N,N-二甲基氨基乙基丙烯酸酯、N-乙烯基吡咯烷酮、二甲基氨基乙基甲基丙烯酸酯等。]、聚硅氧烷系丙烯酸酯等。其它地,还可列举EO改性丙三醇三(甲基)丙烯酸酯、ECH改性丙三醇三(甲基)丙烯酸酯、PO改性丙三醇三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、EO改性磷酸三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、己内酯改性三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、PO改性三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、三(丙烯酰氧基乙基)异氰脲酸酯、EO改性三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、己内酯改性二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇羟基五(甲基)丙烯酸酯、烷基改性二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇聚(甲基)丙烯酸酯、(二)三羟甲基丙烷四(甲基)丙烯酸酯、烷基改性二季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇乙氧基四(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二乙二醇单乙基醚(甲基)丙烯酸酯、二羟甲基二环戊烷二(甲基)丙烯酸酯、二(甲基)丙烯酰化异氰脲酸酯、1,3-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,4-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、EO改性1,6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、ECH改性1,6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、烯丙氧基聚乙二醇丙烯酸酯、1,9-壬二醇二(甲基)丙烯酸酯、EO改性双酚A二(甲基)丙烯酸酯、PO改性双酚A二(甲基)丙烯酸酯、改性双酚A二(甲基)丙烯酸酯、EO改性双酚F二(甲基)丙烯酸酯、ECH改性六氢邻苯二甲酸二丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、羟基特戊酸新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、EO改性新戊二醇二丙烯酸酯、PO改性新戊二醇二丙烯酸酯、己内酯改性羟基特戊酸酯新戊二醇、硬脂酸改性季戊四醇二(甲基)丙烯酸酯、ECH改性丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、ECH改性邻苯二甲酸二(甲基)丙烯酸酯、聚(乙二醇-四亚甲基二醇)二(甲基)丙烯酸酯、聚(丙二醇-四亚甲基二醇)二(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚硅氧烷二(甲基)丙烯酸酯、四乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚酯(二)丙烯酸酯、聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、二羟甲基三环癸烷二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇改性三羟甲基丙烷二(甲基)丙烯酸酯、二丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三丙三醇二(甲基)丙烯酸酯、EO改性三丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、二乙烯基乙烯尿素、二乙烯基丙烯尿素、2-乙基-2-丁基丙二醇丙烯酸酯、2-乙基己基(甲基)丙烯酸酯、2-乙基己基卡必醇(甲基)丙烯酸酯、2-羟基乙基(甲基)丙烯酸酯、2-羟基丙基(甲基)丙烯酸酯、2-羟基丁基(甲基)丙烯酸酯、2-甲氧基乙基(甲基)丙烯酸酯、3-甲氧基丁基(甲基)丙烯酸酯、4-羟基丁基(甲基)丙烯酸酯、丙烯酸二聚体、(甲基)丙烯酸苯甲酯、丁二醇单(甲基)丙烯酸酯、丁氧基乙基(甲基)丙烯酸酯、丁基(甲基)丙烯酸酯、十六烷基(甲基)丙烯酸酯、EO改性甲酚(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化苯基(甲基)丙烯酸酯、乙基(甲基)丙烯酸酯、二丙二醇(甲基)丙烯酸酯、异戊基(甲基)丙烯酸酯、异丁基(甲基)丙烯酸酯、异辛基(甲基)丙烯酸酯、环己基(甲基)丙烯酸酯、二环戊基(甲基)丙烯酸酯、异龙脑酯(甲基)丙烯酸酯、二环戊基氧乙基(甲基)丙烯酸酯、异肉豆蔻(甲基)丙烯酸酯、月桂基(甲基)丙烯酸酯、甲氧基二丙二醇(甲基)丙烯酸酯、甲氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、甲氧基三乙二醇(甲基)丙烯酸酯、甲基(甲基)丙烯酸酯、甲氧基三丙二醇(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇苯甲酸酯(甲基)丙烯酸酯、壬基苯氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、壬基苯氧基聚丙二醇(甲基)丙烯酸酯、辛基(甲基)丙烯酸酯、对枯基苯氧基乙二醇(甲基)丙烯酸酯、ECH改性苯氧基丙烯酸酯、苯氧基二乙二醇(甲基)丙烯酸酯、苯氧基六乙二醇(甲基)丙烯酸酯、苯氧基四乙二醇(甲基)丙烯酸酯、苯氧基乙基(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇-聚丙二醇(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇(甲基)丙烯酸酯、硬脂基(甲基)丙烯酸酯、EO改性丁二酸(甲基)丙烯酸酯、叔丁基(甲基)丙烯酸酯、三溴苯基(甲基)丙烯酸酯、EO改性三溴苯基(甲基)丙烯酸酯、三(十二烷基)(甲基)丙烯酸酯、异氰脲酸EO改性二及三丙烯酸酯、ε-己内酯改性三(丙烯酰基乙基)异氰脲酸酯、(二)三羟甲基丙烷四丙烯酸酯等。作为具有烯丙基的单体,可列举p-异丙烯基苯酚,作为具有乙烯基的单体,举例有苯乙烯、α-甲基苯乙烯、丙烯腈、乙烯基咔唑等。另外,EO改性意味着乙烯氧化物改性、ECH改性意味着表氯醇改性、PO改性意味着丙烯氧化物改性。
[0207] (B)含氟(甲基)丙烯酸酯
[0208] 作为构成固化性树脂组合物(1)的含氟(甲基)丙烯酸酯,优选具有聚氟亚烷基链及/或全氟(聚氧亚烷基)链、与聚合性基团,进一步优选直链状全氟亚烷基、或、在碳原子-碳原子间插入醚性氧原子且侧链具有三氟甲基的全氟氧亚烷基。此外,特别优选分子侧链或分子结构末端具有三氟甲基的直链状聚氟亚烷基链及/或直链状的全氟(聚氧亚烷基)
链。
[0209] 聚氟亚烷基链,优选碳原子数2~碳原子数24的聚氟亚烷基。此外,聚氟亚烷基可以具有官能团。
[0210] 全氟(聚氧亚烷基)链优选由(CF2CF2O)单元、(CF2CF(CF3)O)单元、(CF2CF2CF2O)单元及(CF2O)单元形成的群中选择的一种以上的全氟(氧亚烷基)单元形成,更优选由(CF2CF2O)单元、(CF2CF(CF3)O)单元、或(CF2CF2CF2O)单元形成。全氟(聚氧亚烷基)链,从含氟聚合物的物理性质(耐热性、耐酸性等)优异方面出发,特别优选由(CF2CF2O)单元形成。全氟(氧亚烷基)单元的数量,从含氟聚合物的脱模性与高硬度方面出发,优选2~200的整数,更优选2~50的整数。
[0211] 作为聚合性基团,优选乙烯基、烯丙基、丙烯酰基、甲基丙烯酰基、环氧基、二氧杂环丁基、氰基、异氰酸酯基或式-(CH2)aSi(M1)3-b(M2)b所示的水解性甲硅烷基,更优选丙烯酰基或甲基丙烯酰基。在这里,M1为通过水解反应被羟基取代的取代基。作为这样的取代基,举例有卤素原子、烷氧基、酰氧基等。作为卤素原子,优选氯原子。作为烷氧基,优选甲氧基或乙氧基,更优选甲氧基。作为M1,优选烷氧基,更优选甲氧基。M2为1价的烃基。作为M2,举例有烷基、被1个以上的芳基取代的烷基、烯基、炔基、环烷基、芳基等,优选烷基或烯基。M2为烷基时,优选碳原子数1~碳原子数4的烷基,更优选甲基或乙基。M2为烯基时,优选碳原子数2~碳原子数4的烯基,更优选乙烯基或烯丙基。a为1~3的整数,优选3。b为0或1~3的整数,优选0。作为水解性甲硅烷基,优选(CH3O)3SiCH2-、(CH3CH2O)3SiCH2-、(CH3O)3Si(CH2)3-或(CH3CH2O)3Si(CH2)3-。
[0212] 聚合性基团的数量,从聚合性优异方面出发,优选1~4的整数,更优选1~3的整数。使用2种以上的化合物时,聚合性基团的平均数优选1~3。
[0213] 含氟(甲基)丙烯酸酯具有官能团时,与支持基材的粘合性优异。作为官能团,举例有具有羧基、磺酸基、酯键的官能团、具有酰胺键的官能团、具有羟基、氨基、氰基、氨酯基、异氰酸酯基、异氰脲酸衍生物的官能团等。特别优选含有以下至少一个官能团:具有羧基、氨酯基、异氰脲酸衍生物的官能团。另外,异氰脲酸衍生物是,具有异氰脲酸骨格的化合物,包含与氮原子结合的至少一个氢原子被其它的基团取代的结构。作为含氟(甲基)丙烯酸酯,可以使用氟(甲基)丙烯酸酯、氟二烯等。作为含氟(甲基)丙烯酸酯的具体例,举例有下述化合物。
[0214] 作为氟(甲基)丙烯酸酯,举例有CH2=CHCOO(CH2)2(CF2)10F、CH2=CHCOO(CH2)2(CF2)8F、CH2=CHCOO(CH2)2(CF2)6F、CH2=C(CH3)COO(CH2)2(CF2)10F、CH2=C(CH3)COO(CH2)2(CF2)8F、CH2=C(CH3)COO(CH2)2(CF2)6F、CH2=CHCOOCH2(CF2)6F、CH2=C(CH3)COOCH2(CF2)6F、CH2=CHCOOCH2(CF2)7F、CH2=C(CH3)COOCH2(CF2)7F、CH2=CHCOOCH2CF2CF2H、CH2=CHCOOCH2(CF2CF2)2H、CH2=CHCOOCH2(CF2CF2)4H、CH2=C(CH3)COOCH2(CF2CF2)H、CH2=C(CH3)COOCH2(CF2CF2)2H、CH2=C(CH3)COOCH2(CF2CF2)4H、CH2=CHCOOCH2CF2OCF2CF2OCF3、CH2=CHCOOCH2CF2O(CF2CF2O)3CF3、CH2=C(CH3)COOCH2CF2OCF2CF2OCF3、CH2=C(CH3)COOCH2CF2O(CF2CF2O)3CF3、CH2=CHCOOCH2CF(CF3)OCF2CF(CF3)O(CF2)3F、CH2=CHCOOCH2CF(CF3)O(CF2CF(CF3)O)2(CF2)3F、CH2=C(CH3)COOCH2CF(CF3)OCF2CF(CF3)O(CF2)3F、CH2=C(CH3)COOCH2CF(CF3)O(CF2CF(CF3)O)2(CF2)3F、CH2=CFCOOCH2CH(OH)CH2(CF2)6CF(CF3)2、CH2=CFCOOCH2CH(CH2OH)CH2(CF2)6CF(CF3)2、CH2=CFCOOCH2CH(OH)CH2(CF2)10F、CH2=CFCOOCH2CH(OH)CH2(CF2)10F、CH2=CHCOOCH2CH2(CF2CF2)3CH2CH2OCOCH=CH2、CH2=C(CH3)COOCH2CH2(CF2CF2)
3CH2CH2OCOC(CH3)=CH2、CH2=CHCOOCH2CyFCH2OCOCH=CH2、CH2=C(CH3)COOCH2CyFCH2OCOC(CH3)=CH2等氟(甲基)丙烯酸酯(但是,CyF表示全氟(1,4-亚环己基)。)。
[0215] 作为氟二烯,举例有CF2=CFCF2CF=CF2、CF2=CFOCF2CF=CF2、CF2=CFOCF2CF2CF=CF2、CF2=CFOCF(CF3)CF2CF=CF2、CF2=CFOCF2CF(CF3)CF=CF2、CF2=CFOCF2OCF=CF2、CF2=CFOCF2CF(CF3)OCF2CF=CF2、CF2=CFCF2C(OH)(CF3)CH2CH=CH2、CF2=CFCF2C(OH)(CF3)CH=CH2、CF2=CFCF2C(CF3)(OCH2OCH3)CH2CH=CH2、CF2=CFCH2C(C(CF3)2OH)(CF3)CH2CH=CH2等氟二烯。
[0216] 另外,本发明中使用的含氟(甲基)丙烯酸酯,为下述化学式(1)所示的含氟聚氨酯(甲基)丙烯酸酯时,在降低树脂中的平均氟元素浓度(Eb)的状态下,可以有效地提高树脂模具的微细凹凸结构表面(表层)部的氟元素浓度(Es),进一步有效地表现出与支持基材的粘附性与脱模性,所以更优选。作为这样的聚氨酯(甲基)丙烯酸酯,可以使用例如,大金工业社制的“OptoolDAC”。
[0217] [化1]
[0218] 化学式(1)
[0219]
[0220] (化学式(1)中,R1表示下述化学式(2),R2表示下述化学式(3)。)
[0221] [化2]
[0222] 化学式(2)
[0223]
[0224] (化学式(2)中,n表示1以上6以下的整数。)
[0225] [化3]
[0226] 化学式(3)
[0227]
[0228] (化学式(3)中,R为H或CH3。)
[0229] 含氟(甲基)丙烯酸酯可以单独使用1种,可以并用2种以上。此外,也可以与耐磨性、耐刮伤性、防指纹附着、防污性、流平性或疏水疏油性等的表面改性剂并用。举例有例如,Neos社制“Ftergent”(例如,M系列:Ftergent251、Ftergent215M、Ftergent250、FTX-245M、FTX-290M;S系列:FTX-207S、FTX-211S、FTX-220S、FTX-230S;F系列:FTX-209F、FTX-
213F、Ftergent222F、FTX-233F、Ftergent245F;G系列:Ftergent208G、FTX-218G、FTX-230G、FTS-240G;Oligomer系列:Ftergent730FM、Ftergent730LM;FtergentP系列:
Ftergent710FL、FTX-710HL、等)、DIC社制“メガフアツク”(例如,F-114、F-410、F-493、F-
494、F-443、F-444、F-445、F-470、F-471、F-474、F-475、F-477、F-479、F-480SF、F-482、F-
483、F-489、F-172D、F-178K、F-178RM、MCF-350SF、等)、大金社制“OptoolTM”(例如,DSX、DAC、AES)、“エフト一ンTM”(例如,AT-100)、“ゼツフルTM”(例如,GH-701)、“ユニダインTM”、“ダイフリ一TM”、“オプトエ一スTM”、住友3-M社制“NovecEGC-1720”、Fluorotech社制“Furorosafu”等。
[0230] 含氟(甲基)丙烯酸酯,优选分子量Mw为50~50000,从相溶性方面出发优选分子量Mw为50~5000,更优选分子量Mw为100~5000。使用相溶性低的高分子量物时可以使用稀释溶剂。作为稀释溶剂,优选单一溶剂的沸点为40℃~180℃的溶剂,更优选60℃~180℃,进一步优选60℃~140℃。稀释剂可以使用2种以上。
[0231] 溶剂含量,只要是至少可以在固化性树脂组合物(1)中分散的量即可,优选相对于固化性组合物(1)100重量份为0重量份超~~50重量份。因为担忧干燥后的残存溶剂量过量的除去问题,更优选0重量份超~10重量份。
[0232] 特别是,为了提高流平性而含有溶剂时,优选相对于(甲基)丙烯酸酯100重量份,溶剂含量为0.1重量份以上40重量份以下。溶剂含量若在0.5重量份以上20重量份以下,则因可以维持固化性树脂组合物(1)的固化性,所以更优选,若在1重量份以上15重量份以下,则进一步优选。为了薄化固化性树脂组合物(1)的膜厚而含有溶剂时,相对于(甲基)丙烯酸酯100重量份,溶剂含量在300重量份以上10000重量份以下时,因可以维持涂布后的干燥工序中溶液的稳定性,故而优选,更优选300重量份以上1000重量份以下。
[0233] (C)光聚合引发剂
[0234] 构成固化性树脂组合物(1)的光聚合引发剂,是通过光引发自由基反应或离子反应的化合物,优选引发自由基反应的光聚合引发剂。作为光聚合引发剂,举例有下述光聚合引发剂。
[0235] 此外,可以单独使用或者组合两种以上使用下述公知惯用的光聚合引发剂。苯乙酮系光聚合引发剂:苯乙酮、p-叔丁基三氯苯乙酮、氯苯乙酮、2,2-二乙氧基苯乙酮、羟基苯乙酮、2,2-二甲氧基-2’-苯基苯乙酮、2-氨基苯乙酮、二烷基氨基苯乙酮等。安息香系光聚合引发剂:联苯酰、安息香、安息香甲基醚、安息香乙基醚、安息香异丙基醚、安息香异丁基醚、1-羟基环己基苯基酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基-2-甲基丙烷-1-酮、1-(4-异丙基苯基)-2-羟基-2-甲基丙烷-1-酮、苄基二甲基缩酮等。二苯甲酮系光聚合引发剂:二苯甲酮、苯甲酰安息香酸、苯甲酰安息香酸甲酯、甲基-o-苯甲酰苯甲酸酯、4-苯基二苯甲酮、羟基二苯甲酮、羟基丙基二苯甲酮、丙烯酸二苯甲酮、4,4’-双(二甲基氨基)二苯甲酮、全氟二苯甲酮等。噻吨酮系光聚合引发剂:噻吨酮、2-氯噻吨酮、2-甲基噻吨酮、二乙基噻吨酮、二甲基噻吨酮等。蒽醌系光聚合引发剂:2-甲基蒽醌、2-乙基蒽醌、2-叔丁基蒽醌、1-氯蒽醌、2-戊基蒽醌。缩酮系光聚合引发剂:苯乙酮二甲基缩酮、苄基二甲基缩酮。其它的光聚合引发剂:α-酰基肟酯、苄基-(邻乙氧基羰基)-α-单肟,酰基氧化膦,乙醛酸酯,3-香豆素酮,2-乙基蒽醌,樟脑醌,硫化四甲基秋兰姆,偶氮二异丁腈,过氧化苯甲酰,二烷基过氧化氢,叔丁基过氧化新戊酸等。具有氟原子的光聚合引发剂:全氟叔丁基过氧化物、全氟苯甲酰过氧化物等。
[0236] 固化性树脂组合物(1)可以含有光敏剂。作为光敏剂的具体例,可以将正丁胺,二正丁胺,三正丁基膦,烯丙基硫脲,S-苄基异硫脲对甲苯亚磺酸盐,三乙胺,二乙基氨基乙基甲基丙烯酸酯,三亚乙基四胺,4,4′-双(二烷基氨基)二苯甲酮,N,N-二甲基氨基苯甲酸乙酯,N,N-二甲基氨基苯甲酸异戊酯,戊基-4-二甲基氨基苯甲酸酯,三乙胺,三乙醇胺等胺类的公知惯用的光敏剂的1种或2种以上组合使用。
[0237] 作为市售的引发剂的例子,举例有BASFJapan(株)制的“Irgacure(注册商标)”(例如,Irgacure651、184、500、2959、127、754、907、369、379、379EG、819、1800、784、OXE01、OXE02)或“Darocur(注册商标)”(例如,Darocur1173、MBF、TPO、4265)等。
[0238] 光聚合引发剂,可以只单独使用1种,也可以并用2种以上。并用2种以上时,可以根据含氟(甲基)丙烯酸酯的分散性、及固化性树脂组合物(1)的微细凹凸结构表面(表层)部及内部的固化性方面来选择。举例有例如,将α羟基酮系光聚合引发剂与α氨基酮系光聚合引发剂并用。此外,作为并用2种时的组合,举例有例如,BASFJapan(株)制的“Irgacure”相互之间混用,作为“Irgacure”与“Darocure”的组合,可列举Darocure1173与Irgacure819、Irgacure379与Irgacure127、Irgacure819与Irgacure127、Irgacure250与Irgacure127、Irgacure184与Irgacure369、Irgacure184与Irgacure379EG、Irgacure184与Irgacure907、Irgacure127与Irgacure379EG、Irgacure819与Irgacure184、DarocureTPO与Irgacure184等。
[0239] 固化性树脂组合物(2)可以使用从上述光聚合性混合物中除去了(B)含氟(甲基)丙烯酸酯后的所得物。构成树脂模具的树脂为固化性树脂组合物(2)的固化物时,从转印材料的转印精度方面出发,优选设置金属层与脱模层两方,或任一方。
[0240] 固化性树脂组合物(3)可以使用在上述固化性树脂组合物(1)中添加聚硅氧烷,或在固化性树脂组合物(2)中添加聚硅氧烷的所成物。
[0241] 通过含有聚硅氧烷,借助聚硅氧烷特有的脱模性或滑动性,可以提高转印材料的转印精度。作为固化性树脂组合物(3)中使用的聚硅氧烷,举例有例如,以作为二甲基氯硅烷聚合物的聚二甲基硅氧烷(PDMS)为代表的、常温下显示流动性的线状低聚合度聚硅氧烷油,或这些的改性聚硅氧烷油、高聚合度线状PDMS或PDMS中程度交联后显示出橡胶状弹性的聚硅氧烷橡胶,或这些的改性聚硅氧烷橡胶,另外还有树脂状的聚硅氧烷、PDMS与4官能性硅氧烷构成的具有3维网眼结构的树脂聚硅氧烷树脂(或DQ树脂)等。有时使用有机分子作为交联剂,或使用4官能性硅氧烷(Q单元)。
[0242] 改性聚硅氧烷油、改性聚硅氧烷树脂是聚硅氧烷的侧链及/或末端改性后所成物,分为反应性聚硅氧烷、与非反应性聚硅氧烷。作为反应性聚硅氧烷,优选含有-OH基(羟基)的聚硅氧烷、含有烷氧基的聚硅氧烷、含有三烷氧基的聚硅氧烷、含有环氧基的聚硅氧烷。作为非反应性聚硅氧烷,优选含有苯基的聚硅氧烷、含有甲基与苯基两方的聚硅氧烷等。可以使用对1个聚硅氧烷分子实施了2个以上上述改性的所成物。
[0243] 作为改性聚硅氧烷的市售品,具体地举例有TSF4421(GE东芝聚硅氧烷社制),XF42-334(GE东芝聚硅氧烷社制),XF42-B3629(GE东芝聚硅氧烷社制),XF42-A3161(GE东芝聚硅氧烷社制),FZ-3720(Dow Corning Toray社制),BY16-839(Dow Corning Toray社制),SF8411(Dow Corning Toray社制),FZ-3736(Dow Corning Toray社制),BY16-876(Dow 
Corning Toray社制),SF8421(Dow Corning Toray社制),SF8416(Dow Corning Toray社制),SH203(Dow Corning Toray社制),SH230(Dow Corning Toray社制),SH51O(Dow 
Corning Toray社制),SH550(Dow Corning Toray社制),SH710(Dow Corning Toray社制),SF8419(Dow Corning Toray社制),SF8422(Dow Corning Toray社制),BY16系列(Dow 
Corning Toray社制),FZ3785(Dow Corning Toray社制),KF-410(信越化学工业社制),KF-
412(信越化学工业社制),KF-413(信越化学工业社制),KF-414(信越化学工业社制),KF-
415(信越化学工业社制),KF-351A(信越化学工业社制),KF-4003(信越化学工业社制),KF-
4701(信越化学工业社制),KF-4917(信越化学工业社制),KF-7235B(信越化学工业社制),KR213(信越化学工业社制),KR500(信越化学工业社制),KF-9701(信越化学工业社制),X21-5841(信越化学工业社制),X-22-2000(信越化学工业社制),X-22-3710(信越化学工业社制),X-22-7322(信越化学工业社制),X-22-1877(信越化学工业社制),X-22-2516(信越化学工业社制),PAM-E(信越化学工业社制)等。
[0244] 作为反应性聚硅氧烷,举例有氨基改性、环氧基改性、羧基改性、甲醇改性、甲基丙烯酸改性、乙烯基改性、巯基改性、酚基改性、单末端反应性、不同种的官能团改性等。
[0245] 此外,通过含有具有乙烯基、甲基丙烯酸基、氨基、环氧基或脂环式环氧基的任一项的聚硅氧烷化合物,可以将聚硅氧烷介由化学键组合入树脂模具中,所以提高了转印精度。特别是,通过含有具有乙烯基、甲基丙烯酸基、环氧基或脂环式环氧基的任一项的聚硅氧烷化合物,可以更加发挥上述效果,故而优选。从树脂模具的树脂层的固化性方面出发,优选含有具有乙烯基或甲基丙烯酸基的任一项的聚硅氧烷化合物。此外,从对支持基材的粘附性方面出发,优选含有具有环氧基或脂环式环氧基的任一项的聚硅氧烷化合物。含有具有乙烯基、甲基丙烯酸基、氨基、环氧基或脂环式环氧基的任一项的聚硅氧烷化合物,可以只使用1类,也可以多个并用。
[0246] 具有光聚合性基团的聚硅氧烷、与不具有光聚合性基团的聚硅氧烷,可以并用,也可以单独使用。
[0247] 作为具有乙烯基的聚硅氧烷化合物,举例有例如,KR-2020(信越聚硅氧烷社制)、X-40-2667(信越聚硅氧烷社制)、CY52-162(Dowcorning社制)、CY52-190(Dowcorning社制)、CY52-276(Dowcorning社制)、CY52-205(Dowcorning社制)、SE1885(Dowcorning社制)、SE1886(Dowcorning社制)、SR-7010(Dowcorning社制)、XE5844(GE东芝聚硅氧烷社制)等。
[0248] 作为具有甲基丙烯酸基的聚硅氧烷化合物,举例有例如,X-22-164(信越聚硅氧烷社制),X-22-164AS(信越聚硅氧烷社制)、X-22-164A(信越聚硅氧烷社制)、X-22-164B(信越聚硅氧烷社制)、X-22-164C(信越聚硅氧烷社制)、X-22-164E(信越聚硅氧烷社制)等。
[0249] 作为具有氨基的聚硅氧烷化合物,举例有例如,PAM-E(信越聚硅氧烷社制)、KF-8010(信越聚硅氧烷社制)、X-22-161A(信越聚硅氧烷社制)、X-22-161B(信越聚硅氧烷社制)、KF-8012(信越聚硅氧烷社制)、KF-8008(信越聚硅氧烷社制)、X-22-166B-3(信越聚硅氧烷社制)、TSF4700(Momentive Performance Materials·Japan社制)、TSF4701
(Momentive Performance Materials·Japan社制)、TSF4702(Momentive Performance 
Materials·Japan社制)、TSF4703(Momentive Performance Materials·Japan社制)、
TSF4704(Momentive Performance Materials·Japan社制)、TSF4705(Momentive 
Performance Materials·Japan社制)、TSF4706(Momentive Performance Materials·
Japan社制)、TSF4707(Momentive Performance Materials·Japan社制)、TSF4708
(Momentive Performance Materials·Japan社制)、TSF4709(Momentive Performance 
Materials·Japan社制)等。
[0250] 作为具有环氧基的聚硅氧烷化合物,举例有例如,X-22-163(信越聚硅氧烷社制)、KF-105(信越聚硅氧烷社制)、X-22-163A(信越聚硅氧烷社制)、X-22-163B(信越聚硅氧烷社制)、X-22-163C(信越聚硅氧烷社制)、TSF-4730(Momentive Performance Materials·Japan社制)、YF3965(Momentive Performance Materials·Japan社制)等。
[0251] 作为具有脂环式环氧基的聚硅氧烷,举例有例如,X-22-169AS(信越聚硅氧烷社制)、X-22-169B(信越聚硅氧烷社制)等。
[0252] 固化性树脂组合物(4),可以采用对于上述固化性树脂组合物(1)~(3),添加了下述的溶胶凝胶材料的所成物,或者只由溶胶凝胶材料构成的组合物。对于固化性树脂组合物(1)~固化性树脂组合物(3),加入溶胶凝胶材料,通过溶胶凝胶材料特有的收缩而具有提高上述模具的复制效率的效果,或发挥溶胶凝胶材料特有的作为无机的性质,提高微细凹凸结构的耐久性,提高转印用铸模的反复使用性。
[0253] 作为构成树脂模具的溶胶凝胶材料,只要是通过热或催化剂的作用,进行水解·缩聚,而固化的化合物群的、,金属烷氧化物、金属醇化物、金属螯合化合物、卤素化硅烷、液状玻璃、旋涂玻璃或这些的反应物就没有特别限制。将这些总称为金属烷氧化物。
[0254] 金属烷氧化物是以Si,Ti,Zr,Zn,Sn,B,In,Al为代表的金属,与羟基、甲氧基、乙氧基、丙基、或、异丙基等官能团结合的化合物群。这些官能团可以通过水、有机溶剂或水解催化剂等,进行水解·缩聚反应,生成金属氧键(-Me-O-Me-键。只是,Me为金属)。例如,金属为Si时,生成-Si-O-Si-这样的金属氧键(硅氧烷键)。使用金属(M1)、与金属(Si)的金属烷氧化物时,例如生成-M1-O-Si-这样的键。
[0255] 例如,作为金属(Si)的金属烷氧化物,举例有例如,二甲基二乙氧基硅烷、二苯基二乙氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、对苯乙烯三乙氧基硅烷、甲基苯基二乙氧基硅烷、四乙氧基硅烷、对苯乙烯三乙氧基硅烷等、与这些化合物群的乙氧基被甲氧基、丙基、或异丙基取代的化合物等。此外可以选择二苯基硅二醇或二甲基硅二醇这样具有羟基的化合物。
[0256] 此外,也可以是1个以上的上述官能团不经由氧原子从金属直接被苯基等取代的形态。举例有例如,二苯基硅二醇或二甲基硅二醇等。通过使用这些化合物群,可以提高缩合后的密度,提高抑制转印材料对于树脂模具浸透的效果,提高转印材料的转印精度。
[0257] 卤素化硅烷是指,上述金属烷氧化物的金属为硅,水解缩聚的官能团被卤素原子取代的化合物群。
[0258] 作为液状玻璃,举例有Apolloretailing社制的TGA系列等。为了得到期望的物理性质,可以添加其他的溶胶凝胶化合物。
[0259] 此外,作为金属烷氧化物可以使用倍半硅氧烷化合物。倍半硅氧烷是指对于1个硅原子,1个有机基与3个氧原子结合的化合物。作为倍半硅氧烷,只要是组成式(RSiO3/2)n所示的聚硅氧烷,即没有特别限定,可以是具有笼型、桥型、无规型等任一结构的聚硅氧烷。此外,组成式(RSiO3/2)n中,R为取代或非取代的硅氧基,也可以是其他的任意取代基。n优选8~12,为了使固化性树脂组合物(4)的固化性变得良好,更优选8~10,进一步优选n为8。n个R可以分别相同也可以不同。
[0260] 作为倍半硅氧烷化合物,可列举如:聚氢化倍半硅氧烷、聚甲基倍半硅氧烷、聚乙基倍半硅氧烷、聚丙基倍半硅氧烷、聚异丙基倍半硅氧烷、聚丁基倍半硅氧烷、聚仲丁基倍半硅氧烷、聚叔丁基倍半硅氧烷、聚苯基倍半硅氧烷等。此外,对于这些倍半硅氧烷,n个R之中至少1个可以被下面举例示出的取代基取代。作为取代基,可列举出三氟甲基、2,2,2-三氟乙基、3,3,3-三氟丙基、2,2,3,3-四氟丙基、2,2,3,3,3-五氟丙基、2,2,2-三氟-1-三氟甲基乙基、2,2,3,4,4,4-六氟丁基、2,2,3,3,4,4,5,5-八氟戊基、2,2,2-三氟乙基、2,2,3,3-四氟丙基、2,2,3,3,3-五氟丙基、2,2,3,3,4,4,5,5-八氟戊基、3,3,3-三氟丙基、九氟-1,1,2,2-四氢己基、十三氟-1,1,2,2-四氢辛基、十七氟-1,1,2,2-四氢癸基、全氟-1H,1H,2H,
2H-十二烷基、全氟-1H,1H,2H,2H-十四烷基、3,3,4,4,5,5,6,6,6-九氟己基等、烷氧基甲硅烷基等。此外,可以使用市售的倍半硅氧烷。可列举如:Hybrid Plastics公司的各种笼型倍半硅氧烷衍生物、奥德里奇公司的倍半硅氧烷衍生物等。
[0261] 金属烷氧化物可以是聚合反应部分反应后,存在未反应的官能团的预聚物的状态。通过金属烷氧化物部分地缩合,可以得到金属介由氧元素相连的预聚物。即通过部分地缩合,可以制得分子量大的预聚物。金属烷氧化物部分地缩合,可以付与树脂模具柔韧性,结果是,可以抑制使用金属烷氧化物通过转印制作树脂模具时,微细凹凸结构的破坏或裂纹。
[0262] 部分缩合度可以通过反应氛围或金属烷氧化物的组合等来控制,因在何种程度的部分缩合度的预聚物状态下使用,可以根据用途或使用方法适当选择,故没有特别限制。例如,含有部分缩合物的、固化性树脂组合物的粘度在50cP以上时,转印精度及对水蒸气的稳定性得以提高,所以优选,100cP以上时,可以更加体现这些效果,更加优选。特别优选150cP以上,更优选250cP以上。另一方面,粘度的上限值,只要是可以形成转印,就没有特别限制,从转印精度方面出发,优选大概5000cP以下,更优选4000cP以下。此外,促进部分缩合的预聚物可以通过基于脱水反应的缩聚及/或基于脱醇反应的缩聚得到。例如,将金属烷氧化物、水、溶剂(醇、酮、醚等)形成的溶液在20℃~150℃的范围内加热,通过水解、缩聚,可以得到预聚物。缩聚度可以通过温度、反应时间、及压力(减压力)进行控制,可以适宜选择。此外,通过无添加水,利用环境氛围中的水分(基于湿度的水蒸气),慢慢地进行水解·缩聚,可以减小预聚物的分子量分布。进一步地,为了促进缩聚,例如有照射能量线的方法。在这里能量线的光源可以根据金属烷氧化物的种类适宜选择,故没有特别限制,可以采用UV-LED光源、金属卤化物光源、高压汞灯光源等。特别是通过预先在金属醇盐中添加光致酸发生剂,对所述组合物照射能量射线,由光致酸发生剂产生光致酸(Photoacid),所述光致酸作为催化剂,可促进金属烷氧化物的缩聚,制得预聚物。此外,出于控制预聚物的缩合度及空间构型的目的,在金属烷氧化物螯合化的状态下进行上述操作,也可制得预聚物。另外,上述预聚物定义为至少4种以上的金属元素介由氧原子相连的状态。即、将-O-M1-O-M2-O-M3-O-M4-O-以上金属元素缩合的状态定义为预聚物。在这里,M1、M2、M3、M4位金属元素,可以是同一金属元素也可以不同。例如,将包含钛的金属的金属烷氧化物予缩合,生成-O-Ti-O-形成的金属氧键时,[-O-Ti-]n的通式中,n≥4范围为预聚物。同样地,例如,包含钛的金属的金属烷氧化物、与以硅作为金属的金属烷氧化物予缩合,生成-O-Ti-O-Si-O-形成的金属氧键时,[-O-Ti-O-Si-]n的通式中n≥2的范围为预聚物。但是,像-O-Ti-O-Si-这样,包含不同种的金属元素时,并不限制于像-O-Ti-O-Si-这样相互交差的排列。因此,在[-O-M-]n(其中M=Ti或Si)这样的通式中,n≥4的范围为预聚物。另外,使用元素A及元素B,用了-A-B-这样的化学组成的表示,但是这只是为了对元素A与元素B的键结合进行说明所用的表示。例如,元素A具有3个以上的成键位置(结合键)时,也可以使用同样的表示。即,记述为-A-B-,表示至少元素A与元素B形成了化学键,其也包含元素A与元素B以外形成的化学键。
[0263] 金属烷氧化物可以含有含氟硅烷偶联剂。含有含氟硅烷偶联剂时,可以降低金属烷氧化物的固化物形成的树脂模具的微细凹凸结构表面能量,即使不形成脱模层等,也可以提高转印材料的转印精度。这意味着预先将脱模层组合入模具内部。
[0264] 作为含氟硅烷偶联剂,可以是例如通式F3C-(CF2)n-(CH2)m-Si(O-R)3(其中n为1~11的整数,m为1~4的整数,然后R为碳原子数1~3的烷基。)所示的化合物,也包含聚氟亚烷基链及/或全氟(聚氧亚烷基)链。进一步优选在直链状全氟亚烷基、或碳原子-碳原子间插入醚性氧原子,且侧链具有三氟甲基的全氟羟基亚烷基。此外,特别优选分子侧链或分子结构末端具有三氟甲基的直链状聚氟亚烷基链及/或直链状的全氟(聚氧亚烷基)链。聚氟亚烷基链优选碳原子数2~碳原子数24的聚氟亚烷基。全氟(聚氧亚烷基)链优选由(CF2CF2O)单元、(CF2CF(CF3)O)单元、(CF2CF2CF2O)单元、及(CF2O)单元形成的群中选择的1类以上的全氟(氧亚烷基)单元构成,更优选由(CF2CF2O)单元、(CF2CF(CF3)O)单元、或(CF2CF2CF2O)单元构成。全氟(聚氧亚烷基)链,从对表面的偏析性优异方面出发,特别优选由(CF2CF2O)单元构成。
[0265] 此外,本发明中,金属烷氧化物可以含有聚硅烷。聚硅烷,是由硅元素构筑成主链,主链为-Si-Si-反复构成的化合物。对聚硅烷照射能量线(例如UV),将-Si-Si-键切断,生成硅氧烷键。因此,含有聚硅烷,通过UV照射可以有效地生成硅氧烷键,提高以金属烷氧化物为原料转印形成模具时的转印精度。
[0266] 此外,树脂模具可以是含有无机嵌段与有机嵌段的混合型。通过作为混合型,可以提高通过转印制作树脂模具时的转印精度,且提高微细凹凸结构的物理耐久性。进一步地,虽然转印材料的组成也有影响,但转印材料对树脂模具的微细凹凸结构内部的浸透的抑制效果增大,结果是,可以提高转印精度。作为混合型,举例有例如,可以与无机前体光聚合(或热聚合)的树脂或,有机聚合物与无机嵌段以共价键成键的分子等。使用溶胶凝胶材料作为无机前体时,意味着除含有硅烷偶联剂的溶胶凝胶材料之外,还含有可以光聚合的树脂。混合型时,可以混合例如,金属烷氧化物、具备光聚合性基团的硅烷偶合材料,或者例如,金属烷氧化物、具备光聚合性基团的硅烷偶合材料、自由基聚合系树脂等。为了进一步提高转印精度,可以在其中添加聚硅氧烷。含有硅烷偶联剂的金属烷氧化物、与光聚合性树脂的混合比率,从转印精度方面出发,优选3∶7~7∶3的范围。
[0267] 作为构成树脂模具的热塑性树脂,可列举聚丙烯,聚乙烯,聚对苯二甲酸乙二醇酯,聚甲基丙烯酸甲酯,环烯烃聚合物,环烯烃共聚物,透明氟树脂,聚乙烯,聚丙烯,聚苯乙烯,丙烯腈/苯乙烯共聚物,丙烯腈/丁二烯/苯乙烯聚合物,聚氯乙烯,聚偏氯乙烯,聚(甲基)丙烯酸酯,聚芳酯,聚对苯二甲酸乙二醇酯,聚对苯二甲酸丁二醇酯,聚酰胺,聚酰亚胺,聚缩醛,聚碳酸酯,聚苯醚,聚醚醚酮,聚砜,聚醚砜,聚苯硫醚,聚偏二氟乙烯,四氟乙烯/全氟(烷基乙烯基醚)共聚物,四氟乙烯/乙烯共聚物,偏二氟乙烯/四氟乙烯/六氟丙烯共聚物,四氟乙烯/丙烯共聚物,聚氟(甲基)丙烯酸酯系聚合物,主链上具有含氟脂肪族环结构的含氟聚合物,聚氟化乙烯,聚四氟乙烯,聚氯三氟乙烯,氯三氟乙烯/乙烯系共聚物,氯三氟乙烯/烃系烯基醚系共聚物,四氟乙烯/六氟丙烯系共聚物,偏二氟乙烯/六氟丙烯系共聚物等。
[0268] 此外,作为构成树脂模具的热固化性树脂,举例有聚酰亚胺,环氧树脂,聚氨酯树脂等。
[0269] 对构成树脂模具的支持基材(膜)的材质没有特别限制,可以使用玻璃、陶瓷、金属等无机材料、塑料等有机材料。根据成形体的用途,可以使用板、片、膜、薄膜、织物、无纺布、其他任意的形状及这些复合化的所得物,特别优选含有具有弯曲性的连续生产性能优异的片、膜、薄膜、织物、无纺布等。作为具有弯曲性的材质,举例有例如,聚甲基丙烯酸酸甲酯树脂、聚碳酸酯树脂、聚苯乙烯树脂、环烯烃树脂(COP)、交联聚乙烯树脂、聚氯乙烯树脂、聚丙烯酸酯树脂、聚苯醚树脂、改性聚苯醚树脂、聚醚酰亚胺树脂、聚醚砜树脂、聚砜树脂、聚醚酮树脂等非晶性热塑性树脂,或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)树脂、聚萘二甲酸乙二醇酯树脂、聚乙烯树脂、聚丙烯树脂、聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂、芳香族聚酯树脂、聚甲醛树脂、聚酰胺树脂等结晶性热塑性树脂,或丙烯酸系、环氧系、聚氨酯系等紫外线(UV)固化性树脂或热固化性树脂。此外,也可以是紫外线固化性树脂或热固化性树脂、与玻璃等无机基板、上述热塑性树脂、三醋酸酯树脂的组合、或单独使用构成支持基材。
[0270] 以上,对本实施方式涉及的转印用铸模进行说明。接着对使用本发明转印用铸模在被处理体上转印微细凹凸结构的方法进行说明。通过在转印用铸模的图案部的凹部内部填充配置填充层,可以制造填充层转印用铸模。如图26所示,填充层转印用铸模400含有转印用铸模401。转印用铸模401在设置于支持基材402上的树脂层403的表面上具有微细凹凸结构。树脂层403上设置的凹部403a被填充层404填充。
[0271] 图26中“S”意味着转印用铸模401的微细凹凸结构的凸部顶部403b的平均位置。“B”意味着转印用铸模401的微细凹凸结构的凹部403a底部的平均位置。“Scc”意味着配置于转印用铸模401的微细凹凸结构的凹部403a内部的填充层404所露出的表面平均位置。位置S与位置B的最短距离为转印用铸模401的微细凹凸结构的平均深度(高度)h。位置S与位置Scc的最短距离为表示填充层404的填充程度的指标,记为1cc。填充层转印用铸模400在转印用铸模401的微细凹凸结构的凹部403a的内部配置满足0<1cc<1.0h的范围的填充层
404。特别是,从使用填充层转印用铸模400,对难加工基材进行微细加工时的加工精度方面出发,优选满足1cc≤0.9h,更优选1cc≤0.7h,最优选1cc≤0.6h。另一方面,从同样地可以实现效果方面出发,优选下限值满足0.02h≤1cc,更优选满足0.05h≤1cc,最优选满足0.1h≤1cc。
[0272] 对填充层404的充填进行说明。对转印用铸模401涂布稀释了填充层材料的溶液,除去剩余的溶剂可以得到填充层转印用铸模400。在这里,选择水系溶剂(例如,醇、酮、醚等)作为稀释填充层材料的溶剂时,可以提高涂布精度,所以优选。作为涂布方法,可以适用辊涂法,棒涂法,模涂法,喷涂法,凹版涂布法,微凹版涂布法,喷墨法,气刀涂布,流涂,幕帘式涂布法,旋涂法等。稀释填充层材料的浓度,只要是每单位体积的填充层材料的固体分量小于每单位面积下存在的凹凸结构的体积就没有特别限制。
[0273] 从提高对图案部、即转印区的涂布性及填充层的充填配置精度方面出发,水对于转印用铸模401的图案部的接触角在90度以上,图案部的开口率在45%以上,优选50%以上、更优选55%以上、最优选65%以上。进一步地,稀释填充层材料的溶剂为水系溶剂时可以更加实现所述效果,故而优选。作为水系溶剂举例有例如,醇、醚、酯、酮等。特别优选醇、醚、酮。进一步地,从阻碍反弹到图案部上的、非图案部上的涂布液侵入方面出发,水对于阻碍区的接触角优选90度以上。
[0274] 进一步地,填充层材料含有稀释涂布后的溶剂挥发过程中样态发生变化的材料时,推定是由于使材料自身的面积减小的推动力同时也发挥作用,因此可以更高效地充填配置填充层。样态的变化,举例有例如,发热反应或粘度变大等变化。例如,含有以金属烷氧化物为代表的溶胶凝胶材料时,溶剂挥发过程中,与空气中的水蒸气反应,溶胶凝胶材料发生缩聚。由此,因溶胶凝胶材料的能量不稳定化,与伴随着溶剂的干燥下降的溶剂液面(溶剂与空气的界面)相偏离的推动力发生作用,结果,溶胶凝胶材料良好地充填配置在图案部的凹部内部。
[0275] 通过上述操作,制造填充层转印用铸模400时,可以达成图案部内广大的填充层的填充率的均等化。例如以涂布不良(2)为例,如图27所示,对于不设置阻碍区的一般的转印用铸模501,进行上述涂布,制造填充层转印用铸模500时,充填涂布在图案部505上的填充层504,通过非图案部506上被排斥的涂布液的侵入,充填率具有大的分布。
[0276] 另一方面,如图28所示,使用本实施方式涉及的转印用铸模401的填充层转印用铸模400中,通过在图案部405与非图案部406的边界设置阻碍区407,可以有效地阻碍非图案部406上被排斥的涂布液的侵入,故可以减小充填率的分布。即,地点A、B、C的任一个中充填率几乎相同。像这样的地点A,B,C任一场所的充填率几乎相同,是因为设置了阻碍区407,通过在上述说明的条件范围内设置阻碍区407,可以大大地减小对于转印用铸模401涂布涂布液时产生的振动或弯曲的影响。由于可以制造填充层404的充填率分布极小的填充层转印用铸模400,故可以减小使用填充层转印用铸模400对难加工基材进行微细加工时的面内分布,可以在面内均一地发挥难加工基材上设置的微细凹凸结构的效果。
[0277] 接着,对使用本发明的实施方式涉及的填充层转印用铸模400对无机基材实施加工的方法进行说明。图29为显示使用本实施方式涉及的填充层转印用铸模的无机基材的加工方法的各工序的工序图。
[0278] 首先,如图29A所示,对于填充层转印用铸模400,使有机层410成膜,将有机层410贴合在无机基材411上。另外,还可以将填充层转印用铸模400贴合在无机基材411上成膜的有机层410上。接着,如图29B所示,通过实施例如,能量线照射或加热处理,使填充层404与有机层410粘着。接着,如图29C所示剥离转印用铸模401,可以在无机基材411上转印形成填充层404与有机层410。之后,如图29D所示,由填充层403侧开始进行干法蚀刻,可以容易地微细加工有机层410。进一步地,如图29E所示,通过将得到的填充层404与有机层410构成的宽高比高的微细掩模图案作为掩模使其发挥功能,如图29F所示可以容易地加工无机基材411。
[0279] 因为可以这样地加工无机基材411,也可以容易地加工蓝宝石这样的难加工基材。例如,通过上述方法可以容易地加工蓝宝石基材表面。通过在加工的蓝宝石表面上成膜半导体发光元件,可以制造LED。特别是,转印用铸模的微细凹凸结构的节距为100nm~500nm、高度为50nm~500nm时,可以提高LED的内量子效率。进一步地,作为排列,以纳米级规则排列、并且在具有微米级的大的周期性的节距内加入具有微米级周期的变频(変調)时,光萃取效率同时也可以得到提高,可以高效地制造LED。
[0280] 接着,对使用本实施方式涉及的转印用铸模在被处理体上形成微细凹凸结构所适用的方式进行说明。
[0281] 图30及图31为对使用本实施方式涉及的微细凹凸结构转印用铸模在被处理体上形成微细凹凸结构的方法进行说明的工序图。
[0282] 如图30A所示,转印用铸模10在其主面上形成凹凸结构11。凹凸结构11由多个凹部11a和凸部11b构成。转印用铸模10例如为膜状或片状的树脂模具。
[0283] 首先,如图30B所示,转印用铸模10的凹凸结构11的凹部11a的内部充填有后述的为了给第1掩模层形成图案的第2掩模层12。第2掩模层12例如由溶胶凝胶材料形成。
[0284] 接着,如图30C所示,含有第2掩模层12的凹凸结构11上,形成了第1掩模层13。该第1掩模层13用于对后述的被处理体形成图案。第1掩模层13例如由光固化性树脂或热固化性树脂形成。
[0285] 进一步地,如图30C所示,第1掩模层13的上侧可以设置保护层14。保护层14是保护第1掩模层13的层,但并不是必须的。
[0286] 在这里,将转印用铸模10、第2掩模层12及第1掩模层13形成的积层体称为微细图案形成用积层体15、或略称为积层体15。
[0287] 接着,准备图31A所示的被处理体20。被处理体20例如为蓝宝石基板。首先,如图31B所示,在被处理体20的主面上,将除去保护层14后的积层体15、第1掩模层13的露出面与被处理体20的主面相对进行层压(热压着)。接着对积层体15照射能量线使第1掩模层13固化,积层体15粘着在被处理体20上。
[0288] 接着,如图31C所示,将转印用铸模10从第1掩模层13及第2掩模层12剥离。其结果为得到被处理体20、第1掩模层13及第2掩模层12形成的中间体21。
[0289] 接着,将第2掩模层12作为掩模,对第1掩模层13通过例如灰化,如图31D所示形成图案。进一步地,将形成图案的第1掩模层13作为掩模,对被处理体20实施例如反应性离子蚀刻,如图31E所示,被处理体20的主面上形成微细凹凸图案22。最后除去被处理体20的主面上残余的第1掩模层13,得到具有如图31F所示的微细凹凸图案22的被处理体20。
[0290] 该方式中,由图30A~图30C所示的转印用铸模10至得到积层体15为止是一条生产线(以下称为第1线)。这之后的图31A~图31F为另一条生产线(以下称为第2线)。更优选的方式中,第1线、与第2线通过不同的设备进行。因此例如,转印用铸模10为膜状,具有挠性时,将积层体15以卷状(roll状)保管或运送。此外,转印用铸模10为片状时,将多个积层体15重叠后保管或运送。
[0291] 进一步优选的方式中,第1线为积层体15的供应商线,第2线为积层体15的用户线。像这样在供应商线预先量产积层体15,提供给用户,具有下述优点。
[0292] (1)反应构成积层体15的转印用铸模10的微细凹凸结构的精度,可以对被处理体20进行微细加工。即,可以通过积层体15确保微细凹凸结构的精度,无需使用繁琐的工序或装置,可以在被处理体20的面内进行精度高的微细加工。
[0293] (2)可以在最适于使用加工而成的被处理体20制造设备的场所中使用积层体15。即,可以制造具有稳定功能的设备。
[0294] 如上所述,通过将第1线作为积层体15的供应商线,第2线作为积层体15的用户线,可以在最适于加工被处理体20,且最适于使用加工而成的被处理体20制造设备的环境中使用积层体15。由此,可以提高被处理体20的加工及设备装配的吞吐量。进一步地,积层体15为由转印用铸模10与转印用铸模10的微细凹凸结构上设置的功能层构成的积层体。即,可以通过积层体15转印用铸模10的微细凹凸结构的精度确保决定被处理体20的加工精度的掩模层的配置精度。根据上述,通过使第1线为积层体15的供应商线,第2线为积层体15的用户线,可以在使用加工的被处理体20制造设备最合适的环境中,使用积层体15高精度地加工使用被处理体20。
[0295] 以下,对为了明确本发明的效果而进行的实施例进行说明。
[0296] 实施例中,使用以下材料及测定方法。
[0297] ·DACHP...含氟聚氨酯(甲基)丙烯酸酯(OPTOOLDAC HP(大金工业社制))
[0298] ·M350...三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(东亚合成社制M350)
[0299] ·I.184...1-羟基-环己基-苯基-酮(BASF社制Irgacure(注册商标)184)
[0300] ·1.369...2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉基苯基)-丁酮-1(BASF社制Irgacure(注册商标)369)
[0301] ·TTB...钛(IV)钛酸四丁酯单体(Wako社制)
[0302] ·DEDFS...二乙氧基二苯基硅烷(ヂエトキシヂフエニルシラン)(信越聚硅氧烷社制LS-5990)
[0303] ·X21-5841...末端OH改性聚硅氧烷(信越聚硅氧烷社制)
[0304] ·SH710...苯基改性聚硅氧烷(Dow Corning Toray社制)
[0305] ·3APTMS...3丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KBM5103(信越聚硅氧烷社制))
[0306] ·M211B...双酚A EO改性二丙烯酸酯(Aronix M211B(东亚合成社制))
[0307] ·M101A...苯酚EO改性丙烯酸酯(Aronix M101A(东亚合成社制))
[0308] ·OXT221...3-乙基-3{[(3-乙基3-环氧丙烷)甲氧基]甲基}氧杂环丁烷(アロンオキセタンOXT-221(东亚合成社制))
[0309] ·CEL2021P...3、4-环氧环己烯基甲基-3、’4’-环氧环己烯甲酸酯
[0310] ·DTS102...二苯基[4-(苯硫基)苯基]锍六氟磷酸酯(光致酸发生剂(みどり化学社制))
[0311] ·DBA...9、10-二丁氧基蒽(Anthracure(注册商标)UVS-1331(Anthracure(注册商标)UVS-1331(川崎化成社制))
[0312] ·PGME...丙二醇单甲基醚
[0313] ·MEK...甲基乙基酮
[0314] ·MIBK...甲基异丁基酮
[0315] ·Es/Eb...对表面上具备微细凹凸结构的树脂模具通过XPS法测定的表面(表层)氟元素浓度(Es)、与平均氟元素浓度(Eb)的比率。
[0316] 树脂模具的表面(表层)氟元素浓度通过X线光电子分光法(X-ray Photoelectron Spectroscopy:XPS)测定。XPS中,因为X线对样品表面的侵入长为较浅的数nm,故采用XPS的测定值作为本发明中树脂模具表面(表层)的氟元素浓度(Es)。将树脂模具剪裁为约2mm见方的小片,覆盖1mm×2mm的插槽型掩模在下述条件下供于XPS测定。
[0317] XPS测定条件
[0318] 使用机器;赛默飞世尔(Thermo Fisher)ESCALAB250
[0319] 激发源;mono.A1Kα15kV×10mA
[0320] 分析尺寸;约1mm(形状为椭圆)
[0321] 撷取区域
[0322] 全谱扫描;0~1,100eV
[0323] 窄扫描;F1s,C1s,O1s,N1s
[0324] 通能
[0325] 全谱扫描;100eV
[0326] 窄扫描;20eV
[0327] 另一方面,将物理剥离的切片通过烧瓶燃烧法分解,接着通过离子色谱法的图表分析测定构成树脂模具的树脂中的平均氟元素浓度(Eb)。
[0328] <转印用铸模(IV)>
[0329] 对具备点状结构的树脂模具的涂布性实验,如下进行。
[0330] (a)制作圆筒形状铸模
[0331] 使用石英玻璃作为圆筒形状铸模的基材,使用半导体激光器通过直接描画光刻法,在石英玻璃表面上形成微细凹凸结构。作为圆筒形铸模,制作只具有图案部301(以下参照图23)的圆筒形状铸模A、与具有图案部301及阻碍区302的圆筒形状铸模B。图案部301具有的凹凸结构与圆筒形状铸模A,B同样,节距为460nm、高度为460nm、凸部顶部径为50nm。圆筒形状铸模B中的阻碍区302在图案部301的外侧宽为5mm内形成。
[0332] 对于圆筒形状铸模A,B,涂布DURASURFHD-1101Z(大金化学工业社制),60℃下加热1小时后、室温下静置24小时,固定化。之后,DURASURFHD-ZV(大金化学工业社制)中洗涤3次,实施脱模处理。
[0333] (b)制作卷轴状转印用铸模(IV)
[0334] 混合DACHP,M350,L184及1.369,调配固化性树脂组合物。相对于M350、100质量部,添加10~20质量部的DACHP。分别由圆筒形状铸模A,B按照以下工序制作树脂模具C。另外,使用由后述的树脂模具C制作树脂模具D的工序中,使用与制作树脂模具C时使用的树脂同样的树脂,制作树脂模具D。进一步地,测定算出图案部311的结构部分中树脂模具表面(表层)氟元素浓度(Es)与体相(バルク)氟元素浓度(Eb)的比率。
[0335] 在PET膜:A4100(东洋纺社制:宽300mm、厚度100μm)的易粘着面上通过微型凹版涂布(廉井精机社制)涂布固化性树脂组合物至膜厚6μm。接着,分别对于圆筒形状铸模A,B,将涂布了固化性树脂组合物的PET膜用夹棍(0.1MPa)夹持,大气下、温度25℃、湿度60%时,灯2
中心下的积累曝光量为600mJ/cm ,使用FusionUV系统·Japan株式会社制UV曝光装置(H
阀)照射紫外线,连续地实施光固化,得到表面上转印了微细凹凸结构的卷轴状树脂模具C(长度200m、宽300mm)。卷轴状树脂模具C的图案部311中表面微细凹凸结构的形状,通过扫描型电子显微镜观察确认后的结果为:孔形结构,其节距为460nm、深度为460nm、开口宽为
230nm。
[0336] 在PET膜:A4100(东洋纺社制:宽300mm、厚度100μm)的易粘着面上通过微型凹版涂布(廉井精机社制),使用与制作树脂模具C时的树脂相同的固化性树脂组合物涂布至膜厚6μm。接着,对于由圆筒形状铸模A或B直接转印得到的树脂模具C的微细凹凸结构面,将涂布了固化性树脂组合物的PET膜用夹棍(0.1MPa)夹持,大气下、温度25℃、湿度60%时,灯中心下的积累曝光量为600mJ/cm2,使用FusionUV系统·Japan株式会社制UV曝光装置(H阀)照射紫外线,连续地实施光固化,得到多个表面上转印了微细凹凸结构的、具备与圆筒形状铸模A或B相同的微细凹凸结构的卷轴状树脂模具D(长度200m、宽300mm)。卷轴状树脂模具D的表面微细凹凸结构的形状,通过扫描型电子显微镜观察确认后的结果为:点状结构,节距
460nm、高度460nm、凸部顶部径为50nm。得到的具备点状的树脂模具D的表面(表层)氟元素浓度(Es)、与平均氟元素浓度(Eb)的比率(Es/Eb)根据DACHP的进料量为40~80的值,确认到树脂模具D的转印区311及阻碍区312对于水的接触角均大于90度。
[0337] 以下使用树脂模具D进行研究时,选择Es/Eb=74.1,55.4,49.0防水性强的树脂模具,对其全部进行涂布性的研究。
[0338] (c)对树脂模具D(卷轴状转印用铸模(IV))的直接涂布
[0339] 对于树脂模具D的表面上形成的微细凹凸结构面,分别直接涂布以下材料E,F,G,判断涂布性。使用来自铸模A的树脂模具D时,判断图案部311部分、与非图案部313的表面部位的涂布性。使用来自铸模B的树脂模具D时,判断图案部311与阻碍区312的界面及阻碍区312与非图案部313的界面的涂布性。各个表面部位中,涂膜上出现不均或者反弹时判断为涂布不良,没有出现不均或者反弹完成涂布的判断为涂布良好。
[0340] 材料E...充分地混合TTB;DEDFS;TEOS;X21-5841;SH710=65.25∶21.75∶4.35∶4.35∶4.35[g]。接着将含有3.25%的水的乙醇2.3ml在搅拌下慢慢地滴下。之后,80度的环境下熟成4小时,抽真空,得到材料E。
[0341] 材料F...充分地混合TTB;DEDRS;X21-5841;SH710;3APTMS;M211B;M101A;M350;I.184;I369=33.0∶11.0∶4.4∶4.4∶17.6∶8.8∶8.8∶8.8∶2.4∶0.9[g],得到材料F。
[0342] 材料G...加入TTB;DEDRS;X21-5841;SH710;3APTMS=46.9∶15.6∶6.3∶6.3∶25.0[g]充分地混合,接着将含有3.25%的水的乙醇2.3ml在搅拌下慢慢地滴下。之后,80度的环境下熟成2.5小时,抽真空。该溶液中加入混合有M211B;M101A;M350;I.184;1.369=29.6∶29.6∶29.6∶8.1∶3.0[g]的溶液42.2g,充分搅拌,得到材料G。
[0343] 将材料E,F,G在PGME或MIBK中稀释。在稀释倍率为1%~5%的范围内进行,尝试由只有树脂模具D的微细凹凸结构内部被填满的状态到将微细凹凸结构完全填满,且直至微细凹凸结构上形成涂膜的状态。
[0344] 使用与制作上述(b)卷轴状转印用铸模(IV)相同的装置,对树脂模具D的微细凹凸结构面涂布材料E,F,G。使用微型凹版涂布对树脂模具D的微细凹凸结构面涂布稀释的材料,确认为通入80度的干燥氛围的状态。
[0345] (d)阻碍区的结构
[0346] 阻碍区中的微细凹凸结构,依照图案部的平均粗糙度Rf1与阻碍区的平均粗糙度Rf2呈现连续化,且阻碍区的平均粗糙度Rf2向着非图案部(Rf=1)连续地变化的设计方针设计有以下2种情况。即设置平均粗糙度Rf2从图案部侧到阻碍区侧减少的阻碍区。
[0347] (d-1)阻碍区(1)
[0348] 使圆筒形状铸模的圆周方向的节距(周节距)发生变化,轴方向的节距(送料节距),根据周节距呈正规排列。以图案部与阻碍区的界面为点0,设定从图案部到阻碍区方向的轴(距离)。图32是显示此时周节距与距离(图表100)、及粗糙度Rf与距离(图表101)的关系的图表。图32中所示的图表的横轴为自图案部与阻碍区的界面(点0)的距离[mm],纵轴(左)显示周节距[nm],纵轴(右)显示粗糙度Rf的值。图32中,送料节距为周节距×(0.866)。
点0(距离0mm)中的节距为460nm,与图案部连续。离点0的距离越大,周节距呈现指数增加。
伴随着该周节距的变化,粗糙度Rf2连续地变化到平坦1。即粗糙度Rf2从图案部侧至阻碍区侧减少。此外,伴随着节距从图案部侧到阻碍区侧变大,开口率从图案部侧至阻碍区侧增加。
[0349] (d-2)阻碍区(2)
[0350] 只改变圆筒形状铸模的送料节距,周节距固定在460nm。排列为正规排列。以图案部与阻碍区的界面为点0,设定从图案部至阻碍区方向的轴(距离)。图33为此时送料节距与距离(图表102)、及粗糙度Rf与距离(图表103)的关系的图表。图33所示的图表的横轴为自图案部与阻碍区的界面(点0)的距离[mm],纵轴(左)为送料节距[nm],纵轴(右)为粗糙度Rf的值。轴节距固定在460nm。点0(距离0mm)的送料节距为398nm,与图案部连续。离点0的距离越大,周节距呈现指数增加。伴随着该周节距的变化,粗糙度Rf连续地变化到平坦1。即粗糙度Rf2从图案部侧至阻碍区侧减少。此外,伴随着节距从图案部侧到阻碍区侧变大,开口率从图案部侧至阻碍区侧增加。
[0351] (e)涂布结果
[0352] 使用来自不具有阻碍区的铸模A的树脂模具D时(比较例1),不论材料E~G及其浓度,观察到图案部与非图案部界面上出现不均(斑)。观察到在溶剂挥发干燥的同时成为白色的浑浊。这是因为如图1B所示,图案部111与非图案部112的界面上涂布液113的膜内部强的应力产生作用,涂布液113的膜产生分裂,由此产生了涂布不均(膜厚不均)(涂布不良
(1))。
[0353] 使用来自具有阻碍区的铸模B的树脂模具D时(实施例1),不论材料E~G及其浓度,在图案部与阻碍区的界面、及阻碍区与非图案部的界面上没有观察到斑,得到良好的涂布。这是因为如图4A所示,阻碍区111上涂布液113的膜内部的应力得以缓和,涂布液113的膜没有产生分裂,由此可进行良好地涂布。
[0354] (f)其它研究
[0355] 研究(a)~(e)中,对树脂模具D的图案部结构为点状,节距200nm、高度400nm、凸部顶部径20nm的情形进行了相同的研究。对于阻碍区,控制设计上述周节距,使图案部的粗糙度Rf连续地减少,且与非图案部(粗糙度Rf=1的部分)相连。即粗糙度Rf2从图案部侧至阻碍区侧减少。此外,伴随着节距从图案部侧到阻碍区侧变大,开口率从图案部侧至阻碍区侧增加。
[0356] 本研究中,使用来自不具有阻碍区的铸模A的树脂模具D’时(比较例2),不论材料E~G及其浓度,在图案部与非图案部的界面观察到斑。观察到斑为白色的浑浊。另一方面,使用来自具有阻碍区的铸模B树脂模具D时(实施例2),不论材料E~G及其浓度,图案部与阻碍区的界面、及阻碍区与非图案部的界面上没有观察到斑,得到良好的涂布性。
[0357] 此外,不止是卷轴状树脂模具,使用平板铸模进行相同的研究。平板铸模的基材使用石英玻璃,使用半导体激光器通过直接描画光刻法,在平板石英表面上形成微细凹凸结构。作为平板铸模,制作只具有图案部的平板铸模A2、与具有图案部和阻碍区的平板铸模B2。图案部中的微细凹凸结构,平板铸模A2,B2同样地均是,节距为460nm、高度为460nm、凸部底部宽为230nm、凸部顶部径为40nm。此外,使用图案部周围5mm幅度的区域制作平板铸模B2中的阻碍区。
[0358] 本研究中使用来自不具有阻碍区的平板铸模A2的、且具备点状的树脂模具D时(比较例3)、不论材料E~G及其浓度,在图案部与非图案部的界面上观察到斑。观察到斑为白色的浑浊。另一方面,使用来自具有阻碍区的平板铸模B2的树脂模具时(实施例3),不论材料E~G及其浓度,在图案部与阻碍区的界面、及阻碍区与没有微细凹凸结构的部分的界面上,没有观察到斑,得到良好的涂布性。
[0359] (g)脱模性确认
[0360] 使用实施例及比较例中得到的涂布材料E~G后的树脂模具,确认脱模性。脱模性确认实验如下进行。
[0361] 首先,在石英基板上通过旋涂法将材料H涂至500nm~1000nm之间成膜。
[0362] 材料H...
[0363] A液=OXT221;CEL2021P;M211B;M101A=20g∶80g∶50g∶50g
[0364] B液=PGME;DTS102;DBA;I.184=300g∶8g∶1g∶5g
[0365] A液∶B液=100g∶157g
[0366] 接着,将树脂模具的涂布面贴合在材料H膜上,0.05MPa下按压后进行UV照射。最后将树脂模具剥离。
[0367] 通过扫描型电子显微镜及透射型电子显微镜确认脱模性。结果在下述表2中显示。脱模性良好(表2中○印)是指得到“具备微细凹凸结构的任一材料E~F/材料H/石英”构成的结构的情况。微细凹凸结构被破坏时,材料E~F没有被转印时等,全部视为脱模性不良(表2中×印)。
[0368] (比较例)
[0369] 此外,作为比较例,制造如下铸模H:在不具有阻碍区的铸模A的结构中,图案部与非图案部(粗糙度Rf=1的区域)的界面上具备表面上不具有微细凹凸结构的倾斜结构。使用来自铸模I的树脂模具时(比较例4),不论材料E~G及其浓度,在不具有微细凹凸结构的倾斜结构部分中,观察到斑。观察到斑为白色的浑浊。
[0370] 对于来自具有阻碍区的铸模B的树脂模具D,实施以下3种表面处理。
[0371] (比较例5)对于微细凹凸结构面,进行30分钟的臭氧处理。
[0372] (比较例6)对于微细凹凸结构面,进行1分钟的氧灰化。
[0373] (比较例7)对于微细凹凸结构面,通过溅镀,成膜10nm的SiO2膜。
[0374] 对于来自进行过处理的铸模B的树脂模具D,进行同样的涂布性实验及脱模性确认实验。结果在下述表2中显示。
[0375] 实施例及比较例的结果如表2所示。
[0376] [表2]
[0377] 铸模(IV)
[0378]
[0379] 由以上可知,阻碍区不具有微细凹凸结构时(比较例1~4),涂布性均不良。此外,阻碍区具有微细凹凸结构时(实施例1~3),不论图案部中的微细凹凸结构的形状,或铸模的形状,涂布性及脱模性均良好。另一方面,如比较例5~7那样,通过表面处理可以改善涂布性,但会恶化脱模性。
[0380] <转印用铸模(I)>
[0381] 接着,如下进行对具备孔形结构的树脂模具的涂布性实验。
[0382] (h)制作圆筒形状铸模
[0383] 圆筒形状铸模的基材使用石英玻璃,使用半导体激光器通过直接描画光刻法,在石英玻璃表面上形成微细凹凸结构。作为圆筒形状铸模,制作只具有图案部301(以下、参照图23)的圆筒形状铸模I、与具有图案部301和阻碍区302的圆筒形状铸模J。图案部301具有的微细凹凸结构,与圆筒形状铸模I,J均相同,均是节距为460nm、高度为460nm、开口宽为430nm。圆筒形状铸模J中的阻碍区302在图案部301外侧宽度5mm内形成。
[0384] 对于圆筒形状铸模I,J,涂布DURASURFHD-1101Z(大金化学工业社制),60℃下加热1小时后、室温下静置24小时,固定化。之后在DURASURFHD-ZV(大金化学工业社制)中洗涤3次,实施脱模处理。
[0385] (i)制作卷轴状转印用铸模(I)
[0386] 混合DACHP,M350,I.184及I.369,调配固化性树脂组合物。相对于M350、100质量部,添加10~20质量部的DACHP。分别由圆筒形状铸模I,J按以下工序制作树脂模具K。另外,在后述的由树脂模具K制作树脂模具I的工序中,使用与制作树脂模具K时使用的树脂相同的树脂,制作树脂模具L。进一步地,测定算出图案部311的结构部分中,树脂模具表面(表层)氟元素浓度(Es)与体相氟元素浓度(Eb)的比率。
[0387] 在PET膜:A4100(东洋纺社制:宽300mm、厚度100μm)的易粘着面上通过微型凹版涂布(廉井精机社制),涂布固化性树脂组合物至涂布膜厚为6μm。接着,分别对于圆筒形状铸模I,J,将涂布了固化性树脂组合物的PET膜用夹棍(0.1MPa)夹持,在大气下、温度25℃、湿度60%时,灯中心下的积累曝光量为600mJ/cm2,使用FusionUV系统·Japan株式会社制UV曝光装置(H阀)照射紫外线,连续地实施光固化,得到表面上转印了微细凹凸结构的卷轴状树脂模具K(长度200m、宽300mm)。通过扫描型电子显微镜观察确认后的结果,卷轴状树脂模具K的图案部311中表面微细凹凸结构的形状为点状,节距为460nm、高度为460nm。
[0388] 在PET膜:A4100(东洋纺社制:宽300mm、厚度100μm)的易粘着面上通过微型凹版涂布(廉井精机社制),涂布与制作树脂模具K时使用的树脂相同的固化性树脂组合物至涂布膜厚为6μm。接着,对于由圆筒形状铸模I或J直接转印得到的树脂模具K的微细凹凸结构面,将涂布了固化性树脂组合物的PET膜用夹棍(0.1MPa)夹持,于大气下、温度25℃、湿度60%时,灯中心下的积累曝光量为600mJ/cm2,使用FusionUV系统·Japan株式会社制UV曝光装置(H阀)照射紫外线,连续地实施光固化,得到多个表面上转印了微细凹凸结构的、具备与圆筒形状铸模I或J相同的微细凹凸结构的卷轴状树脂模具L(长度200m、宽300mm)。通过扫描型电子显微镜观察确认后的结果,卷轴状树脂模具L的表面微细凹凸的形状为孔形,节距为460nm、高度为460nm、开口宽为430nm。得到的具备孔形的树脂模具D,其表面(表层)氟元素浓度(Es)、与平均氟元素浓度(Eb)的比率(Es/Eb)根据DACHP的进料量在40~80之间,确认到树脂模具L的图案部311及阻碍区312对于水的接触角均大于90度。
[0389] (j)树脂模具L(卷轴状转印用铸模(I))的直接涂布(孔形)
[0390] 对于树脂模具L的表面上形成的微细凹凸结构面,分别直接涂布材料E,F,G,判断涂布性。对于涂布性,当使用来自铸模I的树脂模具L时,判断接近图案部311(以下、参照图24)的非图案部313的区域(图案部311的边缘部),使用来自铸模J的树脂模具L时,判断接近图案部311的阻碍区312的区域(图案部311的边缘部)、及接近非图案部313的阻碍区312的部分(非图案部313的边缘部)。图案部311的边缘部上产生涂布斑时,判断为涂布不良,涂布不产生斑时判断为涂布良好。
[0391] 将材料E,F,G在PGME或MIBK中稀释。在稀释倍率为1%~5%的范围内进行,尝试由只填充树脂模具L的微细凹凸结构内部的状态,至微细凹凸结构完全被填充且微细凹凸结构上形成涂膜的状态。
[0392] 对于树脂模具L的微细凹凸结构面的材料E,F,G的涂布,使用与制作上述(i)卷轴状转印用铸模(I)相同的装置。通过微型凹版涂布在树脂模具L的微细凹凸结构面上涂布稀释的材料E,F,G,确认通入80度的干燥空气的状态。
[0393] (k)阻碍区的结构
[0394] 作为阻碍区有2种设计,分别存在于不同的圆筒形状铸模上。其中的一个,阻碍区中微细凹凸结构的设计方针为,图案部的平均粗糙度Rf1与阻碍区的平均粗糙度Rf2呈连续化,且阻碍区的平均粗糙度Rf2至非图案部(Rf=1)呈连续地变化(阻碍区A)。
[0395] 另外一个,阻碍区中微细凹凸结构的设计方针为,图案部的平均粗糙度Rf1与阻碍区的平均粗糙度Rf2呈非连续化,且阻碍区的平均粗糙度Rf2至非图案部(Rf=1)呈非连续地变化(阻碍区B)。
[0396] 只改变圆筒形状铸模的送料节距,周节距固定在460nm。排列为正规排列。以图案部与阻碍区的界面为点0,设定从图案部至阻碍区方向的轴(距离)。图34为涉及阻碍区A的图,显示此时送料节距与距离(图表104)、及粗糙度Rf与距离(图表105)的关系的图表。图34所示的图表横轴为自图案部与阻碍区的界面(点0)的距离[rrm],纵轴(左)为送料节距[nm],纵轴(右)为粗糙度Rf的值。点0(距离0mm)的送料节距为398nm,与图案部连续。离点0的距离越大,周节距呈现指数增加。伴随着该周节距的变化,粗糙度Rf,连续地变化到平坦
1。即粗糙度Rf2从图案部侧至阻碍区侧减少。此外,伴随着节距从图案部侧到阻碍区侧变大,开口率从图案部侧至阻碍区侧减少。
[0397] 图35为涉及阻碍区B的图,显示此时送料节距与距离(图表106)、及粗糙度Rf与距离(图表107)的关系的图表。图35所示的图表的横轴为自图案部与阻碍区的界面(点0)的距离[mm],纵轴(左)为送料节距[nm],纵轴(右)为粗糙度Rf的值。图35中,在点0(距离0mm)位置上,为了显示图案部与阻碍区的Rf及送料节距的非连续性,作为参照点还记载了图案部的Rf(A)及送料节距(B)。阻碍区的点0(距离0mm)中送料节距为867nm,与图案部为非连续,阻碍区内部不改变送料节距。由此,粗糙度Rf,与图案部为非连续,阻碍区内为定值。此外,其至非图案部(因为是平滑的,Rf=1)呈非连续地变化。即粗糙度Rf2从图案部侧至阻碍区侧减少。此外,伴随着节距从图案部侧到阻碍区侧变大,开口率从图案部侧至阻碍区侧减少。
[0398] (1)涂布结果
[0399] 使用来自不具有阻碍区的铸模I的树脂模具L时(比较例8),不论材料E~G及其浓度,非图案部上被排斥的涂布液,通过被排斥的涂布液至稳定为止的自身流动及树脂模具振动引起的流动,侵入图案部,在图案部边缘部观察到涂布斑。涂布固体成分的体积大于微细凹凸结构的体积时,从图案部与非图案部的界面至图案部方向膜厚减少,在此同时,膜厚分布变得良好。另一方面,涂布固体成分的体积小于微细凹凸结构的体积时,由图案部与非图案部的界面朝向转印区方向,图26中例示说明的填充层404的充填率具有图27例示的分布,这一点通过透射型电子显微镜及能量分散型X线分光法观察可以确认到。
[0400] 使用来自具有阻碍区的铸模J的树脂模具L时(实施例4)、不论材料E~G及其浓度,非图案部上被排斥的涂布液,通过被排斥的涂布液至稳定为止的自身流动及树脂模具振动引起的流动,移动到树脂模具的非图案部上,不会穿越阻碍区,在阻碍区的非图案部侧与阻碍区平行排列。因此,在图案部边缘部没有观察到涂布斑。
[0401] (m)其他研究
[0402] 研究(h)~(1)中,对于树脂模具L的图案部结构为孔形,节距为200nm、深度为200nm、开口宽180nm时,进行了相同的研究。设计阻碍区为图案部的粗糙度Rf连续地减少,且与非图案部(粗糙度Rf=1的部分)相连。即、粗糙度Rf2从图案部侧至阻碍区侧减少。此外,伴随着节距从图案部侧到阻碍区侧变大,开口率从图案部侧至阻碍区侧减少。
[0403] 本研究中,使用来自不具有阻碍区的铸模I的树脂模具L′时(比较例9),不论材料E~G及其浓度,非图案部上被排斥的涂布液侵入图案部,结果是,在图案部的边缘部观察到涂布斑。另一方面,使用来自具有阻碍区的铸模J的树脂模具L’时(实施例5),不论材料E~G及其浓度,非图案部上被排斥的涂布液不会穿越阻碍区,结果是,图案部的边缘部被良好地涂布。在非图案部上被排斥、朝向图案部侧,由阻碍区向图案部的侵入被阻止的涂布液,沿着阻碍区的非图案部侧配置。具有阻碍区A的情况或具有阻碍区B的情况均得到了良好的涂布结果,非图案部上被排斥的涂布液的阻碍性(在阻碍区被排斥的情况),强于具有阻碍区B的情况。
[0404] 此外,使用平板铸模而非圆筒形状铸模进行相同的研究。平板铸模的基材使用石英玻璃,使用半导体激光器通过直接描画光刻法,在平板石英表面上形成微细凹凸结构。作为平板铸模,制作只具有图案部的平板铸模I2、与具有图案部和阻碍区的平板铸模J2。对于图案部中的微细凹凸结构,平板铸模I2,J2均同样地节距为460nm、深度为460nm、开口宽为430mn。此外,平板铸模J2中的阻碍区,使用图案部周围5mm宽,制作而成。
[0405] 本研究中,使用来自不具有阻碍区的平板铸模I2的、具备孔形的树脂模具L时(比较例10)、不论材料E~G及其浓度,非图案部上被排斥的涂布液侵入图案部,其结果为在图案部的边缘部观察到涂布斑。另一方面,使用来自具有阻碍区的平板铸模J2的树脂模具时(实施例6)、不论材料E~G及其浓度,非图案部上被排斥的涂布液不会穿越阻碍区,结果是,图案部的边缘部被良好地涂布。在非图案部上被排斥、被阻止朝向图案部侧通过阻碍区侵入到图案部的涂布液,沿着阻碍区的非图案部侧配置。
[0406] (n)脱模性确认
[0407] 使用实施例及比较例中得到的涂布材料E~G后的树脂模具,确认脱模性。脱模性确认实验如下进行。
[0408] 首先,在蓝宝石基板上通过旋涂法使光固化性树脂(MUR/丸善石油化学社制)形成750nm的膜。
[0409] 接着,将树脂模具的涂布面与材料H膜贴合,使用层压在0.01Mpa下贴合。之后,0.05MPa下按压后,进行UV照射。一直进行UV照射直至积累光量为1200mJ/cm2。最后剥离树脂模具。
[0410] 通过扫描型电子显微镜及透射型电子显微镜确认脱模性。结果如下述表3中所示。脱模性良好(表3中○印)是指得到“具备微细凹凸结构的任一材料E~F/材料H/蓝宝石”形成的结构的情况。微细凹凸结构被破坏时,材料E~F没有被转印的情况等全部为脱模性不良(表3中×印)。
[0411] (比较例)
[0412] 此外,作为比较例,制成以下铸模M:在不具有阻碍区的铸模I的结构中,在图案部与非图案部(粗糙度Rf=1的区域)的界面上具有表面上不具有微细凹凸结构的倾斜结构。使用来自铸模M的树脂模具时(比较例11),不论材料E~G及其浓度,在不具有微细凹凸结构的倾斜结构部分中,观察到斑。观察到斑为白色的浑浊。
[0413] 对于来自具有阻碍区的铸模J的树脂模具L,实施以下3种表面处理。
[0414] (比较例12)对于微细凹凸结构面,进行臭氧处理30分钟。
[0415] (比较例13)对于微细凹凸结构面,进行氧灰化1分钟。
[0416] (比较例14)对于微细凹凸结构面,通过溅镀,使SiO2成膜至10nm。
[0417] 对于来自处理过的铸模J的树脂模具L,进行相同的涂布性实验及脱模性确认实验。结果在下述表3中显示。
[0418] 实施例及比较例的结果在表3显示。
[0419] [表3]
[0420] 铸模(I)
[0421]
[0422] 由上可知,阻碍区不具有微细凹凸结构时(比较例8~10),涂布性均为不良。此外,阻碍区具有微细凹凸结构时(实施例4~6),不论图案部中微细凹凸结构的形状或铸模的形状,涂布性及脱模性均良好。另一方面,如比较例10~14那样,可知实施表面处理,可以改善涂布性,但会恶化脱模性。
[0423] <转印用铸模(I)的制成>
[0424] 按照上述实施例,通过改变微细凹凸结构的节距、开口径及Es/Eb值,控制转印区(图案部)与水的接触角、转印区(图案部)与阻碍区的开口率、转印区(图案部)与阻碍区的粗糙度,制作转印用铸模(I)(卷轴状树脂模具)。另外,<转印用铸模(I)>(i)卷轴状转印用铸模(I)制作中,除了固化性树脂组合物为DACHP∶M350∶I.184∶I.369=17.5g∶100g∶5.5g∶2.0g,以及由圆筒形状铸模转印树脂模具时及由树脂模具转印树脂模具时的积累光量为
1200mJ/cm2以外,同样地制作卷轴状树脂模具。
[0425] 制作的转印用铸模(I)在表4中记载。另外,对于转印区(图案部),通过控制开口径来设计阻碍区。在制作圆筒形状铸模时,调整曝光能量、旋转速度及干法蚀刻时的压力及时间,控制开口径。
[0426] [表4]
[0427]
[0428] 制作表4中记载的转印用铸模(I)No.1~7,将上述材料F在PGME中稀释至3重量%,在转印用铸模(I)上,使用刮棒涂布机进行涂布。涂布速度为25mm/sec。涂布后,将转印用铸模(I)置于80℃的干燥炉中5分钟,除去溶剂,干燥。
[0429] 对涂布性、脱模性、及填充层转印用铸模制作(表4中记为”填充层”)进行评价,通过目测及扫描型电子显微镜来判断。
[0430] 根据表4可知,如No.1,2,4,5所示,通过使Rf1>Rf2、Ar1>Ar2、与图案部的接触角在85°以上、优选92°以上、且开口率满足55%以上,可以同时实现涂布性及脱模性。在阻碍区的非图案部侧中沿着阻碍区配置有涂布液的固体成分,通过目测容易地判断抑制了涂布不良(2)。另外,No.3中涂布性评价是通过涂布不良(2)、即因非图案部上被排斥的液滴侵入图案部引起的涂布膜厚不均的进行判断的结果。降低No.3中记载的转印用铸模的表面氟元素浓度,提高涂布性的结果是,可确认到通过设置No.3记载的阻碍区,可以抑制涂布不良(1),即因图案部与非图案部界面上的涂布液分裂引起的涂布不良。
[0431] 为了更加明确地确认本发明的阻碍区的效果,对于表4的No.1所示的填充层转印用铸模,进一步在下述条件下进行涂布,拍摄表面的状态的照片进行观察。作为新的涂布液,使用在苯酰系丙烯酸聚合物中添加丙烯酸酯单体与光聚合引发剂的所成物。在丙二醇单甲基醚及甲基乙基酮中将浓度调为12.6%,通过25mm/sec.的棒式涂布法成膜。成膜后在
80度的干燥炉内静置5分钟,干燥溶剂。由观察的结果可以确认,非图案部上有非图案部上反弹的来自干燥的涂布液的点(痕迹)(干燥半球状液滴)。另一方面,阻碍区的非图案部侧确认有多个点,这些都来自于通过阻碍结构阻止的、想要侵入图案部的非图案部上被排斥的涂布液滴,在阻碍区的非图案部侧一并干燥的涂布液。以上结果与无法成影的表4的结果一致。如此,通过设置阻碍区,非图案部上被排斥的涂布液通过阻碍区的阻止不能侵入图案部,可以改善对于图案部的涂布性。
[0432] 例如,如No.3中Rf1<Rf2时,非图案部上被排斥的涂布液移动到阻碍结构上,侵入图案部。因此,虽然可以制作填充层转印用铸模,但是如图27例示的,通过扫描型电子显微镜观察确认到填充层转印用铸模的填充层的充填率从阻碍区与图案部的界面到图案部方向慢慢地减少。另一方面,如No.7所示图案部的开口率(Ar1)小于23%,涂布液在图案部上被弹回后液滴化,不能进行涂布。因此,不能制作填充层转印用铸模。因此,不能进行脱模性的平价。此外,如No.6所示,图案部的接触角为45°时,没有发现非图案部上的涂布液被反弹,涂布性良好。但是,填充层转印用铸模中,形成了微细凹凸结构的凸部及凹部全部被覆盖般的、转印材料被膜,不能制作填充层转印用铸模。进一步地,转印实验中,产生脱模不良。
[0433] <转印用铸模(II)的制作>
[0434] 按照上述实施例,改变微细凹凸结构的节距、开口径、及Es/Eb值,控制图案部与水的接触角、图案部与阻碍区的开口率、图案部与阻碍区的粗糙度,制作转印用铸模(II)(卷轴状树脂模具)。
[0435] 制作的转印用铸模(II)在表5中记载。另外,对于图案部,通过控制凸部径来设计阻碍区。调整制作圆筒形状铸模时的曝光能量及旋转速度还有干法蚀刻的压力及时间,控制凸部径。
[0436] [表5]
[0437]
[0438] 制作表5记载的转印用铸模(H),将上述材料F在PGME中稀释至3%,在转印用铸模(II)上使用刮棒涂布机进行涂布。
[0439] 涂布速度为25mm/sec.。涂布后,将转印用铸模(II)置于80℃的干燥炉中5分钟,除去溶剂,干燥。
[0440] 对涂布性、脱模性、及填充层转印用铸模制作(表5中记为”填充层”)进行评价,通过目测及扫描型电子显微镜判断。
[0441] 根据表5可知,如No.8,9,11,12所示,通过满足Rf1<Rf2、Ar1>Ar2、与图案部的接触角在86°以上,优选92°以上、且开口率在90%以上,可以同时实现涂布性及脱模性。在阻碍区的非图案部侧中沿着阻碍区配置有涂布液的固体成分,通过目测容易地判断抑制了涂布不良(2)。另外,No.10中涂布性评价是通过涂布不良(2)、即因非图案部上被排斥的液滴侵入图案部引起的涂布膜厚不均进行判断的结果。降低No.10中记载的转印用铸模的表面氟元素浓度,提高涂布性的结果是,可以确认到通过设置No.10记载的阻碍区,抑制了涂布不良(1),即因图案部与非图案部界面上涂布液的分裂引起的涂布不良。
[0442] 例如,如No.10中Rf1>Rf2时,非图案部上被排斥的涂布液移动到阻碍结构上,侵入图案部。因此,虽然可以制作填充层转印用铸模,但是如图27例示的,通过扫描型电子显微镜观察确认到填充层转印用铸模的填充层的充填率从阻碍区与图案部的界面到图案部方向慢慢地减少。另一方面,如No.14所示图案部的开口率(Ar1)小于31%,涂布液在图案部上被弹回后液滴化,不能进行涂布。由此,不能制作填充层转印用铸模。因此,不能进行脱模性的评价。此外,如No.13所示,图案部的接触角为40°时,没有发现非图案部上的涂布液被反弹,涂布性良好。但是,填充层转印用铸模中,形成了微细凹凸结构的凸部及凹部全部被覆盖般的、转印材料被膜,不能制作填充层转印用铸模。进一步地,转印实验中,产生脱模不良。
[0443] 以上只是针对本发明的实施方式进行说明。另外,本发明并不限定于上述实施方式,可以经过各种变更后实施。上述实施方式中,针对添付的图中图示的大小或形状等,并不限定于此,在能够发挥本发明的效果的范围内可以进行适当地变更。其他的,只要不脱离本发明的目的的范围,也可以适当变更后实施。
[0444] 产业上利用的可能性
[0445] 如以上说明的,可以实现提供具备高脱模性,且转印材料的涂布性良好的微细凹凸结构转印用铸模的效果,其对于例如,纳米·微米级领域内具有受控对象光学元件、生物材料的制造有益。
[0446] 本申请是基于2011年6月30日提出的日本特愿2011-145795、及2011年12月27日提出的日本特愿2011-285596。在这里全部包含这些内容。