モールドおよびその製造方法
【課題】高い精度で安定したパターン形成が可能であり、取扱い性にも優れたモールドと、その製造方法を提供する。
【解決手段】モールド１の一方の面をパターン形成用の凹凸構造領域２を有するパターン形成面１Ａとし、他方の面をベース面１Ｂとし、少なくともパターン形成面１Ａおよびベース面１Ｂにポリジメチルシロキサン層を備えたものとし、パターン形成面１Ａに位置するポリジメチルシロキサン層３を、低分子量シロキサンを［−Ｓｉ（ＣＨ3）2Ｏ−］k（ｋは３〜２０の整数）で表される環状構造としたときに、低分子量シロキサンの含有量が２０００ｐｐｍ以上である高含有率ポリジメチルシロキサンからなるもの、ベース面１Ｂに位置するポリジメチルシロキサン層４を、上記の低分子量シロキサンの含有量が１０００ｐｐｍ以下である低含有率ポリジメチルシロキサンからなるものとした。
【解決手段】モールド１の一方の面をパターン形成用の凹凸構造領域２を有するパターン形成面１Ａとし、他方の面をベース面１Ｂとし、少なくともパターン形成面１Ａおよびベース面１Ｂにポリジメチルシロキサン層を備えたものとし、パターン形成面１Ａに位置するポリジメチルシロキサン層３を、低分子量シロキサンを［−Ｓｉ（ＣＨ3）2Ｏ−］k（ｋは３〜２０の整数）で表される環状構造としたときに、低分子量シロキサンの含有量が２０００ｐｐｍ以上である高含有率ポリジメチルシロキサンからなるもの、ベース面１Ｂに位置するポリジメチルシロキサン層４を、上記の低分子量シロキサンの含有量が１０００ｐｐｍ以下である低含有率ポリジメチルシロキサンからなるものとした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被加工物に所望のパターン（線、模様等の図形）を形成するためのモールドとその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、マスター版にポリジメチルシロキサン等の流動性のある材料を流し込み、そのまま硬化させることで微細な立体構造を有するモールドを作製し、このモールドを使用してマイクロコンタクトプリント法やインプリント法により、樹脂材料等の被加工物にマイクロ〜ナノオーダーの微細なパターンを形成するパターン形成方法が知られている（特許文献１等）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３５３４３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記のようなモールドの作製では、マスター版から剥離したモールドが非常に柔らかいため、検査工程等の後工程における取扱いが難しいという問題があった。
この取扱い性の問題は、マスター版にポリジメチルシロキサン等の材料を流し込んだ後、材料に支持基板を押圧した状態で硬化させ、この支持基板上にモールドを形成することで解決できる。しかし、ポリジメチルシロキサン等の材料の硬化段階で支持基板との固着が生じ、モールドと支持基板との剥離が困難になるという問題があった。
また、従来のポリジメチルシロキサン等の材料を用いたモールドは、ガラス基板、石英基板、シリコン基板等のケイ素含有基板に当接保持してパターン形成を行う場合、あるいは、これらのケイ素含有基板上に載置して長時間保管する場合、ケイ素含有基板との固着を生じ、取扱い性、安定性に欠けるという問題もあった。
本発明は、上述のような実情に鑑みてなされたものであり、高い精度で安定したパターン形成が可能であり、取扱い性にも優れたモールドと、その製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
このような目的を達成するために、本発明のモールドは、一方の面がパターン形成用の凹凸構造領域を有するパターン形成面であり、他方の面がベース面であり、少なくとも前記パターン形成面および前記ベース面にポリジメチルシロキサン層を備え、前記パターン形成面に位置するポリジメチルシロキサン層は、低分子量シロキサンを［−Ｓｉ（ＣＨ3）2Ｏ−］k（ｋは３〜２０の整数）で表される環状構造としたときに、該低分子量シロキサンの含有量が２０００ｐｐｍ以上である高含有率ポリジメチルシロキサンからなり、前記ベース面に位置するポリジメチルシロキサン層は、前記低分子量シロキサンの含有量が１０００ｐｐｍ以下である低含有率ポリジメチルシロキサンからなるような構成とした。
本発明の他の態様として、前記ベース面に位置するポリジメチルシロキサン層の厚みは、０．００５〜５ｍｍの範囲であるような構成とした。
本発明の他の態様として、前記パターン形成面に位置するポリジメチルシロキサン層における水の接触角は、１００°以上であるような構成とした。
【０００６】
本発明のモールドの製造方法は、低分子量シロキサンを［−Ｓｉ（ＣＨ3）2Ｏ−］k（ｋは３〜２０の整数）で表される環状構造としたときに、該低分子量シロキサンの含有量が１０００ｐｐｍ以下である低含有率ポリジメチルシロキサンを支持基板上に塗布して、モールドのベース面を構成するためのポリジメチルシロキサン層用の塗布膜を形成する工程と、該ポリジメチルシロキサン層用の塗布膜上に、前記低分子量シロキサンの含有量が２０００ｐｐｍ以上である高含有率ポリジメチルシロキサンを供給し、該高含有率ポリジメチルシロキサンにマスター版を押し付けることにより、ベース面を構成するための前記ポリジメチルシロキサン層用の塗布膜と該マスター版との間に、モールドのパターン形成面を構成するためのポリジメチルシロキサン層用の塗布膜を形成する工程と、ベース面を構成するためのポリジメチルシロキサン層用の塗布膜およびパターン形成面を構成するためのポリジメチルシロキサン層用の塗布膜を硬化させてモールドとし、該モールドのパターン形成面と前記マスター版とを離型する工程と、前記モールドのベース面と前記支持基板とを離型する工程と、を有するような構成とした。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のモールドは、パターン形成面に位置するポリジメチルシロキサン層が高含有率ポリジメチルシロキサンからなるので、マイクロコンタクトプリント法やインプリント法によるパターン形成に使用する樹脂材料等との離型性に優れ、高精度のパターン形成を安定して行うことが可能であり、また、ベース面に位置するポリジメチルシロキサン層が低含有率ポリジメチルシロキサンからなるので、ガラス基板、石英基板、シリコン基板等のケイ素含有基板に対する反応性が低く、これらの基板上にベース面を当接させてモールドを載置、保管しても固着発生が防止され、また、ケイ素含有基板にベース面を当接させた状態でモールドを保持してパターン形成を行う場合であっても、固着発生が防止され、取扱い性、安定性に優れている。
本発明のモールドの製造方法では、支持基板とマスター版との間でポリジメチルシロキサン層用の塗布膜を硬化させてモールドとし、このモールドのパターン形成面側からマスター版を離型して、支持基板上にモールドを保持した状態とするので、モールド自体は非常に柔らかいものであっても、検査工程等の後工程における取扱いが容易であり、また、支持基板と接触しているモールドのベース面が低含有率ポリジメチルシロキサンからなるので、支持基板が不要となった後の工程においてモールドと支持基板との離型が容易であり、本発明のモールドを確実に製造することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明のモールドの一実施形態を示す断面図である。
【図２】本発明のモールドの製造方法の一実施形態を示す工程図である。
【図３】本発明のモールドを用いたインプリント法の一例を説明するための図面である。
【図４】本発明のモールドを用いたマイクロコンタクトプリント法の一例を説明するための図面である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
［モールド］
図１は、本発明のモールドの一実施形態を示す断面図である。図１において、本発明のモールド１は、一方の面がパターン形成用の凹凸構造領域２を有するパターン形成面１Ａであり、他方の面がベース面１Ｂであり、少なくともパターン形成面１Ａおよびベース面１Ｂにポリジメチルシロキサン層を備えるものであり、図示例では、パターン形成面１Ａ側に位置するポリジメチルシロキサン層３と、ベース面１Ｂ側に位置するポリジメチルシロキサン層４との２層構造となっている。
【００１０】
本発明は、低分子量シロキサンを［−Ｓｉ（ＣＨ3）2Ｏ−］k（ｋは３〜２０の整数）で表される環状構造とし、このような低分子量のシロキサンが、高分子量のシロキサンよりも、ケイ素含有基材に対する反応性が大きいこと、および、低分子量のシロキサンの含有量によって、インプリント法やマイクロコンタクトプリント法によるパターン形成に使用する樹脂材料に対する離型性と、ケイ素含有基材に対する反応性を制御可能なことに着目したものである。そして、本発明では、パターン形成面１Ａに位置するポリジメチルシロキサン層３は、上記の低分子量シロキサンの含有量が２０００ｐｐｍ以上、好ましくは５０００〜３００００ｐｐｍの範囲である高含有率ポリジメチルシロキサンからなっている。また、ベース面１Ｂに位置するポリジメチルシロキサン層４は、上記の低分子量シロキサンの含有量が１０００ｐｐｍ以下、好ましくは０〜５００ｐｐｍの範囲である低含有率ポリジメチルシロキサンからなっている。尚、本発明における低分子量シロキサンの含有量は、アセトンで抽出した後、ガスクロマトグラフィーを用いて検出する方法により測定する。低分子量シロキサン、および、この低分子量シロキサンの含有量については、以下の本発明の説明においても同様である。
【００１１】
モールド１のパターン形成面１Ａに位置するポリジメチルシロキサン層３の低分子量シロキサンの含有量が２０００ｐｐｍ未満であると、パターン形成面１Ａにおける水の接触角が１００°未満となり、パターン形成に使用する樹脂材料に対する離型性が不十分となり、安定したパターン形成が難しくなるおそれがあり好ましくない。一方、モールド１のベース面１Ｂに位置するポリジメチルシロキサン層４の低分子量シロキサンの含有量が１０００ｐｐｍを超えると、モールド１の製造工程、あるいは、モールド１の加工工程、保管状態において、ポリジメチルシロキサン層４（ベース面１Ｂ）が、当接する基板、例えば、ガラス基板、石英基板、シリコン基板等のケイ素を含有する基板との固着を生じるおそれがあり好ましくない。
尚、本発明では、水の接触角は、温度２５℃、湿度３０％、大気圧下でマイクロシリンジから対象物のパターンの存在しない部分（凹凸構造領域外）に水を滴下して３０秒後に接触角測定器（協和界面科学（株）製 ＣＡ−Ｚ型）を用いて測定した値とする。
【００１２】
本発明のモールド１の厚みｔ１は、凹凸構造の形状、取り扱い適性等を考慮して設定することができ、例えば、０．５〜１０ｍｍ、好ましくは０．７〜１０ｍｍ程度の範囲で適宜設定することができる。モールド１の厚みｔ１が０．５ｍｍ未満であると、原料のポリジメチルシロキサンの粘度が高いので、製造工程で厚みが不均一となったり、製造のための支持基板からの剥離時に破断が生じ易く、製造が難しくなる。一方、モールド１の厚みｔ１が１０ｍｍを超えると、インプリント法やマイクロコンタクトプリント法によるパターン形成における精度低下を生じることがあり好ましくない。
また、モールド１のベース面１Ｂに位置するポリジメチルシロキサン層４の厚みｔ２は、０．００５〜５ｍｍ、好ましくは０．０５〜１ｍｍの範囲とすることができる。ポリジメチルシロキサン層４の厚みｔ２が０．００５ｍｍ未満であると、ポリジメチルシロキサン層４の一部に欠陥が生じ、モールド１のベース面１Ｂの全面を低含有率ポリジメチルシロキサンからなるポリジメチルシロキサン層４で被覆できないおそれがある。一方、ポリジメチルシロキサン層４の厚みｔ２が５ｍｍを超えると、ポリジメチルシロキサン層４により奏される効果の更なる向上が期待できないとともに、モールド１の製造コストが増大するので好ましくない。
【００１３】
モールド１のパターン形成面１Ａに位置するポリジメチルシロキサン層３の厚みは、モールド１の厚みｔ１、ベース面１Ｂに位置するポリジメチルシロキサン層４の厚みｔ２を上記の範囲で設定することにより決まるものであり、特に制限はない。また、上記の２層構造のモールド１は例示であり、本発明では、パターン形成面１Ａに高含有率ポリジメチルシロキサンからなるポリジメチルシロキサン層３が存在し、ベース面１Ｂに低含有率ポリジメチルシロキサンからなるポリジメチルシロキサン層４が存在すればよく、したがって、ポリジメチルシロキサン層３とポリジメチルシロキサン層４との間には、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、高含有率ポリジメチルシロキサンや低含有率ポリジメチルシロキサンとは異なる材料が存在するものであってもよい。なお、本明細書では説明の便宜上、ポリジメチルシロキサン層３とポリジメチルシロキサン層４とをそれぞれ「層」と区別しているが、本発明は図示の態様に限定して解釈されるものではない。本発明の一実施形態に係るモールドはポリジメチルシロキサン層３とポリジメチルシロキサン層４の境界が曖昧であり、「層」と認識することが困難な態様も包含する。
【００１４】
このような本発明のモールド１は、パターン形成面１Ａに位置するポリジメチルシロキサン層３が高含有率ポリジメチルシロキサンからなるので、マイクロコンタクトプリント法やインプリント法によるパターン形成に使用する樹脂材料等との離型性に優れ、高精度のパターン形成を安定して行うことが可能である。また、ベース面１Ｂに位置するポリジメチルシロキサン層４が低含有率ポリジメチルシロキサンからなるので、ガラス基板、石英基板、シリコン基板等のケイ素含有基板に対する反応性が低く、これらの基板上にベース面を当接させてモールドを載置、保管しても固着発生が防止され、また、ケイ素含有基板にベース面を当接させた状態でモールドを保持してパターン形成を行う場合であっても、固着発生が防止され、取扱い性、安定性に優れている。
上述の実施形態は例示であり、本発明は、これらに限定されるものではない。
【００１５】
［モールドの製造方法］
図２は、本発明のモールドの製造方法の一実施形態を示す工程図であり、図１に示されるモールド１を例としたものである。
図２において、まず、低含有率ポリジメチルシロキサンからなるポリジメチルシロキサン層４を形成するための原料を支持基板１１上に塗布して、塗布膜１４を形成する（図２（Ａ））。使用する原料は、低分子量シロキサンを［−Ｓｉ（ＣＨ3）2Ｏ−］k（ｋは３〜２０の整数）で表される環状構造としたときに、この低分子量シロキサンの含有量が１０００ｐｐｍ以下、好ましくは０〜５００ｐｐｍの範囲にあるポリジメチルシロキサンである。支持基板１１は、ガラス基板、石英基板、シリコン基板、金属基板等の剛性がある基板を使用することができ、塗布膜１４を形成する面は、塗布膜１４の厚みの均一性、後工程における積層体２との離型を考慮して、例えば、表面平均粗さＲａが０．１μｍ以下の平坦面であることが好ましい。尚、表面平均粗さＲａの測定は、ＡＦＭ（原子間力顕微鏡）を使用して行うものとする。
【００１６】
支持基板１１上への塗布膜１４の形成は、例えば、スピン塗布方法等により行うことができ、塗布膜１４の厚みは、後工程で硬化して形成されるポリジメチルシロキサン層４の厚みが０．００５〜５ｍｍ、好ましくは０．０５〜１ｍｍの範囲となるように適宜設定することができる。後工程で硬化して形成されるポリジメチルシロキサン層４の厚みが０．００５ｍｍ未満となるような塗布膜１４の厚みであると、形成されるポリジメチルシロキサン層４の一部に欠陥が生じ、後工程におけるモールド１と支持基板１１との離型が困難になったり、モールド１の破断等が生じるおそれがある。一方、ポリジメチルシロキサン層４の厚みが５ｍｍを超えるような塗布膜１４の厚みであると、ポリジメチルシロキサン層４により奏される効果の更なる向上が期待できないとともに、モールド１の製造コストが増大するので好ましくない。
【００１７】
次に、低含有率ポリジメチルシロキサンからなるポリジメチルシロキサン層用の塗布膜１４上に、高含有率ポリジメチルシロキサンからなるポリジメチルシロキサン層３を形成するための原料１３′を供給し（図２（Ｂ））、この原料１３′にマスター版１２を押し付けることにより、マスター版１２と塗布膜１４との間に高含有率ポリジメチルシロキサンからなるポリジメチルシロキサン層用の塗布膜１３を形成する（図２（Ｃ））。ここで使用する原料１３′は、低分子量シロキサンの含有量が２０００ｐｐｍ以上、好ましくは５０００〜３００００ｐｐｍの範囲にあるポリジメチルシロキサンである。塗布膜１４上へ原料１３′の供給は、例えば、ディスペンサを使用して液滴として供給することができるが、これに限定されるものではない。塗布膜１３の厚みは、形成されるモールド１の厚みが０．５〜１０ｍｍ、好ましくは０．７〜１０ｍｍの範囲となるように適宜設定することができる。モールド１の厚みが０．５ｍｍ未満となるような塗布膜１３の厚みであると、原料１３′の粘度が高いので、塗布膜１３の厚みが不均一となったり、支持基板１１からのモールド１の剥離時に破断が生じ易く、製造が難しくなる。一方、モールド１の厚みが１０ｍｍを超えるような塗布膜１３の厚みであると、例えば、インプリント法やマイクロコンタクトプリント法によるパターン形成における精度低下を生じることがあり好ましくない。
マスター版１２は、ガラス、石英、シリコン、金属等の無機材料からなるものを使用することができ、また、樹脂材料からなるものであってもよい。
【００１８】
次いで、高含有率ポリジメチルシロキサンからなるポリジメチルシロキサン層用の塗布膜１３および低含有率ポリジメチルシロキサンからなるポリジメチルシロキサン層用の塗布膜１４を硬化させ（図２（Ｄ））、その後、硬化物（モールド１）のポリジメチルシロキサン層３（パターン形成面１Ａ）とマスター版１２とを離型する（図２（Ｅ））。
次いで、モールド１のポリジメチルシロキサン層４（ベース面１Ｂ）と支持基板１１とを離型する（図２（Ｆ））。これにより、本発明のモールド１が得られる。
【００１９】
このような本発明のモールドの製造方法では、支持基板１１とマスター版１２との間でポリジメチルシロキサン層用の塗布膜１３，１４を硬化させてモールド１とし、このモールド１のパターン形成面１Ａ側からマスター版１２を離型して、支持基板１１上にモールド１を保持した状態とするので、モールド１自体は非常に柔らかいものであっても、検査工程等の後工程における取扱いが容易である。また、支持基板１１と接触しているモールド１のポリジメチルシロキサン層４（ベース面１Ｂ）が低含有率ポリジメチルシロキサンからなるので、支持基板１１が不要となった後の工程においてモールド１と支持基板１１との離型が容易であり、本発明のモールド１を確実に製造することが可能である。
上述の実施形態は例示であり、本発明は、これらに限定されるものではない。例えば、モールド１が、ポリジメチルシロキサン層３とポリジメチルシロキサン層４との間に、高含有率ポリジメチルシロキサンや低含有率ポリジメチルシロキサンとは異なる樹脂材料を備える場合、低含有率ポリジメチルシロキサンからなるポリジメチルシロキサン層用の塗布膜１４上に、所望の他の樹脂材料を供給して塗布膜を形成し、この塗布膜上に高含有率ポリジメチルシロキサンからなるポリジメチルシロキサン層３を形成するための原料１３′を供給してもよい。
【００２０】
［モールドを用いたインプリント法］
次に、本発明のモールドを用いたインプリント法について、上述のモールド１を使用した例を、図３を参照しながら説明する。
モールド保持部材５によって吸引保持等の手段により保持されたモールド１のパターン形成面１Ａと、このパターン形成面１Ａの凹凸構造が転写される転写基板２１とを対向するように配置する（図３（Ａ））。転写基板２１は、インプリントで一般的に用いられる基板を用いることができ、例えば、石英やソーダライムガラス、ホウ珪酸ガラス等のガラス、シリコンやガリウム砒素、窒化ガリウム等の半導体、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリエチレン等の樹脂基板、金属基板、あるいは、これらの材料の任意の組み合わせからなる複合材料基板であってよい。また、半導体やディスプレイ等に用いられる微細配線や、フォトニック結晶構造、光導波路、ホログラフィのような光学的構造等の所望のパターン構造物が形成された基板であってもよい。
【００２１】
次に、モールド１または転写基板２１に紫外線硬化性のインプリント用樹脂３１′を供給した後、モールド１と転写基板２１を近接させてパターン形成面１Ａに存在する凹凸構造の微細な凹部内にインプリント用樹脂３１′を充填する（図３（Ｂ））。
次いで、モールド１側又は転写基板２１側から紫外線を照射してインプリント用樹脂３１′を硬化させて樹脂層３１を形成する（図３（Ｃ））。そして、硬化した樹脂層３１とモールド１を引き離す（図）３（Ｄ）。以上により、モールド１が有する凹凸構造が反転した凹凸構造を有する樹脂層３１が転写基板２１に転写されパターン形成を行うことができる。
このようなインプリントにおいて、本発明のモールド１は、パターン形成面１Ａが離型性に優れるため、硬化した樹脂層３１との離型が容易であり、良好なパターン形成を行うことが可能となる。また、本発明のモールド１は、ベース面１Ｂが低含有率ポリジメチルシロキサンからなるので、モールド１を保持するモールド保持部材５がケイ素含有材料からなるものであっても、固着発生が防止され、所定回数のインプリントが終了した後、モールド１とモールド保持部材５との離間が容易であり、取扱い性に優れている。
尚、上記のインプリント法の例では、紫外線硬化性の樹脂を使用しているが、これに限定されるものではなく、熱硬化性の樹脂、溶融成形タイプの樹脂等を使用してもよく、また、樹脂以外の成形材料を使用することもできる。
【００２２】
［モールドを用いたマイクロコンタクトプリント法］
次に、本発明のモールドを用いたマイクロコンタクトプリント法について、上述のモールド１を使用した例を、図４を参照しながら説明する。
まず、モールド保持部材５によって吸引保持等の手段により保持されたモールド１のパターン形成面１Ａにある微細な凸部上にインク材料４１を載置する（図４（Ａ））。インク材料４１として、例えば樹脂中に導電材料が分散された導電性材料を用いれば、電子デバイスの配線等のパターニングを行うことできる。また、インク材料４１として、コラーゲン等の細胞接着性材料もしくはポリエチレングリコール等の細胞接着阻害性材料を用いれば、細胞パターン培養ツールにおける細胞接着領域や細胞接着阻害領域等のパターニングを行うことができる。
次に、モールド１のパターン形成面１Ａと対向するように転写基板５１を配置し、モールド１と転写基板５１を近接させてインク材料４１を転写基板５１に当接させる（図４（Ｂ））。転写基板５１はマイクロコンタクトプリントで一般的に用いられる基板を用いることができ、フレキシブル基板であってもよいし、リジッド基板であってもよい。
その後、モールド１と転写基板５１を離間させると、インク材料４１は転写基板５１側に写し取られ、転写基板５１上にインク材料４１のパターンが形成される。
【００２３】
このようなマイクロコンタクトプリントにおいて、本発明のモールド１は、パターン形成面１Ａが離型性に優れるため、インク材料４１との離型が容易であり、良好なパターン形成を行うことが可能となる。また、本発明のモールド１は、ベース面１Ｂが低含有率ポリジメチルシロキサンからなるので、モールド１を保持するモールド保持部材５がケイ素含有材料からなるものであっても、固着発生が防止され、所定回数のマイクロコンタクトプリントが終了した後、モールド１とモールド保持部材５との離間が容易であり、取扱い性に優れている。
【実施例】
【００２４】
次に、実施例を示して本発明を更に詳細に説明する。
［実施例１］
支持基板として、厚み０．６２５ｍｍ、直径１５０ｍｍのシリコン基板を準備した。この支持基板の表面平均粗さＲａは０．００１μｍであった。尚、表面平均粗さＲａの測定は、ＡＦＭ（セイコーインスツル（株）製 L-Trace II）を使用して行った。
低含有率ポリジメチルシロキサンからなるポリジメチルシロキサン層を形成するための原料Ａに重合開始剤を混合した後、上記の支持基板上にスピンコート法で塗布して塗布膜Ａを形成した。この原料Ａは、低分子量シロキサンを［−Ｓｉ（ＣＨ3）2Ｏ−］k（ｋは３〜２０の整数）で表される環状構造としたときの低分子量シロキサンの含有量が１０００ｐｐｍのポリジメチルシロキサンであった。また、塗布膜Ａの厚みは、硬化して形成される低含有率ポリジメチルシロキサンからなるポリジメチルシロキサン層の厚みが０．１ｍｍとなるように設定した。
【００２５】
次に、高含有率ポリジメチルシロキサンからなるポリジメチルシロキサン層を形成するための原料Ｂに重合開始剤を混合した後、上記の塗布膜Ａ上にディスペンサを使用して滴下（２０ｇ）した。この原料Ｂは、低分子量シロキサンの含有量が２０００ｐｐｍのポリジメチルシロキサンであった。
次いで、供給した原料Ｂに、マスター版を押し付けることにより、マスター版と塗布膜Ａとの間に、高含有率ポリジメチルシロキサンからなるポリジメチルシロキサン層用の塗布膜Ｂを形成した。その後、塗布膜Ａおよび塗布膜Ｂに対して硬化処理（１５０℃、３０分間）を施して硬化物とし、この硬化物（モールド）とマスター版を離型し、その後、硬化物（モールド）と支持基板とを離型して、モールド（厚み１．５ｍｍ）を単独状態で得た。このモールドは、その凹凸構造領域に、高さ１００ｎｍ、ライン／スペースが５０ｎｍ／５０ｎｍの凹凸構造のパターンを備えるものであった。
【００２６】
［実施例２］
高含有率ポリジメチルシロキサンからなるポリジメチルシロキサン層を形成するための原料Ｂとして、低分子量シロキサンの含有量が７０００ｐｐｍのポリジメチルシロキサンを使用した他は、実施例１と同様にして、モールドを作製した。
【００２７】
［実施例３］
低含有率ポリジメチルシロキサンからなるポリジメチルシロキサン層を形成するための原料Ａとして、低分子量シロキサンの含有量が２００ｐｐｍのポリジメチルシロキサンを使用した他は、実施例１と同様にして、モールドを作製した。
【００２８】
［比較例１］
低含有率ポリジメチルシロキサンからなるポリジメチルシロキサン層を形成するための原料Ａとして、低分子量シロキサンの含有量が２００ｐｐｍのポリジメチルシロキサンを使用し、高含有率ポリジメチルシロキサンからなるポリジメチルシロキサン層を形成するための原料Ｂとして、低分子量シロキサンの含有量が１０００ｐｐｍのポリジメチルシロキサンを使用した他は、実施例１と同様にして、モールドを作製した。
【００２９】
［比較例２］
低含有率ポリジメチルシロキサンからなるポリジメチルシロキサン層を形成するための原料Ａとして、低分子量シロキサンの含有量が１５００ｐｐｍのポリジメチルシロキサンを使用した他は、実施例１と同様にして、モールドを作製した。
【００３０】
［比較例３］
低含有率ポリジメチルシロキサンからなるポリジメチルシロキサン層を形成するための原料Ａとして、低分子量シロキサンの含有量が１３００ｐｐｍのポリジメチルシロキサンを使用し、高含有率ポリジメチルシロキサンからなるポリジメチルシロキサン層を形成するための原料Ｂとして、低分子量シロキサンの含有量が１７００ｐｐｍのポリジメチルシロキサンを使用した他は、実施例１と同様にして、モールドを作製した。
【００３１】
［評 価］
（離型性）
上述のモールドの作製における支持基板からのモールドの離型を観察し、下記の基準で離型性を評価し、結果を下記の表１に示した。
（評価基準）
○ ： 固着による支持基板へのモールドの残りなし
× ： 固着による支持基板へのモールドの残りあり
【００３２】
（安定性）
上述のように作製したモールドを、低含有率ポリジメチルシロキサンからなるポリジメチルシロキサン層側（ベース面）が当接するようにシリコン基板上に載置して１２０日間維持し、その後、シリコン基板に対するモールドの固着発生の有無を観察し、結果を下記の表１に示した。
【００３３】
（撥水性）
上述のように作製したモールドの高含有率ポリジメチルシロキサンからなるポリジメチルシロキサン層側（パターン形成面）における水の接触角を測定し、結果を下記の表１に示した。尚、水の接触角は、温度２５℃、湿度３０％、大気圧下でマイクロシリンジからモールドに水を滴下して３０秒後に接触角測定器（協和界面科学（株）製 ＣＡ−Ｚ型）を用いて測定した。
【００３４】
（インプリント適性）
上述のように作製したモールドを使用して、以下のようにパターン形成を行った。すなわち、厚み０．８ｍｍのシリコン基板（水の接触角２２°）上に、光硬化性樹脂（東洋合成工業（株）製 ＰＡＫ−０１）を滴下し、この光硬化性樹脂にモールドを押し当て、この状態でインプリント装置の照明光学系から平行光（ピーク波長が３６５ｎｍの紫外線）をモールド側から照射して光硬化性樹脂を硬化させた。その後、硬化した樹脂層からモールドを引き離してインプリント転写を完了した。
このようにして形成されたパターンについて、欠陥率を下記のように測定し、インプリント適性を評価して、その結果を下記の表１に示した。
（欠陥率の測定）
形成されたパターン領域内を光学顕微鏡で５箇所観察し、一つの観察箇所（１．０ｍｍ×１．０ｍｍ）内で、樹脂層の剥がれや、パターン欠損が確認できた面積の割合を測定した。したがって、この欠陥率が大きい程、欠陥が多いことを意味し、本発明では、欠陥率が０．１未満を実用レベルとして、インプリント適性が良好と判定する。
【００３５】
【表１】
【産業上の利用可能性】
【００３６】
インプリント法、マイクロコンタクトプリント法によるパターン形成を行う種々の装置、部品、機器の製造に利用することができる。
【符号の説明】
【００３７】
１…モールド
１Ａ…パターン形成面
１Ｂ…ベース面
２…凹凸構造領域
３…高含有率ポリジメチルシロキサンからなるポリジメチルシロキサン層
４…低含有率ポリジメチルシロキサンからなるポリジメチルシロキサン層
１１…支持基板
１２…マスター版
１３，１４…塗布膜
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被加工物に所望のパターン（線、模様等の図形）を形成するためのモールドとその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、マスター版にポリジメチルシロキサン等の流動性のある材料を流し込み、そのまま硬化させることで微細な立体構造を有するモールドを作製し、このモールドを使用してマイクロコンタクトプリント法やインプリント法により、樹脂材料等の被加工物にマイクロ〜ナノオーダーの微細なパターンを形成するパターン形成方法が知られている（特許文献１等）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３５３４３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記のようなモールドの作製では、マスター版から剥離したモールドが非常に柔らかいため、検査工程等の後工程における取扱いが難しいという問題があった。
この取扱い性の問題は、マスター版にポリジメチルシロキサン等の材料を流し込んだ後、材料に支持基板を押圧した状態で硬化させ、この支持基板上にモールドを形成することで解決できる。しかし、ポリジメチルシロキサン等の材料の硬化段階で支持基板との固着が生じ、モールドと支持基板との剥離が困難になるという問題があった。
また、従来のポリジメチルシロキサン等の材料を用いたモールドは、ガラス基板、石英基板、シリコン基板等のケイ素含有基板に当接保持してパターン形成を行う場合、あるいは、これらのケイ素含有基板上に載置して長時間保管する場合、ケイ素含有基板との固着を生じ、取扱い性、安定性に欠けるという問題もあった。
本発明は、上述のような実情に鑑みてなされたものであり、高い精度で安定したパターン形成が可能であり、取扱い性にも優れたモールドと、その製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
このような目的を達成するために、本発明のモールドは、一方の面がパターン形成用の凹凸構造領域を有するパターン形成面であり、他方の面がベース面であり、少なくとも前記パターン形成面および前記ベース面にポリジメチルシロキサン層を備え、前記パターン形成面に位置するポリジメチルシロキサン層は、低分子量シロキサンを［−Ｓｉ（ＣＨ3）2Ｏ−］k（ｋは３〜２０の整数）で表される環状構造としたときに、該低分子量シロキサンの含有量が２０００ｐｐｍ以上である高含有率ポリジメチルシロキサンからなり、前記ベース面に位置するポリジメチルシロキサン層は、前記低分子量シロキサンの含有量が１０００ｐｐｍ以下である低含有率ポリジメチルシロキサンからなるような構成とした。
本発明の他の態様として、前記ベース面に位置するポリジメチルシロキサン層の厚みは、０．００５〜５ｍｍの範囲であるような構成とした。
本発明の他の態様として、前記パターン形成面に位置するポリジメチルシロキサン層における水の接触角は、１００°以上であるような構成とした。
【０００６】
本発明のモールドの製造方法は、低分子量シロキサンを［−Ｓｉ（ＣＨ3）2Ｏ−］k（ｋは３〜２０の整数）で表される環状構造としたときに、該低分子量シロキサンの含有量が１０００ｐｐｍ以下である低含有率ポリジメチルシロキサンを支持基板上に塗布して、モールドのベース面を構成するためのポリジメチルシロキサン層用の塗布膜を形成する工程と、該ポリジメチルシロキサン層用の塗布膜上に、前記低分子量シロキサンの含有量が２０００ｐｐｍ以上である高含有率ポリジメチルシロキサンを供給し、該高含有率ポリジメチルシロキサンにマスター版を押し付けることにより、ベース面を構成するための前記ポリジメチルシロキサン層用の塗布膜と該マスター版との間に、モールドのパターン形成面を構成するためのポリジメチルシロキサン層用の塗布膜を形成する工程と、ベース面を構成するためのポリジメチルシロキサン層用の塗布膜およびパターン形成面を構成するためのポリジメチルシロキサン層用の塗布膜を硬化させてモールドとし、該モールドのパターン形成面と前記マスター版とを離型する工程と、前記モールドのベース面と前記支持基板とを離型する工程と、を有するような構成とした。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のモールドは、パターン形成面に位置するポリジメチルシロキサン層が高含有率ポリジメチルシロキサンからなるので、マイクロコンタクトプリント法やインプリント法によるパターン形成に使用する樹脂材料等との離型性に優れ、高精度のパターン形成を安定して行うことが可能であり、また、ベース面に位置するポリジメチルシロキサン層が低含有率ポリジメチルシロキサンからなるので、ガラス基板、石英基板、シリコン基板等のケイ素含有基板に対する反応性が低く、これらの基板上にベース面を当接させてモールドを載置、保管しても固着発生が防止され、また、ケイ素含有基板にベース面を当接させた状態でモールドを保持してパターン形成を行う場合であっても、固着発生が防止され、取扱い性、安定性に優れている。
本発明のモールドの製造方法では、支持基板とマスター版との間でポリジメチルシロキサン層用の塗布膜を硬化させてモールドとし、このモールドのパターン形成面側からマスター版を離型して、支持基板上にモールドを保持した状態とするので、モールド自体は非常に柔らかいものであっても、検査工程等の後工程における取扱いが容易であり、また、支持基板と接触しているモールドのベース面が低含有率ポリジメチルシロキサンからなるので、支持基板が不要となった後の工程においてモールドと支持基板との離型が容易であり、本発明のモールドを確実に製造することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明のモールドの一実施形態を示す断面図である。
【図２】本発明のモールドの製造方法の一実施形態を示す工程図である。
【図３】本発明のモールドを用いたインプリント法の一例を説明するための図面である。
【図４】本発明のモールドを用いたマイクロコンタクトプリント法の一例を説明するための図面である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
［モールド］
図１は、本発明のモールドの一実施形態を示す断面図である。図１において、本発明のモールド１は、一方の面がパターン形成用の凹凸構造領域２を有するパターン形成面１Ａであり、他方の面がベース面１Ｂであり、少なくともパターン形成面１Ａおよびベース面１Ｂにポリジメチルシロキサン層を備えるものであり、図示例では、パターン形成面１Ａ側に位置するポリジメチルシロキサン層３と、ベース面１Ｂ側に位置するポリジメチルシロキサン層４との２層構造となっている。
【００１０】
本発明は、低分子量シロキサンを［−Ｓｉ（ＣＨ3）2Ｏ−］k（ｋは３〜２０の整数）で表される環状構造とし、このような低分子量のシロキサンが、高分子量のシロキサンよりも、ケイ素含有基材に対する反応性が大きいこと、および、低分子量のシロキサンの含有量によって、インプリント法やマイクロコンタクトプリント法によるパターン形成に使用する樹脂材料に対する離型性と、ケイ素含有基材に対する反応性を制御可能なことに着目したものである。そして、本発明では、パターン形成面１Ａに位置するポリジメチルシロキサン層３は、上記の低分子量シロキサンの含有量が２０００ｐｐｍ以上、好ましくは５０００〜３００００ｐｐｍの範囲である高含有率ポリジメチルシロキサンからなっている。また、ベース面１Ｂに位置するポリジメチルシロキサン層４は、上記の低分子量シロキサンの含有量が１０００ｐｐｍ以下、好ましくは０〜５００ｐｐｍの範囲である低含有率ポリジメチルシロキサンからなっている。尚、本発明における低分子量シロキサンの含有量は、アセトンで抽出した後、ガスクロマトグラフィーを用いて検出する方法により測定する。低分子量シロキサン、および、この低分子量シロキサンの含有量については、以下の本発明の説明においても同様である。
【００１１】
モールド１のパターン形成面１Ａに位置するポリジメチルシロキサン層３の低分子量シロキサンの含有量が２０００ｐｐｍ未満であると、パターン形成面１Ａにおける水の接触角が１００°未満となり、パターン形成に使用する樹脂材料に対する離型性が不十分となり、安定したパターン形成が難しくなるおそれがあり好ましくない。一方、モールド１のベース面１Ｂに位置するポリジメチルシロキサン層４の低分子量シロキサンの含有量が１０００ｐｐｍを超えると、モールド１の製造工程、あるいは、モールド１の加工工程、保管状態において、ポリジメチルシロキサン層４（ベース面１Ｂ）が、当接する基板、例えば、ガラス基板、石英基板、シリコン基板等のケイ素を含有する基板との固着を生じるおそれがあり好ましくない。
尚、本発明では、水の接触角は、温度２５℃、湿度３０％、大気圧下でマイクロシリンジから対象物のパターンの存在しない部分（凹凸構造領域外）に水を滴下して３０秒後に接触角測定器（協和界面科学（株）製 ＣＡ−Ｚ型）を用いて測定した値とする。
【００１２】
本発明のモールド１の厚みｔ１は、凹凸構造の形状、取り扱い適性等を考慮して設定することができ、例えば、０．５〜１０ｍｍ、好ましくは０．７〜１０ｍｍ程度の範囲で適宜設定することができる。モールド１の厚みｔ１が０．５ｍｍ未満であると、原料のポリジメチルシロキサンの粘度が高いので、製造工程で厚みが不均一となったり、製造のための支持基板からの剥離時に破断が生じ易く、製造が難しくなる。一方、モールド１の厚みｔ１が１０ｍｍを超えると、インプリント法やマイクロコンタクトプリント法によるパターン形成における精度低下を生じることがあり好ましくない。
また、モールド１のベース面１Ｂに位置するポリジメチルシロキサン層４の厚みｔ２は、０．００５〜５ｍｍ、好ましくは０．０５〜１ｍｍの範囲とすることができる。ポリジメチルシロキサン層４の厚みｔ２が０．００５ｍｍ未満であると、ポリジメチルシロキサン層４の一部に欠陥が生じ、モールド１のベース面１Ｂの全面を低含有率ポリジメチルシロキサンからなるポリジメチルシロキサン層４で被覆できないおそれがある。一方、ポリジメチルシロキサン層４の厚みｔ２が５ｍｍを超えると、ポリジメチルシロキサン層４により奏される効果の更なる向上が期待できないとともに、モールド１の製造コストが増大するので好ましくない。
【００１３】
モールド１のパターン形成面１Ａに位置するポリジメチルシロキサン層３の厚みは、モールド１の厚みｔ１、ベース面１Ｂに位置するポリジメチルシロキサン層４の厚みｔ２を上記の範囲で設定することにより決まるものであり、特に制限はない。また、上記の２層構造のモールド１は例示であり、本発明では、パターン形成面１Ａに高含有率ポリジメチルシロキサンからなるポリジメチルシロキサン層３が存在し、ベース面１Ｂに低含有率ポリジメチルシロキサンからなるポリジメチルシロキサン層４が存在すればよく、したがって、ポリジメチルシロキサン層３とポリジメチルシロキサン層４との間には、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、高含有率ポリジメチルシロキサンや低含有率ポリジメチルシロキサンとは異なる材料が存在するものであってもよい。なお、本明細書では説明の便宜上、ポリジメチルシロキサン層３とポリジメチルシロキサン層４とをそれぞれ「層」と区別しているが、本発明は図示の態様に限定して解釈されるものではない。本発明の一実施形態に係るモールドはポリジメチルシロキサン層３とポリジメチルシロキサン層４の境界が曖昧であり、「層」と認識することが困難な態様も包含する。
【００１４】
このような本発明のモールド１は、パターン形成面１Ａに位置するポリジメチルシロキサン層３が高含有率ポリジメチルシロキサンからなるので、マイクロコンタクトプリント法やインプリント法によるパターン形成に使用する樹脂材料等との離型性に優れ、高精度のパターン形成を安定して行うことが可能である。また、ベース面１Ｂに位置するポリジメチルシロキサン層４が低含有率ポリジメチルシロキサンからなるので、ガラス基板、石英基板、シリコン基板等のケイ素含有基板に対する反応性が低く、これらの基板上にベース面を当接させてモールドを載置、保管しても固着発生が防止され、また、ケイ素含有基板にベース面を当接させた状態でモールドを保持してパターン形成を行う場合であっても、固着発生が防止され、取扱い性、安定性に優れている。
上述の実施形態は例示であり、本発明は、これらに限定されるものではない。
【００１５】
［モールドの製造方法］
図２は、本発明のモールドの製造方法の一実施形態を示す工程図であり、図１に示されるモールド１を例としたものである。
図２において、まず、低含有率ポリジメチルシロキサンからなるポリジメチルシロキサン層４を形成するための原料を支持基板１１上に塗布して、塗布膜１４を形成する（図２（Ａ））。使用する原料は、低分子量シロキサンを［−Ｓｉ（ＣＨ3）2Ｏ−］k（ｋは３〜２０の整数）で表される環状構造としたときに、この低分子量シロキサンの含有量が１０００ｐｐｍ以下、好ましくは０〜５００ｐｐｍの範囲にあるポリジメチルシロキサンである。支持基板１１は、ガラス基板、石英基板、シリコン基板、金属基板等の剛性がある基板を使用することができ、塗布膜１４を形成する面は、塗布膜１４の厚みの均一性、後工程における積層体２との離型を考慮して、例えば、表面平均粗さＲａが０．１μｍ以下の平坦面であることが好ましい。尚、表面平均粗さＲａの測定は、ＡＦＭ（原子間力顕微鏡）を使用して行うものとする。
【００１６】
支持基板１１上への塗布膜１４の形成は、例えば、スピン塗布方法等により行うことができ、塗布膜１４の厚みは、後工程で硬化して形成されるポリジメチルシロキサン層４の厚みが０．００５〜５ｍｍ、好ましくは０．０５〜１ｍｍの範囲となるように適宜設定することができる。後工程で硬化して形成されるポリジメチルシロキサン層４の厚みが０．００５ｍｍ未満となるような塗布膜１４の厚みであると、形成されるポリジメチルシロキサン層４の一部に欠陥が生じ、後工程におけるモールド１と支持基板１１との離型が困難になったり、モールド１の破断等が生じるおそれがある。一方、ポリジメチルシロキサン層４の厚みが５ｍｍを超えるような塗布膜１４の厚みであると、ポリジメチルシロキサン層４により奏される効果の更なる向上が期待できないとともに、モールド１の製造コストが増大するので好ましくない。
【００１７】
次に、低含有率ポリジメチルシロキサンからなるポリジメチルシロキサン層用の塗布膜１４上に、高含有率ポリジメチルシロキサンからなるポリジメチルシロキサン層３を形成するための原料１３′を供給し（図２（Ｂ））、この原料１３′にマスター版１２を押し付けることにより、マスター版１２と塗布膜１４との間に高含有率ポリジメチルシロキサンからなるポリジメチルシロキサン層用の塗布膜１３を形成する（図２（Ｃ））。ここで使用する原料１３′は、低分子量シロキサンの含有量が２０００ｐｐｍ以上、好ましくは５０００〜３００００ｐｐｍの範囲にあるポリジメチルシロキサンである。塗布膜１４上へ原料１３′の供給は、例えば、ディスペンサを使用して液滴として供給することができるが、これに限定されるものではない。塗布膜１３の厚みは、形成されるモールド１の厚みが０．５〜１０ｍｍ、好ましくは０．７〜１０ｍｍの範囲となるように適宜設定することができる。モールド１の厚みが０．５ｍｍ未満となるような塗布膜１３の厚みであると、原料１３′の粘度が高いので、塗布膜１３の厚みが不均一となったり、支持基板１１からのモールド１の剥離時に破断が生じ易く、製造が難しくなる。一方、モールド１の厚みが１０ｍｍを超えるような塗布膜１３の厚みであると、例えば、インプリント法やマイクロコンタクトプリント法によるパターン形成における精度低下を生じることがあり好ましくない。
マスター版１２は、ガラス、石英、シリコン、金属等の無機材料からなるものを使用することができ、また、樹脂材料からなるものであってもよい。
【００１８】
次いで、高含有率ポリジメチルシロキサンからなるポリジメチルシロキサン層用の塗布膜１３および低含有率ポリジメチルシロキサンからなるポリジメチルシロキサン層用の塗布膜１４を硬化させ（図２（Ｄ））、その後、硬化物（モールド１）のポリジメチルシロキサン層３（パターン形成面１Ａ）とマスター版１２とを離型する（図２（Ｅ））。
次いで、モールド１のポリジメチルシロキサン層４（ベース面１Ｂ）と支持基板１１とを離型する（図２（Ｆ））。これにより、本発明のモールド１が得られる。
【００１９】
このような本発明のモールドの製造方法では、支持基板１１とマスター版１２との間でポリジメチルシロキサン層用の塗布膜１３，１４を硬化させてモールド１とし、このモールド１のパターン形成面１Ａ側からマスター版１２を離型して、支持基板１１上にモールド１を保持した状態とするので、モールド１自体は非常に柔らかいものであっても、検査工程等の後工程における取扱いが容易である。また、支持基板１１と接触しているモールド１のポリジメチルシロキサン層４（ベース面１Ｂ）が低含有率ポリジメチルシロキサンからなるので、支持基板１１が不要となった後の工程においてモールド１と支持基板１１との離型が容易であり、本発明のモールド１を確実に製造することが可能である。
上述の実施形態は例示であり、本発明は、これらに限定されるものではない。例えば、モールド１が、ポリジメチルシロキサン層３とポリジメチルシロキサン層４との間に、高含有率ポリジメチルシロキサンや低含有率ポリジメチルシロキサンとは異なる樹脂材料を備える場合、低含有率ポリジメチルシロキサンからなるポリジメチルシロキサン層用の塗布膜１４上に、所望の他の樹脂材料を供給して塗布膜を形成し、この塗布膜上に高含有率ポリジメチルシロキサンからなるポリジメチルシロキサン層３を形成するための原料１３′を供給してもよい。
【００２０】
［モールドを用いたインプリント法］
次に、本発明のモールドを用いたインプリント法について、上述のモールド１を使用した例を、図３を参照しながら説明する。
モールド保持部材５によって吸引保持等の手段により保持されたモールド１のパターン形成面１Ａと、このパターン形成面１Ａの凹凸構造が転写される転写基板２１とを対向するように配置する（図３（Ａ））。転写基板２１は、インプリントで一般的に用いられる基板を用いることができ、例えば、石英やソーダライムガラス、ホウ珪酸ガラス等のガラス、シリコンやガリウム砒素、窒化ガリウム等の半導体、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリエチレン等の樹脂基板、金属基板、あるいは、これらの材料の任意の組み合わせからなる複合材料基板であってよい。また、半導体やディスプレイ等に用いられる微細配線や、フォトニック結晶構造、光導波路、ホログラフィのような光学的構造等の所望のパターン構造物が形成された基板であってもよい。
【００２１】
次に、モールド１または転写基板２１に紫外線硬化性のインプリント用樹脂３１′を供給した後、モールド１と転写基板２１を近接させてパターン形成面１Ａに存在する凹凸構造の微細な凹部内にインプリント用樹脂３１′を充填する（図３（Ｂ））。
次いで、モールド１側又は転写基板２１側から紫外線を照射してインプリント用樹脂３１′を硬化させて樹脂層３１を形成する（図３（Ｃ））。そして、硬化した樹脂層３１とモールド１を引き離す（図）３（Ｄ）。以上により、モールド１が有する凹凸構造が反転した凹凸構造を有する樹脂層３１が転写基板２１に転写されパターン形成を行うことができる。
このようなインプリントにおいて、本発明のモールド１は、パターン形成面１Ａが離型性に優れるため、硬化した樹脂層３１との離型が容易であり、良好なパターン形成を行うことが可能となる。また、本発明のモールド１は、ベース面１Ｂが低含有率ポリジメチルシロキサンからなるので、モールド１を保持するモールド保持部材５がケイ素含有材料からなるものであっても、固着発生が防止され、所定回数のインプリントが終了した後、モールド１とモールド保持部材５との離間が容易であり、取扱い性に優れている。
尚、上記のインプリント法の例では、紫外線硬化性の樹脂を使用しているが、これに限定されるものではなく、熱硬化性の樹脂、溶融成形タイプの樹脂等を使用してもよく、また、樹脂以外の成形材料を使用することもできる。
【００２２】
［モールドを用いたマイクロコンタクトプリント法］
次に、本発明のモールドを用いたマイクロコンタクトプリント法について、上述のモールド１を使用した例を、図４を参照しながら説明する。
まず、モールド保持部材５によって吸引保持等の手段により保持されたモールド１のパターン形成面１Ａにある微細な凸部上にインク材料４１を載置する（図４（Ａ））。インク材料４１として、例えば樹脂中に導電材料が分散された導電性材料を用いれば、電子デバイスの配線等のパターニングを行うことできる。また、インク材料４１として、コラーゲン等の細胞接着性材料もしくはポリエチレングリコール等の細胞接着阻害性材料を用いれば、細胞パターン培養ツールにおける細胞接着領域や細胞接着阻害領域等のパターニングを行うことができる。
次に、モールド１のパターン形成面１Ａと対向するように転写基板５１を配置し、モールド１と転写基板５１を近接させてインク材料４１を転写基板５１に当接させる（図４（Ｂ））。転写基板５１はマイクロコンタクトプリントで一般的に用いられる基板を用いることができ、フレキシブル基板であってもよいし、リジッド基板であってもよい。
その後、モールド１と転写基板５１を離間させると、インク材料４１は転写基板５１側に写し取られ、転写基板５１上にインク材料４１のパターンが形成される。
【００２３】
このようなマイクロコンタクトプリントにおいて、本発明のモールド１は、パターン形成面１Ａが離型性に優れるため、インク材料４１との離型が容易であり、良好なパターン形成を行うことが可能となる。また、本発明のモールド１は、ベース面１Ｂが低含有率ポリジメチルシロキサンからなるので、モールド１を保持するモールド保持部材５がケイ素含有材料からなるものであっても、固着発生が防止され、所定回数のマイクロコンタクトプリントが終了した後、モールド１とモールド保持部材５との離間が容易であり、取扱い性に優れている。
【実施例】
【００２４】
次に、実施例を示して本発明を更に詳細に説明する。
［実施例１］
支持基板として、厚み０．６２５ｍｍ、直径１５０ｍｍのシリコン基板を準備した。この支持基板の表面平均粗さＲａは０．００１μｍであった。尚、表面平均粗さＲａの測定は、ＡＦＭ（セイコーインスツル（株）製 L-Trace II）を使用して行った。
低含有率ポリジメチルシロキサンからなるポリジメチルシロキサン層を形成するための原料Ａに重合開始剤を混合した後、上記の支持基板上にスピンコート法で塗布して塗布膜Ａを形成した。この原料Ａは、低分子量シロキサンを［−Ｓｉ（ＣＨ3）2Ｏ−］k（ｋは３〜２０の整数）で表される環状構造としたときの低分子量シロキサンの含有量が１０００ｐｐｍのポリジメチルシロキサンであった。また、塗布膜Ａの厚みは、硬化して形成される低含有率ポリジメチルシロキサンからなるポリジメチルシロキサン層の厚みが０．１ｍｍとなるように設定した。
【００２５】
次に、高含有率ポリジメチルシロキサンからなるポリジメチルシロキサン層を形成するための原料Ｂに重合開始剤を混合した後、上記の塗布膜Ａ上にディスペンサを使用して滴下（２０ｇ）した。この原料Ｂは、低分子量シロキサンの含有量が２０００ｐｐｍのポリジメチルシロキサンであった。
次いで、供給した原料Ｂに、マスター版を押し付けることにより、マスター版と塗布膜Ａとの間に、高含有率ポリジメチルシロキサンからなるポリジメチルシロキサン層用の塗布膜Ｂを形成した。その後、塗布膜Ａおよび塗布膜Ｂに対して硬化処理（１５０℃、３０分間）を施して硬化物とし、この硬化物（モールド）とマスター版を離型し、その後、硬化物（モールド）と支持基板とを離型して、モールド（厚み１．５ｍｍ）を単独状態で得た。このモールドは、その凹凸構造領域に、高さ１００ｎｍ、ライン／スペースが５０ｎｍ／５０ｎｍの凹凸構造のパターンを備えるものであった。
【００２６】
［実施例２］
高含有率ポリジメチルシロキサンからなるポリジメチルシロキサン層を形成するための原料Ｂとして、低分子量シロキサンの含有量が７０００ｐｐｍのポリジメチルシロキサンを使用した他は、実施例１と同様にして、モールドを作製した。
【００２７】
［実施例３］
低含有率ポリジメチルシロキサンからなるポリジメチルシロキサン層を形成するための原料Ａとして、低分子量シロキサンの含有量が２００ｐｐｍのポリジメチルシロキサンを使用した他は、実施例１と同様にして、モールドを作製した。
【００２８】
［比較例１］
低含有率ポリジメチルシロキサンからなるポリジメチルシロキサン層を形成するための原料Ａとして、低分子量シロキサンの含有量が２００ｐｐｍのポリジメチルシロキサンを使用し、高含有率ポリジメチルシロキサンからなるポリジメチルシロキサン層を形成するための原料Ｂとして、低分子量シロキサンの含有量が１０００ｐｐｍのポリジメチルシロキサンを使用した他は、実施例１と同様にして、モールドを作製した。
【００２９】
［比較例２］
低含有率ポリジメチルシロキサンからなるポリジメチルシロキサン層を形成するための原料Ａとして、低分子量シロキサンの含有量が１５００ｐｐｍのポリジメチルシロキサンを使用した他は、実施例１と同様にして、モールドを作製した。
【００３０】
［比較例３］
低含有率ポリジメチルシロキサンからなるポリジメチルシロキサン層を形成するための原料Ａとして、低分子量シロキサンの含有量が１３００ｐｐｍのポリジメチルシロキサンを使用し、高含有率ポリジメチルシロキサンからなるポリジメチルシロキサン層を形成するための原料Ｂとして、低分子量シロキサンの含有量が１７００ｐｐｍのポリジメチルシロキサンを使用した他は、実施例１と同様にして、モールドを作製した。
【００３１】
［評 価］
（離型性）
上述のモールドの作製における支持基板からのモールドの離型を観察し、下記の基準で離型性を評価し、結果を下記の表１に示した。
（評価基準）
○ ： 固着による支持基板へのモールドの残りなし
× ： 固着による支持基板へのモールドの残りあり
【００３２】
（安定性）
上述のように作製したモールドを、低含有率ポリジメチルシロキサンからなるポリジメチルシロキサン層側（ベース面）が当接するようにシリコン基板上に載置して１２０日間維持し、その後、シリコン基板に対するモールドの固着発生の有無を観察し、結果を下記の表１に示した。
【００３３】
（撥水性）
上述のように作製したモールドの高含有率ポリジメチルシロキサンからなるポリジメチルシロキサン層側（パターン形成面）における水の接触角を測定し、結果を下記の表１に示した。尚、水の接触角は、温度２５℃、湿度３０％、大気圧下でマイクロシリンジからモールドに水を滴下して３０秒後に接触角測定器（協和界面科学（株）製 ＣＡ−Ｚ型）を用いて測定した。
【００３４】
（インプリント適性）
上述のように作製したモールドを使用して、以下のようにパターン形成を行った。すなわち、厚み０．８ｍｍのシリコン基板（水の接触角２２°）上に、光硬化性樹脂（東洋合成工業（株）製 ＰＡＫ−０１）を滴下し、この光硬化性樹脂にモールドを押し当て、この状態でインプリント装置の照明光学系から平行光（ピーク波長が３６５ｎｍの紫外線）をモールド側から照射して光硬化性樹脂を硬化させた。その後、硬化した樹脂層からモールドを引き離してインプリント転写を完了した。
このようにして形成されたパターンについて、欠陥率を下記のように測定し、インプリント適性を評価して、その結果を下記の表１に示した。
（欠陥率の測定）
形成されたパターン領域内を光学顕微鏡で５箇所観察し、一つの観察箇所（１．０ｍｍ×１．０ｍｍ）内で、樹脂層の剥がれや、パターン欠損が確認できた面積の割合を測定した。したがって、この欠陥率が大きい程、欠陥が多いことを意味し、本発明では、欠陥率が０．１未満を実用レベルとして、インプリント適性が良好と判定する。
【００３５】
【表１】
【産業上の利用可能性】
【００３６】
インプリント法、マイクロコンタクトプリント法によるパターン形成を行う種々の装置、部品、機器の製造に利用することができる。
【符号の説明】
【００３７】
１…モールド
１Ａ…パターン形成面
１Ｂ…ベース面
２…凹凸構造領域
３…高含有率ポリジメチルシロキサンからなるポリジメチルシロキサン層
４…低含有率ポリジメチルシロキサンからなるポリジメチルシロキサン層
１１…支持基板
１２…マスター版
１３，１４…塗布膜
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の面がパターン形成用の凹凸構造領域を有するパターン形成面であり、他方の面がベース面であり、少なくとも前記パターン形成面および前記ベース面にポリジメチルシロキサン層を備え、
前記パターン形成面に位置するポリジメチルシロキサン層は、低分子量シロキサンを［−Ｓｉ（ＣＨ3）2Ｏ−］k（ｋは３〜２０の整数）で表される環状構造としたときに、該低分子量シロキサンの含有量が２０００ｐｐｍ以上である高含有率ポリジメチルシロキサンからなり、前記ベース面に位置するポリジメチルシロキサン層は、前記低分子量シロキサンの含有量が１０００ｐｐｍ以下である低含有率ポリジメチルシロキサンからなることを特徴とするモールド。
【請求項２】
前記ベース面に位置するポリジメチルシロキサン層の厚みは、０．００５〜５ｍｍの範囲であることを特徴とする請求項１に記載のモールド。
【請求項３】
前記パターン形成面に位置するポリジメチルシロキサン層における水の接触角は、１００°以上であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のモールド。
【請求項４】
低分子量シロキサンを［−Ｓｉ（ＣＨ3）2Ｏ−］k（ｋは３〜２０の整数）で表される環状構造としたときに、該低分子量シロキサンの含有量が１０００ｐｐｍ以下である低含有率ポリジメチルシロキサンを支持基板上に塗布して、モールドのベース面を構成するためのポリジメチルシロキサン層用の塗布膜を形成する工程と、
該ポリジメチルシロキサン層用の塗布膜上に、前記低分子量シロキサンの含有量が２０００ｐｐｍ以上である高含有率ポリジメチルシロキサンを供給し、該高含有率ポリジメチルシロキサンにマスター版を押し付けることにより、ベース面を構成するための前記ポリジメチルシロキサン層用の塗布膜と該マスター版との間に、モールドのパターン形成面を構成するためのポリジメチルシロキサン層用の塗布膜を形成する工程と、
ベース面を構成するためのポリジメチルシロキサン層用の塗布膜およびパターン形成面を構成するためのポリジメチルシロキサン層用の塗布膜を硬化させてモールドとし、該モールドのパターン形成面と前記マスター版とを離型する工程と、
前記モールドのベース面と前記支持基板とを離型する工程と、を有することを特徴とするモールドの製造方法。
【請求項１】
一方の面がパターン形成用の凹凸構造領域を有するパターン形成面であり、他方の面がベース面であり、少なくとも前記パターン形成面および前記ベース面にポリジメチルシロキサン層を備え、
前記パターン形成面に位置するポリジメチルシロキサン層は、低分子量シロキサンを［−Ｓｉ（ＣＨ3）2Ｏ−］k（ｋは３〜２０の整数）で表される環状構造としたときに、該低分子量シロキサンの含有量が２０００ｐｐｍ以上である高含有率ポリジメチルシロキサンからなり、前記ベース面に位置するポリジメチルシロキサン層は、前記低分子量シロキサンの含有量が１０００ｐｐｍ以下である低含有率ポリジメチルシロキサンからなることを特徴とするモールド。
【請求項２】
前記ベース面に位置するポリジメチルシロキサン層の厚みは、０．００５〜５ｍｍの範囲であることを特徴とする請求項１に記載のモールド。
【請求項３】
前記パターン形成面に位置するポリジメチルシロキサン層における水の接触角は、１００°以上であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のモールド。
【請求項４】
低分子量シロキサンを［−Ｓｉ（ＣＨ3）2Ｏ−］k（ｋは３〜２０の整数）で表される環状構造としたときに、該低分子量シロキサンの含有量が１０００ｐｐｍ以下である低含有率ポリジメチルシロキサンを支持基板上に塗布して、モールドのベース面を構成するためのポリジメチルシロキサン層用の塗布膜を形成する工程と、
該ポリジメチルシロキサン層用の塗布膜上に、前記低分子量シロキサンの含有量が２０００ｐｐｍ以上である高含有率ポリジメチルシロキサンを供給し、該高含有率ポリジメチルシロキサンにマスター版を押し付けることにより、ベース面を構成するための前記ポリジメチルシロキサン層用の塗布膜と該マスター版との間に、モールドのパターン形成面を構成するためのポリジメチルシロキサン層用の塗布膜を形成する工程と、
ベース面を構成するためのポリジメチルシロキサン層用の塗布膜およびパターン形成面を構成するためのポリジメチルシロキサン層用の塗布膜を硬化させてモールドとし、該モールドのパターン形成面と前記マスター版とを離型する工程と、
前記モールドのベース面と前記支持基板とを離型する工程と、を有することを特徴とするモールドの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−１８３６４２（Ｐ２０１２−１８３６４２Ａ）
【公開日】平成２４年９月２７日（２０１２．９．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−４６１３０（Ｐ２０１１−４６１３０）
【出願日】平成２３年３月３日（２０１１．３．３）
【出願人】（０００００２８９７）大日本印刷株式会社 (14,506)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月２７日（２０１２．９．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月３日（２０１１．３．３）
【出願人】（０００００２８９７）大日本印刷株式会社 (14,506)
【Ｆターム（参考）】
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