説明

樹脂モールド製造方法

【課題】欠陥を低減した樹脂モールド製造方法を提供する。
【解決手段】樹脂スタンパー11の裏面11bと、樹脂スタンパー11を保持する土台12の表面12aと、の間に硬化性化合物を配置する工程と、硬化性化合物を硬化させて、樹脂スタンパー11と土台12との間に硬化物層13を形成する工程と、樹脂スタンパー11、硬化物層13、および土台12を含む積層体の、樹脂スタンパー表面11aの微細凹凸構造に、被転写用硬化性化合物が配置されたフィルム基材の被転写用硬化性化合物が接するように、フィルム基材を加圧しながら配置する工程と、被転写用硬化性化合物を硬化させて微細凹凸構造を有する硬化物層を形成した後に、積層体とフィルム基材とを分離することで、微細凹凸構造を有する樹脂モールドを形成する工程と、を具備する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、樹脂から構成される微細凹凸構造を有するモールドの製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
ナノインプリントリソグラフィ技術は、生産性が低い電子ビームリソグラフィや高価な光学リソグラフィに代わる技術として注目されている。特に、UV光を利用するUVナノインプリント技術はその生産性の高さから近年注目を浴びている(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
上記ナノインプリント技術の核心は、電子ビームリソグラフィ等の生産性問題を克服しようとすることである。ナノインプリント技術では、まず、電子ビームリソグラフィや他の方法を利用してナノスケールの構造を有する金型201を作製する(図4(A)参照)。そして、作製された金型201を基材202b上のUV硬化性樹脂膜202aに押し付け、その状態で、UV硬化性樹脂膜202aを硬化させる(図4(B)参照)。これにより、ナノスケールの構造が容易に転写される(図4(C)参照)。ナノインプリント技術では、上述の工程を複数回繰り返すことで、一つの金型から複数枚の樹脂成型体を得ることが可能である。また、得られた樹脂成型体を鋳型として使用することで、金型201と同様の微細凹凸構造を表面に有する樹脂成型体を得ることも可能である。
【0004】
上述のような、ナノインプリント技術において、特に、ナノインプリントリソグラフィ技術を利用し製品を製造する場合には、UV硬化性樹脂膜202aの残膜(微細凹凸構造における凹構造の底と、基材202b表面との間に存在する膜、図4(C)参照)を、数ナノメートルから数十ナノメートルといった範囲で非常に薄くする必要がある。ナノインプリントリソグラフィ技術では、微細凹凸構造を基材202b上に転写した後に、微細凹凸構造をマスクとして基材202bをエッチングすることになるが、そのためには、UV硬化性樹脂膜202aの残膜を除去する必要がある為である。残膜を薄くする為には、図4に示される基材202b上に塗布されるUV硬化性樹脂膜202aの膜厚をサブミクロンスケールで薄くする必要がある。
【0005】
また、ナノインプリントリソグラフィ技術において、マスターとして機能する金型(原版)は非常に高価であり、製造に時間もかかる。このため、ナノインプリントにより原版から樹脂成型体(前期樹脂成型体)を複数枚作製し、更に、前期樹脂成型体を樹脂スタンパーとして、一の樹脂スタンパーから複数枚の樹脂成型体(後期樹脂成型体)を作製するなどの方法を用いることが、原版の劣化を抑制し、生産性を高め、コストを抑制するためには望ましい。ここで、樹脂スタンパーはフレキシブルであるため、その使用の際には、図5に示すように、樹脂スタンパー211を平板や円筒(柱)等の土台212表面に固定することが必要である。しかし、樹脂スタンパー211の微細凹凸構造が形成されていない面(裏面)や土台212の表面は、微細凹凸構造よりも大きな凹凸やうねりを有することがある。また、土台212と樹脂スタンパー211とを貼り合わせる際に、界面213に空気が取り込まれ、これによって空気の斑に応じた凹凸が、樹脂スタンパー211の表面に表れることがある。つまり、樹脂スタンパー211の表面は、土台212表面の凹凸やうねり、樹脂スタンパー211の裏面の凹凸やうねり、そして界面213に取り込まれた斑な空気による凹凸、を複合した大きなラフネスを有することになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開2005−203697号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
このように、樹脂スタンパー211の表面のラフネスが大きい場合には、当該樹脂スタンパー211を用いて形成される樹脂成型体の表面に、多数の欠陥が生じることがある。例えば、視認可能な大きさの点状の欠陥が多数生じることがある。そして、樹脂成型体の厚みが小さくなる場合(上述のように、残膜を薄くする場合など)には、この傾向はより顕著になる。
【0008】
本発明は、かかる点に鑑みて為されたものであり、土台への貼り合わせに起因する樹脂スタンパーの表面のラフネスを低減することにより、欠陥を低減した樹脂モールド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】
【0009】
本発明では、樹脂スタンパーと、樹脂スタンパーを固定する土台との間に、流動性のある硬化性化合物を配置し、これを硬化させて硬化物層を形成した。これにより、樹脂スタンパー表面のラフネスを低減することができる。また、ラフネスが低減された樹脂スタンパーを用いることにより、欠陥が低減された樹脂モールドを得ることが可能である。より詳細には、以下のとおりである。
【0010】
本発明の樹脂モールド製造方法は、表面に微細凹凸構造が設けられた樹脂スタンパー(101)の裏面と前記樹脂スタンパーを保持する土台(102)の表面との間に硬化性化合物を配置する工程と、前記硬化性化合物を硬化させて、前記樹脂スタンパーと前記土台との間に硬化物層(103)を形成する工程と、前記樹脂スタンパー、前記硬化物層、および前記土台を含む積層体の、前記樹脂スタンパー表面の前記微細凹凸構造に、被転写用硬化性化合物が配置されたフィルム基材(112)の前記被転写用硬化性化合物が接するように、前記フィルム基材を加圧しながら配置する工程と、前記被転写用硬化性化合物を硬化させて微細凹凸構造を有する被転写用硬化性化合物の硬化物層(113)を形成した後に、前記積層体(樹脂スタンパー(101)、硬化物層(103)、および土台(102)からなる積層体)から、被転写用硬化性化合物の硬化物層(113)とフィルム基材(112)とからなる微細凹凸構造を有する樹脂モールド(111)を分離することで、樹脂モールド(111)を形成する工程と、を具備することを特徴とする。
【0011】
この構成によれば、樹脂スタンパーと、樹脂スタンパーを固定する土台との間に、硬化性化合物による硬化物層を設けることにより、樹脂スタンパー表面のラフネスを低減することができる。このため、当該樹脂スタンパーを含む積層体を用いて、欠陥が低減された樹脂モールドを得ることができる。
【0012】
本発明の樹脂モールド製造方法において、前記微細凹凸構造のピッチが10nm〜500μmであり高さが10nm〜1000nmであることがある。
【0013】
本発明の樹脂モールド製造方法において、前記樹脂スタンパーの微細凹凸構造表面部のフッ素元素濃度が、前記樹脂スタンパー中の平均フッ素元素濃度以上であり、樹脂モールドの微細凹凸構造表面部のフッ素元素濃度が、前記微細凹凸構造を有する硬化物層中の平均フッ素元素濃度以上であることがある。
【0014】
この構成によれば、樹脂スタンパー表面の自由エネルギーが低下させることができるため、樹脂モールドを構成する樹脂の離型性を高めることができる。また、基材付近では自由エネルギーを高く保つことができるため、接着性を向上させることができる。これにより、離型処理なく且つ転写性よく樹脂モールド製造することができる。
【0015】
本発明の樹脂モールド製造方法において、前記樹脂スタンパーを構成する樹脂中の平均フッ素元素濃度(Eb)と前記樹脂スタンパーの前記微細凹凸構造表面部のフッ素元素濃度(Es)との比、または、前記微細凹凸構造を有する硬化物層中の平均フッ素元素濃度(Eb)と前記樹脂モールドの前記微細凹凸構造表面部のフッ素元素濃度(Es)との比が下記式を満たすことがある。
1≦Es/Eb≦30000 (1)
【0016】
この構成によれば、表面部のフッ素元素濃度が十分に高くなるため、離型処理なく且つ転写性よく樹脂モールド製造することができる。
【0017】
本発明の樹脂モールド製造方法において、前記被転写用硬化性化合物が、(メタ)アクリレート、フッ素含有(メタ)アクリレート、及び光重合開始剤を含むことがある。
【0018】
本発明の樹脂モールド製造方法において、前記被転写用硬化性化合物が、前記(メタ)アクリレート100質量部に対して、フッ素含有(メタ)アクリレートを0.1重量部〜50重量部、光重合開始剤を0.01重量部〜10重量部含有することがある。
【0019】
この構成によれば、光重合性化合物中のフッ素元素濃度を高めることができるため、離型処理なく且つ転写性よく樹脂モールド製造することができる。
【0020】
本発明の樹脂モールド製造方法において、前記樹脂スタンパーの裏面と前記土台の表面との間に配置される前記硬化性化合物が、光重合性化合物であることがある。
【0021】
この構成によれば、樹脂スタンパーの裏面と土台の表面との間に光重合性化合物が濡れ広がり、樹脂スタンパーの表面のラフネスを効果的に抑制できる。
【0022】
本発明の樹脂モールド製造方法において、前記樹脂スタンパーの裏面と前記土台の表面との間に配置される前記硬化性化合物として用いられる光重合性化合物が、0重量%〜30重量%以下の溶剤を含有することがある。
【0023】
この構成によれば、凹凸を効果的に吸収し、樹脂スタンパー表面のラフネスを低減することができるため、良好な樹脂モールドを製造することができる。
【0024】
本発明の樹脂モールド製造方法は、前記樹脂スタンパーと前記土台との間の前記硬化物層の厚みが100nm以上〜2500μm以下であることがある。
【0025】
この構成によれば、凹凸を効果的に吸収し、樹脂スタンパー表面のラフネスを低減することができるため、良好な樹脂モールドを製造することができる。
【0026】
本発明の樹脂モールド製造方法は、前記土台が、モールド製造過程で印加される圧力に対して、加圧方向に0mm以上〜1mm以下の変形量を有することがある。
【0027】
この構成によれば、樹脂スタンパー、硬化物層及び土台から構成される積層体を、更に別の土台上に配置し使用する場合に、加圧方向の変形量を低く抑えて、樹脂スタンパー表面のラフネスをより低減することができる。そして、これにより、良好な樹脂モールドを製造することができる。
【発明の効果】
【0028】
本発明の樹脂モールド製造方法によれば、樹脂スタンパーと、樹脂スタンパーを固定する土台との間に、流動性のある硬化性化合物を配置し、これを硬化させて硬化物層を形成することにより、樹脂スタンパー表面のラフネスを低減することができる。このため、当該樹脂スタンパーを用いて、欠陥が低減された樹脂モールドを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0029】
【図1】樹脂スタンパーが土台に固定された様子を示す模式図である。
【図2】樹脂スタンパーの固定方法の概略を示す模式図である。
【図3】樹脂スタンパーを含む積層体から樹脂モールドを製造する方法の概略を示す模式図である。
【図4】ナノインプリント技術における転写工程について示す模式図である。
【図5】樹脂スタンパーが土台に固定された様子を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0030】
樹脂スタンパーを用いて、複数の樹脂モールドを作製しようとする場合には、樹脂スタンパーを土台に固定して使用することになるが、土台に接する態様で樹脂スタンパーを貼着させると、樹脂スタンパーや土台の凹凸・うねり、土台と樹脂スタンパーとの接触界面に取り込まれる空気などの影響により、良好な樹脂モールドの製造が困難になる。例えば、樹脂モールド表面に、点状の欠陥が多数生じることがある。これは、上述の凹凸・うねりなどの影響を受けて、樹脂スタンパーの微細凹凸構造が形成された表面のラフネスが大きくなることに起因するものである。
【0031】
本発明者らはこの点に着目し、土台の表面と樹脂スタンパーの裏面との間に、凹凸やうねりを吸収・緩和できるような流動性のある材料を配置して、土台の表面と樹脂スタンパーとを貼着させることにより、樹脂スタンパー表面に、凹凸やうねりの影響が表れることを防止できることを見出した。すなわち、本発明の骨子は、樹脂スタンパーと土台との間に、例えば、流動性のある硬化性化合物を配置し、これを硬化させることによって、樹脂スタンパーと土台との貼り合わせを行い、樹脂スタンパー表面の凹凸やうねりを低減しようとするものである。また、このような樹脂スタンパーを含む積層体を用いて、良好な樹脂モールドを製造しようとするものである。以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して具体的に説明する。なお、以下の説明において用いられる「(メタ)アクリレート」の記載は、「アクリレート」または「メタアクリレート」のいずれかであることを意味する。
【0032】
図1は、本実施の形態の樹脂モールド製造方法において用いられる樹脂スタンパーの固定の態様を模式的に示した図である。なお、樹脂やレジストの厚み、微細凹凸構造の大きさ、樹脂スタンパーと土台の大きさ、硬化物層の厚み等は、図面の記載に限定されない。
【0033】
本実施の形態では、図1に示す態様で樹脂スタンパー11が土台12に固定され、樹脂モールドの製造に用いられる。すなわち、樹脂スタンパー11の微細凹凸構造が設けられた表面11aとは反対側の面(裏面11b)と、土台12の表面12aとの間には、硬化性化合物を硬化させた硬化物層13を有している。土台12の表面12aには凹凸やうねりが存在し、また、樹脂スタンパー11の裏面11bには凹凸やうねりが存在するが、樹脂スタンパー11と土台12との間に、凹凸やうねりを吸収し、緩和することができるような流動性のある硬化性化合物を配置して硬化させることにより、土台12の表面12aの凹凸やうねり、樹脂スタンパー11の裏面11bの凹凸やうねり、などの影響を低減し、これらに起因する樹脂スタンパー11の表面11aの凹凸を低減することができる。また、樹脂スタンパー11と土台12との間に空気が取り込まれる場合でも、その影響を低減することができる。
【0034】
〈樹脂モールド製造工程の概略〉
次に、樹脂モールドの製造工程の概略について説明する。図2は、硬化物層103によって、樹脂スタンパー101を土台102に固定する方法を示す模式図である。また、図3は、図2に示す方法で樹脂スタンパー101が固定された積層体104を用いて、樹脂モールド111を製造する方法を示す模式図である。なお、ここでは、樹脂スタンパー101を土台102に固定する方法の概略、および樹脂モールド111の製造方法の概略を述べるに留め、詳細は後述する。
【0035】
はじめに、樹脂スタンパー101が固定された積層体104を形成する。まず、樹脂モールドの製造に用いる樹脂スタンパー101を用意する(図2(A)参照)。樹脂スタンパー101は、光重合や熱重合により製造される。なお、樹脂スタンパー101は、フィルム基材の一方の面上に光重合性化合物の硬化物から構成される微細凹凸構造を有することが好ましい。フィルム基材は特に限定されるものではないが、例えば、ポリメタクリル酸メチル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、シクロオレフィン樹脂(COP)、架橋ポリエチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリアクリレート樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、変性ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリエーテルサルフォン樹脂、ポリサルフォン樹脂、ポリエーテルケトン樹脂などの非晶性熱可塑性樹脂や、ポリエチレンテレフタレート(PET)樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、芳香族ポリエステル樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリアミド樹脂などの結晶性熱可塑性樹脂や、アクリル系、エポキシ系、ウレタン系などの紫外線(UV)硬化性樹脂や熱硬化性樹脂、紫外線硬化性樹脂や熱硬化性樹脂、上記熱可塑性樹脂、トリアセテート樹脂とを組み合わせた樹脂などから構成されるフィルムが挙げられる。また、フィルム表面は帯電防止コーティング、防汚コーティング、非粘着コーティング、ハードコーティング等、また離型処理、撥水処理、親水処理等を施してあってもよい。これらのコーティングや処理は、フィルム基材の片面のみに施しても、両面に施してあってもよい。
【0036】
ここで、樹脂スタンパー101の微細凹凸構造表面部のフッ素元素濃度(Es)が、樹脂スタンパー101中の平均フッ素元素濃度(Eb)以上であれば、樹脂スタンパー101表面の自由エネルギーが低下し、樹脂モールドを構成する樹脂への離型性に優れる。また、基材付近では自由エネルギーを高く保つことができるため、接着性を向上することができる。さらに、樹脂スタンパー101中の平均フッ素元素濃度(Eb)と樹脂スタンパー101表面部のフッ素元素濃度(Es)との比が下記式を満たすことで、上記効果をより発揮するためより好ましい。
1≦Es/Eb≦30000 (1)
【0037】
さらに、1<Es/Eb≦20000の範囲であれば、フッ素成分の使用量を低減することが出来るためより好ましく、3≦Es/Eb≦10000の範囲がなお好ましい。また、離型が向上するため、5≦Es/Eb≦10000の範囲であることがより好ましく、10≦Es/Eb≦10000の範囲であることがなお好ましい。更に、フッ素の使用量を低くしつつ表面に高いフッ素含有率層を形成できるため、10≦Es/Eb≦8000の範囲がより好ましく、樹脂スタンパー101から樹脂モールドを構成する樹脂へと転写する際の前記樹脂の樹脂スタンパー101への浸透を効果的に抑制するために、20≦Es/Eb≦8000の範囲であることが一層好ましい。20≦Es/Eb≦1000であれば一枚の樹脂スタンパー101から複数の樹脂モールドを製造する際の樹脂スタンパー101の劣化を抑制できるため好ましく、20≦Es/Eb≦500の範囲であれば、樹脂スタンパー101の微細凹凸構造表面に形成される高いフッ素含有率層の厚みが増加し離型がより一層向上するとともに得られた樹脂モールドのレジストに対する離型性が向上するためなお好ましい。
【0038】
次に、樹脂スタンパー101を貼り付けるための土台102を用意する(図2(B)参照)。土台102の形状は特に限定されないが、平板状や円筒状、円柱状等が挙げられる。平板状土台を使用することで毎葉式のナノインプリントに、円筒状・円柱状の土台を使用することでロール・ツー・ロール式のナノインプリントに適用できる。
【0039】
土台102は、モールド製造過程で印加される圧力に対して、加圧方向に0mm以上〜1mm以下の変形量を有することが好ましい。これにより、樹脂スタンパー101、硬化物層103及び土台102から構成される積層体104を、更に別の土台上に配置し使用する場合、土台102の加圧方向の変形量を低く抑えて、上述したラフネスの影響をより抑制することが出来る。当該効果をより発揮するためには、モールド製造過程で印加される圧力に対して、加圧方向への土台102の変形量は0μm以上〜100μm以下であることがより好ましく、0μm以上〜1μm以下とするとさらに好ましい。なお、樹脂スタンパー101、硬化物層103及び土台102から構成される積層体104を、更に別の土台上に配置し使用する場合、別の土台と積層体104との間に、弾性体から構成される層を形成することが好ましい。弾性体から構成される層としては特に限定されないが、少なくとも3mm以上3cm以下の厚みを有すことが好ましい。また、弾性体は、アルキド樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂、ポリテトラフルオロエチレン樹脂、ジアリルフタレート樹脂のいずれかから構成されることが好ましく、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂のいずれかから構成されることがより好ましい。
【0040】
土台102を構成する素材は、特に限定されるものではないが、例えば、ポリメタクリル酸メチル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、シクロオレフィン樹脂(COP)、架橋ポリエチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリアクリレート樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、変性ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリエーテルサルフォン樹脂、ポリサルフォン樹脂、ポリエーテルケトン樹脂などの非晶性熱可塑性樹脂や、ポリエチレンテレフタレート(PET)樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、芳香族ポリエステル樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリアミド樹脂などの結晶性熱可塑性樹脂や、アクリル系、エポキシ系、ウレタン系などの紫外線(UV)硬化性樹脂や熱硬化性樹脂、紫外線硬化性樹脂や熱硬化性樹脂、上記熱可塑性樹脂、トリアセテート樹脂とを組み合わせた樹脂などから構成される樹脂や、ガラス、石英、サファイア、シリコン、鉄、銅、ステンレス等が挙げられる。
【0041】
土台102のサイズが樹脂スタンパー101のサイズよりも大きい場合は、土台102の表面(樹脂スタンパー101と貼り合わせられる側の面)に離型処理を施してもよい。離型処理方法としては特に限定されないが、離型剤、耐摩耗性、耐傷付き、指紋付着防止、防汚性、レベリング性や撥水撥油性等の表面改質剤等を塗布・塗工する方法や、非粘着性のPETフィルムなどを貼りあわせる方法などが挙げられる。また、土台102の材質をPETなどの非粘着性の材質にしておいてもよい。離型処理に使用できる表面改質剤としては、例えば、ネオス社製「フタージェント」(例えば、Mシリーズ:フタージェント251、フタージェント215M、フタージェント250、FTR1−245M、FTR1−290M;Sシリーズ:FTR1−207S、FTR1−211S、FTR1−220S、FTR1−230S;Fシリーズ:FTR1−209F、FTR1−213F、フタージェント222F、FTR1−233F、フタージェント245F;Gシリーズ:フタージェント208G、FTR1−218G、FTR1−230G、FTS−240G;オリゴマーシリーズ:フタージェント730FM、フタージェント730LM;フタージェントPシリーズ;フタージェント710FL;FTR1−710HL、等)、DIC社製「メガファック」(例えば、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)、ダイキン社製「オプツールTM」(例えば、DSR1、DAC、AES)、「エフトーンTM」(例えば、AT−100)、「ゼッフルTM」(例えば、GH−701)、「ユニダインTM」、「ダイフリーTM」、「オプトエースTM」、住友スリーエム社製「ノベックEGC−1720」、フロロテクノロジー社製「フロロサーフ」、等が挙げられる。
【0042】
次に、流動性のある硬化性化合物を、土台102の表面または樹脂スタンパー101の裏面に塗布して、土台102と樹脂スタンパー101とを貼り合わせた後に、硬化性化合物を硬化させて硬化物層103を形成する(図2(C)参照)。硬化性化合物は、樹脂スタンパー101の微細凹凸構造面(表面)とは反対側の面(裏面)と、土台102の表面とを貼り合わせることができれば特に限定されるものではないが、凹凸を効果的に吸収する観点から、溶剤含有率が0重量%〜30重量%以下であることが好ましい。接着性を向上するため、0重量%〜25重量%以下であることがより好ましく、溶剤除去の観点から、0重量%〜15重量%以下であることが更に好ましい。
【0043】
硬化性化合物は、上述したラフネスを効果的に抑制するために、光重合性化合物であることが好ましい。光重合性化合物であることにより、樹脂スタンパー101の裏面と土台102の表面との間に効果的に光重合性化合物が濡れ広がり、ラフネスを吸収した状態で樹脂スタンパー101と土台102とを接着することができる。光重合性化合物としては、特に限定されないが、(メタ)アクリレート及び光重合開始剤を用いることが好ましい。(メタ)アクリレートとしては、重合性モノマーであれば制限はないが、アクリロイル基またはメタクリロイル基を有するモノマー、ビニル基を有するモノマー、アリル基を有するモノマーが好ましく、アクリロイル基またはメタクリロイル基を有するモノマーがより好ましい。また、重合性モノマーとしては、重合性基を複数具備した多官能性モノマーであることが好ましく、重合性基の数は、重合性に優れることから1〜4の整数が好ましい。また、2種類以上の重合性モノマーを混合して用いる場合、重合性基の平均数は1〜3が好ましい。単一モノマーを使用する場合は、重合反応後の架橋点を増やし、硬化物の物理的安定性(強度、耐熱性等)を得るため、重合性基の数が3以上のモノマーであることが好ましい。また、重合性基の数が1または2であるモノマーの場合、重合性数の異なるモノマーと併用して使用することが好ましい。
【0044】
(メタ)アクリレートモノマーの具体例としては、下記の化合物が挙げられる。アクリロイル基またはメタクリロイル基を有するモノマーとしては、(メタ)アクリル酸、芳香族系の(メタ)アクリレート[フェノキシエチルアクリレート、ベンジルアクリレート等。]、炭化水素系の(メタ)アクリレート[ステアリルアクリレート、ラウリルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、アリルアクリレート、1,3−ブタンジオールジアクリレート、1,4−ブタンジオールジアクリレート、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタアエリスリトールトリアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート等。]、エーテル性酸素原子を含む炭化水素系の(メタ)アクリレート[エトキシエチルアクリレート、メトキシエチルアクリレート、グリシジルアクリレート、テトラヒドロフルフリールアクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、ポリオキシエチレングリコールジアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート等。]、官能基を含む炭化水素系の(メタ)アクリレート[2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシプロピルアクリレート、4−ヒドロキシブチルビニルエーテル、N,N−ジエチルアミノエチルアクリレート、N,N−ジメチルアミノエチルアクリレート、N−ビニルピロリドン、ジメチルアミノエチルメタクリレート等。]、シリコーン系のアクリレート等。他には、EO変性グリセロールトリ(メタ)アクリレート、ECH変性グリセロールトリ(メタ)アクリレート、PO変性グリセロールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、EO変性リン酸トリアクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、PO変性トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリス(アクリロキシエチル)イソシアヌレート、EO変性トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヒドロキシペンタ(メタ)アクリレート、アルキル変性ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールポリ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、アルキル変性ジペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールエトキシテトラ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールモノエチルエーテル(メタ)アクリレート、ジメチロールジシクロペンタンジ(メタ)アクリレート、ジ(メタ)アクリル化イソシアヌレート、1,3−ブチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,4−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、EO変性1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ECH変性1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、アリロキシポリエチレングリコールアクリレート、1,9−ノナンジオールジ(メタ)アクリレート、EO変性ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、PO変性ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、変性ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、EO変性ビスフェノールFジ(メタ)アクリレート、ECH変性ヘキサヒドロフタル酸ジアクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、EO変性ネオペンチルグリコールジアクリレート、PO変性ネオペンチルグリコールジアクリレート、カプロラクトン変性ヒドロキシピバリン酸エステルネオペンチルグリコール、ステアリン酸変性ペンタエリスリトールジ(メタ)アクリレート、ECH変性プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ECH変性フタル酸ジ(メタ)アクリレート、ポリ(エチレングリコール−テトラメチレングリコール)ジ(メタ)アクリレート、ポリ(プロピレングリコール−テトラメチレングリコール)ジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、シリコーンジ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエステル(ジ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジメチロールトリシクロデカンジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコール変性トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート、ジプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリグリセロールジ(メタ)アクリレート、EO変性トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジビニルエチレン尿素、ジビニルプロピレン尿素、2−エチル−2−ブチルプロパンジオールアクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシルカルビトール(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、2−メトキシエチル(メタ)アクリレート、3−メトキシブチル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、アクリル酸ダイマー、ベンジル(メタ)アクリレート、ブタンジオールモノ(メタ)アクリレート、ブトキシエチル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、セチル(メタ)アクリレート、EO変性クレゾール(メタ)アクリレート、エトキシ化フェニル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、ジプロピレングリコール(メタ)アクリレート、イソアミル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、イソオクチル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニルオキシエチル(メタ)アクリレート、イソミリスチル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、メトキシジプロピレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシトリエチレングリコール(メタ)アクリレート、メチル(メタ)アクリレート、メトキシトリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールベンゾエート(メタ)アクリレート、ノニルフェノキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、ノニルフェノキシポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、オクチル(メタ)アクリレート、パラクミルフェノキシエチレングリコール(メタ)アクリレート、ECH変性フェノキシアクリレート、フェノキシジエチレングリコール(メタ)アクリレート、フェノキシヘキサエチレングリコール(メタ)アクリレート、フェノキシテトラエチレングリコール(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコール−ポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、EO変性コハク酸(メタ)アクリレート、tert−ブチル(メタ)アクリレート、トリブロモフェニル(メタ)アクリレート、EO変性トリブロモフェニル(メタ)アクリレート、トリドデシル(メタ)アクリレート、等が挙げられる。アリル基を有するモノマーとしては、p−イソプロペニルフェノール、ビニル基を有するモノマーとしては、スチレン、α−メチルスチレン、アクリロニトリル、ビニルカルバゾール等が挙げられる。なお、EO変性とはエチレンオキシド変性をECH変性とはエピクロロヒドリン変性を、PO変性とはプロピレンオキシド変性を意味する。
【0045】
光重合開始剤は、光によりラジカル反応またはイオン反応を引き起こすものであり、ラジカル反応を引き起こす光重合開始剤が好ましい。光重合開始剤としては、下記の光重合開始剤が挙げられる。
【0046】
アセトフェノン系の光重合開始剤:アセトフェノン、p−tert−ブチルトリクロロアセトフェノン、クロロアセトフェノン、2,2−ジエトキシアセトフェノン、ヒドロキシアセトフェノン、2,2−ジメトキシ−2’−フェニルアセトフェノン、2−アミノアセトフェノン、ジアルキルアミノアセトフェノン等。ベンゾイン系の光重合開始剤:ベンジル、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−2−メチルプロパン−1
オン、1−(4−イソプロピルフェニル)−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オン、ベンジルジメチルケタール等。ベンゾフェノン系の光重合開始剤:ベンゾフェノン、ベンゾイル安息香酸、ベンゾイル安息香酸メチル、メチル−o−ベンゾイルベンゾエート、4−フェニルベンゾフェノン、ヒドロキシベンゾフェノン、ヒドロキシプロピルベンゾフェノン、アクリルベンゾフェノン、4,4’−ビス(ジメチルアミノ)ベンゾフェノン、ペルフルオロベンゾフェノン等。チオキサントン系の光重合開始剤:チオキサントン、2−クロロチオキサントン、2−メチルチオキサントン、ジエチルチオキサントン、ジメチルチオキサントン等。アントラキノン系の光重合開始剤:2−メチルアントラキノン、2−エチルアントラキノン、2−tert−ブチルアントラキノン、1−クロロアントラキノン、2−アミルアントラキノン。ケタール系の光重合開始剤:アセトフェノンジメチルケタール、ベンジルジメチルケタール。その他の光重合開始剤:α−アシルオキシムエステル、ベンジル−(o−エトキシカルボニル)−α−モノオキシム、アシルホスフィンオキサイド、グリオキシエステル、3−ケトクマリン、2−エチルアンスラキノン、カンファーキノン、テトラメチルチウラムスルフィド、アゾビスイソブチロニトリル、ベンゾイルペルオキシド、ジアルキルペルオキシド、tert−ブチルペルオキシピバレート等。フッ素原子を有する光重合開始剤:ペルフルオロtert−ブチルペルオキシド、ペルフルオロベンゾイルペルオキシド等、などの公知慣用の光重合開始剤を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。光重合性化合物は、光増感剤を含んでいてもよい。光増感剤の具体例としては、n−ブチルアミン、ジ−n−ブチルアミン、トリ−n−ブチルホスフィン、アリルチオ尿素、s−ベンジスイソチウロニウム−p−トルエンスルフィネート、トリエチルアミン、ジエチルアミノエチルメタクリレート、トリエチレンテトラミン、4,4’−ビス(ジアルキルアミノ)ベンゾフェノン、N,N−ジメチルアミノ安息香酸エチルエステル、N,N−ジメチルアミノ安息香酸イソアミルエステル、ペンチル−4−ジメチルアミノベンゾエート、トリエチルアミン、トリエタノールアミンなどのアミン類のような公知慣用の光増感剤の1種あるいは2種以上と組み合わせて用いることができる。市販されている開始剤の例としては、Ciba社製の「IRGACURE」(例えば、IRGACURE651、184、500、2959、127、754、907、369、379、379EG、819、1800、784、OXE01、OXE02)や「DAROCUR」(例えば、DAROCUR1173、MBF、TPO、4265)等が挙げられる。
【0047】
樹脂スタンパー101の裏面と、土台103の表面とを接着する硬化性化合物は、(メタ)アクリレート100重量部に対して、光重合開始剤を0.01重量部〜10重量部含有する混合物である。光重合開始剤は、(メタ)アクリレート100重量部に対して、0.01重量部以上であれば重合性に優れ、10重量部以下であれば、硬化後の未反応開始剤を低減でき、特に0.5重量部〜5重量部であれば、硬化後の安定性と接着性に優れる。
【0048】
硬化物層103は、その膜厚を100nm以上〜2500μm以下とすることで、上述したラフネスを効果的に抑制できるため好ましい。樹脂スタンパー101、硬化物層103及び土台102から構成される積層体104の物理的安定性の観点から、100nm以上〜1000μm以下であることがより好ましい。更に、硬化性化合物の使用量を低減する観点から、100nm以上〜100μm以下であることが好ましく、接着性とラフネス抑制の観点から100nm以上〜50μm以下であることが尚好ましい。
【0049】
以上により、樹脂モールド111の製造に用いられる、樹脂スタンパー101を含む積層体104が形成される。なお、樹脂スタンパー101は、土台101の表面に貼り付けられても良く、土台の他の面に貼り付けられても良い。また、樹脂スタンパー101の裏面と、土台102の表面との間には、硬化物層103の他に、フィルムや他の樹脂から構成される層を設けてもよい。すなわち、樹脂スタンパー101の裏面が直接硬化物層103と接触し、且つ、硬化物層103が、樹脂スタンパー101の裏面と土台102の表面との間に設けられていればよい。硬化物層103を形成することにより、樹脂スタンパー101の裏面及び/或いは土台102表面上に存在する大きな凹凸やうねり、樹脂スタンパー101と土台102との貼り合わせにおいて取り込まれる空気の斑などに起因するラフネスを低減することができる。これにより、製造される樹脂モールドの微細凹凸構造面が、樹脂スタンパーのラフネスの影響を受け、樹脂モールドの品質が低下することを防ぐことができる。つまり、樹脂スタンパー101の表面(微細凹凸構造面)に、微細凹凸構造よりも大きな凹凸が形成されることを抑制することで、樹脂モールドの製造において、樹脂モールド表面への点状欠陥の発生を抑制することが出来る。
【0050】
なお、樹脂スタンパー101の外周を、テープ等によって土台102の表面に固定してもよい。テープ等で外周を固定することで、積層体104を使用して樹脂モールド111を得る際の、樹脂モールド111の膜厚均質性を向上することが可能となる。樹脂スタンパー101の外周を固定するテープ等の膜厚は、1μm以上1mm以下であることが好ましく、樹脂モールド111の膜厚均質性向上の観点から1μm以上500μm以下であることがより好ましく、光重合性化合物の使用量を低減出来ることから1μm以上100μm以下であることが更に好ましい。
【0051】
次に、積層体104を用いて樹脂モールド111を製造する方法について説明する。まず、樹脂スタンパー101の表面、またはフィルム基材112の表面に、光重合性化合物を塗布し、光重合性化合物が樹脂スタンパー101に押圧されるように、積層体104またはフィルム基材112押圧する(図3(A)参照)。押圧は、気泡が入らないように一定の圧力下にて行うことが好ましい。
【0052】
次に、光重合性化合物に光を照射して、樹脂スタンパー101表面の微細構造が反映された被転写用硬化性化合物が硬化した硬化物層113を得る(図3(B)参照)。その後、フィルム基材112と被転写用硬化性化合物が硬化した硬化物層113の積層体である樹脂モールド111を、積層体104から剥離する(図3(C)参照)。以上の工程によって、樹脂モールド111が得られる。
【0053】
なお、樹脂モールド111の微細凹凸構造表面部のフッ素元素濃度(Es)が、硬化物層113中の平均フッ素元素濃度(Eb)以上であれば、微細凹凸構造表面の自由エネルギーが低下し、レジストへと転写する際の離型性に優れるため好ましい。また、基材付近では自由エネルギーを高く保つことができるため、接着性を向上することができる。さらに、硬化物層113中の平均フッ素元素濃度(Eb)と樹脂モールド111の微細凹凸構造表面部のフッ素元素濃度(Es)との比が下記式を満たすことで、上記効果をより発揮するためより好ましい。
1≦Es/Eb≦30000 (1)
【0054】
さらに、1<Es/Eb≦20000の範囲であれば、フッ素成分の使用量を低減することが出来るためより好ましく、3≦Es/Eb≦10000の範囲がなお好ましい。また、離型が向上するため、5≦Es/Eb≦10000の範囲であることがより好ましく、10≦Es/Eb≦10000の範囲であることがなお好ましい。更に、フッ素の使用量を低くしつつ表面に高いフッ素含有率層を形成できるため、10≦Es/Eb≦8000の範囲がより好ましい。尚、樹脂モールドを構成する被転写用硬化性化合物の硬化物(113)に用いる被転写用硬化性化合物には、樹脂スタンパーを光重合で製造する際に使用する組成をそのまま利用することができる。
【0055】
以下、本実施の形態に係る樹脂モールドの製造方法について、より詳細に説明する。
【0056】
〈樹脂スタンパーの製造〉
はじめに、樹脂モールドの製造に用いる樹脂スタンパーを光重合により製造する場合と、熱重合により製造する場合について説明する。
【0057】
(光重合による樹脂スタンパーの製造)
光重合性化合物を、離型処理を施した原版とフィルム基材間に挟持し、光硬化後に剥離することで、樹脂スタンパーを得ることができる。光重合性化合物には、(メタ)アクリレート、フッ素含有(メタ)アクリレート、及び光重合開始剤を用いることが好ましい。(メタ)アクリレート、及びフッ素含有(メタ)アクリレートをともに混合し、疎水性界面などに接触した状態で上記光重合性化合物を硬化させることで、樹脂スタンパーの微細凹凸構造表面部のフッ素元素濃度(Es)を、樹脂スタンパーを構成する樹脂中の平均フッ素元素濃度(Eb)以上となるように調整することができる。これにより、樹脂スタンパー表面が強い疎水性を示すようになるため、離型処理なく且つ転写性よく樹脂スタンパーから樹脂モールドをUVナノインプリントによる転写で得ることが出来る。また、(メタ)アクリレート、フッ素含有(メタ)アクリレート、及び光重合開始剤に、シランカップリング剤やシルセスキオキサンを添加してもよい。シランカップリング剤やシルセスキオキサンを添加することで、一枚の樹脂スタンパーから複数枚の樹脂モールドを得る際の、樹脂スタンパーの耐久性が向上するため、好ましい。それぞれの成分について、次に説明する。
【0058】
(A)(メタ)アクリレート
(メタ)アクリレートとしては、後述する(B)フッ素含有(メタ)アクリレート、(C)シランカップリング剤、(D)シルセスキオキサン以外の重合性モノマーであれば制限はないが、アクリロイル基またはメタクリロイル基を有するモノマー、ビニル基を有するモノマー、アリル基を有するモノマーが好ましく、アクリロイル基またはメタクリロイル基を有するモノマーがより好ましい。
【0059】
また、重合性モノマーとしては、重合性基を複数具備した多官能性モノマーであることが好ましく、重合性基の数は、重合性に優れることから1〜4の整数が好ましい。また、2種類以上の重合性モノマーを混合して用いる場合、重合性基の平均数は1〜3が好ましい。単一モノマーを使用する場合は、重合反応後の架橋点を増やし、硬化物の物理的安定性(強度、耐熱性等)を得るため、重合性基の数が3以上のモノマーであることが好ましい。また、重合性基の数が1または2であるモノマーの場合、重合性数の異なるモノマーと併用して使用することが好ましい。
【0060】
(メタ)アクリレートモノマーの具体例としては、下記の化合物が挙げられる。アクリロイル基またはメタクリロイル基を有するモノマーとしては、(メタ)アクリル酸、芳香族系の(メタ)アクリレート[フェノキシエチルアクリレート、ベンジルアクリレート等。]、炭化水素系の(メタ)アクリレート[ステアリルアクリレート、ラウリルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、アリルアクリレート、1,3−ブタンジオールジアクリレート、1,4−ブタンジオールジアクリレート、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタアエリスリトールトリアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート等。]、エーテル性酸素原子を含む炭化水素系の(メタ)アクリレート[エトキシエチルアクリレート、メトキシエチルアクリレート、グリシジルアクリレート、テトラヒドロフルフリールアクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、ポリオキシエチレングリコールジアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート等。]、官能基を含む炭化水素系の(メタ)アクリレート[2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシプロピルアクリレート、4−ヒドロキシブチルビニルエーテル、N,N−ジエチルアミノエチルアクリレート、N,N−ジメチルアミノエチルアクリレート、N−ビニルピロリドン、ジメチルアミノエチルメタクリレート等。]、シリコーン系のアクリレート等。他には、EO変性グリセロールトリ(メタ)アクリレート、ECH変性グリセロールトリ(メタ)アクリレート、PO変性グリセロールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、EO変性リン酸トリアクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、PO変性トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリス(アクリロキシエチル)イソシアヌレート、EO変性トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヒドロキシペンタ(メタ)アクリレート、アルキル変性ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールポリ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、アルキル変性ジペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールエトキシテトラ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールモノエチルエーテル(メタ)アクリレート、ジメチロールジシクロペンタンジ(メタ)アクリレート、ジ(メタ)アクリル化イソシアヌレート、1,3−ブチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,4−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、EO変性1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ECH変性1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、アリロキシポリエチレングリコールアクリレート、1,9−ノナンジオールジ(メタ)アクリレート、EO変性ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、PO変性ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、変性ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、EO変性ビスフェノールFジ(メタ)アクリレート、ECH変性ヘキサヒドロフタル酸ジアクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、EO変性ネオペンチルグリコールジアクリレート、PO変性ネオペンチルグリコールジアクリレート、カプロラクトン変性ヒドロキシピバリン酸エステルネオペンチルグリコール、ステアリン酸変性ペンタエリスリトールジ(メタ)アクリレート、ECH変性プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ECH変性フタル酸ジ(メタ)アクリレート、ポリ(エチレングリコール−テトラメチレングリコール)ジ(メタ)アクリレート、ポリ(プロピレングリコール−テトラメチレングリコール)ジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、シリコーンジ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエステル(ジ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジメチロールトリシクロデカンジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコール変性トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート、ジプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリグリセロールジ(メタ)アクリレート、EO変性トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジビニルエチレン尿素、ジビニルプロピレン尿素、2−エチル−2−ブチルプロパンジオールアクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシルカルビトール(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、2−メトキシエチル(メタ)アクリレート、3−メトキシブチル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、アクリル酸ダイマー、ベンジル(メタ)アクリレート、ブタンジオールモノ(メタ)アクリレート、ブトキシエチル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、セチル(メタ)アクリレート、EO変性クレゾール(メタ)アクリレート、エトキシ化フェニル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、ジプロピレングリコール(メタ)アクリレート、イソアミル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、イソオクチル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニルオキシエチル(メタ)アクリレート、イソミリスチル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、メトキシジプロピレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシトリエチレングリコール(メタ)アクリレート、メチル(メタ)アクリレート、メトキシトリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールベンゾエート(メタ)アクリレート、ノニルフェノキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、ノニルフェノキシポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、オクチル(メタ)アクリレート、パラクミルフェノキシエチレングリコール(メタ)アクリレート、ECH変性フェノキシアクリレート、フェノキシジエチレングリコール(メタ)アクリレート、フェノキシヘキサエチレングリコール(メタ)アクリレート、フェノキシテトラエチレングリコール(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコール−ポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、EO変性コハク酸(メタ)アクリレート、tert−ブチル(メタ)アクリレート、トリブロモフェニル(メタ)アクリレート、EO変性トリブロモフェニル(メタ)アクリレート、トリドデシル(メタ)アクリレート、等が挙げられる。アリル基を有するモノマーとしては、p−イソプロペニルフェノール、ビニル基を有するモノマーとしては、スチレン、α−メチルスチレン、アクリロニトリル、ビニルカルバゾール等が挙げられる。なお、EO変性とはエチレンオキシド変性をECH変性とはエピクロロヒドリン変性を、PO変性とはプロピレンオキシド変性を意味する。
【0061】
(B)フッ素含有(メタ)アクリレート
フッ素含有(メタ)アクリレートとしては、後述する(C)シランカップリング剤及び(D)シルセスキオキサン以外のフッ素含有(メタ)アクリレートであれば制限はないが、ポリフルオロアルキレン鎖及び/又はペルフルオロ(ポリオキシアルキレン)鎖と、重合性基とを有することが好ましく、直鎖状ペルフルオロアルキレン基、または炭素原子−炭素原子間にエーテル性酸素原子が挿入され且つトリフルオロメチル基を側鎖に有するペルフルオロオキシアルキレン基がさらに好ましい。また、トリフルオロメチル基を分子側鎖または分子構造末端に有する直鎖状のポリフルオロアルキレン鎖及び/又は直鎖状のペルフルオロ(ポリオキシアルキレン)鎖が特に好ましい。
【0062】
ポリフルオロアルキレン鎖は、炭素数2〜炭素数24のポリフルオロアルキレン基が好ましい。また、ポリフルオロアルキレン基は、官能基を有していてもよい。
【0063】
ペルフルオロ(ポリオキシアルキレン)鎖は、(CFCFO)単位、(CFCF(CF)O)単位、(CFCFCFO)単位および(CFO)単位からなる群から選ばれた少なくとも1種類以上のペルフルオロ(オキシアルキレン)単位から構成されることが好ましく、(CFCFO)単位、(CFCF(CF)O)単位、又は(CFCFCFO)単位から構成されることがより好ましい。ペルフルオロ(ポリオキシアルキレン)鎖は、含フッ素重合体の物性(耐熱性、耐酸性等)が優れることから、(CFCFO)単位から構成されることが特に好ましい。ペルフルオロ(オキシアルキレン)単位の数は、含フッ素重合体の離型性と硬度が高いことから、2〜200の整数が好ましく、2〜50の整数がより好ましい。
【0064】
重合性基としては、ビニル基、アリル基、アクリロイル基、メタクリロイル基、エポキシ基、ジオキタセン基、シアノ基又はイソシアネート基が好ましく、ビニル基、アクリロイル基またはメタクリロイル基がより好ましい。最も好ましくは、アクリロイル基またはメタクリロイル基である。
【0065】
重合性基の数は、重合性に優れることから1〜4の整数が好ましく、1〜3の整数がより好ましい。2種以上の化合物を用いる場合、重合性基の平均数は1〜3が好ましい。
【0066】
フッ素含有(メタ)アクリレートは、官能基を有する場合には、フィルム基材との密着性に優れる。官能基としては、カルボキシル基、スルホン酸基、エステル結合を有する官能基、アミド結合を有する官能基、水酸基、アミノ基、シアノ基、ウレタン基、イソシアネート基、イソシアヌル酸誘導体を有する官能基等が挙げられる。特に、カルボキシル基、ウレタン基、イソシアヌル酸誘導体を有する官能基の少なくとも一つの官能基を含むことが好ましい。尚、イソシアヌル酸誘導体には、イソシアヌル酸骨格を有するもので、窒素原子に結合する少なくとも一つの水素原子が他の基で置換されている構造のものが包含される。フッ素含有(メタ)アクリレートの具体例としては、下記の化合物が挙げられる。
【0067】
CH=CHCOO(CH(CF10F、CH=CHCOO(CH(CFF、CH=CHCOO(CH(CFF、CH=C(CH)COO(CH(CF10F、CH=C(CH)COO(CH(CFF、CH=C(CH)COO(CH(CFF、CH=CHCOOCH(CFF、CH=C(CH)COOCH(CFF、CH=CHCOOCH(CFF、CH=C(CH)COOCH(CFF、CH=CHCOOCHCFCFH、CH=CHCOOCH(CFCFH、CH=CHCOOCH(CFCFH、CH=C(CH)COOCH(CFCF)H、CH=C(CH)COOCH(CFCFH、CH=C(CH)COOCH(CFCFH、CH=CHCOOCHCFOCFCFOCF、CH=CHCOOCHCFO(CFCFO)CF、CH=C(CH)COOCHCFOCFCFOCF、CH=C(CH)COOCHCFO(CFCFO)CF、CH=CHCOOCHCF(CF)OCFCF(CF)O(CFF、CH=CHCOOCHCF(CF)O(CFCF(CF)O)(CFF、CH=C(CH)COOCHCF(CF)OCFCF(CF)O(CFF、CH=C(CH)COOCHCF(CF)O(CFCF(CF)O)(CFF、CH=CFCOOCHCH(OH)CH(CFCF(CF、CH=CFCOOCHCH(CHOH)CH(CFCF(CF、CH=CFCOOCHCH(OH)CH(CF10F、CH=CFCOOCHCH(OH)CH(CF10F、CH=CHCOOCHCH(CFCFCHCHOCOCH=CH、CH=C(CH)COOCHCH(CFCFCHCHOCOC(CH)=CH、CH=CHCOOCHCr2FCHOCOCH=CH、CH=C(CH)COOCHCr2FCHOCOC(CH)=CH等のフルオロ(メタ)アクリレート(ただし、Cr2Fはペルフルオロ(1,4−シクロへキシレン基)を示す)。
【0068】
CF=CFCFCF=CF、CF=CFOCFCF=CF、CF=CFOCFCFCF=CF、CF=CFOCF(CF)CFCF=CF、CF=CFOCFCF(CF)CF=CF、CF=CFOCFOCF=CF、CF=CFOCFCF(CF)OCFCF=CF、CF=CFCFC(OH)(CF)CHCH=CH、CF=CFCFC(OH)(CF)CH=CH、CF=CFCFC(CF)(OCHOCH)CHCH=CH、CF=CFCHC(C(CFOH)(CF)CHCH=CH等のフルオロジエン。
【0069】
フッ素含有(メタ)アクリレートは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。また、耐摩耗性、耐傷付き、指紋付着防止、防汚性、レベリング性や撥水撥油性等の表面改質剤との併用もできる。例えば、ネオス社製「フタージェント」(例えば、Mシリーズ:フタージェント251、フタージェント215M、フタージェント250、FTR1−245M、FTR1−290M;Sシリーズ:FTR1−207S、FTR1−211S、FTR1−220S、FTR1−230S;Fシリーズ:FTR1−209F、FTR1−213F、フタージェント222F、FTR1−233F、フタージェント245F;Gシリーズ:フタージェント208G、FTR1−218G、FTR1−230G、FTS−240G;オリゴマーシリーズ:フタージェント730FM、フタージェント730LM;フタージェントPシリーズ;フタージェント710FL;FTR1−710HL、等)、DIC社製「メガファック」(例えば、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)、ダイキン社製「オプツールTM」(例えば、DSR1、DAC、AES)、「エフトーンTM」(例えば、AT−100)、「ゼッフルTM」(例えば、GH−701)、「ユニダインTM」、「ダイフリーTM」、「オプトエースTM」、住友スリーエム社製「ノベックEGC−1720」、フロロテクノロジー社製「フロロサーフ」、等が挙げられる。
【0070】
フッ素含有(メタ)アクリレートは、分子量Mが50〜50000であることが好ましく、相溶性の観点から分子量Mが50〜5000であることが好ましく、分子量Mが100〜5000であることがより好ましい。相溶性の低い高分子量を使用する際は希釈溶剤を使用しても良い。希釈溶剤としては、単一溶剤の沸点が40℃〜180℃の溶剤が好ましく、60℃〜180℃がより好ましく、60℃〜140℃がさらに好ましい。希釈剤は2種類以上使用もよい。溶剤含量は、少なくとも硬化性樹脂組成物中で分散する量であればよく、硬化性組成物100重量部に対して0重量部超〜50重量部が好ましく、乾燥後の残存溶剤量を限りなく除去することを配慮すると、0重量部超〜10重量部がより好ましい。
【0071】
(C)シランカップリング剤
シランカップリング剤としては、後述する(D)シルセスキオキサンを除き、カップリング反応を引き起こす基と加水分解性基を有する化合物である限り、特に定めるものではなく、公知のシランカップリング剤を広く採用できる。シランカップリング剤の分子量としては、相溶性の観点から100〜1500が好ましく、効果的にシロキサン結合を樹脂スタンパーに導入し、樹脂スタンパーから樹脂モールドをUVナノインプリントで得る際の、樹脂スタンパーへの樹脂モールドを構成する樹脂の浸透を抑制し離型を向上させる観点から100〜600がより好ましい。
【0072】
シランカップリング剤が有するカップリング反応を引き起こす基としては、ビニル基、エポキシ基、アクリロイル基、メタクリロイル基、アクリロキシ基、メタクリロキシ基、アミノ基、ウレイド基、クロロプロピル基、メルカプト基、スルフィド基、イソシアネート基、アリル基、オキセタニル基等が好ましく、相溶性の観点からアリル基、ビニル期、アクリロイル基、メタクリロイル基、アクリロキシ基、メタクリロキシ基がより好ましく、樹脂成型体の物理的安定性の観点からアクリロキシ基またはメタクリロキシ基が最も好ましい。
【0073】
また、シランカップリング剤は、フッ素含有シランカップリング剤でもよい。フッ素含有シランカップリング剤としては、例えば、一般式(FC−(CF−(CH−Si(O−R)(但し、nは1〜11の整数であり、mは1〜4の整数であり、Rは炭素数1〜3のアルキル基である)で表される化合物であることができ、ポリフルオロアルキレン鎖及び/又はペルフルオロ(ポリオキシアルキレン)鎖を含んでいてもよい。直鎖状ペルフルオロアルキレン基、または炭素原子−炭素原子間にエーテル性酸素原子が挿入され且つトリフルオロメチル基を側鎖に有するペルフルオロオキシアルキレン基がさらに好ましい。また、トリフルオロメチル基を分子側鎖または分子構造末端に有する直鎖状のポリフルオロアルキレン鎖及び/又は直鎖状のペルフルオロ(ポリオキシアルキレン)鎖が特に好ましい。ポリフルオロアルキレン鎖は、炭素数2〜炭素数24のポリフルオロアルキレン基が好ましい。また、ポリフルオロアルキレン基は、官能基を有していてもよい。ペルフルオロ(ポリオキシアルキレン)鎖は、(CFCFO)単位、(CFCF(CF)O)単位、(CFCFCFO)単位および(CFO)単位からなる群から選ばれた少なくとも1種類以上のペルフルオロ(オキシアルキレン)単位から構成されることが好ましく、(CFCFO)単位、(CFCF(CF)O)単位、又は(CFCFCFO)単位から構成されることがより好ましい。ペルフルオロ(ポリオキシアルキレン)鎖は、含フッ素重合体の物性(耐熱性、耐酸性等)が優れることから、(CFCFO)単位から構成されることが特に好ましい。ペルフルオロ(オキシアルキレン)単位の数は、含フッ素重合体の離型性と硬度が高いことから、2〜200の整数が好ましく、2〜50の整数がより好ましい。
【0074】
また、シランカップリング剤は、光重合性基を有していても良い。光重合性基を有することにより、光硬化時に良好な硬化膜特性を得ることができる。光重合性基としては、アクリロイル基、メタクリロイル基、アクリロキシ基、メタクリロキシ基、ビニル基、エポキシ基、アリル基、オキセタニル基等が挙げられる。相溶性の観点からアクリロイル基、メタクリロイル基、アクリロキシ基、メタクリロキシ基、ビニル基が好ましく、樹脂成型体の物理的安定性の観点からアクリロイル基、メタクリロイル基、アクリロキシ基、メタクリロキシ基、ビニル基がより好ましく、繰り返し転写に伴う樹脂成型体の離型向上の観点からアクリロキシ基、メタクリロキシ基がなお好ましい。
【0075】
シランカップリング剤としては、例えば、ビニルトリクロルシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、p−スチリルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、3−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−トリエトキシシリル−N−(1,3−ジメチルーブチリデン)プロピルアミン、N−フェニル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−(ビニルベンジル)−2−アミノエチル−3−アミノプロピルトリメトキシシランの塩酸塩、3−ウレイドプロピルトリエトキシシラン、3−クロロプロピルトリメトキシシラン、3−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、ビス(トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド、3−イソシアネ―トプロピルトリエトキシシラン等、またトリエトキシ−1H,1H,2H,2H−トリデカフルオロ−オクチルシラン、ヘプタデカフルオロデシル−トリメトキシシラン、CF(CF)CHCHSi(OC)、CF(CF)CHCHSiCH(OC)、CF(CF)CHCHSi(OC)、CFCFCHCHSi(OC)、CF(CF)CHCHSi(OC)、CF(CF)CHCHSiCH(OC)、CF(CF)CHCHSiCH(OC)、CF(CF)CHCHSiCH(OC)等のパーフルオロアルキルアルキレンアルコキシシラン化合物等が挙げられる。
【0076】
本発明におけるシランカップリング剤は、1種類のみを用いても良いし、2種類以上を用いても良い。また、シルセスキオキサンと併用してもよい。
【0077】
(D)シルセスキオキサン
シルセスキオキサンとしては、組成式(RSiO3/2で表されるポリシロキサンであれば特に限定されるものではない。かご型、はしご型、ランダム等のいずれの構造を有するポリシロキサンであってもよい。中でも、かご型或いははしご型の構造を有するポリシロキサンがより好ましい。樹脂成型体の物理的安定性が向上し、離型が良好になるため、かご型であると、さらに好ましい。また、組成式(RSiO3/2において、Rは、置換または無置換のシロキシ基その他任意の置換基でよい。nは、8〜12であることが好ましく、樹脂スタンパーを得る際の重合性が良好になるため、8〜10であることがより好ましい。樹脂スタンパーから樹脂モールドを構成する樹脂へと転写する際の樹脂の浸透を抑制し、離型を向上させる観点からnは8がなお好ましい。n個のRは、それぞれ同一であっても異なっていてもよい。
【0078】
また、シルセスキオキサンは、光重合性基を含んでいてもよい。光重合性基を含んでいると重合が良好に進行するため、良好な硬化膜特性を得ることができる。光重合性基としては、アクリロイル基、メタクリロイル基、アクリロキシ基、メタクリロキシ基、ビニル基、エポキシ基、アリル基、オキセタニル基等が挙げられる。中でも、良好な硬化膜特性が得られるため、アクリロイル基、メタクリロイル基、アクリロキシ基、メタクリロキシ基、ビニル基がより好ましい。また、樹脂スタンパーから樹脂モールドを得るために樹脂へと転写する際の樹脂の浸透を抑制でき、離型が向上することから、アクリロキシ基またはメタクリロキシ基がより好ましい。
【0079】
また、シルセスキオキサンは、フルオロシルセスキオキサンであってもよい。ここでいうフルオロシルセスキオキサンとは、組成式中のRが独立して、フルオロアルキル、フルオロアリール或いはフルオロアリールアルキルの少なくとも一種類から構成され、これら置換基はn個のR中少なくとも1つ以上あることを意味する。より離型が向上するため、直鎖状ペルフルオロアルキレン基、または炭素原子−炭素原子間にエーテル性酸素原子が挿入され且つトリフルオロメチル基を側鎖に有するペルフルオロオキシアルキレン基がより好ましい。また、トリフルオロメチル基を分子側鎖または分子構造末端に有する直鎖状のポリフルオロアルキレン鎖及び/又は直鎖状のペルフルオロ(ポリオキシアルキレン)鎖が特に好ましい。ポリフルオロアルキレン鎖は、炭素数2〜炭素数24のポリフルオロアルキレン基が好ましい。また、ポリフルオロアルキレン基は、官能基を有していてもよい。ペルフルオロ(ポリオキシアルキレン)鎖は、(CFCFO)単位、(CFCF(CF)O)単位、(CFCFCFO)単位および(CFO)単位からなる群から選ばれた少なくとも1種類以上のペルフルオロ(オキシアルキレン)単位から構成されることが好ましく、(CFCFO)単位、(CFCF(CF)O)単位、又は(CFCFCFO)単位から構成されることがより好ましい。ペルフルオロ(ポリオキシアルキレン)鎖は、含フッ素重合体の物性(耐熱性、耐酸性等)が優れることから、(CFCFO)単位から構成されることが特に好ましい。ペルフルオロ(オキシアルキレン)単位の数は、含フッ素重合体の離型性と硬度が高いことから、2〜200の整数が好ましく、2〜50の整数がより好ましい。
【0080】
更に、シルセスキオキサンは、1種類のみを用いても良いし、2種類以上を用いても良い。また、シランカップリング剤と併用してもよい。
【0081】
シルセスキオキサンとして、例えば、ポリ水素化シルセスキオキサン、ポリメチルシルセスキオキサン、ポリエチルシルセスキオキサン、ポリプロピルシルセスキオキサン、ポリイイソプロピルシルセスキオキサン、ポリブチルシルセスキオキサン、ポリ−sec−ブチルシルセスキオキサン、ポリ−tert−ブチルシルセスキオキサン、ポリフェニルシルセスキオキサン、ポリナフチルシルセスキオキサン、ポリスチリルシルセスキオキサンおよびポリアダマンチルシルセスキオキサンなどが挙げられる。また、これらのシルセスキオキサンに対してn個のRのうち少なくとも一つを次に例示する置換基で置換してもよい。置換基としては、トリフルオロメチル、2,2,2−トリフルオロエチル、3,3,3−トリフルオロプロピル、2,2,3,3−テトラフルオロプロピル、2,2,3,3,3−ペンタフルオロプロピル、2,2,2−トリフルオロ−1−トリフルオロメチルエチル、2,2,3,4,4,4−ヘキサフルオロブチル、2,2,3,3,4,4,5,5−オクタフルオロペンチル、2,2,2−トリフルオロエチル、2,2,3,3−テトラフルオロプロピル、2,2,3,3,3−ペンタフルオロプロピル、2,2,3,3,4,4,5,5−オクタフルオロペンチル、3,3,3−トリフルオロプロピル、ノナフルオロ−1,1,2,2−テトラヒドロヘキシル、トリデカフルオロ−1,1,2,2−テトラヒドロオクチル、ヘプタデカフルオロ−1,1,2,2−テトラヒドロデシル、パーフルオロ−1H,1H,2H,2H−ドデシル、パーフルオロ−1H,1H,2H,2H−テトラデシル、3,3,4,4,5,5,6,6,6−ノナフルオロヘキシル等、アクリロイル基、メタクリロイル基、アクリロキシ基、メタクリロキシ基、ビニル基、エポキシ基、アリル基、オキセタニル基等が挙げられる。
【0082】
また、市販のシルセスキオキサンを使用することができる。例えば、Hybrid Plastics社の商品名POSSにおける種々のかご型シルセスキオキサン誘導体、アルドリッチ社シルセスキオキサン関連試薬カタログに記載の商品名POSSのシルセスキオキサン誘導体等が挙げられる。
【0083】
(E)光重合開始剤
光重合開始剤は、光によりラジカル反応またはイオン反応を引き起こすものであり、ラジカル反応を引き起こす光重合開始剤が好ましい。光重合開始剤としては、下記の光重合開始剤が挙げられる。
【0084】
アセトフェノン系の光重合開始剤:アセトフェノン、p−tert−ブチルトリクロロアセトフェノン、クロロアセトフェノン、2,2−ジエトキシアセトフェノン、ヒドロキシアセトフェノン、2,2−ジメトキシ−2’−フェニルアセトフェノン、2−アミノアセトフェノン、ジアルキルアミノアセトフェノン等。ベンゾイン系の光重合開始剤:ベンジル、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−2−メチルプロパン−1
オン、1−(4−イソプロピルフェニル)−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オン、ベンジルジメチルケタール等。ベンゾフェノン系の光重合開始剤:ベンゾフェノン、ベンゾイル安息香酸、ベンゾイル安息香酸メチル、メチル−o−ベンゾイルベンゾエート、4−フェニルベンゾフェノン、ヒドロキシベンゾフェノン、ヒドロキシプロピルベンゾフェノン、アクリルベンゾフェノン、4,4’−ビス(ジメチルアミノ)ベンゾフェノン、ペルフルオロベンゾフェノン等。チオキサントン系の光重合開始剤:チオキサントン、2−クロロチオキサントン、2−メチルチオキサントン、ジエチルチオキサントン、ジメチルチオキサントン等。アントラキノン系の光重合開始剤:2−メチルアントラキノン、2−エチルアントラキノン、2−tert−ブチルアントラキノン、1−クロロアントラキノン、2−アミルアントラキノン。ケタール系の光重合開始剤:アセトフェノンジメチルケタール、ベンジルジメチルケタール。その他の光重合開始剤:α−アシルオキシムエステル、ベンジル−(o−エトキシカルボニル)−α−モノオキシム、アシルホスフィンオキサイド、グリオキシエステル、3−ケトクマリン、2−エチルアンスラキノン、カンファーキノン、テトラメチルチウラムスルフィド、アゾビスイソブチロニトリル、ベンゾイルペルオキシド、ジアルキルペルオキシド、tert−ブチルペルオキシピバレート等。フッ素原子を有する光重合開始剤:ペルフルオロtert−ブチルペルオキシド、ペルフルオロベンゾイルペルオキシド等、などの公知慣用の光重合開始剤を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
【0085】
光重合性化合物は、光増感剤を含んでいてもよい。光増感剤の具体例としては、n−ブチルアミン、ジ−n−ブチルアミン、トリ−n−ブチルホスフィン、アリルチオ尿素、s−ベンジスイソチウロニウム−p−トルエンスルフィネート、トリエチルアミン、ジエチルアミノエチルメタクリレート、トリエチレンテトラミン、4,4’−ビス(ジアルキルアミノ)ベンゾフェノン、N,N−ジメチルアミノ安息香酸エチルエステル、N,N−ジメチルアミノ安息香酸イソアミルエステル、ペンチル−4−ジメチルアミノベンゾエート、トリエチルアミン、トリエタノールアミンなどのアミン類のような公知慣用の光増感剤の1種あるいは2種以上と組み合わせて用いることができる。
【0086】
市販されている開始剤の例としては、Ciba社製の「IRGACURE」(例えば、IRGACURE651、184、500、2959、127、754、907、369、379、379EG、819、1800、784、OXE01、OXE02)や「DAROCUR」(例えば、DAROCUR1173、MBF、TPO、4265)等が挙げられる。
【0087】
光重合性化合物は、(メタ)アクリレート100重量部に対して、フッ素含有(メタ)アクリレートを0.1重量部〜50重量部、光重合開始剤を0.01重量部〜10重量部含有する混合物である。
【0088】
(メタ)アクリレート100重量部に対して、フッ素含有(メタ)アクリレートが0.1重量部以上であれば離型性に優れ、50重量部以下であれば基材への密着性に優れ、特に5重量部〜30重量部であればフッ素含有(メタ)アクリレートの表面偏析性に優れる。最も好ましくは5重量部〜20重量部である。また、光重合開始剤は、(メタ)アクリレート100重量部に対して、0.01重量部以上であれば重合性に優れ、10重量部以下であれば、硬化後の硬化後の未反応開始剤や分解物の樹脂表面へブリードアウトを低減でき、特に0.5重量部〜5重量部であれば、硬化後の樹脂透過率に優れる。
【0089】
添加剤として使用するシランカップリング剤或いはシルセスキオキサンは少なくとも一方を含んでいれば良く、(メタ)アクリレート100重量部に対して、シランカップリング剤或いはシルセスキオキサンのいずれか一方が、0.01重量部〜80重量部であれば、表面修飾性に優れるヒドロキシル基を樹脂スタンパー表面に効果的に導入できるため好ましく、0.1重量部〜50重量部であれば樹脂スタンパー中に効果的にシロキサン結合を導入でき、樹脂スタンパーから樹脂モールドを得る際の、樹脂モールドを構成する樹脂の浸透をより抑制できるためより好ましく、1重量部〜25重量部であれば樹脂スタンパーの硬化性がより良好になるためなお好ましい。また、光重合性化合物全体に対して、シリコン元素濃度が0.005atm.%以上80atm.%以下であれば、シロキサン結合を効果的に樹脂スタンパー中に導入でき、離型を向上できるため好ましい。シリコン元素濃度が0.5atm.%以上30atm.%以下であれば、硬化性が良好であるためより好ましい。最も好ましくは、0.5atm.%以上20atm.%以下である。
【0090】
(熱重合による樹脂スタンパーの製造)
次に、熱重合によって樹脂スタンパーを製造する工程について説明する。樹脂スタンパーは、原版を熱可塑性樹脂に熱圧着させて原版の微細パタンを熱可塑性樹脂に形成する工程および原版を熱可塑性樹脂から離脱させる工程を具備する方法により得ることができる。熱圧着させる方法以外に、キャスト法で塗布してから熱硬化させる方法でも作製することができる。
【0091】
熱圧着させる場合、熱可塑性樹脂の軟化温度以上に加熱した原版を転写層に圧着させて行うか、転写層を熱可塑性樹脂の軟化温度以上に加熱してから原版に圧着させて行うのが好ましい。熱圧着における温度は、より好ましくは(熱可塑性樹脂の軟化温度)〜(熱可塑性樹脂の軟化温度+60℃)であり、特に好ましくは(熱可塑性樹脂の軟化温度+5℃)〜(熱可塑性樹脂の軟化温度+40℃)である。この範囲において原版の微細パタンを転写層に効率的に形成できる。また熱圧着の圧力は、0.5MPa〜200MPa(絶対圧)が好ましく、0.5MPa〜10MPa(絶対圧)がより好ましく0.5MP〜5MPaがさらに好ましい。
【0092】
原版を離脱させる場合、転写層を熱可塑性樹脂の軟化温度以下に冷却してから行うのが好ましい。より好ましくは、(熱可塑性樹脂の軟化温度−10℃)〜(熱可塑性樹脂の軟化温度−50℃)である。この範囲において、転写層に形成された微細パタンの形状をより保持できる。ただし、熱可塑性樹脂の軟化温度とは、熱可塑性樹脂が非結晶性である場合はガラス転移温度を意味し、熱可塑性樹脂が結晶性である場合は融解温度を意味する。
【0093】
熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、アクリロニトリル/スチレン系重合体、アクリロニトリル/ブタジエン/スチレン系重合体、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリ(メタ)アクリレート、ポリアリレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリイミド、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリフェニレンエーテル、ポリエーテルエーテルケトン、ポリサルホン、ポリエーテルサルホン、ポリフェニレンスルフィド、ポリフッ化ビニリデン、テトラフルオロエチレン/ペルフルオロ(アルキルビニルエーテル)系共重合体、テトラフルオロエチレン/エチレン系共重合体、フッ化ビニリデン/テトラフルオロエチレン/ヘキサフルオロプロピレン系共重合体、テトラフルオロエチレン/プロピレン系共重合体、ポリフルオロ(メタ)アクリレート系重合体、主鎖に含フッ素脂肪族環構造を有する含フッ素重合体、ポリフッ化ビニル、ポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレン/エチレン系共重合体、クロロトリフルオロエチレン/炭化水素系アルケニルエーテル系共重合体、テトラフルオロエチレン/ヘキサフルオロプロピレン系共重合体、フッ化ビニリデン/ヘキサフルオロプロピレン系共重合体等が挙げられる。
【0094】
熱重合により合成する場合、上述のフッ素含有(メタ)アクリレートは(メタ)アクリレート100重量部に対して、フッ素含有(メタ)アクリレートを0.1重量部〜10重量部含有する熱重合性混合物として用いる。また、添加剤としてシランカップリング剤或いはシルセスキオキサンを使用する場合は、少なくとも一方を含んでいれば良く、熱重合性混合物全体に対して、シリコン元素濃度が0.005atm.%以上80atm.%以下であれば、シロキサン結合を効果的に樹脂スタンパー中に導入でき、離型を向上できるため好ましい。シリコン元素濃度が0.5atm.%以上30atm.%以下であれば、硬化性が良好であるためより好ましい。最も好ましくは、0.5atm.%以上20atm.%以下である。
【0095】
上述の方法により得られる樹脂スタンパーの表面は、マスターの形状を転写して得られた構造であり、微細凹凸構造を具備している。微細凹凸構造は、光学部材やバイオ部材、マイクロ・ナノ流路部材、熱部材等に適した構造が好ましい。格子状、ピラーやホール構造、ライン・アンド・スペース構造等がより好ましい。また、これらの構造が複数含まれていてもよい。また、これらの断面凹凸形状が、長方形、正方形、台形、菱形、六角形、三角形、円形、曲率を有する形状等であってもよい。また、パタン配列は、ランダム配列した形状、周期的に配列したパタン形状のどちらでもよい。特に、パタンが周期的に配列した形状の場合、その周期ピッチが10nm〜500μmであることが好ましく、30nm〜100μmであることがより好ましく、50nm〜10μmであることがさらに好ましい。凹凸パタン高さは、10nm〜10μmであることが好ましく30nm〜5μmであることがより好ましい。さらに、凸部または凹部断面形状のアスペクト比が0.5〜10であることが好ましく、アスペクト比が1〜5であることがより好ましい。ここでのアスペクト比とは、凸部または凹部断面形状の高さ(a)をb/2の高さ位置での半値幅(b)で割った値(a/b)と規定する。マスターの凸部断面積(S凸)に対して、その反転した転写成形体(汎用性感光性樹脂や本発明に係る光重合性化合物)の凹部断面積(S凹)が断面積比率(S凹/S凸×100)にして80%以上の転写精度で転写できることが好ましい。
【0096】
樹脂スタンパーはフィルム基材面上に樹脂から構成される微細凹凸構造を有する。フィルム基材は特に限定されるものではないが、例えば、ポリメタクリル酸メチル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、シクロオレフィン樹脂(COP)、架橋ポリエチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリアクリレート樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、変性ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリエーテルサルフォン樹脂、ポリサルフォン樹脂、ポリエーテルケトン樹脂などの非晶性熱可塑性樹脂や、ポリエチレンテレフタレート(PET)樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、芳香族ポリエステル樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリアミド樹脂などの結晶性熱可塑性樹脂や、アクリル系、エポキシ系、ウレタン系などの紫外線(UV)硬化性樹脂や熱硬化性樹脂、紫外線硬化性樹脂や熱硬化性樹脂、上記熱可塑性樹脂、トリアセテート樹脂とを組み合わせた樹脂などから構成されるフィルムが挙げられる。また、フィルム表面は帯電防止コーティング、防汚コーティング、非粘着コーティング、ハードコーティング等、また離型処理等を施してあってもよい。これらのコーティングや処理は、フィルム基材の片面のみに施しても、両面に施してあってもよい。
【0097】
〈樹脂スタンパーを含む積層体の製造〉
次に、樹脂スタンパーを含む積層体を作製する。樹脂スタンパー、硬化物層及び土台から構成される積層体は、以下の手順で作製することができる。なお、ここでは、硬化性化合物として光重合性化合物を用いる場合について説明する。得られた積層体は、樹脂モールドを製造するためにそのまま使用しても良く、また積層体を更に別の土台に対し同様に硬化物層を介し固定し使用しても良く、また、積層体を更に別の土台に対し弾性体を介し配置し使用してもよい。
【0098】
工程1:土台上或いは樹脂スタンパーの微細凹凸構造面とは反対側の面上に、硬化性化合物を配置し、土台表面と樹脂スタンパーの微細凹凸構造面とは反対側の面間に硬化性化合物を狭持する工程(硬化性化合物を塗工する工程)。
工程2:上記工程1において光ラジカル重合させ硬化物を得る工程(硬化性化合物を光硬化させる工程)。
【0099】
(硬化性化合物を塗工する工程)
硬化性化合物を樹脂スタンパーの微細凹凸構造とは反対側の面上或いは土台上に塗布する方法として、流延法、ポッティング法、スピンコート法、ローラーコート法、バーコート法、キャスト法、ディップコート法、ダイコート法、ラングミュアプロジェット法、噴霧コート法、エアーナイフコート法、フローコート法、カーテンコート法、等が挙げられる。硬化性化合物の塗工厚は、100nm〜3000μmが好ましく、100nm〜1000μmがより好ましく、100nm〜50μmがさらに好ましい。硬化性化合物は溶剤に溶解させ使用してもよい。上述したラフネスを効果的に吸収する観点から、溶剤含有率が0重量%〜30重量%以下であることが好ましい。接着性を向上するため、0重量%〜25重量%以下であることがより好ましく、溶剤除去の観点から、0重量%〜15重量%以下であることが更に好ましい。硬化後の硬化性化合物の膜厚を100nm以上〜2500μm以下とすることで、上述したラフネスを効果的に抑制できるため好ましい。
【0100】
樹脂スタンパーの微細凹凸構造面とは反対側の面或いは/及び土台表面と硬化性化合物との接着性を向上させる処理を施すことが好ましい。例えば樹脂スタンパーの微細凹凸構造面とは反対側の面或いは/及び土台表面に、硬化性化合物との化学結合や、浸透などの物理的結合のための易接着コーティング、プライマー処理、コロナ処理、プラズマ処理、UV/オゾン処理、高エネルギー線照射処理、表面粗化処理、多孔質化処理などを施すことが好ましい。
【0101】
樹脂スタンパーの微細凹凸構造面とは反対側の面と土台表面間に硬化性化合物を狭持させるには、樹脂スタンパーを端から静かに土台表面上に被膜し、一定圧力下にて押圧することが好ましい。押圧する際のプレス圧力は、0MPa超〜10MPaが好ましく、0.01MPa〜5MPaがより好ましく、0.01MPa〜1MPaがさらに好ましい。また、被膜と押圧は、被膜後に押圧してもよく、被膜と押圧を同時に行うことがより好ましい。
【0102】
(硬化性化合物を光硬化させる工程)
樹脂スタンパー側と土台側の少なくとも一方から露光することが好ましい。使用する露光光源としては、メタルハライドランプ、高圧水銀ランプ、ケミカルランプ、UV−LEDが好ましい。長時間露光時の発熱を抑える観点から、可視波長以上の波長をカットするフィルター(バンドパスフィルターを含む)を利用することが好ましい。積算光量としては、波長365nmで300mJ/cm以上が好ましく、反応率の高い硬化物を得る目的で、800mJ/cm以上が好ましく、800mJ/cm〜6000mJ/cmがより好ましい。
【0103】
硬化後の硬化性化合物の膜厚を100nm以上〜2500μm以下とすることが好ましい。樹脂スタンパー、硬化物層及び土台から構成される積層体の物理的安定性の観点から、100nm以上〜1000μm以下であることがより好ましい。更に、硬化性化合物の使用量を低くする観点から、100nm以上〜100μm以下であることが好ましく、接着性とラフネス抑制の観点から100nm以上〜50μm以下であることが尚好ましい。
【0104】
(A’)(メタ)アクリレート
(メタ)アクリレートとしては、後述する(B)フッ素含有(メタ)アクリレート、(C)シランカップリング剤、(D)シルセスキオキサン以外の重合性モノマーであれば制限はないが、アクリロイル基またはメタクリロイル基を有するモノマー、ビニル基を有するモノマー、アリル基を有するモノマーが好ましく、アクリロイル基またはメタクリロイル基を有するモノマーがより好ましい。
【0105】
また、重合性モノマーとしては、重合性基を複数具備した多官能性モノマーであることが好ましく、重合性基の数は、重合性に優れることから1〜4の整数が好ましい。また、2種類以上の重合性モノマーを混合して用いる場合、重合性基の平均数は1〜3が好ましい。単一モノマーを使用する場合は、重合反応後の架橋点を増やし、硬化物の物理的安定性(強度、耐熱性等)を得るため、重合性基の数が3以上のモノマーであることが好ましい。また、重合性基の数が1または2であるモノマーの場合、重合性数の異なるモノマーと併用して使用することが好ましい。
【0106】
(メタ)アクリレートモノマーの具体例としては、下記の化合物が挙げられる。アクリロイル基またはメタクリロイル基を有するモノマーとしては、(メタ)アクリル酸、芳香族系の(メタ)アクリレート[フェノキシエチルアクリレート、ベンジルアクリレート等。]、炭化水素系の(メタ)アクリレート[ステアリルアクリレート、ラウリルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、アリルアクリレート、1,3−ブタンジオールジアクリレート、1,4−ブタンジオールジアクリレート、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタアエリスリトールトリアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート等。]、エーテル性酸素原子を含む炭化水素系の(メタ)アクリレート[エトキシエチルアクリレート、メトキシエチルアクリレート、グリシジルアクリレート、テトラヒドロフルフリールアクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、ポリオキシエチレングリコールジアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート等。]、官能基を含む炭化水素系の(メタ)アクリレート[2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシプロピルアクリレート、4−ヒドロキシブチルビニルエーテル、N,N−ジエチルアミノエチルアクリレート、N,N−ジメチルアミノエチルアクリレート、N−ビニルピロリドン、ジメチルアミノエチルメタクリレート等。]、シリコーン系のアクリレート等。他には、EO変性グリセロールトリ(メタ)アクリレート、ECH変性グリセロールトリ(メタ)アクリレート、PO変性グリセロールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、EO変性リン酸トリアクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、PO変性トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリス(アクリロキシエチル)イソシアヌレート、EO変性トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヒドロキシペンタ(メタ)アクリレート、アルキル変性ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールポリ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、アルキル変性ジペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールエトキシテトラ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールモノエチルエーテル(メタ)アクリレート、ジメチロールジシクロペンタンジ(メタ)アクリレート、ジ(メタ)アクリル化イソシアヌレート、1,3−ブチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,4−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、EO変性1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ECH変性1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、アリロキシポリエチレングリコールアクリレート、1,9−ノナンジオールジ(メタ)アクリレート、EO変性ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、PO変性ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、変性ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、EO変性ビスフェノールFジ(メタ)アクリレート、ECH変性ヘキサヒドロフタル酸ジアクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、EO変性ネオペンチルグリコールジアクリレート、PO変性ネオペンチルグリコールジアクリレート、カプロラクトン変性ヒドロキシピバリン酸エステルネオペンチルグリコール、ステアリン酸変性ペンタエリスリトールジ(メタ)アクリレート、ECH変性プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ECH変性フタル酸ジ(メタ)アクリレート、ポリ(エチレングリコール−テトラメチレングリコール)ジ(メタ)アクリレート、ポリ(プロピレングリコール−テトラメチレングリコール)ジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、シリコーンジ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエステル(ジ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジメチロールトリシクロデカンジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコール変性トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート、ジプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリグリセロールジ(メタ)アクリレート、EO変性トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジビニルエチレン尿素、ジビニルプロピレン尿素、2−エチル−2−ブチルプロパンジオールアクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシルカルビトール(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、2−メトキシエチル(メタ)アクリレート、3−メトキシブチル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、アクリル酸ダイマー、ベンジル(メタ)アクリレート、ブタンジオールモノ(メタ)アクリレート、ブトキシエチル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、セチル(メタ)アクリレート、EO変性クレゾール(メタ)アクリレート、エトキシ化フェニル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、ジプロピレングリコール(メタ)アクリレート、イソアミル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、イソオクチル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニルオキシエチル(メタ)アクリレート、イソミリスチル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、メトキシジプロピレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシトリエチレングリコール(メタ)アクリレート、メチル(メタ)アクリレート、メトキシトリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールベンゾエート(メタ)アクリレート、ノニルフェノキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、ノニルフェノキシポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、オクチル(メタ)アクリレート、パラクミルフェノキシエチレングリコール(メタ)アクリレート、ECH変性フェノキシアクリレート、フェノキシジエチレングリコール(メタ)アクリレート、フェノキシヘキサエチレングリコール(メタ)アクリレート、フェノキシテトラエチレングリコール(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコール−ポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、EO変性コハク酸(メタ)アクリレート、tert−ブチル(メタ)アクリレート、トリブロモフェニル(メタ)アクリレート、EO変性トリブロモフェニル(メタ)アクリレート、トリドデシル(メタ)アクリレート、等が挙げられる。アリル基を有するモノマーとしては、p−イソプロペニルフェノール、ビニル基を有するモノマーとしては、スチレン、α−メチルスチレン、アクリロニトリル、ビニルカルバゾール等が挙げられる。なお、EO変性とはエチレンオキシド変性をECH変性とはエピクロロヒドリン変性を、PO変性とはプロピレンオキシド変性を意味する。
【0107】
(B’)フッ素含有(メタ)アクリレート
フッ素含有(メタ)アクリレートとしては、後述する(C)シランカップリング剤、(D)シルセスキオキサン以外のフッ素含有(メタ)アクリレートであれば制限はないが、ポリフルオロアルキレン鎖及び/又はペルフルオロ(ポリオキシアルキレン)鎖と、重合性基とを有することが好ましく、直鎖状ペルフルオロアルキレン基、または炭素原子−炭素原子間にエーテル性酸素原子が挿入され且つトリフルオロメチル基を側鎖に有するペルフルオロオキシアルキレン基がさらに好ましい。また、トリフルオロメチル基を分子側鎖または分子構造末端に有する直鎖状のポリフルオロアルキレン鎖及び/又は直鎖状のペルフルオロ(ポリオキシアルキレン)鎖が特に好ましい。
【0108】
ポリフルオロアルキレン鎖は、炭素数2〜炭素数24のポリフルオロアルキレン基が好ましい。また、ポリフルオロアルキレン基は、官能基を有していてもよい。
【0109】
ペルフルオロ(ポリオキシアルキレン)鎖は、(CFCFO)単位、(CFCF(CF)O)単位、(CFCFCFO)単位および(CFO)単位からなる群から選ばれた少なくとも1種類以上のペルフルオロ(オキシアルキレン)単位から構成されることが好ましく、(CFCFO)単位、(CFCF(CF)O)単位、又は(CFCFCFO)単位から構成されることがより好ましい。ペルフルオロ(ポリオキシアルキレン)鎖は、含フッ素重合体の物性(耐熱性、耐酸性等)が優れることから、(CFCFO)単位から構成されることが特に好ましい。ペルフルオロ(オキシアルキレン)単位の数は、含フッ素重合体の離型性と硬度が高いことから、2〜200の整数が好ましく、2〜50の整数がより好ましい。
【0110】
重合性基としては、ビニル基、アリル基、アクリロイル基、メタクリロイル基、エポキシ基、ジオキタセン基、シアノ基又はイソシアネート基が好ましく、ビニル基、アクリロイル基またはメタクリロイル基がより好ましい。最も好ましくは、アクリロイル基またはメタクリロイル基である。
【0111】
重合性基の数は、重合性に優れることから1〜4の整数が好ましく、1〜3の整数がより好ましい。2種以上の化合物を用いる場合、重合性基の平均数は1〜3が好ましい。
【0112】
フッ素含有(メタ)アクリレートは、官能基を有する場合には、フィルム基板との密着性に優れる。官能基としては、カルボキシル基、スルホン酸基、エステル結合を有する官能基、アミド結合を有する官能基、水酸基、アミノ基、シアノ基、ウレタン基、イソシアネート基、イソシアヌル酸誘導体を有する官能基等が挙げられる。特に、カルボキシル基、ウレタン基、イソシアヌル酸誘導体を有する官能基の少なくとも一つの官能基を含むことが好ましい。尚、イソシアヌル酸誘導体には、イソシアヌル酸骨格を有するもので、窒素原子に結合する少なくとも一つの水素原子が他の基で置換されている構造のものが包含される。フッ素含有(メタ)アクリレートの具体例としては、下記の化合物が挙げられる。
【0113】
CH=CHCOO(CH(CF10F、CH=CHCOO(CH(CFF、CH=CHCOO(CH(CFF、CH=C(CH)COO(CH(CF10F、CH=C(CH)COO(CH(CFF、CH=C(CH)COO(CH(CFF、CH=CHCOOCH(CFF、CH=C(CH)COOCH(CFF、CH=CHCOOCH(CFF、CH=C(CH)COOCH(CFF、CH=CHCOOCHCFCFH、CH=CHCOOCH(CFCFH、CH=CHCOOCH(CFCFH、CH=C(CH)COOCH(CFCF)H、CH=C(CH)COOCH(CFCFH、CH=C(CH)COOCH(CFCFH、CH=CHCOOCHCFOCFCFOCF、CH=CHCOOCHCFO(CFCFO)CF、CH=C(CH)COOCHCFOCFCFOCF、CH=C(CH)COOCHCFO(CFCFO)CF、CH=CHCOOCHCF(CF)OCFCF(CF)O(CFF、CH=CHCOOCHCF(CF)O(CFCF(CF)O)(CFF、CH=C(CH)COOCHCF(CF)OCFCF(CF)O(CFF、CH=C(CH)COOCHCF(CF)O(CFCF(CF)O)(CFF、CH=CFCOOCHCH(OH)CH(CFCF(CF、CH=CFCOOCHCH(CHOH)CH(CFCF(CF、CH=CFCOOCHCH(OH)CH(CF10F、CH=CFCOOCHCH(OH)CH(CF10F、CH=CHCOOCHCH(CFCFCHCHOCOCH=CH、CH=C(CH)COOCHCH(CFCFCHCHOCOC(CH)=CH、CH=CHCOOCHCr2FCHOCOCH=CH、CH=C(CH)COOCHCr2FCHOCOC(CH)=CH等のフルオロ(メタ)アクリレート(ただし、Cr2Fはペルフルオロ(1,4−シクロへキシレン基)を示す)。
【0114】
CF=CFCFCF=CF、CF=CFOCFCF=CF、CF=CFOCFCFCF=CF、CF=CFOCF(CF)CFCF=CF、CF=CFOCFCF(CF)CF=CF、CF=CFOCFOCF=CF、CF=CFOCFCF(CF)OCFCF=CF、CF=CFCFC(OH)(CF)CHCH=CH、CF=CFCFC(OH)(CF)CH=CH、CF=CFCFC(CF)(OCHOCH)CHCH=CH、CF=CFCHC(C(CFOH)(CF)CHCH=CH等のフルオロジエン。
【0115】
フッ素含有(メタ)アクリレートは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。また、耐摩耗性、耐傷付き、指紋付着防止、防汚性、レベリング性や撥水撥油性等の表面改質剤との併用もできる。例えば、ネオス社製「フタージェント」(例えば、Mシリーズ:フタージェント251、フタージェント215M、フタージェント250、FTR1−245M、FTR1−290M;Sシリーズ:FTR1−207S、FTR1−211S、FTR1−220S、FTR1−230S;Fシリーズ:FTR1−209F、FTR1−213F、フタージェント222F、FTR1−233F、フタージェント245F;Gシリーズ:フタージェント208G、FTR1−218G、FTR1−230G、FTS−240G;オリゴマーシリーズ:フタージェント730FM、フタージェント730LM;フタージェントPシリーズ;フタージェント710FL;FTR1−710HL、等)、DIC社製「メガファック」(例えば、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)、ダイキン社製「オプツールTM」(例えば、DSR1、DAC、AES)、「エフトーンTM」(例えば、AT−100)、「ゼッフルTM」(例えば、GH−701)、「ユニダインTM」、「ダイフリーTM」、「オプトエースTM」、住友スリーエム社製「ノベックEGC−1720」、フロロテクノロジー社製「フロロサーフ」、等が挙げられる。
【0116】
フッ素含有(メタ)アクリレートは、分子量Mが50〜50000であることが好ましく、相溶性の観点から分子量Mが50〜5000であることが好ましく、分子量Mが100〜5000であることがより好ましい。相溶性の低い高分子量を使用する際は希釈溶剤を使用しても良い。希釈溶剤としては、単一溶剤の沸点が40℃〜180℃の溶剤が好ましく、60℃〜180℃がより好ましく、60℃〜140℃がさらに好ましい。希釈剤は2種類以上使用もよい。溶剤含量は、少なくとも硬化性樹脂組成物中で分散する量であればよく、硬化性組成物100重量部に対して0重量部超〜50重量部が好ましく、乾燥後の残存溶剤量を限りなく除去することを配慮すると、0重量部超〜10重量部がより好ましい。
【0117】
(C’)シランカップリング剤
シランカップリング剤としては、後述する(D)シルセスキオキサンを除き、カップリング反応を引き起こす基と加水分解性基を有する化合物である限り、特に定めるものではなく、公知のシランカップリング剤を広く採用できる。シランカップリング剤の分子量としては、相溶性の観点から100〜1500が好ましく、効果的にシロキサン結合を樹脂モールドに導入し、樹脂モールドからレジストへ転写する際のレジストの樹脂モールドへの浸透を抑制し離型を向上させる観点から100〜600がより好ましい。
【0118】
シランカップリング剤が有するカップリング反応を引き起こす基としては、ビニル基、エポキシ基、アクリロイル基、メタクリロイル基、アクリロキシ基、メタクリロキシ基、アミノ基、ウレイド基、クロロプロピル基、メルカプト基、スルフィド基、イソシアネート基、アリル基、オキセタニル基等が好ましく、相溶性の観点からアリル基、ビニル期、アクリロイル基、メタクリロイル基、アクリロキシ基、メタクリロキシ基がより好ましく、樹脂モールドの物理的安定性の観点からアクリロキシ基またはメタクリロキシ基が最も好ましい。
【0119】
また、シランカップリング剤は、フッ素含有シランカップリング剤でもよい。フッ素含有シランカップリング剤としては、例えば、一般式(FC−(CF−(CH−Si(O−R)(但し、nは1〜11の整数であり、mは1〜4の整数であり、Rは炭素数1〜3のアルキル基である)で表される化合物であることができ、ポリフルオロアルキレン鎖及び/又はペルフルオロ(ポリオキシアルキレン)鎖を含んでいてもよい。直鎖状ペルフルオロアルキレン基、または炭素原子−炭素原子間にエーテル性酸素原子が挿入され且つトリフルオロメチル基を側鎖に有するペルフルオロオキシアルキレン基がさらに好ましい。また、トリフルオロメチル基を分子側鎖または分子構造末端に有する直鎖状のポリフルオロアルキレン鎖及び/又は直鎖状のペルフルオロ(ポリオキシアルキレン)鎖が特に好ましい。ポリフルオロアルキレン鎖は、炭素数2〜炭素数24のポリフルオロアルキレン基が好ましい。また、ポリフルオロアルキレン基は、官能基を有していてもよい。ペルフルオロ(ポリオキシアルキレン)鎖は、(CFCFO)単位、(CFCF(CF)O)単位、(CFCFCFO)単位および(CFO)単位からなる群から選ばれた少なくとも1種類以上のペルフルオロ(オキシアルキレン)単位から構成されることが好ましく、(CFCFO)単位、(CFCF(CF)O)単位、又は(CFCFCFO)単位から構成されることがより好ましい。ペルフルオロ(ポリオキシアルキレン)鎖は、含フッ素重合体の物性(耐熱性、耐酸性等)が優れることから、(CFCFO)単位から構成されることが特に好ましい。ペルフルオロ(オキシアルキレン)単位の数は、含フッ素重合体の離型性と硬度が高いことから、2〜200の整数が好ましく、2〜50の整数がより好ましい。
【0120】
シランカップリング剤は、光重合性基を有していても良いが、光重合性基を有している方がより好ましい。光重合性基を有することにより、光硬化時に良好な硬化膜特性が得ることができる。光重合性基としては、アクリロイル基、メタクリロイル基、アクリロキシ基、メタクリロキシ基、ビニル基、エポキシ基、アリル基、オキセタニル基等が挙げられる。相溶性の観点からアクリロイル基、メタクリロイル基、アクリロキシ基、メタクリロキシ基、ビニル基が好ましく、樹脂成型体の物理的安定性の観点からアクリロイル基、メタクリロイル基、アクリロキシ基、メタクリロキシ基、ビニル基がより好ましく、繰り返し転写に伴う樹脂成型体の離型向上の観点からアクリロキシ基、メタクリロキシ基がなお好ましい。
【0121】
本発明におけるシランカップリング剤としては、例えば、ビニルトリクロルシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、p−スチリルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、3−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−トリエトキシシリル−N−(1,3−ジメチルーブチリデン)プロピルアミン、N−フェニル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−(ビニルベンジル)−2−アミノエチル−3−アミノプロピルトリメトキシシランの塩酸塩、3−ウレイドプロピルトリエトキシシラン、3−クロロプロピルトリメトキシシラン、3−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、ビス(トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド、3−イソシアネ―トプロピルトリエトキシシラン等、またトリエトキシ−1H,1H,2H,2H−トリデカフルオロ−オクチルシラン、ヘプタデカフルオロデシル−トリメトキシシラン、CF(CF)CHCHSi(OC)、CF(CF)CHCHSiCH(OC)、CF(CF)CHCHSi(OC)、CFCFCHCHSi(OC)、CF(CF)CHCHSi(OC)、CF(CF)CHCHSiCH(OC)、CF(CF)CHCHSiCH(OC)、CF(CF)CHCHSiCH(OC)等のパーフルオロアルキルアルキレンアルコキシシラン化合物等が挙げられる。
【0122】
本発明におけるシランカップリング剤は、1種類のみを用いても良いし、2種類以上を用いても良い。また、シルセスキオキサンと併用してもよい。
【0123】
(D’)シルセスキオキサン
シルセスキオキサンとしては、組成式(RSiO3/2で表されるポリシロキサンであれば特に限定されるものではないが、かご型、はしご型、ランダム等のいずれの構造を有するポリシロキサンであってもよく、かご型或いははしご型の構造を有するポリシロキサンがより好ましく、樹脂成型体の物理的安定性が向上し、離型が良好になるため、かご型であることがさらに好ましい。また、組成式(RSiO3/2において、Rは、置換または無置換のシロキシ基その他任意の置換基でよい。nは、8〜12であることが好ましく、樹脂モールドを得る際の重合性が良好になるため、8〜10であることがより好ましい。樹脂モールドからレジストへと転写する際のレジストの樹脂モールドへの浸透を抑制し、離型を向上させる観点からnは8がなお好ましい。n個のRは、それぞれ同一であっても異なっていてもよい。
【0124】
また、本発明におけるシルセスキオキサンは、光重合性基を含んでいてもよく、光重合性基を含んでいる重合が良好に進行するためより好ましい。光重合性基を有することにより、光硬化時に良好な硬化膜特性が得ることができる。光重合性基としては、アクリロイル基、メタクリロイル基、アクリロキシ基、メタクリロキシ基、ビニル基、エポキシ基、アリル基、オキセタニル基等が挙げられる。より良好な硬化膜特性が得られるため、アクリロイル基、メタクリロイル基、アクリロキシ基、メタクリロキシ基、ビニル基がより好ましく、樹脂モールドからレジストへと転写する際のレジストの浸透を抑制でき、離型が向上することから、アクリロキシ基またはメタクリロキシ基がより好ましい。
【0125】
また、本発明におけるシルセスキオキサンは、フルオロシルセスキオキサンであってもよい。ここでいうフルオロシルセスキオキサンとは、組成式中のRが独立して、フルオロアルキル、フルオロアリール或いはフルオロアリールアルキルの少なくとも一種類から構成され、これら置換基はn個のR中少なくとも1つ以上あることを意味する。より離型が向上するため、直鎖状ペルフルオロアルキレン基、または炭素原子−炭素原子間にエーテル性酸素原子が挿入され且つトリフルオロメチル基を側鎖に有するペルフルオロオキシアルキレン基がより好ましい。また、トリフルオロメチル基を分子側鎖または分子構造末端に有する直鎖状のポリフルオロアルキレン鎖及び/又は直鎖状のペルフルオロ(ポリオキシアルキレン)鎖が特に好ましい。ポリフルオロアルキレン鎖は、炭素数2〜炭素数24のポリフルオロアルキレン基が好ましい。また、ポリフルオロアルキレン基は、官能基を有していてもよい。ペルフルオロ(ポリオキシアルキレン)鎖は、(CFCFO)単位、(CFCF(CF)O)単位、(CFCFCFO)単位および(CFO)単位からなる群から選ばれた少なくとも1種類以上のペルフルオロ(オキシアルキレン)単位から構成されることが好ましく、(CFCFO)単位、(CFCF(CF)O)単位、又は(CFCFCFO)単位から構成されることがより好ましい。ペルフルオロ(ポリオキシアルキレン)鎖は、含フッ素重合体の物性(耐熱性、耐酸性等)が優れることから、(CFCFO)単位から構成されることが特に好ましい。ペルフルオロ(オキシアルキレン)単位の数は、含フッ素重合体の離型性と硬度が高いことから、2〜200の整数が好ましく、2〜50の整数がより好ましい。
【0126】
本発明におけるシルセスキオキサンは、1種類のみを用いても良いし、2種類以上を用いても良い。また、シランカップリング剤と併用してもよい。
【0127】
本発明におけるシルセスキオキサンとして、例えば、ポリ水素化シルセスキオキサン、ポリメチルシルセスキオキサン、ポリエチルシルセスキオキサン、ポリプロピルシルセスキオキサン、ポリイイソプロピルシルセスキオキサン、ポリブチルシルセスキオキサン、ポリ−sec−ブチルシルセスキオキサン、ポリ−tert−ブチルシルセスキオキサン、ポリフェニルシルセスキオキサン、ポリナフチルシルセスキオキサン、ポリスチリルシルセスキオキサンおよびポリアダマンチルシルセスキオキサンなどが挙げられる。また、これらのシルセスキオキサンに対してn個のRのうち少なくとも一つを次に例示する置換基で置換してもよい。置換基としては、トリフルオロメチル、2,2,2−トリフルオロエチル、3,3,3−トリフルオロプロピル、2,2,3,3−テトラフルオロプロピル、2,2,3,3,3−ペンタフルオロプロピル、2,2,2−トリフルオロ−1−トリフルオロメチルエチル、2,2,3,4,4,4−ヘキサフルオロブチル、2,2,3,3,4,4,5,5−オクタフルオロペンチル、2,2,2−トリフルオロエチル、2,2,3,3−テトラフルオロプロピル、2,2,3,3,3−ペンタフルオロプロピル、2,2,3,3,4,4,5,5−オクタフルオロペンチル、3,3,3−トリフルオロプロピル、ノナフルオロ−1,1,2,2−テトラヒドロヘキシル、トリデカフルオロ−1,1,2,2−テトラヒドロオクチル、ヘプタデカフルオロ−1,1,2,2−テトラヒドロデシル、パーフルオロ−1H,1H,2H,2H−ドデシル、パーフルオロ−1H,1H,2H,2H−テトラデシル、3,3,4,4,5,5,6,6,6−ノナフルオロヘキシル等、アクリロイル基、メタクリロイル基、アクリロキシ基、メタクリロキシ基、ビニル基、エポキシ基、アリル基、オキセタニル基等が挙げられる。
【0128】
また、市販のシルセスキオキサンを使用することができる。例えば、Hybrid Plastics社の商品名POSSにおける種々のかご型シルセスキオキサン誘導体、アルドリッチ社シルセスキオキサン関連試薬カタログに記載の商品名POSSのシルセスキオキサン誘導体等が挙げられる。
【0129】
(E’)光重合開始剤
光重合開始剤は、光によりラジカル反応またはイオン反応を引き起こすものであり、ラジカル反応を引き起こす光重合開始剤が好ましい。光重合開始剤としては、下記の光重合開始剤が挙げられる。
【0130】
アセトフェノン系の光重合開始剤:アセトフェノン、p−tert−ブチルトリクロロアセトフェノン、クロロアセトフェノン、2,2−ジエトキシアセトフェノン、ヒドロキシアセトフェノン、2,2−ジメトキシ−2’−フェニルアセトフェノン、2−アミノアセトフェノン、ジアルキルアミノアセトフェノン等。ベンゾイン系の光重合開始剤:ベンジル、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−2−メチルプロパン−1
オン、1−(4−イソプロピルフェニル)−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オン、ベンジルジメチルケタール等。ベンゾフェノン系の光重合開始剤:ベンゾフェノン、ベンゾイル安息香酸、ベンゾイル安息香酸メチル、メチル−o−ベンゾイルベンゾエート、4−フェニルベンゾフェノン、ヒドロキシベンゾフェノン、ヒドロキシプロピルベンゾフェノン、アクリルベンゾフェノン、4,4’−ビス(ジメチルアミノ)ベンゾフェノン、ペルフルオロベンゾフェノン等。チオキサントン系の光重合開始剤:チオキサントン、2−クロロチオキサントン、2−メチルチオキサントン、ジエチルチオキサントン、ジメチルチオキサントン等。アントラキノン系の光重合開始剤:2−メチルアントラキノン、2−エチルアントラキノン、2−tert−ブチルアントラキノン、1−クロロアントラキノン、2−アミルアントラキノン。ケタール系の光重合開始剤:アセトフェノンジメチルケタール、ベンジルジメチルケタール。その他の光重合開始剤:α−アシルオキシムエステル、ベンジル−(o−エトキシカルボニル)−α−モノオキシム、アシルホスフィンオキサイド、グリオキシエステル、3−ケトクマリン、2−エチルアンスラキノン、カンファーキノン、テトラメチルチウラムスルフィド、アゾビスイソブチロニトリル、ベンゾイルペルオキシド、ジアルキルペルオキシド、tert−ブチルペルオキシピバレート等。フッ素原子を有する光重合開始剤:ペルフルオロtert−ブチルペルオキシド、ペルフルオロベンゾイルペルオキシド等、などの公知慣用の光重合開始剤を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
【0131】
光重合性化合物は、光増感剤を含んでいてもよい。光増感剤の具体例としては、n−ブチルアミン、ジ−n−ブチルアミン、トリ−n−ブチルホスフィン、アリルチオ尿素、s−ベンジスイソチウロニウム−p−トルエンスルフィネート、トリエチルアミン、ジエチルアミノエチルメタクリレート、トリエチレンテトラミン、4,4’−ビス(ジアルキルアミノ)ベンゾフェノン、N,N−ジメチルアミノ安息香酸エチルエステル、N,N−ジメチルアミノ安息香酸イソアミルエステル、ペンチル−4−ジメチルアミノベンゾエート、トリエチルアミン、トリエタノールアミンなどのアミン類のような公知慣用の光増感剤の1種あるいは2種以上と組み合わせて用いることができる。
【0132】
市販されている開始剤の例としては、Ciba社製の「IRGACURE」(例えば、IRGACURE651、184、500、2959、127、754、907、369、379、379EG、819、1800、784、OR1E01、OR1E02)や「DAROCUR」(例えば、DAROCUR1173、MBF、TPO、4265)等が挙げられる。
【0133】
光重合性化合物は、(メタ)アクリレート100重量部に対して、フッ素含有(メタ)アクリレートを0.1重量部〜50重量部、光重合開始剤を0.01重量部〜10重量部含有する混合物である。
【0134】
(メタ)アクリレート100重量部に対して、フッ素含有(メタ)アクリレートが0.1重量部以上であれば離型性に優れ、50重量部以下であれば基材への密着性に優れ、特に5重量部〜30重量部であればフッ素含有(メタ)アクリレートの表面偏析性に優れる。最も好ましくは5重量部〜20重量部である。また、光重合開始剤は、(メタ)アクリレート100重量部に対して、0.01重量部以上であれば重合性に優れ、10重量部以下であれば、硬化後の硬化後の未反応開始剤や分解物の樹脂表面へブリードアウトを低減でき、特に0.5重量部〜5重量部であれば、硬化後の樹脂透過率に優れる。
【0135】
添加剤として使用するシランカップリング剤或いはシルセスキオキサンは少なくとも一方を含んでいれば良く、(メタ)アクリレート100重量部に対して、シランカップリング剤或いはシルセスキオキサンのいずれか一方が、0.01重量部〜80重量部であれば、表面修飾性に優れるヒドロキシル基を樹脂モールド表面に効果的に導入できるため好ましく、0.1重量部〜50重量部であれば樹脂モールド中に効果的にシロキサン結合を導入でき、樹脂モールドからレジストへの転写の際のレジストの浸透をより抑制できるためより好ましく、1重量部〜25重量部であれば樹脂モールドの硬化性がより良好になるためなお好ましい。また、光重合性化合物全体に対して、シリコン元素濃度が0.005atm.%以上80atm.%以下であれば、シロキサン結合を効果的に樹脂モールド中に導入でき、離型を向上できるため好ましい。シリコン元素濃度が0.5atm.%以上30atm.%以下であれば、硬化性が良好であるためより好ましい。最も好ましくは、0.5atm.%以上20atm.%以下である。
【0136】
〈樹脂モールドの製造〉
下記工程11〜下記工程14を順に行うことで、本発明に係る光重合性化合物を転写剤として使用し、樹脂スタンパー、硬化物層及び土台から構成される積層体から樹脂モールドを作製することができる。得られた樹脂モールドを使用すれば、サブミクロンスケールの膜厚を有するレジストへと転写した際に、レジスト面に視認可能な点状の欠陥を抑制することができる。以下、樹脂スタンパーの微細凹凸構造とは反対側の面と、土台表面との間に、硬化物層を有する積層体を、積層体(P)と表記する。
【0137】
工程11:積層体(P)の樹脂スタンパーがある面上或いはフィルム基材上に、光重合性化合物を塗布する工程(樹脂を塗工する工程)。
工程12:上記工程11において光重合性化合物を、積層体(P)に押圧する工程(樹脂を鋳型に押圧する工程)。
工程13:上記工程12において光重合性化合物を光ラジカル重合させ硬化物を得る工程(樹脂を光硬化させる工程)。
工程14:硬化物を積層体(P)から剥離し、樹脂スタンパーの微細凹凸構造の反転形状を具備した樹脂モールドを得る工程(硬化物を鋳型から剥離する工程)。
【0138】
下記工程21〜下記工程28を順に行うことにより、工程14で得られた樹脂成型体の微細凹凸構造とは反転した、微細凹凸形状を具備した樹脂成型体を製造できる。得られた樹脂成型体を樹脂モールドとして使用することで、サブミクロンスケールの膜厚を有するレジストへと転写した際に、レジスト面に視認可能な点状の欠陥を抑制することができる。
【0139】
工程21: 積層体(P)の樹脂スタンパーがある面上或いはフィルム基材上に光重合性化合物を塗布する工程(樹脂を塗工する工程)。
工程22:上記工程21において光重合性化合物を積層体(P)に押圧する工程(樹脂を鋳型に押圧する工程)。
工程23:上記工程22において光重合性化合物を光ラジカル重合させ硬化物を得る工程(樹脂を光硬化させる工程)。
工程24:上記工程23において硬化物を積層体(P)から剥離し、樹脂スタンパーの微細凹凸構造の反転形状を具備した樹脂モールドを得る工程(硬化物を鋳型から剥離する工程)。
工程25:積層体(P’: 積層体(P)において、樹脂スタンパーを樹脂モールドにしたもの)の樹脂モールドのある面上或いはフィルム基材上に光重合性化合物を塗布する工程(樹脂を塗工する工程)。
工程26:上記工程25において光重合性化合物を積層体(P’)に押圧する工程(樹脂を鋳型に押圧する工程)。
工程27:上記工程26において光重合性化合物を光ラジカル重合させ硬化物を得る工程(樹脂を光硬化させる工程)。
工程28:上記工程27において硬化物を積層体(P’)から剥離し、樹脂スタンパーの微細凹凸構造と同じパタン形状を具備した樹脂成型体を得る工程。
【0140】
以下、各工程の詳細について説明する。
【0141】
(光重合性化合物を塗工する工程)
光重合性化合物をフィルム基材或いは積層体(P)上に塗布する方法として、流延法、ポッティング法、スピンコート法、ローラーコート法、バーコート法、キャスト法、ディップコート法、ダイコート法、ラングミュアプロジェット法、噴霧コート法、エアーナイフコート法、フローコート法、カーテンコート法、等が挙げられる。硬化性樹脂組成物の塗工厚は、50nm〜5mmが好ましく、80nm〜200μmがより好ましく、100nm〜100μmがさらに好ましい。
【0142】
フィルム基材に樹脂組成物を塗工後、プリベイクすることで、溶剤を含む場合は溶剤の留去や、または内添した含フッ素重合性(メタ)アクリレートの表面移行を促進させることができる。内添した含フッ素重合性(メタ)アクリレートを表面に偏析させることで、樹脂スタンパーを押圧する際に、含フッ素重合性(メタ)アクリレートが樹脂スタンパーの微細構造内部に効率的に充填され、樹脂スタンパーの劣化を抑制するのみならず、得られる樹脂モールドの表面フッ素元素濃度(Es)をバルクのフッ素元素濃度(Eb)で除した値Es/Ebを大きく向上させ、離型性を向上させることができる。温度は、20℃〜120℃が好ましく、25℃〜100℃がより好ましく、30℃〜100℃がさらに好ましく、50℃〜100℃が最も好ましい。プリベイク時間は30秒〜30分が好ましく、1分〜15分がより好ましく、2分〜10分がさらに好ましい。
【0143】
フィルム基板の材質に関しては特に制限はなく、例えば、ポリメタクリル酸メチル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、シクロオレフィン樹脂(COP)、架橋ポリエチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリアクリレート樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、変性ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリエーテルサルフォン樹脂、ポリサルフォン樹脂、ポリエーテルケトン樹脂などの非晶性熱可塑性樹脂や、ポリエチレンテレフタレート(PET)樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、芳香族ポリエステル樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリアミド樹脂などの結晶性熱可塑性樹脂や、アクリル系、エポキシ系、ウレタン系などの紫外線(UV)硬化性樹脂や熱硬化性樹脂が挙げられる。また、紫外線硬化性樹脂や熱硬化性樹脂と、上記熱可塑性樹脂、トリアセテート樹脂などを組み合わせて用い、または単独で用いて基材を構成させることも出来る。
【0144】
フィルム基材と光重合性化合物との接着性を向上させる処理を施すことが好ましい。例えば基材の接着させる面に、樹脂組成物との化学結合や、浸透などの物理的結合のための易接着コーティング、プライマー処理、コロナ処理、プラズマ処理、UV/オゾン処理、高エネルギー線照射処理、表面粗化処理、多孔質化処理などを施すことが好ましい。また、フィルム表面は帯電防止コーティング、防汚コーティング、非粘着コーティング、ハードコーティング、離型処理等を施してあってもよい。これらのコーティングや処理は、フィルム基材の片面のみに施しても、両面に施してあってもよい。
【0145】
(光重合性化合物を基材に押圧する工程)
気泡が入らないように柔軟性の高い基板を端から静かに樹脂スタンパー上に被膜し、一定圧力下にて押圧することが好ましい。押圧する際のプレス圧力は、0MPa超〜10MPaが好ましく、0.01MPa〜5MPaがより好ましく、0.01MPa〜1MPaがさらに好ましい。
【0146】
(樹脂を光硬化させる工程)
フィルム基材側から露光することが好ましい。使用する露光光源としては、メタルハライドランプ、高圧水銀ランプ、ケミカルランプ、UV−LEDが好ましい。長時間露光時の発熱を抑える観点から、可視波長以上の波長をカットするフィルター(バンドパスフィルターを含む)を利用することが好ましい。積算光量としては、波長365nmで300mJ/cm以上が好ましく、反応率の高い硬化物(E)を得る目的で、800mJ/cm以上が好ましく、800mJ/cm〜6000mJ/cmがより好ましく、光による樹脂劣化性を防ぐため、800mJ/cm〜3000mJ/cmが特に好ましい。
【0147】
硬化物の厚さに依存せず、350nm〜450nmにおける全光線透過率が50%以上であることが好ましく、効率的な光反応を行う上で、70%以上であることがより好ましい。硬化物の厚さが0nm超〜50μmのとき、350nm〜450nmにおける全光線透過率が50%以上であることが好ましく、70%以上であることがより好ましい。
【0148】
(硬化物を積層体(P)から剥離する工程)
剥離方法としては、線剥離が好ましい。柔軟性のあるフィルム基材側から剥がすことが好ましい。剥離速度は、特定方向から一定速度で0m/min超〜5m/minの速度で線剥離することが、硬化物の破損リスクを低減できる点で好ましい。
【0149】
また、硬化後〜剥離前の間に加熱処理を施すことが好ましい。この過程で加熱処理を施すことにより、未反応基を減少させるのみならず、シロキサン結合を効果的に樹脂モールド中に導入することができ、更に樹脂スタンパーの微細凹凸構造と樹脂モールドの微細凹凸構造界面部のフッ素成分を分子鎖の向きとして界面に集合させることができるため、離型が容易になる。また、加熱環境で安定な状態を取るため、得られた樹脂モールドの耐久性が向上する。温度は、50℃〜120℃が好ましく、50℃〜100℃がより好ましく、60℃〜100℃がさらに好ましい。加熱時間は30秒〜30分が好ましく、1分〜15分がより好ましく、2分〜10分がさらに好ましい。
【0150】
一方で、剥離後に加熱処理を行ってもよい。剥離後に加熱処理を行うことで、シランカップリング剤或いは/且つシルセスキオキサンの加水分解・重縮合をより促進させることができ、それにより樹脂モールドからレジストへと転写する際のレジストの浸透を抑制し、離型を向上することができる。また、フッ素含有(メタ)アクリレートやフッ素含有シランカップリング剤、フッ素含有シルセスキオキサンの樹脂モールドの微細凹凸構造部でのパッキングや配向を促進させる為、レジスト転写時の離型が向上する。温度は、50℃〜120℃が好ましく、50℃〜100℃がより好ましく、60℃〜100℃がさらに好ましい。加熱時間は30秒〜30分が好ましく、1分〜15分がより好ましく、2分〜10分がさらに好ましい。
【0151】
以上の工程によって製造される樹脂モールドの表面は、樹脂スタンパーの形状を転写して得られた構造であり、微細凹凸構造を具備している。微細凹凸構造は、光学部材やバイオ部材、マイクロ・ナノ流路部材、熱部材等に適した構造が好ましく、格子状、ピラーやホール構造、ライン・アンド・スペース構造等がより好ましく、これらの構造が複数含まれていてもよい。また、これらの断面凹凸形状が、長方形、正方形、台形、菱形、六角形、三角形、円形、曲率を有する形状等であってもよい。また、パタン配列は、ランダム配列した形状、周期的に配列したパタン形状のどちらでもよい。特に、パタンが周期的に配列した形状の場合、その周期ピッチサイズが10nm〜500μmであることが好ましく、30nm〜100μmピッチであることがより好ましく、50nm〜10μmピッチであることがさらに好ましい。凹凸パタン高さは、10nm〜10μmであることが好ましく30nm〜5μmであることがより好ましい。さらに、凸部または凹部断面形状のアスペクト比が0.5〜10であることが好ましく、アスペクト比が1〜5であることがより好ましい。ここでのアスペクト比とは、凸部または凹部断面形状の高さ(a)をb/2の高さ位置での半値幅(b)で割った値(a/b)と規定する。樹脂成型体(R1)の凸部断面積(S凸部)に対して、その反転した転写成形体(汎用性感光性樹脂や本発明に係る光重合性化合物)の凹部断面積(S凹部)が断面積比率(S凹/S凸×100)にして80%以上の転写精度で転写できることが好ましい。さらに、樹脂モールドを樹脂スタンパーとして見立てて転写し、マスターから転写し得られた樹脂スタンパーと同様の微細凹凸構造を具備する樹脂モールドを得る場合には、一回の転写精度が85%以上であることが好ましく、90%以上であることがより好ましい。
【0152】
(実施例)
以下、本発明の効果を明確にするために行った実施例について説明する。
【0153】
[フッ素元素濃度測定]
樹脂スタンパー及び樹脂モールドの表面フッ素元素濃度はX線光電子分光法(以下、XPS)にて測定した。樹脂成型体を約2mm四方の小片として切り出し、1mm×2mmのスロット型のマスクを被せて下記条件でR1PS測定に供した。
XPS測定条件
使用機器 ;サーモフィッシャーESCALAB250
励起源 ;mono.AlKα 15kV×10mA
分析サイズ;約1mm(形状は楕円)
取込領域
Survey scan;0〜1, 100eV
Narrow scan;F 1s,C 1s,O 1s,N 1s
Pass energy
Survey scan; 100eV
Narrow scan; 20eV
【0154】
以下、代表的な樹脂成型体の作製方法と物性について説明する。
【0155】
[実施例1]樹脂スタンパー1
マスターとして、微細凹凸の大きさが150nm且つピッチが145nmの微細凹凸構造を表面に有するニッケル製の平板状金型及び、微細凹凸の大きさが150nm且つピッチが130nmの微細凹凸構造を表面に有するシリコン製の平板状金型を用いた。それぞれのマスターにはハーベス社製のDurasurf 2101Zを用いて、離型処理を施した。樹脂成型体(R1)を構成する樹脂原料として、(a) OPTOOL DAC HP(ダイキン工業社製)、(b) 3アクリロキシプロピルトリメトキシシラン(信越シリコーン社製 KBM5103)、
(c)トリメチロールプロパントリアクリレート(東亞合成社製 M350)、(d)Irgacure 184(Ciba社製)及び(e)Irgacure 369(Ciba社製)を使用した。これらの原料を次の重量部で混合した。
Sample1. (a):(b):(d):(e) =5:10:90:5.5
Sample2. (a):(b):(d):(e) =10:10:90:5.5
Sample3. (a):(d):(e): =10:100:5
Sample4. (a):(d):(e): =10:100:7.5
Sample5. (a):(d):(e):(f) =15:100:5.5:2.0
Sample6. (a):(d):(e):(f) =17.5:100:5.5:2.0
【0156】
マスターの微細凹凸構造面上に上記樹脂を滴下した。続いて、PETフィルムで混合液を挟み込むと同時にハンドローラーを使用し引き延ばした。PETフィルム面側からのUV露光後、金型とPETフィルムを剥離し樹脂スタンパーを得た。
【0157】
上記樹脂スタンパーをXPSにて測定したところ、表面のフッ素元素濃度Esと樹脂中の平均フッ素元素濃度Ebとの比Es/Ebは40〜120atm.%の間だった。
【0158】
[実施例2]樹脂スタンパー2
微細凹凸の大きさが150nm且つピッチが145nmの微細凹凸構造を表面に有するニッケル製の円筒状金型にハーベス社製のDurasurf 2101Zを用い、離型処理を施した。実施例1の樹脂を用い、樹脂をマイクログラビアを用いPETフィルムへ塗工した。続いて、PETフィルムに対して60℃の乾燥処理を行った後、ニッケル製金型の微細凹凸構造面と張り合わせた。PET面側からのUV露光後、金型とPETフィルムを剥離しフ樹脂連続スタンパーを得た。
【0159】
上記樹脂スタンパーをXPSにて測定したところ、表面のフッ素元素濃度Esと樹脂中の平均フッ素元素濃度Ebとの比Es/Ebは50〜130atm.%の間だった。
【0160】
[実施例3]樹脂モールド
実施例1及び実施例2で作製したSample3及びSample6の樹脂組成から構成される樹脂成スタンパーを13cm角に切断し、土台上に塗工したUV硬化性樹脂上に貼り付け、UV光にて硬化し接着し積層体を得た。土台として、SUS板、ABS樹脂板、アクリル板、ポリカーボネート板を使用した。UV硬化性樹脂の原料には、1,9−ノナンジオールジアクリレート(共栄社化学株式会社)、トリメチロールプロパントリアクリレート(東亞合成社製 M350)、Irgacure 184(Ciba社製)を用いた。これらの原料を、重量部で、20/80/5, 30/70/5, 40/60/5で混合した。
【0161】
得られた積層体上に、実施例1及び実施例2で使用した樹脂を滴下し、続いて、PETフィルムで樹脂を挟み込むと同時にハンドローラーを使用し引き延ばした。PETフィルム面側からのUV露光後、60℃で4分加熱し、その後積層体とPETフィルムを剥離し樹脂モールドを得た。
【0162】
上記樹脂モールドをXPSにて測定したところ、表面のフッ素元素濃度Esと樹脂中の平均フッ素元素濃度Ebとの比Es/Ebは40〜110atm.%の間だった。また、500μm×200μm中の微細凹凸構造のレプリカ形状とは異なる、幅が1μm以上、奥行きが1μm以上、且つ高さが100nm以上の構造の数は0個であった。
【0163】
[実施例4]レジストへの転写
実施例3で作製した樹脂モールドを使用し、レジストへの転写を行った。レジストとして、カチオン硬化型モノマーとラジカル硬化型モノマーを混合したハイブリッド型のものを使用した。基材としてTACフィルムを使用した。まず、TACフィルム上にアクリル樹脂の薄膜を製膜し、その後、溶剤で5wt.%に希釈したレジストをスピンコートした。続いて、樹脂モールドを貼合し、0.05MPaで押圧した状態でUV光にて硬化した。硬化後、剥離した。
【0164】
得られた硬化されたレジストからなる微細凹凸構造の残膜は5nm以下であった。また、視認できる点状の欠陥は7cm角に0〜3個であった。
【0165】
[比較例1]
実施例3において、積層体の構造のみ変えた樹脂モールドを得た。積層体は、実施例1及び実施例2で作製した樹脂スタンパーを、SUS,アクリル板、ABS板に外周をカプトンテープにて固定して貼り付け積層体を作製した。
【0166】
得られた樹脂モールドの500μm×200μm中の微細凹凸構造のレプリカ形状とは異なる、幅が1μm以上、奥行きが1μm以上、且つ高さが100nm以上の構造の数は5−20個であった。
【0167】
[比較例2]
比較例1で作製した樹脂モールドを使用し、その他の工程は実施例4と同様に操作し、レジストへと転写した。
【0168】
得られたレジスト面の、7cm各内の視認できる点状の欠陥数は、15〜40個であった。
【0169】
以上、実施例および比較例から、硬化物層を含む積層体を用いて作製された樹脂モールドおよび当該樹脂モールドから得られたレジストは、硬化物層を含まない積層体を用いて作製された樹脂モールドおよびレジストと比較して、良好な微細凹凸構造を備えていることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【0170】
本発明に係る樹脂モールドの製造方法は、ナノインプリントリソグラフィ用途において様々に用いられ、具体的には、マイクロレンズアレーやワイヤグリッド型偏光、モスアイ型無反射膜や回折格子、フォトニック結晶素子などの光デバイスや、パターンドメディアやエネルギーハーベスト用の素子などのナノインプリントリソグラフィ用途として製造する際に用いられる。他にも、再生医療用スキャホールド、バイオセンサー電極などのバイオデバイスへの製造に用いることができる。その他にも、各種電池やキャパシタの電極や、マイクロ・ナノ流路、放熱面、断熱面などを製造する際に用いることができる。
【符号の説明】
【0171】
11,101 樹脂スタンパー
11a 表面
11b 裏面
12,102 土台
12a 表面
13,103 硬化物層
111 樹脂モールド
112 フィルム基材
113 硬化物層

【特許請求の範囲】
【請求項1】
表面に微細凹凸構造が設けられた樹脂スタンパーの裏面と前記樹脂スタンパーを保持する土台の表面との間に硬化性化合物を配置する工程と、
前記硬化性化合物を硬化させて、前記樹脂スタンパーと前記土台との間に硬化物層を形成する工程と、
前記樹脂スタンパー、前記硬化物層、および前記土台を含む積層体の、前記樹脂スタンパー表面の前記微細凹凸構造に、被転写用硬化性化合物が配置されたフィルム基材の前記被転写用硬化性化合物が接するように、前記フィルム基材を加圧しながら配置する工程と、
前記被転写用硬化性化合物を硬化させて微細凹凸構造を有する被転写用硬化性化合物の硬化物層を形成した後に、前記積層体から被転写用硬化性化合物の硬化物層と前記フィルム基材とからなる微細凹凸構造を有する樹脂モールドを分離することで、樹脂モールドを形成する工程と、を具備することを特徴とする樹脂モールド製造方法。
【請求項2】
前記微細凹凸構造のピッチが10nm〜500μmであり、高さが10nm〜1000nmであることを特徴とする請求項1に記載の樹脂モールド製造方法。
【請求項3】
前記樹脂スタンパーの微細凹凸構造表面部のフッ素元素濃度が、前記樹脂スタンパー中の平均フッ素元素濃度以上であり、樹脂モールドの微細凹凸構造表面部のフッ素元素濃度が、前記微細凹凸構造を有する硬化物層中の平均フッ素元素濃度以上であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の樹脂モールド製造方法。
【請求項4】
前記樹脂スタンパーを構成する樹脂中の平均フッ素元素濃度(Eb)と前記樹脂スタンパーの前記微細凹凸構造表面部のフッ素元素濃度(Es)との比、または、前記微細凹凸構造を有する硬化物層中の平均フッ素元素濃度(Eb)と前記樹脂モールドの前記微細凹凸構造表面部のフッ素元素濃度(Es)との比が下記式を満たすことを特徴とする請求項3に記載の樹脂モールド製造方法。
1≦Es/Eb≦30000 (1)
【請求項5】
前記被転写用硬化性化合物が、(メタ)アクリレート、フッ素含有(メタ)アクリレート、及び光重合開始剤を含むことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一に記載の樹脂モールド製造方法。
【請求項6】
前記被転写用硬化性化合物が、前記(メタ)アクリレート100質量部に対して、フッ素含有(メタ)アクリレートを0.1重量部〜50重量部、光重合開始剤を0.01重量部〜10重量部含有することを特徴とする請求項5に記載の樹脂モールド製造方法。
【請求項7】
前記樹脂スタンパーの裏面と前記土台の表面との間に配置される前記硬化性化合物が、光重合性化合物であることを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか一に記載の樹脂モールド製造方法。
【請求項8】
前記樹脂スタンパーの裏面と前記土台の表面との間に配置される前記硬化性化合物として用いられる光重合性化合物が、0重量%〜30重量%以下の溶剤を含有することを特徴とする請求項7に記載の樹脂モールド製造方法。
【請求項9】
前記樹脂スタンパーと前記土台との間の前記硬化物層の厚みが100nm以上〜2500μm以下であることを特徴とする請求項1から請求項8のいずれか一に記載の樹脂モールド製造方法。
【請求項10】
前記土台が、モールド製造過程で印加される圧力に対して、加圧方向に0mm以上〜1mm以下の変形量を有することを特徴とする、請求項1から請求項9のいずれか一に記載の樹脂モールド製造方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【公開番号】特開2012−101483(P2012−101483A)
【公開日】平成24年5月31日(2012.5.31)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−253025(P2010−253025)
【出願日】平成22年11月11日(2010.11.11)
【出願人】(000000033)旭化成株式会社 (901)
【Fターム(参考)】