JP5787179B2 - 樹脂モールド用硬化性樹脂組成物、樹脂モールド及びそれを用いて作製されたレプリカモールド - Google Patents
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Description
また、マスターモールドから金属製レプリカモールドを作成する場合、金属めっき後にレプリカモールドを取り出す際には、マスターモールドを破壊する必要があり、コストの面から問題であった。また、レプリカモールドとして樹脂成形体を作成した場合では、マスターモールドからの剥離性が不十分であることから、マスターモールドの微細パターンが欠損したり、変形したりと、その後の転写性に問題があった。
本発明で使用する複合樹脂(A)は、前記一般式(1)および/または前記一般式(2)で表される構造単位と、シラノール基および/または加水分解性シリル基とを有するポリシロキサンセグメント(a1)(以下単にポリシロキサンセグメント(a1)と称す)と、ビニル系重合体セグメント(a2)とが、前記一般式(3)で表される結合により結合された複合樹脂(A)である。前記一般式(3)で表される結合は、得られる樹脂モールドの耐擦傷性および離形性に優れるためモールドとして繰返しの使用に耐えることができ、ナノオーダーサイズのパターン転写が可能であり、マスターモールドからの剥離性にも優れ、好ましい。
複合樹脂(A)の形態は、例えば、前記ポリシロキサンセグメント(a1)が前記重合体セグメント(a2)の側鎖として化学的に結合したグラフト構造を有する複合樹脂や、前記重合体セグメント(a2)と前記ポリシロキサンセグメント(a1)とが化学的に結合したブロック構造を有する複合樹脂等が挙げられる。
本発明におけるポリシロキサンセグメント(a1)は、一般式(1)および/または一般式(2)で表される構造単位と、シラノール基および/または加水分解性シリル基とを有すセグメントである。
また、一般式(1)および/または一般式(2)で表される構造単位中には、重合性二重結合を有する基を有していてもよい。
また、本発明におけるポリシロキサンセグメント(a1)は、更にエポキシ基を有していてもよい。
前記一般式(1)および/または前記一般式(2)で表される構造単位は、重合性二重結合を有する基を有していてもよい。
具体的には、前記一般式(1)及び(2)におけるR1、R2及びR3は、それぞれ独立して、−R4−CH=CH2、−R4−C(CH3)=CH2、−R4−O−CO−C(CH3)=CH2、及び−R4−O−CO−CH=CH2からなる群から選ばれる1つの重合性二重結合を有する基(但しR4は単結合、アリール基、又は炭素原子数1〜6のアルキレン基を表す)、炭素原子数が1〜6のアルキル基、炭素原子数が3〜8のシクロアルキル基、アリール基、または炭素原子数が7〜12のアラルキル基、または上記アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基の有する水素原子の一部または全部がフッ素原子で置換された基を表す。
また、前記炭素原子数が3〜8のシクロアルキル基としては、例えば、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等が挙げられる。また、前記アリール基としては、例えば、フェニル基、ナフチル基、2−メチルフェニル基、3−メチルフェニル基、4−メチルフェニル基、4−ビニルフェニル基、3−イソプロピルフェニル基等が挙げられる。
また、前記炭素原子数が7〜12のアラルキル基としては、例えば、ベンジル基、ジフェニルメチル基、ナフチルメチル基等が挙げられる。
また、上記アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基の有する水素原子の一部または全部がフッ素原子で置換された基とは、具体的には炭素原子数が1〜6のフルオロアルキル基、ポリフルオロアルキル基、パーフルオロアルキル基; または炭素原子数が3〜8のフルオロシクロアルキル基、ポリフルオロシクロアルキル基、パーフルオロシクロアルキル基; またはフルオロアリール基、ポリフルオロアリール基、パーフルオロアリール基; または炭素原子数が7〜12のフルオロアラルキル基、ポリフルオロアラルキル基、パーフルオロアラルキル基; 等が挙げられ、
例えばフルオロアルキル基、ジフルオロアルキル基、トリフルオロアルキル基、ポリフルオロアルキル基などが挙げられ、パーフルオロメチル基、パーフルオロエチル基、パーフルオロプロピル基、パーフルオロブチル基、パーフルオロペンチル基等が挙げられる。
なおここで重合性二重結合の含有率の計算は、−CH=CH2を有する基であれば分子量を27とし、−C(CH3)=CH2を有する基であれば分子量を41として計算した。
本発明においてシラノール基とは、珪素原子に直接結合した水酸基を有する珪素含有基である。該シラノール基は具体的には、前記一般式(1)および/または前記一般式(2)で表される構造単位の、結合手を有する酸素原子が水素原子と結合して生じたシラノール基であることが好ましい。
またアリール基としては、例えば、フェニル基、ナフチル基、2−メチルフェニル基、3−メチルフェニル基、4−メチルフェニル基、4−ビニルフェニル基、3−イソプロピルフェニル基等が挙げられる。
またアラルキル基としては、例えば、ベンジル基、ジフェニルメチル基、ナフチルメチル基等が挙げられる。
フッ素原子を含む場合、得られた樹脂モールドの離型性に優れるため、特に好ましい。
またアシロキシ基としては、例えば、ホルミルオキシ、アセトキシ、プロパノイルオキシ、ブタノイルオキシ、ピバロイルオキシ、ペンタノイルオキシ、フェニルアセトキシ、アセトアセトキシ、ベンゾイルオキシ、ナフトイルオキシ等が挙げられる。
またアリールオキシ基としては、例えば、フェニルオキシ、ナフチルオキシ等が挙げられる。
アルケニルオキシ基としては、例えば、ビニルオキシ基、アリルオキシ基、1−プロペニルオキシ基、イソプロペニルオキシ基、2−ブテニルオキシ基、3−ブテニルオキシ基、2−ペテニルオキシ基、3−メチル−3−ブテニルオキシ基、2−ヘキセニルオキシ基等が挙げられる。
また前記加水分解性シリル基は具体的には、前記一般式(1)および/または前記一般式(2)で表される構造単位の、結合手を有する酸素原子が前記加水分解性基と結合もしくは置換されている加水分解性シリル基であることが好ましい。
また、前記シラノール基や前記加水分解性シリル基を含むポリシロキサンセグメント(a1)と後述の酸基を有するビニル系重合体セグメント(a2)とを、前記一般式(3)で表される結合を介して結合させる際に使用する。
前記一般式(1)におけるR1が前記重合性二重結合を有する基である構造単位と、前記一般式(1)におけるR1がメチル等のアルキル基および/またはパーフルオロメチル等のフルオロアルキル基である構造単位とが共存したポリシロキサンセグメント(a1)であってもよいし、
前記一般式(1)におけるR1が前記重合性二重結合を有する基である構造単位と、前記一般式(1)におけるR1がメチル基等のアルキル基および/またはパーフルオロメチル等のフルオロアルキル基である構造単位と、前記一般式(2)におけるR2及びR3がメチル基等のアルキル基および/またはパーフルオロメチル等のフルオロアルキル基である構造単位とが共存したポリシロキサンセグメント(a1)であってもよいし、
前記一般式(1)におけるR1が前記重合性二重結合を有する基である構造単位と、前記一般式(2)におけるR2及びR3がメチル基等のアルキル基および/またはパーフルオロメチル等のフルオロアルキル基である構造単位とが共存したポリシロキサンセグメント(a1)であってもよいし、特に限定はない。
上記のほか、ポリシロキサンセグメント(a1)に含まれる、前記一般式(1)および/または前記一般式(2)で表される構造単位と、シラノール基および/または加水分解性シリル基を含む構造単位のR1、R2、R3、R4、R5、R6の水素の一部をフッ素に置換することによって、モールド用樹脂として使用した場合の被転写物に対する離形性を向上させることができる。ポリシロキサンセグメント(a1)中のフッ素成分量は、後述のビニル系重合体セグメント(a2)中のフッ素成分量との関係により適宜選択できる。フッ素成分は、樹脂モールドの表面エネルギーを下げることによって被転写物の離形性を高めるだけでなく、ポリシロキサンセグメント(a1)に含まれるフッ素成分が(a1)セグメント部分の表面エネルギーを低下させるため、(a1)セグメント部分がモールド表面に露出するよう助長する。表面に現れたポリシロキサンセグメントはフッ素系もしくはシリコーン系のシランカップリング剤といった離型剤による処理を容易く行うことができ、また改質効果を長時間にわたって保持できるため、モールドとして繰返しの使用やナノオーダーサイズのパターン転写を可能とし、好ましい。フッ素系離型剤としてはオプツールDSX、オプツールHD1100、オプツールHD2100等が好ましい。
本発明におけるビニル系重合体セグメント(a2)は、アクリル系重合体、フルオロオレフィン系重合体、ビニルエステル系重合体、芳香族系ビニル系重合体、ポリオレフィン系重合体等のビニル重合体セグメントである。これらは用途により適宜選択することが好ましい。
前記複合樹脂(A)において、フッ素含有モノマーを共重合させることができる。フッ素が存在することで、樹脂モールドの離型性がより優れるため、好ましい。
ビニル系重合体セグメント(a2)にフッ素含有モノマーを共重合させる場合、フッ素化アルキル基を含有するラジカル重合性不飽和モノマーを用いることが好ましい。
フッ素化アルキル基(フッ素原子1〜3個が結合している炭素原子1個又は2個以上が連結された官能基、フッ素化アルキル基中の炭素原子が不飽和結合であるもの、フッ素化アルキル基中の炭素原子が酸素原子によるエーテル結合によって連結されたものなど)を有するラジカル重合性不飽和モノマーとしては、例えば、下記一般式(1)で表されるモノマーが挙げられる。
のnは1〜8の整数を表す。上記式(R’−8)、(R’−9)及び(R’−10)中の
mは1〜8の整数を表し、nは0〜8の整数を表す。上記式(R’−6)及び(R’−7
)中のRf’’は下記式(Rf−1)〜(Rf−7)のいずれか1つの基を表す。)
)中のnは2〜6の整数を表す。上記式(Rf−4)中のnは4〜6の整数を表す。上記
式(Rf−5)中のmは1〜5の整数であり、nは0〜4の整数であり、かつm及びnの
合計は1〜5である。上記式(Rf−6)中のmは0〜4の整数であり、nは1〜4の整
数であり、pは0〜4の整数であり、かつm、n及びpの合計は1〜5である。)
のものが撥液性の優れる点で好ましい。好ましいモノマー(f1)のより具体的な例として
、下記の単量体(f1−1)〜(f1−15)が挙げられる。
13)中のnは、3又は5を表す。)
本発明における樹脂モールドは、剥離性に優れるために、アルカリ洗浄を必要としないが、ナノインプリントのような非常に複雑な形状を現像する場合においては、アルカリ洗浄を行っても良い。アルカリ洗浄としては、樹脂モールドとレプリカモールドをいっしょにアルカリ溶液に浸漬し、樹脂モールドを溶解させても良いし、樹脂モールドとレプリカモールドとを剥離する際に残膜が発生した場合にアルカリ液で洗い流しても良い。
炭素原子に直接結合したシラノール基および/または加水分解性シリル基を含有するビニル系モノマーとしては、例えば、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルメチルジメトキシシラン、ビニルトリ(2−メトキシエトキシ)シラン、ビニルトリアセトキシシラン、ビニルトリクロロシラン、2−トリメトキシシリルエチルビニルエーテル、3−(メタ)アクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、3−(メタ)アクリロイルオキシプロピルトリエトキシシラン、3−(メタ)アクリロイルオキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−(メタ)アクリロイルオキシプロピルトリクロロシラン等が挙げられる。中でも、加水分解反応を容易に進行でき、また反応後の副生成物を容易に除去することができることからビニルトリメトキシシラン、3−(メタ)アクリロイルオキシプロピルトリメトキシシランが好ましい。
中でも2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートが、反応が容易であり好ましい。
本発明で用いる複合樹脂(A)は、具体的には下記(方法1)〜(方法3)に示す方法で製造する。
該方法においては、シラノール基および/または加水分解性シリル基並びに重合性二重結合を併有するシラン化合物のシラノール基あるいは加水分解性シリル基と、炭素結合に直接結合したシラノール基および/または加水分解性シリル基を含有するビニル系重合体セグメント(a2)が有するシラノール基および/または加水分解性シリル基とが加水分解縮合反応し、前記ポリシロキサンセグメント(a1)が形成されると共に、前記ポリシロキサンセグメント(a1)と、アルコール性水酸基を有するビニル系重合体セグメント(a2)とが前記一般式(3)で表される結合により複合化された複合樹脂(A)が得られる。
一方、シラノール基および/または加水分解性シリル基並びに重合性二重結合を併有するシラン化合物、必要に応じて汎用のシラン化合物を加水分解縮合反応させ、ポリシロキサンセグメント(a1)を得る。そして、ビニル系重合体セグメント(a2)が有するシラノール基および/または加水分解性シリル基と、とポリシロキサンセグメント(a1)とが有するシラノール基および/または加水分解性シリル基とを加水分解縮合反応をさせる。
エポキシ基含有シラン化合物としては、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリアセトキシシラン、β−(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、β−(3、4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリエトキシシラン、β−(3、4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシエトキシシラン、β−(3、4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリアセトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルジメトキシメチルシラン、γ−グリシドキシプロピルジエトキシメチルシラン、γ−グリシドキシプロピルジメトキシエトキシメチルシラン、γ−グリシドキシプロピルジアセトキシメチルシラン、β−(3、4−エポキシシクロヘキシル)エチルジメトキシメチルシラン、β−(3、4−エポキシシクロヘキシル)エチルジエトキシメチルシラン、β−(3、4−エポキシシクロヘキシル)エチルジメトキシエトキシメチルシラン、β−(3、4−エポキシシクロヘキシル)エチルジアセトキシメチルシラン、γ−グリシドキシプロピルジメトキシエチルシラン、γ−グリシドキシプロピルジエトキシエチルシラン、γ−グリシドキシプロピルジメトキシエトキシエチルシラン、γ−グリシドキシプロピルジアセトキシエチルシラン、β−(3、4−エポキシシクロヘキシル)エチルジメトキシエチルシラン、β−(3、4−エポキシシクロヘキシル)エチルジエトキシエチルシラン、β−(3、4−エポキシシクロヘキシル)エチルジメトキシエトキシエチルシラン、β−(3、4−エポキシシクロヘキシル)エチルジアセトキシエチルシラン、γ−グリシドキシプロピルジメトキシイソプロピルシラン、γ−グリシドキシプロピルジエトキシイソプロピルシラン、γ−グリシドキシプロピルジメトキシエトキシイソプロピルシラン、γ−グリシドキシプロピルジアセトキシイソプロピルシラン、β−(3、4−エポキシシクロヘキシル)エチルジエトキシイソプロピルシラン、β−(3、4−エポキシシクロヘキシル)エチルジエトキシイソプロピルシラン、β−(3、4−エポキシシクロヘキシル)エチルジメトキシエトキシイソプロピルシラン、β−(3、4−エポキシシクロヘキシル)エチルジアセトキシイソプロピルシラン、γ−グリシドキシプロピルメトキシジメチルシラン、γ−グリシドキシプロピルエトキシジメチルシラン、γ−グリシドキシプロピルメトキシエトキシジメチルシラン、γ−グリシドキシプロピルアセトキシジメチルシラン、β−(3、4−エポキシシクロヘキシル)エチルメトキシジメチルシラン、β−(3、4−エポキシシクロヘキシル)エチルエトキシジメチルシラン、β−(3、4−エポキシシクロヘキシル)エチルメトキシエトキシジメチルシラン、β−(3、4−エポキシシクロヘキシル)エチルアセトキシジメチルシラン、γ−グリシドキシプロピルメトキシジエチルシラン、γ−グリシドキシプロピルエトキシジエチルシラン、γ−グリシドキシプロピルメトキシエトキシジエチルシラン、γ−グリシドキシプロピルアセトキシジエチルシラン、β−(3、4−エポキシシクロヘキシル)エチルメトキシジエチルシラン、β−(3、4−エポキシシクロヘキシル)エチルエトキシジエチルシラン、β−(3、4−エポキシシクロヘキシル)エチルメトキシエトキシジエチルシラン、β−(3、4−エポキシシクロヘキシル)エチルアセトキシジエチルシラン、γ−グリシドキシプロピルメトキシジイソプロピルシラン、γ−グリシドキシプロピルエトキシジイソプロピルシラン、γ−グリシドキシプロピルメトキシエトキシジイソプロピルシラン、γ−グリシドキシプロピルアセトキシジイソプロピルシラン、β−(3、4−エポキシシクロヘキシル)エチルメトキシジイソプロピルシラン、β−(3、4−エポキシシクロヘキシル)エチルエトキシジイソプロピルシラン、β−(3、4−エポキシシクロヘキシル)エチルメトキシエトキシジイソプロピルシラン、β−(3、4−エポキシシクロヘキシル)エチルアセトキシジイソプロピルシラン、γ−グリシドキシプロピルメトキシエトキシメチルシラン、γ−グリシドキシプロピルアセトキシメトキシメチルシラン、γ−グリシドキシプロピルアセトキシエトキシメチルシラン、β−(3、4−エポキシシクロヘキシル)エチルメトキシエトキシメチルシラン、β−(3、4−エポキシシクロヘキシル)エチルメトキシアセトキシメチルシラン、β−(3、4−エポキシシクロヘキシル)エチルエトキシアセトキシメチルシラン、γ−グリシドキシプロピルメトキシエトキシエチルシラン、γ−グリシドキシプロピルアセトキシメトキシエチルシラン、γ−グリシドキシプロピルアセトキシエトキシエチルシラン、β−(3、4−エポキシシクロヘキシル)エチルメトキシエトキシエチルシラン、β−(3、4−エポキシシクロヘキシル)エチルメトキシアセトキシエチルシラン、β−(3、4−エポキシシクロヘキシル)エチルエトキシアセトキシエチルシラン、γ−グリシドキシプロピルメトキシエトキシイソプロピルシラン、γ−グリシドキシプロピルアセトキシメトキシイソプロピルシラン、γ−グリシドキシプロピルアセトキシエトキシイソプロピルシラン、β−(3、4−エポキシシクロヘキシル)エチルメトキシエトキシイソプロピルシラン、β−(3、4−エポキシシクロヘキシル)エチルメトキシアセトキシイソプロピルシラン、β−(3、4−エポキシシクロヘキシル)エチルエトキシアセトキシイソプロピルシラン、グリシドキシメチルトリメトキシシラン、グリシドキシメチルトリエトキシシラン、α−グリシドキシエチルトリメトキシシラン、α−グリシドキシメチルトリメトキシシラン、β−グリシドキシエチルトリメトキシシラン、β−グリシドキシメチルトリメトキシシラン、α−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、α−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、β−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、β−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリプロポキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリブトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリフェノキシシラン、α−グリシドキシブチルトリメトキシシラン、α−グリシドキシブチルトリエトキシシラン、β−グリシドキシブチルトリメトキシシラン、β−グリシドキシブチルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシブチルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシブチルトリエトキシシラン、(3,4−エポキシシクロヘキシル)メチルトリメトキシシラン、(3,4−エポキシシクロヘキシル)メチルトリエトキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリプロポキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリプトキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリフェノキシシラン、γ−(3,4−エポキシシクロヘキシル)プロピルトリメトキシシラン、γ−(3,4−エポキシシクロヘキシル)プロピルトリエトキシシラン、δ−(3,4−エポキシシクロヘキシル)ブチルトリメトキシシラン、δ−(3,4−エポキシシクロヘキシル)ブチルトリエトキシシラン、グリシドキシメチルメチルジメトキシシラン、グリシドキシメチルメチルジエトキシシラン、α−グリシドキシエチルメチルジメトキシシラン、α−グリシドキシエチルメチルジエトキシシラン、β−グリシドキシエチルメチルジメトキシシラン、β−グリシドキシエチルメチルジエトキシシラン、α−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、α−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、β−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、β−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジプロポキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジブトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジメトキシエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジフェノキシシラン、γ−グリシドキシプロピルエチルジメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルエチルジエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルエチルジプロポキシシラン、γ−グリシドキシプロピルビニルジメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルビニルジエトキシシラン等が挙げられる。
これらの触媒及び水は、一括供給でも逐次供給であってもよく、触媒と水とを予め混合したものを供給しても良い。
本発明の樹脂モールド用硬化性組成物において、樹脂モールド用硬化性組成物の全固形分中に対するポリシロキサンセグメント(a1)の含有量に特に制限はないが、10〜90重量%であることが好ましい。10%以上であれば、含有するシラノール基および/または加水分解性シリル基の硬化により、離型性に優れるため好ましい。
光重合開始剤としては光硬化性樹脂組成物において公知のものを使用すればよく、例えば、アセトフェノン類、ベンジルケタール類、ベンゾフェノン類からなる群から選ばれる一種以上を好ましく用いることができる。前記アセトフェノン類としては、ジエトキシアセトフェノン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−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、4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル−(2−ヒドロキシ−2−プロピル)ケトン等が挙げられる。前記ベンジルケタール類としては、例えば、1−ヒドロキシシクロヘキシル−フェニルケトン、ベンジルジメチルケタール等が挙げられる。前記ベンゾフェノン類としては、例えば、ベンゾフェノン、o−ベンゾイル安息香酸メチル等が挙げられる。前記ベンゾイン類等としては、例えば、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル等が挙げられる。光重合開始剤は単独で使用しても良いし、2種以上を併用してもよい。
本発明における樹脂モールド用硬化性樹脂組成物には、複合樹脂(A)のほかに反応性化合物を含有しても良い。
反応性化合物としては、複合樹脂(A)との硬化反応に直接寄与する反応性基を有するポリマーまたはモノマーを使用することができる。特に、ポリイソシアネート(B)や活性エネルギー線硬化性モノマーといった、反応性希釈剤が特に好ましい。
多官能(メタ)アクリレートは、前述の通り、ポリイソシアネート(B)と反応させることからアルコール性水酸基を有するものが好ましい。例えば、1,2−エタンジオールジアクリレート、1,2−プロパ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、ジプロピ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、トリプロピレングリコールジアクリレート、トリメチロールプロパンジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、トリス(2−アクリロイルオキシ)イソシアヌレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジ(トリメチロールプロパン)テトラアクリレート、ジ(ペンタエリスリトール)ペンタアクリレート、ジ(ペンタエリスリトール)ヘキサアクリレート等の1分子中に2個以上の重合性2重結合を有する多官能(メタ)アクリレート等が挙げられる。また、ウレタンアクリレート、ポリエステルアクリレート、エポキシアクリレート等も多官能アクリレートとして例示することができる。これらは単独で使用しても良いし、2種以上併用しても良い。
中でも、ポリイソシアネート(B)と反応させる場合は、アルコール性水酸基を有するペンタエリスリトールトリアクリレート及びジペンタエリスリトールペンタアクリレートが好ましい。
多官能(メタ)アクリレートとしては、1,2−エタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,2−プロパンジオールジ(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、1,6−ヘキサンジオールジ(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、ネオペンチルグリコールジ(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、トリメチロールプロパンジ(メタ)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、トリス(2−(メタ)アクリロイルオキシ)イソシアヌレート、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テトラ(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、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)ヘキサ(メタ)アクリレート、トリシクロデカンジメタノールジ(メタ)アクリレート、エチレンオキサイド付加ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、エチレンオキサイド付加ビスフェノールFジ(メタ)アクリレート、プロピレンオキサイド付加ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、プロピレンオキサイド付加ビスフェノールFジ(メタ)アクリレート、9、9ビスフェニルフルオレン骨格を有するジ(メタ)アクリレート、等の1分子中に2個以上の重合性2重結合を有する多官能(メタ)アクリレート等が挙げられる。特にドライエッチング耐性を向上させる観点からは芳香環または環状炭化水素基を多く含む構造が好ましく、トリシクロデカンジメタノールジ(メタ)アクリレート、エチレンオキサイド付加ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、エチレンオキサイド付加ビスフェノールFジ(メタ)アクリレート、プロピレンオキサイド付加ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、プロピレンオキサイド付加ビスフェノールFジ(メタ)アクリレート、9、9ビスフェニルフルオレン骨格を有するジ(メタ)アクリレートなどが好ましい。
単官能(メタ)アクリレートとしては、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性ヒドロキシ(メタ)アクリレート(例えばダイセル化学工業(株)製商品名「プラクセル」)、フタル酸とプロピレングリコールとから得られるポリエステルジオールのモノ(メタ)アクリレート、コハク酸とプロピレングリコールとから得られるポリエステルジオールのモノ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールモノ(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシ−3−(メタ)アクリロイルオキシプロピル(メタ)アクリレート、各種エポキシエステルの(メタ)アクリル酸付加物、等の水酸基含有(メタ)アクリル酸エステル;(メタ)アクリル酸、クロトン酸、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸、などのカルボキシル基含有ビニル単量体;ビニルスルホン酸、スチレンスルホン酸、スルホエチル(メタ)アクリレートなどのスルホン酸基含有ビニル単量体;2−(メタ)アクリロイルオキシエチルアシッドホスフェート、2−(メタ)アクリロイルオキシプロピルアシッドホスフェート、2−(メタ)アクリロイルオキシ−3−クロロ−プロピルアシッドホスフェート、2−メタクリロイルオキシエチルフェニルりん酸などの酸性りん酸エステル系ビニル単量体;N−メチロール(メタ)アクリルアミドなどのメチロール基を有するビニル単量体、ジルアクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、フェニルベンジル(メタ)アクリレート、フェノキシベンジル(メタ)アクリレート、フェノールEO変性(メタ)アクリレート、o−フェニルフェノールEO変性(メタ)アクリレート、パラクミルフェノールEO変性(メタ)アクリレート、ノニルフェノールEO変性(メタ)アクリレート、フタル酸モノヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピル(メタ)アクリレート、2−(フェニルチオ)エチル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチル(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、イソボロニル(メタ)アクリレート、アダマンチル(メタ)アクリレート等を挙げることができる。これらは1種又は2種以上を用いることができる。特にドライエッチング耐性を向上させる観点からは芳香環または環状炭化水素基を多く含む構造が好ましく、ベンジル(メタ)アクリレート、フェニルベンジル(メタ)アクリレート、フェノキシベンジル(メタ)アクリレート、フェノールEO変性(メタ)アクリレート、o−フェニルフェノールEO変性(メタ)アクリレート、パラクミルフェノールEO変性(メタ)アクリレート、ノニルフェノールEO変性(メタ)アクリレート、フタル酸モノヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピル(メタ)アクリレート、2−(フェニルチオ)エチル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチル(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、イソボロニル(メタ)アクリレート、アダマンチル(メタ)アクリレートなどが好ましい。
同様に、活性エネルギー線硬化性モノマーを使用する場合は、必要に応じて多官能または単官能エポキシ樹脂を含有することができる。エポキシ樹脂としては、ビスフェノールA型、ビスフェノールF型、クレゾールノボラック型、フェノールノボラック型、エポキシポリオールなどを用いることができる。
また、熱硬化性樹脂を併用することも可能である。熱硬化性樹脂としては、ビニル系樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、エポキシエステル樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂、石油樹脂、ケトン樹脂、シリコン樹脂あるいはこれらの変性樹脂等が挙げられる。
モールドから硬化した樹脂層を面荒れすることなく、きれいに剥離する目的で、本発明の樹脂モールド用硬化性樹脂組成物には、離型剤を任意に配合することができる。離型剤としては従来公知の離型剤、例えば、シリコーン系離型剤、フッ素系離型剤、パラフィン系ワックス、アミド系ワックス、フッ素パウダー等の固形ワックス、弗素系、リン酸エステル系化合物等が何れも使用可能であり、これらの離型剤を1種類もしくは2種類以上を併用してもよい。また、これらの離型剤をモールドに付着させておくこともできる。
これらの中でも、前記シリコーン系離型剤およびフッ素系離型剤が好ましく、本発明で用いられる前記硬化樹脂組成物と組み合わせた時にモールドからの剥離性が特に良好である。前記シリコーン系離型剤は、例えば、未変性または変性シリコーンオイル、シリコーン系アクリル樹脂等が挙げられる。これらの前記シリコーン系離型剤およびフッ素系離型剤がシランカップリング剤である場合には、本発明の樹脂モールド用硬化性樹脂組成物で作製したモールドの表面にポリシロキサンセグメントが露出しているため、シランカップリング剤とポリシロキサンセグメントとが効率的に反応することができるため、離形効果およびその耐久性が大きくなり好ましい。
一つのポリシロキサン分子に前記したような変性方法の2つ以上を行うこともできる。
塗布均一性を確保するために、本発明の樹脂モールド用硬化性樹脂組成物は界面活性剤を含んでも良い。界面活性剤は、本発明の樹脂モールド用硬化性樹脂組成物の固形分に対し、0.001〜5重量%含有し、更には0.005〜3重量%含有することが好ましい。
マスターモールドの素材としては、石英やシリコンが良く知られている。マスターモールドは、電子線描画法などで作製され、特にナノインプリント用のマスターモールドには、ナノオーダーの微細パターンが形成されている。
マスターモールドから、本発明の樹脂モールド用硬化性樹脂組成物にパターンを転写することで、本発明の樹脂モールドを得ることができる。
樹脂モールドを作製する際には、樹脂モールド基板上に塗布した樹脂モールド用硬化性樹脂組成物の塗膜に対し、マスターモールドを押し付けて、硬化したうえで、硬化した樹脂モールドをマスターモールドから剥離することで得ることができる。
また、マスターモールドに対し樹脂モールド用硬化性樹脂組成物を直接塗工し、その上から基板を密着させた上で硬化し、樹脂モールドを作製してもよい。
樹脂モールド用硬化性樹脂組成物が基板に密着した、塗膜を形成する工程については、公知慣用の方法を用いればよく、例えば基材表面に液状の樹脂モールド用硬化性樹脂組成物を塗布することで得ることができる。液状の樹脂モールド用硬化性樹脂組成物とする場合、樹脂モールド用硬化性樹脂組成物中の全固形分の濃度は、塗布性(例えば、塗布および溶媒除去後の膜厚が所望の範囲内に収まること、当該膜厚が被加工表面全体に均一性であること、被加工表面に多少の凹凸があっても当該凹凸に追随して均一な厚みの塗膜が形成されること、等)等を考慮すると、0.1質量%以上10質量%以下であることが好ましく、より好ましくは0.4質量%以上5質量%以下であり、更に好ましくは0.7質量%以上2質量%以下である。具体的には、塗膜の膜厚が10nm〜50μmとなるように調整すればよく、より好ましくは50nm〜5μmである。
本発明の樹脂モールド用硬化性樹脂組成物は、微細パターン加工が可能であるため、膜厚は1μm以下でも可能である。
例えば石英、サファイア、ガラス、光学フィルム、セラミック材料、蒸着膜、磁性膜、反射膜、Al、Ni、Cu、Cr、Fe、ステンレス等の金属基材、スクリーンメッシュ、紙、木材、シリコン等の合成樹脂、SOG(Spin On Glass)、ポリエステルフイルム、ポリカーボネートフィルム、ポリイミドフィルム等のポリマー基材、TFTアレイ基材、サファイアやGaN等の発光ダイオード(LED)基材、ガラスや透明プラスチック基材、インジウム錫オキサイド(ITO)や金属等の導電性基材、絶縁性基材、シリコン、窒化シリコン、ポリシリコーン、酸化シリコン、アモルファスシリコン等の半導体作製基材等が挙げられる。これらのものは光透過性でも非光透過性であってもよい。
また、基材の形状も特に限定はなく、平板、シート状、あるいは3次元形状全面にまたは一部に曲率を有するもの等目的に応じた任意の形状であってよい。また基材の硬度、厚み等にも特に制限はない。
前記方法にて作製した樹脂モールド用硬化性樹脂組成物の塗膜に、マスターモールドを押し付ける工程は、具体的には、マスターモールドを押圧しながら、前記樹脂モールド用硬化性樹脂組成物層をモールドの微細形状に押入する。その際、モールドの微細形状に対して前記樹脂モールド用硬化性樹脂組成物がより追従するように、加熱して粘度を下げながら押圧することもできる。その後、活性エネルギー線を照射して前記樹脂モールド用硬化性樹脂組成物層を硬化してからマスターモールドを分離することによって、マスターモールドに形成されている微細形状が前記樹脂モールド用硬化性樹脂組成物表面に形成された樹脂モールドを得ることができる。
マスターモールドは前述の通り平面状、ベルト状、ロール状、ロールベルト状等の任意の形態のものを選択できる。浮遊ゴミ等による原版の汚染防止等の目的で、転写面に従来公知の離型処理を施すことは好ましい。
上記のいずれの方式についても、大面積の成形体を効率よく製造する方法として、ロールプロセスに適合するように反応機内を搬送する方法で硬化する方法も好ましい。
硬化工程後、樹脂モールドをマスターモールドから剥離することにより、マスターモールドの凹凸パターンを転写した凸凹パターンが前記樹脂モールド用硬化性樹脂組成物層の硬化物の表面に形成された樹脂モールドが得られる。基材の反り等の変形を抑えたり、凸凹パターンの精度を高めたりする面で、剥離工程の温度としては、レジスト膜の温度が常温(25℃)付近まで冷却した後に実施する方法や、レジスト膜がまだ加熱状態の時に剥離する場合であっても、レジスト膜に一定の張力を与えた状態で常温(25℃)付近まで冷却する方法が好ましい。
本発明の樹脂モールドを鋳型として、レプリカモールドを作成することができる。レプリカモールドとしては、ニッケルなどの金属モールドと、樹脂組成物からなる樹脂成形体とが挙げられる。
マスターモールドから樹脂モールドを経て金属モールドを作製することで、マスターモールドを傷つけずに金属モールドを作成することができる。また、同じマスターモールドから複数の金属モールドを作成できることから、同じ金属モールドを同時に使用でき、さらなるハイスループット性に優れた成型加工を行うことが可能となる。
本発明の金属モールドを作成するには、樹脂モールド表面に金属層を形成し、得られた金属層から樹脂モールドを剥離すればよい。
金属層の形成は、公知慣用の方法を用いればよく、
(3−1)樹脂モールド表面に導電層を形成
(3−2)導電層の表面に電気鋳造にて金属層を積層
という工程がよく用いられる。
導電層の形成方法としては、物理蒸着法及び無電解めっき法が挙げられる。物理蒸着法としては、スパッタ法、真空蒸着法、イオンプレーティング法が挙げられる。無電解めっき法では、触媒として金属微粒子、コロイド、有機金属錯体などを用い、無電解めっき液としては、ニッケル、銅、コバルト、金、白金、銀等の塩を用いることができる。
表面に導電層を形成した樹脂モールドを、電解めっき液に浸漬し、通電することで、導電層に金属を析出させ、金属層を形成する。金属層に使用する金属としては、ニッケル、銅、クロム、アルミニウム、チタン、タングステン、モリブデン、白金、及びこれらの合金を使用することができる。
上記工程にて得られた、金属層を積層した樹脂モールドから、樹脂モールドと導電層の界面部分から剥離することにより、金属層を分離し、金属モールドとすることができる。
本発明の樹脂モールド用硬化性樹脂組成物からなる樹脂モールドは、剥離性に優れるため、金属モールドから剥離した際にも微細パターンの欠損や変形がおきにくいため、再度樹脂モールドからレプリカモールドを作製することができる。また、微細パターンの形状や金属の種類等により、レプリカモールドに残膜してしまう場合には、樹脂モールド用硬化性樹脂組成物が含有する複合樹脂(A)の酸価を30〜400KOHmg/gとすることで、アルカリ洗浄が可能となる。
本発明のレプリカモールドは、樹脂成形体であっても良い。
本発明の樹脂モールドに対し、第2樹脂層を形成し、第2樹脂層を硬化させたうえで、樹脂モールドを剥離することで、微細パターンが転写された樹脂成形体を得ることができる。
得られた樹脂成形体は、第2の樹脂モールドとして用いても良く、そのまま製品として用いてもかまわない。
熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ポリアクリロニトリル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、ポリエステル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリアセタール系樹脂、酢酸ビニル樹脂、ポリビニルアセタール、熱可塑性ポリウレタンエラストマー、アクリル系樹脂、ポリフェニレン系樹脂、フッ素樹脂、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、セルロース誘導体、フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、フラン樹脂、アルキド樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリウレタン樹脂、グアナミン樹脂等が挙げられる。
第2樹脂層を形成するには、第2樹脂用の基板上に塗布した第2樹脂層に対し、樹脂モールドを押し付けて、硬化したうえで、硬化した樹脂成形体を樹脂モールドから剥離することで得ることができる。
また、樹脂モールドに対し第2樹脂層用樹脂を直接塗工し、そのまま第2樹脂層を硬化させるか、第2樹脂層の上から基板を密着させたうえで硬化し、樹脂モールドを剥離することで、樹脂成形体を作製してもよい。
上記工程(5)において、第2樹脂層に樹脂モールドを押し付けた状態で第2樹脂層を硬化させるか、樹脂モールド上に第2樹脂層を形成したのちに第2樹脂層を硬化させた後、樹脂モールドを硬化した第2樹脂層から剥離することで、樹脂モールドの微細構造が転写された、レプリカモールドである樹脂成形体を得ることができる。樹脂成形体は、そのまま製品として用いてもよいし、さらにモールドとして用いることもできる。
攪拌機、温度計、滴下ロート、冷却管及び窒素ガス導入口を備えた反応容器に、メチルトリメトキシシラン(MTMS) 415部、3−メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン(MPTS)756部を仕込んで、窒素ガスの通気下、攪拌しながら、60℃まで昇温した。次いで、「PhoslexA−3」〔堺化学(株)製のiso−プロピルアシッドホスフェート〕 0.1部と脱イオン水 121部からなる混合物を5分間で滴下した。滴下終了後、反応容器中を80℃まで昇温し、4時間攪拌することにより加水分解縮合反応を行い、反応生成物を得た。
得られた反応生成物中に含まれるメタノールおよび水を、1〜30キロパスカル(kPa)の減圧下、40〜60℃の条件で除去することにより、数平均分子量が1000で、有効成分が75.0%であるポリシロキサン(a1−1) 1000部を得た。
尚、「有効成分」とは、使用したシランモノマーのメトキシ基が全て加水分解縮合反応した場合の理論収量(重量部)を、加水分解縮合反応後の実収量(重量部)で除した値、即ち、〔シランモノマーのメトキシ基が全て加水分解縮合反応した場合の理論収量(重量部)/加水分解縮合反応後の実収量(重量部)〕の式により算出したものである。
合成例1と同様の反応容器に、MTMS 442部、3−アクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン(APTS) 760部を仕込んで、窒素ガスの通気下、攪拌しながら、60℃まで昇温した。次いで、「Phoslex A−3」0.1部と脱イオン水 129部からなる混合物を5分間で滴下した。滴下終了後、反応容器中を80℃まで昇温し、4時間攪拌することにより加水分解縮合反応を行い、反応生成物を得た。得られた反応生成物中に含まれるメタノールおよび水を、1〜30キロパスカル(kPa)の減圧下、40〜60℃の条件で除去することにより、数平均分子量が1000で、有効成分が75.0%であるポリシロキサン(a1−2) 1000部を得た。
合成例1と同様の反応容器に、フェニルトリメトキシシラン(PTMS) 20.1部、ジメチルジメトキシシラン(DMDMS) 24.4部、酢酸n−ブチル 107.7部を仕込んで、窒素ガスの通気下、攪拌しながら、80℃まで昇温した。次いで、メチルメタクリレート(MMA) 15部、n−ブチルメタクリレート(BMA) 45部、2−エチルヘキシルメタクリレート(EHMA) 39部、アクリル酸(AA) 1.5部、MPTS 4.5部、2−ヒドロキシエチルメタクリレート(HEMA) 45部、酢酸n−ブチル 15部、tert−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート(TBPEH) 15部を含有する混合物を、同温度で、窒素ガスの通気下、攪拌しながら、前記反応容器中へ4時間で滴下した。さらに同温度で2時間撹拌したのち、前記反応容器中に、「PhoslexA−3」 0.05部と脱イオン水 12.8部の混合物を、5分間をかけて滴下し、同温度で4時間攪拌することにより、PTMS、DMDMS、MPTSの加水分解縮合反応を進行させた。反応生成物を、1H−NMRで分析したところ、前記反応容器中のシランモノマーが有するトリメトキシシリル基のほぼ100%が加水分解していた。次いで、同温度にて10時間攪拌することにより、TBPEHの残存量が0.1%以下の反応生成物であるビニル系重合体(a2−1)が得られた。
前記合成例23で得たビニル系重合体(a2−1)307部に、合成例1で得られたポリシロキサン(a1−1) 162.5部を添加して、5分間攪拌したのち、脱イオン水 27.5部を加え、80℃で4時間攪拌を行い、前記反応生成物とポリシロキサンの加水分解縮合反応を行った。得られた反応生成物を、10〜300kPaの減圧下で、40〜60℃の条件で2時間蒸留することにより、生成したメタノール及び水を除去し、次いで、メチルエチルケトン(MEK) 150部、酢酸n−ブチル 27.3部を添加し、不揮発分が50.0%であるポリシロキサンセグメント(a1−1)とビニル系重合体セグメント(a2−1)とを有する複合樹脂(A−1) 600部を得た。
合成例1と同様の反応容器に、フェニルトリメトキシシラン(PTMS) 20.1部、ジメチルジメトキシシラン(DMDMS) 24.4部、酢酸n−ブチル 106.4部を仕込んで、窒素ガスの通気下、攪拌しながら、95℃まで昇温した。次いで、メチルメタクリレート(MMA) 105.8部、n−ブチルアクリレート(BA) 19.7部、アクリル酸(AA) 19.3部、MPTS 4.5部、2−ヒドロキシエチルメタクリレート(HEMA) 0.8部、酢酸n−ブチル 15部、tert−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート(TBPEH) 15部を含有する混合物を、同温度で、窒素ガスの通気下、攪拌しながら、前記反応容器中へ4時間で滴下した。さらに同温度で2時間撹拌したのち、前記反応容器中に、「Phoslex A−3」0.05部と脱イオン水 12.8部の混合物を、5分間をかけて滴下し、同温度で4時間攪拌することにより、PTMS、DMDMS、MPTSの加水分解縮合反応を進行させた。反応生成物を、1H−NMRで分析したところ、前記反応容器中のシランモノマーが有するメトキシシリル基のほぼ100%が加水分解していた。次いで、同温度にて10時間攪拌することにより、TBPEHの残存量が0.1%以下の反応生成物(ビニル系重合体 a2−(2))が得られた。尚、TBPEHの残存量は、ヨウ素滴定法により測定した。
合成例1と同様の反応容器に、PTMS 20.1部、DMDMS 24.4部、酢酸n−ブチル 107.7部を仕込んで、窒素ガスの通気下、攪拌しながら、95℃まで昇温した。次いで、MMA 66.4部、BA 1.2部、AA 77.1部、MPTS 4.5部、HEMA 0.8部、酢酸n−ブチル 15部、TBPEH 15部を含有する混合物を、同温度で、窒素ガスの通気下、攪拌しながら、前記反応容器中へ4時間で滴下した。さらに同温度で2時間撹拌したのち、前記反応容器中に、「Phoslex A−3」0.05部と脱イオン水 12.8部の混合物を、5分間をかけて滴下し、同温度で4時間攪拌することにより、PTMS、DMDMS、MPTSの加水分解縮合反応を進行させた。反応生成物を、1H−NMRで分析したところ、前記反応容器中のシランモノマーが有するメトキシシリル基のほぼ100%が加水分解していた。次いで、同温度にて10時間攪拌することにより、TBPEHの残存量が0.1%以下の反応生成物(ビニル系重合体a2−(3))が得られた。尚、TBPEHの残存量は、ヨウ素滴定法により測定した。
合成例1と同様の反応容器に、PTMS 5.0部、DMDMS 6.1部、酢酸n−ブチル 107.7部を仕込んで、窒素ガスの通気下、攪拌しながら、95℃まで昇温した。次いで、MMA 57.8部、BA 0.4部、AA 86.6部、MPTS 4.5部、HEMA 0.8部、酢酸n−ブチル 15部、TBPEH 15部を含有する混合物を、同温度で、窒素ガスの通気下、攪拌しながら、前記反応容器中へ4時間で滴下した。さらに同温度で2時間撹拌したのち、前記反応容器中に、「Phoslex A−3」0.05部と脱イオン水 3.2部の混合物を、5分間をかけて滴下し、同温度で4時間攪拌することにより、PTMS、DMDMS、MPTSの加水分解縮合反応を進行させた。反応生成物を、1H−NMRで分析したところ、前記反応容器中のシランモノマーが有するメトキシシリル基のほぼ100%が加水分解していた。次いで、同温度にて10時間攪拌することにより、TBPEHの残存量が0.1%以下の反応生成物(ビニル系重合体(a2−4))が得られた。尚、TBPEHの残存量は、ヨウ素滴定法により測定した。
合成例1と同様の反応容器に、PTMS 20.1部、DMDMS 24.4部、酢酸n−ブチル 107.7部を仕込んで、窒素ガスの通気下、攪拌しながら、95℃まで昇温した。次いで、MMA 53.1部、BA 1.6部、AA 90.0部、MPTS 4.5部、HEMA 0.8部、酢酸n−ブチル 15部、TBPEH 15部を含有する混合物を、同温度で、窒素ガスの通気下、攪拌しながら、前記反応容器中へ4時間で滴下した。同温度で1時間攪拌した時点で反応溶液の粘度が急激に上昇し、数分間でゲル化した。
合成例1と同様の反応容器に、MTMS 379.9部、3−メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン(MPTS)756部、トリデカフルオロ−1,1,2,2、−テトラハイドロオクチルトリメトキシシラン(C8F13H4TS)35部を仕込んで、窒素ガスの通気下、攪拌しながら、60℃まで昇温した。次いで、「Phoslex A−3」0.1部と脱イオン水 129部からなる混合物を5分間で滴下した。滴下終了後、反応容器中を80℃まで昇温し、4時間攪拌することにより加水分解縮合反応を行い、反応生成物を得た。得られた反応生成物中に含まれるメタノールおよび水を、1〜30キロパスカル(kPa)の減圧下、40〜60℃の条件で除去することにより、数平均分子量が1000で、有効成分が75.0%」
であるポリシロキサン(a1−3) 1000部を得た。
合成例1と同様の反応容器に、フェニルトリメトキシシラン(PTMS) 20.1部、ジメチルジメトキシシラン(DMDMS) 24.4部、酢酸n−ブチル 107.7部を仕込んで、窒素ガスの通気下、攪拌しながら、80℃まで昇温した。次いで、メチルメタクリレート(MMA) 10部、アクリル酸(AA) 1部、n−ブチルアクリレート(BA) 1部、MPTS 3部、2−ヒドロキシエチルメタクリレート(HEMA) 30部、パーフルオロヘキシルエチルメタクリレート(C8F13H4MA) 20部、酢酸n−ブチル 15部、tert−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート(TBPEH) 15部を含有する混合物を、同温度で、窒素ガスの通気下、攪拌しながら、前記反応容器中へ4時間で滴下した。さらに同温度で2時間撹拌したのち、前記反応容器中に、「PhoslexA−3」 0.05部と脱イオン水 12.8部の混合物を、5分間をかけて滴下し、同温度で4時間攪拌することにより、PTMS、DMDMS、MPTSの加水分解縮合反応を進行させた。反応生成物を、1H−NMRで分析したところ、前記反応容器中のシランモノマーが有するトリメトキシシリル基のほぼ100%が加水分解していた。次いで、同温度にて10時間攪拌することにより、TBPEHの残存量が0.1%以下の反応生成物であるビニル系重合体(a2−5)が得られた。
合成例前記合成例3で得たビニル系重合体(a2−1)307部に、合成例9で得られたポリシロキサン(a1−3) 162.5部を添加して、5分間攪拌したのち、脱イオン水 27.5部を加え、80℃で4時間攪拌を行い、前記反応生成物とポリシロキサンの加水分解縮合反応を行った。得られた反応生成物を、10〜300kPaの減圧下で、40〜60℃の条件で2時間蒸留することにより、生成したメタノール及び水を除去し、次いで、メチルエチルケトン(MEK) 150部、酢酸n−ブチル 27.3部を添加し、不揮発分が50.0%であるポリシロキサンセグメント(a1−3)とビニル系重合体セグメント(a2−1)とを有する複合樹脂(A−5) 600部を得た。
前記合成例10で得たビニル系重合体(a2−2)307部に、合成例1で得られたポリシロキサン(a1−1) 162.5部を添加して、5分間攪拌したのち、脱イオン水 27.5部を加え、80℃で4時間攪拌を行い、前記反応生成物とポリシロキサンの加水分解縮合反応を行った。得られた反応生成物を、10〜300kPaの減圧下で、40〜60℃の条件で2時間蒸留することにより、生成したメタノール及び水を除去し、次いで、メチルエチルケトン(MEK) 150部、酢酸n−ブチル 27.3部を添加し、不揮発分が50.0%であるポリシロキサンセグメント(a1−1)とビニル系重合体セグメント(a2−1)とを有する複合樹脂(A−6) 600部を得た。
前記合成例10で得たビニル系重合体(a2−2)307部に、合成例1で得られたポリシロキサン(a1−1) 487.5部を添加して、5分間攪拌したのち、脱イオン水 82.5部を加え、80℃で4時間攪拌を行い、前記反応生成物とポリシロキサンの加水分解縮合反応を行った。得られた反応生成物を、10〜300kPaの減圧下で、40〜60℃の条件で2時間蒸留することにより、生成したメタノール及び水を除去し、次いで、メチルエチルケトン(MEK) 150部、酢酸n−ブチル 27.3部を添加し、不揮発分が50.0%であるポリシロキサンセグメント(a1−1)とビニル系重合体セグメント(a2−1)とを有する複合樹脂(A−7)を得た。
合成例1と同様の反応容器に、MTMS 379.9部、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(GPTS)719部、トリデカフルオロ−1,1,2,2、−テトラハイドロオクチルトリメトキシシラン(C8F13H4TS)35部を仕込んで、窒素ガスの通気下、攪拌しながら、60℃まで昇温した。次いで、「Phoslex A−3」0.1部と脱イオン水 129部からなる混合物を5分間で滴下した。滴下終了後、反応容器中を80℃まで昇温し、4時間攪拌することにより加水分解縮合反応を行い、反応生成物を得た。得られた反応生成物中に含まれるメタノールおよび水を、1〜30キロパスカル(kPa)の減圧下、40〜60℃の条件で除去することにより、数平均分子量が1000で、有効成分が75.0%」であるポリシロキサン(a1−4) 1000部を得た。
合成例前記合成例3で得たビニル系重合体(a2−1)307部に、合成例14で得られたポリシロキサン(a1−4) 162.5部を添加して、5分間攪拌したのち、脱イオン水 27.5部を加え、80℃で4時間攪拌を行い、前記反応生成物とポリシロキサンの加水分解縮合反応を行った。得られた反応生成物を、10〜300kPaの減圧下で、40〜60℃の条件で2時間蒸留することにより、生成したメタノール及び水を除去し、次いで、メチルエチルケトン(MEK) 150部、酢酸n−ブチル 27.3部を添加し、不揮発分が50.0%であるポリシロキサンセグメント(a1−4)とビニル系重合体セグメント(a2−1)とを有する複合樹脂(A−8) 600部を得た。
(樹脂モールド組成物−1の調製例)
合成例7で得られた複合樹脂(A−4) 40.0部、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(DPHA) 14.7部、イルガキュア184(光重合開始剤 チバ・スペシャリティ・ケミカルズ株式会社製) 1.39部を混合することによって樹脂モールド組成物−1(組成物−1)を得た。
組成物−1をシリコンウエハ基材上にスピンコーターで塗布し、ホットプレート上で80℃、1分間加熱した後、表面に直径230nm、高さ200nm、ピッチ460nmの正三角格子の円柱構造を有する石英ガラス製の平板状のマスターモールドを押し付けて、ピーク波長375nm±5のLED光源(株式会社イマック製)により、この状態でマスターモールド側から300mJ/cm2の光量で光照射して硬化させ、その後マスターモールドとシリコンウエハ基材を剥離し、円柱状のパターンを有する樹脂モールド−1を得た。
得られた樹脂モールド−1の円柱状パターン面に、スパッタリングによりニッケルの導電層を形成する。その後、導電層が付与された樹脂モールドを、下記組成のニッケル電鋳浴に浸漬させて、電鋳処理を行い、その後、30℃の1wt%炭酸ナトリウム水溶液に120秒浸漬して、ニッケル層から樹脂モールドを溶解し、金属モールド1−1を得た。
得られた樹脂モールド−1の円柱状パターン面に、スッパッタリングにより導電層を形成する。その後、導電層が付与された樹脂モールドを、下記組成のニッケル電鋳浴に浸漬させて、電鋳処理を行い、その後、ニッケル層と樹脂モールドを引き剥がし、金属モールド1−2を得た。
組成物―1を光学用易接着PETフィルム基材(東洋紡株式会社製A−4300;125μm)上にバーコーターで塗布し、80℃、4分間加熱した後、表面に直径230nm、高さ200nm、ピッチ460nmの正三角格子の円柱構造を有する上記で作成した金属モールド1−2を押し付けて、ピーク波長375nm±5のLED光源(株式会社イマック製)により、この状態で塗膜側から300mJ/cm2の光量で光照射して硬化させ、その後金属モールド1−2とPETフィルム基材を引き剥がし、円柱状のパターンを有する樹脂成形物1を得た。
スルファミン酸ニッケル・・・450g/L
塩化ニッケル・・・5g/L
ホウ酸・・・40g/L
ピット防止剤・・・3g/L
pH調製剤・・・適量
PH=4.0
温度=50℃
第1表に示した配合に基づき、実施例1と同様の方法で金属モールド作製用樹脂モールド組成物(組成物−2)を得た。
実施例1と同様にして、樹脂モールド2、樹脂モールドアルカリ可溶による金属モールド2−1、樹脂モールド引き剥がしによる金属モールド2−2、及び樹脂成形物2を得た。
第1表に示した配合に基づき、実施例1と同様の方法で樹脂モールド組成物(組成物−3)を得た。
実施例1と同様にして、樹脂モールド3、樹脂モールドアルカリ可溶による金属モールド3−1、樹脂モールド引き剥がしによる金属モールド3−2、及び樹脂成形物3を得た。
第1表に示した配合に基づき、実施例1と同様の方法で樹脂モールド組成物(組成物−4)を得た。
実施例1と同様にして、樹脂モールド4、樹脂モールドアルカリ可溶による金属モールド4−1、樹脂モールド引き剥がしによる金属モールド4−2、及び樹脂成形物4を得た。
第1表に示した配合に基づき、実施例1と同様の方法で樹脂モールド組成物(組成物−5)を得た。
実施例1と同様にして、樹脂モールド5、樹脂モールドアルカリ可溶による金属モールド5−1、樹脂モールド引き剥がしによる金属モールド5−2、及び樹脂成形物5を得た。
第1表に示した配合に基づき、実施例1と同様の方法で樹脂モールド組成物(組成物−6)を得た。
実施例1と同様にして、樹脂モールド6、樹脂モールドアルカリ可溶による金属モールド6−1、樹脂モールド引き剥がしによる金属モールド6−2、及び樹脂成形物6を得た。
第1表に示した配合に基づき、実施例1と同様の方法で樹脂モールド組成物(組成物−7)を得た。
実施例1と同様にして、樹脂モールド7、樹脂モールドアルカリ可溶による金属モールド7−1、樹脂モールド引き剥がしによる金属モールド7−2、及び樹脂成形物7を得た。
第1表に示した配合に基づき、実施例1と同様の方法で樹脂モールド組成物(組成物−8)を得た。
実施例1と同様にして、樹脂モールド8、樹脂モールドアルカリ可溶による金属モールド8−1、樹脂モールド引き剥がしによる金属モールド8−2、及び樹脂成形物8を得た。
第2表に示した配合に基づき、実施例1と同様の方法で樹脂モールド組成物(組成物−9)を得た。
実施例1と同様にして、樹脂モールド9、樹脂モールド引き剥がしによる金属モールド9−2、及び樹脂成形物9を得た。
第2表に示した配合に基づき、実施例1と同様の方法で樹脂モールド組成物(組成物−10)を得た。
実施例1と同様にして、樹脂モールド10、樹脂モールド引き剥がしによる金属モールド10−2、及び樹脂成形物10を得た。
第2表に示した配合に基づき、実施例1と同様の方法で樹脂モールド組成物(組成物−11)を得た。実施例1と同様にして、樹脂モールド11−1を得た。樹脂モールド11−1をフッ素系表面処理剤であるオブツールDSX(ダイキン工業(株)製)を0.1%まで希釈した液に浸漬し、リンスしてモールド表面を処理した(樹脂モールド11−2)。
実施例1と同様にして、樹脂モールド11−2を用いて樹脂モールド引き剥がしによる金属モールド11−2、及び樹脂成形物11を得た。
第2表に示した配合に基づき、実施例1と同様の方法で樹脂モールド組成物(組成物−12)を得た。
実施例1と同様にして、樹脂モールド12、樹脂モールド引き剥がしによる金属モールド12−2、及び樹脂成形物12を得た。
組成物―1を光学用易接着PETフィルム基材(東洋紡株式会社製A−4300;125μm)上にバーコーターで塗布し、80℃、4分間加熱した後、実施例11で作成した樹脂モールド11−2を押し付けて、ピーク波長375nm±5のLED光源(株式会社イマック製)により、この状態で塗膜側から300mJ/cm2の光量で光照射して硬化させ、その後樹脂モールド11−2とPETフィルム基材を引き剥がし、円柱状のパターンを有する樹脂成形物13を得た。
以下に記載する樹脂成形物パターン転写性評価に基づき、樹脂成型物13を評価したところ、樹脂成型物13に欠損や変形は無く、モールドパターンが良好に転写されていることを確認した。
第2表に示した配合に基づき、実施例1と同様の方法で樹脂モールド組成物(組成物−14)を得た。
実施例1と同様にして、樹脂モールド14、樹脂モールド引き剥がしによる金属モールド14−2、及び樹脂成形物14を得た。
第2表に示した配合に基づき、実施例1と同様の方法で樹脂モールド組成物(比組成物−1)を得た。
実施例1と同様にして、比較樹脂モールド−1、樹脂モールドアルカリ可溶による比較金属モールド1−1、樹脂モールド引き剥がしによる比較金属モールド1−2、及び比較樹脂成形物1を得た。
第2表に示した配合に基づき、比較例1と同様の方法で樹脂モールド組成物(比組成物−2)を得た。比組成物−2をフッ素系表面処理剤であるオブツールDSX(ダイキン工業(株)製)を0.1%まで希釈した液に浸漬し、リンスしてモールド表面を処理した。
実施例1と同様にして、比較樹脂モールド−2、樹脂モールドアルカリ可溶による比較金属モールド2−1、樹脂モールド引き剥がしによる比較金属モールド2−2、及び比較樹脂成形物2を得た。
前記実施例1〜14及び比較例1、2で得た、樹脂モールド、金属モールド及び樹脂成形物の評価は次の通り行った。
得られた金属モールド剥離面に残存した樹脂モールドの残存率が0重量%のものを○とし、樹脂モールドの残存率が0重量%を超えるものを×として、樹脂モールドと金属モールドの剥離性を評価した。
得られた金属モールド剥離面に残存した樹脂モールドの残存率が0重量%のものを◎とし、樹脂モールドの残存率が0重量%を超え、1重量%未満のものを○、1重量%以上、5重量%未満のものを△、5重量%以上ものを×として、樹脂モールドと金属モールドの引き剥がし性を評価した。
得られた金属モールドのパターン転写性を、走査型顕微鏡(日本電子(株)製:JSM−7500F)にて10万倍の倍率で観察し以下のように評価した。
○:金属モールドに欠損や変形無し
×:金属モールドに欠陥や変形有り
得られた樹脂成形物のパターン転写性を、走査型顕微鏡(日本電子(株)製:JSM−7500F)にて10万倍の倍率で観察し以下のように評価した。
○:樹脂成型物に欠損や変形無し
×:樹脂成型物に欠陥や変形有り
(a1)はポリシロキサンセグメント(a1)の略である。
(a2)はビニル系重合体セグメント(a2)の略である。
※1 樹脂モールド組成物の全固形分量に対するポリシロキサンセグメント(a1)の含有率(%)である。
PETA:ペンタエリスリトールトリアクリレートである。
DPHA:ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートである。
DN−902S:バーノック 902S[イソシアネート化合物 DIC株式会社製]である。
17−806:バーノック 17−806[ウレタンアクリレート DIC株式会社製]である。
I−184:イルガキュア184である。
BY16−201:離型剤[2官能性カルビノール変性シリコーン 東レ・ダウコーニング株式会社製]である。
比較例1、2で評価した金属モールド作製用樹脂モールド組成物(比組成物−1、−2)は、ウレタンアクリレートの例、及び表面修飾の例であるが、アルカリ溶解性、金属モールド及び樹脂成形物との引き剥がし性ともに剥離性に劣った。
Claims (10)
- 一般式(1)および/または一般式(2)で表される構造単位と、シラノール基および/または加水分解性シリル基とを有するポリシロキサンセグメント(a1)と、ビニル系重合体セグメント(a2)が、一般式(3)で表される結合により結合された複合樹脂(A)を含有し、前記ポリシロキサンセグメントが、重合性二重結合を有する基またはエポキシ基を有することを特徴とする、
樹脂モールド用硬化性樹脂組成物。
(一般式(1)及び(2)中、R1、R2及びR3は、それぞれ独立して、−R4−CH=CH2、−R4−C(CH3)=CH2、−R4−O−CO−C(CH3)=CH2、及び−R4−O−CO−CH=CH2からなる群から選ばれる1つの重合性二重結合を有する基(但し、R4は単結合、アリール基又は炭素原子数1〜6のアルキレン基を表す。)、炭素原子数が1〜6のアルキル基、炭素原子数が3〜8のシクロアルキル基、アリール基、または炭素原子数が7〜12のアラルキル基、または上記アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基の有する水素原子の一部または全部がフッ素原子で置換された基を表す)
(3)
(一般式(3)中、炭素原子は前記ビニル系重合体セグメント(a2)の一部分を構成し、酸素原子のみに結合したケイ素原子は、前記ポリシロキサンセグメント(a1)の一部分を構成するものとする) - 前記複合樹脂(A)の固形分の酸価が30〜400KOHmg/gである、請求項1に記載の樹脂モールド用硬化性樹脂組成物。
- 前記複合樹脂(A)が、フッ素含有モノマーを共重合させたものである、請求項1または2に記載の樹脂モールド用硬化性樹脂組成物。
- 離型剤を含有する、請求項1から3のいずれかに記載の樹脂モールド用硬化性樹脂組成物。
- 請求項1から4のいずれかに記載の樹脂モールド用硬化性組成物を用いることを特徴とする、樹脂モールド。
- 請求項5に記載の樹脂モールドを用いて作成することを特徴とする、レプリカモールド。
- 金属モールドである、請求項6に記載のレプリカモールド。
- 樹脂成形体である、請求項6に記載のレプリカモールド。
- (1)請求項1〜4に記載のいずれかの樹脂モールド用硬化性組成物の塗膜を形成する工程と、
(2)該塗膜にマスターモールドを押し当て、活性エネルギー線を照射して硬化し、樹脂モールドを形成する工程と、
(3)該樹脂モールド上に金属層を形成する工程と、
(4)該金属層から樹脂モールドを剥離し、金属モールドを得る工程とを含むことを特徴とする、金属モールドの製造方法。 - (1)請求項1〜4に記載のいずれかの樹脂モールド用硬化性組成物の塗膜を形成する工程と、
(5)該塗膜にマスターモールドを押し当て、活性エネルギー線を照射して硬化し、樹脂モールドを形成する工程と、
(6)該樹脂モールド上に第2樹脂層を形成し、該第2樹脂層を硬化させる工程と、
(7)該第2樹脂層から樹脂モールドを剥離し、樹脂成形体を得る工程とを含むことを特徴とする、樹脂成形体の製造方法。
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