JP6492904B2 - Compact - Google Patents
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Description
本発明は、成形体および当該成形体を利用したインプリントモールド、ならびに当該成形体を用いて製造することができる反射防止膜を提供する。 The present invention provides a molded body, an imprint mold using the molded body, and an antireflection film that can be manufactured using the molded body.
微細構造のパターンを得るための技術としてナノインプリント技術が知られている。ナノインプリント技術とは、凹凸の微細パターン表面を有するモールド(型)を、基材に対して押しつける等して、基材に微細構造を転写する技術である。 A nanoimprint technique is known as a technique for obtaining a fine pattern. The nanoimprint technique is a technique for transferring a fine structure to a base material by pressing a mold (mold) having an uneven fine pattern surface against the base material.
このようなナノインプリント技術で用いられるモールドとしては、一般的に、石英製モールドを用いることができるが、これは非常に高価である。従って、このような石英製モールドを原版(「マスターモールド」または「マザーモールド」ともいう)として用いて、樹脂製のレプリカモールドを作製し、このレプリカモールドをナノインプリント技術に用いる技術が知られている。 As a mold used in such a nanoimprint technique, a quartz mold can be generally used, but this is very expensive. Therefore, a technique is known in which such a quartz mold is used as an original plate (also referred to as “master mold” or “mother mold”) to produce a resin replica mold, and this replica mold is used in the nanoimprint technique. .
このようなナノインプリント技術において用いられるモールドは、硬化性樹脂から離型する時に、転写された微細構造を確実に維持するために、離型性が高いことが求められるが、上記のような樹脂製のレプリカモールドは、離型性が低いという問題がある。このような問題を解決するために、例えば、特許文献1には、樹脂モールドの表面上に、離型剤を含有し、樹脂モールドの表面と結合した層を形成したモールドが提案されている。 Molds used in such nanoimprint technology are required to have high releasability in order to reliably maintain the transferred microstructure when released from the curable resin. However, this replica mold has a problem of low releasability. In order to solve such a problem, for example, Patent Document 1 proposes a mold in which a layer containing a release agent and bonded to the surface of the resin mold is formed on the surface of the resin mold.
しかしながら、従来の樹脂製レプリカモールドは、フィルム状であり、柔らかいことから取り扱いが困難であった。また、特に無機材料をナノインプリントプロセスに付す場合、従来の樹脂製レプリカモールドは、柔らかすぎることから表面の凹凸形状を維持することが難しく、僅かな転写回数、例えば1回の転写であっても、離型性が不良となり、連続転写を行うことが困難であった。 However, conventional resin replica molds are film-like and are difficult to handle because they are soft. In particular, when the inorganic material is subjected to the nanoimprint process, the conventional resin replica mold is too soft to maintain the uneven shape on the surface, and even with a few transfer times, for example, a single transfer, The releasability was poor and it was difficult to perform continuous transfer.
そこで、本発明は、風合い硬さが大きく、有機材料のみならず、特に無機材料を用いるナノインプリントプロセスにおいて優れた離型性を有する樹脂製レプリカモールドを提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a resin replica mold having a large texture hardness and excellent releasability in a nanoimprint process using not only an organic material but also an inorganic material.
本発明者らは、上記の課題について鋭意検討した結果、微細凹凸構造を有する熱可塑性含フッ素樹脂を有して成る成形体の弾性率を2.0GPa〜20GPaとすることにより、適度な風合い硬さを有し、連続ナノインプリントプロセスに用いることができるレプリカモールドとして用いることができる成形体を得ることができることを見出した。 As a result of intensive studies on the above-mentioned problems, the present inventors have found that the elastic modulus of a molded article having a thermoplastic fluorine-containing resin having a fine concavo-convex structure is set to 2.0 GPa to 20 GPa, so that an appropriate texture hardness can be obtained. Thus, it has been found that a molded article that can be used as a replica mold that can be used in a continuous nanoimprint process can be obtained.
即ち、本発明は、第1の要旨において、表面に凹凸構造を有する、熱可塑性フッ素樹脂を有して成る成形体であって、2.0GPa〜20GPaの弾性率を有する成形体を提供する。 That is, the present invention provides, in the first aspect, a molded article having a thermoplastic fluororesin having a concavo-convex structure on the surface and having an elastic modulus of 2.0 GPa to 20 GPa.
本発明は、第2の要旨において、
樹脂材料から形成される支持体と、
支持体上に位置するバインダー層と、
バインダー層上に位置し、表面に凹凸構造を有するフッ素含有層と
を有して成り、
フッ素含有層が、熱可塑性フッ素樹脂から形成されている
積層体を提供する。
In the second aspect, the present invention provides the following:
A support formed from a resin material;
A binder layer located on the support;
It is located on the binder layer and comprises a fluorine-containing layer having a concavo-convex structure on the surface,
Provided is a laminate in which a fluorine-containing layer is formed from a thermoplastic fluororesin.
本発明は、第3の要旨において、表面に複数の略円柱状凸部を有し、反射率が0.1%以下であり、波長500nmにおける透過率が90%以上であり、凸部の高さ10nmにおける直径Aと、凸部の頂部から10nmにおける直径Bとの比(B/A)が、0.30以上2.00以下である、無機材料から形成される反射防止膜を提供する。 In the third aspect of the present invention, the surface has a plurality of substantially cylindrical convex portions, the reflectance is 0.1% or less, the transmittance at a wavelength of 500 nm is 90% or more, and the height of the convex portions is high. Provided is an antireflection film formed of an inorganic material, wherein a ratio (B / A) of a diameter A at 10 nm to a diameter B at 10 nm from the top of a convex portion is 0.30 or more and 2.00 or less.
本発明によれば、微細凹凸構造を有する熱可塑性含フッ素樹脂を有して成る成形体の弾性率を2.0GPa〜20GPaとすることにより、適度な風合い硬さを有し、連続ナノインプリントプロセスに用いることができるレプリカモールドとすることが可能になる。 According to the present invention, by setting the elastic modulus of a molded article comprising a thermoplastic fluorine-containing resin having a fine concavo-convex structure to 2.0 GPa to 20 GPa, it has an appropriate texture hardness and is suitable for a continuous nanoimprint process. It becomes possible to make a replica mold that can be used.
以下、本発明の成形体について説明する。 Hereinafter, the molded product of the present invention will be described.
本発明の成形体は、表面に凹凸構造を有する熱可塑性フッ素樹脂を有し、2.0GPa〜20GPaの弾性率を有する。 The molded body of the present invention has a thermoplastic fluororesin having a concavo-convex structure on the surface, and has an elastic modulus of 2.0 GPa to 20 GPa.
上記熱可塑性フッ素樹脂としては、例えば、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体(ETFE)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)、パーフルオロアルコキシ共重合体(PFA)、エチレン−クロロトリフルオロエチレン共重合体(ECTFE)、ポリフッ化ビニル(PVF)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリクロロトリフルオロエチレン(PCTFE)、エチレン−テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FTFP)、ビニリデンフルオライド−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(VdF−HFP)、ビニリデンフルオライド−テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(VdF−TFE−HFP)、その他フッ素系樹脂、フッ素ゴム等が挙げられるほか、これらのブレンド樹脂、ポリマーアロイであってもよい。 Examples of the thermoplastic fluororesin include, for example, ethylene-tetrafluoroethylene copolymer (ETFE), polytetrafluoroethylene (PTFE), tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP), and perfluoroalkoxy copolymer. (PFA), ethylene-chlorotrifluoroethylene copolymer (ECTFE), polyvinyl fluoride (PVF), polyvinylidene fluoride (PVDF), polychlorotrifluoroethylene (PCTFE), ethylene-tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer Polymer (FTFP), vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer (VdF-HFP), vinylidene fluoride-tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (VdF-TFE-) FP), other fluorine-based resin, in addition to fluorine rubber or the like, blends resins, it may be a polymer alloy.
上記熱可塑性フッ素樹脂としては、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、パーフルオロアルコキシ共重合体(PFA)、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体(ETFE)、エチレン−テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FTFP)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)またはポリクロロトリフルオロエチレン(PCTFE)が好ましく、ポリテトラフルオロエチレン、パーフルオロアルコキシ共重合体またはテトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体がより好ましい。 Examples of the thermoplastic fluororesin include polytetrafluoroethylene (PTFE), perfluoroalkoxy copolymer (PFA), tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP), and ethylene-tetrafluoroethylene copolymer (ETFE). ), Ethylene-tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FTFP), polyvinylidene fluoride (PVDF) or polychlorotrifluoroethylene (PCTFE), polytetrafluoroethylene, perfluoroalkoxy copolymer or tetrafluoro An ethylene-hexafluoropropylene copolymer is more preferable.
一の態様において、上記熱可塑性フッ素樹脂は、100℃以上の融点、例えば150℃以上、170℃以上、200℃以上、220℃以上、250℃以上、270℃以上、300℃以上または320℃以上の融点を有する。 In one embodiment, the thermoplastic fluororesin has a melting point of 100 ° C or higher, for example, 150 ° C or higher, 170 ° C or higher, 200 ° C or higher, 220 ° C or higher, 250 ° C or higher, 270 ° C or higher, 300 ° C or higher, or 320 ° C or higher. Having a melting point of
一の態様において、上記熱可塑性フッ素樹脂におけるフッ素含有量は、20質量%以上、好ましくは30質量%以上、例えば40質量%以上、50質量%以上、60質量%以上、70質量%以上または80質量%以上であり得る。 In one embodiment, the fluorine content in the thermoplastic fluororesin is 20% by mass or more, preferably 30% by mass or more, such as 40% by mass or more, 50% by mass or more, 60% by mass or more, 70% by mass or more, or 80%. It may be greater than or equal to mass%.
好ましい態様において、上記熱可塑性フッ素樹脂は、100℃以上の融点を有し、かつ、20質量%以上のフッ素を含有する。好ましくは、上記フッ素樹脂の融点およびフッ素含有量は、それぞれ、100℃以上かつ30質量%以上、150℃以上かつ20質量%以上、または150℃以上かつ30質量%以上であり得る。 In a preferred embodiment, the thermoplastic fluororesin has a melting point of 100 ° C. or higher and contains 20% by mass or more of fluorine. Preferably, the melting point and fluorine content of the fluororesin may be 100 ° C. or higher and 30% by mass or higher, 150 ° C. or higher and 20% by mass or higher, or 150 ° C. or higher and 30% by mass or higher, respectively.
好ましい態様において、上記熱可塑性フッ素樹脂は、架橋されている。架橋構造は、例えば、加熱溶融された熱可塑性フッ素樹脂に、電離放射線が照射されることで架橋反応が生じ、そのまま硬化することにより形成される。 In a preferred embodiment, the thermoplastic fluororesin is crosslinked. The crosslinked structure is formed, for example, when a thermoplastic fluororesin that has been heated and melted is irradiated with ionizing radiation to cause a crosslinking reaction and is cured as it is.
本発明の成形体は、1.0GPa〜20GPaの曲げ弾性率を有し、好ましくは2.0GPa〜15GPa、さらに好ましくは2.0GPa〜10GPaの曲げ弾性率を有する。このような曲げ弾性率を有することにより、成形体をインプリントモールドとして用いた場合、適度な風合い硬さのインプリントモールドを得ることができ、離型耐久性を向上させることができる。 The molded body of the present invention has a flexural modulus of 1.0 GPa to 20 GPa, preferably 2.0 GPa to 15 GPa, and more preferably 2.0 GPa to 10 GPa. By having such a flexural modulus, when the molded body is used as an imprint mold, an imprint mold having an appropriate texture hardness can be obtained, and the mold release durability can be improved.
本発明の成形体における表面の凹凸構造は、下記する積層体のフッ素含有層の凹凸構造と同様の構造を有する。 The uneven structure on the surface of the molded body of the present invention has the same structure as the uneven structure of the fluorine-containing layer of the laminate described below.
上記本発明の成形体は、インプリントモールドとして、好ましくはナノインプリントモールドとして用いることができる。 The molded article of the present invention can be used as an imprint mold, preferably as a nanoimprint mold.
尚、本明細書において、モールドとは、自身の表面に有するナノメートルオーダの微細なパターンを、樹脂、フィルム等に転写する鋳型をいう。転写は、光(例えば、紫外線)または熱等を利用して行うことができる。 In the present specification, the mold refers to a mold for transferring a nanometer-order fine pattern on the surface of the mold onto a resin, a film, or the like. The transfer can be performed using light (for example, ultraviolet rays) or heat.
一の要旨において、本発明は、
樹脂材料から形成される支持体と、
支持体上に位置するバインダー層と、
バインダー層上に位置し、表面に凹凸構造を有するフッ素含有層と
を有して成る積層体を提供する。
In one aspect, the present invention provides:
A support formed from a resin material;
A binder layer located on the support;
Provided is a laminate comprising a fluorine-containing layer located on a binder layer and having a concavo-convex structure on the surface.
支持体を形成する樹脂材料は、特に限定されず、種々の熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂を用いることができる。具体的には、かかる樹脂としては、ポリエチレン、ポロプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA)等のポリオレフィン、環状ポリオレフィン、変性ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリカーボネート、ポリ−(4−メチルペンテン−1)、アイオノマー、アクリル系樹脂、ポリメチルメタクリレート、アクリル−スチレン共重合体(AS樹脂)、ブタジエン−スチレン共重合体、エチレン−ビニルアルコール共重合体(EVOH)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリシクロヘキサンテレフタレート(PCT)等のポリエステル、ポリエーテル、ポリエーテルケトン(PEK)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリエーテルイミド、ポリアセタール(POM)、ポリフェニレンオキシド、変性ポリフェニレンオキシド、ポリアリレート、芳香族ポリエステル(液晶ポリマー)、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、その他フッ素系樹脂、スチレン系、ポリオレフィン系、ポリ塩化ビニル系、ポリウレタン系、フッ素ゴム系、塩素化ポリエチレン系等の各種熱可塑性エラストマー、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル、シリコーン樹脂、ポリウレタン等、またはこれらを主とする共重合体、ブレンド体、ポリマーアロイ等が挙げられる。支持体の透明性および柔軟性の観点から、かかる樹脂材料は、好ましくは、ポリエチレンテレフタラート(PET)、シクロオレフィン樹脂(COP)、アクリル樹脂(PMMA)、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体(ETFE)であり、より好ましくは、特にポリエチレンテレフタラートまたはシクロオレフィン樹脂であり、さらに好ましくはポリエチレンテレフタラートである。 The resin material forming the support is not particularly limited, and various thermoplastic resins or thermosetting resins can be used. Specifically, as such resin, polyolefin such as polyethylene, polypropylene, ethylene-propylene copolymer, ethylene-vinyl acetate copolymer (EVA), cyclic polyolefin, modified polyolefin, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, Polystyrene, polyamide, polyimide, polyamideimide, polycarbonate, poly- (4-methylpentene-1), ionomer, acrylic resin, polymethyl methacrylate, acrylic-styrene copolymer (AS resin), butadiene-styrene copolymer, Polyesters such as ethylene-vinyl alcohol copolymer (EVOH), polyethylene terephthalate (PET), polybutylene terephthalate (PBT), polycyclohexane terephthalate (PCT), polyether, polyether Luketone (PEK), polyetheretherketone (PEEK), polyetherimide, polyacetal (POM), polyphenylene oxide, modified polyphenylene oxide, polyarylate, aromatic polyester (liquid crystal polymer), polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, others Various thermoplastic elastomers such as fluorine resin, styrene, polyolefin, polyvinyl chloride, polyurethane, fluoro rubber, chlorinated polyethylene, epoxy resin, phenol resin, urea resin, melamine resin, unsaturated polyester, silicone Examples thereof include resins, polyurethane, and the like, and copolymers, blends, and polymer alloys mainly composed of these. From the viewpoint of transparency and flexibility of the support, the resin material is preferably polyethylene terephthalate (PET), cycloolefin resin (COP), acrylic resin (PMMA), ethylene-tetrafluoroethylene copolymer (ETFE). More preferred is polyethylene terephthalate or cycloolefin resin, and more preferred is polyethylene terephthalate.
上記支持体は、好ましくは1.0GPa〜20GPa、より好ましくは2.0GPa〜15GPa、さらに好ましくは2.0GPa〜10GPaの曲げ弾性率を有する。支持体が上記のような曲げ弾性率を有することにより、本発明の積層体に、同様の曲げ弾性率を与えることができ、適度な風合い硬さの積層体を得ることができる。支持体の曲げ弾性率を1.0GPa以上、好ましくは2.0GPa以上にすることにより、本発明の積層体の取り扱いが容易になる。また、支持体の曲げ弾性率を20GPa以下、好ましくは10GPa以下にすることにより、積層体が硬くなり過ぎず、インプリントモールドとして用いた場合に連続インプリントが容易になる。 The support preferably has a flexural modulus of 1.0 GPa to 20 GPa, more preferably 2.0 GPa to 15 GPa, and still more preferably 2.0 GPa to 10 GPa. When the support has the bending elastic modulus as described above, the same bending elastic modulus can be given to the laminate of the present invention, and a laminate having an appropriate texture hardness can be obtained. When the flexural modulus of the support is 1.0 GPa or more, preferably 2.0 GPa or more, the laminate of the present invention can be easily handled. In addition, by setting the flexural modulus of the support to 20 GPa or less, preferably 10 GPa or less, the laminate does not become too hard, and continuous imprinting is facilitated when used as an imprint mold.
上記支持体の厚みは、特に限定されないが、例えば、10μm〜10mm、好ましくは25μm〜1mm、より好ましくは50μm〜0.5mm、さらに好ましくは75μm〜0.2mmである。厚みを厚くすることにより、支持体の曲げ弾性率が大きくなる。 Although the thickness of the said support body is not specifically limited, For example, 10 micrometers-10 mm, Preferably they are 25 micrometers-1 mm, More preferably, they are 50 micrometers-0.5 mm, More preferably, they are 75 micrometers-0.2 mm. Increasing the thickness increases the flexural modulus of the support.
上記支持体は、単相であってもよく、2つ以上の層を積層したものであってもよい。 The support may be a single phase or may be a laminate of two or more layers.
上記バインダー層(以下、「接着層」ともいう)は、支持体とフッ素含有層とを接着させるように機能する。 The binder layer (hereinafter also referred to as “adhesion layer”) functions to adhere the support and the fluorine-containing layer.
上記バインダー層を形成する材料は、支持体およびフッ素含有層との密着性が高いものであれば特に限定されず、光硬化性樹脂または熱硬化性樹脂を用いることができ、具体的にはシリコーン系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、メラミン系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリアミド系樹脂、塩化ビニル系樹脂、塩化ビニル酢酸ビニル共重合体系樹脂などが挙げられる。これらの材料は、これらを1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。好ましくは、バインダー層は、光硬化性重合体、例えば(メタ)アクリレート樹脂(例えば、ビームセット1402(荒川化学工業(株)製))を用いることができる。 The material for forming the binder layer is not particularly limited as long as it has high adhesion to the support and the fluorine-containing layer, and a photocurable resin or a thermosetting resin can be used. Resin, urethane resin, polyester resin, acrylic resin, melamine resin, epoxy resin, polyamide resin, vinyl chloride resin, vinyl chloride vinyl acetate copolymer resin and the like. These materials may be used alone or in combination of two or more. Preferably, a photocurable polymer such as a (meth) acrylate resin (for example, a beam set 1402 (Arakawa Chemical Industries, Ltd.)) can be used for the binder layer.
バインダー層の厚みは、特に限定されないが、好ましくは0.01〜50μmであり、より好ましくは0.1〜10μmである。 Although the thickness of a binder layer is not specifically limited, Preferably it is 0.01-50 micrometers, More preferably, it is 0.1-10 micrometers.
上記表面に凹凸構造を有するフッ素含有層を形成する材料は、フッ素樹脂である。上記フッ素樹脂としては、熱可塑性フッ素樹脂が好ましい。熱可塑性フッ素樹脂としては、上記成形体の熱可塑性フッ素樹脂として列挙したものが挙げられる。 The material for forming the fluorine-containing layer having an uneven structure on the surface is a fluororesin. As the fluororesin, a thermoplastic fluororesin is preferable. Examples of the thermoplastic fluororesin include those listed as the thermoplastic fluororesin of the molded article.
上記フッ素含有層の厚みは、特に限定されないが、凸部における厚みが、好ましくは10〜200μmであり、より好ましくは30〜125μmであり、さらに好ましくは30〜60μmである。 Although the thickness of the said fluorine-containing layer is not specifically limited, The thickness in a convex part becomes like this. Preferably it is 10-200 micrometers, More preferably, it is 30-125 micrometers, More preferably, it is 30-60 micrometers.
上記フッ素含有層の凹凸部は、好ましくは略円柱状が複数並んだ、いわゆるモスアイ構造を反転した構造、即ち略円筒状の凹部が複数並んだ構造を有する。 The concavo-convex portion of the fluorine-containing layer preferably has a structure in which a plurality of substantially cylindrical shapes are arranged, that is, a so-called inverted moth-eye structure, that is, a structure in which a plurality of substantially cylindrical concave portions are arranged.
凹部の形状は、好ましくは略円筒状であるが、これに限定されず、他の形状、例えば底部が細った円錐台形状、三角柱、四角柱などの多角柱形状であってもよく、その側面に凹凸を有していてもよい。 The shape of the recess is preferably substantially cylindrical, but is not limited thereto, and may be other shapes, for example, a truncated cone shape with a narrow bottom, a triangular prism, a quadrangular prism such as a quadrangular prism, and the side surface thereof. May have irregularities.
略円筒状の凹部の断面であって、フッ素含有層の表面と同一平面上にある断面の直径は、好ましくは可視光の波長以下、例えば約10〜500nm、より好ましくは約50〜400nm、さらに好ましくは約100〜300nmであり得る。 The diameter of the cross section of the substantially cylindrical recess, which is coplanar with the surface of the fluorine-containing layer, is preferably less than or equal to the wavelength of visible light, for example about 10 to 500 nm, more preferably about 50 to 400 nm, Preferably it can be about 100-300 nm.
略円筒状の凹部の底部の直径は、好ましくは上記フッ素含有層の表面と同一平面上にある断面の直径以下であり、好ましくは95%以下、より好ましくは90%以下、さらに好ましくは80%以下、さらにより好ましくは85%以下であり得る。また、凹部の底部の直径は、好ましくは上記フッ素含有層の表面と同一平面上にある断面の直径の40%以上、より好ましくは60%以上、さらに好ましくは70%以上である。 The diameter of the bottom of the substantially cylindrical recess is preferably not more than the diameter of the cross section on the same plane as the surface of the fluorine-containing layer, preferably not more than 95%, more preferably not more than 90%, still more preferably 80%. Hereinafter, it may be 85% or less even more preferably. Moreover, the diameter of the bottom part of a recessed part becomes like this. Preferably it is 40% or more of the diameter of the cross section which is on the same plane as the surface of the said fluorine-containing layer, More preferably, it is 60% or more, More preferably, it is 70% or more.
凹部の深さは、好ましくは約30〜500nm、より好ましくは約50〜400nm、さらに好ましくは約100〜300nmであり得る。 The depth of the recess may be preferably about 30 to 500 nm, more preferably about 50 to 400 nm, and still more preferably about 100 to 300 nm.
隣接する凹部間の距離(以下、「ピッチ」ともいう)は、好ましくは可視光の波長以下、例えば好ましくは約30〜500nm、より好ましくは約50〜400nm、さらに好ましくは約100〜300nmであり得る。 The distance between adjacent recesses (hereinafter also referred to as “pitch”) is preferably not more than the wavelength of visible light, for example, preferably about 30 to 500 nm, more preferably about 50 to 400 nm, and further preferably about 100 to 300 nm. obtain.
凹部のアスペクト比(凹部の深さ/フッ素含有層の表面と同一平面上にある凹部の断面の直径)は、好ましくは約0.8〜5.0、より好ましくは1.2〜4.0、さらに好ましくは1.5〜3.0である。凹部のアスペクト比を1.0とすることにより、より反射率低くなる。 The aspect ratio of the recess (depth of the recess / diameter of the cross section of the recess coplanar with the surface of the fluorine-containing layer) is preferably about 0.8 to 5.0, more preferably 1.2 to 4.0. More preferably, it is 1.5-3.0. By setting the aspect ratio of the recess to 1.0, the reflectance is further lowered.
上記の凹部の断面の直径、底部の直径および深さ、ならびにピッチは、走査型電子顕微鏡(SEM:Scanning Electron Microscope)による観察により測定することができる。 The diameter of the cross section of the concave portion, the diameter and depth of the bottom portion, and the pitch can be measured by observation with a scanning electron microscope (SEM).
さらに、好ましい態様において、上記フッ素含有層は、その凹凸面に種々のフッ素系モノマー等にてグラフト鎖をもたらすことも可能である。このようなグラフト鎖をもたらすことにより、より離型性および離型耐久性が高くなる。 Furthermore, in a preferred embodiment, the fluorine-containing layer can also bring a graft chain to the uneven surface with various fluorine monomers. By providing such a graft chain, the release property and the release durability are further enhanced.
上記態様において、フッ素含有層におけるグラフト鎖は、フッ素含有層から、好ましくは少なくとも深さ0.1μm、最大で深さ200μmまで、より好ましくは少なくとも深さ1μm、最大で深さ40μmまで、さらに好ましくは少なくとも深さ3μm、最大で深さ20μmまで、例えば深さ10〜20μmまで存在する。グラフト鎖が存在する厚みが大きいほど、離型耐久性が向上する。また、グラフト鎖が存在する厚みが小さいほど、フッ素含有層の強度が向上する。 In the above aspect, the graft chain in the fluorine-containing layer is preferably at least 0.1 μm in depth and up to 200 μm in depth, more preferably at least 1 μm in depth and up to 40 μm in depth from the fluorine-containing layer. Is at least 3 μm deep and up to a depth of 20 μm, for example 10 to 20 μm deep. The greater the thickness at which the graft chain is present, the better the mold release durability. Moreover, the strength of the fluorine-containing layer is improved as the thickness where the graft chain is present is smaller.
上記「グラフト鎖」とは、フッ素含有層を構成するポリマーの主鎖に枝状に結合した側鎖を意味し、製造方法により限定されるものではない。即ち、グラフト鎖は、例えば上記のグラフト重合により形成されるグラフト鎖に加え、その他の方法により樹脂基材を構成するポリマーの主鎖に導入された鎖も包含する。 The “graft chain” means a side chain bonded in a branched manner to the main chain of the polymer constituting the fluorine-containing layer, and is not limited by the production method. That is, the graft chain includes, for example, a chain introduced into the main chain of the polymer constituting the resin substrate by other methods in addition to the graft chain formed by the above graft polymerization.
好ましい態様において、「グラフト鎖」は、フッ素含有層のポリマー主鎖に対して枝分れした分枝鎖であって、電離放射線の照射によりグラフトモノマーをポリマー主鎖に共有結合したものであり得る。 In a preferred embodiment, the “graft chain” is a branched chain that is branched with respect to the polymer main chain of the fluorine-containing layer, and can be obtained by covalently bonding the graft monomer to the polymer main chain by irradiation with ionizing radiation. .
好ましくはグラフト鎖が存在する深さは、フッ素含有層の表面から、フッ素含有層の厚みに対して0.001〜95%までの深さ、例えば0.01〜95%までの深さまたは0.1〜95%までの深さであり得る。グラフト鎖が存在する深さは、より好ましくは5〜80%までの深さ、さらに好ましくは10〜60%までの深さ、さらにより好ましくは20〜60%までの深さであってもよい。 Preferably, the depth at which the graft chain is present is from the surface of the fluorine-containing layer to a depth of 0.001 to 95% with respect to the thickness of the fluorine-containing layer, for example, a depth of 0.01 to 95% or 0 Can be up to 1-95% deep. The depth at which the graft chain is present may more preferably be 5 to 80% deep, more preferably 10 to 60% deep, and even more preferably 20 to 60% deep. .
フッ素含有層におけるグラフト鎖が存在する深さは、例えば、走査型電子顕微鏡により、フィルムの断面を観察することにより測定することができる。より詳細には、走査型電子顕微鏡(SEM:Scanning Electron Microscope)によるEDX(Energy dispersive X-ray)分析、EPMA(Electron Probe Microanalyser)分析または陽電子寿命測定を行うことで測定できる。 The depth at which the graft chain is present in the fluorine-containing layer can be measured, for example, by observing the cross section of the film with a scanning electron microscope. More specifically, it can be measured by performing EDX (Energy dispersive X-ray) analysis, EPMA (Electron Probe Microanalyser) analysis, or positron lifetime measurement using a scanning electron microscope (SEM).
好ましい態様において、上記のグラフト鎖を有するフッ素含有層において、グラフト率は0.1〜1,500%であり得る。 In a preferred embodiment, in the fluorine-containing layer having the graft chain, the graft ratio may be 0.1 to 1,500%.
「グラフト率」とは、フッ素含有層に対して導入されたグラフト鎖の割合を意味する。具体的には、グラフト率(Dg)は、グラフト重合反応前後のフッ素含有層の重量変化を測定し、下記式により算出することができる。
グラフト率:Dg[%]=(W1−W0)/W0×100
[式中、W0は、グラフト重合前のフッ素含有層の重量であり、W1は、グラフト重合後のフッ素含有層の重量である。]
なお、グラフト率Dgは、基材の全重量で割り付けすることにより算出するため、膜厚に対して、グラフト層がきわめて薄い場合、小さな値となり、0.1%以下の値を示すこともあるが、深さ方向のグラフト鎖の領域は、SEM−EDXやEPMAによる元素分析によっても立証できる。例えば、比重2で、厚さ5mmのシートで30gの重量の樹脂に対して、5μmのパーフルオロポリエーテル基を含むグラフト鎖を導入した場合、フッ素含有層の厚みの0.1%であり、グラフト率は、おおよそ0.1%未満の値を示す。
“Graft ratio” means the ratio of graft chains introduced to the fluorine-containing layer. Specifically, the graft ratio (Dg) can be calculated by the following formula by measuring the weight change of the fluorine-containing layer before and after the graft polymerization reaction.
Graft ratio: Dg [%] = (W 1 −W 0 ) / W 0 × 100
[Wherein W 0 is the weight of the fluorine-containing layer before graft polymerization, and W 1 is the weight of the fluorine-containing layer after graft polymerization. ]
In addition, since the graft ratio Dg is calculated by allocating by the total weight of the base material, when the graft layer is extremely thin with respect to the film thickness, it becomes a small value and may show a value of 0.1% or less. However, the region of the graft chain in the depth direction can be verified by elemental analysis using SEM-EDX or EPMA. For example, when a graft chain containing a perfluoropolyether group of 5 μm is introduced into a resin having a specific gravity of 2 and a weight of 30 g in a sheet having a thickness of 5 mm, it is 0.1% of the thickness of the fluorine-containing layer, The graft ratio is approximately less than 0.1%.
また、上記グラフト率は、熱重量測定(TG:thermogravimetric analysis)により算出することもできる。具体的には、グラフト鎖を有するフッ素含有層を、フッ素含有層の温度を一定のプログラムに従って変化させて(加熱または冷却させて)、フッ素含有層の重量の変化を測定し、この重量変化から算出することができる。熱重量測定は、例えば、Rigaku社製や島津製作所のTGA測定器を用いて行うことができる。 The graft ratio can also be calculated by thermogravimetric analysis (TG). Specifically, a fluorine-containing layer having a graft chain is measured by changing the temperature of the fluorine-containing layer according to a certain program (heating or cooling), and measuring the change in the weight of the fluorine-containing layer. Can be calculated. The thermogravimetric measurement can be performed, for example, using a TGA measuring instrument manufactured by Rigaku or Shimadzu Corporation.
グラフト率は、好ましくは0.1〜250%、より好ましくは0.2%〜150%、さらに好ましくは5〜120%、例えば10〜100%または20〜80%であり得る。 The graft rate may preferably be 0.1-250%, more preferably 0.2% -150%, even more preferably 5-120%, such as 10-100% or 20-80%.
電離放射線は、フッ素含有層に照射した場合にラジカルを発生させることができるものであれば特に限定されず、例えば、電子線、X線、γ線、中性子線、イオン等を用いることができる。電離放射線の浸透深さ(飛程)の制御が容易で、樹脂中にラジカルを発生させやすいことから、電子線が好ましい。 The ionizing radiation is not particularly limited as long as it can generate radicals when irradiated to the fluorine-containing layer. For example, an electron beam, X-ray, γ-ray, neutron beam, ion, or the like can be used. An electron beam is preferable because the penetration depth (range) of ionizing radiation is easy and radicals are easily generated in the resin.
照射される電離放射線の吸収線量は、1〜1000kGy、好ましくは10〜500kGy、より好ましくは50〜300kGyである。1000kGy以下の吸収線量とすることにより、表層でのフッ素含有層の劣化を最小限に抑えることできる。また、1kGy以上の吸収線量とすることにより、表面グラフト重合に十分な量のラジカルを生成することができる。フッ素含有層のエネルギー吸収量は、シンチレーション検出器や半導体検出器にて計測可能であるが、より好ましくは、例えば三酢酸セルロースフィルム(CTA:Cellulose triacetate)線量計や、ラジオクロミックフィルム線量計により測定することができる。 The absorbed dose of the ionizing radiation to be irradiated is 1-1000 kGy, preferably 10-500 kGy, more preferably 50-300 kGy. By setting the absorbed dose to 1000 kGy or less, deterioration of the fluorine-containing layer on the surface layer can be minimized. Further, by setting the absorbed dose to 1 kGy or more, a sufficient amount of radicals for surface graft polymerization can be generated. The energy absorption amount of the fluorine-containing layer can be measured with a scintillation detector or a semiconductor detector, but more preferably, for example, measured with a cellulose triacetate (CTA) dosimeter or a radiochromic film dosimeter can do.
電子線を用いる場合、電子加速器を用い、試料に照射される電子線の電子のエネルギーは、試料表面で、好ましくは5keV〜100keV、より好ましくは10keV〜80keV、さらに好ましくは30keV〜70keV、さらにより好ましくは40keV〜70keVである。試料表面での電子のエネルギーを100keV以下とすることにより、実質的にフッ素含有層の表面付近のみで電子線が吸収され、基材の内部にまで浸透する電子線が少なくなるので、電子線によるフッ素含有層の劣化を抑制することができる。さらに、表面グラフト重合に関与しない樹脂内部での電子線の吸収が少なく、また、フッ素含有層を透過する電子線が少ないので、エネルギー吸収効率も高めることができる。一方、試料表面での電子のエネルギーを5keV以上とすることにより、フッ素含有層の表面において、表面グラフト重合に十分な程度のラジカルを生成することができる。 In the case of using an electron beam, the electron energy of the electron beam irradiated onto the sample is preferably 5 keV to 100 keV, more preferably 10 keV to 80 keV, still more preferably 30 keV to 70 keV, and even more, using the electron accelerator. Preferably, it is 40 keV to 70 keV. By setting the electron energy on the sample surface to 100 keV or less, the electron beam is substantially absorbed only near the surface of the fluorine-containing layer, and the electron beam penetrating into the inside of the substrate is reduced. Deterioration of the fluorine-containing layer can be suppressed. Furthermore, since the absorption of electron beams inside the resin not involved in surface graft polymerization is small, and the number of electron beams passing through the fluorine-containing layer is small, the energy absorption efficiency can be improved. On the other hand, by setting the energy of electrons on the sample surface to 5 keV or more, radicals sufficient for surface graft polymerization can be generated on the surface of the fluorine-containing layer.
電子加速器からの電子線を用いる場合、電子銃から試料まで間が真空環境であれば、電子のエネルギーは、加速電圧と対応しその加速電圧は、好ましくは5〜100kV、より好ましくは10〜80kV、さらに好ましくは30〜70kV、さらにより好ましくは40〜70kVであればよい。 When an electron beam from an electron accelerator is used, if the space between the electron gun and the sample is a vacuum environment, the electron energy corresponds to the acceleration voltage, and the acceleration voltage is preferably 5 to 100 kV, more preferably 10 to 80 kV. More preferably, it may be 30 to 70 kV, and even more preferably 40 to 70 kV.
例えば、電子ビームの加速電圧が60kVの時、電子ビームの到達深度は、約20μmとなり得る。 For example, when the acceleration voltage of the electron beam is 60 kV, the arrival depth of the electron beam can be about 20 μm.
一方、電子銃から試料まで間に、大気中への取り出しのための照射窓があるような電子加速器の場合、真空中の照射であっても電子のエネルギーは、照射窓通過の際に減衰するので、加速電圧は、電子のエネルギーの減衰に応じてより高くする必要がある。もちろん、窒素気流中を通過する場合も同様に、試料までの気流中の密度と距離に応じて減衰するエネルギーを考慮して高くする必要がある。 On the other hand, in the case of an electron accelerator where there is an irradiation window for extraction into the atmosphere between the electron gun and the sample, the electron energy is attenuated when passing through the irradiation window even in irradiation in vacuum. Therefore, the acceleration voltage needs to be higher according to the decay of electron energy. Of course, when passing through a nitrogen stream, it is also necessary to increase the energy in consideration of the energy that attenuates according to the density and distance in the stream to the sample.
電子線を用いる場合、試料に照射される電子の照射線量は、10μC/cm2〜10mC/cm2、好ましくは、50μC/cm2〜1mC/cm2、より好ましくは100μC/cm2〜300μC/cm2、例えば200μC/cm2である。このような範囲の照射線量とすることにより、効率よくラジカルを発生させることができる。 When using an electron beam, irradiation dose of the electron irradiating the sample, 10μC / cm 2 ~10mC / cm 2, preferably, 50μC / cm 2 ~1mC / cm 2, more preferably 100μC / cm 2 ~300μC / cm 2 , for example 200 μC / cm 2 . By setting the irradiation dose in such a range, radicals can be generated efficiently.
フッ素含有層への電離放射線の照射は、生成したラジカルの対消滅を抑制する観点から、好ましくは、実質的に酸素が存在しない雰囲気下、例えば、酸素濃度が1000ppm以下、より好ましくは、500ppm、さらにより好ましくは、100ppm以下の雰囲気下で行われる。例えば、電離放射線の照射は、真空中または不活性ガス雰囲気下、例えば窒素またはアルゴン雰囲気下で行われる。尚、真空とは、完全に真空である必要はなく、実質的に真空であればよく、例えば103Pa程度の低真空、10−2Pa程度の高真空のいずれであってもよい。また、別の態様において、電離放射線の照射は、過酸化ラジカルを得るために、大気下で行ってもよく、また、ラジカル生成後に酸素を供給することもできる。また、フッ素含有層に生成したラジカルの失活を防止するために、照射後のフッ素含有層は、当該フッ素含有層を構成するポリマーのガラス転移温度以下の低温で保管されることが好ましく、真空あるいは不活性雰囲気下での保管がより好ましい。 The irradiation with ionizing radiation to the fluorine-containing layer is preferably performed in an atmosphere substantially free of oxygen from the viewpoint of suppressing the pair annihilation of the generated radical, for example, an oxygen concentration of 1000 ppm or less, more preferably 500 ppm, Even more preferably, it is performed under an atmosphere of 100 ppm or less. For example, the irradiation with ionizing radiation is performed in a vacuum or in an inert gas atmosphere, for example, in a nitrogen or argon atmosphere. The vacuum need not be a complete vacuum, but may be substantially a vacuum, for example, a low vacuum of about 10 3 Pa or a high vacuum of about 10 −2 Pa. In another embodiment, the irradiation with ionizing radiation may be performed in the atmosphere in order to obtain peroxide radicals, and oxygen may be supplied after radical generation. In addition, in order to prevent the deactivation of radicals generated in the fluorine-containing layer, the fluorine-containing layer after irradiation is preferably stored at a low temperature not higher than the glass transition temperature of the polymer constituting the fluorine-containing layer. Alternatively, storage in an inert atmosphere is more preferable.
電離放射線の浸透深さは、好ましくはフッ素含有層の厚みの0.1〜95%、より好ましくは5〜80%、さらに好ましくは10〜60%、さらにより好ましくは20〜60%である。例えば、電離放射線の浸透深さは、フッ素含有層の表面から、深さ0.1〜200μmまで、好ましくは深さ1〜40μmまで、より好ましくは深さ2〜30μmまで、さらに好ましくは深さ3〜20μmまで、例えば深さ5〜20μmまたは深さ10〜20μmまでであってもよい。 The penetration depth of ionizing radiation is preferably 0.1 to 95% of the thickness of the fluorine-containing layer, more preferably 5 to 80%, still more preferably 10 to 60%, and even more preferably 20 to 60%. For example, the penetration depth of the ionizing radiation is from the surface of the fluorine-containing layer to a depth of 0.1 to 200 μm, preferably a depth of 1 to 40 μm, more preferably a depth of 2 to 30 μm, and even more preferably a depth. It may be up to 3-20 μm, for example, 5-20 μm deep or 10-20 μm deep.
電離放射線の浸透深さとは、フッ素含有層が電離放射線のエネルギーを吸収する深さを意味する。電離放射線の浸透深さは、表面グラフト重合が起きる、領域と実質的に同じであるが、表面グラフト反応により、試料表面はわずかに膨潤するため、グラフト反応後のフッ素含有層におけるグラフト鎖が存在する深さは、電離放射線の浸透深さよりも深くなり得る。グラフト鎖が存在する深さは、表面グラフト重合後の成形体の断面を、走査型電子顕微鏡(SEM:Scanning Electron Microscope)によるEDX(Energy dispersive X-ray)分析、EPMA(Electron Probe Microanalyser)分析などにより測定することができる。また、グラフト鎖が存在する深さは、顕微FT−IRや、ラマン顕微鏡などによっても測定することができる。 The penetration depth of ionizing radiation means the depth at which the fluorine-containing layer absorbs the energy of ionizing radiation. The penetration depth of ionizing radiation is substantially the same as the region where surface graft polymerization occurs, but the surface of the sample slightly swells due to the surface graft reaction, so there are graft chains in the fluorine-containing layer after the graft reaction. The depth of the ionization can be deeper than the penetration depth of the ionizing radiation. The depth at which the graft chain exists is the cross section of the molded product after surface graft polymerization, such as EDX (Energy dispersive X-ray) analysis by Scanning Electron Microscope (SEM), EPMA (Electron Probe Microanalyser) analysis, etc. Can be measured. The depth at which the graft chain exists can also be measured with a microscopic FT-IR, a Raman microscope, or the like.
フッ素含有層の表面の凹凸構造の形成は、例えば所定のパターンを有する空気最表面が離型処理されたマスターモールドを、フッ素含有フィルムに押しつけて成形することにより行われる。かかる成形は、下記するバッチ製造法および連続製造法のいずれでも行うことができる。 Formation of the concavo-convex structure on the surface of the fluorine-containing layer is performed, for example, by pressing a master mold having a predetermined pattern on which the outermost surface of the air has been subjected to mold release treatment, against the fluorine-containing film. Such molding can be performed by any of the batch production method and the continuous production method described below.
(1)バッチ製造方法
空気最表面が離型処理されたシリコン、ニッケル金属または石英製のマスターモールドを、フッ素含有フィルムに、ナノインプリント装置を用いて、所定の温度および圧力条件で、例えば250℃、5MPaの圧力で、所定の時間、例えば3分間押しつけることにより、マスターモールドのパターンを正確に反転させたパターン形状を形成することができる。
(1) Batch production method The master mold made of silicon, nickel metal or quartz whose outermost air surface has been subjected to release treatment is applied to a fluorine-containing film at a predetermined temperature and pressure using a nanoimprint apparatus, for example, 250 ° C., By pressing at a pressure of 5 MPa for a predetermined time, for example, 3 minutes, a pattern shape in which the pattern of the master mold is accurately inverted can be formed.
(2)連続製造方法
フッ素含有フィルムを、フィルムロールから連続して押し出しながら、インプリント装置を用いて、空気最表面が離型処理されたシリコン、ニッケル金属、または石英製のマスターモールドを、所定の温度および圧力条件で、例えば50℃〜200℃の温度範囲で、20MPa〜60MPaの圧力で、特に100℃にて40MPaの圧力で、フィルムに接触させて、マスターモールドのパターンを正確に反転させたパターン形状を形成することができる。
(2) Continuous production method While extruding a fluorine-containing film continuously from a film roll, using an imprint apparatus, a master mold made of silicon, nickel metal, or quartz whose outermost surface has been subjected to mold release treatment is predetermined. Under the temperature and pressure conditions of, for example, in a temperature range of 50 ° C. to 200 ° C., at a pressure of 20 MPa to 60 MPa, particularly at 100 ° C. and a pressure of 40 MPa, the pattern of the master mold is accurately reversed. Pattern shapes can be formed.
別法として、フッ素含有層の表面の凹凸構造の形成は、マスターモールド上に、フッ素含有層を形成する樹脂または樹脂のモノマーを塗布して成膜し、得られた膜を光照射、電子線照射する、あるいは加熱することにより硬化させ、得られた硬化膜をマスターモールドから剥がすことにより、マスターモールドのパターンを正確に反転させたパターン形状を形成することができる。 Alternatively, the surface of the fluorine-containing layer can be formed by applying a resin or a monomer of the resin that forms the fluorine-containing layer on the master mold, and the resulting film is irradiated with light, electron beam By curing by irradiating or heating and peeling off the obtained cured film from the master mold, a pattern shape in which the pattern of the master mold is accurately inverted can be formed.
一の態様において、例えば、フッ素含有層の表面の凹凸構造の形成は、以下のように形成することができる。まず、マスターモールドの表面にモノマー分散液を塗布し、スピンコート等によりマスターモールドの表面にモノマー分散液を流延させる。これにより、モノマー分散液は、マスターモールドにおける凹凸構造の溝部に入り込み、マスターモールドの表面にて表面が均一なパターン形成層を形成し得る。次いで、無酸素雰囲気下でモノマー分散液を加熱することによりモノマーを加熱溶融させ、電離放射線をパターン形成層全体に均一に照射する。パターン形成層は、電離放射線が照射されることで、モノマーが架橋反応を起こし、直鎖状のモノマーが、ネットワーク化し、そのまま硬化して凹凸構造を形成する。 In one aspect, for example, formation of the concavo-convex structure on the surface of the fluorine-containing layer can be formed as follows. First, a monomer dispersion is applied to the surface of the master mold, and the monomer dispersion is cast onto the surface of the master mold by spin coating or the like. As a result, the monomer dispersion enters the groove portion of the concavo-convex structure in the master mold, and can form a pattern forming layer having a uniform surface on the surface of the master mold. Next, the monomer dispersion is heated in an oxygen-free atmosphere to heat and melt the monomer, and the entire pattern forming layer is irradiated uniformly with ionizing radiation. When the pattern forming layer is irradiated with ionizing radiation, the monomer undergoes a crosslinking reaction, and the linear monomer is networked and cured as it is to form a concavo-convex structure.
また、別法として、フッ素含有層の表面の凹凸構造は、マスターモールド上に、加熱した熱可塑性樹脂を押し当て、冷却して硬化させ、次いで、マスターモールドから剥がすことによっても形成することができる。 Alternatively, the concavo-convex structure on the surface of the fluorine-containing layer can also be formed by pressing a heated thermoplastic resin onto the master mold, cooling to cure, and then peeling off from the master mold. .
本発明の積層体は、上記した樹脂材料から形成される支持体に、バインダー層を形成する材料を塗布し、さらにその上にフッ素含有層を積層することにより製造することができる。上記とは逆に、フッ素含有層にバインダー層を形成する材料を塗布し、次いで、支持体を積層してもよい。バインダー層を形成する材料が、光硬化性材料である場合には、積層後、紫外線または電子線を照射して、フィルムモールドと基材とを接着硬化することができる。 The laminate of the present invention can be produced by applying a material for forming a binder layer to a support formed from the resin material described above, and further laminating a fluorine-containing layer thereon. Contrary to the above, a material for forming a binder layer may be applied to the fluorine-containing layer, and then the support may be laminated. When the material for forming the binder layer is a photo-curable material, the film mold and the substrate can be bonded and cured by irradiating with ultraviolet rays or electron beams after lamination.
本発明の積層体は、好ましくは1.0GPa〜20GPa、より好ましくは2.0GPa〜15GPa、さらに好ましくは2.0GPa〜10GPaの曲げ弾性率を有する。積層モールドの曲げ弾性率を1GPa以上、特に2.0GPa以上にすることにより、取り扱いが容易になる。また、積層モールドの曲げ弾性率を20GPa以下、特に10GPa以下にすることにより、連続ナノインプリントが容易になる。 The laminate of the present invention preferably has a flexural modulus of 1.0 GPa to 20 GPa, more preferably 2.0 GPa to 15 GPa, and still more preferably 2.0 GPa to 10 GPa. By making the flexural modulus of the laminated mold 1 GPa or more, particularly 2.0 GPa or more, handling becomes easy. Further, when the flexural modulus of the laminated mold is 20 GPa or less, particularly 10 GPa or less, continuous nanoimprinting is facilitated.
本発明の積層体の厚みは、特に限定されないが、例えば、10μm〜10mm、好ましくは25μm〜1mm、より好ましくは50μm〜0.5mm、さらに好ましくは75μm〜0.2mmである。 Although the thickness of the laminated body of this invention is not specifically limited, For example, 10 micrometers-10 mm, Preferably they are 25 micrometers-1 mm, More preferably, they are 50 micrometers-0.5 mm, More preferably, they are 75 micrometers-0.2 mm.
好ましい態様において、本発明の積層体は、紫外線領域において、高い光透過度を有し得る。具体的には、365nmでの光透過度が70%以上であることが好ましく、80%以上であることがより好ましく、90%以上であることがさらに好ましい。このような高い光透過度を有することにより、紫外線硬化を利用するインプリントにおいて好適に用いることができる。 In a preferred embodiment, the laminate of the present invention can have high light transmittance in the ultraviolet region. Specifically, the light transmittance at 365 nm is preferably 70% or more, more preferably 80% or more, and further preferably 90% or more. By having such a high light transmittance, it can be suitably used in imprints utilizing ultraviolet curing.
本発明の積層体は、インプリントモールドとして、好ましくはナノインプリントモールドとして用いることができる。本発明の積層体のインプリントモールドは、積層構造により適度な曲げ弾性率を有することから、従来のインプリントモールドと比較して、インプリント時に凹凸構造に歪みが生じにくく、安定してインプリントを行うことができ、また、離型耐久性も高くなる。また、バインダー層により、支持体と凹凸構造を有するフッ素含有層が強固に保持されているので層の剥離も生じにくい。この効果は、インプリント面積が大きくなるほど、より顕著になる。 The laminate of the present invention can be used as an imprint mold, preferably as a nanoimprint mold. Since the imprint mold of the laminate of the present invention has an appropriate bending elastic modulus due to the laminate structure, the imprint structure is less likely to be distorted during imprinting compared to conventional imprint molds, and can be stably imprinted. In addition, the mold release durability is improved. Moreover, since the fluorine-containing layer having a support and a concavo-convex structure is firmly held by the binder layer, peeling of the layer hardly occurs. This effect becomes more remarkable as the imprint area increases.
一の態様において、本発明の積層体をインプリントモールドとして用いる場合、モールドの凹凸面の平面積は、好ましくは100cm2以上、より好ましくは200cm2以上、さらに好ましくは300cm2以上、例えば400cm2以上または500cm2以上であり得る。上記のように、本発明の積層体のインプリントモールドは、積層構造により適度な曲げ弾性率を有することから、インプリント時に凹凸構造に歪みが生じにくいので、このような100cm2以上の大面積であっても、良好にインプリントを行うことができる。 In one embodiment, when the laminate of the present invention is used as an imprint mold, the planar area of the uneven surface of the mold is preferably 100 cm 2 or more, more preferably 200 cm 2 or more, and even more preferably 300 cm 2 or more, for example 400 cm 2. Or more than 500 cm 2 . As described above, since the imprint mold of the laminate of the present invention has an appropriate bending elastic modulus due to the laminate structure, it is difficult to cause distortion in the concavo-convex structure at the time of imprint, so such a large area of 100 cm 2 or more. Even so, imprinting can be performed satisfactorily.
一の態様において、本発明の積層体は、インプリントモールドとして用いた場合、優れた離型耐久性を有し、具体的には、1〜1000mJの紫外線量により紫外線ナノインプリントを200回で実施すれば、水1〜10μLにて接触角が110°以上、500回で105°以上、900回で98°以上の値を有する。上記接触角は、所定の回数ナノインプリントを行った後に、モールド表面の水に対する静的接触角を、水1μLにて接触角測定装置を用いて測定する。ナノインプリントは、積層ナノインプリントモールドの凹凸面上に光硬化樹脂(例えば、商品名PAK−01 東洋合成社製)を0.2ml滴下し、その上にポリカーボネートフィルムをかぶせ、Step & Repeat方式からなる連続式光ナノインプリント装置を用い1.0MPaで押しつけたと同時に紫外線照射(10mW/cm2)を20秒間行って、硬化した光硬化性樹脂を積層モールドから剥がすことにより行われる。 In one embodiment, the laminate of the present invention has excellent release durability when used as an imprint mold. Specifically, ultraviolet nanoimprinting is performed 200 times with an ultraviolet light amount of 1 to 1000 mJ. For example, the contact angle is 110 ° or more at 1 to 10 μL of water, 105 ° or more at 500 times, and 98 ° or more at 900 times. The nano-imprint is performed a predetermined number of times, and then the static contact angle of the mold surface with respect to water is measured with 1 μL of water using a contact angle measuring device. Nanoimprint is a continuous type consisting of a Step & Repeat method in which 0.2 ml of a photo-curing resin (for example, product name PAK-01 manufactured by Toyo Gosei Co., Ltd.) is dropped on the concavo-convex surface of a laminated nanoimprint mold, and a polycarbonate film is placed thereon. At the same time as pressing with an optical nanoimprint apparatus at 1.0 MPa, ultraviolet irradiation (10 mW / cm 2 ) is performed for 20 seconds, and the cured photocurable resin is peeled off from the laminated mold.
本発明の積層体は、インプリントモールドとして用いた場合に、高い離型性および離型耐久性を有するので、無機材料のインプリントにも好適に利用することができる。 When the laminate of the present invention is used as an imprint mold, it has high release properties and release durability, and therefore can be suitably used for imprinting inorganic materials.
上記無機材料としては、例えば、ゾルゲル系材料が挙げられる。 Examples of the inorganic material include sol-gel materials.
好ましいゾルゲル材料としては、例えば、水素シルセスキオキサン(Hydrogen Silsesquioxane:HSW)が挙げられる。水素シルセスキオキサンは、3官能性の構造(HSi(O1/2)3)を有しており、加熱処理を行うことにより、水素が離脱し、4官能性の構造(HSi(O1/2)4)、即ちシリカ構造となる。 A preferable sol-gel material is, for example, hydrogen silsesquioxane (HSW). Hydrogen silsesquioxane has a trifunctional structure (HSi (O 1/2 ) 3 ), and by heat treatment, hydrogen is released and a tetrafunctional structure (HSi (O 1) / 2 ) 4 ), that is, a silica structure.
ゾルゲル材料を用いるナノインプリントは、本発明の積層体を積層ナノインプリントモールドとして用いて、例えば以下のように行うことができる。 Nanoimprinting using a sol-gel material can be performed, for example, as follows using the laminate of the present invention as a laminated nanoimprint mold.
(1) 基板上に、ゾルゲル材料(例えば、HSQ)を塗布する。
(2) 本発明の積層ナノインプリントモールドをゾルゲル材料に対して、熱や紫外光を加えることなく、室温で押し当てる。ゾルゲル材料は、時間経過と共に加水分解・脱水縮合反応を起こし、硬化し、無機層が得られる。
(3) 積層ナノインプリントモールドを、硬化した無機層から剥離して、基板上に転写パターンを有する無機層を得る。
(1) A sol-gel material (for example, HSQ) is applied on the substrate.
(2) The laminated nanoimprint mold of the present invention is pressed against the sol-gel material at room temperature without applying heat or ultraviolet light. The sol-gel material undergoes hydrolysis / dehydration condensation reaction over time and is cured to obtain an inorganic layer.
(3) The laminated nanoimprint mold is peeled from the cured inorganic layer to obtain an inorganic layer having a transfer pattern on the substrate.
別法として、工程(1)において、基板の代わりに積層ナノインプリントモールドにゾルゲル材料を塗布し、工程(2)において、基板を、ゾルゲル材料を塗布した積層モールドに押し当ててもよい。 Alternatively, in step (1), the sol-gel material may be applied to the laminated nanoimprint mold instead of the substrate, and in step (2), the substrate may be pressed against the laminated mold coated with the sol-gel material.
工程(1)における基板上にゾルゲル材料を塗布する方法は、特に限定されず、スピン塗布、スクリーン印刷、浸漬、スプレー塗布等を用いることができる。好ましくはスピン塗布が用いられる。 The method for applying the sol-gel material on the substrate in the step (1) is not particularly limited, and spin coating, screen printing, dipping, spray coating and the like can be used. Preferably spin coating is used.
工程(2)における押圧は、用いる材料に応じて適宜選択することができるが、例えば10〜100Pa、好ましくは30〜80Pa、例えば40Paであり得る。 Although the press in a process (2) can be suitably selected according to the material to be used, it may be 10-100 Pa, for example, Preferably it may be 30-80 Pa, for example 40 Pa.
工程(2)におけるゾルゲル材料の硬化は、室温で静置してもよいが、反応を促進するために加熱してもよい。加熱温度は、積層ナノインプリントモールドに悪影響を及ぼさない温度であれば特に限定されず、例えば30〜200℃または60〜150℃等であってもよい。 Although hardening of the sol-gel material in a process (2) may stand still at room temperature, in order to accelerate | stimulate reaction, you may heat. The heating temperature is not particularly limited as long as it does not adversely affect the laminated nanoimprint mold, and may be, for example, 30 to 200 ° C or 60 to 150 ° C.
工程(3)で積層モールドから剥離させた無機層は、その後、ゾルゲル反応をより完全に進行させるために、加熱してもよい。加熱温度は、基材および無機材料のガラス転移温度以下であれば特に限定されず、例えば100〜500℃または200〜300℃であり得る。 The inorganic layer peeled from the laminated mold in the step (3) may then be heated in order to make the sol-gel reaction proceed more completely. A heating temperature will not be specifically limited if it is below the glass transition temperature of a base material and an inorganic material, For example, it may be 100-500 degreeC or 200-300 degreeC.
上記のように形成された無機材料層は、表面に積層ナノインプリントモールドの凹凸構造が反転したパターン、即ちモスアイ構造を有する。従って、この無機材料層は、反射防止膜として機能する。 The inorganic material layer formed as described above has a pattern in which the concavo-convex structure of the laminated nanoimprint mold is inverted on the surface, that is, a moth-eye structure. Therefore, this inorganic material layer functions as an antireflection film.
従って、本発明は、上記無機材料層を有する反射防止膜を提供する。 Therefore, the present invention provides an antireflection film having the inorganic material layer.
上記反射防止膜の反射率は、波長550nmで、好ましくは1.0%以下、より好ましくは0.5%以下、さらに好ましくは0.1%以下、さらにより好ましくは0.08%以下であり得る。 The reflectance of the antireflection film is 550 nm, preferably 1.0% or less, more preferably 0.5% or less, still more preferably 0.1% or less, and even more preferably 0.08% or less. obtain.
上記反射防止膜は、モスアイ構造をエッチングではなく、ナノインプリントにより形成しているので、高い透明性を有し得る。反射防止膜の可視光(波長550nm)における透過率は、好ましくは90%以上、より好ましくは95%以上、さらに好ましくは98%以上、さらにより好ましくは99%以上であり得る。 Since the moth-eye structure is formed by nanoimprinting rather than etching, the antireflection film can have high transparency. The transmittance of visible light (wavelength 550 nm) of the antireflection film is preferably 90% or more, more preferably 95% or more, still more preferably 98% or more, and even more preferably 99% or more.
反射防止膜上の凸部の形状は、好ましくは略円柱状であるが、これに限定されず、他の形状、例えば底部が細った円錐台形状、三角柱、四角柱などの多角柱形状であってもよい。また、凸部の頂部は丸みを帯びていてもよく、凸部の側面は凹凸を有していてもよい。 The shape of the convex portion on the antireflection film is preferably substantially cylindrical, but is not limited to this, and other shapes such as a truncated cone shape with a narrow bottom, a triangular prism shape, a quadrangular prism shape such as a quadrangular prism shape, etc. May be. Moreover, the top part of the convex part may be rounded, and the side surface of the convex part may have irregularities.
上記凸部の最下部における直径は、好ましくは可視光の波長以下、例えば約10〜500nm、より好ましくは約50〜400nm、さらに好ましくは約100〜300nmであり得る。 The diameter at the lowest part of the convex portion may be preferably not more than the wavelength of visible light, for example, about 10 to 500 nm, more preferably about 50 to 400 nm, and further preferably about 100 to 300 nm.
上記凸部の頂部の直径は、好ましくは上記最下部における直径以下であり、好ましくは95%以下、より好ましくは90%以下、さらに好ましくは80%以下、さらにより好ましくは85%以下であり得る。また、凸部の頂部の直径は、好ましくは上記フッ素含有層の表面と同一平面上にある断面の直径の40%以上、より好ましくは60%以上、さらに好ましくは70%以上である。 The diameter of the top of the convex part is preferably not more than the diameter at the lowest part, preferably not more than 95%, more preferably not more than 90%, still more preferably not more than 80%, and even more preferably not more than 85%. . Moreover, the diameter of the top part of a convex part becomes like this. Preferably it is 40% or more of the diameter of the cross section which is on the same plane as the surface of the said fluorine-containing layer, More preferably, it is 60% or more, More preferably, it is 70% or more.
凸部の高さは、好ましくは約30〜500nm、より好ましくは約50〜400nm、さらに好ましくは約100〜300nmであり得る。 The height of the convex portion may be preferably about 30 to 500 nm, more preferably about 50 to 400 nm, and still more preferably about 100 to 300 nm.
凸部の高さ10nmにおける直径Aと、凸部の頂部から10nmにおける直径Bとの比(B/A)は、凸部の強度の観点からは、好ましくは0.30以上、より好ましくは0.50以上、さらに好ましくは0.70以上、例えば1.0以上または1.5以上であり得る。また、B/A比は、反射率を小さくする観点からは、好ましくは1.00以下、より好ましくは2.00以下、さらに好ましくは1.50以下、より好ましくは1.00以下、例えば0.70以下または0.60以下であり得る。 The ratio (B / A) of the diameter A at the height of the convex portion at 10 nm to the diameter B at 10 nm from the top of the convex portion is preferably 0.30 or more, more preferably 0 from the viewpoint of the strength of the convex portion. .50 or more, more preferably 0.70 or more, for example 1.0 or more or 1.5 or more. The B / A ratio is preferably 1.00 or less, more preferably 2.00 or less, further preferably 1.50 or less, more preferably 1.00 or less, for example 0, from the viewpoint of reducing the reflectance. .70 or less or 0.60 or less.
隣接する凸部間の距離(以下、「ピッチ」ともいう)は、好ましくは可視光の波長以下、例えば好ましくは約30〜500nm、より好ましくは約50〜400nm、さらに好ましくは約100〜300nmであり得る。 The distance between adjacent convex portions (hereinafter also referred to as “pitch”) is preferably not more than the wavelength of visible light, for example, preferably about 30 to 500 nm, more preferably about 50 to 400 nm, and still more preferably about 100 to 300 nm. possible.
凸部のアスペクト比(凸部の高さ/凸部の最下部の直径)は、好ましくは約0.8〜5.0、より好ましくは1.2〜4.0、さらに好ましくは1.5〜3.0である。凹部のアスペクト比を1.0とすることにより、より反射率低くなる。 The aspect ratio of the convex part (height of the convex part / diameter of the lowest part of the convex part) is preferably about 0.8 to 5.0, more preferably 1.2 to 4.0, still more preferably 1.5. ~ 3.0. By setting the aspect ratio of the recess to 1.0, the reflectance is further lowered.
好ましい態様において、本発明の反射防止膜は、略円柱状の凸部を有し、反射率が0.1%以下であり、波長500nmにおける透過率が90%以上であり、凸部の高さ10nmにおける直径Aと、凸部の頂部から10nmにおける直径Bとの比(B/A)が、0.30以上2.00以下であり得る。 In a preferred embodiment, the antireflection film of the present invention has a substantially cylindrical convex portion, a reflectance of 0.1% or less, a transmittance at a wavelength of 500 nm of 90% or more, and a height of the convex portion. The ratio (B / A) between the diameter A at 10 nm and the diameter B at 10 nm from the top of the convex portion may be 0.30 or more and 2.00 or less.
一の態様において、上記反射防止層の凹部には、他の材料が充填されていてもよい。 In one aspect, the concave portion of the antireflection layer may be filled with another material.
他の材料としては、凸部を構成する材料の屈折率よりも屈折率が大きな材料が好ましく、有機材料または無機材料のいずれも用いることができる。他の材料中に屈折率の大きな材料、例えばナノダイヤを分散させてもよい。 As the other material, a material having a refractive index larger than the refractive index of the material constituting the convex portion is preferable, and either an organic material or an inorganic material can be used. You may disperse | distribute a material with a big refractive index in other materials, for example, a nano diamond.
上記のように凹部を他の材料で充填することにより、凹部に反射防止膜の透明度に悪影響を及ぼす物質が充填されるのを防止することができる。 By filling the recess with another material as described above, it is possible to prevent the recess from being filled with a substance that adversely affects the transparency of the antireflection film.
本発明の反射防止膜は、反射率が低く、透明度が高いため、種々の用途、例えば自動車ガラス、ディスプレイの前面パネル、ショウウインドーのガラス等に好適に用いることができる。 Since the antireflection film of the present invention has low reflectance and high transparency, it can be suitably used for various applications such as automotive glass, display front panel, show window glass, and the like.
実施例1:インプリント用モールドのバッチ製造
12cmφシリコンからなるマスターモールド(直径230nm、ピッチ460nm、深さ200nmのピラー形状)に、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)の水分散体(ダイキン工業株式会社製 D−210C)をスピンコートしてコーティングし、380℃で加熱溶融した後、低エネルギー電子線を用いて、窒素雰囲気下で電子線を600kGy照射した(照射条件:加速電圧250kV)。
Example 1: Batch production of imprint molds A master mold (diameter 230 nm, pitch 460 nm, depth 200 nm pillar shape) made of 12 cmφ silicon was dispersed in polytetrafluoroethylene (PTFE) in water (Daikin Industries, Ltd.). D-210C) was coated by spin coating, heated and melted at 380 ° C., and then irradiated with an electron beam at 600 kGy in a nitrogen atmosphere using a low energy electron beam (irradiation condition: acceleration voltage 250 kV).
次いで、その薄膜上に同様の操作で、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)の水分散体を30μmになるまでコーティングおよび電子線照射を繰り返し、シリコンからなるマスターモールドからフィルムを剥がして、マスターモールドの微細パターンを正確に反転させたホール形状からなる微細パターンを有するナノインプリント用フィルムモールドを形成した。 Next, in the same manner on the thin film, coating and electron beam irradiation were repeated until the water dispersion of polytetrafluoroethylene (PTFE) became 30 μm, and the film was peeled off from the master mold made of silicon. A nanoimprint film mold having a fine pattern having a hole shape in which the pattern was accurately inverted was formed.
次いで、PETフィルム(E5100標準タイプ:厚み100μm、東洋紡製、表面コロナ処理)を用いて、コロナ処理面上に、膜厚が1μmになるように光硬化性樹脂(ビームセット BM−200、荒川化学製)をスピンコートして接着層を設けた。さらにその上に、上記で得られたナノインプリント用フィルムモールドの裏面を積層させて、UV照射型ベルトコンベアにて2J照射するようUV光を与え、フィルムモールドと基材とを接着硬化し、積層モールドを得た。 Next, using a PET film (E5100 standard type: thickness 100 μm, manufactured by Toyobo Co., Ltd., surface corona treatment), a photocurable resin (Beamset BM-200, Arakawa Chemical Co., Ltd.) having a thickness of 1 μm on the corona-treated surface. The adhesive layer was provided by spin coating. Furthermore, the back surface of the film mold for nanoimprint obtained above is laminated thereon, UV light is applied so as to irradiate 2J with a UV irradiation type belt conveyor, the film mold and the substrate are adhesively cured, and the lamination mold Got.
実施例2:インプリント用モールドのバッチ製造
12cmφシリコンからなるマスターモールド(直径230nm、ピッチ460nm、深さ200nmのピラー形状)に、パーフルオロアルコキシ共重合体(PFA)の水分散体(ダイキン工業株式会社製)をコーティングし、350℃で加熱溶融した後、低エネルギー電子線を用いて、窒素雰囲気下で電子線を600kGy照射した(照射条件:加速電圧250kV)。次いで、その薄膜上に同様の操作で、パーフルオロアルコキシ共重合体(PFA)の水分散体を30μmになるまでコーティングおよび電子線照射を繰り返し、シリコンからなるマスターモールドからフィルムを剥がして、マスターモールドの微細パターンを正確に反転させたホール形状からなる微細パターンを有するナノインプリント用フィルムモールドを形成した。
Example 2 Batch Production of Imprint Molds A master mold (diameter 230 nm, pitch 460 nm, depth 200 nm pillar shape) made of 12 cmφ silicon and a perfluoroalkoxy copolymer (PFA) aqueous dispersion (Daikin Industries Ltd.) After being heated and melted at 350 ° C., the electron beam was irradiated with 600 kGy in a nitrogen atmosphere using a low energy electron beam (irradiation condition: acceleration voltage 250 kV). Then, by the same operation on the thin film, the aqueous dispersion of perfluoroalkoxy copolymer (PFA) was repeatedly coated and irradiated with an electron beam until the thickness became 30 μm, and the film was peeled off from the master mold made of silicon. A nanoimprint film mold having a fine pattern having a hole shape obtained by accurately inverting the fine pattern was formed.
次いで、上記で得られたナノインプリント用フィルムモールドを、実施例1と同様に、PETフィルムと接着層を介して積層して、積層モールドを得た。 Next, the film mold for nanoimprint obtained above was laminated via a PET film and an adhesive layer in the same manner as in Example 1 to obtain a laminated mold.
実施例3:インプリント用モールドのバッチ製造
12cmφシリコンからなる離型処理されたマスターモールド(直径230nm、ピッチ460nm、深さ200nm)を、パーフルオロアルコキシ共重合体(PFA)フィルムに、ナノインプリント装置を用いて、パーフルオロポリエーテル系の離型剤で処理した上記マスターモールドのパターンを300℃にて正確に反転させたパターン形状を有するインプリント用フィルムモールドを形成した。さらに、得られたフィルムモールド表面の硬度を高めるために、室温下にて低エネルギー電子線を用いて、窒素雰囲気下で電子線を200kGy照射した(照射条件:加速電圧250kV)。
Example 3 Batch Production of Imprint Mold A master mold (diameter: 230 nm, pitch: 460 nm, depth: 200 nm) made of 12 cmφ silicon was used as a perfluoroalkoxy copolymer (PFA) film, and a nanoimprint apparatus was used. An imprint film mold having a pattern shape obtained by accurately inverting the pattern of the master mold treated with a perfluoropolyether release agent at 300 ° C. was used. Furthermore, in order to increase the hardness of the obtained film mold surface, an electron beam was irradiated at 200 kGy in a nitrogen atmosphere using a low energy electron beam at room temperature (irradiation condition: acceleration voltage 250 kV).
次いで、上記で得られたナノインプリント用フィルムモールドを、PETフィルムの代わりにCOPフィルムを用いること以外は、実施例1と同様にして、積層モールドを得た。 Next, a laminated mold was obtained in the same manner as in Example 1 except that the film mold for nanoimprint obtained above was replaced with a COP film instead of a PET film.
得られた積層モールドの表面を走査型電子顕微鏡により観察した。観察した結果、直径は230nm、ピッチは460nm、深さは200nmであった。撮影した写真を図1に示す。 The surface of the obtained laminated mold was observed with a scanning electron microscope. As a result of observation, the diameter was 230 nm, the pitch was 460 nm, and the depth was 200 nm. The photograph taken is shown in FIG.
実施例4:インプリント用モールドの連続製造
図2に示すように、試験例3で用いたPFAフィルム130をフィルムロール131から連続して押し出し、インプリント装置133を用いて、パーフルオロポリエーテル系の離型剤で処理したニッケル金属からなるマスターモールド132(直径230nm、ピッチ460nm、深さ200nm)を、PFAフィルム130に、100℃にて接触させて、PFAフィルム130にパターンを転写した。その後、複数のロール134によって、冷却等の加工を行い、切断機135を用いて所望の大きさに切断し、連続的にインプリント用フィルムモールドを形成した。さらに、得られたフィルムモールド表面の硬度を高めるために、室温下にて低エネルギー電子線を用いて、窒素雰囲気下で電子線を200kGy照射した(照射条件:加速電圧250kV)。
Example 4 Continuous Production of Imprint Mold As shown in FIG. 2, the PFA film 130 used in Test Example 3 was continuously extruded from a film roll 131, and a perfluoropolyether system was used using an imprint apparatus 133. A master mold 132 (diameter: 230 nm, pitch: 460 nm, depth: 200 nm) made of nickel metal treated with a mold release agent was brought into contact with the PFA film at 100 ° C. to transfer the pattern to the PFA film. Then, processing, such as cooling, was performed with a plurality of rolls 134 and cut into a desired size using a cutting machine 135 to continuously form an imprint film mold. Furthermore, in order to increase the hardness of the obtained film mold surface, an electron beam was irradiated at 200 kGy in a nitrogen atmosphere using a low energy electron beam at room temperature (irradiation condition: acceleration voltage 250 kV).
次いで、上記で得られたナノインプリント用フィルムモールドを、PETフィルムの代わりにCOPフィルムを用いること以外は、実施例1と同様にして、積層モールドを得た。 Next, a laminated mold was obtained in the same manner as in Example 1 except that the film mold for nanoimprint obtained above was replaced with a COP film instead of a PET film.
得られた積層モールドの表面を走査型電子顕微鏡により観察した結果、直径230nm、ピッチ460nm、深さ200nmのパターンが良好に形成されていることが確認された。 As a result of observing the surface of the obtained laminated mold with a scanning electron microscope, it was confirmed that a pattern having a diameter of 230 nm, a pitch of 460 nm, and a depth of 200 nm was well formed.
試験例1:離型耐久性試験
実施例1および2で得られた積層モールドの凹凸面上に光硬化樹脂(商品名PAK−01 東洋合成社製)を0.2ml滴下し、その上にポリカーボネートフィルムをかぶせ、Step & Repeat方式からなる連続式光ナノインプリント装置を用い1.0MPaで押しつけたと同時に紫外線照射(10mW/cm2)を20秒間行うことにより、光硬化樹脂による上記積層モールドとの離型性試験を行った。この離型性試験を連続して行い、225回毎に積層モールド表面の静的接触角(水)を計測した。静的接触角は、接触角測定装置を用いて、水1μLにて実施した。結果を図3に示す。
Test Example 1: Mold Release Durability Test 0.2 ml of a photo-curing resin (trade name PAK-01 manufactured by Toyo Gosei Co., Ltd.) was dropped on the concavo-convex surface of the laminated mold obtained in Examples 1 and 2, and polycarbonate was added thereon. The film was covered and pressed with 1.0 MPa using a continuous optical nanoimprinting apparatus comprising the Step & Repeat method, and at the same time, ultraviolet irradiation (10 mW / cm 2 ) was performed for 20 seconds, thereby releasing the laminate mold from the above-mentioned laminated mold. A sex test was performed. This releasability test was continuously performed, and the static contact angle (water) on the surface of the laminated mold was measured every 225 times. The static contact angle was measured with 1 μL of water using a contact angle measuring device. The results are shown in FIG.
試験例2:曲げ弾性試験
実施例2および4で得られた積層モールドの曲げ弾性率を、純曲げ試験機で測定した。比較例1として、実施例1で製造したPTFEのフィルムモールド(積層していない)の曲げ弾性率を同様に測定した。結果を表1に示す。
Test Example 2: Flexural Elasticity Test The flexural modulus of the laminated mold obtained in Examples 2 and 4 was measured with a pure bending tester. As Comparative Example 1, the flexural modulus of the PTFE film mold produced in Example 1 (not laminated) was measured in the same manner. The results are shown in Table 1.
比較例2
比較例2として、PETフィルムモールド(綜研化学製、直径230nm、ピッチ460nm、深さ200nm)を用いて、上記試験例と同様に光硬化樹脂によるPETフィルムモールドとの離型性試験を実施した。結果を図3に示す。
Comparative Example 2
As Comparative Example 2, using a PET film mold (manufactured by Soken Chemical Co., Ltd., diameter 230 nm, pitch 460 nm, depth 200 nm), a releasability test with a PET film mold using a photocurable resin was performed in the same manner as in the above test example. The results are shown in FIG.
比較例3
比較例3として、従来のパーフルオロポリエーテル系の離型剤で処理した石英からなるマスターモールド(直径230nm、ピッチ460nm、深さ200nm)を用いて、上記試験例と同様に光硬化樹脂について離型性試験を実施した。結果を図3に示す。
Comparative Example 3
As Comparative Example 3, using a master mold (diameter: 230 nm, pitch: 460 nm, depth: 200 nm) made of quartz treated with a conventional perfluoropolyether release agent, the photocurable resin was released as in the above test example. A moldability test was performed. The results are shown in FIG.
比較例4
比較例4として、従来のパーフルオロポリエーテル系の離型剤で処理したニッケルからなるマスターモールド(直径230nm、ピッチ460nm、深さ200nm)を用いて、上記試験例と同様に光硬化樹脂について離型性試験を実施した。結果を図3に示す。
Comparative Example 4
As Comparative Example 4, using a master mold (diameter: 230 nm, pitch: 460 nm, depth: 200 nm) made of nickel treated with a conventional perfluoropolyether release agent, the photocurable resin was released as in the above test example. A moldability test was performed. The results are shown in FIG.
図3から明らかなように、実施例1および2の積層モールドは、比較例2〜4に示す従来品等と比較して離型回数が500回を超えても100°を超える接触角を維持することができた。一方、比較例2のPETフィルムモールドは450回を超えると100°以下となり、比較例3および4の離型処理を施した石英およびニッケルモールドは、200回未満で100°以下となった。 As is clear from FIG. 3, the laminated molds of Examples 1 and 2 maintain a contact angle exceeding 100 ° even when the number of times of release exceeds 500 times compared with the conventional products shown in Comparative Examples 2 to 4 and the like. We were able to. On the other hand, when the PET film mold of Comparative Example 2 exceeded 450 times, it became 100 ° or less, and the quartz and nickel molds subjected to the release treatment of Comparative Examples 3 and 4 became 100 ° or less after less than 200 times.
実施例4
実施例3で得られた積層モールドの上に光硬化樹脂(商品名PAK−01 東洋合成社製)を0.2ml滴下し、その上にポリカーボネートフィルムをかぶせ、Step & Repeat方式からなる連続式光ナノインプリント装置を用い1.0MPaで押しつけたと同時に紫外線照射(10mW/cm2)を20秒間行った。
Example 4
0.2 ml of a photo-curing resin (trade name PAK-01, manufactured by Toyo Gosei Co., Ltd.) was dropped on the laminated mold obtained in Example 3, and a polycarbonate film was placed thereon, and continuous light consisting of the Step & Repeat method. The nanoimprint apparatus was pressed at 1.0 MPa, and at the same time, ultraviolet irradiation (10 mW / cm 2 ) was performed for 20 seconds.
その後、樹脂製モールドのパターン面を観察し、モールドには転写欠陥が無いことを確認した。さらに、転写済み樹脂について、走査型電子顕微鏡および原子間力顕微鏡にてパターン面を観察したところ、パターンが良好に形成されていることが確認された(直径230nm、ピッチ460nm、深さ200nm)。また、この樹脂製モールドを使用して900ショットの連続光ナノインプリントを行った。その結果、転写欠陥が無く良好にインプリントすることができることが確認された。 Thereafter, the pattern surface of the resin mold was observed to confirm that the mold had no transfer defects. Further, when the pattern surface of the transferred resin was observed with a scanning electron microscope and an atomic force microscope, it was confirmed that the pattern was well formed (diameter 230 nm, pitch 460 nm, depth 200 nm). Moreover, 900 shot continuous optical nanoimprint was performed using this resin mold. As a result, it was confirmed that imprinting can be performed satisfactorily without transfer defects.
実施例5
実施例4で使用した光硬化樹脂の代わりに、ゾルゲル系材料(水素シルセスキオキサン(Hydrogen Silsesquioxane: HSQ))を用い、これをガラス基板上に塗布して、40MPaでインプリントしたところ、ゾルゲル系素材がパターン形成されていることが原子力間顕微鏡(AFM:Atomic Force Microscope)の断面観察にて確認された(直径230nm、ピッチ460nm、深さ200nm)。また、この樹脂製モールドを使用して5ショットの連続インプリントを行った。その結果、転写欠陥が無くインプリントすることができることが確認された。
Example 5
A sol-gel material (Hydrogen Silsesquioxane: HSQ) was used instead of the photo-curing resin used in Example 4, and this was applied onto a glass substrate and imprinted at 40 MPa. It was confirmed by cross-sectional observation with an atomic force microscope (AFM) that the system material was patterned (diameter 230 nm, pitch 460 nm, depth 200 nm). Moreover, continuous imprinting of 5 shots was performed using this resin mold. As a result, it was confirmed that imprinting was possible without any transfer defects.
試験例3:繰り返しナノインプリント時の離型力測定
実施例1および3で得られた積層モールドおよび比較例2のPETフィルムモールド面上に光硬化樹脂(商品名PAK−01 東洋合成社製)を0.2ml滴下し、その上にポリカーボネートフィルムをかぶせ、Step & Repeat方式からなる連続式光ナノインプリント装置を用い1.0MPaで押しつけたと同時に紫外線照射(10mW/cm2)を20秒間行うことにより、光硬化樹脂と上記積層モールドとの離型力を評価した。
Test Example 3: Measurement of Release Force during Repeated Nanoimprinting A photocurable resin (trade name: PAK-01, manufactured by Toyo Gosei Co., Ltd.) was placed on the surface of the laminated mold obtained in Examples 1 and 3 and the PET film mold surface of Comparative Example 2. .2ml dripped, covered with polycarbonate film, pressed with 1.0MPa using a continuous optical nanoimprinting device consisting of Step & Repeat method, and at the same time UV irradiation (10mW / cm 2 ) for 20 seconds, photocuring The release force between the resin and the laminated mold was evaluated.
実施例1および3の積層モールドにおける450回および900回離型時の離型力は、それぞれ、約2.0N(実施例3:450回)、約8.0N(実施例1:450回)、および約4.0N(実施例3:900回)、約8.0N(実施例1:900回)であったが、比較例2のフィルムモールドは、約8.0N(450回)であるがグラフから離型力が不安定なためモールドとしての使用に適さないことが確認された。 In the laminated molds of Examples 1 and 3, the release forces at the time of 450 times and 900 times of release were about 2.0 N (Example 3: 450 times) and about 8.0 N (Example 1: 450 times), respectively. , And about 4.0 N (Example 3: 900 times) and about 8.0 N (Example 1: 900 times), but the film mold of Comparative Example 2 is about 8.0 N (450 times). However, it was confirmed from the graph that the release force is unstable, so that it is not suitable for use as a mold.
本発明の積層ナノインプリントモールドは、適度な風合い硬さを有し、離型性に優れているので、無機材料を含む種々の材料のナノインプリントに好適に用いることができる。 Since the laminated nanoimprint mold of the present invention has an appropriate texture hardness and excellent releasability, it can be suitably used for nanoimprinting of various materials including inorganic materials.
130…フィルム
131…フィルムロール
132…マスターモールド
133…インプリント装置
133…ロール
133…切断機
DESCRIPTION OF SYMBOLS 130 ... Film 131 ... Film roll 132 ... Master mold 133 ... Imprint apparatus 133 ... Roll 133 ... Cutting machine
Claims (12)
前記凹凸構造の凹部の深さは、30〜500nmであり、
前記凹部のアスペクト比は、0.8〜5.0であり、
隣接する凹部間の距離は、30〜500nmであり、
当該成形体は、ゾルゲル系材料用インプリントモールドである、成形体。 A molded body comprising a thermoplastic fluororesin having a concavo-convex structure on the surface, the molded body having a flexural modulus of 2.0 GPa to 20 GPa ,
The depth of the concave portion of the concave-convex structure is 30 to 500 nm,
The concave portion has an aspect ratio of 0.8 to 5.0,
The distance between adjacent recesses is 30 to 500 nm,
The molded body is an imprint mold for a sol-gel material .
支持体上に位置するバインダー層と、
バインダー層上に位置し、表面に凹凸構造を有するフッ素含有層と
を有して成り、
フッ素含有層が、熱可塑性フッ素樹脂から形成されている
積層体であって、
前記凹凸構造の凹部の深さは、30〜500nmであり、
前記凹部のアスペクト比は、0.8〜5.0であり、
隣接する凹部間の距離は、30〜500nmであり、
当該積層体は、ゾルゲル系材料用インプリントモールドである、積層体。 A support formed from a resin material;
A binder layer located on the support;
It is located on the binder layer and comprises a fluorine-containing layer having a concavo-convex structure on the surface,
The fluorine-containing layer is a laminate formed of a thermoplastic fluororesin ,
The depth of the concave portion of the concave-convex structure is 30 to 500 nm,
The concave portion has an aspect ratio of 0.8 to 5.0,
The distance between adjacent recesses is 30 to 500 nm,
The laminate is a laminate that is an imprint mold for a sol-gel material .
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