JP2011093123A - Method of manufacturing structure with comb type structure, method of manufacturing mold for molding resin structure, and resin molding - Google Patents
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Abstract
【課題】大面積かつ表面に微細な櫛型の形状を有する構造体の製造方法、その構造体によって作製される樹脂成形用金型の製造方法を提供する。
【解決手段】熱可塑性樹脂より選ばれる少なくとも2種類以上の異なる樹脂1,2からなる積層構造体3を形成する工程と、前記積層構造体を切断し、前記2種類以上の異なる熱可塑性樹脂1,2が配列して露出した切断面を形成する工程と、前記切断面から前記積層構造体3を構成する熱可塑性樹脂の内の少なくとも1種類の樹脂を優先的に除去することで前記切断面上に櫛型の凹凸構造を形成する工程とを、含むことを特徴とする櫛型構造を有する樹脂構造体5の製造方法である。
【選択図】図1A method of manufacturing a structure having a large area and a fine comb shape on the surface, and a method of manufacturing a mold for resin molding produced by the structure.
SOLUTION: A step of forming a laminated structure 3 composed of at least two kinds of different resins 1 and 2 selected from thermoplastic resins, and cutting the laminated structure to obtain the two or more kinds of different thermoplastic resins 1. , 2 are arranged to form an exposed cut surface, and the cut surface is obtained by preferentially removing at least one of the thermoplastic resins constituting the laminated structure 3 from the cut surface. And a step of forming a comb-shaped concavo-convex structure thereon. The method of manufacturing the resin structure 5 having a comb-shaped structure.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、ナノインプリント用の成形型およびその原型などに用いられる微細な櫛型の凹凸構造を有する樹脂構造体の製造方法およびそれにより得られる樹脂成形体に関する。 The present invention relates to a method for producing a resin structure having a fine comb-shaped concavo-convex structure used for a nanoimprint mold and its original mold and the like, and a resin molded body obtained thereby.
近年、電子デバイス、エネルギー貯蔵デバイス、センサー等の小型化および高性能化に伴い、大きさが50nmを下回る構造を有するデバイスの開発が盛んに行われている。また、ナノメートルスケールの三次元微細構造物に特有な現象を利用する、新しいデバイスの開発が盛んに行われている。光の反射を低減する光反射防止ナノ構造や人工的に光の進行方向を制御するフォトニック結晶、他の光学部品の表面に作り込むことのできる1/4波長板など、様々な応用が検討されている。 In recent years, with the miniaturization and high performance of electronic devices, energy storage devices, sensors, and the like, devices having a structure with a size of less than 50 nm have been actively developed. In addition, new devices that make use of phenomena peculiar to nanometer-scale three-dimensional microstructures have been actively developed. Various applications such as anti-reflection nanostructures that reduce light reflection, photonic crystals that artificially control the direction of light propagation, and quarter-wave plates that can be built on the surface of other optical components are being studied. Has been.
一般的にこのような微細構造デバイスの作製にはリソグラフィーという微細パターンを描画する技術が用いられている。リソグラフィー技術とは、少なくとも以下の工程有するものである。被加工基板の上に感光性樹脂の層を形成した後、感光性樹脂層上の所定の領域のみに該感光性樹脂層が感光する放射線、例えば、紫外線、X線、電子線、イオン線などを選択的に照射し、さらに必要ならば熱処理を行うことにより、照射領域に化学的な変化をもたらし、潜像を形成する。このようにして潜像を形成した後、現像液に浸漬する。照射領域内における感光性樹脂の化学的変化により、照射領域を非照射領域との現像液に対する溶解速度の違いが生じ、この溶解速度の遅い領域が、パターンとして残る。これにより、所望の深さまで溝が掘られた微細構造体を有する母型が得られる。この母型を原型として、スタンパーの作製が行われる。現在、真空紫外光などの短波長の光を用いた光リソグラフィー法や電子線を用いた電子線リソグラフィー法などが利用されている。 In general, a technique for drawing a fine pattern called lithography is used to manufacture such a microstructure device. The lithography technique includes at least the following steps. After the photosensitive resin layer is formed on the substrate to be processed, the radiation that the photosensitive resin layer is exposed to only a predetermined region on the photosensitive resin layer, such as ultraviolet rays, X-rays, electron beams, ion beams, etc. Is selectively irradiated, and if necessary, heat treatment is performed, thereby causing a chemical change in the irradiated region and forming a latent image. Thus, after forming a latent image, it is immersed in a developing solution. Due to the chemical change of the photosensitive resin in the irradiated area, a difference in dissolution rate between the irradiated area and the non-irradiated area in the developer occurs, and the area having a low dissolution rate remains as a pattern. Thereby, a mother die having a fine structure in which grooves are dug to a desired depth is obtained. A stamper is manufactured using this matrix as a prototype. Currently, an optical lithography method using short-wavelength light such as vacuum ultraviolet light, an electron beam lithography method using an electron beam, and the like are used.
しかしながら、光リソグラフィー法では、より微細な構造を作製するために光源をさらに短波長化することが近年困難となり、周辺技術を含めて開発には莫大な投資が必要となっている。 However, in the photolithographic method, it has become difficult in recent years to further reduce the wavelength of the light source in order to produce a finer structure, and enormous investment is required for development including peripheral technologies.
一方、電子線リソグラフィー法は、10nm程度の微細な描画が可能であるが、解像性を上げるにはビーム径を小さく絞る必要があり、描画速度が遅く大面積化に時間がかかる。例えば、40nmピッチのドットパターンを1mm×1mmの範囲に描画するとしても数時間必要になる。また、電子線発生のための装置が大型で莫大な投資が必要となる。 On the other hand, the electron beam lithography method enables fine drawing of about 10 nm, but it is necessary to reduce the beam diameter to increase the resolution, and the drawing speed is slow and it takes time to increase the area. For example, even if a dot pattern with a pitch of 40 nm is drawn in a range of 1 mm × 1 mm, several hours are required. Moreover, the apparatus for generating an electron beam is large and requires enormous investment.
また、このような状況のもと、物質が自然に構造を形成する現象、いわゆる自己組織化現象を応用した手法が注目を集めている。特に高分子ブロック共重合体の自己組織化現象、いわゆるミクロ相分離現象を応用した手法は、簡便な塗布プロセスにより数十ナノメートル〜数百ナノメートルの種々の形状を有する微細規則構造を形成できる点で優れた手法である。 Under such circumstances, a technique that applies a phenomenon in which substances naturally form a structure, that is, a so-called self-organization phenomenon, is attracting attention. In particular, the technique applying the self-organization phenomenon of the polymer block copolymer, the so-called micro phase separation phenomenon, can form a fine regular structure having various shapes of several tens to several hundreds of nanometers by a simple coating process. This is an excellent technique.
ここで、高分子ブロック共重合体をなす異種の高分子セグメントが互いに混じり合わない場合、これらの高分子セグメントのミクロ相分離により、特定の規則性を持った微細構造が自己組織化される。そして、このような自己組織化現象を利用して、高分子ブロック共重合体薄膜をエッチングマスクとして用い、微細な孔やラインアンドスペースなどの構造を基板上に形成した公知技術が知られている(例えば、非特許文献2、非特許文献3参照)。 Here, when different types of polymer segments constituting the polymer block copolymer are not mixed with each other, a micro structure having specific regularity is self-organized by microphase separation of these polymer segments. And, using such a self-organization phenomenon, a known technique is known in which a polymer block copolymer thin film is used as an etching mask and a structure such as a fine hole or a line and space is formed on a substrate. (For example, refer nonpatent literature 2 and nonpatent literature 3.).
高分子ブロック共重合体のミクロ相分離現象によると、球状や柱状のミクロドメインが連続相中に規則的に配列した構造を有する高分子薄膜を得ることができる。このようなミクロ相分離構造をエッチングマスク等のパターン転写体として利用する場合、連続相中に柱状ミクロドメインが基板に直立する方向に配向して規則的に配列していることが望ましい。なぜならば、柱状ミクロドメインが基板に直立する方向に配向して配列したに配向して配列した構造の場合、球状ミクロドメインが基板表面に規則的に配列した構造に比べて、得られる構造のアスペクト比が自由に調整できるからである。 According to the microphase separation phenomenon of the polymer block copolymer, a polymer thin film having a structure in which spherical or columnar microdomains are regularly arranged in a continuous phase can be obtained. When such a microphase-separated structure is used as a pattern transfer body such as an etching mask, it is desirable that the columnar microdomains are regularly arranged in the continuous phase so as to stand upright on the substrate. This is because in the case of a structure in which columnar microdomains are aligned and aligned in a direction perpendicular to the substrate, the aspect ratio of the resulting structure is compared to a structure in which spherical microdomains are regularly aligned on the substrate surface. This is because the ratio can be adjusted freely.
しかしながら、高分子ブロック共重合体のミクロ相分離現象による柱状ミクロドメイン構造は、その多くは膜表面に対して平行方向に配向した構造を示すものである。 However, many of the columnar microdomain structures due to the microphase separation phenomenon of the polymer block copolymer show a structure oriented in a direction parallel to the film surface.
膜表面に対して平行方向に配向しやすい柱状ミクロドメインを基板に直立する方向に配向させるための従来方法としては次のようなものが挙げられる。
第1の従来方法は、高分子ブロック共重合体の膜に、膜面を貫通する方向に極めて高い電界を印加することにより、柱状ミクロドメインを電界の方向へ配向させ、膜表面に直立した構造を得る方法である(例えば非特許文献4参照)。しかし、前記した第1の従来方法では、高分子ブロック共重合体の膜に高電界を印加するには、膜表面に電極を密着させ非常に狭いギャップ間でこの膜に電圧を印加する必要があるなど特別の工程あるいは設備が必要である。
Examples of conventional methods for aligning columnar microdomains that are easily aligned in a direction parallel to the film surface in a direction perpendicular to the substrate include the following.
A first conventional method is a structure in which a columnar microdomain is oriented in the direction of an electric field by applying an extremely high electric field to a film of a polymer block copolymer in a direction penetrating the film surface to stand upright on the film surface. (See, for example, Non-Patent Document 4). However, in the first conventional method described above, in order to apply a high electric field to the polymer block copolymer film, it is necessary to apply an electrode to the film surface and apply a voltage to the film between very narrow gaps. Some special processes or equipment are required.
また、第2の従来方法は、基板表面を化学的に修飾し高分子ブロック共重合体の各セグメントに対して等しい親和性を持つように処理して柱状ミクロドメインが基板に直立した構造を得る方法である(例えば非特許文献5参照)。しかし、基板表面を高分子ブロック共重合体の各セグメントに対して等しい親和性を持つように処理するのは一般的に容易でない。
すなわち、これら従来方法では柱状ミクロドメインを膜表面に対して直立する方向に配向して配列させることは現実的でないという問題がある。
In the second conventional method, the substrate surface is chemically modified and processed so as to have equal affinity for each segment of the polymer block copolymer to obtain a structure in which the columnar microdomains stand upright on the substrate. It is a method (for example, refer nonpatent literature 5). However, it is generally not easy to treat the substrate surface to have equal affinity for each segment of the polymer block copolymer.
That is, in these conventional methods, there is a problem that it is not practical to align the columnar microdomains in an upright direction with respect to the film surface.
しかしながら、将来の高機能デバイスとして期待されている単電子トランジスタや発光素子などのデバイスを効率よく運転させるためには、数nmサイズのナノ構造を、nmオーダーの間隔で形成させることが必要である。また、生産性向上に向けた生産時間の短縮化、かつ大面積による作製が必要である。このような高解像、かつ高密度かつ大面積のパターンの形成は、既存のリソグラフィー技術のようなトップダウン技術や自己組織化現象を応用したプロセスでは作製することは困難である。 However, in order to efficiently operate devices such as single-electron transistors and light-emitting elements that are expected as high-performance devices in the future, it is necessary to form nanostructures with a size of several nm at intervals of the nm order. . In addition, it is necessary to shorten the production time for improving productivity and to produce a large area. Formation of such a high resolution, high density and large area pattern is difficult to produce by a process using a top-down technique such as the existing lithography technique or a self-organization phenomenon.
本発明の目的は、多層押出成形によって作製した積層構造体を用いることで、前記従来の課題を解決し、大面積かつ表面に微細な櫛型の形状を有する構造体の製造方法、その構造体によって作製される樹脂成形用金型の製造方法を提供することにある。 An object of the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems by using a laminated structure produced by multilayer extrusion molding, and a method for producing a structure having a large area and a fine comb shape on the surface, and the structure It is in providing the manufacturing method of the metal mold | die for resin molding produced by.
本発明は、熱可塑性樹脂より選ばれる少なくとも2種類以上の異なる樹脂からなる積層構造体を形成する工程(1)と、前記積層構造体を切断し、前記2種類以上の異なる熱可塑性樹脂が配列して露出した切断面を形成する工程(2)と、前記切断面から前記積層構造体を構成する熱可塑性樹脂の内の少なくとも1種類の樹脂を優先的に除去することで前記切断面上に櫛型の凹凸構造を形成する工程(3)とを、含むことを特徴とする櫛型構造を有する樹脂構造体の製造方法である。 The present invention includes a step (1) of forming a laminated structure made of at least two or more different resins selected from thermoplastic resins, and cutting the laminated structure so that the two or more different thermoplastic resins are arranged. And forming the exposed cut surface (2), and preferentially removing at least one of the thermoplastic resins constituting the laminated structure from the cut surface on the cut surface. And a step (3) of forming a comb-shaped concavo-convex structure, and a method for producing a resin structure having a comb-shaped structure.
また、上記の樹脂構造体の製造方法において、
前記工程(3)において、前記積層構造体の切断面から除去速度の差を利用して前記積層構造体を構成する熱可塑性樹脂の内の少なくとも1種類の樹脂を優先的に除去する工程を含むことを特徴とする櫛型構造を有する樹脂構造体の製造方法である。
In the method for producing the resin structure,
The step (3) includes a step of preferentially removing at least one of the thermoplastic resins constituting the laminated structure from the cut surface of the laminated structure using a difference in removal speed. This is a method for producing a resin structure having a comb structure.
また、上記の樹脂構造体の製造方法において、
前記工程(3)に次いで、櫛型の凹凸構造を有する前記積層構造体の前記切断面に被転写体を密着させて、前記櫛型構造を前記被転写体に転写する工程(4)を含むことを特徴とする櫛型構造を有する樹脂構造体の製造方法である。
In the method for producing the resin structure,
Subsequent to the step (3), the method includes a step (4) of transferring the comb-shaped structure to the transferred body by bringing the transferred body into close contact with the cut surface of the laminated structure having a comb-shaped uneven structure. This is a method for producing a resin structure having a comb structure.
さらに、熱可塑性樹脂より選ばれる少なくとも2種類以上の異なる樹脂からなる積層構造体を形成する工程(1)と、前記積層構造体を切断し、前記2種類以上の異なる熱可塑性樹脂が配列して露出した対向する2つの切断面を有する積層体を得る工程(5)と、前記対向する2つの切断面を有する積層体を構成する熱可塑性樹脂の内の少なくとも1種類の樹脂を除去する工程(6)と、前記工程(6)で残存した他の樹脂をマスクとして用い、被成形体をエッチングすることにより、前記被成形体表面に櫛型の凹凸構造を形成する工程(7)を含むことを特徴とする櫛型構造を有する構造体の製造方法である。 Furthermore, the step (1) of forming a laminated structure made of at least two different resins selected from thermoplastic resins, and cutting the laminated structure, the two or more different thermoplastic resins are arranged. A step (5) of obtaining a laminate having two exposed cut surfaces facing each other, and a step of removing at least one of the thermoplastic resins constituting the laminate having the two cut surfaces facing each other ( 6) and a step (7) of forming a comb-shaped uneven structure on the surface of the molded body by etching the molded body using the other resin remaining in the step (6) as a mask. This is a method for manufacturing a structure having a comb structure.
また、上記した樹脂構造体の製造方法を含む工程を用いて製造した樹脂成形用の櫛型金型である。 Moreover, it is a comb mold for resin molding manufactured using the process including the manufacturing method of the resin structure described above.
さらに、樹脂構造体の製造方法を含む工程を用いて製造した樹脂成形用の櫛型金型を用いて製造した櫛型樹脂成形体である。 Furthermore, it is a comb-shaped resin molded body manufactured by using a comb mold for resin molding manufactured using a process including a method for manufacturing a resin structure.
また、本発明は上記した樹脂構造体の製造方法を含む工程を用いて製造した櫛型構造を有する構造体を樹脂成形用の型として用いて製造した櫛型構造を有する樹脂成形体である。 Moreover, this invention is a resin molding which has the comb-shaped structure manufactured using the structure which has the comb-shaped structure manufactured using the process including the manufacturing method of the above-mentioned resin structure as a type | mold for resin molding.
本発明によれば、生産性に優れる大面積かつ微細な櫛型構造を有する樹脂構造体を有する基板の製造方法を提供することができる。また、前記樹脂構造体を母型とし、樹脂成形用金型、およびその金型の作製方法、櫛型構造を有する樹脂成形体を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the manufacturing method of the board | substrate which has a resin structure which has a large area and fine comb structure excellent in productivity can be provided. Moreover, the resin structure can be used as a mother mold, and a resin molding die, a method for producing the mold, and a resin molded body having a comb structure can be provided.
図1を用いて、本発明の実施形態に係る櫛型構造を有する樹脂構造体を作製する方法を説明する。
従来の多層押出成形技術を用いて、異なる2種類の樹脂(樹脂1および樹脂2)を交互に並べた積層構造体3を作製し、該積層構造体3を切り出して得られる、前記2種類の異なる熱可塑性樹脂が配列して露出した積層構造体3の断面を図1(a)に示す。積層構造体3の形状は、特に問わないが、好ましくはエッチング方向に対して、積層方向が垂直に配向していることが望ましい。
A method for producing a resin structure having a comb structure according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
Using the conventional multilayer extrusion molding technique, a laminate structure 3 in which two different types of resins (resin 1 and resin 2) are alternately arranged is prepared, and the laminate structure 3 is obtained by cutting out the laminate structure 3. FIG. 1A shows a cross section of the laminated structure 3 in which different thermoplastic resins are arranged and exposed. The shape of the laminated structure 3 is not particularly limited, but it is preferable that the laminated direction is oriented perpendicular to the etching direction.
ここで示す多層押出成形技術とは、例えば特許文献1や特許文献2に記載のような共押出技術を示し、この多層押出成形技術を利用することによって積層構造体3を作製する。多層押出成形技術は、様々な物流を、様々な押出成形機から複層マニホールドダイまたは複数層フィードブロック、及びフィルムダイへ通過させることを含んでもよい。個々の流れはフィードブロック中で融合し、そして積層としてダイの中に入り、積層体を得ることが可能となる。 The multilayer extrusion molding technique shown here indicates, for example, a co-extrusion technique as described in Patent Document 1 or Patent Document 2, and the multilayer structure 3 is produced by using this multilayer extrusion molding technique. Multi-layer extrusion techniques may involve passing various streams from various extruders to a multi-layer manifold die or multi-layer feedblock and a film die. The individual streams merge in the feed block and can enter the die as a stack to obtain a stack.
ここで示す積層構造体3の大きさは、その用途によって変化させることが可能である。また、複数の積層構造体3同士をエッチング方向に対して垂直に複数接着させて並べることによって、大面積の樹脂構造体を作製することを可能とする。積層構造体3の配列数は、特に問わないが、好ましくは配列方向に対して、1つであることが望ましい。 The magnitude | size of the laminated structure 3 shown here can be changed with the use. Moreover, it is possible to produce a resin structure having a large area by arranging a plurality of laminated structures 3 so as to adhere to each other perpendicularly to the etching direction. The number of the laminated structures 3 arranged is not particularly limited, but is preferably one in the arrangement direction.
また、図2(a)に示すように基板4上に、切り出した積層構造体3の断面が基板方向に対して垂直に立つように配置する形態をとることを可能とする。 Further, as shown in FIG. 2A, it is possible to take a form in which the cut-out laminated structure 3 is arranged on the substrate 4 so that the cross section stands perpendicular to the substrate direction.
このとき基板4は、Siウエハ、ガラス、ITO、樹脂など、その目的に合わせて選択することができる。 At this time, the substrate 4 can be selected according to its purpose, such as Si wafer, glass, ITO, resin, or the like.
次に、図1(a)の積層構造体3から、目的とする樹脂2を選択的に除去して図1(b)に示すような樹脂1が規則的に配列した櫛型の構造体を得ることができる。なお、図では示さないが、積層構造体3から、目的とする樹脂1を選択的に除去し、樹脂2が規則的に配列した櫛型構造を有する樹脂構造体5を得ることもできる。このように、樹脂1または2が規則的に配列した櫛型構造を有する樹脂構造体5は基板として用いることができ、本工程において、櫛型構造を有する樹脂構造体5を備えた基板が製造されたことになる。また、図では示さないが、この工程は、図2(a)に示すような形態でも適用が可能である。 Next, the target resin 2 is selectively removed from the laminated structure 3 in FIG. 1A, and a comb-shaped structure in which the resins 1 as shown in FIG. Obtainable. Although not shown in the figure, it is also possible to selectively remove the target resin 1 from the laminated structure 3 and obtain a resin structure 5 having a comb structure in which the resins 2 are regularly arranged. As described above, the resin structure 5 having a comb structure in which the resins 1 or 2 are regularly arranged can be used as a substrate. In this step, a substrate including the resin structure 5 having a comb structure is manufactured. It will be done. Although not shown in the figure, this process can also be applied in the form as shown in FIG.
ところで、本発明に用いる2種類の樹脂には、目的とする樹脂を選択的に除去できるものを用いる。この場合、反応性イオンエッチング(RIE)またはウエットエッチング等その他のエッチング手法に対する除去速度の差を利用することが好ましい。例えば、ポリスチレンとポリブタジエンを用いた場合には、オゾン処理によりポリスチレンのみを残すように現像処理が可能である。ポリスチレンとポリメチルメタクリレート用いた場合には、ポリスチレンの方がポリメチルメタクリレートより酸素やCF4をエッチャントとして用いるRIEに対するエッチング耐性が高い。このため、RIEによりポリメチルメタクリレートのみを選択的に除去することが可能である。 By the way, as the two kinds of resins used in the present invention, those capable of selectively removing the target resin are used. In this case, it is preferable to use the difference in removal rate with respect to other etching methods such as reactive ion etching (RIE) or wet etching. For example, when polystyrene and polybutadiene are used, development processing is possible so that only polystyrene is left by ozone treatment. When polystyrene and polymethyl methacrylate are used, polystyrene has higher etching resistance to RIE using oxygen or CF 4 as an etchant than polymethyl methacrylate. For this reason, it is possible to selectively remove only polymethyl methacrylate by RIE.
ここでエッチングの方法について説明する。エッチング方法としては、不活性ガスを利用したスパッタリング現象による物理的なドライエッチングや、酸素、塩素系ガス、フッ素系ガスなどの反応性ガスを用いた反応性イオンエッチング(RIE)を用いることができる。また、プラズマの生成法として、電子サイクロトロン共鳴(ECR)によるプラズマや、誘導結合によるプラズマ(ICP)などがある。 Here, an etching method will be described. As an etching method, physical dry etching by a sputtering phenomenon using an inert gas or reactive ion etching (RIE) using a reactive gas such as oxygen, chlorine-based gas, or fluorine-based gas can be used. . Plasma generation methods include plasma by electron cyclotron resonance (ECR) and plasma by inductive coupling (ICP).
また、エッチングガスとしては、Ar,H2,N2,O2,CO,CO2,CF4,CHF3,CH2F2,C2F6,C3F6,C4F8,NH3,Cl2,BCl3,及びSF6などの、よく知られたドライエッチングに使用するガスを単独もしくは混合して用いることができる。 As the etching gas, Ar, H 2, N 2 , O 2, CO, CO 2, CF 4, CHF 3, CH 2 F 2, C 2 F 6, C 3 F 6, C 4 F 8, NH Gases used for well-known dry etching, such as 3 , Cl 2 , BCl 3 , and SF 6 , can be used alone or in combination.
一方、薬品でのウエットエッチングを用いる場合、例えばポリスチレンの溶解には各種有機溶媒を利用することが可能であるが、ベンゼン、トルエン、キシレン、四塩化炭素、メチルエチルケトン、シクロヘキサノンなどを用いることが好ましい。 On the other hand, when using wet etching with chemicals, for example, various organic solvents can be used for dissolving polystyrene, but it is preferable to use benzene, toluene, xylene, carbon tetrachloride, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, or the like.
本発明において使用される樹脂は流動性があり、硬化性があるいかなる材料にも適用されるけれども、特に限定されないが、例えば、アクリル系樹脂、シクロオレフィン系樹脂、スチレン系樹脂、アクリル・スチレン系共重合体、ポリカーボネート系樹脂、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル系樹脂、エチレン・ビニルアルコール共重合体、ポリアミド系・オレフィン系・スチレン系・ウレタン系等の熱可塑性エラストマー、軟質塩化ビニル樹脂、フッソ系樹脂、ポリジメチルシロキサン等のシリコーン系樹脂等の熱可塑性樹脂、エポキシ系樹脂、フェノール系樹脂、ウレタン系樹脂、不飽和ポリエステル系樹脂等の熱硬化性樹脂、多官能アクリル系樹脂等の光硬化性樹脂を挙げることができる。 The resin used in the present invention is flowable and can be applied to any curable material, but is not particularly limited. For example, acrylic resin, cycloolefin resin, styrene resin, acrylic / styrene resin Copolymers, polycarbonate resins, polyester resins such as polyethylene terephthalate, ethylene / vinyl alcohol copolymers, thermoplastic elastomers such as polyamide / olefin / styrene / urethane, soft vinyl chloride resin, fluorine resin, Thermosetting resins such as silicone resins such as polydimethylsiloxane, thermosetting resins such as epoxy resins, phenolic resins, urethane resins and unsaturated polyester resins, and photocurable resins such as polyfunctional acrylic resins Can be mentioned.
これらの樹脂は必要に応じて、例えば、液体、滑剤、光安定剤、難燃剤、膠着防止剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、発泡剤、光開始剤、防曇剤、顔料、帯電防止剤、ブロッキング剤などの有機あるいは無機の添加剤を、単独でも、あるいは、これらの組み合わせを含有することができる。 These resins may be used as necessary, for example, liquids, lubricants, light stabilizers, flame retardants, anti-sticking agents, ultraviolet absorbers, antioxidants, foaming agents, photoinitiators, antifogging agents, pigments, antistatic agents. The organic or inorganic additives such as blocking agents can be used alone or in combination.
次に、図3を用いて、櫛型構造を有する基板の製造方法に係る他の実施形態について説明する。
図3(a)〜(b)にかけての工程は、すでに説明した図1(a)〜(b)にかけての工程と同等であるので、説明を省略する。
そして、図3(c)に示すように櫛型構造を有する樹脂構造体5を母型とし、前記構造体5上に、導電性膜6を堆積させる。次に、図3(d)に示すように所望の厚さに電鋳により電柱層7を堆積させる。その後、図3(e)に示すように樹脂構造体5を剥離することにより櫛型構造を有する基板8を得ることができる。該櫛型構造を有する基板8は、櫛型構造を有する樹脂成形品の成形用金型として利用することができる。また、図2(a)〜(b)の工程で得られる櫛型構造を有する樹脂構造体5も前記金型の母型として用いることができる。
Next, another embodiment according to a method for manufacturing a substrate having a comb structure will be described with reference to FIG.
The steps from FIG. 3A to FIG. 3B are the same as the steps from FIG. 1A to FIG.
Then, as shown in FIG. 3C, a resin structure 5 having a comb structure is used as a matrix, and a conductive film 6 is deposited on the structure 5. Next, as shown in FIG. 3D, the electric pole layer 7 is deposited by electroforming to a desired thickness. Thereafter, as shown in FIG. 3E, the resin structure 5 is peeled off to obtain a substrate 8 having a comb structure. The substrate 8 having a comb structure can be used as a mold for molding a resin molded product having a comb structure. Further, the resin structure 5 having a comb structure obtained in the steps of FIGS. 2A to 2B can also be used as a mother mold of the mold.
ここで、導電性膜の形成方法は特に限定されないが、好ましくは真空蒸着、スパッタリング法を用いることができる。導電性膜としては、ニッケル、金、銀、白金、銅、アルミニウムなどが挙げることができる。 Here, a method for forming the conductive film is not particularly limited, but preferably, vacuum deposition or sputtering can be used. Examples of the conductive film include nickel, gold, silver, platinum, copper, and aluminum.
また、電鋳により堆積される金属は特に限定されないが、ニッケル、銅、金、ニッケル−コバルト合金を挙げることができ、経済性、耐久性の観点からニッケルが好ましく用いられている。 Moreover, the metal deposited by electroforming is not particularly limited, but nickel, copper, gold, nickel-cobalt alloy can be mentioned, and nickel is preferably used from the viewpoint of economy and durability.
前記櫛型構造を有する樹脂成形品の成形用金型を用いて、樹脂成形品を形成することができる。樹脂成形品の成形方法は特に限定されないが、例えば熱インプリントや光インプリント等のインプリント法、射出成形、プレス成形、モノマーキャスト成形、溶剤キャスト成形、ホットエンボス成形、押出成形によるロール転写法等を挙げることができる。 A resin molded product can be formed using a molding die for a resin molded product having the comb structure. The molding method of the resin molded product is not particularly limited. For example, an imprint method such as thermal imprint or optical imprint, injection molding, press molding, monomer cast molding, solvent cast molding, hot emboss molding, roll transfer method by extrusion molding Etc.
次に、図4を用いて、櫛型構造を有する基板の製造方法に係る他の実施形態について説明する。
図4(a)、(b)の工程は、すでに説明した図2(a)の工程と同等であるので、説明を省略する。基板4上の積層構造体3から、目的とする樹脂2を選択的に除去して図4(b)に示すような樹脂1が規則的に配列した櫛型構造を有する樹脂構造体5を得る。
そして、図4(c)に示すように前記櫛型構造を有する樹脂構造体5のうち、残存した樹脂1からなる樹脂列をマスクとして用いて、被成形体9を反応性イオンエッチング(RIE)またはその他のエッチング手法を用いてエッチング加工することにより、図4(d)に示すように被成形体9上に櫛型構造を有するの構造体10が形成される。この構造体10の表面に残存した樹脂1をRIEや溶媒で除去すると、図4(e)に示すように、櫛型構造を有する基板11が得られることになる。
Next, another embodiment according to a method for manufacturing a substrate having a comb structure will be described with reference to FIG.
Since the steps of FIGS. 4A and 4B are the same as the steps of FIG. 2A already described, description thereof will be omitted. The target resin 2 is selectively removed from the laminated structure 3 on the substrate 4 to obtain a resin structure 5 having a comb structure in which the resins 1 are regularly arranged as shown in FIG. .
Then, as shown in FIG. 4C, among the resin structures 5 having the comb-shaped structure, the molded body 9 is subjected to reactive ion etching (RIE) using the remaining resin array made of the resin 1 as a mask. Alternatively, by performing etching using another etching method, a structure 10 having a comb structure is formed on the molded body 9 as shown in FIG. When the resin 1 remaining on the surface of the structure 10 is removed by RIE or a solvent, a substrate 11 having a comb structure is obtained as shown in FIG.
ここで、被成形体9は基板4と同じ物であっても良いし、異なっていても良い。被成形体9の材料としては、エッチング加工が可能なものであれば樹脂に限らず種々の材料が使用でき、Siウエハ、ガラス、樹脂など、その目的に合わせて選択することができる。 Here, the molded body 9 may be the same as or different from the substrate 4. The material of the molded body 9 is not limited to resin as long as it can be etched, and various materials can be used, and Si wafer, glass, resin, and the like can be selected according to the purpose.
前記櫛型構造を有する基板11も図3(b)の樹脂構造体5に替えて、電鋳による櫛型構造を有する基板8の母型として利用でき、得られた櫛型構造を有する基板8は櫛型構造を有する樹脂成形品の成形用金型として利用できる。 The substrate 11 having the comb structure can also be used as a matrix of the substrate 8 having a comb structure by electroforming instead of the resin structure 5 of FIG. 3B, and the obtained substrate 8 having the comb structure is obtained. Can be used as a mold for molding a resin molded product having a comb structure.
以上述べた櫛型構造を有する構造体の製造方法により、アスペクト比が大きく、かつ大面積の櫛型構造を有する構造体を製造することができる。 A structure having a large aspect ratio and a large comb structure can be manufactured by the method for manufacturing a structure having a comb structure described above.
また、前記の積層構造体3を構成する2種類の樹脂のピッチ間や層幅、ならびに積層構造体3のサイズは、目的とするパターンのサイズに応じて選択する必要がある。本発明の目的は従来のトップダウン的手法、自己組織化を応用した手法では困難な大面積、かつ微細な櫛型構造を形成することにある。積層構造体3を構成する2種類の樹脂のピッチ間や層幅は、積層構造体3作製時の、2種類の樹脂の押出量を調整することや、積層数を変化させることで簡便に制御することができる。 Moreover, it is necessary to select between the pitch of two types of resin which comprises the said laminated structure 3, layer width, and the size of the laminated structure 3 according to the size of the target pattern. An object of the present invention is to form a large comb and a fine comb structure which is difficult to achieve by a conventional top-down method or a method using self-organization. The pitch and the layer width of the two types of resins constituting the laminated structure 3 can be easily controlled by adjusting the extrusion amount of the two types of resins at the time of producing the laminated structure 3 or by changing the number of laminated layers. can do.
本発明の製造方法により得られた櫛型構造を有する基板は、容易に作製、かつ大面積化できることから、様々な用途に適用することが可能である。例えば、無反射板、波長選択フィルター、偏光変換素子等の光学部品、細胞培養、筋繊維の分析等のバイオデバイスや、太陽電池の半導体部品、情報録媒体や磁気記録媒体等への適用が可能である。 The substrate having a comb structure obtained by the manufacturing method of the present invention can be easily manufactured and can have a large area, and thus can be applied to various uses. For example, it can be applied to optical parts such as non-reflective plates, wavelength selection filters, polarization conversion elements, biodevices such as cell culture and muscle fiber analysis, semiconductor parts of solar cells, information recording media, magnetic recording media, etc. It is.
次に本発明の実施例を説明する。ただし、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。 Next, examples of the present invention will be described. However, the present invention is not limited to these examples.
<実施例1>
使用する材料としてポリメチルメタクリレート(PMMA、株式会社クラレ社製、パラペットG)を樹脂Aとし、樹脂Bとしてポリスチレン(PS、東洋スチレン社製、HRM−1に)を準備した。樹脂Aは、一昼夜80℃で乾燥した後、樹脂AおよびBを押出機に供給した。
<Example 1>
Polymethyl methacrylate (PMMA, manufactured by Kuraray Co., Ltd., Parapet G) was used as the resin A, and polystyrene (PS, manufactured by Toyo Styrene Co., Ltd., HRM-1) was prepared as the resin B. Resin A was dried overnight at 80 ° C., and then resins A and B were supplied to the extruder.
樹脂AおよびBは、それぞれ押出機にて温度240℃の溶融状態とし、ギヤポンプにて吐出比が樹脂A/樹脂B=1/1になるように計量しながら、従来技術の多積層押出成形にて、幅3mm×長さ30mmの樹脂構造体の中に幅方向に樹脂Aの層と樹脂Bの層が交互に2049層積層された構造体を作製した。 Resins A and B were melted at a temperature of 240 ° C. using an extruder, and measured with a gear pump so that the discharge ratio would be resin A / resin B = 1/1. Thus, a structure in which 2049 layers of the resin A layer and the resin B layer were alternately laminated in the width direction in a resin structure having a width of 3 mm and a length of 30 mm was produced.
上記の構造体から、精密低速切断機を用いて積層構造が断面に表出するように断片(幅方向−厚み方向断面)を切り出し、ミクロトームを用いて切り出した断片の表面の平坦化を行った。 A piece (width direction-thickness direction cross section) was cut out from the above structure so that the laminated structure appeared in a cross section using a precision low-speed cutting machine, and the surface of the cut piece was flattened using a microtome. .
次に、得られた積層体の切り出し断片表面を500Wの出力で酸素プラズマエッチングし、PMMA層を除去した。得られた構造体の表面を走査電子顕微鏡(SEM)により観察した。図5に示したSEM像において、表面にはPMMA層が分解、除去され、PSt層が残ったことによって、PMMA層によるPMMA領域とPS層によるPS領域とが、樹脂構造体表面に深さ890nm、幅1000nmの微細な櫛型形状が長さ方向30mmに渡って配列した状態が観察された。 Next, the surface of the cut piece of the obtained laminate was subjected to oxygen plasma etching at an output of 500 W to remove the PMMA layer. The surface of the obtained structure was observed with a scanning electron microscope (SEM). In the SEM image shown in FIG. 5, the PMMA layer is decomposed and removed on the surface, and the PSt layer remains, so that the PMMA region formed by the PMMA layer and the PS region formed by the PS layer have a depth of 890 nm on the surface of the resin structure. A state in which fine comb-shaped shapes having a width of 1000 nm were arranged in the length direction of 30 mm was observed.
1、2 異なる2種類の樹脂
3 積層構造体
4 基板
5 櫛型構造を有する樹脂構造体
6 導電性膜
7 電鋳層
8 櫛型構造を有する基板
9 被成形体
10 櫛型構造を有する樹脂構造体
11 櫛型構造を有する基板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 2 Two types of different resin 3 Laminated structure 4 Substrate 5 Resin structure 6 which has a comb structure 6 Conductive film 7 Electroformed layer 8 Substrate having a comb structure 9 Molded object 10 Resin structure having a comb structure Body 11 Substrate having comb-shaped structure
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| JP2012186276A (en) * | 2011-03-04 | 2012-09-27 | Kuraray Co Ltd | Method of manufacturing structure having interdigital structure, method of manufacturing mold for molding resin structure, and resin molding |
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