(57)【要約】【課題】微細加工部以外に微細加工に伴う隆起が発生せず、平滑な表面を有する微細加工型用マスター型の製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】金属微粒子が独立分散した金属微粒子分散液を含むポリウレタン樹脂組成物からなるペーストを基板上に展開して金属微粒子分散ポリウレタン薄膜を作製し、前記金属微粒子分散ポリウレタン薄膜に所定のパターンに従ってレーザ光を照射することを特徴とする微細加工型用マスター型の製造方法である。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属微粒子が独立分散した金属微粒子分散液を含むポリウレタン樹脂組成物からなるペーストを基板上に展開して金属微粒子分散ポリウレタン薄膜を作製し、前記金属微粒子分散ポリウレタン薄膜に所定のパターンに従ってレーザ光を照射することを特徴とする微細加工型用マスター型の製造方法。
【請求項２】
金属微粒子が金微粒子である請求項１記載の微細加工型用マスター型の製造方法。
【請求項３】
ポリウレタンがアクリル系ポリウレタンである請求項１または２記載の微細加工型用マスター型の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は微細加工型用マスター型の製造方法に係り、詳しくはシリコーンゴム製の微細加工型用マスター型の製造方法に関わる。
【０００２】
【従来の技術】
微小反応セル、微小測定セル等の各種要素からなるマイクロ分析チップとして、表面に数十〜数百マイクロメートルのサイズの微細構造を有する樹脂製成形体がある。このような樹脂製成形体は、樹脂のペーストをシリコーンゴム製の転写型を用いて硬化させることによって、高アスペクト比の微細構造を作製できることが知られている。
【０００３】
シリコーンゴム製の転写型を作製するには、あらかじめ微細構造を表面に有する樹脂をマスター型として形成し、それにシリコーンゴムを注入してシリコーンゴム製の転写型を形成することが好ましい。ここで、樹脂製マスター型を作製する方法として、本出願人は、金属微粒子を分散させて特有の光吸収特性を付与した樹脂に絞り込んだレーザ光を照射し、それによって凹部からなる任意の微細構造を作製する技術を特許文献１等に開示している。ここで、マスター型を構成する樹脂としては、エチルセルロース、ニトロセルロース等のセルロース樹脂、ポリメチルメタクリレート、ポリエチルメタクリレート等のアクリル樹脂が用いられている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２１６６８０号
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、セルロース樹脂あるいはアクリル樹脂を用いてマスター型を作製すると、レーザ光照射によって形成された微細加工部の両端部が、図７に矢印で示すように隆起し、微細加工部以外が平滑な表面を有するマスター型を得ることが困難であるという問題があった。マスター型の微細加工部以外の隆起は、マスター型から得られるシリコーンゴム製の転写型表面に不要な凹部として現れ、さらに、転写型から得られる樹脂製成形体表面には不要な凸部として現れるため、設計通りの樹脂製成形体の作製が困難になるという問題につながっていた。
【０００６】
本発明はこのような問題点を解決するため、微細加工部以外が平滑な表面を有する微細加工型用マスター型の製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
すなわち本願請求項１記載の発明は、金属微粒子が独立分散した金属微粒子分散液を含むポリウレタン樹脂組成物からなるペーストを基板上に展開して金属微粒子分散ポリウレタン薄膜を作製し、前記金属微粒子分散ポリウレタン薄膜に所定のパターンに従ってレーザ光を照射することを特徴とする微細加工型用マスター型の製造方法である。
【０００８】
請求項２記載の発明は、金属微粒子が金微粒子である請求項１記載の微細加工型用マスター型の製造方法である。
【０００９】
請求項３記載の発明は、ポリウレタンがアクリル系ポリウレタンである請求項１または２記載の微細加工型用マスター型の製造方法である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の微細加工型用マスター型の製造方法について詳しく説明する。
本発明の微細加工型用マスター型の製造方法においては、図１に示すように、まず金属微粒子が独立分散した金属微粒子分散液、ポリウレタン樹脂組成物、及び溶媒からなる金属微粒子分散剤を基板１上に展開して金属微粒子分散ポリウレタン薄膜２を作製する。前記金属微粒子分散剤を基板１上に展開するには、スピンコート法が好適に用いられる。
【００１１】
金属微粒子分散液は、粒径１００ｎｍ以下の金、銀、白金、パラジウム等の金属微粒子が溶媒中に分散されたものであって、マトリックス中に金属微粒子分散液を分散させることによって、金属の種類に対応したプラズモン共鳴振動による吸収を示す。金属の種類としては、低出力のグリーンレーザの波長に対応する吸収特性を示す金微粒子が最も好ましい。
【００１２】
金属微粒子は、特許第２５６１５３７号に開示されたガス中蒸発法、特開平１１−３１９５３８号に開示された金の塩からの還元析出法等によって作製される。これらの金属微粒子は、特開２００３−１２１６０６号に開示されているように、アルキルアミン、カルボン酸アミド、アミノカルボン酸塩等の分散剤を用いて分散安定性を増大させることもできる。
【００１３】
ポリウレタン樹脂組成物は、ポリオールとイソシアネートの重付加反応によって生成される。ポリオールの種類としては、アクリル系、ポリエステル系、ポリエーテル系、フッ素系等があり、中でもより低出力のレーザで加工可能な点でアクリル系が最も好ましい。
【００１４】
アクリル系ポリオールは、例えば、（メタ）アクリル酸２−ヒドロキシエチル、（メタ）アクリル酸４−ヒドロキシブチル等の水酸基を有する（メタ）アクリル系単量体と、（メタ）アクリル酸等のカルボキシル基を有する（メタ）アクリル系単量体、及び（メタ）アクリル酸メチル、（メタ）アクリル酸エチル、（メタ）アクリル酸ブチル、（メタ）アクリル酸イソブチル、（メタ）アクリル酸ラウリル等のエステル基を有する（メタ）アクリル系単量体を共重合させることによって得られる。
【００１５】
ポリエステル系ポリオールは、例えば、アジピン酸、ヘキサメチレンジカルボン酸、イソフタル酸、オルトフタル酸からなる群から選ばれた一種または二種以上のジカルボン酸と、１，６−ヘキサンジオール、エチレングリコール、プロピレングリコール、及びテトラメチレングリコール、カプロラクトンジオ−ルからなる群から選ばれた一種または二種以上のジオールとから形成されたポリエステル単位を主鎖に含み、少なくとも主鎖両末端に水酸基を有するものが使用できる。
【００１６】
イソシアネートの種類としては、２，４−トリレンジイソシアネート、２，６−トリレンジイソシアネート、４，４’―ジフェニルメタンジイソシアネート、ｍ−フェニレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、１，４−シクロヘキシレンジイソシアネート、４，４’―ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、３，３’―ジメチル  ―４，４’―ビフェニレンジイソシアネート、３，３’―ジメトキシ  ―４，４’―ビフェニレンジイソシアネート、３，３’―ジクロロ―４，４’―ビフェニレンジイソシアネート、１，５−ナフタレンジイソシアネート、１，５−テトラヒドロナフタレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネートなどが用いられ、特に限定されるものではない。
【００１７】
前記金属微粒分散液、ポリオール及びイソシアネートを、トルエン、ｐ−キシレン等の溶剤と共に混合することにより、ペーストが作製される。金属微粒子分散液の配合量は特に限定されるものではないが、ポリウレタンマトリックス中での均一な分散を考慮すれば、薄膜状態での金属微粒子濃度が５ｗｔ％〜３０ｗｔ％となるように調整されることが好ましい。このペーストは、スピンコータ、アプリケータ等を用いて基板上に塗布され、塗布後、室温放置あるいは加熱によって乾燥され、金属微粒子分散ポリウレタン薄膜が形成される。
【００１８】
金属微粒子分散ポリウレタン薄膜の膜厚は、作製される微細加工型の深さに応じて調整され、通常２０μｍ〜１００μｍに設定される。
【００１９】
金属微粒子は、ポリウレタン樹脂組成物内において、金属の種類に特有のプラズモン共鳴振動による吸収、例えば金微粒子の場合は、５３０ｎｍ付近に極大を有する吸収を示すため、前記金属微粒子分散ポリウレタン薄膜２に波長５３２ｎｍのグリーンレーザ光を所望のパターンに従って集光照射すれば、金微粒子が吸収した光エネルギーが熱エネルギーに変換され、金微粒子分散ポリウレタン薄膜に凹部からなる微細加工部が形成され、マスター型が得られる。
【００２０】
マスター型の作製には、例えば、図３に示す装置が用いられる。レーザ光源１１として、出力は数十ミリワット程度の、例えば波長５３２ｎｍのグリーンレーザが好適に用いられる。レーザ光１２は複数のミラー１３及びハーフミラー１４を介して、薄膜が載置された光学顕微鏡１５内に導かれる。モーター駆動により３次元方向に移動可能なＸＹＺステージ１６上に載置された基板１上の金属微粒子分散ポリウレタン薄膜２の表面は、直上の対物レンズ１７及びＣＣＤカメラ１８を通してＴＶモニター１９で、あるいは図示しない接眼レンズを通して肉眼で観察可能である。レーザ光１２を遮断した状態で金属微粒子分散ポリウレタン薄膜２の表面の状態を確認した後、金属微粒子分散ポリウレタン薄膜２にレーザ光１２を導入する。レーザ光１２は対物レンズ１７によって金属微粒子分散ポリウレタン薄膜２上で最小１μｍ程度にまで絞り込まれる。金属微粒子分散ポリウレタン薄膜２の表面をＴＶモニター１９で観察しながら、ＸＹＺステージ１６をＸＹ方向に所望の微細パターンに従って駆動する。
【００２１】
図２に微細パターンが形成された金属微粒子分散ポリウレタン薄膜２からなるマスター型３の断面図を示す。得られたマスター型３に液状シリコーンゴムを滴下して展開し、室温下で硬化させることによって、シリコーンゴムからなる微細加工型が得られる。図４は、マスター型３から剥離された微細加工型２１を示す。この微細加工型２１を用いて、ポリメチルメタクリレート等の樹脂を原料として、マイクロ分析チップその他の用途に供される樹脂製成形体が作製される。
【００２２】
【実施例】
以下、本発明の微細加工型の製造方法について、実施例を示しながら詳細に説明する。
トルエンに溶解しているアクリル系ウレタン塗料（川上塗料社製ウレオール６００）に対して、濃度２０ｗｔ％のトルエン分散金微粒子分散液（真空冶金社製パーフェクトゴールド）を表１に示す割合で混合し、ペーストを作製した。得られたペーストをガラス基板上に滴下し、スピンコート法（回転数２，０００ｒｐｍ）によって展開し、種々の膜厚を有する金微粒子分散ポリウレタン薄膜を作製した。
【００２３】
【表１】
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【００２４】
得られた金微粒子分散ポリウレタン薄膜に、波長５３２ｎｍのグリーンレーザ光（強度２３ｍＷ）を照射し、金微粒子分散ポリウレタン薄膜が置かれたＸＹＺステージを直線パターンに従って移動することによって、開口幅約３０μｍ、深さ約３０μｍの断面Ｖ字形状の直線パターンの微細加工部を有するマスター型を作製した。
【００２５】
いずれの実施例においても、微細加工部以外の表面が平坦なマスター型が得られた。図５に実施例４のマスター型の微細加工部の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真を示す。微細加工部以外の表面が高度に平滑なマスター型が得られたことが分かる。
【００２６】
比較例として、エチルセルロース、金微粒子分散液、ｐ−キシレンを含むペーストを作製し（金微粒子分散液濃度、２４ｗｔ％）、厚さ５０μｍの薄膜を作製し、実施例と同条件でレーザ光を照射して直線パターンを有するマスター型を作製した。ＳＥＭ写真を図６に示す。直線パターンの両端部に隆起が見られ、微細加工部以外が平坦なマスター型は得られなかった。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、本願請求項記載の微細加工型用マスター型の製造方法によれば、金属微粒子分散ポリウレタン薄膜に所定パターンに従ってレーザ光を照射することによって、微細加工部以外のマスター型の表面が平坦な微細加工型用マスター型を得ることができる。このマスター型を用いれば、正確な形状を有する微細加工型が得られ、さらには、その微細加工型を用いて設計通りの形状を有する樹脂製成形体を容易に作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】基板上の金属微粒子分散ポリウレタン薄膜の断面図である。
【図２】基板上のマスター型の断面図である。
【図３】レーザ光照射光学系の概略図である。
【図４】マスター型から作製される微細加工型の断面図である。
【図５】実施例４の直線パターンのＳＥＭ写真である。
【図６】比較例の直線パターンのＳＥＭ写真である。
【図７】隆起した微細加工部両端部の概念図である。
【符号の説明】
１  基板
２  金属微粒子分散ポリウレタン薄膜
３  マスター型
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2004322596.tif 000008
【図６】
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【図７】
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