(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所望のパターンが凹凸反転したものが多面付けされた多面パターンを備えた複製金型と、
前記複製金型と対向する支持金型と、
前記多面パターンのパターン境界部を加熱する加熱機構と、
を備え、
前記支持金型は、複製金型のパターン境界部と対向する位置に加熱機構を有する支持金型であること
を特徴とする複製装置。
【請求項２】
所望のパターンが凹凸反転したものが多面付けされた多面パターンを備えた複製金型と、
前記複製金型と対向する支持金型と、
前記多面パターンのパターン境界部を加熱する加熱機構と、
を備え、
前記加熱機構の周囲は断熱材で覆われていること
を特徴とする複製装置。
【請求項３】
所望のパターンが凹凸反転したものが多面付けされた多面パターンを備えた複製金型と、
前記複製金型と対向する支持金型と、
前記多面パターンのパターン境界部を加熱する加熱機構と、
を備え、
更に、
前記多面パターンのパターン境界部を冷却する冷却機構を有すること
を特徴とする複製装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の複製装置であって、
複製金型は、複製金型のパターン境界部に対応する位置に加熱機構を有する複製金型であること
を特徴とする複製装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載の複製装置であって、
複製金型と支持金型との間の隙間にあって、前記多面パターンのパターン境界部の隙間は、パターン部よりも狭くなっていること
を特徴とする複製装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかに記載の複製装置を用いて、結晶性高分子が含まれる樹脂からなる複製体を形成すること
を特徴とする複製方法。
【請求項７】
請求項６に記載の複製方法であって、
樹脂のガラス転移温度をＴｇ、融解温度をＴｍとする時に、Ｔｇ＜Ｔ＜Ｔｍなる温度にて多面パターンのパターン境界部を局所的に結晶化すること
を特徴とする複製方法。
【請求項８】
所望のパターンが凹凸反転したものが多面付けされた多面パターンを備えた複製金型と、
前記複製金型と対向する支持金型と、前記多面パターンのパターン境界部を加熱する加熱機構とを備え、前記支持金型は、複製金型のパターン境界部と対向する位置に加熱機構を有する支持金型である複製装置を用いて、結晶性高分子が含まれる樹脂からなる複製体を形成する複製方法であり、
樹脂のガラス転移温度をＴｇ、融解温度をＴｍとする時に、Ｔｇ＜Ｔ＜Ｔｍなる温度にて多面パターンのパターン境界部を局所的に結晶化すること
を特徴とする複製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複製装置および複製方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
微細なパターンが表面に加工された金型を用いて、樹脂の表面に微細パターンを複製する方法が多数知られている。この微細構造パターンが複製された樹脂膜を大量に製造する方法として、微細パターンが多面付けされた複製金型を用いて、一枚の樹脂膜上に複数の微細パターンを複製し、微細パターンごとに断裁する方法が考えられる。
【０００３】
一方、樹脂膜を断裁する方法として、刃物を用いた切断やせん断、レーザーや熱により材料の一部を溶融させて断裁する方法が従来知られている（特許文献１、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００１−１７０８９９号公報
【特許文献２】特開２００３−２７５８８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、刃物を用いた断裁では複雑な形状に断裁するのは困難である。また、レーザーを用いた断裁では複雑な形状に断裁するのは時間がかかる。
このため、従来の方法では、複雑な形状（例えば、円や楕円、多角形の形状）に断裁することが難しく、一枚の樹脂膜上に形成された複数の微細パターンを微細パターン毎に断裁するのは困難である。
【０００５】
また、微細構造の複製から断裁、基板の搬送までの製造工程を考慮に入れると、樹脂膜を断裁した状態で輸送する際には、基板同士が接触しないように搬送時の形態を工夫する必要があり、工程が複雑となる。このため、微細構造の複製直後には断裁せずに、微細構造が多面付けされた大型の基板のまま搬送し、必要とされる時に断裁することが望ましい。しかし、断裁工程が微細パターン転写後に連続して行われない場合には、断裁時に位置あわせが必要となり、断裁が煩雑なものとなる。
【０００６】
そこで、本発明は、上述の問題を解決するためになされたものであり、多面付けされた複数の微細パターンを複製するのに好適な複製装置および複製方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の本発明は、所望のパターンが凹凸反転したものが多面付けされた多面パターンを備えた複製金型と、前記複製金型と対向する支持金型と、前記多面パターンのパターン境界部を加熱する加熱機構と、を備え、前記支持金型は、複製金型のパターン境界部と対向する位置に加熱機構を有する支持金型であることを特徴とする複製装置である。
【０００８】
請求項２に記載の本発明は、所望のパターンが凹凸反転したものが多面付けされた多面パターンを備えた複製金型と、前記複製金型と対向する支持金型と、前記多面パターンのパターン境界部を加熱する加熱機構と、を備え、前記加熱機構の周囲は断熱材で覆われていることを特徴とする複製装置である。
【０００９】
請求項３に記載の本発明は、所望のパターンが凹凸反転したものが多面付けされた多面パターンを備えた複製金型と、前記複製金型と対向する支持金型と、前記多面パターンのパターン境界部を加熱する加熱機構と、を備え、更に、前記多面パターンのパターン境界部を冷却する冷却機構を有することを特徴とする複製装置である。
【００１０】
請求項４に記載の本発明は、請求項１から３のいずれかに記載の複製装置であって、複製金型は、複製金型のパターン境界部に対応する位置に加熱機構を有する複製金型であることを特徴とする複製装置である。
【００１１】
請求項５に記載の本発明は、請求項１から４のいずれかに記載の複製装置であって、複製金型と支持金型との間の隙間にあって、前記多面パターンのパターン境界部の隙間は、パターン部よりも狭くなっていることを特徴とする複製装置である。
【００１２】
請求項６に記載の本発明は、請求項１から５のいずれかに記載の複製装置を用いて、結晶性高分子が含まれる樹脂からなる複製体を形成することを特徴とする複製方法である。
【００１３】
請求項７に記載の本発明は、請求項６に記載の複製方法であって、樹脂のガラス転移温度をＴｇ、融解温度をＴｍとする時に、Ｔｇ＜Ｔ＜Ｔｍなる温度にて多面パターンのパターン境界部を局所的に結晶化することを特徴とする複製方法である。
【００１４】
請求項８に記載の本発明は、所望のパターンが凹凸反転したものが多面付けされた多面パターンを備えた複製金型と、前記複製金型と対向する支持金型と、前記多面パターンのパターン境界部を加熱する加熱機構とを備え、前記支持金型は、複製金型のパターン境界部と対向する位置に加熱機構を有する支持金型である複製装置を用いて、結晶性高分子が含まれる樹脂からなる複製体を形成する複製方法であり、樹脂のガラス転移温度をＴｇ、融解温度をＴｍとする時に、Ｔｇ＜Ｔ＜Ｔｍなる温度にて多面パターンのパターン境界部を局所的に結晶化することを特徴とする複製方法である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の複製装置は、多面パターンのパターン境界部を加熱する加熱機構を備える。これにより、多面パターンが複製された樹脂膜表面上のパターン境界部を選択的に結晶化することが出来、パターン毎の断裁が容易になるような断裁補助処理を表面上に施した状態で多面パターンを複製することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の複製装置について説明を行う。
【００１７】
＜複製金型＞
複製金型は所望のパターンが凹凸反転したものが多面付けされた多面パターンを備える金型である。
【００１８】
＜支持金型＞
支持金型は複製金型と対向する位置に配置され、複製金型と支持金型の間で複製体の樹脂を保持するために設けられる。
【００１９】
また、複製金型と支持金型との間の隙間にあって、前記多面パターンのパターン境界部の隙間は、パターン部よりも狭くなっていることが望ましい。これにより、複製体において、多面パターンのパターン境界部のみが選択的に薄くなり、局所的に機械強度を弱くすることが出来る。このため、パターンごとに断裁するとき、パターンごとに分離しやすくなり好ましい。
【００２０】
＜加熱機構＞
加熱機構は、複製金型に形成された多面パターンのパターン境界部に対応する位置の複製体の樹脂を加熱するために設けられる。
【００２１】
加熱機構の設置場所としては、支持金型に設けても良い（図１（ａ））。
また、加熱機構の設置場所として、複製金型に設けても良い（図１（ｂ））。
また、加熱機構の設置場所として、支持金型、複製金型の両者に設けても良い（図１（ｃ））。
【００２２】
加熱機構は、多面パターンのパターン境界部の形状に対応するように配置するため、局所的に熱を発生するものが望ましい。例えば、（１）ニクロム線のような金属線に電流を流し、その際に発生するジュール熱により加熱する機構、（２）シースヒーターなどフレキシブルなヒーター、などを用いてもよい。
【００２３】
図２に加熱機構の一例を示す。加熱機構は多面パターンのパターン境界部の形状に追随するように配置されるため、断裁加工の形状に折り曲げられた発熱機構２２を電源２１に電気的に接続する。図２（ａ）は、円形状のパターンを多面付けした場合の一例である。また、図２（ｂ）は、六角形状のパターンを多面付けした場合の一例である。
【００２４】
また、加熱機構の周囲は断熱可能な材料で囲むことが望ましい。これにより、局所的に樹脂を加熱する効果が高まり、熱による微細加工パターンへの影響が抑制することが出来る。
【００２５】
また、更に、多面パターンのパターン境界部を冷却する冷却機構を有することが望ましい。これにより、局所的に樹脂を加熱する効果が高まり、熱による微細加工パターンへの影響が抑制することが出来る。冷却機構として、例えば、加熱機構以外の部位を熱容量の大きな金属とすること、などを行って良い。
【００２６】
以下、本発明の複製装置を用いた複製方法について説明を行う。
【００２７】
複製金型と支持金型との間に樹脂を置き、圧着した後、加熱機構にて加熱し、金型から樹脂を取り外し、複製体を得る。
【００２８】
このとき、樹脂は結晶性高分子を含むことが望ましい。結晶性樹脂膜を構成する結晶性をもつ樹脂としては、ポリ乳酸、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタラート、などであり、その配合比率は結晶化を阻害しない範囲で任意に決められる。また、鋳型への樹脂の供給は、溶融状態の樹脂であっても、シート状の樹脂であっても、いずれの形態でもよい。
【００２９】
また、樹脂のガラス転移温度をＴｇ、融解温度をＴｍとする時に、Ｔｇ＜Ｔ＜Ｔｍなる温度にて多面パターンのパターン境界部を局所的に結晶化することが望ましい。
樹脂膜を融点以上に加熱すると、変形や伸び、ひずみなどが生じ微細構造への影響が問題となる。
【００３０】
また、加熱時間は樹脂の種類とその膜厚から適宜決まり、最も引張強度の小さくなる結晶化状態の得られる加熱時間が望ましい。
例えば、上述した結晶性高分子を用いる場合、断裁される多面パターンのパターン境界部にあたる樹脂膜の厚みは、１０μｍから１ｍｍの範囲が望ましく、１０μｍから１００μｍの範囲にあることがより望ましい。
このため、パターン部の樹脂膜の膜厚が大きい場合、加熱機構と接触する樹脂膜の膜厚が、樹脂膜の他の部分よりも膜厚が薄くなるように、複製金型と支持金型との間の隙間において、加熱機構部の隙間がパターン部分よりも狭くなるようにすることが望ましい。
【００３１】
断裁方法に際しては、結晶化された部位に外的刺激を与えれば良い。結晶化されることで、樹脂は破断されやすくなり、結晶化された部位で選択的に断裁される。
例えば、（１）図３（ａ）に示しすように、治具で固定しながら、結晶化された部分を樹脂膜の面に対し水平方向に逆向きの力を加える、（２）図３（ｂ）のように断裁補助処理部に断裁用金型を押し当て、樹脂膜の面に対し垂直方向に力を加える、などを行っても良い。
【００３２】
本発明の複製装置は、複製と同時に断裁補助処理として結晶化処理を施すため、多面付けされた複数の微細パターンを複製するのに好適である。
また、多面パターンのパターン境界部に選択的に熱処理を加えるため、微細なパターンに影響を及ぼすことなく断裁することが出来る。特に、結晶性樹脂膜を断裁する際に、断裁部のみを結晶化することから、アモルファス状態の樹脂膜からなるパターン複製体を得ることが出来る。
【００３３】
また、結晶化されることで、樹脂は破断されやすくなり、結晶化された部位で選択的に断裁されることから、微細構造が多面付けされた大型の基板のまま搬送し、必要とされる時に断裁する用途に好適に用いることが出来る。このとき、本発明の複製装置で複製された複製体は、断裁時に厳密な位置あわせを行わなくても、外的刺激を与えることにより、多面パターンのパターン境界部が選択的に破断される。
【００３４】
また、多面パターンのパターン境界部を加熱する加熱機構を備えることにより、刃物やレーザーを用いた断裁方法に比べ、多面パターンへの追従性が高く、曲線を含む形状であっても好適に対応することが出来る。
【実施例】
【００３５】
＜実施例１＞
微細構造パターンが８ｃｍの円形状に多面付けされた鋳型内で、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）を溶融後に成型させ、鋳型ごと液体窒素中に放置し急冷させ、膜厚７０μｍのアモルファスフィルムを作製し、鋳型から取り出す前に、シースヒーターが直径約８ｃｍの円形に曲げられた加熱機構によって加熱し結晶化した。このとき、加熱条件は、１１０℃とした。
【００３６】
加熱後、冷却した。冷却後に、鋳型から取り外し、フィルムを断裁した。断裁されたフィルムは直径が８ｃｍ±３ｍｍ以内の円形であった。
【００３７】
＜実施例２＞
微細構造パターンをもつ鋳型内で、ポリＬ乳酸（ＰＬＬＡ）を溶融後に成型させ、鋳型ごと液体窒素中に放置し急冷させ、膜厚５００μｍのアモルファスフィルムを作製した。ただし、加熱機構と接触する部分の膜厚は１００μｍである。鋳型から取り出す前に、シースヒーターが一片５ｃｍの正方形に曲げられた加熱機構によって、局所的に結晶化させた。このとき、加熱条件は、８０℃とした。
【００３８】
冷却後に、鋳型から取り外し、伸縮性のテープで固定させながら、フィルムを断裁した。断裁されたフィルムは一片５ｃｍ±２ｍｍ以内の正方形状であった。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の複製装置の一例を示す概略図である。
【図２】本発明の複製装置における加熱機構の一例を示す概略図である。
【図３】本発明の複製方法の一例を示す概略図である。
【符号の説明】
【００４０】
１…樹脂
１１…複製金型
１２…支持金型
１３…加熱機構
２１…電源
２２…発熱機構
３１…局所的に結晶化された部分
３２…固定治具
３３…断裁用金型
【図１】
0005115234.tif 000002
【図２】
0005115234.tif 000003
【図３】
0005115234.tif 000004