(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
微細凹凸パターンを備え凸部及びその近傍にのみ金属薄膜が付着している転写・転移用モールドを用意し、
上記転写・転移用モールドを加熱したプラスチック製基板に押し付けて上記微細凹凸パターンを上記プラスチック製基板に転写すると共に上記金属薄膜を上記プラスチック製基板側に転移させるようにしたプラスチック製微細構造体製造方法において、
上記微細凹凸パターンを備えたモールドを真空蒸着源に対向・配置させ、その際、上記微細凹凸パターンの凹部が蒸着されないように上記モールドを上記真空蒸着源に対して所定角度だけ傾斜させた状態とし、その状態で真空蒸着することにより上記転写・転移用モールドを得るようにしたものであることを特徴とするプラスチック製微細構造体製造方法。
【請求項２】
請求項１記載のプラスチック製微細構造体製造方法において、
上記モールドは微細凹凸パターンに応じて未蒸着部分が最も多く得られる方向に沿って上記真空蒸着源に対向・配置されていることを特徴とするプラスチック製微細構造体製造方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載のプラスチック製微細構造体製造方法において、
上記モールドは表面が疎水性を示す材料又は表面を疎水処理した材料から構成されていることを特徴とするプラスチック製微細構造体製造方法。
【請求項４】
請求項１〜請求項３の何れかに記載のプラスチック製微細構造体製造方法において、
上記プラスチック製基板は熱可塑性樹脂製であることを特徴とするプラスチック製微細構造体製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、高機能偏光子或いは回析格子等の各種光学素子として使用可能なプラスチック製微細構造体を製造するためのプラスチック製微細構造体製造方法に係り、特に、特殊の形状をなす構造体の所定の部位に金属製薄膜を密着・固定したものを容易に提供できるように工夫したものに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の微細構造体製造方法を図８を参照して説明する。図８は従来の微細構造体製造方法を工程順に示す図であり、まず、図８（ａ）に示すように、リソグラフィーが実行される。それによって、シリコン（Ｓｉ）製基板１０１上にレジスト１０３が設置された状態となる。次に、図８（ｂ）に示すように、エッチングが実行される。それによって、レジスト１０３が設置されていない箇所に溝１０５が形成されることになる。次に、図８（ｃ）に示すように、蒸着が実行される。それによって、上記レジスト１０３の上及び溝１０５の底部に金属薄膜１０７が蒸着されることになる。次に、図８（ｄ）に示すように、リフトオフが実行される。それによって、レジスト１０３とその上に設置された金属薄膜１０７が除去される。そして、最終的には図８（ｄ）に示すように、シリコン（Ｓｉ）製基板１０１の溝１０５の底部のみに金属薄膜１０７が設置された構成の微細構造体を得ることができるものである。  
【０００３】
上記構成の場合には、確かに、シリコン（Ｓｉ）製基板１０１の溝１０５の底部のみに金属薄膜１０７が設置された構成の微細構造体を得ることができるが、上記金属薄膜１０７は溝１０５の底部に堆積しているだけであり溝１０５の底部に対する密着性が悪いという問題があった。これは、基板がプラスチック製の場合に特に顕著であった。  又、基板がプラスチック製の場合には、有機溶剤を含むレジスト溶液や現像液、或いはリフトオフ時に使用するレジスト剥離液によってプラスチックの表面が侵食されてしまうという問題もあった。  
【０００４】
そこで、そのような問題点を解決するものとして、例えば、特許文献１に開示されているような微細構造体製造方法が提案されている。
【特許文献１】特開２００６−３０８６６８号公報
【０００５】
上記特許文献１に開示されている微細構造体製造方法を図９を参照して説明する。まず、図９（ａ）に示すように、プラスチック製基板２０１があり、このプラスチック製基板２０１の上には金属薄膜２０３が設置されている。次に、図９（ｂ）に示すように、押し込み処理が実行される。すなわち、微細パターンが刻印された原盤２０５を用意して、この原盤２０５を使用して金属薄膜２０３をプラスチック製基板２０１内に部分的に押し込むものである。次に、図９（ｃ）に示すように、押し込まれなかった金属薄膜２０３を除去するものである。以上の工程を経ることにより、プラスチック製基板２０１に金属薄膜２０３を所定のパターンで埋め込んだ微細構造体を得ることができるものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記従来の構成によると次のような問題があった。  まず、図９（ｂ）に示す押し込み工程に際しては、プラスチック製基板２０１を加熱した状態で金属薄膜２０３を変形させるために、金属薄膜２０３にクラックが入ってしまうことがあった。これは、金属薄膜２０３の機械的特性や金属薄膜２０３とプラスチック製基板２０１の熱膨張率の違いに起因する。  又、別の問題として、図９（ｂ）に示す状態から埋め込まれなかった金属薄膜２０３を除去する作業が面倒であるという問題があった。すなわち、この種の作業は切削刃を使用した機械的処理によって行われるものであるが、埋め込まれなかった金属薄膜２０３を精度良く除去することは極めて困難であった。  
【０００７】
本発明はこのような点に基づいてなされたものでその目的とするところは、特殊の形状をなす構造体の所定の部位に金属製薄膜を密着・固定したプラスチック製微細構造体を容易に製造することができるプラスチック製微細構造体製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するべく本願発明の請求項１によるプラスチック製微細構造体製造方法は、微細凹凸パターンを備え凸部及びその近傍にのみ金属薄膜が付着している転写・転移用モールドを用意し、上記転写・転移用モールドを加熱したプラスチック製基板に押し付けて上記微細凹凸パターンを上記プラスチック製基板に転写すると共に上記金属薄膜を上記プラスチック製基板側に転移させるようにしたプラスチック製微細構造体製造方法において、上記微細凹凸パターンを備えたモールドを真空蒸着源に対向・配置させ、その際、上記微細凹凸パターンの凹部が蒸着されないように上記モールドを上記真空蒸着源に対して所定角度だけ傾斜させた状態とし、その状態で真空蒸着することにより上記転写・転移用モールドを得るようにしたものであることを特徴とするものである。
又、請求項２によるプラスチック製微細構造体製造方法は、請求項１記載のプラスチック製微細構造体製造方法において、上記モールドは微細凹凸パターンに応じて未蒸着部分が最も多く得られる方向に沿って上記真空蒸着源に対向・配置されていることを特徴とするものである。
又、請求項３によるプラスチック製微細構造体製造方法は、請求項１又は請求項２記載のプラスチック製微細構造体製造方法において、上記モールドは表面が疎水性を示す材料又は表面を疎水処理した材料から構成されていることを特徴とするものである。
又、請求項４によるプラスチック製微細構造体製造方法は、請求項１〜請求項３の何れかに記載のプラスチック製微細構造体製造方法において、上記プラスチック製基板は熱可塑性樹脂製であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
以上述べたように本願発明の請求項１によるプラスチック製微細構造体製造方法は、微細凹凸パターンを備え凸部及びその近傍にのみ金属薄膜が付着している転写・転移用モールドを用意し、上記転写・転移モールドを加熱したプラスチック製基板に押し付けて上記微細凹凸パターンを上記プラスチック製基板に転写すると共に上記金属薄膜を上記プラスチック製基板側に転移させるようにしたものであり、それによって、所望の構成をなすプラスチック製微細構造体を容易に製造することができるものである。又、請求項２によるプラスチック製微細構造体製造方法は、請求項１記載のプラスチック製微細構造体製造方法において、微細凹凸パターンを備えたモールドを真空蒸着源に対向・配置させ、その際、上記微細凹凸パターンの凹部が蒸着されないように上記モールドを上記真空蒸着源に対して所定角度だけ傾斜させた状態とし、その状態で真空蒸着することにより上記転写・転移用モールドを得るようにしたものであるので、凸部及びその近傍にのみ金属薄膜が付着した転写・転移用モールドを容易に得ることができる。又、請求項３によるプラスチック製微細構造体製造方法は、請求項２記載のプラスチック製微細構造体製造方法において、上記モールドは未蒸着部分が最も多く得られる方向に沿って上記真空蒸着源に対向・配置されていることを特徴とするものであり、それによって、上記効果をより確実なものとすることができる。又、請求項４によるプラスチック製微細構造体製造方法は、請求項１〜請求項３の何れかに記載のプラスチック製微細構造体製造方法において、上記モールドは表面が疎水性を示す材料又は表面を疎水処理した材料から構成されているので、それによっても、上記効果をより確実なものとすることができる。又、請求項５によるプラスチック製微細構造体製造方法は、請求項１〜請求項４の何れかに記載のプラスチック製微細構造体製造方法において、上記プラスチック製基板は熱可塑性樹脂製であるので、それによっても、上記効果をより確実なものとすることができる。又、請求項６によるプラスチック製微細構造体は、微細凹凸パターンを備えたプラスチック製基板と、上記微細凹凸パターンの凹部のみに密着された状態で設置された金属薄膜と、を具備したものであり、例えば、高機能偏光子或いは回析格子等の各種光学素子等として有効に利用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図１乃至図７を参照して本発明の一実施の形態を説明する。まず、本実施の形態において最終的に得ようとするプラスチック製微細構造体１は図１に示すような構成をなしている。まず、プラスチック製基板３があり、このプラスチック製基板３の表面には微細パターンを構成する溝５が形成されている。上記溝５の底部には金属薄膜７
が密着した状態で設置されている。  
【００１１】
次に、上記プラスチック製微細構造体１の製造方法について説明する。まず、図２に示すように、真空蒸着処理が実行される。すなわち、金属蒸着源１１があり、そこに微細パターン１３が刻印された転写・転移用モールド１５を所定の傾斜角度（θ°）にて設置する。それによって、真空蒸着が行われ、上記微細パターン１３側に金属薄膜１７が堆積することになる。その様子を図２（ｂ）に示す。
【００１２】
図２（ｂ）に示すように、上記微細パターン１３の凸部１３ａ及びその付近にのみ金属薄膜１７が堆積していて、微細パターン１３の底部１３ｂには金属薄膜１７は堆積されていないものである。  
【００１３】
上記微細パターン１３が刻まれている部分の材質としては、金属薄膜１７がプラスチック製基板３側に転移され易いもの、つまり、蒸着時に密着性が低くなるものが好ましい。具体的には、疎水性の樹脂材料、表面が剥離処理された無機材料、例えば、ガラス、シリコン（Ｓｉ）、金属等が好ましい。  
【００１４】
又、上記転移・転写用モールド１５としては、耐久性の面からシリコン（Ｓｉ）等のマスターモールドからパターン転写によって複製されるものであって、高耐熱性、高強度、表面疎水性に優れた材質が好ましい。具体的には、エポキシ樹脂やフッ素樹脂が考えられる。  
【００１５】
又、上記金属薄膜７としては、蒸着可能なものであればこれを特に限定するものではないが、蒸着時に密着性が比較的低い金やアルミニウム等が好ましい。但し、真空蒸着可能な材料であれば、非金属のＳｉＯ２、ＳｉＮ等の無機材料でもよい。  
【００１６】
又、上記プラスチック製基板５の材料としては、パターン転写が可能な熱可塑性樹脂であって、透明な樹脂であるＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）、ＰＣ（ポリカーボネイト）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、シクロオレフィン樹脂等が好ましい。又、プラスチック製基板５の形態としては、板状は勿論のこと、シート状、フィルム状であってもよい。又、その厚みとしては、例えば、１μｍ〜１ｍｍ程度が想定される。又、上記プラスチック製基板５の概念の中にはシリコン（Ｓｉ）やガラス製の基板上に樹脂膜を塗布したようなものも含むものである。  
【００１７】
尚、上記微細パターン１３としては、例えば、図５に示すように、周期ドットパターン状のものや、図６に示すように、周期ラインパターン状のものがある。尚、既に述べた真空蒸着時の傾斜角度（θ°）であるが、上記微細パターン１３の周期や形状に応じて、パターンに対する蒸着方向や蒸着角度を設定し、適切な未蒸着部分が得られるようにすることになる。例えば、図５に示した周期ドットパターン状の場合には、ある方向のドットに沿った方向で斜め蒸着を行うことが望ましい。又、図６に示す周期ラインパターン状の場合には、図６中矢印で示す方向から斜め蒸着を行うことが望ましい。  勿論上記以外にも様々なパターンが想定される。  
【００１８】
次に、図３に示すように、斜め蒸着された上記転写・転移用モールド１５を使用してプラスチック製基板３に対して転写・転移を行う。すなわち、プラスチック製基板３と転写・転移用モールド１５を樹脂のガラス転移温度付近まで加熱し、樹脂が柔らかくなったところで上記転写・転移用モールド１５を上記プラスチック製基板３に押し付ける。そして、一定時間経過後に押し付けたままの状態でガラス転移温度以下まで冷却する。そして、図４に示すように、転写・転移用モールド１５を剥離する。
【００１９】
尚、転写・転移の方法としては上記したような加熱プレスが好ましく、又、プラスチック製基板３の温度は、過剰な熱変形による金属膜のクラック等を防止すると共に、金属薄膜１７の転移性のために、樹脂のガラス転移温度より若干低い温度であることが望ましい。   以上の工程を経ることにより、微細パターンの転写と金属薄膜１７の転移を同時に実行して、所望のプラスチック製微細構造体１を得ることができるものである。  尚、上記転写・転移モールド１５に関しては繰り返し使用することができるものである。  
【００２０】
次に、より具体的な例を図７を参照して説明する。まず、図７（ａ）に示すように、転写・転移モールド１５の微細凹凸パターン１３に対して金の斜め蒸着を施す。上記微細凹凸パターン１３はラインとスペースが１μｍのラインパターンとなっている。又、上記転写・転移モールド１５は表面が疎水性のエポキシモールドである。又、傾斜角度（θ°）は、微細凹凸パターン１３の凸部１３ａ及びその近傍にのみ蒸着されて凹部１３ｂには蒸着されないように、最低でも傾斜角度（θ°）が４５°に設定されている。その状態で真空蒸着を行うことにより、図７（ｂ）に示すように、凸部１３ａ及びその近傍にのみ金属薄膜１７が付着した転写・転移用モールド１５を得ることができる。  
【００２１】
次に、上記転写・転移モールド１５を１３０℃に加熱し、一方、プラスチック製基板３側を１００℃に加熱し、５ＭＰａの圧力で上記転写・転移モールド１５を上記プラスチック製基板３に押し付ける。それによって、微細凹凸パターン１３の上記プラスチック製基板３側への転写と蒸着された金の金属薄膜１７の上記プラスチック製基板３側への転移が実行される。その様子を図７（ｃ）に示す。図７（ｃ）は転写・転移後の状態を示している。  尚、転写・転移後の上記転写・転移用モールド１５は繰り返し使用されることになる。  
【００２２】
以上本実施の形態によると次のような効果を奏することができる。まず、所望の構成をなすプラスチック製微細構造体１を容易に製造することができるものである。転写・転移用モールド１５をプラスチック製基板１に押し付けることにより微細パターンの転写と金属薄膜１７の転移を行っているので、金属薄膜１７の  プラスチック製基板３に対する密着度も高いものである。  又、金属薄膜１７を変形させているわけではないので、クラックが発生するようなこともない。  又、余計な金属薄膜１７を切削・除去するような工程もないので作業も簡単であると共に、高い精度のプラスチック製微細構造体１を得ることができる。又、転写・転移モールド１５に蒸着した金属薄膜１７を完全にプラスチック製基板１側に転移させるために、転写された微細パターンは忠実に転写・転移モールド１５のパターンを再現できる。
【００２３】
尚、本発明は前記一実施の形態に限定されるものではない。  例えば、微細パターンとしては、図５に示した周期ドットパターンや図６に示した周期ラインパターンに限定されるものではなく、様々なパターンが想定される。又、真空蒸着時の傾斜角度（θ°）については４５°に限定されるものでなく、様々な傾斜角度の使用が想定される。その他、図示した構成はあくまで一例である。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明はプラスチック製微細構造体製造方法に係り、特に、特殊の形状をなす構造体の所定の部位に金属製薄膜を密着・固定したものを容易な方法で提供できるように工夫したものに関し、例えば、高機能偏光子或いは回析格子等の各種光学素子、バイオチップ、各種センサー等及びその製造に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施の形態を示す図で、プラスチック製微細構造体の構成を示す側面図である。
【図２】本発明の一実施の形態を示す図で、図２（ａ）は真空蒸着の工程を示す側面図、図２（ｂ）は真空蒸着後の転写・転移用モールドの一部の構成を拡大して示す側面図である。
【図３】本発明の一実施の形態を示す図で、転写・転移用モールドをプラスチック製基板に押し付けて転写・転移している状態を示す側面図である。
【図４】本発明の一実施の形態を示す図で、転写・転移用モールドをプラスチック製基板に押し付けて転写・転移した後の状態を示す側面図である。
【図５】本発明の一実施の形態を示す図で、微細凹凸パターンの構成を平面的に示す平面図である。
【図６】本発明の一実施の形態を示す図で、微細凹凸パターンの構成を平面的に示す平面図である。
【図７】本発明の一実施の形態を示す図で、図７（ａ）は真空蒸着の様子を示す斜視図、図７（ｂ）は真空蒸着後の転写・転移用モールドの構成を示す斜視図、図７（ｃ）は転写・転移用モールドをプラスチック製基板に押し付けて転写・転移した後の状態を示す斜視図である。
【図８】従来例を示す図で、図８（ａ）はリソグラフィー工程を示す側面図、図８（ｂ）はエッチング工程を示す側面図、図８（ｃ）は真空蒸着工程を示す側面図、図８（ｄ）はリフトオフ工程を示す側面図である。
【図９】従来例を示す図で、図９（ａ）はプラスチック製基板に金属薄膜を設置した状態を示す側面図、図９（ｂ）は微細凹凸パターンを備えた原盤によるプレス工程を示す側面図、図９（ｃ）は余計な金属薄膜を除去する工程を示す側面図である。
【符号の説明】
【００２６】
１  プラスチック製微細構造体３  プラスチック製基板５  溝７  金属薄膜１１  真空蒸着源１３  微細パターン１３ａ  凸部１３ｂ  凹部１５  転写・転移用モールド１７  金属薄膜  
【図１】
0005214232.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0005214232.tif 000008
【図８】
0005214232.tif 000009
【図９】
0005214232.tif 000010