(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
平均孔径が１０μｍ以下の気孔を有する多孔質金属めっき膜を、微細パターンの形成部分に備える、インプリント用金型。
【請求項２】
前記金属の主成分がＮｉである、請求項１に記載のインプリント用金型。
【請求項３】
請求項１または２に記載のインプリント用金型を基材に押し当てることにより、基材上に柱状構造体を形成する工程を有する、インプリント方法。
【請求項４】
前記基材が樹脂である、請求項３に記載のインプリント方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ミクロンオーダーからナノオーダーにわたるインプリント技術に用いられる金型に関する。ならびに、前記金型を用いたインプリント方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、樹脂などの基材表面に、ミクロンオーダーからナノオーダーにわたる微細加工を施したい際には、フォトリソグラフィーなどの薄膜微細加工技術が用いられていた。しかしながら、薄膜微細加工技術には高額な設備投資が必要であり、また、加工費自体も高額であり、かつ加工時間も要するという問題があった。
【０００３】
そこで、近年では薄膜微細加工技術に替わりインプリント技術が発達してきている。インプリント技術とは、所定の微細なパターンを有する金型をまず準備し、この金型を樹脂などの基材に押し当てることにより、所定の微細パターンを基材に転写する技術である。よって、金型作製には微細加工技術が必要なものの、一旦金型が完成すれば、パターン転写の工程は簡便で低コストである。
【０００４】
インプリント技術には、インプリント用の金型の作製が肝要となる。たとえば、特許文献１では、石英ガラスからなる基体に対し、フォトリソグラフィーまたは電子線リソグラフィーによる微細加工技術を用いて、凹凸パターンを形成している。
【特許文献１】特開２００７−２５８４１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載のインプリント用金型において、たとえば耐磨耗性を向上するために、表面にめっき等により金属膜をコートすることも可能である。しかしながら、ミクロンオーダーからナノオーダーの微細な凹凸パターンに対して、一様に均一なめっき膜を形成するのは困難であるため、耐磨耗性が不十分であった。
【０００６】
また、特許文献１に記載のインプリント用金型においては、金型を基材に押し当てパターンを転写した後に離型する際、まだまだ離型性が悪いという欠点がある。
【０００７】
そこで、この発明の目的は、上記のような問題を解決し得る、インプリント用金型を提供することにある。
【０００８】
この発明の他の目的は、上述したインプリント用金型を用いたインプリント方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、表面に平均孔径が１０μｍ以下の気孔を有する多孔質金属めっき膜を、微細パターンの形成部分に備えるインプリント用金型である。
【００１０】
また、本発明のインプリント用金型は、前記金属の主成分がＮｉであることが好ましい。
【００１１】
また本発明は、前記金型を基材に押し当てることにより、基材上に柱状構造体を形成する工程を有するインプリント方法にも向けられる。前記基材はたとえば樹脂であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のインプリント金型によれば、その微細パターンが多孔質金属めっき膜そのものからなるため、樹脂などの基材に押圧された後の離型性が良くなる。また、特に金型の表面に離型剤を塗布しなくても、十分な離型作用が得られることがある。
【００１３】
また、本発明のインプリント用金型によれば、その微細パターンが多孔質めっき膜そのものからなるため、微細パターン表面における非金属部分がなく、耐摩耗性が強くなる。さらに、金属の主成分がＮｉである場合は、より耐磨耗性、耐久性が強くなる。
【００１４】
さらに、本発明のインプリント用金型は、その微細パターンが多孔質めっき膜そのものからなるため、微細パターン形成に薄膜微細加工技術を用いる必要がなく、安価にかつ簡便に入手される。したがって、本発明のインプリント用金型を用いたインプリント方法においては、仮に多くの種類のパターンが必要であっても、安価にかつ簡便に多数のインプリント用金型を用意することが可能である。
【００１５】
そして、バイオセンサなどのデバイスにおいてはミクロンオーダーからナノオーダーの樹脂からなる柱状構造物が必要であるが、要求される寸法精度は比較的低い。したがって、本発明の安価なインプリント方法を用いることにより、バイオセンサなどのデバイスを安価に製造することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明のインプリント用金型は、表面に平均孔径が１０μｍ以下の気孔を有する多孔質金属めっき膜を備えることを特徴とする。すなわち、微細パターンに必要な凹凸部分に、多孔質金属めっき膜中の気孔を利用したものである。従来技術にあるような、予め微細加工技術を施された微細パターンを有する基体の上に通常のめっき膜をコーティングしたものは除かれる。
【００１７】
この多孔質金属めっき膜には、膜中にミクロンオーダーからナノオーダーの多数の気孔が存在している。この気孔はめっき膜の表面にも開口しており、このめっき膜表面を正面からみたときの開口部の平均径が１０μｍ以下である。
【００１８】
なお、本発明のインプリント用金型は、少なくとも前記の多孔質金属めっき膜を備えるが、これに加えて支持基体などを付加しても構わない。
【００１９】
さらに、本発明のインプリント用金型は、離型性に優れるため、表面に離型剤を形成しないものもある。離型剤を使用しないぶん、耐磨耗性にも優れることになる。
【００２０】
次に、本発明のインプリント用金型を用いたインプリント方法について説明する。
【００２１】
本発明のインプリント方法は、本発明のインプリント用金型を用いること以外は、通常のインプリント方法と違いはない。すなわち、樹脂などの基材の表面に本発明のインプリント用金型が押し当てられると、基材の樹脂が多孔質金属めっき膜の表面に開口した気孔へ流動する。そして、金型が離型された後に、たとえば樹脂の柱状構造体が形成される。
【００２２】
この柱状構造体の形状は当然ながら多孔質金属めっき膜の気孔の形状に依存する。よって、多孔質金属めっきの条件を変化させることで気孔の形状を制御することにより、様々な形状、大きさの柱状構造体を形成することが可能である。
【実施例】
【００２３】
［実施例１］まず、５０×５０ｍｍ、厚み０.６３５mmのアルミナ基板を用意した。このアルミナ基板の表面に、通常用いられる方法にて、無電解めっきの触媒核となるＰｄ微粒子をアルミナ基板表面に付着させた。
【００２４】
上記前処理の完了したアルミナ基板を、以下に示す無電解Ｎｉめっき浴に３０分間浸漬させ、アルミナ基板の表面に多孔質Ｎｉめっき膜を形成した。
【００２５】
塩化ニッケル                    ０.０８mol／L
次亜リン酸ナトリウム            ０.１９mol／L
クエン酸                        ０.０５mol／L
塩化アンモニウム                ０.６５mol／L
アセチレン系添加剤              １g／L
ｐＨ                            ９.５
浴温度                          ８０℃
形成された多孔質Ｎｉめっき膜を８０℃において乾燥させた。このようにして、インプリント用の金型を作製した。得られた多孔質めっき膜の表面をＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）を用いて観察した。この観察写真を図１に示す。
【００２６】
次に、６０×６０mm、厚さ２ｍｍのポリプロピレン製のプレート上に、上記インプリント用金型をセットし、温度６０℃において、１９６ＭＰａの圧力で１８０秒間加圧した。そして、温度を常温に戻し、インプリント用金型をプレートから離した。このようにして、ポリプロピレン性の柱状構造体を得た。
【００２７】
この柱状構造体をＳＥＭにより観察した。鉛直方向からみた表面の観察写真を図２に、鉛直方向から４５℃傾斜した方向からみた表面の観察写真を図３に示す。
【００２８】
［実施例２］実施例１と同様のアルミナ基板を用意し、実施例１と同様の方法によって、アルミナ基板に前処理を行った。
【００２９】
上記前処理の完了したアルミナ基板を、以下に示す無電解Ｎｉめっき浴に３０分間浸漬させ、アルミナ基板の表面に多孔質Ｎｉめっき膜を形成した。
【００３０】
ＩＣＰニコロンＧＭ−ＮＰＥ（奥野製薬工業製）
アセチレン系添加剤              １g／L
ｐＨ                            ４.６
浴温度                          ８０℃
形成された多孔質Ｎｉめっき膜を８０℃において乾燥させた。このようにして、インプリント用の金型を作製した。得られた多孔質めっき膜の表面をＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）を用いて観察した。この観察写真を図４に示す。多孔質といえども、実施例１とは異なる形状、大きさの多孔質Ｎｉめっき膜が得られた。
【００３１】
次に、実施例１と同じポリプロピレン製のプレート上に、上記インプリント用金型をセットし、温度６０℃において、１９６ＭＰａの圧力で１８０秒間加圧した。そして、温度を常温に戻し、インプリント用金型をプレートから離した。このようにして、ポリプロピレン性の柱状構造体を得た。
【００３２】
この柱状構造体をＳＥＭにより観察した。鉛直方向からみた表面の観察写真を図５に、鉛直方向から４５°傾斜した方向からみた表面の観察写真を図６に示す。実施例１とは異なる大きさ、形状の柱状構造体が得られた。
【００３３】
［実施例３］実施例１と同様のアルミナ基板を用意し、実施例１と同様の方法によって、アルミナ基板に前処理を行った。
【００３４】
上記前処理の完了したアルミナ基板を、以下に示す無電解Ｎｉめっき浴に３０分間浸漬させ、アルミナ基板の表面に多孔質Ｎｉめっき膜を形成した。
【００３５】
ＩＣＰニコロンＦＰＦ（奥野製薬工業製）
アセチレン系添加剤              １g／L
ｐＨ                            ６.５
浴温度                          ８０℃
形成された多孔質Ｎｉめっき膜を８０℃において乾燥させた。このようにして、インプリント用の金型を作製した。得られた多孔質めっき膜の表面をＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）を用いて観察した。この観察写真を図７に示す。多孔質といえども、実施例１および２とは異なる形状、大きさの多孔質Ｎｉめっき膜が得られた。
【００３６】
次に、実施例１と同じポリプロピレン製のプレート上に、上記インプリント用金型をセットし、温度６０℃において、１９６ＭＰａの圧力で１８０秒間加圧した。そして、温度を常温に戻し、インプリント用金型をプレートから離した。このようにして、ポリプロピレン性の柱状構造体を得た。
【００３７】
この柱状構造体をＳＥＭにより観察した。鉛直方向からみた表面の観察写真を図８に、鉛直方向から４５°傾斜した方向からみた表面の観察写真を図９に示す。実施例１とは異なる大きさ、形状の柱状構造体が得られた。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】実施例１における多孔質Ｎｉめっき膜の表面のＳＥＭ写真である。
【図２】実施例１における柱状構造体の表面を鉛直方向からみたＳＥＭ写真である。
【図３】実施例１における柱状構造体の表面を鉛直方向から４５°傾斜した方向からみたＳＥＭ写真である。
【図４】実施例２における多孔質Ｎｉめっき膜の表面のＳＥＭ写真である。
【図５】実施例２における柱状構造体の表面を鉛直方向からみたＳＥＭ写真である。
【図６】実施例２における柱状構造体の表面を鉛直方向から４５°傾斜した方向からみたＳＥＭ写真である。
【図７】実施例３における多孔質Ｎｉめっき膜の表面のＳＥＭ写真である。
【図８】実施例３における柱状構造体の表面を鉛直方向からみたＳＥＭ写真である。
【図９】実施例３における柱状構造体の表面を鉛直方向から４５°傾斜した方向からみたＳＥＭ写真である。
【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】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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