特許 6987910 マイクロ流路作製用原盤、転写物、およびマイクロ流路作製用原盤の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6987910

(24)【登録日】2021年12月3日

(45)【発行日】2022年1月5日

(54)【発明の名称】マイクロ流路作製用原盤、転写物、およびマイクロ流路作製用原盤の製造方法

(51)【国際特許分類】

   B81C 99/00 20100101AFI20211220BHJP

   B81B 1/00 20060101ALI20211220BHJP

   B23K 26/352 20140101ALI20211220BHJP

   B29C 33/38 20060101ALI20211220BHJP

   B29C 33/42 20060101ALI20211220BHJP

   B01J 19/00 20060101ALI20211220BHJP

   G01N 37/00 20060101ALI20211220BHJP

【ＦＩ】

   B81C99/00

   B81B1/00

   B23K26/352

   B29C33/38

   B29C33/42

   B01J19/00 321

   G01N37/00 101

【請求項の数】13

【全頁数】22

(21)【出願番号】特願2020-38426(P2020-38426)

(22)【出願日】2020年3月6日

(62)【分割の表示】特願2014-241728(P2014-241728)の分割

【原出願日】2014年11月28日

(65)【公開番号】特開2020-114620(P2020-114620A)

(43)【公開日】2020年7月30日

【審査請求日】2020年3月6日

(73)【特許権者】

【識別番号】000108410

【氏名又は名称】デクセリアルズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000936

【氏名又は名称】特許業務法人青海特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 眞哉

(72)【発明者】

【氏名】林部 和弥

(72)【発明者】

【氏名】柴田 章広

【審査官】 永井 友子

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許出願公開第２０１３／０２３７０３４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１４−１３６３０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 中国特許出願公開第１０２２４７７８６（ＣＮ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０６２５６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１０３１０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００５／１２３２４２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００８−１２６２８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１０２９０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−００１８３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−２１１４００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１２６４４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２７２８０１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ８１Ｃ ９９／００

Ｂ８１Ｂ １／００

Ｂ２３Ｋ ２６／３５２

Ｂ２９Ｃ ３３／３８

Ｂ２９Ｃ ３３／４２

Ｂ０１Ｊ １９／００

Ｇ０１Ｎ ３７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基材と、
前記基材の表面に設けられ、前記基材の面方向に延びる主凹凸部と、
前記主凹凸部の表面に設けられ、前記主凹凸部と比べてピッチが狭い微細凹凸部と、
を備え、
前記主凹凸部は、相互に並んで配置される複数の凸部を含み、
前記凸部は台形状の断面形状を有し、
前記微細凹凸部は、１０ｎｍ〜１５０ｎｍの算術平均粗さを有し、且つ、１．１〜３．０の比表面積率を有し、
前記主凹凸部は、前記台形状の断面形状を有する複数の前記凸部と複数の凹部とが交互に並んで配置されており、
前記微細凹凸部は、前記凸部の上面または前記凹部の底面のうち一方若しくは両方に設けられ、前記凸部と前記凹部の間の傾斜面には設けられていない、マイクロ流路作製用原盤。

【請求項2】

前記主凹凸部は、１μｍ〜２０００μｍの幅及び深さを有し、
前記微細凹凸部は、３０ｎｍ〜１０００ｎｍの幅及び深さを有する、
請求項１に記載のマイクロ流路作製用原盤。

【請求項3】

複数の前記微細凹凸部を備え、
前記微細凹凸部の幅及び深さは、前記微細凹凸部が形成される位置ごとに異なる値となる、請求項１又は２に記載のマイクロ流路作製用原盤。

【請求項4】

前記微細凹凸部は、前記主凹凸部の長手方向に沿って延びるように設けられている、請求項１〜３のいずれか１項に記載のマイクロ流路作製用原盤。

【請求項5】

請求項１〜４のいずれか１項に記載のマイクロ流路作製用原盤の製造方法であって、
基材の表面に、前記基材の面方向に延びる主凹凸部を形成し、
前記主凹凸部の表面に１０ピコ秒以下のパルス幅を有する超短パルスレーザを照射することで、前記主凹凸部の表面に、前記主凹凸部と比べてピッチが狭い微細凹凸部を形成する、
ことを含むマイクロ流路作製用原盤の製造方法。

【請求項6】

前記超短パルスレーザの照射は、偏光方向が前記主凹凸部の長手方向と直交するようにして行われる、請求項５に記載のマイクロ流路作製用原盤の製造方法。

【請求項7】

請求項１〜４のいずれか１項に記載のマイクロ流路作製用原盤の表面形状が転写された樹脂層を含む転写物。

【請求項8】

樹脂層と、
前記樹脂層の表面に設けられ、前記樹脂層の面方向に延びる主凹凸部と、
前記主凹凸部の表面に設けられ、前記主凹凸部と比べてピッチが狭い微細凹凸部と、
を備え、
前記主凹凸部は、相互に並んで配置される複数の凸部を含み、
前記凸部は台形状の断面形状を有し、
前記微細凹凸部は、１０ｎｍ〜１５０ｎｍの算術平均粗さを有し、且つ、１．１〜３．０の比表面積率を有し、
前記主凹凸部は、前記台形状の断面形状を有する複数の前記凸部と複数の凹部とが交互に並んで配置されており、
前記微細凹凸部は、前記凸部の上面または前記凹部の底面のうち一方若しくは両方に設けられ、前記凸部と前記凹部の間の傾斜面には設けられていない、転写物。

【請求項9】

前記主凹凸部は、１μｍ〜２０００μｍの幅及び深さを有し、
前記微細凹凸部は、３０ｎｍ〜１０００ｎｍの幅及び深さを有する、
請求項８に記載の転写物。

【請求項10】

複数の前記微細凹凸部を備え、
前記微細凹凸部の幅及び深さは、前記微細凹凸部が形成される位置ごとに異なる値となる、
請求項８又は９に記載の転写物。

【請求項11】

前記微細凹凸部は、前記主凹凸部の長手方向に沿って延びるように設けられている、請求項８〜１０のいずれか１項に記載の転写物。

【請求項12】

前記樹脂層は硬化型親水性樹脂からなる、請求項８〜１１のいずれか１項に記載の転写物。

【請求項13】

請求項８〜１２のいずれか１項に記載の転写物を含むマイクロ流体チップ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、マイクロ流路作製用原盤、転写物、およびマイクロ流路作製用原盤の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、樹脂やガラス製の基板に化学的及び生物学的分析を行うためのウェルやマイクロ流路などを設けたマイクロ流体チップが開発されている。

【0003】

例えば、下記特許文献１には、ＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル）からなるマイクロ流路にフェムト秒レーザを照射することで、マイクロ流路の表面の親水性を高めた、マイクロ流体チップが開示されている。下記特許文献２には、シリコーンゴムからなるマイクロ流路の表面に対して窒素及びアミンを含むガス雰囲気中でプラズマ改質処理を施すことで、マイクロ流路の表面の親水性を高めた、マイクロ流体チップが開示されている。

【0004】

また、下記特許文献３には、マイクロ流体チップを作製するための鋳型の作製方法が開示されている。この鋳型を用いてナノインプリント転写を行うことにより、マイクロ流体チップを作製する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１４−１０９５６４号公報

【特許文献2】特開２０１４−１９６３８６号公報

【特許文献3】特開２００６−２７２５６３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

上記特許文献１及び２では、上記処理を行うことにより、親水性が高いマイクロ流路を有するマイクロ流体チップを得ている。しかしながら、このような親水性の高い領域を有するマイクロ流体チップを量産する場合には、１つ１つのマイクロ流体チップの所定の領域に上記処理を行う必要があるため、作製時間や作製コストが増加する。したがって、上記特許文献１及び２に記載の方法は、量産性の観点からは好ましい方法とはいえない。また、上記特許文献１及び２に記載の方法を用いて、マイクロ流路の表面の親水性を高めようとする場合には、マイクロ流路の材質がＰＭＭＡやシリコーンゴムに限定されることとなる。

【0007】

一方、上記特許文献３では、鋳型を用いてナノインプリント転写を行うことによりマイクロ流体チップを転写物として作製するため、マイクロ流体チップを容易に量産することが可能である。しかしながら、親水性が高いマイクロ流路を有するマイクロ流体チップを量産する場合には、上記特許文献３に記載の方法を用いた場合であっても、１つ１つのマイクロ流体チップのマイクロ流路に上記特許文献１及び２に記載の処理を行う必要がある。したがって、上記特許文献３に記載の方法であっても、親水性が高い領域を有するマイクロ流体チップを量産することを考えた場合、好ましい方法とは言えない。

【0008】

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、親水性の高い領域を有する転写物を容易に大量生産することが可能な、新規かつ改良されたマイクロ流路作製用原盤、転写物、およびマイクロ流路作製用原盤の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】

【0009】

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、
基材と、
前記基材の表面に設けられ、前記基材の面方向に延びる主凹凸部と、
前記主凹凸部の表面に設けられ、前記主凹凸部と比べてピッチが狭い微細凹凸部と、
を備え、
前記主凹凸部は、相互に並んで配置される複数の凸部を含み、
前記凸部は台形状の断面形状を有し、
前記微細凹凸部は、１０ｎｍ〜１５０ｎｍの算術平均粗さを有し、且つ、１．１〜３．０の比表面積率を有し、
前記主凹凸部は、前記台形状の断面形状を有する複数の前記凸部と複数の凹部とが交互に並んで配置されており、
前記微細凹凸部は、前記凸部の上面または前記凹部の底面のうち一方若しくは両方に設けられ、前記凸部と前記凹部の間の傾斜面には設けられていない、マイクロ流路作製用原盤が提供される。

【0010】

前記主凹凸部は、１μｍ〜２０００μｍの幅及び深さを有し、前記微細凹凸部は、３０ｎｍ〜１０００ｎｍの幅及び深さを有していてもよい。

【0011】

複数の前記微細凹凸部を備え、前記微細凹凸部の幅及び深さは、前記微細凹凸部が形成される位置ごとに異なる値となってもよい。

【0012】

前記微細凹凸部は、前記主凹凸部の長手方向に沿って延びるように設けられてもよい。

【0013】

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、基材の表面に、前記基材の面方向に延びる主凹凸部を形成し、前記主凹凸部の表面に１０ピコ秒以下のパルス幅を有する超短パルスレーザを照射することで、前記主凹凸部の表面に、前記主凹凸部と比べてピッチが狭い微細凹凸部を形成することを含むマイクロ流路作製用原盤の製造方法が提供される。

【0014】

前記超短パルスレーザの照射は、偏光方向が前記主凹凸部の長手方向と直交するようにして行ってもよい。

【0015】

また、上記課題を解決するために、本発明のさらなる別の観点によれば、上記のマイクロ流路作製用原盤の表面形状が転写された樹脂層を含む転写物が提供される。

【0016】

また、上記課題を解決するために、本発明のさらなる別の観点によれば、
樹脂層と、
前記樹脂層の表面に設けられ、前記樹脂層の面方向に延びる主凹凸部と、
前記主凹凸部の表面に設けられ、前記主凹凸部と比べてピッチが狭い微細凹凸部と、
を備え、
前記主凹凸部は、相互に並んで配置される複数の凸部を含み、
前記凸部は台形状の断面形状を有し、
前記微細凹凸部は、１０ｎｍ〜１５０ｎｍの算術平均粗さを有し、且つ、１．１〜３．０の比表面積率を有し、
前記主凹凸部は、前記台形状の断面形状を有する複数の前記凸部と複数の凹部とが交互に並んで配置されており、
前記微細凹凸部は、前記凸部の上面または前記凹部の底面のうち一方若しくは両方に設けられ、前記凸部と前記凹部の間の傾斜面には設けられていない、転写物が提供される。

【0017】

前記主凹凸部は、１μｍ〜２０００μｍの幅及び深さを有し、前記微細凹凸部は、３０ｎｍ〜１０００ｎｍの幅及び深さを有していてもよい。

【0018】

複数の前記微細凹凸部を備え、前記微細凹凸部の幅及び深さは、前記微細凹凸部が形成される位置ごとに異なる値となってもよい。

【0019】

前記微細凹凸部は、前記主凹凸部の長手方向に沿って延びるように設けられてもよい。

【0020】

前記樹脂層は硬化型親水性樹脂からなるものとしてもよい。

【0021】

また、上記課題を解決するために、本発明のさらなる別の観点によれば、上記転写物を含むマイクロ流体チップが提供される。

【0022】

本発明によれば、親水性の高い領域を有する転写物を容易に大量生産することが可能である。

【発明の効果】

【0023】

以上説明したように本発明によれば、親水性の高い領域を有する転写物を容易に大量生産することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】本発明の実施形態に係る原盤１の断面図である。

【図2】本実施形態に係る主凹凸部１１の断面形状の例を示す図である。

【図3】本実施形態に係る主凹凸部１１の平面形状の例を示す図（その１）である。

【図4】本実施形態に係る主凹凸部１１の平面形状の例を示す図（その２）である。

【図5】本実施形態に係る転写物５の断面図である。

【図6】本実施形態に係る原盤１の製造工程を説明するための図である。

【図7】原盤１の製造工程における超短パルスレーザのスポット幅及び照射方法の例を示す図である。

【図8】原盤１の製造工程における超短パルスレーザの照射方向の例を示す図である。

【図9】原盤１の製造工程における超短パルスレーザの偏光方向、走査方向と微細凹凸部１４の平面形状の例を示す図である。

【図10】本実施形態に係るレーザ加工装置８の構成例を示す図である。

【図11】本実施形態に係る転写物５の製造工程を示す図である。

【図12】実施例に係る原盤１の主凹凸部１１の表面のＳＥＭ画像である。

【図13】実施例に係る転写物５の凹部５３の底面のＡＦＭ観察結果である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。また、図面は発明の説明とその理解を促すための模式図であり、その形状や寸法、比などは実際の物とは異なる個所もあるが、これらは以下の説明と公知の技術を参酌して適宜、設計変更することができる。

【0026】

<原盤１>
原盤１は、マイクロ流路を作製するための原盤であり、ロールツーロール（ｒｏｌｌ−ｔｏ−ｒｏｌｌ）方式等も含むインプリント転写に用いられる。すなわち、原盤１の表面に設けられた凹凸形状を転写することで、転写物５を製造する。なお、原盤１を用いてインプリント転写により転写物５を得た場合には、転写物５の表面には、原盤１の表面に設けられた凹凸形状を反転させた形状の凹凸が形成されることとなる。転写物５の表面に形成された凹部がマイクロ流路となる。

【0027】

なお、原盤１は、マイクロ流体チップのような製品としての転写物５を製造する際に用いられるだけでなく、レプリカ原盤をインプリント転写法により作製する際に用いられてもよい。レプリカ原盤は、原盤１の表面に設けられた凹凸形状を反転させた形状の凹凸を持ち、さらにレプリカ原盤を用いてインプリント転写を行うことにより、製品としての転写物５を製造することができる。

【0028】

まず、図１を参照して、本発明の実施形態に係る原盤１について説明する。図１は、本実施形態に係る原盤１を厚み方向に切断した際の断面を模式的に示した図である。

【0029】

図１に示すように、本実施形態に係る原盤１は、平板状の基材１０と、基材１０に積層された表面層１６と、表面層１６の表面に設けられ、且つ、基材１０の面方向に延びる複数の主凹凸部１１と、複数の主凹凸部１１の表面を覆う被覆層１５と、複数の主凹凸部１１の表面の被覆層１５に設けられ、主凹凸部１１と比べてピッチ（周期）が狭い複数の微細凹凸部１４とを有する。なお、原盤１は、表面層１６を含まなくてもよく、この場合には、主凹凸部１１は基材１０の表面に直接設けられることとなる。また、原盤１は、被覆層１５を含まなくてもよく、この場合には、微細凹凸部１４は表面層１６の表面に直接設けられることとなる。

【0030】

基材１０は、図１に示されるような平板状であることに限定されるものではなく、円筒形状もしくは円柱形状であってもよい。この場合には、表面層１６及び主凹凸部１１は、基材１０の外周面に設けられることとなる。なお、このような円筒形状もしくは円柱形状の原盤１は、ロールツーロール方式のインプリント転写法で用いることができる。

【0031】

基材１０の材料は、特に限定されるものではなく、ステンレス鋼、Ｃｕ、Ａｌ、Ｎｉなどの金属、溶融石英ガラスまたは合成石英ガラスなどの石英ガラス（ＳｉＯ_２）、半導体材料、あるいは、樹脂などを用いることができる。もしくは、これらの材料が積層した積層材料を用いてもよい。

【0032】

表面層１６の材料は、特に限定されるものではなく、ＮｉＰ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｌといった金属、もしくは、これらの積層材料を用いることができる。また、表面層１６の厚みは、特に限定されるものではないが、例えば５０μｍ〜３００μｍであってもよい。

【0033】

被覆層１５の材料は、特に限定されるものではなく、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｎｉ、ＮｉＰ、Ａｌといった金属、またはダイヤモンドライクカーボン（ｄｉａｍｏｎｄ−ｌｉｋｅ ｃａｒｂｏｎ：ＤＬＣ）といった炭素材料を用いることができる。また、被覆層１５の厚みは、特に限定されるものではないが、例えば０．１μｍ〜３００μｍであってもよい。

【0034】

主凹凸部１１は、表面層１６の表面、もしくは基材１０の表面に設けられ、基材１０の面方向に延び、且つ、凸部１２及び凹部１３を有する。詳細には、１つの主凹凸部１１は、１つの凸部１２と１つの凹部１３を有する。この凸部１２の断面形状は、図１に示されるような形状に限定されるものではなく、以下に説明するように様々な形状とすることができる。なお、凸部１２の断面形状とは、基材１０の断面における凸部１２の表面の輪郭形状のことをいう。さらに、図２を用いて、凸部１２の他の断面形状について説明する。図２は、本実施形態に係る原盤１を厚み方向に切断した際の凸部１２の断面を模式的に示した図である。なお、図２においては、わかりやすくするために、凸部１２の表面に設けられた微細凹凸部１４、被覆層１５及び基材１０を図示していない。図２（ａ）は、矩形状の凸部１２の例である。図２（ｂ）は、上底が下底よりも短い台形状の凸部１２の例である。図２（ｃ）は、上側に頂点が位置する三角形状の凸部１２の例である。図２（ｄ）は、上側に弧が位置する半円状の凸部１２の例である。さらに、図２（ｅ）は、断面形状が近似的には矩形であり、その角の部分が曲線状になっている断面形状を持つ凸部１２の例である。すなわち、本実施形態に係る凸部１２の断面形状は、三角形又は四角形などの多角形であってもよく、多角形の角の部分が曲線状になっていてもよく、円又は楕円などの曲線を含む図形であってもよい。さらに、近似的にこれらの形状とみなすことができるような形状であってもよく、非対称形状であってもよい。また、凸部１２の対をなす凹部１３の断面形状についても、凸部１２の断面形状と同様に、図１に示されるような形状に限定されるものではなく、様々な形状とすることができる。

【0035】

主凹凸部１１の平面形状は、特に限定されるものではなく、様々な形状とすることができる。ここで、主凹凸部１１の平面形状とは、基材１０の表面の上方から基材１０の表面を見た場合の、主凹凸部１１の形状、いわゆる平面視での形状のことをいう。図３を用いて、主凹凸部１１の平面形状について説明する。図３は、本実施形態に係る主凹凸部１１の平面形状を模式的に示した図である。図３（ａ）は、基材１０の面方向に延びる直線状の主凹凸部１１の例である。図３（ｂ）は、曲線状の主凹凸部１１の例である。また、図３（ｃ）は、基材１０の面方向において鈍角を形成するように折れ曲がった形状を持つ主凹凸部１１の例である。すなわち、本実施形態に係る主凹凸部１１の平面形状は、特に限定されるものではなく、直線状、曲線状であってもよく、折れ曲がった形状や分岐した形状であってもよい。

【0036】

主凹凸部１１の幅及び深さは特に制限されるものではなく、例えば１μｍ〜２０００μｍであってもよい。ここで、主凹凸部１１の幅及び深さは、凸部１２及び凹部１３の幅及び深さ（高さ）である。さらに、凸部１２の幅とは、主凹凸部１１の長手方向に対して垂直の方向に原盤１を切断した際の断面における凸部１２の底部の幅を指し、凹部１３の幅とは、同様の断面における凹部１３の底面の幅を指す。凸部の深さ（高さ）とは、同様の断面における底部から上端部（上端面）までの長さを指し、凹部の深さとは、同様の断面における底部から上端部（開口面）までの長さを指す。凸部１２又は凹部１３は、１つの凸部１２又は凹部１３において均一な幅を有していてもよく、１つの凸部１２又は凹部１３における位置ごとに異なる幅を有していてもよい。

【0037】

図１に示す微細凹凸部１４は、主凹凸部１１の表面の被覆層１５に設けられ、微細凸部１７及び微細凹部１８を有し、主凹凸部１１と比べてピッチ（周期）が狭い。詳細には、１つの微細凹凸部１４は、１つの微細凸部１７と１つの微細凹部１８を有する。図１に示されるように、微細凹凸部１４は、凸部１２の上面及び凹部１３の底面に設けられている。なお、微細凹凸部１４は、凸部１２の上面及び凹部１３の底面の両方に設けられることに限られず、いずれか一方に設けられてもよい。好ましくは、微細凹凸部１４は、凸部１２の上面に設けられる。

【0038】

微細凹凸部１４の幅及び深さは、特に制限されるものではないが、例えば３０ｎｍ〜１０００ｎｍであってもよい。ここで、微細凹凸部１４の幅及び深さは、微細凸部１７及び微細凹部１８の幅及び深さ（高さ）である。ここで、微細凸部１７の幅及び深さと、微細凹部１８の幅及び深さの定義は、上述した凸部１２及び凹部１３の定義と同様である。原盤１が複数の微細凹凸部１４を有する場合には、微細凹凸部１４の幅及び深さは、微細凹凸部１４が形成される位置ごとに異なる値となってもよい。

【0039】

微細凹凸部１４が設けられた主凹凸部１１の表面は、１０ｎｍ〜１５０ｎｍの算術平均粗さ（Ｒａ）を有する。ここで、算術平均粗さとは、以下のように求めることができる。主凹凸部１１の表面の３μｍ四方の領域中の形状を原子間力顕微鏡（ＡＦＭ：Ａｔｏｍｉｃ Ｆｏｒｃｅ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）により計測し、ＪＩＳＢ０６０１−２００１に準拠して算術平均粗さＲａを算出する。

【0040】

また、微細凹凸部１４が設けられた主凹凸部１１の表面は、１．１〜３．０の比表面積率を有する。ここで、比表面積率とは、以下のように求めることができる。主凹凸部１１の表面の３μｍ四方の領域中をＡＦＭにより観察し、表面の実測表面積Ｓａを測定し、Ｓａと表面が理想的な平坦面（鏡面）であった場合の表面積Ｓｍに対する実測表面積Ｓａの比を算出することにより求めることができる。

【0041】

微細凹凸部１４の形成方向は、特に限定されるものではなく、以下に説明するように様々な方向とすることができる。ここで、微細凹凸部１４の形成方向とは、基材１０の表面の上方から基材１０の表面を見た場合の微細凹凸部１４の長手方向のことをいう。例えば、図３（ａ）に示される微細凹凸部１４は、直線状の主凹凸部１１の長手方向に沿って直線状に延びるように設けられている。この場合、微細凹凸部１４の形成方向は、主凹凸部１１の長手方向に沿った方向となっている。また、図３（ｂ）や図３（ｃ）に示される微細凹凸部１４は、曲線状や折れ曲がった形状の主凹凸部１１の長手方向に沿って延びるように設けられており、これらの場合も、図３（ａ）と同様に、微細凹凸部１４の形成方向は主凹凸部１１の長手方向に沿った方向となっている。さらに、図４を用いて、微細凹凸部１４の他の態様について説明する。図４は、本実施形態に係る主凹凸部１１の他の平面形状を模式的に示した図である。図４（ａ）は、図３（ａ）と同様に、直線状の主凹凸部１１の長手方向に沿った形成方向を有する微細凹凸部１４の例である。図４（ｂ）は、微細凹凸部１４の形成方向が直線状の主凹凸部１１の長手方向に対して直交する場合の微細凹凸部１４の例である。図４（ｃ）は、微細凹凸部１４の形成方向が直線状の主凹凸部１１の長手方向に対して傾斜した場合の微細凹凸部１４の例である。

【0042】

さらに、微細凹凸部１４の平面形状は、これまで説明した例のように線状に限定されるものではなく、様々な形状とすることができる。例えば、図４（ｄ）に示されるように、微細凹凸部１４はドット状や網目状としてもよい。また、図４（ｅ）に示されるように、微細凹凸部１４は、主凹凸部１１内の位置ごとに異なる形成方向や形状を持つようにしてもよい。

【0043】

<転写物５>
以下に、本実施形態に係る原盤１を用いてインプリント転写を行って製造した転写物５を説明する。まず、図５を参照して、本発明の一実施形態に係る転写物５について説明する。図５は、本実施形態に係る転写物５を厚み方向に切断した際の断面を模式的に示した図である。

【0044】

図５に示すように、本実施形態に係る転写物５は、本実施形態に係る原盤１の表面形状が転写された樹脂層５５を含む。詳細には、転写物５は、平板状の基材５０と、基材５０の表面に設けられた樹脂層５５と、樹脂層５５の表面に設けられ、樹脂層５５の面方向に延びる主凹凸部５１と、主凹凸部５１の表面に設けられ、主凹凸部５１と比べてピッチが狭い微細凹凸部５４と、を有する。

【0045】

基材５０の材料は、特に限定されるものではなく、樹脂、あるいは溶融石英ガラスまたは合成石英ガラスなどの石英ガラス、半導体材料、あるいは、ステンレス鋼などの金属を用いることができる。もしくは、これらの材料が積層した積層材料を用いてもよい。なお、基材５０の材料としては、後で説明する樹脂層５５との密着性が高い材料が好ましい。

【0046】

基材５０の大きさは、特に限定されるものではなく、マイクロ流路を有する転写物５の基材が一般的に有する大きさであればよい。

【0047】

樹脂層５５の組成物である硬化型親水性樹脂５６は、親水性であって、光硬化型、熱硬化型のいずれかの硬化型を有する樹脂である。さらに、樹脂層５５は、所定の波長の光が照射されることにより流動性が低下し、硬化する樹脂である、光硬化型親水性樹脂５６であることが好ましい。なお、光硬化型親水性樹脂５６は、例えば、アクリル樹脂アクリレートなどの紫外線硬化樹脂である。また、硬化型親水性樹脂５６は、必要に応じて、開始剤、フィラー、機能性添加剤、溶剤、無機材料、顔料、帯電防止剤、または増感色素などを含んでもよい。樹脂層５５の厚みは、特に限定されるものではないが、例えば０．１μｍ〜３００μｍであってもよい。

【0048】

主凹凸部５１は、樹脂層５５の表面に設けられ、樹脂層５５の面方向に延び、且つ、凸部５２及び凹部５３を有する。詳細には、１つの主凹凸部５１は、１つの凸部５２と１つの凹部５３を有する。主凹凸部５１を構成する凹部５３の断面形状は、図５に示されるような形状に限定されるものではなく、原盤１の凸部１２の断面形状が反転した形状を有するため、原盤１の凸部１２の断面形状に従って様々な形状とすることができる。なお、凹部５３の断面形状とは、転写物５の断面における凹部５３内の空間の輪郭形状のことをいう。また、凹部５３の対をなす凸部５２の断面形状についても、原盤１の凹部１３の断面形状に従って様々な形状とすることができる。

【0049】

主凹凸部５１の平面形状や形成方向は、特に限定されるものではなく、原盤１の主凹凸部１１の平面形状が転写した形状を有することとなるため、原盤１の主凹凸部１１の平面形状に従って様々な形状、形成方向とすることができる。

【0050】

主凹凸部５１は、原盤１の主凹凸部１１の反転形状となる。したがって、主凹凸部５１の幅及び深さ（高さ）は原盤１の主凹凸部１１の幅及び深さ（高さ）と同様の値となる。また、主凹凸部５１の幅及び深さの定義も主凹凸部１１の幅及び高さの定義と同様である。具体的には、凸部５２及び凹部５３の幅及び深さは、原盤１の主凹凸部１１に従い、例えば、１μｍ〜２０００μｍであってもよい。また、複数の主凹凸部５１は、原盤１の主凹凸部１１と同様に、互いに同じ幅を有することが好ましく、基材５０の面方向に沿って同一のピッチ（周期）で基材５０に形成されることが好ましい。なお、ピッチの大きさも、原盤１の主凹凸部１１に従い、例えば、１μｍ〜２０００μｍであってもよい。

【0051】

微細凹凸部５４は、主凹凸部５１の表面に設けられ、微細凸部５７及び微細凹部５８を有し、主凹凸部５１と比べてピッチ（周期）が狭い。詳細には、１つの微細凹凸部５４は、１つの微細凸部５７と１つの微細凹部５８を有する。また、微細凹凸部５４は、原盤１の微細凹凸部１４の形状が転写されることで形成されるため、原盤１の微細凹凸部１４の断面形状が反転した形状の断面形状を有し、原盤１の微細凹凸部１４の平面形状が転写した形状の平面形状を有する。さらに、図５に示されるように、微細凹凸部５４は、凸部５２の上面及び凹部５３の底面に設けられている。なお、微細凹凸部５４は、凸部５２の上面及び凹部５３の底面の両方に設けられることに限られず、いずれか一方に設けられてもよい。好ましくは、微細凹凸部５４は、凹部５３の底面に設けられる。

【0052】

微細凹凸部５４は、原盤１の微細凹凸部１４の反転形状となる。したがって、微細凹凸部５４の幅及び深さ（高さ）は原盤１の微細凹凸部１４の幅及び深さ（高さ）と同様の値となる。また、微細凹凸部５４の幅及び深さの定義も微細凹凸部１４の幅及び高さの定義と同様である。具体的には、微細凸部５７及び微細凹部５８の幅及び深さは、３０ｎｍ〜１０００ｎｍであってもよい。さらに、転写物５が複数の微細凹凸部５４を有する場合には、微細凹凸部５４の幅及び深さは、微細凹凸部５４が形成される位置ごとに異なる値となることができる。

【0053】

微細凹凸部５４が設けられた主凹凸部５１の表面は、１０ｎｍ〜１５０ｎｍの算術平均粗さを有する。ここで、算術平均粗さとは、原盤１の主凹凸部１１の表面の算術平均粗さと同様に求めることができる。さらに、微細凹凸部５４が設けられた主凹凸部５１の表面は、１．１〜３．０の比表面積率を有する。ここで、比表面積率とは、原盤１の主凹凸部１１の表面の比表面積率と同様に求めることができる。

【0054】

微細凹凸部５４の形成方向は、特に限定されるものではなく、微細凹凸部５４は、原盤１の微細凹凸部１４の平面形状が転写した平面形状を有するため、原盤１の微細凹凸部１４の平面形状に従って様々な方向とすることができる。ここで、微細凹凸部５４の形成方向は、原盤１の微細凹凸部１４と同様に定義される。例えば、微細凹凸部５４は、直線状の主凹凸部５１の長手方向に沿って直線状に延びるように設けられることができる。この場合、微細凹凸部５４の形成方向は、直線状の主凹凸部５１の長手方向に沿った方向である。また、主凹凸部５１の形状が曲線や折れ曲がったものであっても、微細凹凸部５４は、基材５０の面内において主凹凸部５１が延びる方向に沿って設けられることができ、この場合の微細凹凸部５４の形成方向も、主凹凸部５１の長手方向に沿った方向である。さらに、微細凹凸部５４の形成方向が、原盤１の微細凹凸部１４と同様に、直線状の主凹凸部５１の長手方向に対して直交する方向であってもよく、直線状の主凹凸部５１の長手方向に対して傾斜した方向であってもよく、これらを組み合わせたものであってもよい。また、微細凹凸部５４の平面形状は、これまで説明した例のように線状に限定されるものではなく、ドット状や網目状であってもよい。

【0055】

なお、先に説明したように、本実施形態に係る転写物５は、原盤１の主凹凸部１１及び微細凹凸部１４が転写されて形成された主凹凸部５１及び微細凹凸部５４を有する。転写物５の主凹凸部５１の表面に微細凹凸部５４が設けられることにより、主凹凸部５１の表面の表面積がより大きくなり、主凹凸部５１の表面の親水性を高めることができる。また、微細凹凸部５４に流体が流れこむと、流体と微細凹凸部５４との界面での作用により、主凹凸部５１における流体の流動性が変化する。したがって、微細凹凸部５４の形状を変えることにより、主凹凸部５１に流れる流体の流れやすさ（流速）を制御することができる。さらに、位置ごとに異なる形状を持つ微細凹凸部５４を主凹凸部５１に設けた場合には、微細凹凸部５４の形状に応じて、流体の流速が変化することとなる。

【0056】

すなわち、本実施形態に係る転写物５においては、主凹凸部５１の表面に微細凹凸部５４が設けられることにより主凹凸部５１の表面の親水性を高めることができる。さらに、微細凹凸部５４の形状を変えることにより、主凹凸部５１に流れる流体の流れやすさを容易に制御することができる。

【0057】

<マイクロ流体チップ>
本実施形態に係る転写物５を含む、マイクロリアクター等といったマイクロ流体チップを作製することができる。例えば、上記の転写物５を含むマイクロ流体チップにおいては、転写物５の凹部５３が、流体を流すためのマイクロ流路となることができ、もしくは、流体を溜めるためのウェルとなることができる。この場合には、転写物５の凹部５３の底面に微細凹凸部５４が設けられることにより、凹部５３の底面の表面積がより大きくなり、凹部５３の底面の親水性を高めることができる。また、凹部５３の底面の微細凹凸部５４に流体が流れこむと、流体と微細凹凸部５４との界面での作用により、流体の流動性が変化する。したがって、微細凹凸部５４の形状を変えることにより、凹部５３に流れる流体の流れやすさを制御することができる。したがって、凹部５３に流れる流体の性質に応じて微細凹凸部５４の形状を選択することが可能である。

【0058】

また、転写物５の凹部５３を覆うように基板を張り、キャピラリとして使用することができるマイクロ流体チップを作製することもできる。

【0059】

<原盤１の製造方法>
図６を参照して、本実施形態に係る原盤１の製造方法について説明する。図６は、本実施形態に係る原盤１の製造方法のフローとともに、各工程における原盤１を厚み方向に切断した際の断面を模式的に示した図を示す。

【0060】

まず、ステップＳ１０１において、電解メッキもしくは無電解メッキといったメッキ等の方法を用いて、基材１０の表面に表面層１６を形成する。なお、この表面層１６を形成するステップＳ１０１は省略してもよい。

【0061】

次に、ステップＳ１０２において、表面層１６の表面に対して、超精密切削加工機によりダイヤモンドバイト等を用いて鏡面切削加工を行い、表面層１６の表面もしくは基材１０の表面を平坦化する。なお、この工程では、ダイヤモンドバイトを用いた鏡面切削加工に限定されるものではなく、固定砥粒を用いた鏡面研削、遊離砥粒を用いた研磨加工を用いてもよい。

【0062】

さらに、ステップＳ１０３において、超精密切削加工機によりダイヤモンドバイト等を用いて、表面層１６の表面もしくは基材１０の表面に、基材１０の面方向に延びる主凹凸部１１を形成する。なお、この工程では、ダイヤモンドバイトを用いた超精密切削加工に限定されるものではなく、フォトリソ加工、レーザ加工を用いてもよい。また、主凹凸１１に対応する凹凸構造が形成された型から電鋳により転写したものを基材１０として用いてもよい。

【0063】

次に、ステップＳ１０４において、電解メッキもしくは無電解メッキといったメッキ、スパッタ、蒸着、イオンプレーティング、ＣＶＤ、スピンコーティング、塗布、スリットコーティング、ディップコーティング、またはスプレーコーティングなどの方法を用いて、主凹凸部１１の表面を覆う被覆層１５を形成する。なお、この被覆層１５を形成するステップＳ１０４は省略してもよい。

【0064】

そして、ステップＳ１０５において、レーザ加工装置８を用いて、主凹凸部１１の表面に１０ピコ秒以下のパルス幅を有する超短パルスレーザを照射して、主凹凸部１１の表面に主凹凸部１１と比べてピッチが狭い微細凹凸部１４を形成し、原盤１を製造する。なお、レーザ加工装置８の詳細については後で説明する。レーザ波長、繰り返し周波数、パルス幅、フルエンス、パルス数、ビームサイズ、走査速度、走査方向、ビーム走査ピッチ、偏光方向などのレーザの照射条件により微細凹凸部１４の形状等が変化するため、所望の微細凹凸部１４となるように、上記照射条件を選択する。さらに、転写物５の親水性を向上させるためには、原盤１を作製する際の超短パルスレーザの１ショットあたりのフルエンスを０．１６Ｊ／ｃｍ^２より大きくすることが好ましい。なお、主凹凸部１１の構造により、照射されたレーザ光が干渉、回折を起こし、主凹凸部１１の表面上におけるレーザ強度がその位置に応じて周期的に変化する。このようなレーザ強度の周期的な変化により、位置に応じて幅及び深さの異なる微細凹凸部１４を主凹凸部１１の表面に形成することができる。このレーザ強度の周期的変化は、主凹凸部１１の形状やレーザの波長に基づき計算により求めることができる。したがって、上記照射条件を最適に選択することが可能となり、所望の微細凹凸部１４を原盤１に形成することができる。さらに、所望の微細凹凸部１４を有する原盤１を用いて転写物５を製造することにより、転写部５において使用される流体の性質に応じて最適化された微細凹凸部５４を転写物５の表面に形成することができる。

【0065】

レーザのスポット幅は、レンズ等を用いることにより制御することができる。以下にレーザのスポット幅について、図７を用いて説明する。図７は、原盤１の製造工程における超短パルスレーザのスポット幅及び照射方法を示す図である。図７（ａ）は、レーザのスポット幅を小さくして、原盤１の凹部１３の底面にのみレーザを照射する場合である。この場合には、原盤１の凹部１３の底面にのみ微細凹凸部１４が形成される。図７（ｂ）は、図７（ａ）と同様にレーザのスポット幅を小さくして、凸部１２の上面にのみレーザを照射する場合である。この場合には、凸部１２の上面にのみ微細凹凸部１４が形成される。また、図７（ｃ）のように、レーザスポット幅を小さくすることなく、主凹凸部１１の表面全体にレーザを照射してもよい。この場合には、凹部１３の底面及び凸部１２の上面の両方に微細凹凸部１４が形成される。

【0066】

レーザの走査方向は、特に限定されるものではなく、所望の微細凹凸部１４が形成されるように走査方向を制御することができる。以下にレーザの走査方向について、図８を用いて説明する。図８は、原盤１の製造工程における超短パルスレーザの照射方向の例を示す図である。なお、図８においては、レーザ光の偏光方向についても併せて図示している。図８（ａ）は、基材１０の面方向に延びる主凹凸部１１に沿って走査した場合のレーザの走査方向の例を示す。図８（ｂ）は、基材１０の表面において曲線状に曲がった平面形状を持つ主凹凸部１１に沿って走査した場合のレーザの走査方向の例を示す。図８（ｃ）は、基材１０の表面において鈍角を形成するように折れ曲がった平面形状を持つ主凹凸部１１に沿って走査した場合のレーザの走査方向の例を示す。なお、図８（ａ）から図８（ｃ）の例では、レーザ光は、直線偏光であって、偏光方向は主凹凸部１１の長手方向と直交している。

【0067】

レーザ光は、直線偏向であっても楕円偏光であっても円偏光であってもよい。さらに、偏光方向や走査方向を変えることにより、微細凹凸部１４の形成方向や形状等を変えることができる。以下に、レーザの偏光方向及び走査方向と微細凹凸部１４の形状とを図９を用いて説明する。図９は、原盤１の製造工程における超短パルスレーザの偏光方向及び走査方向と微細凹凸部１４の平面形状を示す図である。図９（ａ）は、直線偏光の例であり、偏光方向を主凹凸部１１の長手方向と直交するようにし、レーザを主凹凸部１１の長手方向に沿って走査した場合である。この場合には、主凹凸部１１の長手方向に沿って延びる各微細凹凸部１４が形成される。図９（ｂ）は、直線偏光の例であり、偏光方向を主凹凸部１１の長手方向と同じにし、レーザを主凹凸部１１の長手方向に沿って走査した場合である。この場合には、主凹凸部１１の長手方向に対して直交する方向に延びる微細凹凸部１４が形成される。図９（ｃ）は、直線偏光の例であり、偏光方向を主凹凸部１１の長手方向に対して傾斜した方向とし、レーザを主凹凸部１１の長手方向に沿って走査した場合である。この場合には、偏光方向と直交し、且つ、主凹凸部１１の長手方向に対して傾斜した方向を持つ微細凹凸部１４が形成される。さらに、図９（ｄ）は、円偏光を用いて、レーザを主凹凸部１１の長手方向に沿って走査した場合である。この場合には、異方性のないドット状もしくは網目状の微細凹凸部１４が形成される。また、図９（ｅ）は、偏光方向を位置ごとに変化させつつ、レーザを主凹凸部１１の長手方向に沿って走査した場合である。この場合には、位置ごとに異なる形状の微細凹凸部１４が形成される。

【0068】

すなわち、本実施形態に係る原盤１の製造方法においては、レーザのスポット幅、走査方向、及び偏光方向等を変えることによって、所望の微細凹凸部１４を形成することができる。レーザのスポット幅、走査方向、及び偏光方向等は、自由に制御することが可能であるため、容易に所望の微細凹凸部１４を形成することができる。

【0069】

（レーザ加工装置８の構成例）
さらに、図１０を参照して、本実施形態に係る原盤１の製造方法にて使用されるレーザ加工装置８の構成例について説明する。

【0070】

図１０は、板状の原盤１を作製するためのレーザ加工装置８の構成の一例を示す概略図である。レーザ本体３４０は、例えば、サイバーレーザー株式会社製のＩＦＲＩＴ（商品名）である。レーザ加工に用いるレーザの波長は、例えば、８００ｎｍである。ただし、レーザ加工に用いるレーザの波長は、４００ｎｍや２６６ｎｍなどでもかまわない。繰り返し周波数は、加工時間と、形成される凹部１３又は凸部１２の狭ピッチ化とを考慮すると、大きいほうが好ましく、１，０００Ｈｚ以上であることが好ましい。レーザのパルス幅は短い方が好ましく、２００フェムト秒（１０^−１５秒）〜１０ピコ秒（１０^−１２秒）程度であることが好ましい。

【0071】

レーザ本体３４０は、垂直方向に直線偏光したレーザ光を射出するようになっている。そのため、本実施形態に係るレーザ加工装置８では、波長板３４１（例えば、λ／２波長板）を用いて、偏光方向を回転等させることで、所望の方向の直線偏光又は円偏光を得るようにしている。また、レーザ加工装置８では、レーザ光の強度分布がガウス分布となっている。また、直交させた２枚のシリンドリカルレンズ３４３を用いて、レーザ光を絞ることにより、所望のビームサイズになるようにしている。なお、球面レンズによってレーザ光を絞ってもよい。

【0072】

板状の原盤１を加工する際には、リニアステージ３４４を等速で移動させる。また、ビームスポットのサイズより大きな面に対して加工を行いたい場合は、ビームを走査することで加工を行いたい面全体に凸凹形状を付与する。

【0073】

所望の微細凹凸部１４を得るために変化させることが可能なパラメーターとしてフルエンスがある。本実施形態におけるフルエンスは、１ショット（１パルス）あたりのエネルギー密度のピーク値とした。すなわち、ビームプロファイラ（オフィール社製ＳＰ６２０Ｕ、及びソフトウェアＢｅａｍＳｔａｒ）を用いてビームプロファイルを測定し、断面プロファイルに対してガウシアンのフィッティングをかけて、そのパワー密度（Ｗ／ｃｍ^２）のピーク値を、レーザの繰り繰り返し周波数（Ｈｚ）で割ることで、パルスあたりのエネルギー密度（Ｊ／ｃｍ^２）に変換して得られる値を、フルエンスとして用いた。また、トップハット型ビームの場合のフルエンスは、トップハット型のフィッティングをかけ、そのパワー密度のトップの値から同様にエネルギー密度を求めることにより得られる。

【0074】

すなわち、上記のレーザ加工装置８において、レーザ波長、繰り返し周波数、パルス幅、フルエンス、パルス数、ビームサイズ、走査速度、走査方向、ビーム走査ピッチ、偏光方向などのレーザの照射条件を調整することで、所望の微細凹凸部１４を被覆層１５に形成することができる。

【0075】

<転写物５の製造方法>
本実施形態においては、本実施形態に係る原盤１を用いて、インプリント転写法により転写物５を製造する。このように、インプリント転写法を用いることにより、親水性の高い領域を有する転写物５を容易に大量生産することができる。図１１を参照して、本実施形態に係る転写物５の製造方法について説明する。図１１は、本実施形態に係る原盤１を用いた転写物５の製造方法のフローとともに、各工程における転写物５を厚み方向に切断した際の断面を模式的に示した図を示す。

【0076】

まず、ステップＳ２０１において、原盤１に対して洗浄を行う。さらに、原盤１の主凹凸部１１の表面に対して、硬化型親水樹脂５６の付着を防ぐための離型処理を行う。

【0077】

次に、ステップＳ２０２において、硬化型親水性樹脂５６を、塗布装置を用いて、原盤１の主凹凸部１１が設けられた表面に塗布し、樹脂層５５を形成する。なお、塗布装置は、グラビアコーター、ワイヤーバーコーター、またはダイコーターなどの塗布手段を備える。

【0078】

さらに、ステップＳ２０３において、基材５０を樹脂層５５に押し当てる。この際、原盤１の主凹凸部１１に樹脂層５５の組成物である硬化型親水性樹脂５６が充填される。さらに、主凹凸部１１の表面に設けられた微細凹凸部１４にも、硬化型親水性樹脂５６が充填される。

【0079】

次に、硬化型親水性樹脂５６を硬化させる。硬化型親水性樹脂５６が熱硬化型であれば樹脂層５５に熱を加え、硬化型親水性樹脂５６が光硬化型であれば樹脂層５５に光を照射して、硬化型親水性樹脂５６を硬化させる。以下の説明では、硬化型親水性樹脂５６は、紫外線硬化型親水性樹脂であるとして説明を行う。紫外線硬化型親水性樹脂とは、紫外線領域の波長を有する光を照射することにより、硬化する樹脂である。樹脂層５５に紫外線を照射して、紫外線硬化型親水性樹脂５６を硬化させる。紫外線の照射は、例えば、紫外線ランプを用いることにより行うことができる。

【0080】

そして、ステップＳ２０４において、樹脂層５５の組成物である紫外線硬化型親水性樹脂５６が硬化した後に、樹脂層５５を原盤１から離型する。この際、樹脂層５５が基材５０に付着している場合には、基材５０とともに樹脂層５５を原盤１から離型する。このようにして、原盤１の主凹凸部１１の形状が転写された樹脂層５５を有する転写物５を製造することができる。転写物５の樹脂層５５に形成された主凹凸部５１は、原盤１の主凹凸部１１が転写された形状を有する。さらに、主凹凸部５１の表面には微細凹凸部５４が形成され、微細凹凸部５４は、原盤１の微細凹凸部１４が転写された形状を有する。

【0081】

さらに、以上のように製造した転写物５をレプリカ原盤として用いて、さらに転写を行うことにより、さらなる転写物５を作製してもよい。

【0082】

すなわち、本実施形態に係る転写物５の製造方法においては、原盤１を用いてインプリント転写を行うことにより、転写物５を容易に大量生産することができる。また、転写物５の主凹凸部５１の表面に微細凹凸部５４が設けることが可能であるため、製造された転写物５の主凹凸部５１の表面の親水性を高めることができる。

【0083】

また、円筒形の原盤１を用いることにより、ロールツーロール（ｒｏｌｌ−ｔｏ−ｒｏｌｌ）方式でのインプリントを行うことができ、より量産性を高めることができる。

【0084】

以上のように、本実施形態によれば、原盤１を用いてインプリント転写を行うことにより、転写物５を容易に大量生産することができる。さらに、この転写物５の主凹凸部５１の表面に微細凹凸部５４が設けることが可能であるため、主凹凸部５１の表面の親水性が高められた転写物５を容易に大量生産することが可能である。また、本実施形態においては、原盤１を製造する際に用いられるレーザの照射条件等を変えることで、原盤１に形成される微細凹凸部１４の形状等を容易に変えることができる。したがって、本実施形態によれば、原盤１に所望の微細凹凸部１４を形成することができ、原盤１を用いて転写することにより、転写物５にも所望の微細凹凸部５４を形成することができる。さらに、転写物５の微細凹凸部５４の形状を変えることも可能であるため、微細凹凸部５４の形状を変えることにより、主凹凸部５１に流れる流体の流れやすさ（流速）を制御することもできる。

【実施例】

【0085】

以下では、実施例及び比較例を示しながら、本発明の実施形態に係る原盤１及び転写物５について、具体的に説明する。なお、以下に示す実施例は、本発明の実施形態に係る原盤１及び転写物５のあくまでも一例であって、本発明の実施形態に係る原盤１及び転写物５が下記の例に限定されるものではない。

【0086】

<原盤１の製造>
以下の方法により、実施例１〜６及び比較例に係る原盤１を製造した。

【0087】

（実施例１）
１０ｍｍ厚、２５ｍｍ四方のＳＵＳ４２０（マルテンサイト系ステンレス鋼）の基材１０の表面に、厚さ１５０μｍのＮｉＰメッキ処理を施し、ＮｉＰからなる表面層１６を形成した。

【0088】

次に、ＮｉＰの表面層１６が設けられた基材１０の表面に、超精密切削加工機を用いてダイヤモンドバイトにより基材１０の面内に直線状に延びる複数の凹部１３を形成することにより、複数の主凹凸部１１を形成した。具体的には、凹部１３の底面の幅は４０μｍ、凹部１３の基材１０の表面からの深さは１２０μｍ、主凹凸部１１のピッチ（周期）は２００μｍとした。

【0089】

さらに、主凹凸部１１の表面に、ＤＬＣコーティングを行い、厚み１μｍのＤＬＣからなる被覆層１５を形成した。

【0090】

続いて、超短パルスレーザを主凹凸部１１の表面に照射した。レーザの照射は、波長７８０ｎｍ、パルス幅２００ｆｓ、繰り返し周波数１ｋＨｚ、最大出力１Ｗ、直線偏光の超短パルスレーザ加工装置８を用いた。レンズを介してビームを成形し、主凹凸部１１の表面においてΦ４００μｍ程度の大きさのガウシアンビームとした。超短パルスレーザの１ショットあたりのフルエンスを０．３１Ｊ／ｃｍ^２とし、レーザの偏光方向が主凹凸部１１の長手方向と直交するように、光路上の波長板の角度を設定した。さらに、８０μｍのピッチでオーバーラップさせながら、レーザを主凹凸部１１の長手方向に２０ｍｍ／ｓの走査速度で走査させることにより、主凹凸部１１の表面全体にレーザを照射した。以上工程により、実施例１に係る原盤１を製造した。

【0091】

（実施例２）
レーザの照射フルエンスを０．２８Ｊ／ｃｍ^２とした以外は、実施例１と同様に原盤を作製した。

【0092】

（実施例３）
レーザの照射フルエンスを０．２５Ｊ／ｃｍ^２とした以外は、実施例１と同様に原盤を作製した。

【0093】

（実施例４）
レーザの照射フルエンスを０．２２Ｊ／ｃｍ^２とした以外は、実施例１と同様に原盤を作製した。

【0094】

（実施例５）
レーザの照射フルエンスを０．１９Ｊ／ｃｍ^２とした以外は、実施例１と同様に原盤を作製した。

【0095】

（実施例６）
基材１０をＳＵＳ３０４（ステンレス鋼）とし、その表面に、波長５１５ｎｍ、パルス幅３ｐｓ、繰り返し周波数５０ｋＨｚ、最大出力７．７Ｗ、ビームサイズ約１００μｍ×１００μｍ（トップハット型のビームプロファイル）、走査ピッチ１００μｍ、走査速度３１ｍｍ／ｓ、レーザの照射フルエンス０．０８Ｊ／ｃｍ^２の条件で加工し、原盤１を作成した。

【0096】

（比較例）
超短パルスレーザ照射を行わなかった点以外は、実施例１と同様に原盤を作製した。

【0097】

<原盤１の評価>
上記の工程により製造した原盤１の評価を行った。具体的には、上記の工程により製造した実施例４に係る原盤１の微細凹凸部１４を走査型電子顕微鏡（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ：ＳＥＭ）を用いて観察した。図１２を用いて、実施例４に係る原盤１のＳＥＭの観察結果を説明する。図１２は、実施例４に係る原盤１の主凹凸部１１の表面を観察したＳＥＭ画像である。詳細には、図１２（ａ）は、原盤１の凸部１２の上面を観察したＳＥＭ画像であり、図１２（ｂ）は、原盤１の凹部１３の底面を観察したＳＥＭ画像である。これらのＳＥＭ画像からわかるように、微細凹凸部１４は、凸部１２の上面及び凹部１３の底面に形成されている。さらに、微細凹凸部１４は、主凹凸部１１の長手方向に沿って延びるように形成されている。

【0098】

なお、主凹凸部１１の形状によるレーザ光の干渉、回折の発生や、レーザのフォーカス位置からのズレ量の違いにより、レーザ強度分布に変化が生じるため、凸部１２の上面に形成された微細凹凸部１４と、凹部１３の底面に形成された微細凹凸部１４とでは、微細凹凸部１４の幅や微細凹部１８の深さに違いが生じる。さらに、凹部１３の底面内でも、微細凹凸部１４の幅や微細凹部１８の深さが、その位置ごとに異なる値となっている。

【0099】

<転写物５の作製>
上記の工程により製造した実施例１〜６及び比較例に係る原盤１を用いて、下記に説明する工程により転写物５を作製した。

【0100】

原盤１に対して洗浄及び離型処理を行う。次に、アクリル樹脂アクリレートからなる紫外線硬化型親水性樹脂５６を原盤１の主凹凸部１１が設けられた表面に塗布し、樹脂層５５を形成する。次に、樹脂基材５０を樹脂層５５に押し当てる。そして、樹脂層５５に、紫外線ランプを用いて中心波長３６５ｎｍの紫外線を照射して、紫外線硬化型親水性樹脂５６を硬化させる。さらに、樹脂層５５を原盤１から離型することにより、実施例１〜６及び比較例に係る転写物５を作製した。

【0101】

<転写物５の評価>
実施例１〜６に係る原盤１を用いて形成した転写物５の凹部５３の底面に形成された微細凹凸部５４をＡＦＭにより観察した。図１３を用いて、実施例１〜５に係る転写物５の微細凹凸部５４のＡＦＭの観察結果を説明する。図１３（ａ）〜（ｅ）は、実施例１〜５に係る原盤１を用いて形成された転写物５の凹部５３の底面に形成された微細凹凸部５４のＡＦＭデータである。さらに、これらのＡＦＭデータに基づいて、各転写物５の凹部５３の底面の算術平均粗さ（Ｒａ）及び比表面積率を算出した。

【0102】

さらに、実施例１〜６及び比較例に係る転写物５の凹部５３の底面における純水接触角を測定した。純水接触角は、親水性の指標として用いることができ、その値が小さいほど、親水性が高いと判断することができる。純粋接触角の測定は、自動接触角計ＣＡ−Ｖ（協和界面科学社製）を用い、純水をシリンジに入れて、その先端にステンレス製の針を取り付けて、２５℃の条件のもと、滴下量１μＬを凹部５３の底面に滴下して測定を行う。

【0103】

実施例１〜６及び比較例に係る転写物５の凹部５３の底面の算術平均粗さ、比表面積率、及び純粋接触角を、原盤１の作製時の加工条件（レーザ照射のフルエンスの値）、原盤１のレーザ照射部の材質とともに、以下の表１に示す。

【0104】

【表1】

【0105】

実施例１〜５に係る転写物５の凹部５３の底面には、図１３の各ＡＦＭのデータからわかるように、微細な凹凸構造、すなわち微細凹凸部５４が形成されている。これは、原盤１の凸部１２の表面に形成された微細凹凸部１４の形状が転写物５に転写されたことによるものである。

【0106】

実施例１〜６に係る転写物５の凹部５３の底面は、比較例と比べて、液体の流速が早くなり、親水性が向上した。さらに、実施例１〜６に係る転写物５の凹部５３の底面は、比較例と比べて、純水接触角が小さいことからも、親水性が向上していることがわかる。これは、転写物５の凹部５３の底面に微細凹凸部５４が設けられたことによるものと考えられる。

【0107】

表１の結果から、転写物５の凹部５３の底面に微細凹凸部５４を形成し、転写物５の凹部５３の底面が、１０ｎｍ〜１５０ｎｍの算術平均粗さと１．１〜３．０の比表面積率とを有する場合に、比較例に係る微細凹凸部５４のない転写物５に比べて親水性が向上することがわかった。

【0108】

また、実施例６のレーザ照射部の材質がＳＵＳ３０４（ステンレス鋼）の場合、レーザの１ショットあたりのフルエンスが０．０８Ｊ／ｃｍ^２であっても、実施例１〜５の原盤１のレーザ照射部の材質がＤＬＣの場合と同等の算術平均粗さＲａと比表面積率とを有する転写物５の微細凹凸部５４が形成され、親水性が向上していることがわかった。このことから、レーザ照射部の材質によって好適なフルエンスの範囲は異なることがわかる。なお、材質がＣｕやＮｉの場合もＳＵＳ３０４と同様の結果が得られている。

【0109】

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

【符号の説明】

【0110】

１ 原盤
５ 転写物
８ レーザ加工装置
１０、５０ 基材
１１、５１ 主凹凸部
１２、５２ 凸部
１３、５３ 凹部
１４、５４ 微細凹凸部
１７、５７ 微細凸部
１８、５８ 微細凹部
１５ 被覆層
１６ 表面層
３４０ レーザ本体
３４１ 波長板（例えば、λ／２波長板）
３４３ シリンドリカルレンズ
３４４ リニアステージ
５５ 樹脂層
５６ 硬化型親水性樹脂

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】