CN105209937A - 纳米结构体 - Google Patents

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Abstract

实施有编码的纳米结构体，具有多列配置由利用基体表面的凸部或凹部形成的结构体的排列构成的轨道的结构。通过使结构体的排列沿轨道的延伸方向曲折行进而实施编码。

Description

纳米结构体
技术领域
本发明涉及实施了编码的纳米结构体。
背景技术
将利用基板表面的凸部或凹部形成的结构体按照可见光波长以下的微细间距多列配置的纳米结构体，作为对于可见光波长区的光发挥优异的防反射效果的蛾眼结构已为人所知，并且作为防反射膜等的光学元件而加以使用。
关于具有蛾眼性能的纳米结构体，为了抑制外观上斑点的产生，已知以正弦波或三角波调制构成纳米结构体的各个结构体的排列而使之曲折行进（摆动）（专利文献1）。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特许4535199号说明书。
发明内容
发明要解决的课题
另一方面，纳米结构体能够以制品为模型通过转印表面凹凸而容易制作出仿制品。因此，希望对纳米结构体进行生产管理代码、批号等的编码。
作为纳米结构体的制作方法有这样的方法，即，首先用激光来曝光在表面具有抗蚀剂层的原盘，通过显影来对原盘的表面的抗蚀剂层进行构图，接着，以构图后的抗蚀剂层为掩模，通过蚀刻原盘来在原盘形成表面凹凸，将该表面凹凸转印到树脂材料。另外，纳米结构体中，需要按照四方格子、六方格子等以高密度排列各个结构体。因此，作为对纳米结构体进行编码的方法，可考虑以编码信号对曝光原盘的激光进行强度调制。
然而，若对曝光原盘的激光进行强度调制，则能够使大小成为以既定间距排列的各个结构体的直径，因此结构体的填充密度下降，或者，需要各个结构体的曝光方向的排列即轨道彼此的间距（轨道间距）的调整，制法变得复杂。
另外，还可以考虑利用专利文献1中记载的摆动技术来进行编码，但是仅以正弦波或三角波调制构成蛾眼结构的各个结构体的排列，是难以对生产管理代码、批号等进行编码。
相对于此，本发明目的在于以简便的方法实施编码的纳米结构体。
用于解决课题的方案
为了解决上述课题，本发明提供一种纳米结构体，是多列配置由利用基体表面的凸部或凹部形成的结构体的排列构成的轨道而成纳米结构体，通过使结构体的排列沿轨道的延伸方向曲折行进而实施编码。
另外，本发明提供一种上述纳米结构体的制作方法，包括：
在原盘的表面形成抗蚀剂层的工序；
对原盘上的抗蚀剂层脉冲照射激光，并且使照射位置移动，从而形成由以曝光部构成的斑点状潜影的曝光方向的微细间距的排列构成的轨道多列配置而成的潜影图案的工序；
将潜影进行显影而形成抗蚀剂图案的工序；
以抗蚀剂图案为掩模对原盘进行蚀刻处理从而在原盘的表面形成凹凸图案的工序；以及
对树脂材料转印原盘的表面凹凸的工序，
在形成所述潜影图案的工序中，以使轨道沿该轨道的延伸方向曲折行进的方式使激光偏转。
发明效果
依据本发明的纳米结构体，结构体的排列沿轨道的延伸方向曲折行进，通过该曲折行进的周期、振幅，能够对生产管理代码、批号等进行编码。
附图说明
图1的A是实施例的纳米结构体的概略平面图，B是A所示的纳米结构体的局部放大平面图，C是B的轨道T1、T3上的截面图，D是B的轨道T2、T4上的截面图，E是示出在纳米结构体的原盘的制造中形成与B的轨道T1、T3对应的潜影的激光的调制波形的概略线图，F是示出纳米结构体的原盘的制造中形成与B的轨道T2、T4对应的潜影的激光的调制波形的概略线图。
图2是实施例的编码的说明图。
图3是实施例的编码的说明图。
图4是滚筒原盘曝光装置的概略说明图。
具体实施方式
以下，参照附图详细说明本发明。
图1的A是本发明的一实施例的纳米结构体1的概略平面图，B是其局部放大图，C是B的轨道T1、T3上的截面图，D是B的轨道T2、T4上的截面图。该纳米结构体1中，由基体2的表面的凸部形成的结构体3以微细的既定间距P1排列的轨道T1、T2、T3、…，构成以既定轨道间距Tp排列多数的蛾眼结构。此外，本发明的纳米结构体不局限于蛾眼结构，还包含例如线栅（wiregrid）、纳米槽波长板、纳米槽滤波器、结构色器件等。
在此，结构体3的微细间距P1的大小例如设为可见光波长以下，更具体而言能够设为约300nm以下。根据用途，还能够设为1000nm以下。
基体2由聚碳酸酯（PC）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）等的透明性合成树脂或者玻璃等形成。
基体2的形状能够为例如膜状、片状、板状、块状等。
另外，在纳米结构体1中，相邻的轨道T1、T2、T3、T4彼此中，结构体3的排列的间距错开半个间距，由此，在各轨道T1、T2、T3、T4中，相邻的轨道彼此的结构体3成为彼此不同的配置，结构体3的配置图案，如图1的B所示成为准六方格子的图案。此外，本发明中，结构体的配置图案不限于准六方格子。既可为正六方格子，也可为正四方格子，准四方格子也可。在此，准六方格子是指将正六方格子沿轨道T1、T2、T3、T4的延伸方向（图1的x方向）拉伸而使之应变的图案，准四方格子是指将正四方格子沿轨道T1、T2、T3、T4的延伸方向（图1的x方向）拉伸而使之应变的图案。
此外，本发明中，各个结构体3的形状自身无特别限制，既可为底面为圆形、椭圆形、长圆形、卵形等的锥体结构，也可以使底面为圆形、椭圆形、长圆形、卵形等且项部形成为曲面，使顶部形成为平坦也可。另外，在各结构体3之间设置微小的凸部也可。
关于各结构体3的高度也无特别限定，例如，可为180nm～420nm左右。
结构体3能够通过在基体2的表面形成凸部、或者形成凹部而设置。
本实施例的纳米结构体1中，特征在于，结构体3的排列沿轨道T1、T2、T3、…的延伸方向曲折行进，从而对制造者识别信息、管理信息等进行编码。即，在轨道T1、T2、T3、…的延伸方向观察纳米结构体1的情况下，在纳米结构体1依次形成曲折行进区域R1、非曲折行进区域R2、曲折行进区域R3、非曲折行进区域R4。曲折行进区域R1为既定振幅的正弦波的1个周期，曲折行进区域R3是振幅比曲折行进区域R1大的周期长的正弦波的2个周期。这样，该纳米结构体1中，通过适当地改变结构体3的排列曲折行进的区域的有无、曲折行进区域的轨道排列方向的位置、曲折行进的周期（波长）、曲折行进的振幅，能对纳米结构体1编码制造者识别信息、管理信息等。
另外，纳米结构体1中，曲折行进区域R1、R3中各轨道T1、T2、T3、…的相位也一致。因此，纳米结构体1中的结构体3的填充密度不会因结构体3的排列的曲折行进而下降，在纳米结构体1采用蛾眼结构的情况下，也不会损害其性能。
本发明中，为了对纳米结构体实施编码，能够使结构体3的排列采取各种曲折行进方式。例如，图2所示的实施例的纳米结构体1B中，结构体3形成四方格子排列，为了进行编码，在轨道的延伸方向的整个区域中使各轨道同步并以正弦波曲折行进。更详细而言，连续地形成以既定周期及既定振幅的正弦波的1.5个周期形成的区域1A、以与区域1A相比周期短且振幅大的正弦波的2.5个周期形成的区域2A、和以周期长度与区域2A相同且振幅比区域2A更大的正弦波的1个周期形成的区域3A。
图3所示的纳米结构体1C由1个周期的正弦波的曲折行进区域和无曲折行进的区域和2个周期的正弦波的曲折行进区域形成。这样，利用同一波形的曲折行进区域的间断配置来进行编码也可。
本发明的纳米结构体中，在使结构体3的排列沿轨道的延伸方向曲折行进时，通常，曲折行进的振幅设为±10nm～±1μm、曲折行进的一个周期的延伸方向的长度设为1～50μm。
本发明的纳米结构体能够通过以下方式制作，即，在没有编码区域的公知的纳米结构体的制作方法中，形成潜影图案的工序中使激光偏转，以使潜影图案基于编码信号而曲折行进。即，本发明的纳米结构体能够通过以下工序制作：
在原盘的表面形成抗蚀剂层的工序；
对原盘上的抗蚀剂层脉冲照射激光，并且使照射位置移动，从而形成由以曝光部构成的斑点状潜影的曝光方向的微细间距的排列构成的轨道多列配置而成的潜影图案的工序，其中使激光偏转，以使轨道沿该轨道的延伸方向曲折行进；
将潜影进行显影而形成抗蚀剂图案的工序；
以抗蚀剂图案为掩模对原盘进行蚀刻处理从而在原盘的表面形成凹凸图案的工序；以及
对树脂材料转印原盘的表面凹凸的工序。
图4是对形成潜影图案合适的滚筒原盘曝光装置10的概略说明图。该滚筒原盘曝光装置10具有：发射用于对滚筒原盘11的表面贴膜的抗蚀剂层12进行曝光的激光（波长266nm）的激光源13；从激光源13出射的激光L入射的电光学元件（EOM）14；由偏振分束器构成的反射镜15；以及光电二极管16，由光电二极管16接受透射反射镜15的偏振分量，光电二极管16控制电光学元件14而进行激光L的相位调制，从而使激光噪声成为±1％以下。
另外，该滚筒原盘曝光装置1具有对于相位调制的激光L进行强度调制和激光的偏转的调制偏转光学系统（OM/OD）17。调制偏转光学系统（OM/OD）17具备聚光透镜18、音响光学元件/音响光学偏转元件（AOM（Acoustic-OpticalModulator）/AOD（Acoustic-OpticalDiflector））19、制造平行光的透镜20。另外，具有形成潜影的二维图案的成型机21和驱动器22，成型机21控制对抗蚀剂层12照射激光的定时，驱动器22控制音响光学元件/音响光学偏转元件（AOM/AOD）19，从而对激光进行调制。
该潜影的二维图案的形成中，更具体而言，成型机21按每一个轨道产生极性反转成型机信号和使滚筒原盘11的旋转控制器同步的信号，利用AOM/AOD19进行强度调制。通过以恒定角速度（CAV）且适当的转速和适当的调制频率进行曝光，从而能够以既定间距形成既定大小的斑点状潜影。另外，使激光曲折行进的信号从成型机21供给驱动器22，通过采用Sin波、脉冲串波等的FM调制或AM调制的一种或适当组合多种进行调制，从而AOM/AOD19控制激光的照射方向，在潜影的二维图案形成曝光方向的曲折行进。
例如，在形成六方格子的潜影图案的情况下，使滚筒原盘11的圆周方向的周期（即，曝光方向的间距P1）为315nm、对于圆周方向约60度方向（约-60度方向）的倾斜间距P2为300nm、输送间距Tp为251nm（勾股定理）。在该情况下，滚筒原盘11的转速采用为例如1800、900、450rpm，对应于该转速确定成型机21的极性反转成型机信号的频率。还能同样地形成准六方格子、四方格子、准四方格子的图案的潜影。
由AOM/AOD19进行强度调制，并且响应使激光曲折行进的信号而偏转的激光，在反射镜23反射，通过移动台24上的光束扩展器（BEX）25成形为期望的光束形状，经由物镜26照射滚筒原盘11上的抗蚀剂层12。更具体而言，例如，用光束扩展器25放大到5倍的光束直径，经由数值孔径（NA）0.9的物镜26照射滚筒原盘11上的抗蚀剂层12。
滚筒原盘11承载于连接到主轴电动机27的转台28。因此，使滚筒原盘11旋转的同时，一边使激光沿高度方向移动一边向抗蚀剂层12脉冲照射激光。通过这样照射而在抗蚀剂层12形成的潜影，成为在圆周方向具有长轴的大致椭圆形状。
以上，虽然说明了使用滚筒原盘曝光装置10在抗蚀剂层12形成潜影图案的方法，但是在本发明的纳米结构体的制造方法中，也可以通过曝光在盘型原盘形成潜影图案。
在形成潜影图案后，对抗蚀剂层12进行显影处理，进行使曝光的部分的抗蚀剂溶解的显影，从而形成抗蚀剂图案。
接着，以抗蚀剂图案为掩模，对原盘进行蚀刻处理，从而在原盘的表面形成凹凸图案。该构图通过例如在CHF3气体气氛中进行等离子体蚀刻而进行。
将这样形成的在表面具有微细的凹凸图案的原盘与丙烯片等的UV树脂材料密合，通过紫外线照射等来使树脂材料硬化，并通过剥离，能够得到转印有原盘表面的微细凹凸的纳米结构体。在此，作为原盘若使用滚筒原盘，则能够得到以滚筒对滚筒方式编码的纳米结构体的大面积的片。
本发明的纳米结构体，在显示器、光电子学、光通信（光纤）、太阳能电池、照明装置等各种光器件中，为了得到基于纳米结构的功能而能够优选使用。
按照纳米结构体的用途，也可以在纳米结构体的表面形成由ITO（In2O3、SnO2：铟锡氧化物）、AZO（Al2O3、ZnO：掺铝氧化锌）、SZO、FTO（掺氟氧化锡）、SnO2（氧化锡）、GZO（掺镓氧化锌）、IZO（In2O3、ZnO：氧化铟锌）等构成的透明导电膜。在该情况下，优选使透明导电膜沿着纳米结构体的表面凹凸。透明导电膜能够通过溅射、湿涂等来形成。
标号说明
1、1B、1C　纳米结构体；2　基体；3　结构体；10　滚筒原盘曝光装置；11　滚筒原盘；12　抗蚀剂层；13　激光源；14　电光学元件（EOM）；15　反射镜；16　光电二极管；17　调制偏转光学系统（OM/OD）；18　聚光透镜；19　音响光学元件/音响光学偏转元件（AOM/AOD）；20　透镜；21　成型机；22　驱动器；23　反射镜；24　移动台；25　光束扩展器（BEX）；26　物镜；27　主轴电动机；28　转台；L　激光；P1　间距（曝光方向）；P2　倾斜间距；R1、R3　曲折行进区域；R2、R4　非曲折行进区域；T1、T2、T3、T4　轨道；Tp　轨道间距或输送间距。

Claims (6)

1.一种纳米结构体，多列配置由利用基体表面的凸部或凹部形成的结构体的排列构成的轨道而成，其中，通过使结构体的排列沿轨道的延伸方向曲折行进而实施编码。
2.如权利要求1所述的纳米结构体，其中，曲折行进区域设置在沿轨道的延伸方向观察纳米结构体的情况下的一部分或全部区域。
3.如权利要求1或2所述的纳米结构体，其中，利用曲折行进的周期或曲折行进的振幅来编码。
4.如权利要求1～3的任一项所述的纳米结构体，其中，各轨道的曲折行进的相位一致。
5.一种权利要求1～3的任一项所述的纳米结构体的制作方法，其中包括：
在原盘的表面形成抗蚀剂层的工序；
对原盘上的抗蚀剂层脉冲照射激光，并且使照射位置移动，从而形成由以曝光部构成的斑点状潜影的曝光方向的微细间距的排列构成的轨道多列配置而成的潜影图案的工序；
将潜影进行显影而形成抗蚀剂图案的工序；
以抗蚀剂图案为掩模对原盘进行蚀刻处理从而在原盘的表面形成凹凸图案的工序；以及
对树脂材料转印原盘的表面凹凸的工序，
在形成所述潜影图案的工序中，以使轨道沿该轨道的延伸方向曲折行进的方式使激光偏转。
6.如权利要求5所述的纳米结构体的制作方法，其中，采用调制偏转光学系统来进行激光的脉冲照射的曲折行进。
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