CN111511516A - 原盘、转印物以及原盘的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供形成有更为复杂的微细构造的原盘、使用该原盘的转印物以及该原盘的制造方法。一种原盘，其中，多个由多个凹部或凸部构成的凹凸集合体在基材上相互分离设置，所述凹部或凸部在所述基材表面上所占区域的平均宽度为可见光波段的波长以下，所述凹凸集合体内的各个所述凹部或凸部自所述基材表面的形成长度为中心值不同的至少两个以上组中的任何一个。

Description

原盘、转印物以及原盘的制造方法
技术领域
本发明涉及原盘、转印物以及原盘的制造方法。
背景技术
近几年，作为微细加工技术之一的压印技术的开发正在发展。压印技术是指通过将表面上形成有微细凹凸构造的原盘按压于树脂薄片等而将原盘表面的凹凸构造转印到树脂薄片上的技术。
使用以下所示的微细加工技术可以形成压印技术所使用的原盘凹凸构造。
例如，在平板状的原盘上形成凹凸构造的情况下，如下述专利文献1所述，使用激光干涉曝光法能够在原盘的一主面上形成与激光的干涉图案相对应的凹凸构造。
此外，在圆柱状的原盘上生成凹凸构造的情况下，例如，使用激光光刻技术能够在圆柱状的原盘外周面上形成凹凸构造。具体而言，通过使圆柱状的基材围绕穿过底面和上表面中心的旋转轴旋转，然后使激光在基材的轴向上扫描并照射到基材的外周面上，能够在该外周面上连续形成凹凸构造。
专利文献
专利文献1：日本特开2007-57622号公报
发明内容
发明所要解决的课题
但上述的凹凸构造的形成方法仅能形成基于形成方法的特定凹凸构造，而难以形成任意的凹凸构造。尤其难以形成诸如进一步使多个由多个凹部或凸部构成的凹凸集合体排列的复杂凹凸构造。为此而需要能够自由地形成更为复杂的凹凸构造的图案形成方法以及利用该图案形成方法形成的原盘。
因此，本发明正是鉴于上述问题而作出的发明，本发明的目的在于提供形成有更为复杂的凹凸构造的原盘、使用该原盘的转印物以及该原盘的制造方法。
用于解决课题的方案
为了解决上述课题，本发明的一方面提供一种原盘，其中，多个由多个凹部或凸部构成的凹凸集合体在基材上相互分离设置，所述凹部或凸部在所述基材表面上所占区域的平均宽度为可见光波段的波长以下，所述凹凸集合体内的各个所述凹部或凸部自所述基材表面的形成长度为中心值不同的至少两个以上组中的任何一个。
所述凹凸集合体内的各个所述凹部或凸部在所述基材表面上所占区域的平均宽度可以为中心值不同的至少两个以上组中的任何一个。
所述凹部或凸部自所述基材表面的形成长度越长，所述凹部或凸部在所述基材表面上所占区域的平均宽度可以越大。
各个所述凹部或凸部在所述基材表面上所占区域的平面形状可以为大致圆形。
各个所述凹凸集合体所设置的间隔可以大于可见光波段的波长。
所述凹凸集合体内的各个所述凹部或凸部可以以最密充填配置设置。
各个所述凹部或凸部自所述基材表面的形成长度可以在所述凹凸集合体内阶段性地变化。
各个所述凹部或凸部自所述基材表面的形成长度可以在所述凹凸集合体内不规律地变化。
各个所述凹凸集合体可以规律地排列。
各个所述凹凸集合体可以不规律地排列。
此外，为了解决上述课题，本发明另一方面提供一种转印有设置在上述原盘上的多个所述凹凸集合体的凹凸构造的转印物。
此外，为了解决上述课题，本发明另一方面提供一种原盘的制造方法，其包括：用于在基材表面上形成抗蚀剂层的工序；用于任意控制激光光源的输出强度和照射定时并自所述激光光源向所述抗蚀剂层照射激光的工序；用于除去已被所述激光照射或者未被照射的区域的所述抗蚀剂层而在所述抗蚀剂层上形成设置有多个由多个凹部或凸部构成的凹凸集合体的图案的工序；以及用于以形成有所述图案的所述抗蚀剂层作为掩膜进行蚀刻而在所述基材的表面上形成与所述图案相对应的凹凸构造的工序。
所述基材可以为圆柱或者圆筒形，所述激光光源可以通过以所述圆柱或者圆筒形的高度方向为旋转轴而使所述基材旋转并与所述旋转轴平行相对移动，向所述基材上的所述抗蚀剂层照射所述激光。
可以以与所述基材旋转的控制信号同步的方式生成所述激光光源的控制信号。
所述激光光源可以为半导体激光光源。
由于上述构成能够任意控制用于在原盘上形成凹凸构造的激光的输出，因而能够以较高精度和较高再现性控制凹部或凸部的配置和形成长度。
发明效果
如上所述，本发明能够提供形成有更为复杂的凹凸构造的原盘、使用该原盘的转印物以及该原盘的制造方法。
附图说明
图1为用于示意表示本发明一实施方式所涉及的原盘外观的立体图。
图2A为用于表示形成在原盘外周面上的凹凸构造一示例的剖面图。
图2B为用于表示形成在原盘外周面上的凹凸构造一示例的俯视图。
图3为用于表示在开口尺寸相同的情况下或开口尺寸不同的情况下的凹部配置一示例的示意图。
图4为用于示意表示转印有设置在原盘上的凹凸构造的转印物一示例的剖面图和俯视图。
图5为用于示意表示转印有设置在原盘上的凹凸构造的转印物另一示例的剖面图和俯视图。
图6为用于示意表示转印有设置在原盘上的凹凸构造的转印物另一示例的剖面图和俯视图。
图7为用于示意表示转印有设置在原盘上的凹凸构造的转印物另一示例的剖面图和俯视图。
图8为用于示意表示转印有设置在原盘上的凹凸构造的转印物另一示例的剖面图和俯视图。
图9为用于表示使用原盘而制造转印物的转印装置构成的示意图。
图10为说明用于在原盘上形成凹凸构造的曝光装置具体构成的框图。
图11A为表示用于形成实施例1所涉及的原盘的凹凸构造中一个凹部集合体的控制信号的曲线图。
图11B为表示用于形成实施例2所涉及的原盘的凹凸构造的控制信号的曲线图。
图12A为以放大倍数30,000倍拍摄的实施例1所涉及的原盘的转印物的SEM图像图。
图12B为以放大倍数30,000倍拍摄的实施例2所涉及的原盘的转印物的SEM图像图。
图13A为以倾斜度30°和放大倍数10,000倍拍摄的实施例1所涉及的原盘的转印物的SEM图像图。
图13B为以倾斜度30°和放大倍数10,000倍拍摄的实施例2所涉及的原盘的转印物的SEM图像图。
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的优选实施方式进行详细说明。此外，在本说明书和附图中，对于具有实质相同功能构成的构成要素通过标注相同的符号而省略重复说明。
<1.原盘的外观>
首先，参照图1对本发明一实施方式所涉及的原盘外观进行说明。图1为用于示意表示本实施方式所涉及的原盘外观的立体图。
如图1所示，本实施方式所涉及的原盘1例如由在外周面上形成有凹凸构造20的基材10构成。
原盘1例如为卷对卷制程(roll-to-roll)方式的压印技术所使用的原盘。卷对卷制程方式的压印技术能够通过使原盘1旋转并将原盘1的外周面按压于片状基材等而将形成在外周面上的凹凸构造转印到片状基材等。这种压印技术能够高效地制造转印有形成在原盘1外周面上的凹凸构造20的转印物。
此外，转印有凹凸构造20的转印物可以用于各种用途。例如，可以将转印有凹凸构造20的转印物用作导光板、光扩散板、微透镜阵列、菲涅耳透镜阵列、衍射光栅或者反射防止膜等光学构件。
基材10例如为圆筒形状或圆柱形状的构件。基材10的形状既可以为如图1所示的在内部具有空洞的中空圆筒形状，也可以为在内部不具有空洞的实心圆柱形状。基材10例如既可以由熔融石英玻璃或者合成石英玻璃等以SiO2为主成分的玻璃材料形成，也可以由不锈钢等的金属形成。而且，基材10的外周面也可以被SiO2等包覆。
优选，至少基材10的外周面由以SiO2为主成分的玻璃材料形成，更为优选，整体由以SiO2为主成分的玻璃材料形成。这是因为在基材10的主成分为SiO2的情况下，使用氟化物的蚀刻能够容易地加工基材10。例如，通过以形成有与凹凸构造20相对应的图案的抗蚀剂层作为掩膜而进行使用氟化物的蚀刻，能够在基材10的外周面上形成凹凸构造20。
此外，在基材10为圆柱形状的情况下，例如，基材10的圆柱形状的高度(轴向长度)可以为100mm以上，圆柱形状的底面或上表面的圆直径(与轴向正交的直径方向的外径)可以为50mm以上300mm以下。而且，在基材10为圆筒形状的情况下，圆筒外周面的厚度可以为2mm以上50mm以下。但基材10的尺寸并不限于上述。
凹凸构造20为形成在基材10的外周面上且凹部或凸部规律或不规律排列的构造。具体而言，凹凸构造20可以为排列有多个由多个凹部构成的凹部集合体的构造。凹部被设置成开口的尺寸和间隔的平均为可见光波段的波长以下，凹部集合体以大于可见光波段的波长的间隔相互分离设置。此外，所谓凹部表示在大致垂直于基材10外周面的方向上凹陷的凹构造。
下面，通过例示对凹凸构造20为排列多个由多个凹部构成的凹部集合体的构造情形进行说明。但是，在本实施方式所涉及的原盘1中，凹凸构造20可以为排列多个由多个凸部构成的凸部集合体的构造。
<2.原盘的构成>
下面，参照图2A和图2B对形成在本实施方式所涉及的原盘1外周面上的凹凸构造20的更为具体的构造进行说明。图2A为用于表示形成在原盘1外周面上的凹凸构造20一示例的剖面图，图2B为用于表示形成在原盘1外周面上的凹凸构造20一示例的俯视图。图2A表示在垂直于原盘1外周面的方向剖切的剖面图，图2B表示自垂直于原盘1外周面的方向俯视的俯视图。
如图2A和图2B所示，凹凸构造20通过多个使多个凹部200集合后的凹部集合体210排列构成。
凹部200为在与基材10一主面大致垂直的方向上凹陷的凹构造。各个凹部200的深度被设置为中心值不同的至少两个以上组中的任何一个。例如，如图2A所示，凹部200可以包括形成深度最浅的第一凹部222、形成深度最深的第三凹部226以及形成深度为第一凹部222与第三凹部226中间的第二凹部224。第一凹部222、第二凹部224以及第三凹部226被设置为形成深度具有形成偏差以上的差，凹部集合体210则可以设置成包括以不同形成深度设置的多种凹部200。即，各个凹部200的形成深度并非无规律的深度，而可以控制成期望的深度。此外，凹部200可以以四种以上的形成深度设置。
这里，凹部200的开口尺寸可以被设置成凹部200的形成深度越深则越大。例如，第一凹部222、第二凹部224以及第三凹部226可以被形成为第一凹部222的开口尺寸最小，第三凹部226的开口尺寸最大，第二凹部224则为第一凹部222与第三凹部226中间的开口尺寸。如后述所示，由于凹部200是通过对基材10进行蚀刻形成的，因而形成深度较深的凹部200不仅易于向基材10的厚度方向进行蚀刻，而且也易于向基材10的面内方向进行蚀刻。因此，凹部200的形成深度和开口尺寸会连动变动。
此外，只要在一个凹部集合体210内设置至少一种以上各个由不同形成深度形成的多种凹部200(图2A中为第一凹部222、第二凹部224和第三凹部226)即可。例如，一个凹部集合体210可以被构成为包括全部第一凹部222、第二凹部224和第三凹部226的每一个。或者，一个凹部集合体210可以由第一凹部222、第二凹部224和第三凹部226中的任何一个构成。可以根据凹部集合体210或凹凸构造20所实现的功能，适当地控制在凹部集合体210内设置各个第一凹部222、第二凹部224和第三凹部226的数目和配置。
例如，凹部集合体210可以被构成为在凹部集合体210内凹部200的形成深度阶段性地变化。即，凹部集合体210可以被设置成凹部200的形成深度沿着规定方向逐渐变化。具体而言，凹部200的形成深度可以以凹部集合体210整体沿着规定方向画弧的方式或成为直线的方式进行变化。
或者，例如，凹部集合体210可以被构成为凹部200的形成深度不规律(随机)地变化。具体而言，凹部200的形成深度可以以凹部集合体210整体无法看出规律性的方式进行变化。
可以通过使多个凹部200集合而构成凹部集合体210，各个凹部集合体210可以以大于可见光波段的波长的间隔相互分离。例如，如图2B所示，可以通过以使具有大致圆形开口的多个凹部200成为最密填充的方式配置方式构成凹部集合体210，各个凹部集合体210可以以大于凹部200的各间隔的间隔相互分离。
如上所述，尽管凹部200的开口形状可以为大致圆形，但也可以为例如椭圆形或者多边形等。但是，在凹部200的开口形状为大致圆形或者椭圆形的情况下，凹部200的形成会变得更为容易。而且，如上所述，尽管凹部集合体210内的凹部200的配置可以为最密充填配置，但也可以为四方格子状配置、六方格子状配置或者交错网格状配置等。可以根据凹部集合体210或者凹凸构造20所实现的功能而适当地控制凹部200的开口形状和凹部200在凹部集合体210内的配置。
这里，参照图3更为具体地对凹部集合体210内的凹部200的配置进行说明。图3为用于表示在开口尺寸相同的情况下或开口尺寸不同的情况下的凹部200配置一示例的示意图。
如图3所示，例如，在凹部200的开口尺寸大致一定的情况下(在凹部200A的情况下)、凹部200A可以保持与开口尺寸相同的间隔并被设置成最密充填配置。例如，在凹部200的开口尺寸变动的情况下(在凹部200B的情况下)，凹部200B可以保持一定的间隔设置。在这种情况下，尽管凹部200B不会成为最密充填配置，但会使凹部200B的形成变得容易。此外，在凹部200的开口尺寸变动的情况下(在凹部200C的情况下)，凹部200C可以保持与各个凹部200C的开口尺寸对应控制的间隔设置。在这种情况下，凹部200C即使在凹部200的开口尺寸变动的情况下也能够实现最密充填配置。由于本实施方式能够以高精度控制各个凹部200的配置和开口尺寸，因而即使在凹部200的开口尺寸变动的情况下(在凹部200C的情况下)，也能够以最密充填配置的方式形成凹部200。
例如，各个凹部200可以被设置成平均开口尺寸为可见光波段的波长以下。此外，凹部集合体210内的各个凹部200的间隔同样可以被设置为可见光波段的波长以下。具体而言，凹部200的开口尺寸和间隔既可以小于1μm，也可以优选为100nm以上350nm以下。在凹部200的开口尺寸和间隔为上述范围的情况下，凹部集合体210和凹凸构造20可以作为用于抑制可见光波段的入射光反射的所谓蛾眼结构发挥作用。
由于在凹部200的开口尺寸和间隔小于100nm的情况下会使凹部200的形成变得困难，因而不优选。而且，由于在凹部200的开口尺寸和间隔超过350nm的情况下，可能会产生可见光的衍射而使蛾眼结构的功能降低，因而不优选。
各个凹部集合体210可以规律地排列。例如，如图2B所示，各个凹部集合体210为凹部200的构成和配置相同的凹部集合体210，各个凹部集合体210可以保持规定间隔并规律地排列。或者，各个凹部集合体210可以不规律地排列。例如，各个凹部集合体210可以相互保持随机尺寸的间隔并不规律地排列。可以根据凹凸构造20所实现的功能而适当地控制各个凹部集合体210的排列。
如上所述，凹凸构造20的凹部200由多种不同形成深度形成。即，凹部200的形成深度被设置为中心值不同的多组中的任何一个。因此，在凹凸构造20中，以高精度将各个凹部200的形成深度控制成每个凹部200为规定深度。而且，凹凸构造20的凹部200不是以规定的间隔连续设置，由多个凹部200构成的凹部集合体210相互分离设置。因此，在凹凸构造20中，以高精度将凹部200的形成位置控制成在凹部集合体210内和凹部集合体210之间以不同的间隔设置。
因此，由于本实施方式能够以较高精度和较高再现性控制凹部200的配置和形成深度，因而能够使原盘1具备更为复杂的凹凸构造20。
<3.原盘的具体例>
下面，参照图4～图8对形成在本实施方式所涉及的原盘1外周面上的凹凸构造20的具体例进行说明。图4～图8为用于示意表示转印有设置在原盘1上的凹凸构造20的转印物一示例的剖面图和俯视图。因而，图4～图8所示的凹凸构造20与形成在原盘1上的凹凸构造20的凹凸形状反转。此外，图4～图8的俯视图表示的点阴影越浓的圆对应于高度更高的凸部。
(第一具体例)
如图4所示，凹凸构造21可以为凸部201(即、在原盘1上为凹部)以四方格子状排列的凸部集合体211(即、在原盘1上为凹部集合体)保持规定间隔设置的构造。在凹凸构造21中，凸部集合体211被设置成凸部集合体211内的凸部201的高度在第一方向上阶段性增加或减少，在与第一方向正交的第二方向上则被设置成凸部201的高度为大致相同的高度。因此，在图4所示的凹凸构造21中，凸部集合体211可以在第一方向上整体被形成为表示三角波形状(锯齿状)的构造。具备凹凸构造21的转印物例如可以用作具备蛾眼结构的防反射性能的衍射元件。
(第二具体例)
如图5所示，凹凸构造22可以为凸部202(即、在原盘1上为凹部)以四方格子状排列的凸部集合体212(即、在原盘1上为凹部集合体)保持规定间隔设置的构造。在凹凸构造22中，凸部集合体212被设置成凸部集合体212内的凸部202的高度越朝向凸部集合体212的中央则阶段性地增加。因此，在图5所示的凹凸构造22中，凸部集合体212作为整体可以被形成为用于表示凸透镜状形状的构造。具备凹凸构造22的转印物例如可以用作具备蛾眼结构的防反射性能的微透镜阵列。
(第三具体例)
如图6所示，凹凸构造23可以为凸部203(即、在原盘1上为凹部)以四方格子状排列的凸部集合体213(即、在原盘1上为凹部集合体)保持规定间隔设置的构造。在凹凸构造23中，凸部集合体213被设置成凸部集合体213内的凸部203的高度越朝向凸部集合体213的中央则阶段性地增加，并被设置成高度呈以同心圆状减少的形状以使凸部203的高度落在规定的范围内。因此，在图6所示的凹凸构造23中，凸部集合体213作为整体可以被形成为用于表示菲涅耳透镜阵列状形状的构造。具备凹凸构造23的转印物例如可以用作具备蛾眼结构的防反射性能的菲涅耳透镜阵列。
(第四具体例)
如图7所示，凹凸构造24可以为凸部204(即、在原盘1上为凹部)以四方格子状排列的凸部集合体214(即、在原盘1上为凹部集合体)保持规定间隔设置的构造。在凹凸构造24中，凸部集合体214被设置成凸部集合体214内的凸部204的高度为不规律(随机)。但是，由于凸部204的高度被设置为中心值不同的多组中的任何一个，因此，严格地说被设置成具有不同高度的凸部204的配置在凸部集合体214内为不规律(随机)。因此，在图7所示的凹凸构造24中，凸部集合体214作为整体可以被形成为凸部204的高度不规律的蛾眼结构。具备凹凸构造24的转印物例如可以用作干涉光和衍射光较少的防反射薄膜或光扩散板。
(第五具体例)
如图8所示，凹凸构造25可以为凸部205(即、在原盘1上为凹部)以不规律(随机)的配置排列的凸部集合体215(即、在原盘1上为凹部集合体)保持规定间隔设置的构造。与图8所示的凹凸构造24同样，在凹凸构造25中，凸部集合体215被设置成具有不同高度的凸部205的配置在凸部集合体215内为不规律(随机)。因此，在图8所示的凹凸构造25中，凸部集合体215作为整体可以被形成为凸部205的高度和配置不规律的蛾眼结构。具备凹凸构造25的转印物例如可以用作干涉光和衍射光更少的防反射薄膜或光扩散板。此外，由于图8所示的凹凸构造25的规律性低于图7所示的凹凸构造24，因而更能够抑制不希望的衍射光或干涉光的发生。
<4.原盘的使用例>
接下来，参照图9对本实施方式所涉及的原盘1的使用例进行说明。使用本实施方式所涉及的原盘1能够制造转印有原盘1的凹凸构造20的转印物。图9为用于表示使用本实施方式所涉及的原盘1而制造转印物的转印装置5构成的示意图。
如图9所示，转印装置5具备原盘1、基材供给辊51、卷取辊52、导向辊53、54、轧辊55、分离辊56、涂布装置57和光源58。即、图9所示的转印装置5为卷对卷制程方式的压印装置。
基材供给辊51例如为片状基材61卷绕成辊状的辊，卷取辊52为用于卷取层叠了转印有凹凸构造20的树脂层62的转印物的辊。而且，导向辊53、54为用于传输转印前后的片状基材61的辊。轧辊55为用于将层叠有树脂层62的片状基材61按压在原盘1上的辊，分离辊56为用于在将凹凸构造20转印到树脂层62之后而自原盘1剥离层叠有树脂层62的片状基材61的辊。
涂布装置57具备涂布机等涂布单元，用于将光固化树脂组合物涂布在片状基材61上而形成树脂层62。涂布装置57例如可以为凹版涂布机、钢丝棒式涂布机或者模具式涂布机等。此外，光源58为用于发出可使光固化树脂组合物固化的波长的光的光源，例如可以为紫外光灯等。
此外，光固化树脂组合物为通过照射规定波段的光而固化的树脂。具体而言，光固化树脂组合物可以为丙烯酸-丙烯酸酯树脂、环氧丙烯酸酯树脂等紫外线固化树脂。而且，光固化树脂组合物可以根据需要而含有聚合引发剂、填料、功能性添加剂、溶剂、无机材料、颜料、抗静电剂或者敏化染料等。
此外，可以由热固性树脂组合物形成树脂层62。在这种情况下，转印装置5替换光源58而具有加热器，通过加热器加热树脂层62而使树脂层62固化，从而转印凹凸构造20。热固性树脂组合物例如可以为酚醛树脂、环氧树脂、三聚氰胺树脂或者尿素树脂等。
转印装置5首先自基材供给辊51并经由导向辊53而连续送出片状基材61。涂布装置57将光固化树脂组合物涂布在被送出的片状基材61上，并在片状基材61上层叠树脂层62。而且，层叠有树脂层62的片状基材61被轧辊55按压在原盘1上。这样形成在原盘1外周面上的凹凸构造20被转印到树脂层62上。转印有凹凸构造20的树脂层62被来自光源58的光照射而固化。于是，凹凸构造20的反转构造被形成在树脂层62上。分离辊56将转印有凹凸构造20的片状基材61自原盘1剥离，然后经由导向辊54送至卷取辊52并被卷取。
这种转印装置5能够将形成在原盘1外周面上的凹凸构造20高效地转印到片状基材61上。因而，本实施方式所涉及的原盘1能够高效地制造转印有凹凸构造20的转印物。
<5.原盘的制造方法>
(制造方法的整体工序)
接下来，对本实施方式所涉及的原盘1的制造方法进行说明。
可以通过使用激光诱导热刻蚀在基材10外周面上形成与凹凸构造20相对应的抗蚀图形，然后将该抗蚀图形作为掩膜对基材10进行蚀刻而制造本实施方式所涉及的原盘1。
在本实施方式中，可以通过任意控制用于热刻蚀的激光强度和照射定时而形成更为复杂的凹凸构造20。这是因为可以通过调制控制信号而高精度地控制激光的强度和照射位置。因此，本实施方式所涉及的原盘1的制造方法能够高精度且可再现地控制凹凸构造20的凹部集合体210和凹部200的排列。
具体而言，本实施方式所涉及的原盘1的制造方法包括：用于在基材10的外周面上形成抗蚀剂层的成膜工序；用于向抗蚀剂层照射激光而形成潜像的曝光工序；用于对形成有潜像的抗蚀剂层进行显影而在抗蚀剂层上形成图案的显影工序以及用于将形成有图案的抗蚀剂层作为掩膜并对基材10进行蚀刻而在基材10外周面上形成凹凸构造20的蚀刻工序。
成膜工序用于在基材10的外周面上形成抗蚀剂层。抗蚀剂层由能够利用激光形成潜像的无机类材料或有机类材料形成。作为无机类材料例如可以使用含有钨(W)或钼(Mo)等一种或两种以上的过渡金属的金属氧化物。无机类材料例如可以使用溅射法等形成抗蚀剂层。而作为有机类材料例如可以使用线性酚醛树脂型抗蚀剂或者化学增幅型抗蚀剂等。有机类材料例如可以通过使用旋涂法等形成抗蚀剂层。
曝光工序通过向形成在基材10外周面上的抗蚀剂层照射激光而在抗蚀剂层上形成与凹凸构造20相对应的潜像。尽管对用于向抗蚀剂层照射的激光的波长并无特别限定，但可以为400nm～500nm的蓝光波段的波长。曝光工序通过调制向基材10外周面照射的激光的控制信号，以控制激光的输出强度和照射位置，从而控制形成在抗蚀剂层上的凹部200的开口尺寸和位置。因此，用于射出激光的光源例如可以为容易调制输出的半导体激光光源。此外，后面会叙述曝光工序所使用的波光装置。
显影工序通过利用激光照射使形成有潜像的抗蚀剂层显影而在抗蚀剂层上形成与潜像相对应的图案。例如，在抗蚀剂层为上述无机类材料的情况下，可以将TMAH(TetraMethyl Ammonium Hydroxide：四甲基氢氧化铵)水溶液等碱类溶液用于抗蚀剂层的显影。此外，在抗蚀剂层为上述有机类材料的情况下，可以将酯或乙醇等各种有机溶剂用于抗蚀剂层的显影。
蚀刻工序通过将形成有图案的抗蚀剂层作为掩膜并对基材10进行蚀刻而在基材10外周面上形成与潜像相对应的凹凸构造20。可以利用干法蚀刻或湿法蚀刻中任何一个进行基材10的蚀刻。在基材10是以SiO2为主成分的玻璃材料(例如石英玻璃等)的情况下，可以利用使用了氟化碳气体的干法蚀刻或使用了氢氟酸等的湿法蚀刻进行基材10的蚀刻。
(曝光装置)
下面，参照图10对用于在上述曝光工序中向圆筒状或圆柱状的基材10照射激光的曝光装置3的具体构成进行说明。图10为用于说明曝光装置3具体构成的框图。
如图10所示，曝光装置3具备激光光源31、第一反射镜33、光电二极管(PhotoDiode：PD)34、聚光透镜36、电光偏转器(Electro-Optic Deflector:EOD)39、准直仪透镜38、第二反射镜41、光束扩展器(Beam expander:BEX)43和物镜44。
激光光源31由控制机构47生成的曝光信号控制，自激光光源31射出的激光30被照射到载置在转台46上的基材10。而且，由与曝光信号同步的旋转控制信号控制的主轴电动机45使载置有基材10的转台46旋转。
如上所述，激光光源31为射出用于对形成在基材10外周面上的抗蚀剂层进行曝光的激光30的光源。激光光源31例如可以为用于发出400nm～500nm的蓝光波段波长的激光的半导体激光光源。自激光光源31射出的激光30保持平行光束直行，然后被第一反射镜33反射。
由第一反射镜33反射的激光30被聚光透镜36聚焦到电光偏转器39之后，利用准直仪透镜38再次平行光束化。再次平行光束化后的激光30被第二反射镜41反射，并被水平导向光束扩展器43。
第一反射镜33由偏振光束分离器构成，具有使偏光成分一方反射并使偏光成分另一方透过的功能。透过第一反射镜33的偏光成分由光电二极管34进行光电转换，经光电转换后的接收信号被输入到激光光源31。通过这种方式，激光光源31能够根据输入的接收信号所产生的反馈而对激光30的输出进行调整等。
电光偏转器39为能够在纳米程度的距离控制激光30的照射位置的元件。曝光装置3能够利用电光偏转器39对照射到基材10的激光30的照射位置进行微调整。
光束扩展器43将第二反射镜41引导的激光30整形为期望的光束形状，然后经由物镜44向形成在基材10外周面上的抗蚀剂层照射激光30。
转台46支承基材10，并通过利用主轴电动机45旋转而使基材10旋转。转台46能够使基材10旋转，并能够在基材10的轴向(即箭头R方向)上使激光30的照射位置移动。通过这种方式在基材10的外周面上以螺旋状进行曝光。此外，也可以通过使包括激光光源31的激光头沿着滑动块移动而进行激光30的照射位置的移动。
控制机构47具备格式器48和驱动器49，通过控制激光光源31而控制激光30的输出强度和照射位置。
驱动器49根据格式器48生成的曝光信号而控制激光光源31的出射。具体而言，驱动器49可以控制激光光源31以使曝光信号的波形振幅大小越大则激光30的输出强度越大。而且，驱动器49可以根据曝光信号的波形形状并通过控制激光30的出射定时而控制激光30的照射位置。由于能够使激光30的输出强度越大则形成在抗蚀剂层上的潜像的大小和深度越大，因而最终能够使形成在基材10上的凹部的开口尺寸和形成深度变大。
主轴电动机45根据旋转控制信号而使转台46旋转。在根据旋转控制信号而输入固定数目的脉冲的情况下，主轴电动机45可以控制旋转以使转台46旋转一次。此外，可以以由与曝光信号通用的标准块生成而与曝光信号同步的方式生成旋转控制信号。
上述的曝光装置3能够向基材10照射激光30。这种曝光装置3能够在基材10的外周面上以高精度和高再现性形成任意图案的潜像。
上面详细地对本实施方式所涉及的原盘1和原盘1的制造方法进行了说明。由于本实施方式能够以较高精度和较高再现性控制凹部200的配置和形成深度，因而能够提供具备更为复杂的凹凸构造20的原盘1。
实施例
下面，参照实施例和比较例更为具体地对本实施方式所涉及的原盘进行说明。此外，下面所示的实施例为用于表示本实施方式所涉及的原盘及其制造方法的实施可能性和效果的一条件例，本发明所涉及的原盘及其制造方法并非限于以下的实施例。
(实施例1)
按照以下的工序制作了实施例1所涉及的原盘。首先，利用溅射法在由圆筒状的石英玻璃构成的基材(轴向长度为100mm、外周面的壁厚为4.5mm)的外周面上形成膜厚为55nm的氧化钨膜，形成抗蚀剂层。接着，使用图10所示的曝光装置而利用来自波长为405nm的半导体激光光源的激光进行热刻蚀，从而在抗蚀剂层上形成潜像。此外，基材的转数为900rpm。
这里，通过任意调制用于控制激光输出的控制信号，在抗蚀剂层上形成任意的潜像。在实施例1中使用图11A所示的控制信号作为用于控制激光输出的控制信号。具体而言，如图11A所示，使用周期一定且振幅逐渐变大的控制信号而控制激光的输出。此外，图11A所示的控制信号表示用于形成实施例1所涉及的原盘的凹凸构造中一个凹部集合体的控制信号。
接下来，通过使用四甲基氢氧化铵(TMAH)2.38质量％水溶液(东京应化工业制造)并在27℃、900秒下对曝光后的基材进行显影处理，以溶解潜像部分的抗蚀剂层，从而在抗蚀剂层上形成凹部的形成深度和开口尺寸不同的凹凸构造。接着，将显影后的抗蚀剂层作为掩膜并使用CHF3气体(30sccm)，在气压为0.5Pa、接通电力为150W下进行反应离子刻蚀(Reactive Ion Etching:RIE)，对基材进行了30分钟的蚀刻。之后，除去残存的抗蚀剂层。
按照以上的工序制造了在外周面上形成有凹凸构造的原盘。并且使用制造的原盘而制造了转印物。具体而言，使用图9所示的转印装置而将形成在原盘外周面上的凹凸构造转印到紫外线固化树脂上。此外，将聚对苯二甲酸乙二酯(PolyEthylene Terephthalate:PET)薄膜用于转印物的片状基材，并利用金属卤化物灯照射1分钟1000mJ/cm2的紫外线而使紫外线固化树脂固化。
(实施例2)
除去使用图11B所示的控制信号作为用于控制激光输出的控制信号以外，使用与实施例1同样的方法而制造了实施例2所涉及的原盘。具体而言，如图11B所示，使用周期为一定且振幅的大小不规律(随机)变化的控制信号而控制激光的输出。此外，图11B所示的控制信号表示用于形成实施例2所涉及的原盘的凹凸构造的控制信号。而且，使用制造的原盘并利用与实施例1同样的方法制造了转印物。
(评价结果)
图12A～图13B表示利用扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope:SEM)观察使用实施例1和实施例2所涉及的原盘而制造的转印物的图像。图12A为以放大倍数30,000倍拍摄的实施例1所涉及的原盘的转印物的SEM图像，图12B为以放大倍数30,000倍拍摄的实施例2所涉及的原盘的转印物的SEM图像，图13A为以倾斜度30°和放大倍数10,000倍拍摄的实施例1所涉及的原盘的转印物的SEM图像，图13B为以倾斜度30°和放大倍数10,000倍拍摄的实施例2所涉及的原盘的转印物的SEM图像。此外，图12A～图13B中的X方向相当于基材的周向，Y反向相当于基材的轴向。
参照图12A和图13A可知实施例1所涉及的转印物在基材的周向上形成有高度和宽度阶段性地变大的凸部(即在原盘上为凹部)。而且可知实施例1所涉及的原盘和转印物在高度和宽度单调增加的多个凸部的集合中形成有凸部集合体(即在原盘上为凹部集合体)。
参照图12B和图13B可知实施例2所涉及的转印物在基材的周向和轴向上等间隔地形成有高度不同的凸部(即在原盘上为凹部)。而且可知实施例2所涉及的原盘和转印物中的凸部高度的变化不规律(随机)。
此外，尽管未图示，但利用原子力显微镜(Atomic Force Microscope:AFM)观察实施例1和实施例2所涉及的转印物的凸部高度(在原盘上为凹部的深度)之后可知，实施例1和实施例2所涉及的转印物的各凸部高度可以分成中心值不同的至少两组以上。
如上所述，由于本实施方式能够以较高精度和较高再现性控制凹部的配置和形成深度，因而能够提供具备更为复杂的凹凸构造的原盘和使用该原盘而形成的转印物。
尽管以上参照附图对本发明的优选实施方式进行了详细说明，但本发明并不限于该示例。显然，本发明所属技术领域的具有通常知识的人员能够在权利要求书所记载的技术思想范围内想到各种变更例或修正例，并能够理解这些示例也属于本发明的技术范围。
例如，在上述实施方式中，尽管凹凸构造20由凹部200集合的凹部集合体210构成，但本发明并不限于该示例。例如，凹凸构造20可以替代凹部集合体210而由在大致垂直于基材10外周面的方向上突出的凸部集合的凸部集合体构成。
附图标记说明
1 原盘
3 曝光装置
5 转印装置
10 基材
20、21、22、23、24、25 凹凸构造
200 凹部
201、202、203、204、205 凸部
210 凹部集合体
211、212、213、214、215 凸部集合体
222 第一凹部
224 第二凹部
226 第三凹部

Claims (15)

1.一种原盘，其特征在于，
多个由多个凹部或凸部构成的凹凸集合体在基材上相互分离设置，
所述凹部或凸部在所述基材表面上所占区域的平均宽度为可见光波段的波长以下，
所述凹凸集合体内的各个所述凹部或凸部自所述基材表面的形成长度为中心值不同的至少两个以上组中的任何一个。
2.根据权利要求1所述的原盘，其特征在于，
所述凹凸集合体内的各个所述凹部或凸部在所述基材表面上所占区域的平均宽度为中心值不同的至少两个以上组中的任何一个。
3.根据权利要求2所述的原盘，其特征在于，
所述凹部或凸部自所述基材表面的形成长度越长，所述凹部或凸部在所述基材表面上所占区域的平均宽度越大。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的原盘，其特征在于，
各个所述凹部或凸部在所述基材表面上所占区域的平面形状为大致圆形。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的原盘，其特征在于，
各个所述凹凸集合体所设置的间隔大于可见光波段的波长。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的原盘，其特征在于，
所述凹凸集合体内的各个所述凹部或凸部以最密充填配置设置。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的原盘，其特征在于，
各个所述凹部或凸部自所述基材表面的形成长度在所述凹凸集合体内阶段性地变化。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的原盘，其特征在于，
各个所述凹部或凸部自所述基材表面的形成长度在所述凹凸集合体内不规律地变化。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的原盘，其特征在于，
各个所述凹凸集合体规律地排列。
10.根据权利要求1至8中任一项所述的原盘，其特征在于，
各个所述凹凸集合体不规律地排列。
11.一种转印物，其转印有设置在权利要求1至10中任一项所述的原盘上的多个所述凹凸集合体的凹凸构造。
12.一种原盘的制造方法，其特征在于，包括：
用于在基材表面上形成抗蚀剂层的工序；
用于任意控制激光光源的输出强度和照射定时并自所述激光光源向所述抗蚀剂层照射激光的工序；
用于除去已被所述激光照射或者未被照射的区域的所述抗蚀剂层而在所述抗蚀剂层上形成设置有多个由多个凹部或凸部构成的凹凸集合体的图案的工序；以及
用于以形成有所述图案的所述抗蚀剂层作为掩膜进行蚀刻而在所述基材的表面上形成与所述图案相对应的凹凸构造的工序。
13.根据权利要求12所述的原盘的制造方法，其特征在于，
所述基材为圆柱或者圆筒形，
所述激光光源通过以所述圆柱或者圆筒形的高度方向为旋转轴而使所述基材旋转并与所述旋转轴平行相对移动，向所述基材上的所述抗蚀剂层照射所述激光。
14.根据权利要求13所述的原盘的制造方法，其特征在于，
以与所述基材旋转的控制信号同步的方式生成所述激光光源的控制信号。
15.根据权利要求12至14中任一项所述的原盘的制造方法，其特征在于，
所述激光光源为半导体激光光源。
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