CN115298014A - 原盘的制造方法、原盘、转印物及物品 - Google Patents

原盘的制造方法、原盘、转印物及物品 Download PDF

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Abstract

原盘1的制造方法包括：第一形成步骤，在基材10的一个面形成具有第一平均间距的微细凹凸结构23；以及第二形成步骤，在形成有微细凹凸结构23的基材10的一个面形成具有比第一平均间距大的第二平均间距的主凹部21或主凸部22，在维持主凹部21或主凸部22中的微细凹凸结构23的至少一部分的形状的同时形成主凹部21或主凸部22。

Description

原盘的制造方法、原盘、转印物及物品
技术领域
本申请主张2020年3月27日在日本进行专利申请的特愿2020-057913的优先权，在此为了参照而引入该在先申请的整体公开内容。
本发明涉及原盘的制造方法、原盘、转印物及物品。
背景技术
近年来，作为微细加工技术之一，进行了如下的纳米压印技术的开发，即：通过将在表面形成有微细图案的平板形状、圆柱形状或圆筒形状的原盘按压于树脂片等，从而将原盘上的微细图案转印于树脂片等。
例如，在专利文献1、2中记载了如下技术，即：通过光刻在基材上形成蚀刻掩模，进行形成有蚀刻掩模的基材的蚀刻，由此在基材上形成规定图案的凹凸结构。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2016-28867号公报
专利文献1：日本特开2019-111786号公报
发明内容
发明所要解决的课题
在导光板、光扩散板、微透镜阵列、防反射(AG：Anti-Glare)膜以及细胞培养片材等各种物品中，有时要求相对于不同波长的光(例如，可见光和比可见光长的波长的光)分别具有优异的光学性能。为了满足这样的要求，考虑通过纳米压印技术，将具有与不同波长的光分别对应的平均间距的凹凸结构重叠地转印到树脂片等上。然而，在专利文献1、2所记载的技术中，只能形成大致固定形状的凹凸结构，难以将上述那样的具有不同的平均间距的凹凸结构重叠地形成。
鉴于上述问题而完成的本发明的目的在于，提供一种重叠地形成有具有不同平均间距的凹凸结构的原盘的制造方法、原盘、转印物及物品。
用于解决课题的手段
一个实施方式的原盘的制造方法包括：第一形成步骤，在基材的一个面形成具有第一平均间距的微细凹凸结构；以及第二形成步骤，在形成有上述微细凹凸结构的上述基材的一个面形成具有比上述第一平均间距大的第二平均间距的主凹部或主凸部，在维持上述主凹部或上述主凸部中的上述微细凹凸结构的至少一部分的形状的同时形成上述主凹部或上述主凸部。
一个实施方式所涉及的原盘具备在一个面形成有主凹部或主凸部、在上述主凹部或上述主凸部形成有微细凹凸结构的基材，上述微细凹凸结构以第一平均间距形成，上述主凹部或上述主凸部以大于上述第一平均间距的第二平均间距形成。
一个实施方式的转印物转印有形成于上述原盘的上述基材的一个面的凹凸结构的形状或上述凹凸结构的形状的反转形状。
一个实施方式的物品具备上述转印物。
发明效果
根据本发明，能够提供重叠地形成有具有不同平均间距的凹凸结构的原盘的制造方法、原盘、转印物及物品。
附图说明
图1是示意性地表示本发明的一个实施方式所涉及的原盘的外观的图。
图2A是表示在图1所示的原盘的外周面形成的凹凸结构的一例的图。
图2B是表示在图1所示的原盘的外周面形成的凹凸结构的其他例子的图。
图3是表示使用图1所示的原盘来制造转印物的转印装置的结构例的图。
图4是表示在图1所示的原盘的制造中使用的曝光装置的结构例的图。
图5A是表示比较例1的原盘的制造方法的剖视图(其1)。
图5B是表示比较例1的原盘的制造方法的剖视图(其2)。
图5C是表示比较例1的原盘的制造方法的剖视图(其3)。
图5D是表示比较例1的原盘的制造方法的剖视图(其4)。
图6A是表示比较例2的原盘的制造方法的剖视图(其1)。
图6B是表示比较例2的原盘的制造方法的剖视图(其2)。
图6C是表示比较例2的原盘的制造方法的剖视图(其3)。
图6D是表示比较例2的原盘的制造方法的剖视图(其4)。
图7A是表示本发明的一个实施方式所涉及的原盘的制造方法的一例的剖视图(其1)。
图7B是表示本发明的一个实施方式所涉及的原盘的制造方法的一例的剖视图(其2)。
图7C是表示本发明的一个实施方式所涉及的原盘的制造方法的一例的剖视图(其3)。
图7D是表示本发明的一个实施方式所涉及的原盘的制造方法的一例的剖视图(其4)。
图7E是表示本发明的一个实施方式所涉及的原盘的制造方法的一例的剖视图(其5)。
图7F是表示本发明的一个实施方式所涉及的原盘的制造方法的一例的剖视图(其6)。
图7G是表示本发明的一个实施方式所涉及的原盘的制造方法的一例的剖视图(其7)。
图7H是表示本发明的一个实施方式所涉及的原盘的制造方法的一例的剖视图(其8)。
图8A是表示本发明的一个实施方式所涉及的原盘的制造方法的另一例的剖视图(其1)。
图8B是表示本发明的一个实施方式所涉及的原盘的制造方法的另一例的剖视图(其2)。
图8C是表示本发明的一个实施方式所涉及的原盘的制造方法的另一例的剖视图(其3)。
图9A是对利用实施例1涉及的原盘得到的转印物进行拍摄而得到的SEM图像图。
图9B是对利用实施例2涉及的原盘得到的转印物进行拍摄而得到的SEM图像图。
图10A是对利用比较例1涉及的原盘得到的转印物进行拍摄而得到的SEM图像图。
图10B是对利用比较例2涉及的原盘得到的转印物进行拍摄而得到的SEM图像图。
具体实施方式
以下，参照附图对用于实施本发明的方式进行说明。在各图中，相同符号表示相同或同等的构成要素。
图1是表示本发明的一个实施方式所涉及的原盘1的外观的图。
如图1所示，本实施方式的原盘1例如由在一个面即外周面11形成有凹凸结构20的圆柱形状的基材10构成。
原盘1例如是用于卷对卷(roll-to-roll)方式的压印技术的原盘。在卷对卷方式的压印技术中，一边使原盘1旋转，一边将原盘1的外周面11按压于片状基材等，由此能够将形成于原盘1的外周面11的凹凸结构20转印于片状基材等。根据这样的压印技术，能够高效地制造将在原盘1的外周面11形成的凹凸结构20进行了转印的转印物。
转印有凹凸结构20的转印物可以用于各种用途。例如，转印有凹凸结构20的转印物可用于导光板、光扩散板、微透镜阵列、防反射膜或细胞培养片材等物品。
基材10例如是圆筒形状或圆柱形状的构件。如图1所示，基材10的形状可以是在内部具有空洞的中空的圆筒形状。基材10的形状也可以是在内部不具有空洞的实心的圆柱形状。基材10也可以是平板形状的构件。基材10例如可以由熔融石英玻璃或合成石英玻璃等以SiO2为主成分的玻璃材料形成。基材10可以由不锈钢等金属形成。基材10的外周面11可以被SiO2等覆盖。以下，按照基材10为圆筒形状或圆柱形状的构件进行说明。
基材10优选至少外周面11由以SiO2为主成分的玻璃材料形成。基材10更优选整体由以SiO2为主成分的玻璃材料形成。在基材10的主成分为SiO2的情况下，通过使用了氟化合物的蚀刻，能够容易地加工基材10。例如，通过将形成有与凹凸结构20对应的图案的抗蚀剂层作为掩模图案来进行使用了氟化合物的蚀刻，能够在基材10的外周面11容易地形成凹凸结构20。
在基材10为圆柱形状的情况下，基材10例如可以为圆柱形的高度(轴向的长度)为100mm以上、圆柱形状的底面或上表面的圆的直径(与轴向正交的径向的长度)为50mm以上且300mm以下。在基材10为圆筒形状的情况下，圆筒的径向的厚度可以为2mm以上且50mm以下。但是，基材10的大小并不限定于上述大小。
凹凸结构20形成于作为基材10的一个面的外周面11。图2A是表示凹凸结构20的一例的图。
如图2A所示，凹凸结构20包括形成于作为基材10的一个面的外周面11的主凹部21和形成于主凹部21的微细凹凸结构23。
主凹部21具有从基材10的外周面11向基材10的径向内侧跌落的结构。主凹部21具有规定的平均间距P2(第二平均间距)。主凹部21的平均间距P2是指在规定的范围内相邻的主凹部21彼此的间隔(例如，相邻的主凹部21的中心间的距离)的统计平均值。
微细凹凸结构23形成于主凹部21。更具体而言，微细凹凸结构23形成在主凹部21的底面附近。微细凹凸结构23具有规定的平均间距P1(第一平均间距)。微细凹凸结构23的平均间距P1是指在规定的范围内相邻的构成微细凹凸结构的凹凸的间隔的统计平均值。
在基材10上，规则地或不规则地形成有多个如图2A所示的在底面附近形成有微细凹凸结构23的主凹部21。
微细凹凸结构23的平均间距P1例如为可见光的波长以下。主凹部21的平均间距P2例如大于可见光的波长。因此，主凹部21的平均间距P2大于微细凹凸结构23的平均间距P1。
构成微细凹凸结构23的凹部的深度H1的范围例如为50nm～300nm程度。另外，构成微细凹凸结构23的凹部的开口的宽度W1的范围例如为50nm～500nm程度。主凹部21的深度H2的范围例如为1μm～20μm程度。另外，主凹部21的开口的宽度W2的范围例如为5μm～200μm程度。这样，微细凹凸结构23的尺寸与主凹部21的尺寸相比，为10分之1～4000分之1程度。因此，相对于1个主凹部21，能够由100个～1600万个单位形成构成微细凹凸结构23的凹凸。
在图2A中，作为凹凸结构20，示出了在主凹部21的底面附近形成有微细凹凸结构23的例子，但不限于此。如图2B所示，凹凸结构20也可以是在朝向基材10的径向外侧突出的主凸部22的顶面附近形成有微细凹凸结构23的结构。在该情况下，基材10规则地或不规则地形成有多个如图2B所示在顶面附近形成有微细凹凸结构23的主凸部22。
这样，原盘1具备在作为一个面的外周面11形成有主凹部21或主凸部22、且在主凹部21或主凸部22形成有微细凹凸结构23的基材10。微细凹凸结构23以平均间距P1(第一平均间距)形成，主凹部21或主凸部22以大于微细凹凸结构23的平均间距P1的平均间距P2(第二平均间距)形成。即，原盘1具备基材10，该基材10在外周面11以平均间距P2形成有多个主凹部21或主凸部22，在主凹部21或主凸部22分别以平均间距P1(P1＜P2)形成有微细凹凸结构23。因此，原盘1重叠地形成有具有不同的平均间距的凹凸结构。
另外，在本实施方式中，如图2A、2B所示，仅在主凹部21或主凸部22形成有微细凹凸结构23。即，在主凹部21或主凸部22以外的部分未形成微细凹凸结构。这样，通过仅在主凹部21或主凸部22形成微细凹凸结构23，例如形成蛾眼结构那样的微细凹凸结构，能够局部地赋予防反射效果。另外，考虑在印刷油墨的图案化(Wenzel模型)中的应用，该印刷油墨的图案化(Wenzel模型)应用了基于微细凹凸结构有无的润湿性差异。
接着，说明本实施方式涉及的原盘1的使用例。通过使用本实施方式涉及的原盘1，能够制造转印有在原盘1的外周面11形成的凹凸结构20的形状的转印物。图3是表示使用本实施方式所涉及的原盘1来制造转印物的转印装置5的结构例的图。
如图3所示，转印装置5具备原盘1、基材供给辊51、卷绕辊52、导辊53、54、夹持辊55、剥离辊56、涂布装置57和光源58。图3所示的转印装置5是卷对卷方式的压印装置。
基材供给辊51例如是将片状基材61卷成卷状的辊。卷绕辊52是将转印有原盘1的凹凸结构20的树脂层62层叠而成的转印物进行卷绕的辊。导辊53、54是在转印前后输送片状基材61的辊。夹持辊55是将层叠有树脂层62的片状基材61向原盘1按压的辊。剥离辊56是将凹凸结构20转印到树脂层62后，将层叠有树脂层62的片状基材61从原盘1剥离的辊。
涂布装置57具备涂布机等涂布单元，将光固化性树脂组合物涂布于片状基材61，形成树脂层62。涂布装置57例如可以是凹版涂布机、线棒涂布机或模涂机等。光源58是发出能够使光固化性树脂组合物固化的波长的光的光源。光源58例如可以是紫外线灯等。
光固化性树脂组合物是通过照射规定波长的光而固化的树脂。光固化性树脂组合物例如可以是丙烯酸酯树脂、环氧丙烯酸酯树脂等紫外线固化树脂。光固化性树脂组合物根据需要可以含有聚合引发剂、填料、功能性添加剂、溶剂、无机材料、颜料、带电抑制剂或敏化色素等。
树脂层62可以由热固性树脂组合物形成。在该情况下，在转印装置5中，代替光源58而具备加热器。通过利用加热器对树脂层62进行加热，能够使树脂层62固化，从而转印凹凸结构20。热固性树脂组合物例如可以是酚醛树脂、环氧树脂、三聚氰胺树脂或尿素树脂等。
在图3所示的转印装置5中，从基材供给辊51经由导辊53连续地送出片状基材61。对于送出的片状基材61，通过涂布装置57涂布光固化性树脂组合物，在片状基材61上层叠树脂层62。层叠有树脂层62的片状基材61被夹持辊55按压于原盘1。由此，在原盘1的外周面11形成的凹凸结构20被转印到树脂层62。转印有凹凸结构20的树脂层62通过来自光源58的光的照射而固化。由此，原盘1的凹凸结构20的反转结构形成于树脂层62。转印有凹凸结构20的片状基材61被剥离辊56从原盘1剥离，经由导辊54被送出至卷绕辊52并被卷绕。
根据这样的转印装置5，能够将在原盘1的外周面11形成的凹凸结构20高效地转印到片状基材61。另外，也可以将在转印有原盘1的凹凸结构20的转印物上形成的凹凸结构进一步转印，制造具有与原盘1同样的凹凸结构的转印物。即，在使用本实施方式的原盘1制造的转印物中，包含转印有在原盘1的基材10的一个面即外周面11形成的凹凸结构20的形状的转印物以及转印有凹凸结构20的形状的反转形状的转印物(具有与原盘1同样的凹凸结构的转印物)。具有与原盘1同样的凹凸结构的转印物例如可以作为复制原盘使用。
接着，对本实施方式的原盘1的制造方法进行说明。
在本实施方式中，通过光刻对在原盘1的外周面11成膜的抗蚀剂层进行曝光而形成潜像，将在潜像形成后显影的抗蚀剂层作为蚀刻掩模，对基材10进行蚀刻，由此在基材10形成凹凸结构20。以下，参照图4，对用于对上述抗蚀剂层进行曝光的曝光装置3的结构进行说明。
如图4所示，曝光装置3具备激光光源31、第一反射镜33、光敏二极管(PhotoDiode：PD)34、聚光透镜36、准直透镜38、电光偏振光元件(Electro-Optic Deflector：EOD)39、第二反射镜41、光束扩展器(Beam expander：BEX)43、以及物镜44。
激光光源31由控制机构47所生成的曝光信号控制。从激光光源31射出的激光30照射到载置于转台46上的基材10。载置有基材10的转台46通过由与曝光信号同步的旋转控制信号控制的主轴马达45而旋转。
激光光源31是射出对在基材10的外周面11成膜的抗蚀剂层进行曝光的激光30的光源。激光光源31例如可以是射出属于400nm～500nm的蓝色光波段的波长的激光的半导体激光光源。从激光光源31射出的激光30在平行光束的状态下直行，并被第一反射镜33反射。
被第一反射镜33反射的激光30在被聚光透镜36聚光于电光偏振光元件39之后，被准直透镜38再次平行光束化。被平行光束化后的激光30被第二反射镜41反射，被水平地引导至光束扩展器43。
第一反射镜33由偏振光分束器构成，具有使偏振光成分的一方反射而使偏振光成分的另一方透过的功能。透过第一反射镜33的偏振光成分被光敏二极管34进行光电转换，进行了光电转换的受光信号被输入到激光光源31。由此，激光光源31能够基于输入的受光信号的反馈，进行激光30的输出调整等。
电光偏振光元件39是能够以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能够通过电光偏振光元件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将由第二反射镜41引导的激光30整形为期望的光束形状，经由物镜44将激光30向形成于基材10的外周面11的抗蚀剂层照射。
转台46对基材10进行支承，并通过主轴马达45而旋转，由此使基材10旋转。转台46通过一边使基材10旋转，一边使激光30的照射位置在基材10的轴向(即箭头R方向)上移动，从而能够以螺旋状对基材10的外周面11进行曝光。激光30的照射位置的移动也可以通过使包含激光光源31的激光头沿着滑动器移动来进行。
控制机构47通过控制激光光源31来控制激光30的输出强度和照射位置。控制机构47具备格式器48和驱动器49。
驱动器49基于格式器48所生成的曝光信号来控制激光30从激光光源31的射出。例如，驱动器49可以控制激光光源31，使得曝光信号的波形振幅越大，激光30的输出强度越大。驱动器49可以通过基于曝光信号的波形形状控制激光30的射出时机来控制激光30的照射位置。激光30的输出强度越大，越能够增大形成于抗蚀剂层的潜像的大小和深度。
主轴马达45基于旋转控制信号使转台46旋转。主轴马达45可以在由旋转控制信号输入了规定数量的脉冲的情况下，以使转台46旋转1圈的方式控制旋转。通过根据与曝光信号共同的基准时钟信号来生成旋转控制信号，能够以与曝光信号同步的方式生成旋转控制信号。
根据图4所示的曝光装置3，能够在基材10的外周面11以高精度和高再现性形成任意图案的潜像。
接着，对本实施方式所涉及的原盘1的制造方法进行说明。在本实施方式所涉及的原盘1的制造方法中，将基于通过热光刻进行的无机抗蚀剂层的曝光以及显影的蚀刻掩模的形成与基于通过光学光刻进行的有机抗蚀剂层的曝光以及显影的蚀刻掩模的形成进行组合，从而在原盘1的外周面11形成重叠了上述平均间距不同的2个凹凸图案而成的形状的凹凸结构20。首先，为了进行比较，参照图5A至图5D对通过光学光刻进行的有机抗蚀剂层的曝光以及显影而形成蚀刻掩模的原盘的制造方法进行说明。
如图5A所示，在作为基材10的一个面的外周面11上，形成由有机系材料构成的有机抗蚀剂层26。作为构成有机抗蚀剂层26的有机系材料，例如可以使用酚醛清漆系抗蚀剂或化学放大型抗蚀剂等。如上所述的有机系材料例如可通过使用旋涂法而成膜为有机抗蚀剂层26。在本实施方式中，有机抗蚀剂层26设为正型抗蚀剂。
接着，如图5B所示，对形成于基材10的外周面11上的有机抗蚀剂层26照射激光30，通过光学光刻对有机抗蚀剂层26进行曝光。曝光可以通过参照图4说明的曝光装置3来进行。在光学光刻中，有机抗蚀剂层26通过激光30的照射而变性，形成潜像26a。激光30的波长没有特别限定，可以是属于400nm～500nm的蓝色光波段的波长。通过调制激光30的控制信号，能够控制激光30的输出强度及照射位置，控制形成于有机抗蚀剂层26的潜像26a的大小及位置。因此，射出激光30的光源例如可以是容易调整输出的半导体激光光源。
由于越是照射的激光30的光斑SP(照射范围)的中心，光的强度越大，因此，如图5B所示，在剖视时，潜像26a的深度越是在激光30的光斑SP的中心则越深。即，潜像26a形成为半圆状。另外，有机抗蚀剂层26不仅对激光30的光斑SP进行感光，还对光斑SP的周边部分进行感光。因此，潜像26a的范围比激光30的光斑SP的范围宽。
接着，对形成有潜像26a的有机抗蚀剂层26进行显影，从而如图5C所示，在有机抗蚀剂层26上形成与潜像26a对应的凹部26b。有机抗蚀剂层26的显影可以使用TMAH(TetraMethyl Ammonium Hydroxide：四甲基氢氧化铵)水溶液等碱系溶液、或者酯或醇等各种有机溶剂。在有机抗蚀剂层26为正型抗蚀剂的情况下，被激光30曝光的曝光部与未被激光30曝光的非曝光部相比，在显影液中的溶解速度增加。因此，通过显影处理而去除曝光部。由此，形成去除了潜像26a的有机抗蚀剂层26。另外，在有机抗蚀剂层26为负型抗蚀剂的情况下，被激光30曝光的曝光部与未被激光30曝光的非曝光部相比，在显影液中的溶解速度降低。因此，通过显影处理而去除非曝光部。由此，也能够使潜像26a残留。
接着，将显影后的有机抗蚀剂层26作为蚀刻掩模(第一蚀刻掩模)，进行基材10的蚀刻。由此，如图5D所示，在基材10上形成与潜像26a对应的凹部24。基材10的蚀刻可以通过干式蚀刻或湿式蚀刻中的任一种来进行。在基材10为以SiO2为主要成分的玻璃材料(例如石英玻璃等)的情况下，基材10的蚀刻可以通过使用了氟化碳气体的干式蚀刻或使用了氢氟酸等的湿式蚀刻来进行。
在参照图5A至图5D所说明的原盘的制造方法中，仅将比激光30的光斑SP的范围宽的凹部24作为凹凸结构而形成于基材10。因此，在参照图5A至图5D说明的原盘的制造方法中，难以制造重叠地形成有具有不同平均间距的凹凸结构的原盘1。
接着，参照图6A至图6D，对通过利用热光刻进行的无机抗蚀剂层的曝光及显影而形成蚀刻掩模的原盘的制造方法进行说明。
如图6A所示，在作为基材10的一个面的外周面11上，将由无机系材料构成的无机抗蚀剂层27成膜。作为构成无机抗蚀剂层27的无机系材料，例如可以使用包含钨(W)或钼(Mo)等中的1种或2种以上过渡金属的金属氧化物。如上所述的无机系材料例如可以通过使用溅射法等而成膜为无机抗蚀剂层27。在本实施方式中，无机抗蚀剂层27为正型抗蚀剂。
接着，如图6B所示，对形成于基材10的外周面11上的无机抗蚀剂层27照射激光30，通过热光刻对无机抗蚀剂层27进行曝光。曝光可以通过参照图4说明的曝光装置3来进行。在热光刻中，无机抗蚀剂层27由于被照射的激光30的热而变性，形成潜像27a。作为激光30，可以使用与参照图5B说明的光学光刻中使用的激光30相同的激光。
在所照射的激光30的光斑SP(照射范围)内，温度分布不均匀，有偏差。因此，在激光30的光斑SP中的温度高的部分，无机抗蚀剂层27变性，形成潜像27a。另外，温度越高的部分，潜像27a的深度越深。因此，潜像27a的范围比激光30的光斑SP的范围窄，另外，在潜像27a内，深度也产生偏差。
接着，对形成有潜像27a的无机抗蚀剂层27进行显影，从而如图6C所示，在无机抗蚀剂层27形成与潜像27a对应的凹部27b。无机抗蚀剂层27的显影例如可以使用TMAH水溶液等碱系溶液。
接着，将显影后的无机抗蚀剂层27作为蚀刻掩模，进行基材10的蚀刻。由此，如图6D所示，在基材10上形成与潜像27a对应的凹部25。基材10的蚀刻可以通过干式蚀刻或湿式蚀刻中的任一种来进行。
在参照图6A至图6D所说明的原盘的制造方法中，仅将比激光30的光斑SP的范围小的凹部25作为凹凸结构而形成于基材10。因此，在参照图6A至图6D说明的原盘的制造方法中，难以制造重叠地形成有具有不同平均间距的凹凸结构的原盘1。
接着，对本实施方式所涉及的原盘1的制造方法进行说明。以下，使用制造图2A所示的具有在主凹部21形成有微细凹凸结构23的凹凸结构20的原盘1的例子进行说明。
本实施方式所涉及的原盘1的制造方法包括第一形成步骤和第二形成步骤。在第一形成步骤中，在作为基材10的一个面的外周面11形成具有规定的平均间距P1(第一平均间距)的微细凹凸结构23。在第二形成步骤中，在形成有微细凹凸结构23的基材10的外周面11形成具有比平均间距P1大的规定的平均间距P2(第二平均间距)的主凹部21或主凸部22。在此，在第二形成步骤中，在维持主凹部21或主凸部22中的微细凹凸结构23的至少一部分的形状的同时形成主凹部21或主凸部22。以下，对第一形成步骤以及第二形成步骤更详细地进行说明。
首先，参照图7A至图7D对第一形成步骤进行说明。
如图7A所示，在作为基材10的一个面的外周面11上将无机抗蚀剂层27成膜。无机抗蚀剂层27例如可以通过参照图6A说明的方法进行成膜。
接着，如图7B所示，对形成于基材10的外周面11上的无机抗蚀剂层27照射激光30(未图示)，通过热光刻对无机抗蚀剂层27进行曝光。曝光可以通过参照图4说明的曝光装置3来进行。无机抗蚀剂层27由于被照射的激光30的热而变性，形成潜像27a。如上所述，通过热光刻形成的潜像27a可以具有比激光30的光斑SP小的尺寸。潜像27a与微细凹凸结构23对应地形成。
接着，对形成有潜像27a的无机抗蚀剂层27进行显影，从而如图7C所示，在无机抗蚀剂层27形成与潜像27a对应的凹部27b。无机抗蚀剂层27的显影例如可以通过参照图6C说明的方法进行。
接着，将显影后的无机抗蚀剂层27作为蚀刻掩模(第一蚀刻掩模)，进行基材10的蚀刻。由此，如图7D所示，在基材10上形成有与潜像27a对应的凹部23a。凹部23a相当于微细凹凸结构23。基材10的蚀刻可以通过干式蚀刻或湿式蚀刻中的任一种来进行。
这样，第一形成步骤包括第一成膜步骤(图7A)、第一曝光步骤(图7B)、第一显影步骤(图7C)和第一蚀刻步骤(图7D)。
在第一成膜步骤中，在作为基材10的一个面的外周面11上将无机抗蚀剂层27成膜。在第一曝光步骤中，通过热光刻对无机抗蚀剂层27进行曝光，形成与微细凹凸结构23对应的潜像27a。在第一显影步骤中，对形成有潜像27a的无机抗蚀剂层27进行显影。在第一蚀刻步骤中，将显影后的无机抗蚀剂层27作为蚀刻掩模(第一蚀刻掩模)，对基材10进行蚀刻，形成微细凹凸结构23。
接着，参照图7E至图7H对第二形成步骤进行说明。
如图7E所示，在形成有凹部23a(微细凹凸结构23)的基材10的外周面11上将有机抗蚀剂层26成膜。有机抗蚀剂层26例如可以通过参照图5A说明的方法进行成膜。
接着，如图7F所示，对形成于基材10的外周面11上的有机抗蚀剂层26照射激光30(未图示)，通过光学光刻对有机抗蚀剂层26进行曝光。曝光可以通过参照图4说明的曝光装置3来进行。有机抗蚀剂层26通过激光30的照射而变性，形成潜像26a。如上所述，通过光刻而形成的潜像26a具有比激光30的光斑SP大的尺寸。潜像26a与主凹部21对应地形成。
接着，对形成有潜像26a的有机抗蚀剂层26进行显影，从而如图7G所示，在有机抗蚀剂层26上形成与潜像26a对应的凹部26b。有机抗蚀剂层26的显影例如可以通过参照图5C说明的方法来进行。
接着，将显影后的有机抗蚀剂层26作为蚀刻掩模(第二蚀刻掩模)，进行基材10的蚀刻。由此，如图7H所示，在基材10形成主凹部21。在图7H所示的工序中，基材10的蚀刻以有机抗蚀剂层26的蚀刻速率大于基材10的蚀刻速率的方式进行。通过这样调整有机抗蚀剂层26和基材10的蚀刻速率，能够在维持主凹部21中的凹部23a(微细凹凸结构23)的至少一部分的形状的同时形成主凹部21。另外，能够去除在主凹部21以外形成的微细凹凸结构23。其结果是，形成于与主凹部21对应的位置的凹部23a的至少一部分作为微细凹凸结构23而形成于主凹部21。即，可制作在一个面(外周面11)形成有主凹部21、在主凹部21形成有微细凹凸结构23的基材10。
这样，第二形成步骤包括第二成膜步骤(图7E)、第二曝光步骤(图7F)、第二显影步骤(图7G)和第二蚀刻步骤(图7H)。
在第二成膜步骤中，在形成有凹部23a(微细凹凸结构23)的基材10的一个面即外周面11上将有机抗蚀剂层26成膜。在第二曝光步骤中，通过光学光刻，对有机抗蚀剂层26进行曝光，形成与主凹部21对应的潜像26a。在第二显影步骤中，对形成有潜像26a的有机抗蚀剂层26进行显影。在第二蚀刻步骤中，将显影后的有机抗蚀剂层26作为蚀刻掩模(第二蚀刻掩模)，对基材10进行蚀刻，形成主凹部21。在此，在第二蚀刻步骤中，在维持主凹部21中的凹部23a(微细凹凸结构23)的至少一部分的形状的同时形成主凹部21。
另外，通过有机抗蚀剂层26的曝光及显影而形成的潜像26a不限于图7F所示的例子。
如图8A所示，潜像26a也可以形成为从有机抗蚀剂层26的表面到达基材10的外周面11。在该情况下，潜像26a的壁面也可以形成为相对于基材10的外周面11大致垂直。直到有机抗蚀剂层26的成膜为止的工序与参照图7A至图7E所说明的工序相同，因此省略说明。
在形成图8A所示的潜像26a后，进行有机抗蚀剂层26的显影，从而如图8B所示，在有机抗蚀剂层26上形成到达基材10的凹部26b。凹部26b的壁面相对于基材10的外周面11大致垂直。
通过进行将显影后的有机抗蚀剂层26作为蚀刻掩模的蚀刻，从而如图8C所示，能够制造在主凹部21形成有微细凹凸结构23的基材10。即，能够制作在一个面(外周面11)形成有主凹部21且在主凹部21形成有微细凹凸结构23的基材10的原盘1。需要说明的是，在图8C中，基材10与图7H所示的基材10不同，主凹部21的壁面相对于基材的外周面11大致垂直。
在图8B所示的有机抗蚀剂层26的显影中，通过将有机抗蚀剂层26设为负型抗蚀剂，能够去除潜像26a以外的部分。然后，进行基材10的蚀刻，从而从潜像26a以外的部分开始进行蚀刻，因此能够制作如图2B所示的在主凸部22形成有微细凹凸结构23的基材10。
这样，本实施方式的原盘1的制造方法包括第一形成步骤和第二形成步骤。在第一形成步骤中，在基材10的一个面(外周面11)形成具有平均间距P1(第一平均间距)的微细凹凸结构23。在第二形成步骤中，在形成有微细凹凸结构23的基材10的一个面(外周面11)形成具有比平均间距P1大的平均间距P2(第二平均间距)的主凹部21或主凸部22。在第二形成步骤中，在维持主凹部21或主凸部22中的微细凹凸结构23的至少一部分的形状的同时形成主凹部21。
通过在维持主凹部21或主凸部22中的微细凹凸结构23的形状的同时形成主凹部21或主凸部22，能够制造重叠地形成有具有不同平均间距的凹凸结构的原盘1。另外，通过使用这样的原盘1，能够制造重叠地形成有不同的平均间距的凹凸结构的转印物、以及具备这样的转印物的物品。
实施例
接着，列举实施例对本发明进行更具体的说明，但本发明并不限定于下述实施例。
[原盘的制造]
(实施例1)
通过以下的工序，制作实施例1的原盘。首先，在由圆筒形状的石英玻璃构成的基材(轴向的长度100mm、直径
Figure BDA0003848210070000151
壁厚4.5抗蚀剂层mm)的外周面，通过溅射法，以55nm的厚度形成钨氧化物，形成无机抗蚀剂层。接着，使用图4所示的曝光装置3，利用波长405nm的来自半导体激光光源的激光进行热光刻，在无机抗蚀剂层形成与微细凹凸结构23对应的潜像。基材的转速为900rpm。
接着，使用TMAH 2.38质量％水溶液(东京应化工业制)，以27℃、900秒对曝光后的基材进行显影处理，由此溶解潜像部分的无机抗蚀剂层，在无机抗蚀剂层形成凹部。接着，将显影后的无机抗蚀剂层作为蚀刻掩模，使用CHF3气体(30sccm)，以气压0.5抗蚀剂层Pa、投入功率150W进行反应性离子蚀刻(Reactive Ion Etching：RIE)，对基材进行30分钟蚀刻。然后，去除残留的无机抗蚀剂层。
接着，在去除了无机抗蚀剂层的基材的外周面，利用浸涂法以5μm的厚度形成AZ4210正型抗蚀剂，形成有机抗蚀剂层。接着，使用图4所示的曝光装置，通过波长405nm的来自半导体激光光源的激光进行光学光刻，在有机抗蚀剂层形成与主凹部21对应的潜像。基材的转速为900rpm。在本实施例中，如图7F所示，在剖视下形成半圆状的潜像。
接着，使用TMAH 2.38质量％水溶液(东京应化工业制)，以27℃、180秒对曝光后的基材进行显影处理，由此溶解潜像部分的有机抗蚀剂层，在有机抗蚀剂层形成凹部。接着，将显影后的有机抗蚀剂层作为蚀刻掩模，使用CHF3气体(30sccm)，以气压0.5抗蚀剂层Pa、投入功率150W进行反应性离子蚀刻(Reactive Ion Etching：RIE)，对基材进行300分钟蚀刻。然后，去除残留的有机抗蚀剂层。
通过以上的工序，制造在外周面形成有凹凸结构的原盘。
(实施例2)
在本实施例中，作为形成于有机抗蚀剂层的潜像，代替图7F所示的剖视下的半圆状的潜像，而形成图8A所示的、到达基材的外周面且壁面相对于基材的外周面大致垂直的潜像。通过其他工序与实施例1同样的方法，制造实施例2的原盘。
((比较例1)
在比较例1中，通过参照图5A至图5D所说明的工序，制作原盘。
具体而言，在与实施例1相同的基材的外周面，通过与实施例1同样的方法形成无机抗蚀剂层。接着，通过与实施例1同样的方法进行热光刻，在无机抗蚀剂层形成潜像。接着，通过与实施例1同样的方法，对无机抗蚀剂层进行显影和蚀刻，制造比较例1的原盘。
((比较例2)
在比较例2中，通过参照图6A至图6D说明的工序来制作原盘。
具体而言，在与实施例1相同的基材的外周面，通过与实施例1同样的方法形成有机抗蚀剂层。接着，通过与实施例1同样的方法进行光学光刻，在有机抗蚀剂层形成潜像。接着，通过与实施例1同样的方法，对有机抗蚀剂层进行显影和蚀刻，制造比较例2的原盘。
[转印物的制造]
使用实施例1、2和比较例1、2的原盘制造转印物。具体而言，使用图3所示的转印装置5，将形成于原盘的外周面的凹凸结构转印于紫外线固化树脂。转印物的片状基材使用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PolyEthylene Terephthalate：PET)膜。紫外线固化树脂通过利用金属卤化物灯照射1000mJ/cm2的紫外线1分钟而使其固化。
[评价结果]
将使用实施例1、2和比较例1、2制造的转印物用扫描型电子显微镜(ScanningElectron Microscope：SEM)观察到的图像示于图9A、9B、10A、10B。图9A是以放大倍率1000倍对使用实施例1的原盘制造的转印物进行拍摄而得到的SEM图像图。图9B是以放大倍率10000倍对使用实施例2的原盘制造的转印物进行拍摄而得到的SEM图像图。图10A是以放大倍率1000倍对使用比较例1的原盘制造的转印物进行拍摄而得到的SEM图像图。图10B是以放大倍率10000倍对使用比较例2的原盘制造的转印物进行拍摄而得到的SEM图像图。
参照图9A及图9B，在使用实施例1、2的原盘制造的转印物中，在数μm高度的多个主凸部上分别形成数百nm高度的微细凹凸结构。例如，在使用实施例1的原盘而制造的转印物中，在高度约2.6μm的主凸部的顶部形成高度约200nm的微细凹凸结构。因此，可知在使用实施例1、2的原盘制造的转印物上重叠地形成有不同平均间距的凹凸结构。
另一方面，参照图10A，在使用比较例1的原盘制造的转印物中，仅形成了高度约3.2μm的凸部，没有形成与该凸部的平均间距不同的凹凸结构。另外，参照图10B，在使用比较例2的原盘制造的转印物中，仅形成了高度约200nm的凸部，没有形成与该凸部的平均间距不同的凹凸结构。
基于附图以及实施方式对本发明进行了说明，但应该注意，本领域技术人员容易基于本公开进行各种变形或修正。因此，应该注意的是，这些变形或修正包含在本发明的范围内。
符号说明
1原盘；3曝光装置；5曝光装置；10基材；11外周面；20凹凸结构；21主凹部；22主凸部；23微细凹凸结构；23a凹部；24，25基材的凹部；26有机抗蚀剂层；26a，27a潜像；26b有机抗蚀剂层的凹部；27无机抗蚀剂层；27b无机抗蚀剂层的凹部；30激光；31激光光源；33第一反射镜；34光敏二极管；36聚光透镜；38准直透镜；39电光偏振光元件；41第二反射镜；43光束扩展器；44物镜；45主轴马达；46转台；47控制机构；48格式器；49驱动器；51基材供给辊；52卷绕辊；53，54导辊；55夹持辊；56剥离辊；57涂布装置；58光源；61片状基材；62树脂层。

Claims (7)

1.一种原盘的制造方法，其特征在于，包括：
第一形成步骤，在基材的一个面形成具有第一平均间距的微细凹凸结构；以及
第二形成步骤，在形成有所述微细凹凸结构的所述基材的一个面形成具有比所述第一平均间距大的第二平均间距的主凹部或主凸部，在维持所述主凹部或所述主凸部中的所述微细凹凸结构的至少一部分的形状的同时形成所述主凹部或所述主凸部。
2.根据权利要求1所述的原盘的制造方法，其中，
所述第一形成步骤包括：
第一成膜步骤，在所述基材的一个面上将无机抗蚀剂层成膜；
第一曝光步骤，通过热光刻对所述无机抗蚀剂层进行曝光，形成与所述微细凹凸结构对应的潜像；
第一显影步骤，对形成有所述潜像的无机抗蚀剂层进行显影；以及
第一蚀刻步骤，将显影后的所述无机抗蚀剂层作为第一蚀刻掩模，对所述基材进行蚀刻而形成所述微细凹凸结构，
所述第二形成步骤包括：
第二成膜步骤，在形成有所述微细凹凸结构的所述基材的一个面上将有机抗蚀剂层成膜；
第二曝光步骤，通过光学光刻对所述有机抗蚀剂层进行曝光，形成与所述主凹部或所述主凸部对应的潜像；
第二显影步骤，对形成有所述潜像的有机抗蚀剂层进行显影；以及
第二蚀刻步骤，将显影后的所述有机抗蚀剂层作为第二蚀刻掩模，对所述基材进行蚀刻而形成所述主凹部或所述主凸部。
3.根据权利要求2所述的原盘的制造方法，其中，
在所述第二蚀刻步骤中，
所述有机抗蚀剂层的蚀刻速率大于所述基材的蚀刻速率。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的原盘的制造方法，其中，
所述第一平均间距为可见光的波长以下，
所述第二平均间距大于可见光的波长。
5.一种原盘，其具备基材，所述基材在一个面上形成有主凹部或主凸部，在所述主凹部或所述主凸部形成有微细凹凸结构，
所述微细凹凸结构以第一平均间距形成，
所述主凹部或所述主凸部以大于所述第一平均间距的第二平均间距形成。
6.一种转印物，转印有形成于权利要求5所述的原盘的所述基材的一个面的凹凸结构的形状或所述凹凸结构的形状的反转形状。
7.一种物品，其具备权利要求6所述的转印物。
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