JP2010074006A - 表面処理用マスク及びその製造方法、表面処理方法、光学デバイス、並びに、粒子含有フィルム及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】粒子及び粒子よりも体積量が小さい結着剤とを含み且つ粒子が露出した粒子層と結着剤を含み且つ露出した粒子を覆う結着剤層と、を含んで構成されるフィルムマスクを被処理物表面に配置した後、エッチング処理を施して、被処理物の表面に凹凸を形成するエッチングする表面処理方法。また、当該表面処理方法に用いるフィルムマスクを有する表面処理用マスク及び製造方法並びに表面処理方法により得られる基板を持つ光デバイス。
【選択図】図1
Description
請求項1に係る発明は、
フィルムマスクを有し、被処理物の表面に凹凸を形成するための表面処理マスクの製造方法であって、
粒子及び前記粒子よりも乾燥後の体積量が小さい結着剤を含む第1塗布液を、基材上に塗布・乾燥し、粒子が露出した粒子層を形成した後、結着剤を含む第2塗布液を、前記粒子が露出した粒子層上に当該露出した粒子を覆って塗布・乾燥し、結着剤層を形成して、前記粒子層及び前記結着剤層を含んで構成される前記フィルムマスクを形成する工程を有する表面処理マスクの製造方法。
前記結着剤層が、前記フィルムマスクを被処理物に接着するための接着層である請求項1に記載の表面処理マスクの製造方法。
前記基材が、前記フィルムマスクの一方の主面を支持する支持基板である請求項1又は2に記載の表面処理用マスクの製造方法。
前記基材と前記フィルムマスクとの間に、剥離層を形成する工程を有する請求項1〜3のいずれか1項に記載の表面処理用マスクの製造方法。
前記基材における前記フィルムマスクの形成側とは反対面に、非接着層を形成する工程を有する請求項1〜4のいずれか1項に記載の表面処理用マスクの製造方法。
前記フィルムマスク上に、保護フィルムを形成する工程を有する請求項1〜5のいずれか1項に記載の表面処理用マスクの製造方法。
前記フィルムマスクを形成する工程において、第1塗布液及び第2塗布液を塗布する方法が、バー塗布法、ロール塗布法、カーテン塗布法、エアーナイフ塗布法、及びグラビア塗布から選択される請求項1〜6のいずれか1項に記載の表面処理用マスクの製造方法。
被処理物の表面に凹凸を形成するための表面処理用マスクであって、
粒子及び前記粒子よりも体積量が小さい結着剤とを含み且つ前記粒子が露出した粒子層と、結着剤を含み且つ前記露出した粒子を覆う結着剤層と、を含んで構成されるフィルムマスクを有する表面処理マスク。
前記結着剤層が、前記フィルムマスクを被処理物に接着するための接着層である請求項8に記載の表面処理マスク。
前記フィルムマスクの一方の主面を支持する支持基板を有することを特徴とする請求項8又は9に記載の表面処理用マスク。
前記支持基板と前記フィルムマスクとの間に、剥離層を有する請求項10に記載の表面処理用マスク。
前記支持基板における前記フィルムマスクの配設側とは反対面に、非接着層を有する請求項10又は11に記載の表面処理用マスク。
前記フィルムマスクの他方の主面を被覆する保護フィルムを有することを特徴とする請求項8〜12のいずれか1項に記載の表面処理用マスク。
ロール状、又はシート状であることを特徴とする請求項8〜13のいずれか1項に記載の表面処理用マスク。
被処理物の表面に凹凸を形成するための表面処理方法であって、
粒子及び前記粒子よりも体積量が小さい結着剤とを含み且つ前記粒子が露出した粒子層と結着剤を含み且つ前記露出した粒子を覆う結着剤層とを含んで構成されるフィルムマスクを、被処理物の表面に貼り合わせる貼り合わせ工程と、
前記フィルムマスクが貼り合わされた前記被処理物の表面に対し、エッチング処理を施し、前記被処理物の表面に凹凸を形成するエッチング工程と、
を有することを特徴とする表面処理方法。
前記フィルムマスクの一方の主面が支持基板に支持されてなり、
前記貼り合わせ工程が、前記フィルムマスクを被処理物の表面に貼り合わせた後、前記支持基板を前記フィルムマスクから剥離する工程である請求項15に記載の表面処理方法。
前記支持基板と前記フィルムマスクとの間に、剥離層を有する請求項16に記載の表面処理方法。
前記支持基板における前記フィルムマスクの配設側とは反対面に、非接着層を有する請求項16又は17に記載の表面処理方法。
前記フィルムマスクの他方の主面が保護フィルムで被覆されてなり、
前記貼り合わせ工程前に、当該保護フィルムを前記フィルムマスクから剥離する請求項15〜18のいずれか1項に記載の表面処理方法。
前記貼り合わせ工程が、真空減圧条件下と前記結着剤層の結着剤のガラス転移温度よりも高い温度条件下との少なくとも一方の条件下で、ローラにより前記フィルムマスクと前記被処理物とを挟持して貼り合わせる工程であることを特徴とする請求項15〜19のいずれか1項に記載の表面処理方法。
前記エッチング処理が、ドライエッチング処理であることを特徴とする請求項15〜20のいずれか1項に記載の表面処理方法。
凹凸を形成する前記被処理物の表面が、光学デバイスの光入射面であることを特徴とする請求項15〜21のいずれか1項に記載の表面処理方法。
請求項15〜22のいずれか1項に記載の表面処理方法により表面処理された被処理物としての基板を有する光学デバイス。
粒子及び前記粒子よりも乾燥後の体積量が小さい結着剤を含む第1塗布液を、基材上に塗布・乾燥し、粒子が露出した粒子層を形成した後、結着剤を含む第2塗布液を、前記粒子が露出した粒子層上に当該露出した粒子を覆って塗布・乾燥し、結着剤層を形成して、前記粒子層及び前記結着剤層を含んで構成される粒子含有フィルムを形成する工程を有する粒子含有フィルムの製造方法。
前記粒子含有フィルムを形成する工程において、第1塗布液及び第2塗布液を塗布する方法が、バー塗布法、ロール塗布法、カーテン塗布法、エアーナイフ塗布法、及びグラビア塗布から選択される請求項24に記載の粒子含有フィルムの製造方法。
粒子及び前記粒子よりも体積量が小さい結着剤とを含み且つ前記粒子が露出した粒子層と、結着剤を含み且つ前記露出した粒子を覆う結着剤層と、を含んで構成される粒子含有フィルム。
ロール状、又はシート状であることを特徴とする請求項26に記載の粒子含有フィルム。
1)ドライエッチングは、反応性ガスとして、CF4、C2F6、Cl2、ClF3などを用いて行うことができる。
2)異方性の強いエッチング方法としては、SiCl4+He、CH4+He等のガスを用いたRIE、RIBE(反応性イオンビームエッチング)を用いることが好ましい。
3)エッチングガスの種類によっては被処理基板内に浸透し、化学的・物理的変化を生じさせる場合があることから、エッチングガスに被処理基板が曝されている時間を最適化することができる。
4)エッチングにより所望の凹凸形状が得られた後に、フィルムマスクの一部が残存している場合は、オゾン、酸素などのガスを導入し紫外線などの光を照射することで残存物を除去するアッシング法や、あるいは酸素ガスを高周波などによりプラズマ化させ、そのプラズマを利用して残存物を除去するアッシング法を採用することができる。
表面処理用マスクは、支持基板の裏面(フィルムマスクの配設側とは反対面)、非接着層が配設されている。つまり、表面処理用マスクは、フィルムマスクと、当該フィルムマスクを一方の面から支持する支持基板と、表面処理用マスクを積層したりロール状にしたときに表面処理用マスク同士の接着を防止するための非接着層と、で構成されている。また、表面処理用マスクは、当該フィルムマスクの他方の面を被覆して保護する保護フィルムや、フィルムマスクと支持基板との剥離性を向上させるための剥離層を有していてもよい。つまり、後述する製造方法において、保護フィルムや、剥離層を形成する工程を有していてもよい。
フィルムマスクは、エッチング耐性を持つ粒子及び粒子よりも体積量が小さい結着剤とを含み且つ粒子が露出した粒子層と、結着剤を含み且つ露出した粒子を覆う結着剤層と、を含んで構成される。
無機元素を含有する有機染顔料粒子としては、金属元素含有アゾ系色素粒子や金属元素含有フタロシアニン系色素粒子などが挙げられる。
無機元素を有するラテックス粒子やカプセル粒子としては、アクリルラテックスをコロイダルシリカで被覆した粒子、アクリルラテックスをケイ酸塩で被覆した粒子、ポリスチレンラテックス粒子をシリカで被覆した粒子などが挙げられる
ここで、ガラス転移温度は、フィルムマスク材料を試料とし、公知の熱分析装置や機械特性測定装置を用いて測定することができるが、動的粘弾性測定機でベンディングモード、測定周波数を1Hzとし、5℃/分の昇温速度で測定することが好ましい。
特に分散剤としては、フェニルホスホン酸、具体的には日産化学(株)社の「PPA」など、αナフチル燐酸、フェニル燐酸、ジフェニル燐酸、p−エチルベンゼンホスホン酸、フェニルホスフィン酸、アミノキノン類、各種シランカップリング剤、チタンカップリング剤、フッ素含有アルキル硫酸エステル及びそのアルカリ金属塩、などが使用できる。また、アルキレンオキサイド系、グリセリン系、グリシドール系、アルキルフェノールエチレンオキサイド付加体、等のノニオン界面活性剤、環状アミン、エステルアミド、第四級アンモニウム塩類、ヒダントイン誘導体、複素環類、ホスホニウム又はスルホニウム類等のカチオン系界面活性剤、カルボン酸、スルフォン酸、燐酸、硫酸エステル基、燐酸エステル基、などの酸性基を含むアニオン界面活性剤、アミノ酸類、アミノスルホン酸類、アミノアルコールの硫酸又は燐酸エステル類、アルキルベダイン型、等の両性界面活性剤等も使用できる。また、分散剤としては、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシアルキレンブロック共重合体、アリル基などの重合性不飽和結合を有するポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル等を選択してもよい。これらの分散剤(界面活性剤)については、「界面活性剤便覧」(産業図書株式会社発行)に詳細に記載されている。これらの分散剤等は必ずしも100%純粋ではなく、主成分以外に異性体、未反応物、副反応物、分解物、酸化物等の不純分が含まれてもかまわない。これらの不純分は30%以下が好ましく、さらに好ましくは10%以下である。本発明は脂肪酸エステルとしてWO98/35345号パンフレットに記載のようにモノエステルとジエステルを組み合わせて使用することも好ましい。
支持基板としては、例えば、樹脂フィルムが適用される。この樹脂フィルムとしては、例えば、ポリエステル(例えばポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートなど)、ポリフェニレンサルファイド、ポリイミド等、又はこれらの混合物から成形された樹脂フィルムが挙げられる。また、支持基板のフィルムマスクが形成される側の表面は、適宜界面エネルギーを制御することでフィルムマスクの剥離力を最適化でき、その具体例としてはシリコン系剥離剤層を形成することが好ましく、シリコン系界面活性剤を塗布するか、電離放射線重合型シリコンモノマーの塗布硬化層やオルガノシロキサンポリマーの塗布層を挙げることができる。また同様にフッ素系界面活性剤を塗布することによる界面エネルギーの制御も例示することができる。
支持基板とフィルムマスクとの接着力として具体的には、5N/10mm以下であること好ましく、より好ましくは0.01N/10mm〜1N/10mmであり、さらに好ましくは0.05N/10mm〜1N/10mmである。
保護フィルムとしては、当該フィルムマスクの他方の面を被覆して保護するために配設される層である。保護フィルムとしては、脂肪属系ポリマーや芳香族系ポリマーからなる高分子膜が用いられ、ポリエチレンやポロプロピレン膜、ポリエチレンテレフタレート膜が挙げられる。この高分子膜は単独であっても、あるいは更に粘着剤と呼ばれるアクリル系材料やゴム系、エチレンビニルコポリマー等の高分子材料を塗布した層を付与することができる。
当該保護フィルムとフィルムマスクとの接着力として具体的には、5N/10mm以下であること好ましく、より好ましくは0.01N/10mm〜1N/10mmであり、さらに好ましくは0.05N/10mm〜1N/10mmである。なお、保護フイルムがフィルムマスクに接着させずにいわゆる「合紙」としてはさみこんであるだけの場合は、接着力は実質的にゼロとなる。
剥離層は、フィルムマスクと支持基板との剥離性を向上させるための層である。剥離層としては、例えば、熱可塑性樹脂層(例えば厚さが15μm未満(好ましくは5μm未満))が挙げられる。熱可塑性樹脂層を構成する好ましい熱可塑性樹脂の例として、フィルムマスクを構成する結着剤の例が挙げられるが、好ましいガラス転移温度としては、フィルムマスクを構成する結着剤のガラス転移温度より10℃〜50℃高いことが好ましい。このガラス転移温度が上記範囲であることにより、被処理基板への圧接工程で中間層である熱可塑性樹脂層にひびや割れ等の欠陥が生成し難くなり、また、熱可塑性樹脂層が支持基板から剥離し易くなる。また、熱可塑性樹脂層の厚みは上記範囲内とすることで、エッチング工程での処理時間の増加による生産性の悪化が抑制される。
非接着層は、表面処理用マスクを積層したりロール状にしたときに表面処理用マスク同士の接着を防止するための層である。非接着層としては、例えば、上記フッ素系材料層(例えば厚さが15μm未満(好ましくは5μm未満))が好適に挙げられる。
1)太陽電池、LED、フラットパネルディスプレイなどの光学デバイスの分野において、光の透過する界面の屈折率差が大きい場合に生じる反射現象を抑制する目的で、エッチング処理により光が透過する基板面に凹凸を形成する凹凸加工
2)半導体装置の分野において、薄膜と基板との密着性が不十分であることに起因する薄膜の剥れを抑制するため、アンカー効果を狙って、基板面に凹凸を形成する凹凸加工
−塗布液1−
PVA(クラレ製)2%水溶液100重量部に対して、シリカ粒子(扶桑化学社製SP−03F、平均粒径0.3μm)6重量部、及び分散剤(2−エチルヘキシルスルホコハク酸Na)0.5重量部を添加して、ディゾルバにて分散させて、塗布液1を得た。この塗布液1の乾燥後におけるPVA(結着剤)の体積量は、シリカ粒子の体積量に対して1/3であった。
PVA(クラレ製)3%水溶液100重量部に対して、2−エチルヘキシルスルホコハク酸Na0.5重量部を添加して、塗布液2を得た。
PVA(クラレ製)2%水溶液100重量部に対して、フッ素系界面活性剤(パーフルオロアルキルスルホン酸塩)1重量部を添加して、塗布液3を得た。
PVA(クラレ製)9%水溶液100重量部に対して、シリカ粒子(扶桑化学社製SP−03F、平均粒径0.3μm)6重量部、及び分散剤(2−エチルヘキシルスルホコハク酸Na)0.5重量部を添加して、ディゾルバにて分散させて、塗布液4を得た。この塗布液1の乾燥後におけるPVA(結着剤)の体積量は、シリカ粒子の体積量に対して3/2であった。
まず、次のようにて、表面処理用マスクを作製した。
大きさ300×500mmで、厚み70μmのポリエチレンテレフタレート(PET)製基板(支持基材)を準備した。
次に、このPET基板表面に、塗布液1をロッドバーで湿潤膜厚(PVA膜厚)が2μmになるように塗布し、80℃で3分乾燥させ、粒子層を形成した。この粒子層は、シリカ粒子が露出すると共に、粒子同士が重なり合うことなく単層配列して配合されていた。次に、粒子層表面(粒子露出側表面)に、塗布液2をロッドバーで湿潤膜厚が2μmになるように塗布し、60℃で2分乾燥させ、結着剤層(接着層)を形成した。
このようにして、PET基板(支持基板)上に、粒子層及び接着層から構成されるフィルムマスクが配設された表面処理用マスクを作製した。
実施例1に比べ量産適性のある方法を採用して、以下のようにて、表面処理用マスクを作製した(図5参照)。
ロール巻き状で、巾1500mm、厚み70μmのポリエチレンテレフタレート(PET)シートを送り出し装置から50m/minにて走行させつつ、PETシートの裏面に前記塗布液3をロッドバーで湿潤膜厚が2μmになるように塗布した後、PETシートの表面に、塗布液1をロッドバーで湿潤膜厚(PVA膜厚)が2μmになるように塗布した。その後、PETシートを乾燥装置に搬送して、80℃で3分間乾燥させ、PETシートの裏面に非接着層を形成すると共に、PETシートの表面に粒子層を形成した。
このようにして、裏面に非接着層をPETシート(支持基板)上に、粒子層及び接着層から構成されるフィルムマスクが配設された表面処理用マスクを作製した。このような、連続かつロールトゥーロールにて表面処理用マスクを製造することで、量産化及び低コスト製造を実現できる。
実施例1と同様にして、表面処理用マスクの作製を試みた。
具体的は、PET基板表面に、塗布液4をロッドバーで湿潤膜厚(PVA膜厚)が2μmになるように塗布し、80℃で3分乾燥させ、粒子層を形成した。この粒子層を観察すると、粒子同士が重なり合っていたり、粒子の抜けが目立ち、所望の単層配列はできなかった。
11 支持基板
12 フィルムマスク
13 粒子層
13A 粒子
13B 結着剤
13P 粒子形成用塗膜
14 結着剤層
14A 結着剤
14P 結着剤層形成用塗膜
15 非接着層
15P 非接着層形成用塗膜
20 被処理基板
30 ラミネート装置
31 挟持ローラ
40A〜40D 接触型搬送ロール
41A〜40C 塗布装置
42A、40B 乾燥装置
Claims (27)
- フィルムマスクを有し、被処理物の表面に凹凸を形成するための表面処理マスクの製造方法であって、
粒子及び前記粒子よりも乾燥後の体積量が小さい結着剤を含む第1塗布液を、基材上に塗布・乾燥し、粒子が露出した粒子層を形成した後、結着剤を含む第2塗布液を、前記粒子が露出した粒子層上に当該露出した粒子を覆って塗布・乾燥し、結着剤層を形成して、前記粒子層及び前記結着剤層を含んで構成される前記フィルムマスクを形成する工程を有する表面処理マスクの製造方法。 - 前記結着剤層が、前記フィルムマスクを被処理物に接着するための接着層である請求項1に記載の表面処理マスクの製造方法。
- 前記基材が、前記フィルムマスクの一方の主面を支持する支持基板である請求項1又は2に記載の表面処理用マスクの製造方法。
- 前記基材と前記フィルムマスクとの間に、剥離層を形成する工程を有する請求項1〜3のいずれか1項に記載の表面処理用マスクの製造方法。
- 前記基材における前記フィルムマスクの形成側とは反対面に、非接着層を形成する工程を有する請求項1〜4のいずれか1項に記載の表面処理用マスクの製造方法。
- 前記フィルムマスク上に、保護フィルムを形成する工程を有する請求項1〜5のいずれか1項に記載の表面処理用マスクの製造方法。
- 前記フィルムマスクを形成する工程において、第1塗布液及び第2塗布液を塗布する方法が、バー塗布法、ロール塗布法、カーテン塗布法、エアーナイフ塗布法、及びグラビア塗布から選択される請求項1〜6のいずれか1項に記載の表面処理用マスクの製造方法。
- 被処理物の表面に凹凸を形成するための表面処理用マスクであって、
粒子及び前記粒子よりも体積量が小さい結着剤とを含み且つ前記粒子が露出した粒子層と、結着剤を含み且つ前記露出した粒子を覆う結着剤層と、を含んで構成されるフィルムマスクを有する表面処理マスク。 - 前記結着剤層が、前記フィルムマスクを被処理物に接着するための接着層である請求項8に記載の表面処理マスク。
- 前記フィルムマスクの一方の主面を支持する支持基板を有することを特徴とする請求項8又は9に記載の表面処理用マスク。
- 前記支持基板と前記フィルムマスクとの間に、剥離層を有する請求項10に記載の表面処理用マスク。
- 前記支持基板における前記フィルムマスクの配設側とは反対面に、非接着層を有する請求項10又は11に記載の表面処理用マスク。
- 前記フィルムマスクの他方の主面を被覆する保護フィルムを有することを特徴とする請求項8〜12のいずれか1項に記載の表面処理用マスク。
- ロール状、又はシート状であることを特徴とする請求項8〜13のいずれか1項に記載の表面処理用マスク。
- 被処理物の表面に凹凸を形成するための表面処理方法であって、
粒子及び前記粒子よりも体積量が小さい結着剤とを含み且つ前記粒子が露出した粒子層と結着剤を含み且つ前記露出した粒子を覆う結着剤層とを含んで構成されるフィルムマスクを、被処理物の表面に貼り合わせる貼り合わせ工程と、
前記フィルムマスクが貼り合わされた前記被処理物の表面に対し、エッチング処理を施し、前記被処理物の表面に凹凸を形成するエッチング工程と、
を有することを特徴とする表面処理方法。 - 前記フィルムマスクの一方の主面が支持基板に支持されてなり、
前記貼り合わせ工程が、前記フィルムマスクを被処理物の表面に貼り合わせた後、前記支持基板を前記フィルムマスクから剥離する工程である請求項15に記載の表面処理方法。 - 前記支持基板と前記フィルムマスクとの間に、剥離層を有する請求項16に記載の表面処理方法。
- 前記支持基板における前記フィルムマスクの配設側とは反対面に、非接着層を有する請求項16又は17に記載の表面処理方法。
- 前記フィルムマスクの他方の主面が保護フィルムで被覆されてなり、
前記貼り合わせ工程前に、当該保護フィルムを前記フィルムマスクから剥離する請求項15〜18のいずれか1項に記載の表面処理方法。 - 前記貼り合わせ工程が、真空減圧条件下と前記結着剤層の結着剤のガラス転移温度よりも高い温度条件下との少なくとも一方の条件下で、ローラにより前記フィルムマスクと前記被処理物とを挟持して貼り合わせる工程であることを特徴とする請求項15〜19のいずれか1項に記載の表面処理方法。
- 前記エッチング処理が、ドライエッチング処理であることを特徴とする請求項15〜20のいずれか1項に記載の表面処理方法。
- 凹凸を形成する前記被処理物の表面が、光学デバイスの光入射面であることを特徴とする請求項15〜21のいずれか1項に記載の表面処理方法。
- 請求項15〜22のいずれか1項に記載の表面処理方法により表面処理された被処理物としての基板を有する光学デバイス。
- 粒子及び前記粒子よりも乾燥後の体積量が小さい結着剤を含む第1塗布液を、基材上に塗布・乾燥し、粒子が露出した粒子層を形成した後、結着剤を含む第2塗布液を、前記粒子が露出した粒子層上に当該露出した粒子を覆って塗布・乾燥し、結着剤層を形成して、前記粒子層及び前記結着剤層を含んで構成される粒子含有フィルムを形成する工程を有する粒子含有フィルムの製造方法。
- 前記粒子含有フィルムを形成する工程において、第1塗布液及び第2塗布液を塗布する方法が、バー塗布法、ロール塗布法、カーテン塗布法、エアーナイフ塗布法、及びグラビア塗布から選択される請求項24に記載の粒子含有フィルムの製造方法。
- 粒子及び前記粒子よりも体積量が小さい結着剤とを含み且つ前記粒子が露出した粒子層と、結着剤を含み且つ前記露出した粒子を覆う結着剤層と、を含んで構成される粒子含有フィルム。
- ロール状、又はシート状であることを特徴とする請求項26に記載の粒子含有フィルム。
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