JP2013161997A - Manufacturing method of aggregation of minute structure patterns and manufacturing apparatus thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、主に、光エレクトロニクス、光通信、照明装置など種々の光学素子を製造する技術に関するものである。 The present invention mainly relates to a technique for manufacturing various optical elements such as optoelectronics, optical communication, and lighting devices.
従来、構造体の微細加工には、半導体製造プロセスで一般に用いられるフォトリソグラフィ技術や電子線描画法が適用されてきた。微細加工を実現するためのパターン転写技術の一つであるフォトリソグラフィ法は、パターンの微細化に伴い、加工寸法が光露光の光源の波長に近づいてきたため、リソグラフィ技術の限界を迎えつつある。 Conventionally, a photolithography technique and an electron beam drawing method generally used in a semiconductor manufacturing process have been applied to fine processing of a structure. The photolithographic method, which is one of the pattern transfer technologies for realizing fine processing, is approaching the limit of the lithography technology because the processing dimension has approached the wavelength of the light source of light exposure as the pattern is miniaturized.
そのため、更なる微細化や高精度化を進めるために、荷電粒子線装置の一種である電子線描画(EB描画)装置が用いられるようになった。しかし、パターンの微細化及び描画数の増加が図られる一方で、装置の大型化や高精度な制御機構が必要になる等、装置の製造コストが高くなるという欠点があった。 Therefore, an electron beam drawing (EB drawing) apparatus, which is a kind of charged particle beam apparatus, has come to be used in order to achieve further miniaturization and higher precision. However, while miniaturizing the pattern and increasing the number of drawing, there is a drawback that the manufacturing cost of the apparatus becomes high, such as an increase in size of the apparatus and a highly accurate control mechanism.
一方、微細な凹凸パターンの形成を低コストで行うための技術が特許文献1及び特許文献2に開示されている。
On the other hand,
特許文献1は、基板上に形成したい凹凸パターンを反転させた反転凹凸パターンを有する金型を、基板の表面に形成されたレジスト膜層に対して型押しすることで、所定の凹凸パターンを転写するものである。
In
また、特許文献2に記載のナノインプリント技術によれば、シリコンウエハを金型として用いて、型押し転写により、レジスト膜層に25nm以下の微細な凹凸パターンを形成することが可能である。
Further, according to the nanoimprint technique described in
ところで、近年においては、例えば液晶ディスプレイに代表されるように光学部品の大面積化、かつ高性能化が望まれている。液晶ディスプレイで画像を見るための構造としては、その内部に光の屈折率を調整するための導光板や位相差フィルム等を内蔵したものが知られている。そして、これらの導光板や位相差フィルム等には、微細な凹凸パターンがその表面に転写された微細構造の実現が必要である。例えば液晶ディスプレイにおいて、この微細構造を実現しようとすると、一体物で継ぎ目がない大面積の微細構造体が必要となる。 By the way, in recent years, for example, a large area and high performance of an optical component are desired as represented by a liquid crystal display. As a structure for viewing an image on a liquid crystal display, a structure in which a light guide plate and a retardation film for adjusting the refractive index of light are incorporated is known. These light guide plates, retardation films, and the like need to have a fine structure in which a fine uneven pattern is transferred to the surface. For example, in a liquid crystal display, if this fine structure is to be realized, a large-sized fine structure having a single piece and no seam is required.
しかしながら、一体物で大面積の微細構造体が製造可能な装置は未だ存在しないため、例えば、基材上に複数の個片の基本微細構造体を並べて配置することで、継ぎ目の影響の少ない微視構造体としている(例えば、特許文献3参照)。 However, since there is no device that can produce a large-sized fine structure as a single object, for example, by arranging a plurality of individual basic fine structures side by side on a base material, a microscopic structure with little influence of seams can be obtained. A visual structure is used (see, for example, Patent Document 3).
特許文献3では、図8に示すように、端部がアンダーカットとなった基本微細構造体1502を、基材1503上に並べて配置して、接着層1504を介して接着させている。この基本微細構造体1502を、隙間を設けた状態で基材1503上に複数個並べて多面付けすることで、微細構造体1501を構成している。このように構成された微細構造体1501を利用して微細な凹凸パターンを転写している。
In
しかしながら、従来の技術では、ナノインプリント技術を繰り返し行うことで、微細構造を大型化できる一方で、転写されたパターンの間にパターンが形成されていない部分が発生する。このパターンが形成されていない部分が発生して、繋ぎ目になり、性能を満たさない場合が発生するという課題がある。 However, in the conventional technique, by repeating the nanoimprint technique, the fine structure can be enlarged, but a portion where no pattern is formed is generated between the transferred patterns. There is a problem that a portion where the pattern is not formed is generated, becomes a joint, and does not satisfy the performance.
そこで、本発明は、従来の微細構造体の製造方法の課題を考慮し、複数の基本微細構造パターンを高い精度で並べて繋ぎ合わせることが出来る微細構造パターン集合体の製造方法および、その製造装置を提供することを目的とする。 In view of the above, the present invention takes into consideration the problems of the conventional fine structure manufacturing method, and provides a fine structure pattern assembly manufacturing method and a manufacturing apparatus thereof capable of arranging and connecting a plurality of basic fine structure patterns with high accuracy. The purpose is to provide.
第1の本発明は、
平坦な基材の上に光硬化性樹脂を滴下で供給する第1ステップと、
前記光硬化性樹脂に微細構造型を押し付けて広げる第2ステップと、
前記光硬化性樹脂に光を照射し露光させて固めることによって、円形の基本微細構造パターンを形成する第3ステップと、
前記微細構造型を前記基本微細構造パターンから離型して上昇させる離型移動第4ステップとで構成される、基本微細構造パターン形成単位ステップを複数回繰り返すことによって、微細構造パターン集合体を製造する方法であって、
既に形成されている前記基本微細構造パターンに隣接する新たな前記基本微細構造パターンを形成する際に、
前記既に形成されている前記基本微細構造パターンの外周部分に、前記新たな前記基本微細構造パターンの外周部分が一部重なるように、形成することを特徴とする、微細構造パターン集合体の製造方法である。
The first aspect of the present invention is
A first step of supplying a photocurable resin dropwise onto a flat substrate;
A second step of pressing and spreading a microstructure type on the photocurable resin;
A third step of forming a circular basic microstructure pattern by irradiating the photocurable resin with light, exposing and hardening the resin;
A microstructure pattern aggregate is manufactured by repeating a basic microstructure pattern forming unit step a plurality of times, which is composed of a fourth step of mold release that releases the microstructure from the basic microstructure pattern and raises it. A way to
In forming a new basic microstructure pattern adjacent to the already formed basic microstructure pattern,
A method for producing a microstructure pattern aggregate, wherein the outer peripheral portion of the new basic microstructure pattern is partially overlapped with the outer periphery of the basic microstructure pattern already formed It is.
第2の本発明は、
前記新たに形成される基本微細構造パターンは、前記一部重なるように形成されることによって、前記重なる位置から前記新たに形成される基本微細構造パターンの中心位置に向かって、前記基材に対して傾斜していることを特徴とする、第1の本発明の微細構造パターン集合体の製造方法である。
The second aspect of the present invention
The newly formed basic fine structure pattern is formed so as to overlap partly, and from the overlapping position toward the center position of the newly formed basic fine structure pattern with respect to the base material. It is a manufacturing method of the fine structure pattern aggregate of the 1st present invention characterized by being inclined.
第3の本発明は、
前記基本微細構造パターン形成単位ステップを直線方向に連続して繰り返すことによって前記基本微細構造パターンの列を形成する列形成単位ステップを、複数回繰り返すステップを備え、
既に形成されている前記基本微細構造パターンの列に平行であって隣接するように、新たな前記基本微細構造パターンの列を形成する際に、
前記既に形成されている前記基本微細構造パターンの列と、前記新たな前記基本微細構造パターンの列とは、前記直線方向に位相がずれ、更に
前記既に形成されている前記基本微細構造パターンの列を構成する前記基本微細構造パターンと、前記新たな前記基本微細構造パターンの列を構成する前記基本微細構造パターンとは外周部分同士が重なるように、形成することを特徴とする、第1又は第2の本発明の微細構造パターン集合体の製造方法である。
The third aspect of the present invention provides
A column forming unit step for forming a column of the basic fine structure pattern by repeating the basic fine structure pattern forming unit step continuously in a linear direction includes a step of repeating a plurality of times.
When forming a new column of the basic microstructure pattern so as to be parallel to and adjacent to the column of the basic microstructure pattern already formed,
The column of the basic microstructure pattern already formed and the column of the new basic microstructure pattern are out of phase in the linear direction, and the column of the basic microstructure pattern already formed The basic fine structure pattern forming the new basic fine structure pattern and the basic fine structure pattern forming the new row of the basic fine structure pattern are formed so that their outer peripheral portions overlap each other. 2 is a method for producing the fine structure pattern assembly of the present invention.
第4の本発明は、
前記直線方向の位相のずれは、180度であり、
前記微細構造パターン集合体の周辺を除く中央部においては、前記既に形成されている前記基本微細構造パターンの列を構成する前記基本微細構造パターンの一つに対して、前記新たな前記基本微細構造パターンの列を構成する前記基本微細構造パターンの二つが重なり、逆に、前記新たな前記基本微細構造パターンの列を構成する前記基本微細構造パターンの一つに対して、前記既に形成されている前記基本微細構造パターンの列を構成する前記基本微細構造パターンの二つが重なって、三方配列を形成している、第3の本発明の微細構造パターン集合体の製造方法である。
The fourth invention relates to
The linear phase shift is 180 degrees,
In the central portion excluding the periphery of the fine structure pattern aggregate, the new basic fine structure is formed with respect to one of the basic fine structure patterns constituting the row of the already formed basic fine structure patterns. Two of the basic fine structure patterns constituting the pattern row overlap, and conversely, one of the basic fine structure patterns constituting the new basic fine structure pattern row is already formed. It is a manufacturing method of the fine structure pattern aggregate | assembly of 3rd this invention which two of the said basic fine structure patterns which comprise the row | line | column of the said basic fine structure pattern overlap, and form a three-way arrangement | sequence.
第5の本発明は、
隣接する二つの前記基本微細構造パターン同士が重なり合う範囲の面積は、一つの前記基本微細構造パターンの面積の25%以下であり、
隣接する三つの前記基本微細構造パターン同士が重なり合う範囲の面積は、その3つの基本微細構造パターンの内2つの前記基本微細構造パターンの重なり合う範囲の25%以下であることを特徴とする第3又は第4の本発明の微細構造パターン集合体の製造方法である。
The fifth aspect of the present invention relates to
The area of the range in which two adjacent basic microstructure patterns overlap each other is 25% or less of the area of one basic microstructure pattern,
The area of the range in which the three adjacent basic microstructure patterns overlap each other is 25% or less of the overlapping range of the two basic microstructure patterns among the three basic microstructure patterns. It is a manufacturing method of the fine structure pattern aggregate of the 4th present invention.
第6の本発明は、
前記三方配列を構成する三つの前記基本微細構造パターンは、それぞれの円形の前記基本微細構造パターンのセンター位置が正三角形を成すように配列され、
(正三角形の一辺)=(前記円形の基本微細構造パターンの直径)−(前記円形の基本微細構造パターンのセンター位置間の重ね合わせ距離)の関係にあり、
残りの二辺は、前記正三角形の一辺から右回りおよび左回りに60°回転させた位置に配列されることを特徴とする第4の本発明の微細構造パターン集合体の製造方法である。
The sixth invention relates to
The three basic microstructure patterns constituting the three-way array are arranged such that the center positions of the circular basic microstructure patterns form an equilateral triangle,
(One side of equilateral triangle) = (diameter of the circular basic microstructure pattern) − (superposition distance between center positions of the circular basic microstructure pattern)
The remaining two sides are arranged at positions rotated 60 ° clockwise and counterclockwise from one side of the equilateral triangle, according to the fourth aspect of the method for producing a fine structure pattern assembly of the present invention.
第7の本発明は、
前記光硬化性樹脂は、嫌気性を有し、大気に触れている状態では光を照射しても液状を保つことを特徴とする、第1から第6のいずれかの本発明の微細構造パターン集合体の製造方法である。
The seventh invention relates to
The photocurable resin has an anaerobic property, and maintains a liquid state even when irradiated with light when in contact with the atmosphere. It is a manufacturing method of an aggregate.
第8の本発明は、
駆動部に設置されたヘッドと、
前記ヘッドに取り付けられた紫外線露光ユニットと、
弾性体を介して、前記紫外線露光ユニットに固定された石英ベースと、
前記石英ベースに取り付けられた微細構造型と、
ロール基材を張った状態で取り付けるためのロール用ステージと、
前記ロール基材を順次移動させる駆動源であるフィードロールと、
光硬化性樹脂を前記ロール基材上に順次供給する塗布ユニットと、を備え、
前記ヘッドを上下動することによって、前記微細構造型を前記ロール基材上に供給された前記光硬化性樹脂をプレスすることで、順次基本微細構造パターンを形成しながら、重ね合わせ、微細構造パターン集合体を製造する製造装置である。
The eighth invention relates to
A head installed in the drive unit;
An ultraviolet exposure unit attached to the head;
A quartz base fixed to the ultraviolet exposure unit via an elastic body;
A microstructure type attached to the quartz base;
A roll stage for mounting with the roll substrate stretched;
A feed roll that is a drive source for sequentially moving the roll base;
A coating unit for sequentially supplying a photocurable resin onto the roll base,
By moving the head up and down, pressing the photocurable resin supplied on the roll base to the fine structure mold, while sequentially forming the basic fine structure pattern, overlapping, fine structure pattern It is a manufacturing apparatus which manufactures an aggregate.
本発明によれば、複数の基本微細構造パターンを高い精度で並べて繋ぎ合わせることができ、目視レベルでその継ぎ目に不連続感のない、連続した微細構造パターン集合体を形成することが出来る。 According to the present invention, a plurality of basic fine structure patterns can be arranged and connected with high accuracy, and a continuous fine structure pattern aggregate without discontinuity can be formed at the visual level.
以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1における製造装置の概略図である。また、図2、図3は工程フローの概略図、図4は微細構造型の概略図、図5は重ね合わせの断面概略図、図6は重ね合わせの平面概略図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic diagram of a manufacturing apparatus according to
図1において、製造装置の駆動部(図示せず)にヘッド101と紫外線露光ユニット102が締結されている。その紫外線露光ユニット102に、表面に紫外線を透過する材質例えば石英ガラスなどに代表される微細構造型105を、裏面に弾性体103を貼り付けた石英ベース104の表面に貼り付けたものを、石英ベース104の斜面部を固定ツメ(図示せず)にて保持することで、取り付けている。
In FIG. 1, a
この微細構造型105には貼付け前に、ピラニア溶液で洗浄した後にフッ素系の離型処理を施しており、離型剤には、ダイキン製HD−1100THを用いている。
The
石英ベース104への微細構造型105の貼付け方法は、微細構造型105の裏面全面に光線透過率90%以上の透明の接着シート(図示せず)を接着することにより貼り付けている。また、弾性体103は一般的な両面テープにより貼り付けている。
The
他方、受け側となる平面ステージ106に基材107を固定し、基材107上に塗布ユニット(図示せず)にて光硬化性樹脂108を滴下供給する。以降、動作を伴う説明と基本微細構造パターン形成に伴う説明は図2〜図6を用いて説明する。
On the other hand, the
図2(a)において、基材107上に光硬化性樹脂108を極少量滴下させ微細構造型105を−Z方向へ降下させる(第1ステップ)。微細構造型105の駆動については、前記ヘッド101が3次元ステージ(図示せず)に連結されており、その3次元ステージの制御コントローラ(図示せず)によりX/Y/Zそれぞれの方向に10nmの送り精度で駆動できる。
In FIG. 2A, a very small amount of the
基材107は、表面に易接着処理を施した厚み250μmのPETフィルムを用いたが、SUSなどの金属板にシランカップリング処理をしたものでも良い。光硬化性樹脂108の滴下量は、後に示す露光時に、微細構造型105の□24mmの微細構造範囲のパターン10(図4参照)からはみ出さないように0.2μLとした。
As the
図2(b)において、降下してきた微細構造型105が光硬化性樹脂108に接触し、円形に押し広げながらさらに−Z方向へ降下する(第2ステップ)。なお、円形を保ちながら樹脂を広げるために、ヘッド送り速度を3mm/min以下、望ましくは1mm/min以下とすると良い。
In FIG. 2B, the
図2(c)において、所定の加圧力になるまで微細構造型105を降下させ、所定の圧力に達した後、光硬化性樹脂108が十分に固まる紫外線を露光する(第3ステップ)。その加圧力をモニタする方法としては、前記ヘッド101に取り付けたロードセル(図示せず)を用いてヘッド101の押し込み量に応じて微細構造型105が受ける反力を間接的にモニタする方式を採用する。基材107上に光硬化性樹脂108がない状態で微細構造型105と基材107が接した高さ方向の位置を±0mm=0Nと設定し、以後20μm降下する毎に13Nずつ増加していき、450Nを表示した位置(450N÷13N×20μm≒0.69mm)まで3次元ステージを駆動させた。
In FIG. 2 (c), the
なお、高さ位置10μm付近からヘッド送り速度を0.5mm/min以下に、好ましくは0.1mm/min以下に設定することで、毛細管現象も手伝い微細構造への転写性向上が見込める。紫外線の露光については、照度3mW/cm2で15sec露光した。 It should be noted that by setting the head feed speed to 0.5 mm / min or less, preferably 0.1 mm / min or less from the vicinity of the height position of 10 μm, it is possible to help the capillary phenomenon and improve transferability to the fine structure. For UV exposure, exposure was performed at an illuminance of 3 mW / cm 2 for 15 seconds.
図2(d)において、微細構造型105を+Z方向に上昇させ光硬化性樹脂108と離型させ、断面概略図である図5に示す第一の基本微細構造パターン108−1を得る(第4ステップ)。その平面形状は均等に押し込むので円形となる。その離型後も微細構造型105は次の光硬化性樹脂が滴下できる高さまで+Z方向に上昇する。尚、上記第1ステップから第4ステップまでを、基本微細構造パターン形成単位ステップと言う。
In FIG. 2D, the
図2(e)において、水平方向(X方向)にヘッド移動させ、次の降下位置まで到達すると、図2(a)と同様に微細構造型105を降下させていく。この時、次の降下位置には既に同量の光硬化性樹脂108が滴下されている。次の滴下位置Aの設定方法は、事前に前記第一の基本微細構造パターン108−1を形成した条件と同条件で基本微細構造パターンを形成し、形成された基本微細構造パターンの直径Dから2mm差し引いた位置(重ね合わせ量を2mmとする位置)A=D−2mmとした。具体的には、本実施の形態1の実例でD=φ18mmであったため、次の降下位置A(樹脂滴下位置)は18−2=16mmとした。
In FIG. 2E, when the head is moved in the horizontal direction (X direction) and reaches the next lowering position, the
図3(f)において、図2(b)と同様に微細構造型105は光硬化性樹脂108に接触し、円形に押し広げながら降下させる。以後ヘッド送り速度は前記第一の基本微細構造パターン108−1形成時と同条件とする。広がる光硬化性樹脂108が第一の基本微細構造パターン108−1の側面に接触すると、毛細管現象により第一の基本微細構造パターン108−1に沿って光硬化性樹脂108が広がっていき、円形が崩れる事になるが、極微量のため無視できる範囲である。
In FIG. 3 (f), the
図3(g)において、第一の基本微細構造パターン108−1に微細構造型105が接するまで降下させた時、光硬化性樹脂である第一の基本微細構造パターン108−1と、石英である微細構造型105では、後者の微細構造型105の方がフッ素系の離型処理を施してある分、微細構造型105表面の表面エネルギーが低くなり、同材質である第一の基本微細構造パターン108−1内へ毛細管現象により微量ながら充填される。
In FIG. 3G, when the first basic fine structure pattern 108-1 is lowered until the
図3(h)において、第一の基本微細構造パターン108−1に微細構造型105が接し更に降下すると、それまで水平を保っていた微細構造型105が、石英ベース104の裏面に設置してある弾性体103の圧縮に伴い傾きながら更に所定の加圧力(本実施の形態1では450N)になるまで降下していく。降下完了した時点で、微細構造型105が傾いたまま紫外線露光する。露光条件は図2(c)記載と同じである。傾いた角度は、使用した微細構造型105の形状高さが約0.3μm(残り0.3μmで450Nに達する)、および第一の基本微細構造パターン108−1の直径Dが約18mmであることから、傾き角度0.001°未満と極微量である。
In FIG. 3 (h), when the
この時、毛細管現象により前記第一の基本微細構造パターン108−1内およびパターン外周に沿って微量ながら充填された分の光硬化性樹脂にも紫外線が照射されているが、微細構造型105が傾いた状態であるため、第一の基本微細構造パターン108−1内およびパターン外周に沿って充填された光硬化性樹脂の表面は大気にさらされた状態になる。本実施の形態1で用いた光硬化性樹脂108はラジカル重合性アクリレートモノマー組成物を主成分とした嫌気性を持つ材料であるため、大気にふれた状態では紫外線光を照射しても固まらない特性がある。そのため、第一の基本微細構造パターン108−1内およびパターン外周に沿って充填された光硬化性樹脂は未硬化の状態で第一の基本微細構造パターン108−1内およびパターン外周に沿って残ることになるが、後の洗浄工程(図3(j))で除去可能である。
At this time, ultraviolet rays are also applied to the photocurable resin filled in a small amount along the outer periphery of the first basic fine structure pattern 108-1 and the outer periphery of the first basic fine structure pattern 108-1, but the
図3(i)において、微細構造型105を+Z方向に上昇させ光硬化性樹脂108と離型させ、図5に示す第二の基本微細構造パターン108−2を得る。離型後、微細構造型105は弾性体103に負荷が掛からなくなるため再び水平を保つ。次の水平方向の降下位置までの移動の考え方は図2(d)で記述した内容と同様である。
In FIG. 3I, the
図4は、本実施の形態1で使用した微細構造型105の概略図であり、□32mmの石英ガラス11表面の中央に□24mmの範囲で凹凸状の基本微細構造パターン10が形成されており、個々の凹凸状の基本微細構造パターンは、パターンの中心間距離であるピッチpが0.4μmであり、一つのパターンの大きさは、直径d0.2μm、高さh0.3μmの円柱形状のものを使用した。
FIG. 4 is a schematic view of the
図5は、基本微細構造パターン108−1、・・・を重ね合わせた微細構造体の断面概略図であり、基材107に対し水平に形成された第一の基本微細構造パターン108−1と、前記第一の基本微細構造パターン108−1に重ね合わせることで基材107に対し傾斜を持って形成された第二の基本微細構造パターン108−2と、前記第二の基本微細構造パターン108−2に重ね合わせることで基材107に対し傾斜を持って形成された第三の基本微細構造パターン108−3の断面を示している。
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of a fine structure in which the basic fine structure patterns 108-1,... Are overlapped, and the first basic fine structure pattern 108-1 formed horizontally with respect to the
これまでの製造方法を繰り返すことで、連続した大面積微細構造体(微細構造パターン集合体)の内、横1列目の製造が可能となる。次に2列目以降の製造方法を説明する。 By repeating the manufacturing method so far, it is possible to manufacture the first horizontal row of continuous large-area microstructures (microstructure pattern aggregates). Next, the manufacturing method in the second and subsequent columns will be described.
図6は、円形の基本微細構造パターンの重ね合わせ平面概略図であり、4×4でパターン形成した例である。図中の数字はパターン形成した順番を示しており、図中の矢印は基本微細構造パターンが重なる事で傾いた面がどちらに向かって形成されているか(高所から低所に向かって矢印を引いている)を示している。 FIG. 6 is a schematic plan view of a circular basic fine structure pattern, which is an example in which a pattern is formed by 4 × 4. The numbers in the figure indicate the order of pattern formation, and the arrows in the figure indicate the direction in which the inclined surface is formed by overlapping the basic fine structure pattern (the arrow from the high place to the low place). Is drawn).
本実施の形態1で説明した基本微細構造パターン108−1(直径φ18mm、膜厚0.8〜1μm)、108−2、・・・を複数個重ねて形成する場合において、円形の基本形を連続して配置するには、パターン形成する回数(生産性)の面からみても本図に示すような三方配列が好ましく、隣り合う3つのパターン、例えば1−2−5や6−10−11などのそれぞれのパターンのセンター位置(≒滴下位置)を直線で結んだときに正三角形を成すような三方配列が望ましい。 In the case where a plurality of the basic fine structure patterns 108-1 (diameter φ18 mm, film thickness 0.8 to 1 μm), 108-2,... Described in the first embodiment are stacked, a circular basic shape is continuously formed. In view of the number of times of pattern formation (productivity), the three-way arrangement as shown in this figure is preferable, and three adjacent patterns such as 1-2-5 and 6-10-11 are preferable. It is desirable to use a three-way arrangement that forms an equilateral triangle when the center positions (≈dropping positions) of the patterns are connected by a straight line.
つまり、1列目を形成するには16mmピッチ(2mm重ね時)でパターン形成し、2列目以降は、前列のパターンを形成した方向(前列のパターンセンター間を通る方向)と、前列のパターンセンターと新たに形成するパターンセンターを通る方向のなす角度を60°回転させた16mmの地点にパターン形成すれば良い。つまり、1列目に対して、2列目を列方向を基準として、180度位相をずらす。 That is, in order to form the first row, patterns are formed at a pitch of 16 mm (at the time of 2 mm overlap), and in the second and subsequent rows, the direction in which the pattern in the previous row is formed (the direction passing between the pattern centers in the previous row) and the pattern in the previous row The pattern may be formed at a point of 16 mm obtained by rotating the angle formed by the center and the direction passing through the newly formed pattern center by 60 °. In other words, the phase of the second column is shifted by 180 degrees with reference to the column direction.
こうすることで、円形の基本微細構造パターンを繋ぎ合わせて大面積の微細構造パターン集合体を製造する方法において、最も少ないパターン形成回数で大面積微細構造パターン集合体を得ることが可能となり、高い生産性を実現できる。 In this way, it is possible to obtain a large-area fine structure pattern aggregate with the smallest number of pattern formations in a method for manufacturing a large-area fine structure pattern aggregate by joining circular basic fine-structure patterns. Productivity can be realized.
さらに、円形の基本微細構造パターンが2つ重なり合う面積を基本微細構造パターン1つの面積の25%以下とし、さらに、3つの前記円形の基本微細構造パターンが3重に重なり合う面積を、上述した2つ重なり合う円形の基本微細構造パターンの重なり合う面積の25%以下とすることで、より少ないパターン形成回数で大面積微細構造パターン集合体を得ることが可能となり、より高い生産性を実現できる。 Further, the area where two circular basic fine structure patterns overlap is set to 25% or less of the area of one basic fine structure pattern, and the area where three circular basic fine structure patterns overlap three is described above. By setting it to 25% or less of the overlapping area of the overlapping circular basic fine structure patterns, it is possible to obtain a large-area fine structure pattern assembly with a smaller number of pattern formations, thereby realizing higher productivity.
また、この配列方法は面内均一性にも効果があり、図6の6、7、10、11、12、14、15の7つの矢印の向きはパターン配列集合体の内側に属し、同一方向を向く事が分かる。その他9つの矢印はパターン配列集合体の外側に属し、前記内側の矢印の向きに対し別の方向を向いている。しかしながら、この例の場合4×4サイズ(計16ヶ)といった少ない数のため全体に対して同一方向の割合が少ないが、大面積になればこの同一方向の割合は大幅に増加することになる。例えば、4×4サイズでは7/16で約43%だけが同一方向の傾斜パターンとなるが、10×10サイズでは76/100で76%が同一方向の傾斜パターンとなる。
This arrangement method is also effective for in-plane uniformity, and the directions of the seven
これらの法則を水平方向に重ね合わせるパターン数をXn、前記Xnに対し直交する方向に重ね合わせるパターン数をYnとして数式にすると、同一方向の傾斜パターン率(%)=[1−{Xn+(Yn−1)+(Yn/2)}/Xn×Yn]×100となり、配列数を増やす(大面積にする)ほど、同一方向の傾斜パターンの割合(面内均一性の割合)が増える。尚、(Yn/2)の値は四捨五入して整数とする必要がある。 When these rules are expressed as a mathematical expression where the number of patterns to be superimposed in the horizontal direction is Xn and the number of patterns to be superimposed in the direction orthogonal to the Xn is Yn, the slope pattern ratio (%) in the same direction = [1− {Xn + (Yn −1) + (Yn / 2)} / Xn × Yn] × 100. As the number of arrays is increased (the area is increased), the ratio of the inclined pattern in the same direction (the ratio of in-plane uniformity) increases. The value of (Yn / 2) needs to be rounded to an integer.
また、本実施の形態1の製造方法では、光硬化性樹脂の滴下塗布量を20μL、プレス圧力を450Nと設定することにより、微細構造型の微細構造範囲の最外周□24mmよりも内側となるφ18mmのほぼ円形サイズに広げ光硬化させ、ほぼ円形の基本微細構造パターンを形成しているため、余分な範囲(構造のない範囲)を形成する手間がなく、一般的なインプリント分野で公知の遮光膜処理(例えば特願2011−125227に代表される処理)の必要がない。 Further, in the manufacturing method of the first embodiment, by setting the dropping application amount of the photocurable resin to 20 μL and the press pressure to 450 N, the outermost circumference □ 24 mm of the fine structure range of the fine structure type is set inside. Since it is spread and photocured to an almost circular size of φ18mm to form an almost circular basic fine structure pattern, there is no need to form an extra area (an area without structure), which is well known in the general imprint field. There is no need for light shielding film processing (for example, processing represented by Japanese Patent Application No. 2011-125227).
また、本実施の形態1では約φ18mmサイズの広がりに留めたが、光硬化性樹脂の滴下塗布量を30μLに増やし、基本微細構造パターンサイズをφ22mm程度にしても微細構造パターン集合体を形成できる。 Further, in the first embodiment, the size is limited to about φ18 mm, but the fine pattern pattern aggregate can be formed even when the amount of the photo-curing resin dropped to 30 μL and the basic fine pattern size is about φ22 mm. .
最後に、上述した基本微細構造パターンを形成し終わると、図3(i)に示すように基本微細構造パターンの洗浄を実施する。この洗浄工程は、毛細管現象により既存の基本微細構造パターンに充填された未硬化の光硬化性樹脂108を除去するための工程で、具体的には公知のアルカリ電解洗浄やエタノールなどの溶剤洗浄である。
Finally, when the basic fine structure pattern is formed, the basic fine structure pattern is cleaned as shown in FIG. This cleaning process is a process for removing the uncured
このように、円形の基本微細構造パターンを連続して三方配列させる事で、複数の基本微細構造パターンを高い精度で並べて繋ぎ合わせることができ、目視レベルでその継ぎ目に不連続感のない、連続した大面積微細構造体を形成することが出来る。 In this way, by arranging three circular basic fine structure patterns in succession, a plurality of basic fine structure patterns can be arranged and connected with high accuracy, and there is no discontinuity at the seam at the visual level. A large-area microstructure can be formed.
(実施の形態2)
図7は、本発明の実施の形態2における製造装置の概略図で、基材としてロール部材を用いる場合の装置である。
(Embodiment 2)
FIG. 7 is a schematic diagram of a production apparatus according to
図7において、図1の内容と同じものについては説明を省略し、実施の形態1と同じ内容のものについては詳細説明を省略する。 7, the description of the same contents as those in FIG. 1 is omitted, and the detailed description of the same contents as in the first embodiment is omitted.
ロール基材109を取り付けるために、ロール用ステージ110、フィードロール201、EPCロール202、テンションロール203の主要部品が設置されており、フィードロール201を駆動源としてロール基材109をY方向へ走行(回転送り)させる機構となっており、走行制御はフィードロール201のコントローラ(図示せず)により制御されている。ロール基材109の張力を均一にするためにテンションロール203を用いてロール基材109の左右バランスや全体張力を調整している。EPCロール202はロール基材109がセット位置からロール軸方向に±20μm以上ばらついた場合にセット位置へ自動補正するもので、バラツキをエッジセンサ(図示せず)にて常時検出している。X方向、Z方向の機構は実施の形態1と同じため説明を省略する。
In order to attach the
光硬化性樹脂108の供給については、前記EPCロール202と同じ方向に隣接された単軸スライダ204に締結された塗布ユニット205によりEPCロール202付近に滴下す。塗布量は塗布ユニット205のコントローラ(図示せず)により制御され、塗布位置は単軸スライダ204のコントローラ(図示せず)により制御されている。滴下された光硬化性樹脂108は微細構造型105の直下に走行され、前記実施の形態1で記載した方法で基本微細構造パターンを形成していく。
About supply of the
このように、前記実施の形態1で記載した微細構造パターンの製造方法と、ロール基材109を精度良く走行させる機構と、光硬化性樹脂108を精度良く滴下させる機構とを併せ持つ事で、自動運転でロール基材109への大面積微細構造パターン集合体をより高い生産性で形成することが出来る。
Thus, by combining the manufacturing method of the fine structure pattern described in the first embodiment, the mechanism for moving the
本発明の微細構造パターン集合体の製造方法は、小さな基本微細構造パターンから大面積微細構造パターン集合体を製造する事が出来るため、ナノインプリント分野での品質向上、低コスト化に貢献する事が出来る。 The method for producing a fine structure pattern assembly of the present invention can produce a large area fine structure pattern assembly from a small basic fine structure pattern, which can contribute to quality improvement and cost reduction in the nanoimprint field. .
101 ヘッド
102 露光ユニット
103 弾性体
104 石英ベース
105 微細構造型
106 平面ステージ
107 基材
108 光硬化性樹脂
108−1 第一の基本微細構造パターン
108−2 第二の基本微細構造パターン
108−3 第三の基本微細構造パターン
109 ロール基材
110 ロール用ステージ
201 フィードロール
202 EPCロール
203 テンションロール
204 単軸スライダ
205 塗布ユニット
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記光硬化性樹脂に微細構造型を押し付けて広げる第2ステップと、
前記光硬化性樹脂に光を照射し露光させて固めることによって、円形の基本微細構造パターンを形成する第3ステップと、
前記微細構造型を前記基本微細構造パターンから離型して上昇させる離型移動第4ステップとで構成される、基本微細構造パターン形成単位ステップを複数回繰り返すことによって、微細構造パターン集合体を製造する方法であって、
既に形成されている前記基本微細構造パターンに隣接する新たな前記基本微細構造パターンを形成する際に、
前記既に形成されている前記基本微細構造パターンの外周部分に、前記新たな前記基本微細構造パターンの外周部分が一部重なるように、形成することを特徴とする、微細構造パターン集合体の製造方法。 A first step of supplying a photocurable resin dropwise onto a flat substrate;
A second step of pressing and spreading a microstructure type on the photocurable resin;
A third step of forming a circular basic microstructure pattern by irradiating the photocurable resin with light, exposing and hardening the resin;
A microstructure pattern aggregate is manufactured by repeating a basic microstructure pattern forming unit step a plurality of times, which is composed of a fourth step of mold release that releases the microstructure from the basic microstructure pattern and raises it. A way to
In forming a new basic microstructure pattern adjacent to the already formed basic microstructure pattern,
A method for producing a microstructure pattern aggregate, wherein the outer peripheral portion of the new basic microstructure pattern is partially overlapped with the outer periphery of the basic microstructure pattern already formed .
既に形成されている前記基本微細構造パターンの列に平行であって隣接するように、新たな前記基本微細構造パターンの列を形成する際に、
前記既に形成されている前記基本微細構造パターンの列と、前記新たな前記基本微細構造パターンの列とは、前記直線方向に位相がずれ、更に
前記既に形成されている前記基本微細構造パターンの列を構成する前記基本微細構造パターンと、前記新たな前記基本微細構造パターンの列を構成する前記基本微細構造パターンとは外周部分同士が重なるように、形成することを特徴とする、請求項1又は2に記載の微細構造パターン集合体の製造方法。 A column forming unit step for forming a column of the basic fine structure pattern by repeating the basic fine structure pattern forming unit step continuously in a linear direction includes a step of repeating a plurality of times.
When forming a new column of the basic microstructure pattern so as to be parallel to and adjacent to the column of the basic microstructure pattern already formed,
The column of the basic microstructure pattern already formed and the column of the new basic microstructure pattern are out of phase in the linear direction, and the column of the basic microstructure pattern already formed The basic fine structure pattern constituting the first basic fine structure pattern and the basic fine structure pattern constituting the new row of the basic fine structure pattern are formed so as to overlap each other. The manufacturing method of the fine structure pattern aggregate | assembly of 2.
前記微細構造パターン集合体の周辺を除く中央部においては、前記既に形成されている前記基本微細構造パターンの列を構成する前記基本微細構造パターンの一つに対して、前記新たな前記基本微細構造パターンの列を構成する前記基本微細構造パターンの二つが重なり、逆に、前記新たな前記基本微細構造パターンの列を構成する前記基本微細構造パターンの一つに対して、前記既に形成されている前記基本微細構造パターンの列を構成する前記基本微細構造パターンの二つが重なって、三方配列を形成している、請求項3に記載の微細構造パターン集合体の製造方法。 The linear phase shift is 180 degrees,
In the central portion excluding the periphery of the fine structure pattern aggregate, the new basic fine structure is formed with respect to one of the basic fine structure patterns constituting the row of the already formed basic fine structure patterns. Two of the basic fine structure patterns constituting the pattern row overlap, and conversely, one of the basic fine structure patterns constituting the new basic fine structure pattern row is already formed. The manufacturing method of the fine structure pattern assembly according to claim 3, wherein two of the basic fine structure patterns constituting the row of the basic fine structure patterns overlap to form a three-way array.
隣接する三つの前記基本微細構造パターン同士が重なり合う範囲の面積は、その3つの基本微細構造パターンの内2つの前記基本微細構造パターンの重なり合う範囲の25%以下であることを特徴とする請求項3又は4に記載の微細構造パターン集合体の製造方法。 The area of the range in which two adjacent basic microstructure patterns overlap each other is 25% or less of the area of one basic microstructure pattern,
The area of the range in which the three adjacent basic microstructure patterns overlap is 25% or less of the range in which the two basic microstructure patterns overlap among the three basic microstructure patterns. Or the manufacturing method of the fine structure pattern aggregate | assembly of 4.
(正三角形の一辺)=(前記円形の基本微細構造パターンの直径)−(前記円形の基本微細構造パターンのセンター位置間の重ね合わせ距離)の関係にあり、
残りの二辺は、前記正三角形の一辺から右回りおよび左回りに60°回転させた位置に配列されることを特徴とする請求項4に記載の微細構造パターン集合体の製造方法。 The three basic microstructure patterns constituting the three-way array are arranged such that the center positions of the circular basic microstructure patterns form an equilateral triangle,
(One side of equilateral triangle) = (diameter of the circular basic microstructure pattern) − (superposition distance between center positions of the circular basic microstructure pattern)
The remaining two sides are arranged at positions rotated by 60 ° clockwise and counterclockwise from one side of the equilateral triangle.
前記ヘッドに取り付けられた紫外線露光ユニットと、
弾性体を介して、前記紫外線露光ユニットに固定された石英ベースと、
前記石英ベースに取り付けられた微細構造型と、
ロール基材を張った状態で取り付けるためのロール用ステージと、
前記ロール基材を順次移動させる駆動源であるフィードロールと、
光硬化性樹脂を前記ロール基材上に順次供給する塗布ユニットと、を備え、
前記ヘッドを上下動することによって、前記微細構造型を前記ロール基材上に供給された前記光硬化性樹脂をプレスすることで、順次基本微細構造パターンを形成しながら、重ね合わせ、微細構造パターン集合体を製造する製造装置。
A head installed in the drive unit;
An ultraviolet exposure unit attached to the head;
A quartz base fixed to the ultraviolet exposure unit via an elastic body;
A microstructure type attached to the quartz base;
A roll stage for mounting with the roll substrate stretched;
A feed roll that is a drive source for sequentially moving the roll base;
A coating unit for sequentially supplying a photocurable resin onto the roll base,
By moving the head up and down, pressing the photocurable resin supplied on the roll base to the fine structure mold, while sequentially forming the basic fine structure pattern, overlapping, fine structure pattern A manufacturing device for manufacturing assemblies.
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