JP2825193B2 - 凹凸パターンの作製方法 - Google Patents
凹凸パターンの作製方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は１μｍ以下の周期の凹凸
をもつ微細構造の形成方法に関する。本発明により得ら
れる凹凸微細パターンは、回折格子、偏光フィルター、
旋光子、光制御機能のある各種フィルターなどの光学部
品、各種のホログラフィック・ディスプレイなどの装飾
・広告用品等に利用できる。
をもつ微細構造の形成方法に関する。本発明により得ら
れる凹凸微細パターンは、回折格子、偏光フィルター、
旋光子、光制御機能のある各種フィルターなどの光学部
品、各種のホログラフィック・ディスプレイなどの装飾
・広告用品等に利用できる。
【０００２】
【従来の技術】光の作用を用いて、ピッチ１μｍ以下の
非常に微細な凹凸構造を形成する従来の方法として、以
下のものが挙げられる。 （１）あらかじめ微細構造が描かれているマスクを感光
性樹脂膜上に載置し、マスク上から光を照射した後、溶
媒等を用いて感光性樹脂の反応部分（ポジ型）または未
反応部分（ネガ型）を溶解除去することによって、感光
性樹脂膜上に微細構造を形成する方法（マスク露光
法）。マスクは電子ビーム描画法、レーザービーム描画
法、干渉露光法などを利用して作製される。 （２）２つの干渉可能な光を感光性樹脂膜上に照射する
ことにより生じる干渉縞によって、光が強めあう位置に
ある感光性樹脂を反応させ、溶媒等を用いて反応部分ま
たは未反応部分を除去する方法（干渉露光法）。
非常に微細な凹凸構造を形成する従来の方法として、以
下のものが挙げられる。 （１）あらかじめ微細構造が描かれているマスクを感光
性樹脂膜上に載置し、マスク上から光を照射した後、溶
媒等を用いて感光性樹脂の反応部分（ポジ型）または未
反応部分（ネガ型）を溶解除去することによって、感光
性樹脂膜上に微細構造を形成する方法（マスク露光
法）。マスクは電子ビーム描画法、レーザービーム描画
法、干渉露光法などを利用して作製される。 （２）２つの干渉可能な光を感光性樹脂膜上に照射する
ことにより生じる干渉縞によって、光が強めあう位置に
ある感光性樹脂を反応させ、溶媒等を用いて反応部分ま
たは未反応部分を除去する方法（干渉露光法）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記（１）のマスク露
光法ではマスクの作製に高度な技術が要求され、その製
造コストが高い。また、上記（２）の干渉露光法では、
精密な位置合わせ、十分な振動対策などが要求され、安
定した作製プロセスとするためには精密な制御等の可能
な製造設備が必要となり、コストの上昇を招く。以上の
通り、従来の方法では、マスク、製造設備といった付随
的な部分で高度な技術が要求され、簡易な設備・プロセ
スでピッチ１μｍ以下の微細な凹凸パターンを作製する
ことが困難である。
光法ではマスクの作製に高度な技術が要求され、その製
造コストが高い。また、上記（２）の干渉露光法では、
精密な位置合わせ、十分な振動対策などが要求され、安
定した作製プロセスとするためには精密な制御等の可能
な製造設備が必要となり、コストの上昇を招く。以上の
通り、従来の方法では、マスク、製造設備といった付随
的な部分で高度な技術が要求され、簡易な設備・プロセ
スでピッチ１μｍ以下の微細な凹凸パターンを作製する
ことが困難である。
【０００４】上記の点に鑑み、本発明は簡易な設備・プ
ロセスで安定して微細な凹凸構造を形成する方法を提供
することを目的とする。
ロセスで安定して微細な凹凸構造を形成する方法を提供
することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の目的は、大気圧以
下の圧力下において、光重合性化合物の融点以下の温度
にある光重合性化合物層を備える基板に直線偏光成分を
含むコヒーレント光をパルス照射することにより該化合
物を光重合させることを特徴とする本発明の凹凸パター
ンの作製方法により達成される。
下の圧力下において、光重合性化合物の融点以下の温度
にある光重合性化合物層を備える基板に直線偏光成分を
含むコヒーレント光をパルス照射することにより該化合
物を光重合させることを特徴とする本発明の凹凸パター
ンの作製方法により達成される。
【０００６】上記の光重合性化合物としては、分子内に
１個以上の炭素−炭素二重結合を有する化合物、例え
ば、分子内にアクリロイル基、メタクリロイル基、ビニ
ル基、アリル基などの重合可能な基を１個以上含有する
モノマーまたはオリゴマーを用いることができる。光重
合性化合物の好適な例としては、メチルアクリレート、
エチルアクリレート、プロピルアクリレート、イソプロ
ピルアクリレート、ブチルアクリレート、ブテニルアク
リレート、フェニルアクリレート、トリブロモフェニル
アクリレート、フェノキシエチルアクリレート、トリブ
ロモフェノキシエチルアクリレート、ベンジルアクリレ
ート、ｐ−ブロモベンジルアクリレート、イソボルニル
アクリレート、２−エチルヘキシルアクリレート、ラウ
リルアクリレート、２，２，３，３−テトラフルオロプ
ロピルアクリレートならびにこれらの単官能性アクリレ
ートに対応するメタクリレート類、または、ポリエステ
ルアクリレート、ポリオールポリアクリレート、変性ポ
リオールポリアクリレート、イソシアヌル酸骨格のポリ
アクリレート、メラミンアクリレート、ヒダントイン骨
格のポリアクリレート、ポリブタジエンアクリレート、
エポキシアクリレート、ウレタンアクリレート、また
は、ビスフェノールＡジアクリレート、２，２−ビス
（４−メタクリロキシエトキシ−３，５−ジブロモフェ
ニル）プロパンなどの多官能性アクリレートやこれらの
アクリレートに対応するメタクリレート類、および、ス
チレン、ｐ−クロロスチレン、ｐ−ブロモスチレン、ジ
ビニルベンゼン、ビニルアセテート、アクリロニトニ
ル、Ｎ−ビニルピロリドン、ビニルナフタレン、ビニル
アントラセン等のビニル化合物、あるいはジエチレング
リコールビスアリルカーボネート、トリアリルイソシア
ヌレート、ジアリリデンペンタエリスリトール、ジアリ
ルフタレート、ジアリルイソフタレート等のアリル化合
物などが挙げられる。本発明においては、これらの化合
物の１種または２種以上を混合して用いることができ
る。また、必要により、光重合開始剤を添加することが
できる。
１個以上の炭素−炭素二重結合を有する化合物、例え
ば、分子内にアクリロイル基、メタクリロイル基、ビニ
ル基、アリル基などの重合可能な基を１個以上含有する
モノマーまたはオリゴマーを用いることができる。光重
合性化合物の好適な例としては、メチルアクリレート、
エチルアクリレート、プロピルアクリレート、イソプロ
ピルアクリレート、ブチルアクリレート、ブテニルアク
リレート、フェニルアクリレート、トリブロモフェニル
アクリレート、フェノキシエチルアクリレート、トリブ
ロモフェノキシエチルアクリレート、ベンジルアクリレ
ート、ｐ−ブロモベンジルアクリレート、イソボルニル
アクリレート、２−エチルヘキシルアクリレート、ラウ
リルアクリレート、２，２，３，３−テトラフルオロプ
ロピルアクリレートならびにこれらの単官能性アクリレ
ートに対応するメタクリレート類、または、ポリエステ
ルアクリレート、ポリオールポリアクリレート、変性ポ
リオールポリアクリレート、イソシアヌル酸骨格のポリ
アクリレート、メラミンアクリレート、ヒダントイン骨
格のポリアクリレート、ポリブタジエンアクリレート、
エポキシアクリレート、ウレタンアクリレート、また
は、ビスフェノールＡジアクリレート、２，２−ビス
（４−メタクリロキシエトキシ−３，５−ジブロモフェ
ニル）プロパンなどの多官能性アクリレートやこれらの
アクリレートに対応するメタクリレート類、および、ス
チレン、ｐ−クロロスチレン、ｐ−ブロモスチレン、ジ
ビニルベンゼン、ビニルアセテート、アクリロニトニ
ル、Ｎ−ビニルピロリドン、ビニルナフタレン、ビニル
アントラセン等のビニル化合物、あるいはジエチレング
リコールビスアリルカーボネート、トリアリルイソシア
ヌレート、ジアリリデンペンタエリスリトール、ジアリ
ルフタレート、ジアリルイソフタレート等のアリル化合
物などが挙げられる。本発明においては、これらの化合
物の１種または２種以上を混合して用いることができ
る。また、必要により、光重合開始剤を添加することが
できる。
【０００７】本発明において、基板に光重合性化合物層
を設ける方法としては、ガラス、プラスチック等の清浄
な基板の上に、光重合性化合物をスピンコーティング法
などでコーティングする方法のほか、基板表面に光重合
性化合物を吸着または含浸させる方法等が採用される。
光重合性化合物を基板表面に吸着させる場合の真空度と
しては、１０-5〜１０ｍｍＨｇの範囲が好ましい。この
範囲をはずれ、真空度が低すぎると光重合後に未反応モ
ノマーが十分に除去されないことがあり、また真空度が
高すぎると、光照射前にモノマーが蒸発することがあ
る。また、吸着時の基板温度は光重合性化合物の融点以
下にあることが好ましい。基板温度が高すぎると、基板
への光重合性化合物の吸着が十分に起こらないことがあ
る。光重合性化合物を基板表面に含浸させる場合には、
プラスチック等の基板表面に光重合性化合物を例えば１
０〜６００分間接触させて、浸透させれば良い。この場
合、必要により４０〜１５０℃に加温することができ
る。上述の方法により基板に設けられた光重合性化合物
層を光重合させた後、または光重合させながら、未反応
モノマーが除去される。未反応のモノマーを除去する方
法としては蒸発除去法、加熱除去法、未反応のモノマー
を溶解する溶液に浸漬する方法などが挙げられる。
を設ける方法としては、ガラス、プラスチック等の清浄
な基板の上に、光重合性化合物をスピンコーティング法
などでコーティングする方法のほか、基板表面に光重合
性化合物を吸着または含浸させる方法等が採用される。
光重合性化合物を基板表面に吸着させる場合の真空度と
しては、１０-5〜１０ｍｍＨｇの範囲が好ましい。この
範囲をはずれ、真空度が低すぎると光重合後に未反応モ
ノマーが十分に除去されないことがあり、また真空度が
高すぎると、光照射前にモノマーが蒸発することがあ
る。また、吸着時の基板温度は光重合性化合物の融点以
下にあることが好ましい。基板温度が高すぎると、基板
への光重合性化合物の吸着が十分に起こらないことがあ
る。光重合性化合物を基板表面に含浸させる場合には、
プラスチック等の基板表面に光重合性化合物を例えば１
０〜６００分間接触させて、浸透させれば良い。この場
合、必要により４０〜１５０℃に加温することができ
る。上述の方法により基板に設けられた光重合性化合物
層を光重合させた後、または光重合させながら、未反応
モノマーが除去される。未反応のモノマーを除去する方
法としては蒸発除去法、加熱除去法、未反応のモノマー
を溶解する溶液に浸漬する方法などが挙げられる。
【０００８】本発明において光重合のため基板に所定の
繰り返し周波数でパルス照射する直線偏光コヒーレント
光の波長としては１９０〜３６０ｎｍの範囲、直線偏光
コヒーレント光の強度としては１平方センチあたり１０
ｍＷ〜１Ｗの範囲が高い反応効率が得られる点で好まし
い。なお、本発明で用いる光源としては、エキシマレー
ザ等のレーザ装置が効率の点で好ましいが、直線偏光コ
ヒーレント光以外の光をあわせて出射する装置であって
もよい。
繰り返し周波数でパルス照射する直線偏光コヒーレント
光の波長としては１９０〜３６０ｎｍの範囲、直線偏光
コヒーレント光の強度としては１平方センチあたり１０
ｍＷ〜１Ｗの範囲が高い反応効率が得られる点で好まし
い。なお、本発明で用いる光源としては、エキシマレー
ザ等のレーザ装置が効率の点で好ましいが、直線偏光コ
ヒーレント光以外の光をあわせて出射する装置であって
もよい。
【０００９】
【作用】直線偏光したコヒーレント光を物質表面に照射
した場合、物質表面がエッチングされて微細な周期構造
が現れる現象がたとえば、ＩＥＥＥ、ジャーナルオブカ
ンタムエレクトロニクス、ボリュームＱＥ２２、１３８
４ページ（１９８６）に報告されている。これは、表面
の微細な凹凸により直線偏光した光の散乱効率が特定の
方向で大きくなって表面を伝播し、入射した光と干渉す
ることによって形成されるものであると考えられてい
る。本発明においては、光重合性化合物層を備える基板
表面で散乱したコヒーレント光と基板に入射してくるコ
ヒーレント光との間で干渉がおこり、干渉模様が生じ
る。干渉模様のうち、光が強め合う部分では化合物の光
重合反応が進行し、干渉して光が弱めあう部分では光重
合反応が進行しない。ここで、光照射後または光照射中
に減圧下で基板温度を融点以上（好ましくは沸点程度）
まで上昇させること等により未反応のモノマーが蒸発
し、基板上には干渉縞と同じ周期でコヒーレント光の電
界ベクトル方向と垂直方向に周期性を有する重合体構造
物が形成される。本発明によれば、一つの光束で干渉縞
が発生し、干渉する光は殆ど同じ光路を通るため、振動
対策、光学系の高精度の調整等の必要がない。なお、基
板への入射角は垂直である必要はない。本発明によって
形成される凹凸パターンの周期ｇは概ね次式で表され
る。ｇ＝λ／（ｃｏｓθ）ここで、λは入射コヒーレン
ト光の波長、θは入射角度（ラジアン）である。したが
って、コヒーレント光の波長またはコヒーレント光の入
射角を変更することで、任意の周期の凹凸パターンが作
製できる。
した場合、物質表面がエッチングされて微細な周期構造
が現れる現象がたとえば、ＩＥＥＥ、ジャーナルオブカ
ンタムエレクトロニクス、ボリュームＱＥ２２、１３８
４ページ（１９８６）に報告されている。これは、表面
の微細な凹凸により直線偏光した光の散乱効率が特定の
方向で大きくなって表面を伝播し、入射した光と干渉す
ることによって形成されるものであると考えられてい
る。本発明においては、光重合性化合物層を備える基板
表面で散乱したコヒーレント光と基板に入射してくるコ
ヒーレント光との間で干渉がおこり、干渉模様が生じ
る。干渉模様のうち、光が強め合う部分では化合物の光
重合反応が進行し、干渉して光が弱めあう部分では光重
合反応が進行しない。ここで、光照射後または光照射中
に減圧下で基板温度を融点以上（好ましくは沸点程度）
まで上昇させること等により未反応のモノマーが蒸発
し、基板上には干渉縞と同じ周期でコヒーレント光の電
界ベクトル方向と垂直方向に周期性を有する重合体構造
物が形成される。本発明によれば、一つの光束で干渉縞
が発生し、干渉する光は殆ど同じ光路を通るため、振動
対策、光学系の高精度の調整等の必要がない。なお、基
板への入射角は垂直である必要はない。本発明によって
形成される凹凸パターンの周期ｇは概ね次式で表され
る。ｇ＝λ／（ｃｏｓθ）ここで、λは入射コヒーレン
ト光の波長、θは入射角度（ラジアン）である。したが
って、コヒーレント光の波長またはコヒーレント光の入
射角を変更することで、任意の周期の凹凸パターンが作
製できる。
【００１０】
【実施例】実施例１ コヒーレント光源として波長２４８ｎｍのエキシマレー
ザーを使用し、光重合性化合物としてフェニルアセチレ
ンを使用し、真空チャンバ中で１０-3ｍｍＨｇの減圧下
で液体窒素温度にあるガラス基板の表面にフェニルアセ
チレンを０．１ｍｇ吸着させ（膜厚：約１μｍ）、当該
基板にパルスエネルギー４０ｍＪ／ｃｍ2のレーザー光
を、入射角３０度、繰り返し周波数（パルス）１０Ｈｚ
の条件で１０分間照射した。照射後の走査型電子顕微鏡
による観察によって凹凸パターンの成長が確認され、そ
の周期は０．２〜０．３μｍであった。
ザーを使用し、光重合性化合物としてフェニルアセチレ
ンを使用し、真空チャンバ中で１０-3ｍｍＨｇの減圧下
で液体窒素温度にあるガラス基板の表面にフェニルアセ
チレンを０．１ｍｇ吸着させ（膜厚：約１μｍ）、当該
基板にパルスエネルギー４０ｍＪ／ｃｍ2のレーザー光
を、入射角３０度、繰り返し周波数（パルス）１０Ｈｚ
の条件で１０分間照射した。照射後の走査型電子顕微鏡
による観察によって凹凸パターンの成長が確認され、そ
の周期は０．２〜０．３μｍであった。
【００１１】実施例２〜４ 実施例１と同様にエキシマレーザー（波長１９３ｎｍお
よび２４８ｎｍ）を使用して、表１に示す条件で微細構
造物の作製を行った。
よび２４８ｎｍ）を使用して、表１に示す条件で微細構
造物の作製を行った。
【表１】 いずれの実施例においても、走査電子顕微鏡による観察
によって凹凸パターンの成長が確認された。
によって凹凸パターンの成長が確認された。
【００１２】実施例５ コヒーレント光源として波長２４８ｎｍのエキシマレー
ザーを使用し、光重合性化合物としてメチルメタクリレ
ートを使用し、ＰＭＭＡ基板の表面にメチルメタクリレ
ート層の厚さが約１μｍになるように含浸させ、当該基
板にパルスエネルギー４０ｍＪ／ｃｍ2のレーザー光
を、入射角３０度、繰り返し周波数（パルス）１０Ｈｚ
の条件で１０分間照射した。照射後の走査型電子顕微鏡
による観察によって凹凸パターンの成長が確認され、そ
の周期は０．２〜０．３μｍであった。
ザーを使用し、光重合性化合物としてメチルメタクリレ
ートを使用し、ＰＭＭＡ基板の表面にメチルメタクリレ
ート層の厚さが約１μｍになるように含浸させ、当該基
板にパルスエネルギー４０ｍＪ／ｃｍ2のレーザー光
を、入射角３０度、繰り返し周波数（パルス）１０Ｈｚ
の条件で１０分間照射した。照射後の走査型電子顕微鏡
による観察によって凹凸パターンの成長が確認され、そ
の周期は０．２〜０．３μｍであった。
【００１３】実施例６ 実施例５において、メチルメタクリレートに変えてスチ
レンを用いる以外は同様にして、微細構造物の作製を行
ったところ、走査電子顕微鏡による観察によって凹凸パ
ターンの成長が確認された。
レンを用いる以外は同様にして、微細構造物の作製を行
ったところ、走査電子顕微鏡による観察によって凹凸パ
ターンの成長が確認された。
【００１４】
【発明の効果】本発明によれば、高価なマスクを使用す
る必要がないほか、振動対策等を施す必要がないので、
簡易な設備・プロセスで安定して凹凸パターンを作製す
ることができる。
る必要がないほか、振動対策等を施す必要がないので、
簡易な設備・プロセスで安定して凹凸パターンを作製す
ることができる。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−23806（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−256942（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−210433（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−252902（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−174703（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−134302（ＪＰ，Ａ) ＩＥＥＥ ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ Ｑ ＵＡＮＴＵＭ ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣ Ｓ，ＱＥ−22（８）（ＡＵＧＵＳＴ 1986），ｐ．1384−1403 (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G02B 5/18 G02B 5/30 G02B 5/32
Claims (4)
- 【請求項１】 大気圧以下の圧力下において、光重合性
化合物の融点以下の温度にある光重合性化合物層を備え
る基板に直線偏光成分を含むコヒーレント光をパルス照
射することにより該化合物を光重合させることを特徴と
する凹凸パターンの作製方法。 - 【請求項２】 光重合性化合物層を備える基板表面で散
乱したコヒーレント光と基板に入射してくるコヒーレン
ト光との間で発生する干渉光の作用により該化合物を光
重合させることを特徴とする請求項１記載の凹凸パター
ンの作製方法。 - 【請求項３】 基板表面に光重合性化合物を吸着させる
ことにより光重合性化合物層が形成されたことを特徴と
する請求項１記載の凹凸パターンの作製方法。 - 【請求項４】 基板表面に光重合性化合物を含浸させる
ことにより光重合性化合物層が形成されたことを特徴と
する請求項１記載の凹凸パターンの作製方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4659693A JP2825193B2 (ja) | 1993-03-08 | 1993-03-08 | 凹凸パターンの作製方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4659693A JP2825193B2 (ja) | 1993-03-08 | 1993-03-08 | 凹凸パターンの作製方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06258509A JPH06258509A (ja) | 1994-09-16 |
| JP2825193B2 true JP2825193B2 (ja) | 1998-11-18 |
Family
ID=12751685
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4659693A Expired - Fee Related JP2825193B2 (ja) | 1993-03-08 | 1993-03-08 | 凹凸パターンの作製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2825193B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4539129B2 (ja) * | 2003-05-14 | 2010-09-08 | 東洋製罐株式会社 | プラスチック包装体及びその加飾方法 |
| WO2004101270A1 (ja) | 2003-05-14 | 2004-11-25 | Toyo Seikan Kaisha, Ltd. | 加飾されたプラスチック包装体及びその再生処理方法 |
-
1993
- 1993-03-08 JP JP4659693A patent/JP2825193B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ＩＥＥＥ ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＱＵＡＮＴＵＭ ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ，ＱＥ−２２（８）（ＡＵＧＵＳＴ １９８６），ｐ．１３８４−１４０３ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06258509A (ja) | 1994-09-16 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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