JP6679026B2 - Article having fine rugged structure on its surface and method for producing the same - Google Patents
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Description
本発明は、微細凹凸構造を表面に有する物品およびその製造方法に関する。 The present invention relates to an article having a fine concavo-convex structure on its surface and a method for manufacturing the article.
周期が可視光の波長以下である複数の突起からなる微細凹凸構造を表面に有する物品は、反射防止性能に優れることが知られている。
しかし、微細凹凸構造における突起が根元から折れやすく、微細凹凸構造を表面に有する物品は、耐擦傷性が不充分である。It is known that an article having a fine concavo-convex structure having a plurality of protrusions whose period is equal to or shorter than the wavelength of visible light on the surface has excellent antireflection performance.
However, the protrusions in the fine concavo-convex structure are easily broken from the root, and the article having the fine concavo-convex structure on the surface has insufficient scratch resistance.
耐擦傷性が向上した微細凹凸構造を表面に有する物品としては、下記のものが提案されている。
・周期が可視光の波長以下である微小突起が密接して配置され、微小突起の少なくとも一部が頂点を複数有する多峰性微小突起であり、残りが単峰性微小突起である反射防止物品(特許文献1参照)。The followings have been proposed as articles having a fine uneven structure with improved scratch resistance on the surface.
An antireflection article in which microprotrusions each having a period equal to or shorter than the wavelength of visible light are closely arranged, at least a part of the microprotrusions is a multimodal microprotrusion, and the rest are monomodal microprotrusions. (See Patent Document 1).
特許文献1の反射防止物品は、多峰性微小突起および単峰性微小突起に対応する微細穴を表面に有する金型を用いたナノインプリント法によって製造される。
しかし、表面の形状が複雑な金型は、作製が難しい。そのため、特許文献1の反射防止物品は、簡便に製造できないという問題を有する。The antireflection article of Patent Document 1 is manufactured by a nanoimprint method using a mold having fine holes corresponding to the multimodal microprojections and the monomodal microprojections on the surface.
However, it is difficult to manufacture a mold having a complicated surface shape. Therefore, the antireflection article of Patent Document 1 has a problem that it cannot be easily manufactured.
本発明は、耐擦傷性に優れる微細凹凸構造を表面に有する物品を簡便に製造できる方法;および、耐擦傷性に優れる微細凹凸構造を表面に有する物品を提供する。 The present invention provides a method for easily producing an article having a fine uneven structure having excellent scratch resistance on the surface; and an article having a fine uneven structure having excellent scratch resistance on the surface.
本発明は、以下の態様を有する。
[1]規則性を有する複数の突起と、該突起間に形成された底部と、該底部を区切るように隣り合う突起間を連結する橋架け部とを有する微細凹凸構造を表面に有する物品を製造する方法であって、(a)光照射手段からの光を、規則性を有するドットパターンを有するフォトマスクを介して、感光性樹脂層付き基材の感光性樹脂層に照射することによって、前記微細凹凸構造に対応する潜像パターンを前記感光性樹脂層に形成する工程と、(b)前記工程(a)の後、前記感光性樹脂層付き基材を現像処理することによって、前記微細凹凸構造に対応する樹脂パターンが前記基材の表面に形成された、前記微細凹凸構造を表面に有する物品を得る工程とを有し、前記フォトマスクが、タルボ効果を利用したフォトマスクであり、前記光照射手段からの光が、前記フォトマスクの表面に平行な一方向の広がり角が、前記フォトマスクの表面に平行な他の方向の広がり角よりも広くされた光である、微細凹凸構造を表面に有する物品の製造方法。
[2](c)前記工程(b)の後、前記樹脂パターンが表面に形成された前記基材をエッチング処理することによって、前記微細凹凸構造が前記基材の表面に直接形成された、前記微細凹凸構造を表面に有する物品を得る工程をさらに有する、[1]の微細凹凸構造を表面に有する物品の製造方法。
[3]前記光照射手段が、ライン状に並べた複数の発光ダイオード(LED)と平凸シリンドリカルレンズとを備えたLEDライン照明である、[1]または[2]の微細凹凸構造を表面に有する物品の製造方法。
[4]前記ドットパターンにおけるドットが、六方格子状に配列されている、[1]〜[3]のいずれかの微細凹凸構造を表面に有する物品の製造方法。
[5]前記光の広がり角が最も広くされた方向と前記ドットパターンにおける六方格子の格子線の一方向とが直交するように、前記光照射手段および前記フォトマスクが配置されている、[4]の微細凹凸構造を表面に有する物品の製造方法。
[6]前記光照射手段から照射される光が、前記フォトマスクの表面に平行な一方向の広がり角が10°〜60°であり、前記フォトマスクの表面に平行な一方向に直行する方向の広がり角が0〜8°に設定された光である、[1]〜[5]のいずれかの微細凹凸構造を表面に有する物品の製造方法。
[7]前記フォトマスクが、タルボ効果を利用した位相シフトマスクである、[1]〜[6]のいずれかの微細凹凸構造を表面に有する物品の製造方法。
[8]規則性を有する複数の突起と、該突起間に形成された底部と、該底部を区切るように隣り合う突起間を連結する橋架け部とを有する微細凹凸構造を表面に有する物品。
[9]前記橋架け部の平均高さが、前記突起の平均高さよりも低くされた、[8]の微細凹凸構造を表面に有する物品。
[10]前記突起が、六方格子状に配列されている、[8]または[9]の微細凹凸構造を表面に有する物品。
[11]前記橋架け部が、六方格子の三方向の格子線のうち、一方向の格子線を対称軸として他の二方向の格子線に沿って線対称に形成されている、[10]の微細凹凸構造を表面に有する物品。The present invention has the following aspects.
[1] An article having a fine concavo-convex structure on the surface, which has a plurality of projections having regularity, a bottom portion formed between the projections, and a bridge portion connecting adjacent projections so as to partition the bottom portion. A method of manufacturing, comprising: (a) irradiating light from a light irradiating means onto a photosensitive resin layer of a substrate with a photosensitive resin layer through a photomask having a regular dot pattern, The step of forming a latent image pattern corresponding to the fine concavo-convex structure on the photosensitive resin layer, and (b) the step of (a), by subjecting the substrate with the photosensitive resin layer to a development treatment, A resin pattern corresponding to a concavo-convex structure is formed on the surface of the base material, and a step of obtaining an article having the fine concavo-convex structure on the surface, the photomask is a photomask utilizing a Talbot effect, Light irradiation The light from the step has a divergence angle in one direction parallel to the surface of the photomask wider than the divergence angle in the other direction parallel to the surface of the photomask. A method for manufacturing an article having the same.
[2] (c) After the step (b), the fine concavo-convex structure is directly formed on the surface of the substrate by etching the substrate on which the resin pattern is formed, The method for producing an article having the fine concavo-convex structure on the surface, which further comprises a step of obtaining an article having the fine concavo-convex structure on the surface.
[3] The light irradiation means is an LED line illumination including a plurality of light emitting diodes (LEDs) arranged in a line and a plano-convex cylindrical lens, and the fine concavo-convex structure of [1] or [2] is formed on the surface. A method for manufacturing an article having the same.
[4] The method for producing an article, wherein the dots in the dot pattern are arranged in a hexagonal lattice shape and have the fine concavo-convex structure of any of [1] to [3] on the surface.
[5] The light irradiation means and the photomask are arranged such that a direction in which the spread angle of the light is widest and a direction of a lattice line of a hexagonal lattice in the dot pattern are orthogonal to each other. ] The manufacturing method of the article which has the fine grooving | roughness structure on the surface.
[6] A direction in which the light emitted from the light irradiation means has a divergence angle in one direction parallel to the surface of the photomask of 10 ° to 60 ° and is orthogonal to one direction parallel to the surface of the photomask. The method for producing an article having the fine concavo-convex structure of any one of [1] to [5], which is light having a divergence angle of 0 to 8 °.
[7] A method for producing an article, wherein the photomask is a phase shift mask utilizing the Talbot effect, and has the fine uneven structure of any one of [1] to [6] on the surface.
[8] An article having a fine concavo-convex structure on the surface, which has a plurality of projections having regularity, a bottom portion formed between the projections, and a bridging portion connecting adjacent projections so as to partition the bottom portion.
[9] The article having the fine concavo-convex structure of [8] on the surface, wherein the average height of the bridge portion is lower than the average height of the protrusions.
[10] An article having the fine concavo-convex structure of [8] or [9] on the surface, in which the protrusions are arranged in a hexagonal lattice.
[11] Among the three-direction lattice lines of the hexagonal lattice, the bridging portion is formed line-symmetrically along the other two-direction lattice lines with the one-direction lattice line as the axis of symmetry. An article having the fine uneven structure of 1.
本発明の微細凹凸構造を表面に有する物品の製造方法によれば、耐擦傷性に優れ、さらに反射防止性能に優れた微細凹凸構造を表面に有する物品を簡便に製造できる。
本発明の微細凹凸構造を表面に有する物品は、微細凹凸構造の耐擦傷性に優れる。According to the method for producing an article having a fine concavo-convex structure on the surface of the present invention, an article having a fine concavo-convex structure having excellent scratch resistance and antireflection performance on the surface can be easily produced.
The article having the fine relief structure of the present invention on the surface has excellent scratch resistance of the fine relief structure.
以下の用語の定義は、本明細書および特許請求の範囲にわたって適用される。
「光」とは、紫外線、γ線、X線、電子線等の総称である。
「フォトマスク」とは、フォトリソグラフィにおけるパターン原版、すなわちこれを介して感光性樹脂層に光を照射した際に、感光性樹脂層をパターン状に露光し得るものを意味する。
「潜像パターン」とは、感光性樹脂層において露光された部分と露光されなかった部分とからなるパターンである。現像処理によって露光された部分および露光されなかった部分のいずれか一方が除去されることによって、所望の樹脂パターンが形成される。
「タルボ(Talbot)効果」とは、周期的なマスクパターンを有するフォトマスクに光を照射したとき、フォトマスクから特定の距離において干渉パターンが形成される現象を意味する。
「タルボ効果を利用した位相シフトマスク」とは、光路長が異なる部分をパターン状に形成した透明なマスクで、光路長の違いによって位相を部分的に変化させることで、出てくる光に回折干渉(タルボ効果)を発生させて感光性樹脂層中にパターンを形成するフォトマスクを意味する。
「広がり角」とは、光照射手段の出射面に直径1mmのピンホールが穿設されたアパーチャを取り付け、ピンホール出口から9mmの距離に配置された感光性樹脂層にピンホールを通過した光を照射し、感光性樹脂層を現像処理してパターン(感光性樹脂組成物がポジ型の場合は穴)を形成し、パターンの直径R2と、ピンホールの直径R1(1mm)と、ピンホール出口から感光性樹脂層までの距離D(9mm)とから下式で求めた角度θを意味する。
θ=tan−1[{(R2−R1)/2}/D]
「平凸シリンドリカルレンズ」とは、円柱を軸方向に割った形状のレンズであって、幅方向には曲率を持つが長手方向(円柱の軸方向)には曲率を持たないシリンドリカル面(円筒面)と、該シリンドリカル面に対向する平面とを有するレンズを意味する。
「ドット(または突起)が六方格子(または四方格子)状に配列されている」とは、六方格子(または四方格子)の格子点にドット(または突起)が位置するように、ドット(または突起)が配列されていることを意味する。
「ドット(または突起)が正六方格子状に周期的に配置されている」とは、最外側のドット(または突起)を除く任意のドット(または突起)の周囲に、該任意のドット(または突起)からの距離が最も近くかつ等しい6個のドット(または突起)が配置されることを意味する。6個のドット(または突起)の頂点は、前記任意のドット(または突起)の頂点を中心に60°間隔で等ピッチで配置され、正六角形状の格子を構成する。
「格子線」とは、隣接する格子点間を結ぶ線を意味する。
「突起のピッチ」とは、格子線方向で隣接する突起の中心間距離を意味し、「突起の平均ピッチ」とは、無作為に選ばれた6箇所の突起のピッチの平均値を意味する。
「突起の幅」とは、突起の底面における最大長さを意味し、「突起の平均幅」とは、無作為に選ばれた6個の突起の幅の平均値を意味する。
「突起の高さ」とは、突起の底面から頂点までの高さを意味し、「突起の平均高さ」とは、無作為に選ばれた6個の突起の高さの平均値を意味する。
「橋架け部の幅」とは、橋架け部の格子線に直交する断面における最大長さを意味し、「橋架け部の平均幅」とは、無作為に選ばれた6個の橋架け部の幅の平均値を意味する。
「橋架け部の高さ」とは、橋架け部の底面から最も高い部分までの高さを意味し、「橋架け部の平均高さ」とは、無作為に選ばれた6個の橋架け部の高さの平均値を意味する。The following definitions of terms apply throughout the specification and claims.
“Light” is a general term for ultraviolet rays, γ rays, X rays, electron beams and the like.
The “photomask” means a pattern original plate in photolithography, that is, a mask that can expose the photosensitive resin layer in a pattern when the photosensitive resin layer is irradiated with light therethrough.
The "latent image pattern" is a pattern composed of an exposed portion and an unexposed portion of the photosensitive resin layer. A desired resin pattern is formed by removing either one of the exposed portion and the unexposed portion by the development processing.
The “Talbot effect” refers to a phenomenon in which an interference pattern is formed at a specific distance from the photomask when the photomask having the periodic mask pattern is irradiated with light.
"Phase shift mask using the Talbot effect" is a transparent mask in which parts with different optical path lengths are formed in a pattern, and the phase is partially changed according to the difference in the optical path lengths to diffract the light that emerges. It means a photomask that forms a pattern in a photosensitive resin layer by generating interference (Talbot effect).
The "divergence angle" is defined as the light passing through the pinhole in the photosensitive resin layer arranged at a distance of 9 mm from the pinhole exit by attaching an aperture having a pinhole with a diameter of 1 mm on the emission surface of the light irradiation means. And the photosensitive resin layer is developed to form a pattern (a hole when the photosensitive resin composition is a positive type), and the diameter R2 of the pattern, the diameter R1 (1 mm) of the pinhole, and the pinhole. It means the angle θ obtained by the following formula from the distance D (9 mm) from the exit to the photosensitive resin layer.
θ = tan −1 [{(R2-R1) / 2} / D]
A “plano-convex cylindrical lens” is a lens that has a shape obtained by dividing a cylinder in the axial direction, and has a curvature in the width direction but no curvature in the longitudinal direction (axial direction of the cylinder). ) And a flat surface facing the cylindrical surface.
"The dots (or protrusions) are arranged in a hexagonal lattice (or tetragonal lattice)" means that the dots (or protrusions) are located at the lattice points of the hexagonal lattice (or tetragonal lattice). ) Means that they are arranged.
"The dots (or protrusions) are periodically arranged in a regular hexagonal lattice""means that any dot (or protrusion) other than the outermost dot (or protrusion) is surrounded by the arbitrary dot (or protrusion). It means that 6 dots (or protrusions) that are closest to and equal to the protrusions are arranged. The vertices of the six dots (or protrusions) are arranged at regular intervals of 60 ° centering on the vertices of the arbitrary dots (or protrusions) to form a regular hexagonal lattice.
The “grid line” means a line connecting adjacent grid points.
The “protrusion pitch” means the center-to-center distance between adjacent protrusions in the grid line direction, and the “average pitch of protrusions” means the average value of the pitches of six randomly selected protrusions. .
The “protrusion width” means the maximum length on the bottom surface of the protrusion, and the “average width of the protrusion” means the average value of the widths of 6 randomly selected protrusions.
The "height of the protrusion" means the height from the bottom of the protrusion to the apex, and the "average height of the protrusion" means the average value of the heights of the six randomly selected protrusions. To do.
"Width of the bridging part" means the maximum length in the cross section orthogonal to the lattice line of the bridging part, and "average width of the bridging part" means 6 randomly selected bridges. It means the average value of the width of a part.
"Height of the bridging part" means the height from the bottom of the bridging part to the highest part, and "average height of the bridging part" means 6 randomly selected bridges. It means the average height of the bridge.
<物品>
本発明の微細凹凸構造を表面に有する物品(以下、単に物品とも記す。)は、規則性を有する複数の突起と、該突起間に形成された底部と、該底部を区切るように隣り合う突起間を連結する橋架け部とを有する微細凹凸構造を表面に有する。<Article>
The article having a fine concavo-convex structure on the surface of the present invention (hereinafter, also simply referred to as an article) is a plurality of regular projections, bottoms formed between the projections, and adjacent projections that partition the bottom. The surface has a fine concavo-convex structure having a bridging portion connecting between them.
(第1実施形態)
図1は、本発明の物品の第1実施形態を示す上面図であり、図2は、図1のII−II断面図である。図1中の破線は、六方格子の格子線である。
物品1は、基材10と、基材10の表面に形成された樹脂パターン28とを有する。樹脂パターン28は、規則性を有する複数の突起22と、突起22間に形成された底部24と、底部24を区切るように隣り合う突起22間を連結する壁状の橋架け部26とを有する微細凹凸構造からなる。(First embodiment)
1 is a top view showing a first embodiment of the article of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view taken along line II-II of FIG. The broken lines in FIG. 1 are hexagonal lattice lines.
The article 1 has a
基材10は、目的とする製品の種類に応じて適宜選定すればよく、特に限定されない。基材10の材質としては、無機材料または有機材料が挙げられる。
The
無機材料としては、ガラス、石英、シリコンウェハ、金属(アルミニウム、ニッケル、銅等)、金属酸化物(サファイア、酸化インジウムスズ等)、窒化ガリウム、窒化珪素、窒化アルミニウム、ニオブ酸リチウム等が挙げられる。 Examples of inorganic materials include glass, quartz, silicon wafers, metals (aluminum, nickel, copper, etc.), metal oxides (sapphire, indium tin oxide, etc.), gallium nitride, silicon nitride, aluminum nitride, lithium niobate, and the like. .
有機材料としては、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリエステル(ポリエチレンテレフタレート等)、ポリアミド、ポリイミド、ポリプロピレン、ポリエチレン、ナイロン樹脂、ポリフェニレンサルファイド、トリアセチルセルロース、環状ポリオレフィン等が挙げられる。 Examples of the organic material include fluororesin, silicone resin, acrylic resin, polycarbonate, polyester (polyethylene terephthalate, etc.), polyamide, polyimide, polypropylene, polyethylene, nylon resin, polyphenylene sulfide, triacetyl cellulose, cyclic polyolefin and the like.
基材10としては、樹脂パターン28との密着性に優れる点から、表面処理されたものを用いてもよい。表面処理としては、プライマ塗布処理、UVオゾン処理、プラズマエッチング処理等が挙げられる。プライマとしては、ポリメチルメタクリレート、シランカップリング剤、シラザン、ポリビニルアルコール等が挙げられる。
As the
樹脂パターン28は、後述する感光性樹脂層から不要部分を除去して形成される、樹脂が除去されなかった部分と樹脂が除去された部分とからなるパターンである。
The
突起22は、橋架け部26を介して互いに離間して形成される。突起22の形状は、図示例のような砲弾形(釣鐘形)に限定されず、円柱形、角柱形、円錐形、角錐形、半円形等であってもよい。
The
底部24は、突起22間に形成される略平坦な部分である。通常は、基材10の表面である。底部24には、除去しきれなかった感光性樹脂層の残渣が存在していてもよい。
The
橋架け部26は、底部24を区切るように格子線方向で隣り合う突起22間を連結する壁状の部分である。橋架け部26は、突起22の中心から見て放射状に延びる部分であり、突起22とは明確に区別される。
The bridging
突起22の平均ピッチは、80〜700nmが好ましく、160〜400nmがより好ましい。突起22の平均ピッチが前記下限値以上であれば、突起22の幅を充分に確保できるため、突起22がさらに折れにくく、微細凹凸構造の耐擦傷性がさらに優れる。突起22の平均ピッチが前記上限値以下であれば、微細凹凸構造による充分な反射防止性能が得られる。
The average pitch of the
突起22の平均幅は、平均ピッチの50%以上が好ましく、平均ピッチの60%以上、90%以下がより好ましい。突起22の平均幅が前記下限値以上であれば、突起22がさらに折れにくく、微細凹凸構造の耐擦傷性がさらに優れる上に、平坦な底部24を少なくできるため、反射防止効果を大きくできる。突起22の平均幅が前記上限値以下であれば、橋架け部26を形成できる。
The average width of the
突起22の平均高さは、平均ピッチの50%以上、300%以下が好ましく、平均ピッチの70%以上、250%以下がより好ましい。突起22の平均高さが前記下限値以上であれば、微細凹凸構造による充分な反射防止性能が得られる。突起22の平均高さが前記上限値以下であれば、突起22がさらに折れにくく、微細凹凸構造の耐擦傷性がさらに優れる。
The average height of the
橋架け部26の平均幅は、40〜300nmが好ましく、100〜200nmがより好ましい。橋架け部26の平均幅が前記下限値以上であれば、橋架け部26が折れにくく、微細凹凸構造の耐擦傷性がさらに優れる。橋架け部26の平均幅が前記上限値以下であれば、微細凹凸構造による充分な反射防止性能が得られる。
The average width of the bridging
橋架け部26の平均高さは、突起22の平均高さよりも低くされていることが好ましく、突起22の平均高さの30〜60%がより好ましい。橋架け部26の平均高さが突起22の平均高さよりも低くければ、微細凹凸構造による充分な反射防止性能が得られる。橋架け部26の平均高さが突起22の高さの30%以上であれば、突起22がさらに折れにくく、微細凹凸構造の耐擦傷性がさらに優れる。
The average height of the bridging
突起22は、六方格子状に配列されていてもよく、四方格子状に配列されていてもよい。突起22がさらに折れにくく、微細凹凸構造の耐擦傷性がさらに優れる点からは、突起22は、六方格子状に配列されていることが好ましく、正六方格子状に周期的に配置されていることがより好ましい。
The
橋架け部26は、突起22がさらに折れにくく、微細凹凸構造の耐擦傷性がさらに優れる点および橋架け部26を形成しやすい点から、図示例のように、六方格子の三方向の格子線のうち、X方向の格子線を対称軸として他の二方向の格子線に沿って線対称に形成されていることが好ましい。橋架け部26が一方向の格子線のみに沿って互いに平行に形成されている場合、図示例のものに比べ、微細凹凸構造の耐擦傷性が劣る。橋架け部26が三方向のすべての格子線に沿って形成されている場合、微細凹凸構造の中に占める谷間の面積が少なくなるため、充分な反射防止性能を得ることが難しくなる。
In the bridging
(第2実施形態)
図3は、本発明の物品の第2実施形態を示す上面図であり、図4は、図3のIV−IV断面図である。図3中の破線は、六方格子の格子線である。
物品2は、第1実施形態に係る物品1をエッチング処理して得られたものに相当する。
物品2は、微細凹凸構造18が表面に直接形成された基材10からなる。微細凹凸構造18は、規則性を有する複数の突起12と、突起12間に形成された底部14と、底部14を区切るように隣り合う突起12間を連結する壁状の橋架け部16とを有する。
以下、第1実施形態に係る物品1と同じ構成のものについては、詳しい説明を省略する。(Second embodiment)
3 is a top view showing a second embodiment of the article of the present invention, and FIG. 4 is a sectional view taken along the line IV-IV of FIG. The broken line in FIG. 3 is a hexagonal lattice line.
The
The
Hereinafter, detailed description of the same configuration as the article 1 according to the first embodiment will be omitted.
突起12、底部14および橋架け部16の形状、サイズ、配列等は、第1実施形態に係る突起22、底部24および橋架け部26の形状、サイズ、配列等と同様であり、好ましい形態も同様である。
The shape, size, arrangement, etc. of the
(作用機序)
以上説明した本発明の物品にあっては、微細凹凸構造が隣り合う突起間を連結する橋架け部を有するため、橋架け部が突起を横方向から補強することになる。そのため、微細凹凸構造における突起が根元から折れにくく、微細凹凸構造の耐擦傷性が優れる。(Mechanism of action)
In the article of the present invention described above, since the fine concavo-convex structure has the bridging portion that connects the adjacent protrusions, the bridging portion reinforces the protrusion in the lateral direction. Therefore, the protrusions in the fine concavo-convex structure are unlikely to be broken from the root, and the scratch resistance of the fine concavo-convex structure is excellent.
(他の形態)
本発明の物品は、規則性を有する複数の突起と、該突起間に形成された底部と、該底部を区切るように隣り合う突起間を連結する橋架け部とを有する微細凹凸構造を表面に有するものであればよく、図示例の第1実施形態に係る物品1および第2実施形態に係る物品2に限定されない。(Other forms)
The article of the present invention has, on the surface, a fine concavo-convex structure having a plurality of regular projections, a bottom formed between the projections, and a bridging portion connecting adjacent projections so as to partition the bottom. What is necessary is to have it, and it is not limited to the article 1 according to the first embodiment and the
<物品の製造方法>
本発明の微細凹凸構造を表面に有する物品の製造方法(以下、単に物品の製造方法とも記す。)は、規則性を有する複数の突起と、該突起間に形成された底部と、該底部を区切るように隣り合う突起間を連結する橋架け部とを有する微細凹凸構造を表面に有する物品を製造する方法であって、下記の工程(a)、工程(b)および必要に応じて工程(c)を含む。<Method of manufacturing article>
A method for producing an article having a fine concavo-convex structure on its surface (hereinafter, also simply referred to as an article production method) includes a plurality of regular protrusions, a bottom portion formed between the protrusions, and a bottom portion. A method for producing an article having a fine concavo-convex structure on its surface, which has a bridging portion that connects adjacent protrusions so as to divide the process, comprising the following step (a), step (b), and optionally step ( Including c).
(a)光照射手段からの光を、規則性を有するドットパターンを有するフォトマスクを介して、感光性樹脂層付き基材の感光性樹脂層に照射することによって、微細凹凸構造に対応する潜像パターンを感光性樹脂層に形成する工程。
(b)前記工程(a)の後、感光性樹脂層付き基材を現像処理することによって、微細凹凸構造に対応する樹脂パターンが基材の表面に形成された、微細凹凸構造を表面に有する物品(本発明の第1実施形態に係る物品に相当する。)を得る工程。
(c)必要に応じて、前記工程(b)の後、樹脂パターンが表面に形成された基材をエッチング処理することによって、微細凹凸構造が基材の表面に直接形成された、微細凹凸構造を表面に有する物品(本発明の第2実施形態に係る物品に相当する。)を得る工程。(A) By irradiating the photosensitive resin layer of the substrate with the photosensitive resin layer with the light from the light irradiation means through the photomask having the dot pattern having the regularity, the latent image corresponding to the fine concavo-convex structure is formed. A step of forming an image pattern on the photosensitive resin layer.
(B) After the step (a), by developing the substrate with the photosensitive resin layer, a resin pattern corresponding to the fine concavo-convex structure is formed on the surface of the base material, and the surface has a fine concavo-convex structure. A step of obtaining an article (corresponding to the article according to the first embodiment of the present invention).
(C) A fine concavo-convex structure in which the fine concavo-convex structure is directly formed on the surface of the base material by etching the base material having the resin pattern formed on the surface after the step (b), if necessary. A step of obtaining an article having a surface (corresponding to the article according to the second embodiment of the present invention).
(工程(a))
図5に示すように、基材10の表面に感光性樹脂層20が形成された感光性樹脂層付き基材の、感光性樹脂層20側の表面に、規則性を有するドットパターンを有するフォトマスク30を配置する。フォトマスク30の上方に、光照射手段40を、長手方向がY方向となるように配置する。光照射手段40をY方向に直交するX方向に移動させながら、光照射手段40からの光を、フォトマスク30を介して、感光性樹脂層付き基材の感光性樹脂層20に照射することによって、微細凹凸構造に対応する潜像パターンを感光性樹脂層20に形成する。(Step (a))
As shown in FIG. 5, a substrate having a
感光性樹脂層20は、フォトリソグラフィにおける光の照射によって潜像パターンを形成し得るものであればよく、特に限定されない。感光性樹脂層20を形成するための材料としては、フォトレジスト等の公知の感光性樹脂組成物が挙げられる。感光性樹脂組成物は、ポジ型であってもよく、ネガ型であってもよい。
The
フォトマスク30は、タルボ効果を利用したフォトマスクである。タルボ効果を利用したフォトマスクとしては、タルボ効果を利用した位相シフトマスク等が挙げられる。
The
フォトマスク30は、最終的に得られる物品の表面に形成される微細凹凸構造の複数の突起を形成するための、規則性を有するドットパターンを有する。タルボ効果を利用した位相シフトマスクの場合、フォトマスク30は、光路長が異なる部分をドット状に有するものである。なお、タルボ効果を利用する場合、フォトマスクのドットパターンの配置と、最終的に得られる物品の複数の突起の配置とは、必ずしも一対一の配置になるとは限らない。
The
フォトマスク30としては、ドットパターンにおけるドットが、六方格子状に配列されたもの、四方格子状に配列されたもの等が挙げられる。最終的に得られる物品における突起がさらに折れにくく、微細凹凸構造の耐擦傷性がさらに優れる点からは、ドットパターンにおけるドットが六方格子状に配列されたものが好ましく、ドットが正六方格子状に周期的に配置されたものがより好ましい。
フォトマスク30の形状は、図示例の平面状に限定はされず、ロール状、ベルト状等であってもよい。Examples of the
The shape of the
光照射手段40は、フォトマスク30の表面に平行な一方向(たとえばY方向)の広がり角が、フォトマスク30の表面に平行な他の方向(たとえばX方向)の広がり角よりも広くされた光を照射できるものである。
In the light irradiation means 40, the spread angle in one direction (for example, the Y direction) parallel to the surface of the
光の広がり角は、図6に示すように、光照射手段40の出射面の出口径に対し、光照射手段40から所定距離における光の径がどのぐらい広がるかを示す角度θである。具体的には、光照射手段40の出射面に直径1mmのピンホールが穿設されたアパーチャ(図示略)を取り付け、ピンホール出口から9mmの距離に配置された感光性樹脂層(図示略)にピンホールを通過した光を照射し、感光性樹脂層を現像処理してパターンを形成し、パターンの直径R2と、ピンホールの直径R1(1mm)と、ピンホール出口から感光性樹脂層までの距離D(9mm)とから下式で求めた角度θとなる。
θ=tan−1[{(R2−R1)/2}/D]As shown in FIG. 6, the spread angle of light is an angle θ indicating how much the light diameter at a predetermined distance from the light irradiation means 40 spreads with respect to the exit diameter of the emission surface of the light irradiation means 40. Specifically, an aperture (not shown) having a pinhole with a diameter of 1 mm is attached to the emission surface of the light irradiation means 40, and a photosensitive resin layer (not shown) arranged at a distance of 9 mm from the pinhole outlet. Irradiate the light passing through the pinhole, and develop the photosensitive resin layer to form a pattern, and the diameter R2 of the pattern, the diameter R1 of the pinhole (1 mm), and the pinhole exit to the photosensitive resin layer. And the distance D (9 mm) of the angle .theta.
θ = tan −1 [{(R2-R1) / 2} / D]
光照射手段40は、図示例のライン状の照明に限定はされず、面状の照明等であってもよい。光照射手段としては、通常の光源(高圧水銀ランプ、発光ダイオード(LED)、キセノンランプ、水銀キセノンランプ、メタルハライドランプ、重水素ランプ、無電極光源等)と、光学部材(凹面ミラー、集光レンズ、コリメーションレンズ(シリンドリカルレンズ等)等)とを組み合わせたものが挙げられる。 The light irradiation means 40 is not limited to the linear illumination shown in the figure, and may be planar illumination or the like. As the light irradiation means, an ordinary light source (high pressure mercury lamp, light emitting diode (LED), xenon lamp, mercury xenon lamp, metal halide lamp, deuterium lamp, electrodeless light source, etc.), and optical member (concave mirror, condenser lens) , A collimation lens (such as a cylindrical lens)) in combination.
光照射手段40としては、小さなスペースに光源を導入できる点から、複数のLED(発光ダイオード)を一方向にライン状に並べたLEDラインアレイと、LEDラインアレイと同程度の長さの平凸シリンドリカルレンズとを備え、LEDラインアレイと平凸シリンドリカルレンズとが、互いに平行に、かつLEDラインアレイから出射した光が平凸シリンドリカルレンズの平面側から入射するように配置されたLEDライン照明が好ましい。該LEDライン照明によれば、LEDライン照明の幅方向には、光が平行状態に近づくようにコリメートされ、かつLEDライン照明の長手方向には、コリメートされずに拡散する光を照射できる。 As the light irradiating means 40, from the viewpoint that a light source can be introduced into a small space, an LED line array in which a plurality of LEDs (light emitting diodes) are arranged in a line in one direction, and a plano-convex having the same length as the LED line array An LED line illumination including a cylindrical lens, in which the LED line array and the plano-convex cylindrical lens are arranged in parallel with each other and light emitted from the LED line array enters from the plane side of the plano-convex cylindrical lens is preferable. . According to the LED line illumination, in the width direction of the LED line illumination, light is collimated so as to approach a parallel state, and in the longitudinal direction of the LED line illumination, light that is not collimated and diffuses can be emitted.
従来のフォトリソグラフィにおいては、照射される光としては、解像度の点から、照射される面内のいずれの方向においても実質的にコリメートされた光を用いるのが常識である。一方、本発明においては、照射される光としては、一方向の広がり角が他の方向の広がり角よりも広くされた光、たとえば、一方向(すなわち、コリメート方向。例えばX方向)にコリメートされ、該方向に直交する方向(すなわち、拡散方向。例えばY方向)には拡散する異方性のある光を用いる。 In conventional photolithography, it is common sense to use light that is substantially collimated in any direction within the irradiated plane as the irradiated light from the viewpoint of resolution. On the other hand, in the present invention, the emitted light is light whose divergence angle in one direction is wider than the divergence angle in another direction, for example, collimated in one direction (that is, the collimating direction, for example, the X direction). In the direction orthogonal to the direction (that is, the diffusion direction, for example, the Y direction), diffused anisotropic light is used.
通常の遮光部と光透過部とからなる2階調のバイナリーマスクと、異方性のある光とを組み合わせて露光を行った場合、拡散方向の光が遮光部にも入り込む。そのため、ドット状の遮光部を有するバイナリーマスクとポジ型の感光性樹脂組成物との組み合わせの場合は、樹脂パターンにおいて、光の拡散方向に浸食された楕円形のドットが形成される。また、ドット状の光透過部を有するバイナリーマスクとネガ型の感光性樹脂組成物との組み合わせの場合は、樹脂パターンにおいて、光の拡散方向に拡張した楕円形のドットが形成される。一方、タルボ効果を利用したフォトマスク(より具体的には、タルボ効果を利用した位相シフトマスク等)と、異方性のある光とを組み合わせて露光を行った場合、バイナリーマスクの場合とは異なり、複雑な光の干渉現象によって、樹脂パターンにおいて、光の拡散方向にドットが連結されるように橋架け部が形成されることを本発明者らは見出した。 When exposure is performed by combining an anisotropic light and a binary mask of two gradations including a normal light shielding portion and a light transmitting portion, light in the diffusion direction also enters the light shielding portion. Therefore, in the case of a combination of a binary mask having a dot-shaped light-shielding portion and a positive photosensitive resin composition, elliptical dots eroded in the light diffusion direction are formed in the resin pattern. In the case of a combination of a binary mask having a dot-shaped light transmitting portion and a negative photosensitive resin composition, elliptical dots extending in the light diffusion direction are formed in the resin pattern. On the other hand, when exposure is performed by combining a photomask that uses the Talbot effect (more specifically, a phase shift mask that uses the Talbot effect) and anisotropic light, the case of using a binary mask Differently, the present inventors have found that due to a complicated light interference phenomenon, a bridge portion is formed in the resin pattern so that dots are connected in the light diffusion direction.
コリメート方向(例えば、X方向)の光の広がり角は、橋架け部を形成しやすい点から、0〜8゜が好ましく、0〜6゜がより好ましい。
拡散方向(例えば、Y方向)の光の広がり角は、橋架け部を形成しやすい点から、10〜60゜が好ましく、20〜45゜がより好ましい。The divergence angle of light in the collimating direction (for example, the X direction) is preferably 0 to 8 °, more preferably 0 to 6 ° from the viewpoint of easily forming a bridge portion.
The spread angle of light in the diffusion direction (for example, the Y direction) is preferably 10 to 60 °, and more preferably 20 to 45 ° from the viewpoint of easily forming a bridge.
光照射手段40およびフォトマスク30は、光の広がり角が最も広くされた方向とドットパターンにおける六方格子の格子線の一方向とが直交するように配置されていることが好ましい。具体的には、図5に示すように、長手方向が光の拡散方向であり、幅方向が光のコリメート方向である光照射手段40を用い、かつ光照射手段40の長手方向(すなわち、光の拡散方向)がY方向である場合は、図7に示すように、フォトマスク30のドットパターンにおける六方格子の格子線の一方向がY方向に直交するX方向となるように、光照射手段40およびフォトマスク30を配置する。
The light irradiation means 40 and the
図7に示すように、光照射手段40から照射される光の拡散方向(Y方向)と、フォトマスク30のドットパターンにおける六方格子の格子線の一方向(X方向)とが直交する場合、図8に示すように、樹脂パターンにおいて、光の拡散方向(Y方向)にドットが連結され、X方向の格子線を対称軸として他の二方向の格子線に沿って線対称に橋架け部が形成される。図8において、黒色部は底部を表す。
As shown in FIG. 7, when the diffusion direction (Y direction) of the light emitted from the light irradiation means 40 and one direction (X direction) of the hexagonal lattice lines in the dot pattern of the
一方、図9に示すように、光照射手段40から照射される光の拡散方向(Y方向)と、フォトマスク30のドットパターンにおける六方格子の格子線の一方向(Y方向)とが一致する場合、図10に示すように、樹脂パターンにおいて、光の拡散方向(Y方向)にドットが連結され、Y方向の格子線のみに沿って互いに平行に橋架け部が形成される。図10において、黒色部は底部を表す。
On the other hand, as shown in FIG. 9, the diffusion direction (Y direction) of the light emitted from the
二方向の格子線に沿って線対称に橋架け部が形成された微細凹凸構造は、一方向の格子線のみに沿って互いに平行に橋架け部が形成された微細凹凸構造に比べ、耐擦傷性が優れる。 Compared to the fine concavo-convex structure in which the bridging portions are formed in parallel with each other along the grid lines in only one direction, the fine concavo-convex structure in which the bridging portions are formed in line symmetry along the grid lines in two directions is scratch-resistant. Excellent in performance.
感光性樹脂組成物がポジ型の場合、積算光量は、橋架け部を形成しやすい点から、適正な光量よりも少ない光量、すなわち露光アンダー気味にすることが好ましい。感光性樹脂組成物がポジ型の場合、積算光量は、適正な光量の70〜90%が好ましく、75〜85%がより好ましい。 When the photosensitive resin composition is a positive type, it is preferable that the integrated light amount is less than an appropriate light amount, that is, underexposure, from the viewpoint of easily forming a bridge portion. When the photosensitive resin composition is a positive type, the integrated light amount is preferably 70 to 90%, and more preferably 75 to 85% of the appropriate light amount.
感光性樹脂組成物がネガ型の場合、積算光量は、橋架け部を形成しやすい点から、適正な光量よりも多い光量、すなわち露光オーバー気味にすることが好ましい。感光性樹脂組成物がネガ型の場合、積算光量は、適正な光量の115〜135%が好ましく、120〜130%がより好ましい。 When the photosensitive resin composition is a negative type, it is preferable that the integrated light amount is a light amount larger than an appropriate light amount, that is, overexposure, from the viewpoint of easily forming a bridge portion. When the photosensitive resin composition is a negative type, the integrated light amount is preferably 115 to 135% of the appropriate light amount, and more preferably 120 to 130%.
ここで、適正な光量とは、形成されるフォトレジスト突起の高さが最も高くなる光量範囲の中央値を意味する。 Here, the appropriate light amount means the median value of the light amount range where the height of the formed photoresist protrusion is the highest.
(工程(b))
工程(a)の後、感光性樹脂層付き基材を現像処理することによって、たとえば図8に示すように、微細凹凸構造に対応する樹脂パターンが基材の表面に形成された、微細凹凸構造を表面に有する物品(本発明の第1実施形態に係る物品に相当する。)を得る。(Step (b))
After step (a), the photosensitive resin layer-provided substrate is subjected to a development treatment to form a resin pattern corresponding to the fine uneven structure on the surface of the substrate as shown in FIG. 8, for example. An article having a surface (corresponding to the article according to the first embodiment of the present invention) is obtained.
現像処理は、たとえば、潜像パターンが形成された感光性樹脂層を、現像液に接触させることによって行われる。
現像液は、工程(a)において露光された部分および露光されなかった部分のいずれか一方を除去できるものであればよく、特に限定されない。The development process is performed, for example, by bringing the photosensitive resin layer on which the latent image pattern is formed into contact with a developing solution.
The developer is not particularly limited as long as it can remove either one of the exposed portion and the unexposed portion in step (a).
(工程(c))
工程(b)の後、樹脂パターン(フォトレジストパターン)が表面に形成された基材をエッチング処理することによって、たとえば図11(A)および図11(B)、に示すように、微細凹凸構造が基材の表面に直接形成された、微細凹凸構造を表面に有する物品(本発明の第2実施形態に係る物品に相当する。)を得る。(Process (c))
After the step (b), a base material having a resin pattern (photoresist pattern) formed on its surface is subjected to an etching treatment to obtain a fine concavo-convex structure as shown in, for example, FIGS. 11 (A) and 11 (B). An article having a fine concavo-convex structure directly formed on the surface of the substrate (corresponding to the article according to the second embodiment of the present invention) is obtained.
エッチング処理は、たとえば、樹脂パターンが表面に形成された基材の、樹脂パターンが形成された側の表面にプラズマ化されたエッチングガスを接触させることによって行われる。
エッチングガスは、基材の材質や樹脂パターンの材質に応じて適宜選択すればよい。The etching treatment is performed, for example, by bringing a plasma-forming etching gas into contact with the surface of the base material having the resin pattern formed on its surface on the side having the resin pattern formed thereon.
The etching gas may be appropriately selected depending on the material of the base material and the material of the resin pattern.
エッチング処理後の基材の表面に樹脂パターンが残っている場合には、基材を剥離液等で処理してもよい。
エッチング処理後の基材の表面を、滑り性付与剤等の公知の表面処理剤等で処理してもよい。When the resin pattern remains on the surface of the base material after the etching treatment, the base material may be treated with a stripping solution or the like.
The surface of the base material after the etching treatment may be treated with a known surface treatment agent such as a slipperiness imparting agent.
(作用機序)
以上説明した本発明の物品の製造方法にあっては、工程(a)において、規則性を有するドットパターンを有するタルボ効果を利用したフォトマスクと、フォトマスクの表面に平行な一方向の広がり角がフォトマスクの表面に平行な他の方向の広がり角よりも広くされた光とを組み合わせて感光性樹脂層の露光を行っている。そのため、複雑な光の干渉現象によって、最終的に得られる物品の複数の突起に対応する潜像パターンのみならず、該突起間に形成された底部を区切るように隣り合う突起間を連結する橋架け部に対応する潜像パターンも形成される。その結果、工程(b)において潜像パターンが形成された感光性樹脂層を現像処理することによって、規則性を有する複数の突起と、該突起間に形成された底部と、該底部を区切るように隣り合う突起間を連結する橋架け部とを有する微細凹凸構造からなる樹脂パターンが形成される。(Mechanism of action)
In the method for manufacturing an article of the present invention described above, in the step (a), a photomask using the Talbot effect having a regular dot pattern and a divergence angle in one direction parallel to the surface of the photomask are used. Exposes the photosensitive resin layer in combination with light that is wider than the spread angle in another direction parallel to the surface of the photomask. Therefore, due to the complicated light interference phenomenon, not only the latent image pattern corresponding to the plurality of protrusions of the finally obtained article but also the bridge connecting the adjacent protrusions so as to divide the bottom portion formed between the protrusions. A latent image pattern corresponding to the bridge is also formed. As a result, by developing the photosensitive resin layer on which the latent image pattern is formed in the step (b), a plurality of regular protrusions, a bottom portion formed between the protrusions, and the bottom portion are separated from each other. A resin pattern having a fine concavo-convex structure having a bridge portion connecting adjacent protrusions is formed.
(他の形態)
本発明の物品の製造方法は、(a)光照射手段からの光を、規則性を有するドットパターンを有するフォトマスクを介して、感光性樹脂層付き基材の感光性樹脂層に照射することによって、微細凹凸構造に対応する潜像パターンを感光性樹脂層に形成する工程と、(b)前記工程(a)の後、感光性樹脂層付き基材を現像処理することによって、微細凹凸構造に対応する樹脂パターンが基材の表面に形成された、微細凹凸構造を表面に有する物品を得る工程とを有し、フォトマスクが、タルボ効果を利用したフォトマスクであり、光照射手段からの光が、フォトマスクの表面に平行な一方向の広がり角が、フォトマスクの表面に平行な他の方向の広がり角よりも広くされた光である方法であればよく、上述した図示例の製造方法には限定されない。(Other forms)
In the method for producing an article of the present invention, (a) irradiating light from a light irradiation means onto a photosensitive resin layer of a substrate with a photosensitive resin layer through a photomask having a regular dot pattern. To form a latent image pattern corresponding to the fine concavo-convex structure on the photosensitive resin layer, and (b) after the step (a), the substrate with the photosensitive resin layer is subjected to a development treatment to obtain the fine concavo-convex structure. A resin pattern corresponding to is formed on the surface of the substrate, a step of obtaining an article having a fine uneven structure on the surface, the photomask is a photomask utilizing the Talbot effect, Any method may be used as long as the light is light whose divergence angle in one direction parallel to the surface of the photomask is wider than divergence angle in the other direction parallel to the surface of the photomask. Limited to methods There.
また、本発明の物品の製造方法を応用して、微細凹凸構造の反転構造が表面に形成されたモールドを作製し、該モールドを用いたインプリント法によって反転構造を被転写基材の表面に転写して、微細凹凸構造を表面に有する物品を得てもよい。具体的には、工程(a)、(b)によって作製された微細凹凸構造の表面に対して、電鋳またはナノインプリントを行うことによって、複数の穴と、該穴間に形成された平坦部と、該平坦部を区切るように隣り合う穴間を連結する溝部とを有する反転構造が表面に形成されたモールドを作製できる。 Further, by applying the method for producing an article of the present invention, a mold having an inverted structure of a fine concavo-convex structure formed on the surface is produced, and the inverted structure is formed on the surface of the transferred substrate by an imprint method using the mold. It may be transferred to obtain an article having a fine relief structure on its surface. Specifically, a plurality of holes and a flat portion formed between the holes are formed by performing electroforming or nanoimprinting on the surface of the fine concavo-convex structure manufactured by the steps (a) and (b). It is possible to manufacture a mold in which a reversal structure having a groove portion that connects adjacent holes so as to divide the flat portion is formed on the surface.
以下に、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明は、これらの例によって限定されない。
例1、2は実施例であり、例3は比較例である。Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
Examples 1 and 2 are examples, and Example 3 is a comparative example.
(広がり角)
LEDライン照明の出射面に直径1mmのピンホールが穿設されたアパーチャを取り付け、ピンホール出口から9mmの距離に配置された感光性樹脂層にピンホールを通過した光を例1の工程(a)と同じ条件にて照射し、感光性樹脂層を工程(b)と同じ条件にて現像処理してパターンを形成し、パターンの直径R2と、ピンホールの直径R1(1mm)と、ピンホール出口から感光性樹脂層までの距離D(9mm)とから下式によって光の広がり角θを求めた。光の広がり角は、LEDライン照明の幅方向(X方向)およびLEDライン照明の長手方向(Y方向)について求めた。
θ=tan−1[{(R2−R1)/2}/D](Spread angle)
An aperture having a pinhole with a diameter of 1 mm was attached to the emitting surface of the LED line illumination, and the light passing through the pinhole was applied to the photosensitive resin layer arranged at a distance of 9 mm from the pinhole exit. ) And the photosensitive resin layer is developed under the same conditions as in step (b) to form a pattern, and the diameter R2 of the pattern, the diameter R1 of the pinhole (1 mm), and the pinhole From the distance D (9 mm) from the exit to the photosensitive resin layer, the spread angle θ of light was calculated by the following formula. The divergence angle of light was obtained in the width direction (X direction) of the LED line illumination and the longitudinal direction (Y direction) of the LED line illumination.
θ = tan −1 [{(R2-R1) / 2} / D]
(原子間力顕微鏡像)
走査型プローブ顕微鏡(エスアイアイ・ナノテクノロジー社製、L−trace/Nanonavi)を用いて、物品の表面の微細凹凸構造の原子間力顕微鏡像を取得した。カンチレバーとしては、Nanoworld社製のPoint Probe Plus−NCHRを用いた。(Atomic force microscope image)
An atomic force microscope image of the fine concavo-convex structure on the surface of the article was obtained by using a scanning probe microscope (L-trace / Nonavi, manufactured by SII Nanotechnology Inc.). As the cantilever, Point Probe Plus-NCHR manufactured by Nanoworld was used.
(ネル布擦り試験)
表面性試験機(新東科学社製、トライボギア TYPE:38)を用い、物品の微細凹凸構造側の表面を、下記条件にてネル布で擦り、表面の外観を観察した。
温度:室温(25℃)、
おもり:750g、
擦り回数:往復100回、
スピード:1200mm/分、
距離:30mm。(Nell cloth rubbing test)
Using a surface property tester (Tribogear TYPE: 38, manufactured by Shinto Kagaku Co., Ltd.), the surface of the article on the side of the fine concavo-convex structure was rubbed with a flannel cloth under the following conditions to observe the appearance of the surface.
Temperature: room temperature (25 ° C),
Weight: 750g,
Number of rubs: 100 round trips,
Speed: 1200mm / min,
Distance: 30 mm.
(例1)
工程(a):
基材として、厚さ1mmの合成石英基板(AGCエレクトロニクス社製、直径100mm、厚さ:1mm)を用意した。(Example 1)
Process (a):
As a base material, a synthetic quartz substrate (made by AGC Electronics, diameter 100 mm, thickness 1 mm) having a thickness of 1 mm was prepared.
合成石英基板の表面の中央に、1,1,1,3,3,3−ヘキサメチルジシラザン(東京応化工業社製、OAP)を滴下し、スピンコータ(ミカサ社製、1H−DX2)を用いて25℃にて3000rpmで20秒間のスピンコートを行った。合成石英基板をホットプレート上にて130℃で180秒間加熱し、表面処理された合成石英基板を得た。 1,1,1,3,3,3-hexamethyldisilazane (manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd., OAP) was dropped on the center of the surface of the synthetic quartz substrate, and a spin coater (manufactured by Mikasa Corp., 1H-DX2) was used. Spin coating was performed at 3000 rpm for 20 seconds at 25 ° C. The synthetic quartz substrate was heated on a hot plate at 130 ° C. for 180 seconds to obtain a surface-treated synthetic quartz substrate.
表面処理された合成石英基板の表面の中央に、ポジ型フォトレジスト(AZエレクトロニクス社製、AZ−7904)を滴下し、スピンコータ(ミカサ社製、1H−DX2)を用いて25℃にて3000rpmで20秒間のスピンコートを行った。合成石英基板をホットプレート上にて90℃で180秒間加熱し、厚さ430nmのフォトレジスト膜付き合成石英基板(感光性樹脂層付き基材)を得た。 A positive photoresist (AZ Electronics, AZ-7904) was dropped on the center of the surface of the surface-treated synthetic quartz substrate, and a spin coater (Mikasa, 1H-DX2) was used at 25 ° C. at 3000 rpm. Spin coating was performed for 20 seconds. The synthetic quartz substrate was heated on a hot plate at 90 ° C. for 180 seconds to obtain a 430 nm-thick synthetic quartz substrate with a photoresist film (base material with a photosensitive resin layer).
フォトレジスト膜付き合成石英基板のフォトレジスト膜側の表面に、図7に示すタルボ効果を利用した位相シフトマスク(ドットの配列:正六方格子状、ドットのピッチ:600nm、ドットの直径:300nm)を、ドットパターンにおける六方格子の格子線の一方向がX方向となるように配置した。タルボ効果を利用した位相シフトマスクの上方に、LEDライン照明(アイテックシステム社製、主波長:365nm、幅方向(X方向、コリメート方向)の光の広がり角:6゜、長手方向(Y方向、拡散方向)の光の広がり角:45゜)を、長手方向がY方向となるように配置した。LEDライン照明の出射面からフォトレジスト膜までの距離は、9mmとした。 A phase shift mask utilizing the Talbot effect shown in FIG. 7 (dot arrangement: regular hexagonal lattice, dot pitch: 600 nm, dot diameter: 300 nm) on the surface of the synthetic quartz substrate with a photoresist film on the photoresist film side. Were arranged so that one direction of the hexagonal lattice lines in the dot pattern was the X direction. Above the phase shift mask using the Talbot effect, LED line illumination (manufactured by Aitec System Co., Ltd., main wavelength: 365 nm, light spread angle in width direction (X direction, collimate direction): 6 °, longitudinal direction (Y direction, The light divergence angle (diffusion direction: 45 °) was arranged so that the longitudinal direction was the Y direction. The distance from the emitting surface of the LED line illumination to the photoresist film was 9 mm.
LEDライン照明をX方向に移動させながら、LEDライン照明からの紫外線を、タルボ効果を利用した位相シフトマスクを介して、フォトレジスト膜付き合成石英基板のフォトレジスト膜に照射することによって、潜像パターンをフォトレジスト膜に形成した。積算光量は、27mJ/cm2とした。By moving the LED line illumination in the X direction and irradiating the photoresist film of the synthetic quartz substrate with the photoresist film with ultraviolet rays from the LED line illumination through a phase shift mask utilizing the Talbot effect, a latent image is obtained. A pattern was formed on the photoresist film. The integrated light amount was 27 mJ / cm 2 .
工程(b):
露光後のフォトレジスト膜付き合成石英基板を、現像液(AZエレクトロニクス社製、AZ300MIF DEV.(2.38))に、25℃で30秒間浸漬した。合成石英基板を純水でリンスし、エアブローにて乾燥させ、図8に示すフォトレジストパターン付き合成石英基板を得た。Step (b):
The exposed synthetic quartz substrate with a photoresist film was immersed in a developing solution (AZ300MIF DEV. (2.38), manufactured by AZ Electronics Co., Ltd.) at 25 ° C. for 30 seconds. The synthetic quartz substrate was rinsed with pure water and dried by air blow to obtain a synthetic quartz substrate with a photoresist pattern shown in FIG.
レジストパターンにおける突起の平均ピッチは600nmであり、突起の平均幅は370nmであり、突起の平均高さは450nmであり、橋架け部の平均幅は150nmであり、橋架け部の平均高さは200nmであった。 The average pitch of the protrusions in the resist pattern is 600 nm, the average width of the protrusions is 370 nm, the average height of the protrusions is 450 nm, the average width of the bridge portions is 150 nm, and the average height of the bridge portions is It was 200 nm.
工程(c):
高密度プラズマエッチング装置(アルバック社製、NLD−500)にフォトレジストパターン付き合成石英基板をセットし、Arの50sccmとSF6の10sccmとの混合ガスを用い、圧力:1000Pa、RFパワー:1000W、エッチング時間:60秒間の条件にて、フォトレジストパターン付き合成石英基板をエッチング処理した。
エッチング処理後の合成石英基板を、レジスト剥離液(東京応化工業社製、剥離液106)に、室温で10分間浸漬した。合成石英基板を純水でリンスし、エアブローにて乾燥させ、図11(A)、図11(B)、および図12(A)、図12(B)に示す微細凹凸構造を表面に有する物品を得た。Step (c):
A synthetic quartz substrate with a photoresist pattern was set in a high-density plasma etching device (NLD-500 manufactured by ULVAC, Inc.), a mixed gas of 50 sccm of Ar and 10 sccm of SF 6 was used, pressure: 1000 Pa, RF power: 1000 W, The synthetic quartz substrate with the photoresist pattern was etched under the condition of etching time: 60 seconds.
The synthetic quartz substrate after the etching treatment was immersed in a resist stripping solution (Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. stripping solution 106) at room temperature for 10 minutes. Articles having a synthetic quartz substrate rinsed with pure water and dried by air blow, and having the fine uneven structure shown in FIGS. 11 (A), 11 (B), 12 (A), and 12 (B) on the surface Got
微細凹凸構造における突起の平均ピッチは600nmであり、突起の平均幅は350nmであり、突起の平均高さは330nmであり、橋架け部の平均幅は130nmであり、橋架け部の平均高さは180nmであった。 The average pitch of the protrusions in the fine concavo-convex structure is 600 nm, the average width of the protrusions is 350 nm, the average height of the protrusions is 330 nm, the average width of the bridge portions is 130 nm, and the average height of the bridge portions is Was 180 nm.
上記の得られた物品を、表面処理剤(ダイキン工業社製、オプツールDSX)をペルフルオロヘキサンで0.1質量%に希釈した処理液に、室温で1分間浸漬した。物品を引き上げた後、60℃、90%RHの条件下で1時間放置し、ネル布擦り試験用の物品を得た。該物品を3つ用意し、それぞれ、X方向、Y方向、斜め方向についてネル布擦り試験を行った。結果を図13(A)、図13(B)、および図13(C)に示す。擦り方向にスジ状の擦り傷は現れなかった。 The above-obtained article was immersed for 1 minute at room temperature in a treatment liquid prepared by diluting a surface treatment agent (Optool DSX manufactured by Daikin Industries, Ltd.) with perfluorohexane to 0.1% by mass. After pulling up the article, it was left under conditions of 60 ° C. and 90% RH for 1 hour to obtain an article for flannel rubbing test. Three such articles were prepared and subjected to a flannel rubbing test in the X direction, the Y direction, and the oblique direction. The results are shown in FIGS. 13 (A), 13 (B), and 13 (C). No streak-like scratches appeared in the rubbing direction.
(例2)
タルボ効果を利用した位相シフトマスクを、ドットパターンにおける六方格子の格子線の一方向がY方向となるように配置した以外は、例1と同様にして図10に示すフォトレジストパターン付き合成石英基板を得た。(Example 2)
A synthetic quartz substrate with a photoresist pattern shown in FIG. 10 in the same manner as in Example 1 except that the phase shift mask utilizing the Talbot effect was arranged so that one direction of the lattice lines of the hexagonal lattice in the dot pattern was the Y direction. Got
レジストパターンにおける突起の平均ピッチは600nmであり、突起の平均幅は350nmであり、突起の平均高さは450nmであり、橋架け部の平均幅は180nmであり、橋架け部の平均高さは230nmであった。 The average pitch of the protrusions in the resist pattern is 600 nm, the average width of the protrusions is 350 nm, the average height of the protrusions is 450 nm, the average width of the bridge portions is 180 nm, and the average height of the bridge portions is It was 230 nm.
(例3)
例1のLEDライン照明をUV露光装置(Quintel社製、UL−7000、主波長:365nm、幅方向(X方向)の光の広がり角:4゜、長手方向(Y方向)の光の広がり角:4゜)に変更し、積算光量を17mJ/cm2とした以外は、例1と同様にして図14(A)および図14(B)に示す微細凹凸構造を表面に有する物品を得た。(Example 3)
The LED line illumination of Example 1 was used as a UV exposure device (Quintel, UL-7000, main wavelength: 365 nm, light spread angle in width direction (X direction): 4 °, light spread angle in longitudinal direction (Y direction). : 4 °) and the integrated light quantity was 17 mJ / cm 2 in the same manner as in Example 1 to obtain an article having the fine concavo-convex structure shown in FIGS. 14 (A) and 14 (B) on the surface. .
微細凹凸構造における突起の平均ピッチは600nmであり、突起の平均幅は335nmであり、突起の平均高さは450nmであった。橋架け部は形成されていなかった。 The average pitch of the protrusions in the fine concavo-convex structure was 600 nm, the average width of the protrusions was 335 nm, and the average height of the protrusions was 450 nm. The bridge was not formed.
物品を、例1と同様にしてエッチングおよび表面処理し、ネル布擦り試験用の物品を得た。該物品を3つ用意し、それぞれ、X方向、Y方向、斜め方向についてネル布擦り試験を行った。結果を図15(A)、図15(B)、および図15(C)に示す。擦り方向にスジ状の擦り傷が現れた。 The article was etched and surface treated as in Example 1 to give an article for flannel rub testing. Three such articles were prepared and subjected to a flannel rubbing test in the X direction, the Y direction, and the oblique direction. The results are shown in FIGS. 15 (A), 15 (B), and 15 (C). Streak-like scratches appeared in the rubbing direction.
本発明の微細凹凸構造を表面に有する物品は、反射防止部材、光取出し部材、放熱部材、表面触媒、親水性部材、撥水部材、防汚性部材等として有用である。
なお、2015年5月25日に出願された日本特許出願2015−105247号の明細書、特許請求の範囲、図面および要約書の全内容をここに引用し、本発明の開示として取り入れるものである。The article having the fine uneven structure on the surface of the present invention is useful as an antireflection member, a light extraction member, a heat dissipation member, a surface catalyst, a hydrophilic member, a water repellent member, an antifouling member, and the like.
The entire contents of the specification, claims, drawings and abstract of Japanese Patent Application No. 2005-105247 filed on May 25, 2015 are cited herein and incorporated as disclosure of the present invention. .
1:物品、 2:物品、 10:基材、 12:突起、 14:底部、 16:橋架け部、 18:微細凹凸構造、 20:感光性樹脂層、 22 突起、 24:底部、 26:橋架け部、 28:樹脂パターン、 30:フォトマスク、 40:光照射手段。 1: Article, 2: Article, 10: Substrate, 12: Projection, 14: Bottom part, 16: Bridging part, 18: Fine uneven structure, 20: Photosensitive resin layer, 22 Projection, 24: Bottom part, 26: Bridge Hanging part, 28: resin pattern, 30: photomask, 40: light irradiation means.
Claims (7)
(a)光照射手段からの光を、規則性を有するドットパターンを有するフォトマスクを介して、感光性樹脂層付き基材の感光性樹脂層に照射することによって、前記微細凹凸構造に対応する潜像パターンを前記感光性樹脂層に形成する工程と、
(b)前記工程(a)の後、前記感光性樹脂層付き基材を現像処理することによって、前記微細凹凸構造に対応する樹脂パターンが前記基材の表面に形成された、前記微細凹凸構造を表面に有する物品を得る工程と、
を有し、
前記フォトマスクが、タルボ効果を利用したフォトマスクであり、
前記光照射手段からの光が、前記フォトマスクの表面に平行な一方向の広がり角が、前記フォトマスクの表面に平行な他の方向の広がり角よりも広くされた光である、微細凹凸構造を表面に有する物品の製造方法。 Method for producing an article having on its surface a fine concavo-convex structure having a plurality of regular projections, a bottom formed between the projections, and a bridge connecting the adjacent projections so as to partition the bottom And
(A) Corresponding to the fine concavo-convex structure by irradiating the photosensitive resin layer of the substrate with the photosensitive resin layer with the light from the light irradiation means through the photomask having the dot pattern having regularity. Forming a latent image pattern on the photosensitive resin layer,
(B) The fine concavo-convex structure in which a resin pattern corresponding to the fine concavo-convex structure is formed on the surface of the base material by developing the base material with the photosensitive resin layer after the step (a). A step of obtaining an article having a
Have
The photomask is a photomask utilizing the Talbot effect,
A fine concavo-convex structure in which the light from the light irradiating means has a divergence angle in one direction parallel to the surface of the photomask wider than a divergence angle in another direction parallel to the surface of the photomask. A method for producing an article having a surface.
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