TW201704145A

TW201704145A - 結構體及其製造方法

Info

Publication number: TW201704145A
Application number: TW105117512A
Authority: TW
Inventors: Yukihiro Miyazawa
Original assignee: Soken Chemical & Engineering Co Ltd
Priority date: 2015-06-05
Filing date: 2016-06-03
Publication date: 2017-02-01
Also published as: JP2018125318A; WO2016195064A1

Abstract

提供一種能降低具有凹凸圖案樹脂層之間的銜接部可識別性的結構體。根據本發明，提供一種結構體，連接具有由面外方向的凹凸形狀構成的面外凹凸圖案的第1及第2樹脂層的結構體，其中，在第1及第2樹脂層的銜接部設有由面內方向的凹凸形狀構成的面內凹凸圖案。

Description

結構體及其製造方法

本發明涉及具有凹凸圖案的結構體及其製造方法。

所謂壓印技術是指：將具有凹凸圖案的模具按壓到基板上的液狀樹脂等的轉印材料，從而將模具的圖案轉印在轉印材料的微細加工技術。作為微細的凹凸圖案，存在從10nm級別的奈米級圖案到100μm程度的圖案，應用於半導體材料、光學材料、儲存介質、微型機械裝置、生物、環境等各種領域。

然而，表面具有奈米級的微細凹凸圖案的模具由於在形成圖案時需要時間，所以價格非常高。因此，表面具有奈米級的微細凹凸圖案的模具很難實現。

因此，在專利文獻1中，為了不使加工區域重疊，一邊錯開模具的位置一邊反復進行利用小模具的壓印來進行大面積的壓印(分步重複)。

【現有技術文獻】【專利文獻】

【專利文獻1】日本專利第4262271

專利文獻1的方法中反復進行如下步驟：將模具的凹凸圖案按壓在轉印材料的狀態下將轉印材料曝光使其固化，形成具有凹凸圖案的固化樹脂層，之後將模具從固化樹脂層取下。本申請的發明人對該方法進行了詳細的研究，發現有時會出現具有凹凸圖案的樹脂層之間的銜接部過於明顯的情況。

本發明是鑒於這樣的情況而進行的，提供一種能降低具有凹凸圖案的樹脂層之間的銜接部的可識別性的結構體。

根據本發明，提供一種結構體，連接第1和第2樹脂層而成的結構體，該第1和第2樹脂層具有由面外方向的凹凸形狀構成的面外凹凸圖案，並且在第1和第2樹脂層的銜接部設有由面內方向的凹凸形狀構成的面內凹凸圖案。

經本申請的發明人對銜接部過於明顯的原因調查之後發現，在專利文獻1中，由於相鄰的樹脂層之間的銜接部是直線形狀，因此當從特定方向看銜接部的時候，入射光被反射到特定方向，從而導致銜接部過於明顯。並且，本申請的發明人藉由以上發現得知，可以在相鄰樹脂層的銜接部設置由面內方向的凹凸形狀構成的面內凹凸圖案來降低銜接部的可識別性，從而完成了本發明。

以下列出本發明的各種實施方式。以下所示的實施方式可以互相結合。

優選所述面內凹凸圖案的間距為10nm~1mm或者由(所述面內凹凸圖案的間距/所述面外凹凸圖案的間距)計算的間距比的值為10000以下。

優選所述面外凹凸圖案是由線和間隙構成的圖案。

優選第1和第2樹脂層朝向所述線和間隙延伸的方向連接。

優選所述面內凹凸圖案為鋸齒狀、波狀或矩形狀。

優選所述面內凹凸圖案由(所述面內凹凸圖案的寬/所述面內凹凸圖案的間距)計算的縱橫比值為1以上。

優選第1和第2樹脂層連接成相互重疊，所述銜接部中，第2樹脂層的端部配置在第1樹脂層的上側，所述面內凹凸圖案設置在第2樹脂層的端部。

優選所述面內凹凸圖案設置在第2樹脂層的端部和第1樹脂層的端部雙方。

優選第1及第2樹脂層連接成相互不重疊。

根據本發明的另一觀點，提供一種上述結構體的製造方法，其中，具備以下步驟：在基材上塗布光固化性樹脂組合物而得到的被轉印樹脂層上，按壓具有所述面外凹凸圖案的反轉圖案的模具的狀態下，向所述被轉印樹脂層照射活性能量線，從而形成具有所述面外凹凸圖案的樹脂層，所述活性能量線的照射是利用具有所述面內凹凸圖案的反轉圖案的遮光圖案作為掩模(mask)而進行的。

優選所述遮光圖案設置在所述模具。

1‧‧‧結構體

3‧‧‧第1樹脂層

3a‧‧‧面外凹凸圖案

4‧‧‧銜接部

4a‧‧‧面內凹凸圖案

5‧‧‧第2樹脂層

5a‧‧‧面外凹凸圖案

7‧‧‧基材

11、13‧‧‧模具

11a、13a‧‧‧遮光圖案

14‧‧‧活性能量線

16‧‧‧遮光圖案

圖1是本發明的一種實施方式的結構體1的透視圖。

圖2(a)是結構體1的平面圖，圖2(b)是(a)中的A-A截面圖。

圖3(a)是面內凹凸圖案4a為波狀圖案的變形例的平面圖，圖3(b)是面內凹凸圖案4a為鋸齒狀圖案的變形例的平面圖，圖3(c)是面外凹凸圖案3a、5a為柱狀圖案的變形例的平面圖。

圖4(b)是在第1樹脂層3的端部3b上形成有面內凹凸圖案4b的變形例的平面圖，圖4(a)表示從圖4(b)中去除第2樹脂層5的狀態的俯視圖。

圖5(a)是在第1和第2樹脂層3、5上沒有重疊的變形例的俯視圖，圖5(b)是表示圖5(a)中的B-B截面圖。

圖6(a)是在基材7上重疊有第1樹脂層3的面外凹凸圖案3a形成用的模具11的狀態的平面圖，圖6(b)~(c)是圖6(a)中的C-C截面圖，圖6(b)表示壓印前，圖6(c)表示壓印中的狀態。

圖7(a)是在基材7上重疊有第2樹脂層5的面外凹凸圖案5a形成用的模具13的狀態的平面圖，圖7(b)~(c)是圖7(a)中的D-D截面圖，圖7(b)表示壓印前，圖7(c)表示壓印中的狀態。

圖8(a)表示相互對應邊的雙方設有面內凹凸圖案16a、16b的遮光圖案16的平面圖，圖8(b)表示在製造圖5的結構體1的步驟中，在基材7上形成第1樹脂層3之後的狀態的平面圖。

以下，結合附圖來說明本發明的實施方式。以下所示的實施方式中的各種特徵事項可以互相結合。並且，各特徵事項獨立構成發明。

如圖1~圖5所示，本發明的一種實施方式的結構體1是連接第1和第2樹脂層3、5而成的結構體，該第1和第2樹脂層3、5具有由面外方向的凹凸形狀構成的面外凹凸圖案3a、5a的第1和第2樹脂層3、5的結構體，第1和第2樹脂層3、5的銜接部4設有由面內方向的凹凸形狀構成的面內凹凸圖案4a。第1和第2樹脂層3、5設置在基材7上。

基材7只要能保持第1和第2樹脂層3、5即可，優選由透明材料形成的基材，尤其優選具有可撓性的基材。作為基材的材質，可以為樹脂、石英、矽等，但是從可撓性、材料成本以及能夠形成具有柔軟性的樹脂模具的觀點，優選使用樹脂。樹脂基材具體是，由選自例如聚對苯二甲酸、聚碳酸酯、聚酯、聚烯烴、聚醯亞胺、聚碸、聚醚碸、環狀聚烯烴、聚萘二甲酸乙二醇酯中的1種或者2種以上的混合物構成的。

第1和第2樹脂層3、5可以藉由光固化性樹脂組合物固化而成。第1和第2樹脂層3、5的厚度通常為50nm~1mm，優選500nm~500μm。此種厚度易於進行壓印加工。在第1和第2樹脂層3、5形成有由面外方向的凹凸狀構成的面外凹凸圖案3a、5a。面外凹凸圖案3a、5a的形狀沒有特別限定，可以為例如圖1~圖2及圖3(a)~(b)所示的由線和間隙(line and space)構成的圖案或例如圖3(c)所示的配置有多個柱狀的圖案等。如圖2(a)所示，面外凹凸圖案3a、5a的間距OP例如為10nm~1μm，優選20~500nm，更優選為30~200nm，尤其優選為40~120nm。面外凹凸圖案3a、5a的深度例如為10nm~500μm，優選為50nm~1μm。面外凹凸圖案3a、5a可以是有規律的，也可以是無規律的。當面外凹凸圖案3a、5a形成為無規律時，設置在相鄰於銜接部4的區域的多個凸部前端(凸部前端平坦時為其中間)之間的距離的平均值作為面外凹凸圖案3a、5a的間距。面外凹凸圖案3a、5a的形狀、間距、深度可以相同也可以不同。

第1和第2樹脂層3、5的銜接部4設有由面內方向的凹凸狀構成的面內凹凸圖案4a。藉由設置面內凹凸圖案4a來降低銜接部4的可識別性。這種效果不取決於面外凹凸圖案3a、5a的形狀，但是特別是當面外凹凸圖案3a、5a為線和間隙圖案的情況下，銜接部4容易過於明顯，而且可藉由設置面內凹凸圖案4a來大幅度降低銜接部4的可識別性，所以優選面外凹凸圖案3a、5a為線和間隙圖案。並且，當第1和第2樹脂層3、5朝著線和間隙延長的方向(圖2(a)的箭頭X方向)連接時，銜接部4容易過於明顯，而且可藉由設置面內凹凸圖案4a來大幅度降低銜接部4的可識別性，優選線和間隙延長的方向上連接第1和第2樹脂層3、5。另外，在本實施方式中，顯示了連接有2張樹脂層的例子，但也可以使更多的樹脂層朝著圖2(a)的箭頭X或Y方向連接。當面外圖案3a、5a為線和間隙圖案時，由於朝箭頭Y方向連接樹脂層之間的銜接部比較不明顯，因此該銜接部不一定需要面內凹凸圖案。

面內凹凸圖案4a的形狀沒有特別限定，可以為如圖1~圖2所示的鋸齒狀圖案、圖3(a)所示的波狀圖案、圖3(b)所示的矩形狀圖案等。如圖2所示，面內凹凸圖案4a的間距IP沒有特別限定，優選為10nm~1mm。因為，間距IP越小銜接部4的可識別性的降低變得越明顯。間距IP具體例如為，0.01、0.05、0.1、0.5、1、5、10、50、100、500、1000μm，也可以在上述例示的任意2個數值之間的範圍內。面內凹凸圖案4a可以是有規律的，也可以是無規律的。當面內凹凸圖案4a形成為無規律時，將多個凸部的間距的平均值作為面內凹凸圖案4a的間距。

並且，在別的觀點中，由(面內凹凸圖案4a的間距IP/面外凹凸圖案3a、5a的間距OP)計算的間距比值優選為10000以下。因為面內凹凸圖案4a的間距IP越接近於面外凹凸圖案3a、5a的間距OP，銜接部4的可識別性的降低變得越明顯。間距比值的下限沒有特別限定，例如可以為0.1。間距比值優選為0.5~1000，尤其優選為1~100。間距比值具體而言，例如可以為0.1、0.5、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、50、100、500、1000、5000、10000，也可以在上述例示的任意2個數值之間的範圍內。

並且，如圖2(a)所示，由(面內凹凸圖案4a的寬W/面內凹凸圖案4a的間距IP)計算的縱橫比值優選為1以上。因為，該值變得越大，面內凹凸圖案4a的凹凸程度變得越微細且明顯，且銜接部4的可識別性的降低變得越明顯。上述縱橫比值優選為1.5以上，更加優選為2以上。縱橫比值的上限沒有特別限定，例如為10。因為如果縱橫比值過大會導致面內凹凸圖案4a變得容易倒塌。

在本實施例中，如圖1~圖2所示，第1和第2樹脂層3、5連接成相互重疊，在銜接部4中，第2樹脂層5的端部5b設置在第1樹脂層3的上側，而面內凹凸圖案4a設置在第2樹脂層5的端部5b。另一方面，在第1樹脂層3的端部3b沒有設置面內凹凸圖案，端部3b為直線狀。因為端部3b被第2樹脂層5遮蓋，所以即使端部3b是直線狀，銜接部4也不太明顯，如圖4(a)~(b)所示，可以藉由在端部3b形成面內凹凸圖案4b來進一步降低銜接部4的可識別性。並且，面內凹凸圖案4a、4b的形狀、間距、縱橫比等可以是相同的，也可以不同。

並且，如圖5所示，第1和第2樹脂層也可以連接成互相不重疊。在這個情況下，第1和第2樹脂層3、5都在同一個平面上。因為在這樣的狀態下，第1和第2樹脂層3、5之間沒有高度差，所以能進一步降低銜接部4的可識別性。

其次，關於如圖1所示的結構體1的製造方法進行說明。

首先，如圖6(b)所示，基材7上塗布光固化性樹脂組合物而形成被轉印樹脂層12。

光固化性樹脂組合物含有單體和光引發劑，具有藉由活性能量線的照射而固化的性質。“活性能量線”是UV光、可見光、電子束等可以使光固化性組合物固化的能量線的總稱。

作為單體，例如可舉出為形成(甲基)丙烯酸樹脂，苯乙烯樹脂，烯烴樹脂，聚碳酸酯樹脂，聚酯樹脂，環氧樹脂，矽酮樹脂等的光聚合性的單體，優選光聚合性的(甲基)丙烯類單體。另外，在本說明書中，(甲基)丙烯酸是指甲基丙烯酸和/或丙烯酸，(甲基)丙烯酸酯是指甲基丙烯酸酯和/或丙烯酸酯。

光引發劑是為了促進單體的聚合而添加的成分，優選相對於所述單體100質量份含有0.1質量份以上。光引發劑含量的上限沒有特別限定，例如相對於所述單體100質量份為20質量份。

其次，如圖6(b)~(c)所示，將具有面外凹凸圖案3a的反轉圖案11b的模具11按壓到被轉印樹脂層12的狀態下，對被轉印樹脂層12照射活性能量線14而形成具有面外凹凸圖案3a的第1樹脂層3。模具11上設有能包圍反轉圖案11b的遮光圖案11a，活性能量線14的照射是利用遮光圖案11a作為掩模而進行。遮光圖案11a為具有長方形開口部的環狀，與第1樹脂層3的端部3b對應的邊11c為直線狀。因此，端部3b為直線狀。遮光圖案11a的形成方法和材料只要是達到遮光活性能量線的目的，沒有特別的限定。遮光圖案11a例如可以藉由將Cr等金屬材料以濺射方式附著於模具11上而形成。遮光圖案11a也可以由丙烯酸類、聚氨酯類、聚碳酸酯類等有機材料或碳類等無機材料形成。這些材料也可以含有色素等其他材料。

按壓模具11對被轉印樹脂層12按壓的壓力只要是能將反轉圖案11b的形狀轉印到被轉印樹脂層12的壓力即可。照射到被轉印樹脂層12的活性能量線14只要是以被轉印樹脂層12能充分固化的程度的累積光量進行照射即可，累積光量例如為100~10000mJ/cm²。被轉印樹脂層12藉由活性能量線14的照射而被固化。在本實施方式中，模具11設有遮光圖案11a，從模具11側進行活性能量線14的照射，但是，也可以在基材7上設置遮光圖案11a或者在基材7的下側上設置的另外的部件上設置遮光圖案11a，從基材7側進行活性能量線14的照射。

其次，如圖7(b)所示，在基材7上的形成第2樹脂層5的區域上塗布光固化性組合物而形成被轉印樹脂層15。光固化性樹脂組合物的說明如上所述。

其次，如圖7(b)~(c)所示，將具有面外凹凸圖案5a的反轉圖案13b的模具13按壓到被轉印樹脂層15的狀態下，對被轉印樹脂層15照射活性能量線14而形成具有面外凹凸圖案5a的第2樹脂層5。模具13上設有能包圍反轉圖案13b的遮光圖案13a，活性能量線14的照射是利用遮光圖案13a作為掩模而進行。遮光圖案13a為環狀，一邊設有面內凹凸圖案4a的反轉圖案13c。因此，藉由利用遮光圖案13a作為掩模進行活性能量線14的照射，在第2樹脂層5的端部5b形成面內凹凸圖案4a。遮光圖案13a的其他說明與遮光圖案11a的說明相同。

根據以上的步驟完成如圖1所示的結構體1的製造。在本實施方式中，由於利用具有反轉圖案13c的遮光圖案13a，在第2樹脂層5形成面內凹凸圖案4a，能以高精度地形成微細的面內凹凸圖案4a。

在上述實施例中，使用了遮光圖案不同的2種模具11、13，但形成第1樹脂層3時也可以用模具13。在此情況下，在可減少使用的模具13的數量的觀點上具有優勢。

並且，在上述實施方式中，將模具11的邊11c設為直線狀，但是藉由在邊11c上形成面內凹凸圖案4b的反轉圖案，能夠在第1樹脂層3的端部3b形成面內凹凸圖案4b而製造如圖4所示的結構體1。另外，藉由利用在相對的邊的一側形成面內凹凸圖案4b的反轉圖案且在另一側形成面內凹凸圖案4a的反轉圖案的模具，能夠利用1個模具而製造如圖4所示的結構體1。

並且，如圖5所示，將第1和第2樹脂層3、5設置成相互不重疊的結構體1，例如可利用如圖8(a)所示的遮光圖案16作為掩模而形成，該遮光圖案16在相對的邊的一側形成有凹凸圖案16a且在另一側形成有其反轉圖案的面外凹凸圖案16b。

具體而言，首先如圖8(b)所示，作為掩模利用遮光圖案16在第1樹脂層3的端部3b形成以下結構，即，形成有面內凹凸圖案16a的反轉圖案即面內凹凸圖案4b的結構，其次，藉由移動遮光圖案16使面內凹凸圖案4b和麵內凹凸圖案16b的位置相一致而形成第2樹脂層5，由此能製造如圖5所示的結構體1。