TW202330233A - 模具、模具之製造方法及微細凹凸結構體之製造方法 - Google Patents
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Abstract
本發明之課題在於提供一種能夠獲得優異之脫模性及轉印性之模具、模具之製造方法及微細凹凸結構體之製造方法。
模具1具備：基材10，其於表面具有微細凹凸構造；及濺鍍層20，其形成於微細凹凸構造之表面，且於最表面具有氧化膜21。藉由具備於最表面具有氧化膜21之濺鍍層20，能夠獲得優異之脫模性及轉印性。
Description
本技術係關於一種轉印用模具、模具之製造方法及微細凹凸結構體之製造方法。
隨著利用近紅外光之兼顧感測、測距、形狀識別之感測器、攝影機等裝置開發之發展，為了提高對可見光及近紅外光之受光感度，裝置內之覆蓋玻璃等上需要一種從可見光至近紅外光表現出低反射率之抗反射膜。
圖10係表示多層濺鍍膜(Multi layer AR)、蛾眼(Moth-eye)、及玻璃(Bare Glass)之反射率(Reflectance)之曲線圖。作為抗反射膜之代表例之多層濺鍍膜於特定波長以外之波長下呈現反射率變得極高之趨勢。另一方面，蛾眼(微細凹凸結構體)呈現反射光譜連續變化之趨勢。因此，蛾眼更容易實現從可見光至近紅外光之寬頻帶之抗反射膜。
圖11係模式性地表示先前之蛾眼之形成方法之一例之剖視圖，圖11(A)係用以說明於基板膜上形成光硬化性樹脂層之步驟之圖，圖11(B)係用以說明將模具之微細凹凸構造轉印至光硬化性樹脂層，並使光硬化性樹脂層硬化之步驟之圖，圖11(C)係用以說明使模具自轉印物脫模之步驟之圖。作為蛾眼之形成方法之代表例，可例舉UV(Ultraviolet，紫外線)奈米壓印。UV奈米壓印係如下方法：將模具101即模具上之圖案壓至基材102上之UV硬化性樹脂103上，照射UV光而使樹脂硬化，從而轉印圖案，藉此於基材102上製作蛾眼104。藉由將氟系有機脫模劑以基材於轉印時容易自模具脫模之方式濕式(Wet)塗佈於模具之表面，而設置氟膜之脫模層(例如參照專利文獻1、2)。
然而，於濕式(Wet)塗佈氟系有機脫模劑之情形時，若模具之深寬比增大，則有機脫模劑容易填滿模具之凹部。因此，保持形狀不變地轉印模具之凹凸構造之轉印性會降低，蛾眼104之抗反射特性亦會變差。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2011-207221號公報
[專利文獻2]日本專利特開2016-026122號公報
[發明所欲解決之問題]
本技術係鑒於此種先前之實際情況而提出者，其提供一種能夠獲得優異之脫模性及轉印性之模具、模具之製造方法及微細凹凸結構體之製造方法。 [解決問題之技術手段]
本技術之模具具備：基材，其於表面具有微細凹凸構造；及濺鍍層，其形成於上述微細凹凸構造之表面，且於最表面具有氧化膜。
本技術之模具之製造方法具有如下步驟：於基材之表面形成微細凹凸構造；以及於上述微細凹凸構造之表面形成於最表面具有氧化膜之濺鍍層。
本技術之微細凹凸結構體之製造方法係使用模具，將上述微細凹凸構造轉印至光硬化性樹脂，並使上述光硬化性樹脂硬化，上述模具具備：基材，其於表面具有微細凹凸構造；及濺鍍層，其形成於上述微細凹凸構造之表面，且於最表面具有氧化膜。
[發明之效果]
根據本技術，藉由具備於最表面具有氧化膜之濺鍍層，能夠獲得優異之脫模性及轉印性。
以下，參照圖式，按如下順序針對本技術之實施方式進行詳細說明。
1.模具
2.模具之製造方法
3.微細凹凸結構體之製造方法
4.實施例
＜1.模具＞
圖1係模式性地表示本實施方式之模具之一例之剖視圖。如圖1所示，本實施方式之模具1具備：基材10，其於表面具有微細凹凸構造；及濺鍍層20，其形成於微細凹凸構造之表面，且於最表面具有氧化膜21。藉由具備於最表面具有氧化膜21之濺鍍層20，可獲得優異之脫模性及轉印性。
模具1例如係用於直接按壓方式、卷對卷(roll-to-roll)方式之壓印之母盤，其可反覆使用。藉由將模具1之微細凹凸構造壓抵於被轉印材，從而於轉印物形成模具1之微細凹凸構造之相反構造。
[基材]
基材10例如可為平板形狀之構件，亦可為於內部具有空腔之中空之圓筒型形狀之構件，亦可為於內部不具有空腔之實心之圓柱型形狀之構件。基材10因為是圓筒型形狀或圓柱型形狀，故而可用於卷對卷(roll-to-roll)方式之壓印。於基材10為圓筒型形狀或圓柱型形狀之情形時，高度(軸向長度)較佳為100 mm以上，底面或上表面之圓之直徑(與軸向正交之徑向之外徑)較佳為50 mm以上300 mm以下。又，於基材10為圓筒型形狀之情形時，徑向之厚度(壁厚)較佳為2 mm以上50 mm以下。
基材10之一面(於基材10為圓筒型形狀之情形時，為基材10之外周面)之表面粗糙度(算術平均粗糙度Ra)較佳為微細凹凸構造之凹凸之高低差之1/100以下，更佳為1/10000以下。雖然基材10之一面之表面粗糙度越小則越佳，但基於基材10之加工極限之觀點考慮，可將微細凹凸構造之凹凸之高低差之1/10000作為下限。藉此，可提高微細凹凸構造之形成性。
作為基材10，可使用熔融石英玻璃、合成石英玻璃、耐熱玻璃、白板玻璃、強化玻璃等玻璃材料；PET(PolyEthylene Terephthalate，聚對苯二甲酸乙二酯)、PC(PolyCarbonate，聚碳酸酯)等樹脂材料；各種陶瓷材料等。又，作為基材10，亦可使用AlN、C、SiC、Si等。
微細凹凸構造設置於基材10之一面，其可使用利用雷射光之熱刻而形成，亦可使用使UV硬化性樹脂硬化之UV奈米壓印而形成。藉由使用玻璃材料形成微細凹凸構造，可獲得較高之抗腐蝕性。
微細凹凸構造係複數個凹部或凸部規則或不規則地排列而成之構造。微細凹凸構造例如為以複數個凹部或凸部之平面形狀之尺寸之平均可為屬於可見光頻帶之光之波長以下，複數個凹部或凸部彼此之間隔之平均為屬於可見光頻帶之光之波長以下之方式，規則或不規則地配置複數個凹部或凸部而成之構造。
例如，凹部或凸部之平面形狀之尺寸及間隔之平均可未達1 μm，較佳為100 nm以上350 nm以下。於凹部或凸部之平面形狀之尺寸及間隔之平均處於上述範圍內之情形時，微細凹凸構造能夠作為抑制屬於可見光頻帶之光之反射之所謂蛾眼構造而發揮功能。另一方面，於凹部或凸部之平面形狀之尺寸及間隔之平均未達100 nm之情形時，可能會難以形成微細凹凸構造。又，於凹部或凸部之平面形狀之尺寸及間隔之平均超過350 nm之情形時，可能會發生可見光之繞射，作為蛾眼構造之功能可能會降低。
又，微細凹凸構造之深度可為100 nm以上1000 nm以下，微細凹凸構造之深度之下限較佳為300 nm以上，更佳為400 nm以上，進而較佳為500 nm以上。藉此，於波長400～1000 nm(可見光線～近紅外線之波長頻帶)下可獲得較低之反射率。藉由使用微細凹凸構造將反射率抑制得較低，從而於將作為轉印物之光學體用於感測器時，不僅於用於普通之圖像成像之可見光範圍內，而且於用於位置、空間識別等感測之近紅外範圍內亦可抑制反射，因此，可抑制重影或閃光之產生，並且可期待受光效率之提高。微細凹凸構造之深度係凹部之底部至凸部之頂點之距離之平均，例如可藉由測定5處以上之凹凸高度，算出平均而獲得。
微細凹凸構造之深寬比較佳為設定為0.81～1.46之範圍，更佳為0.94～1.28之範圍。若深寬比未達0.81，則呈現反射特性及透射特性降低之趨勢，若深寬比超過1.46，則呈現於製作光學元件時剝離特性降低，轉印後之剝離時微細凹凸構造受損之趨勢。此處，微細凹凸構造之深寬比係藉由蝕刻形成之圖案之深度與凹部或凸部之間隔之平均或凹部或凸部之平面形狀之尺寸之平均之比，間隔或尺寸之平均越小，深度越大，則深寬比越高。換言之，深寬比亦可藉由以下式(1)定義。
深寬比＝H/P (1)
式(1)中，H為微細凹凸構造之深度(或微細凹凸構造之高度)，P為微細凹凸構造之平均配置間距(平均間距)。
圖2(A)係表示微細凹凸構造之深度為200 nm之轉印物之一例之截面照片，圖2(B)係表示微細凹凸構造之深度為320 nm之轉印物之一例之截面照片。又，圖3係表示微細凹凸構造之深度為200 nm之轉印物及微細凹凸構造之深度為320 nm之轉印物之反射率Re(%)之一例之曲線圖。如圖2及圖3所示，藉由將微細凹凸構造之深度設為320 nm，可於波長780 nm以上之紅外線之波長區域內獲得較低之反射率。
又，凹部或凸部之平面形狀可為大致圓形狀、橢圓形狀、或多邊形狀中之任一者。又，微細凹凸構造中凹部或凸部之配置可為最密填充配置、四方格子狀配置、六方格子狀配置、或鋸齒格子狀配置中之任一者。該配置可根據轉印有微細凹凸構造之轉印物所發揮之功能而適當地選擇。
[濺鍍層]
濺鍍層20係藉由濺鍍形成之緻密且缺陷較少之精密之膜。濺鍍層20之平均表面粗糙度(Ra)較佳為1.0 nm以下，更佳為0.8 nm以下，進而較佳為0.6 nm以下。藉此，可獲得優異之脫模性及轉印性。濺鍍層之平均表面粗糙度(Ra)可藉由使用原子力顯微鏡(AFM：Atomic Force Microscope)測定濺鍍層之平坦部分來測量。
濺鍍層20之厚度可為3 nm以上30 nm以下，濺鍍層20之厚度之上限較佳為25 nm以下，更佳為20 nm以下，進而較佳為15 nm以下。藉此，可提高保持微細凹凸構造之形狀不變地進行轉印之轉印性。濺鍍層之厚度可藉由利用觸針式表面粗糙度計之階差測定而測量。
濺鍍層20並無特別限定，只要是能夠濺鍍且能夠於最表面形成氧化膜之成膜材料即可，可包含金屬、合金、金屬氧化物等。例如，濺鍍層較佳為包含選自由Cr、Ni、Cu、HfO
2、Ti、Ta、Al、Mo、及Si所組成之群中之一種。藉此，可獲得優異之模具與轉印物間之脫模性。
濺鍍層20之最表層側之氧化度與基材側之氧化度可不同。即，濺鍍層20之最表面之氧化膜21之氧化度與濺鍍層20之內部之氧化度可不同。濺鍍層20之氧化度例如可為藉由ESCA(Electron Spectroscopy for Chemical Analysis)測得之氧鍵結比率。
氧化膜21係形成於濺鍍層20之最表面之濺鍍層20之一部分，例如氧化膜21之氧之鍵結比率可大於濺鍍層20之內部之氧之鍵結比率，氧化膜21之氧之鍵結比率亦可與濺鍍層20之內部之氧之鍵結比率相同。氧鍵結比率可藉由ESCA(Electron Spectroscopy for Chemical Analysis)測定。於氧化膜21之氧之鍵結比率與濺鍍層20之內部之氧之鍵結比率相同之情形時，例如於濺鍍層20為金屬氧化物之情形時，即便距最表面變深，金屬與氧之鍵結比率亦相同。
於氧化膜21之氧之鍵結比率與濺鍍層20之內部之氧之鍵結比率相同之情形時，氧化膜21之厚度可與濺鍍層20之厚度相同。又，於氧化膜21之氧之鍵結比率大於濺鍍層20之內部之氧之鍵結比率之情形時，氧化膜21之厚度較佳為10 nm以下，更佳為8 nm以下，進而較佳為5 nm以下。氧化膜21之厚度可藉由ESCA，基於深度方向之組成變化而測定。例如，於濺鍍層20為金屬之情形時，金屬與氧之鍵結比率隨著距最表面之深度增加而連續減小，於特定深度處成為一定鍵結比率，可將該特定深度作為氧化膜21之厚度。又，氧化膜21之厚度2 nm處之氧之鍵結比率於微細凹凸構造部分較佳為50%以上，更佳為55%以上，進而較佳為60%以上。藉此，可獲得優異之模具與轉印物間之脫模性。
＜2.模具之製造方法＞
本實施方式之模具之製造方法具有如下步驟：步驟(A)，其係於基材之表面形成微細凹凸構造；以及步驟(B)，其係於微細凹凸構造之表面形成於最表面具有氧化膜之濺鍍層。藉此，可獲得具有優異之脫模性及轉印性之模具。
[步驟(A)]
於步驟(A)中，可使用利用雷射光之熱刻，亦可使用使UV硬化性樹脂硬化之UV奈米壓印。以下，針對使用利用雷射光之熱刻於圓筒基材之外周表面形成微細凹凸構造之方法進行說明。
該微細凹凸構造之形成方法具有：抗蝕成膜步驟，其係於圓筒基材之外周表面成膜抗蝕層；曝光步驟，其係於抗蝕層形成潛像；顯影步驟，其係使形成有潛像之抗蝕層顯影；以及蝕刻步驟，其係將所顯影之抗蝕層之圖案作為遮罩進行蝕刻，於圓筒基材之外周表面形成微細凹凸構造。
(抗蝕成膜步驟)
首先，於例如為石英玻璃之圓筒基材之外周面成膜抗蝕層。作為抗蝕層之材料，例如可使用有機系抗蝕劑或無機系抗蝕劑之任一者。作為有機系抗蝕劑，例如可使用酚醛清漆系抗蝕劑或化學增幅型抗蝕劑。又，作為無機系抗蝕劑，例如可使用包含鎢、鉬等一種或兩種以上過渡金屬之金屬氧化物。
(曝光步驟)
繼而，使用曝光裝置，在使圓筒基材旋轉的同時，將雷射光(曝光光束)照射至抗蝕層。此時，藉由一面使雷射光沿圓筒基材之高度方向(平行於中心軸之方向)移動，一面間歇地照射雷射光，從而使抗蝕層之整面曝光。藉此，對應於雷射光之軌跡之潛像例如以與可見光波長同等程度之間距形成於抗蝕層之整面。
(顯影步驟)
繼而，藉由使抗蝕層顯影，從而於抗蝕層形成對應於潛像之圖案。例如，於抗蝕層係由無機系抗蝕劑形成之情形時，可藉由TMAH(TetraMethylAmmonium Hydroxide：氫氧化四甲基銨)水溶液等鹼系溶液，使抗蝕層顯影。
(蝕刻步驟)
繼而，將形成有對應於微細凹凸構造之圖案之抗蝕層之圖案(抗蝕圖案)作為遮罩，對圓筒基材之表面進行蝕刻處理。藉此，可於圓筒基材之表面形成微細凹凸構造。作為蝕刻之方法，可使用利用氟化碳氣體之乾式蝕刻、或利用氫氟酸等之濕式蝕刻。藉由使用乾式蝕刻，可製作深度為抗蝕層之3倍以上(選擇比為3以上)之玻璃基板，可實現微細凹凸構造之高深寬比化。又，亦可於蝕刻之後進行灰化處理，以去除殘留之抗蝕層。藉由上述步驟，可於圓筒基材之外周表面形成微細凹凸構造。
[步驟(B)]
於步驟(B)中，例如藉由DC(直流)電源或RF(高頻)電源之濺鍍而於微細凹凸構造之表面成膜濺鍍層。繼而，於濺鍍層為金屬或合金之情形時，使濺鍍層之表面氧化。作為濺鍍層表面之氧化方法，較佳為使用暴露於常溫空氣中之自然氧化。藉此，可獲得具有優異之脫模性及轉印性之模具。其考慮可能是結晶結構因濺鍍層表面之氧化而發生變化，使得濺鍍層變得緻密且缺陷減少。
＜3.微細凹凸結構體之製造方法＞
本實施方式之微細凹凸結構體之製造方法係使用模具，將微細凹凸構造轉印至光硬化性樹脂，並使光硬化性樹脂硬化，上述模具具備：基材，其於表面具有微細凹凸構造；及濺鍍層，其形成於微細凹凸構造之表面，且於最表面具有氧化膜。藉此，可獲得保持模具之微細凹凸構造之形狀不變地轉印有微細凹凸構造之轉印物。
圖4係模式性地表示本實施方式之微細凹凸結構體之製造方法之一例之剖視圖，圖4(A)係用以說明於基板膜上形成光硬化性樹脂層之步驟之圖，圖4(B)係用以說明將模具之微細凹凸構造轉印至光硬化性樹脂層，並使光硬化性樹脂層硬化之步驟之圖，圖4(C)係用以說明使模具自轉印物脫模之步驟之圖。
首先，如圖4(A)所示，於基板膜2上形成後述包含光硬化樹脂組合物之光硬化性樹脂層3。作為基材膜2，例如可例舉PET。繼而，如圖4(B)所示，將設置於模具1之基材表面之微細凹凸構造壓抵於光硬化性樹脂層3，藉由金屬鹵素燈等對光硬化性樹脂層3進行照射。藉此，使光硬化性樹脂組合物硬化，於基板膜2上形成轉印有微細凹凸構造之轉印層4。然後，如圖4(C)所示，將模具1自轉印層4脫模，藉此可獲得轉印物即微細凹凸結構體。
[具體例]
其次，作為具體例，針對卷對卷(roll-to-roll)方式之壓印進行說明。
圖5係表示製造轉印物之轉印裝置之構成之一例之模式圖。該轉印裝置具備圓筒形狀之母盤11、基體供給輥31、捲取輥32、導輥33、34、夾輥35、剝離輥36、塗佈裝置37、及光源38。
基材供給輥31例如係呈輥狀捲繞有片狀基材41之輥，捲取輥32係捲取由轉印有微細凹凸構造12之樹脂層42積層而成之轉印物之輥。又，導輥33、34係於轉印前後搬送片狀基材41之輥。夾輥35係將積層有樹脂層42之片狀基材41按壓於母盤11之輥，剝離輥36係在將微細凹凸構造12轉印至樹脂層42之後，將積層有樹脂層42之片狀基材41自母盤11剝離之輥。
塗佈裝置37具備塗佈機等塗佈設備，將光硬化樹脂組合物塗佈於片狀基材41，而形成樹脂層42。塗佈裝置37例如可為凹版塗佈機、線棒塗佈機、或模嘴塗佈機等。又，光源38係發出具有能夠使光硬化樹脂組合物硬化之波長之光的光源，例如可為紫外線燈等。又，光源38可配置於母盤11之外周之外側，於母盤11透明之情形時，光源38亦可配置於圓筒內。
光硬化性樹脂組合物係藉由被照射規定波長之光而硬化之樹脂。具體而言，光硬化性樹脂組合物可為包含(甲基)丙烯酸酯單體及光聚合起始劑之紫外線硬化樹脂。此處，(甲基)丙烯酸酯包含丙烯酸酯及甲基丙烯酸酯。又，光硬化性樹脂組合物根據需要，亦可包含填料、功能性添加劑、溶劑、無機材料、顏料、靜電抑制劑、或增感色素等。
於轉印裝置中，首先將片狀基材41自基材供給輥31經由導輥33而連續輸送。藉由利用塗佈裝置37將光硬化樹脂組合物塗佈於所輸送之片狀基材41，使得樹脂層42積層於片狀基材41。又，積層有樹脂層42之片狀基材41藉由夾輥35而按壓於母盤11。藉此，形成於母盤11之外周面之微細凹凸構造12轉印至樹脂層42。轉印有微細凹凸構造12之樹脂層42藉由來自光源38之光之照射而硬化。藉此，於樹脂層42形成微細凹凸構造12之相反構造。轉印有微細凹凸構造12之片狀基材41藉由剝離輥36自母盤11剝離，經由導輥34輸送至捲取輥32而捲取。根據此種轉印裝置，可高效率且連續地製造轉印有形成於母盤11之外周面之微細凹凸構造12而成之轉印物。
[實施例]
＜4.實施例＞
於本實施例中，藉由UV奈米壓印製作於膜基材上形成蛾眼(微細凹凸構造)所得之蛾眼薄膜，於蛾眼薄膜之微細凹凸構造成膜濺鍍層，從而製作模具。然後，使用模具將微細凹凸構造轉印至紫外線硬化樹脂，進行脫模性評價及光學特性評價。再者，本技術並不限定於該等實施例。
[蛾眼薄膜之製作]
藉由濺鍍法，於由圓筒形狀之石英玻璃構成之基材之外周面成膜約50 nm～60 nm之鎢氧化物，形成抗蝕層。繼而，使用曝光裝置，一面使雷射光之照射位置沿基材之軸向移動，一面進行利用雷射光之熱刻，於抗蝕層形成潛像，進行曝光。此處，藉由對於控制雷射光之輸出之控制信號進行調變，於抗蝕層形成規定潛像。
繼而，藉由使用TMAH 2.38質量%水溶液(Tokyo Ohka Kogyo製造)對曝光後之基材進行顯影處理，從而使潛像部分之抗蝕層溶解，於抗蝕層形成凹凸構造。繼而，以顯影後之抗蝕層為遮罩，使用CHF
3氣體(30 sccm)，於氣壓0.5 Pa、輸入電力150 W下進行反應性離子蝕刻(RIE：Reactive Ion Etching)，對基材蝕刻30分鐘。其後，去除殘留之抗蝕層，製造於外周面形成有深度約為320 nm之微細凹凸構造之母盤A。又，以相同之方式，製造於外周面形成有深度約為500 nm之微細凹凸構造之母盤B。
然後，使用轉印裝置，將母盤A或母盤B之微細凹凸構造轉印至形成於基材膜上之紫外線硬化性樹脂層，藉由金屬鹵素燈照射1000 mJ/cm
2之紫外線1分鐘，使紫外線硬化性樹脂層硬化，從而製作蛾眼薄膜。作為基材膜，使用PET(Toyobo製造之PET A4360，厚度125 μm)。使用母盤A之蛾眼薄膜之微細凹凸構造之間距為150～230 nm，深度約為320 nm。又，使用母盤B之蛾眼薄膜之微細凹凸構造間距為150～230 nm，深度約為500 nm。
[脫模性評價]
圖6係模式性地表示實施例之轉印物之製作方法之一例之剖視圖，圖6(A)係用以說明於基板膜上形成紫外線硬化性樹脂層之步驟之圖，圖6(B)係用以說明將模具之微細凹凸構造轉印至紫外線硬化性樹脂層，並使紫外線硬化性樹脂層硬化之步驟之圖，圖6(C)係用以說明使模具自轉印物脫模之步驟之圖。
將模具樣品51之微細凹凸構造UV壓印至形成於膜基材52(Toyobo製造之PET A4360，厚度50 μm)之紫外線硬化性樹脂層53，從而製作轉印物樣品54。然後，切出寬度為25 mm之轉印物樣品54，如圖6(C)所示，固定轉印物樣品54，夾住模具樣品51，進行90度剝離試驗(依據JIS Z 0237：2009)，而測定剝離力(N)。
紫外線硬化性樹脂層係包含如下光硬化性樹脂組合物之層，該光硬化性樹脂組合物包含：己二醇二丙烯酸酯(HDDA，Toyo Chemicals股份有限公司製造之「Miramer M200」)39質量份、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA，Toyo Chemicals股份有限公司製造之「Miramer M300」)24質量份、甲基丙烯酸雙環戊酯(昭和電工材料股份有限公司製造之「FA-513M」)34質量份、及光聚合起始劑(IGM Resins B.V.製造之「Irgacure 184」)3質量份。
[光學特性評價]
將模具樣品之微細凹凸構造UV壓印至形成於載玻片上之紫外線硬化性樹脂層，製作轉印樣品。將黑色膠帶貼合於轉印樣品之背面後，使用分光反射測量儀(日本分光製造，V770)，測定微細凹凸構造之波長400～1000 nm(可見光線～近紅外線之波長頻帶)之反射率(%)。
[實施例1]
藉由RF(高頻)電源之濺鍍，於具有深度約為320 nm之微細凹凸構造之蛾眼薄膜上成膜包含Cr之厚度15 nm之濺鍍層，於常溫空氣中暴露11天，從而製作模具。然後，進行脫模性評價及光學特性評價。如表1所示，實施例1之將模具樣品自轉印樣品剝離之剝離力為0.08 N，可獲得優異之脫模性。
圖7係表示實施例1、實施例2、及實施例3之模具之平坦部分之藉由ESCA所得之深度方向之組成變化之曲線圖，圖8係表示實施例1、實施例2、及實施例3之模具之微細凹凸構造部分之藉由ESCA所得之深度方向之組成變化之曲線圖。
根據圖7及圖8所示之Cr-O之鍵結比率之變化，實施例1、實施例2、及實施例3之模具之藉由空氣氧化而成之氧化膜約為3 nm。又，於圖8所示之微細凹凸構造部分，氧化膜之厚度2 nm處之氧之鍵結比率於微細凹凸構造部分中為66.1%。又，可知於圖8所示之微細凹凸構造部分，空氣氧化放置天數為3天以上時Cr-O之鍵結比率增大。又，使用原子力顯微鏡(AFM：Atomic Force Microscope)，測定實施例1之模具之平坦部分之平均表面粗糙度(Ra)，結果為0.58 nm。
圖9係表示實施例1、實施例3、及比較例1之轉印樣品之反射率之曲線圖。如圖9所示，實施例1之轉印樣品於波長800 nm下之反射率為0.70%，可獲得優異之轉印性。
[實施例2]
藉由RF(高頻)電源之濺鍍，於具有深度約為320 nm之微細凹凸構造之蛾眼薄膜上成膜包含Cr之厚度15 nm之濺鍍層，於常溫空氣中暴露3天，從而製作模具。然後，進行脫模性評價及光學特性評價。如表1所示，實施例2之將模具樣品自轉印樣品剝離之剝離力為0.16 N，可獲得優異之脫模性。
[實施例3]
藉由RF(高頻)電源之濺鍍，於具有深度為320 nm之微細凹凸構造之蛾眼薄膜上成膜包含Cr之厚度15 nm之濺鍍層，於常溫空氣中暴露1天，從而製作模具。然後，進行脫模性評價及光學特性評價。
如圖9所示，實施例3之轉印樣品於波長800 nm下之反射率為0.80%。又，如表1所示，實施例3之將模具樣品自轉印樣品剝離之剝離力為0.24 N，可獲得優異之脫模性。
[實施例4]
藉由RF(高頻)電源之濺鍍，於具有深度約為320 nm之微細凹凸構造之蛾眼薄膜上成膜包含Si之厚度15 nm之濺鍍層，於常溫空氣中暴露11天，從而製作模具。然後，進行脫模性評價及光學特性評價。如表1所示，實施例4之將模具樣品自轉印樣品剝離之剝離力為0.49 N，可獲得優異之脫模性。又，實施例4之轉印樣品於波長800 nm下之反射率為0.88%，可獲得優異之轉印性。
[比較例1]
為了容易塗佈氟膜，在藉由RF(高頻)電源之濺鍍，於具有深度約為320 nm之微細凹凸構造之蛾眼薄膜上成膜包含Si之厚度15 nm之濺鍍層，於常溫空氣中暴露11天之後，進行氧電漿處理，塗佈氟脫模劑(3M製造，Novec1720)，從而製作模具。然後，於塗佈氟脫模劑1天後進行脫模性評價及光學特性評價。如表1所示，比較例1之將模具樣品自轉印樣品剝離之剝離力為0.10 N。又，如圖9所示，比較例1之轉印樣品於波長800 nm下之反射率為0.92%。
[表1]
| 實施例1 | 實施例2 | 實施例3 | 實施例4 | 比較例1 | |
| 凹凸深度[nm] | 320 | 320 | 320 | 320 | 320 |
| 濺鍍層 | Cr | Cr | Cr | Si | Si |
| 濺鍍層之厚度[nm] | 15 | 15 | 15 | 15 | 15 |
| 空氣氧化放置天數[day(s)] | 11 | 3 | 1 | 11 | 11 |
| 脫模劑塗佈 | 無 | 無 | 無 | 無 | 有 |
| 脫模劑塗佈放置天數[day(s)] | 1 | ||||
| 反射率(800 nm) [%] | 0.70 | - | 0.80 | 0.88 | 0.92 |
| 剝離力[N] | 0.08 | 0.16 | 0.24 | 0.49 | 0.10 |
實施例1～4並不如比較例1般進行氟脫模劑塗佈便成膜濺鍍層，藉此可保持形狀不變地轉印模具之微細凹凸構造，可獲得較低之反射率。又，根據實施例1～4，只要90度剝離試驗之剝離力為0.5 N以下，便可獲得0.90%以下之反射率。因此，以下將僅進行脫模性評價，而省略光學特性評價。
[實施例5]
藉由RF(高頻)電源之濺鍍，於具有深度約為320 nm之微細凹凸構造之蛾眼薄膜上成膜包含Cr之厚度5 nm之濺鍍層，於常溫空氣中暴露11天，從而製作模具。然後，進行脫模性評價。如表2所示，實施例5之將模具樣品自轉印樣品剝離之剝離力為0.10 N，可獲得優異之脫模性。
[實施例6]
藉由RF(高頻)電源之濺鍍，於具有深度約為320 nm之微細凹凸構造之蛾眼薄膜上成膜厚度25 nm之Cr濺鍍層，於常溫空氣中暴露11天，從而製作模具。然後，進行脫模性評價。如表2所示，實施例6之將模具樣品自轉印樣品剝離之剝離力為0.10 N，可獲得優異之脫模性。
[實施例7]
藉由RF(高頻)電源之濺鍍，於具有深度約為500 nm之微細凹凸構造之蛾眼薄膜上成膜包含Cr之厚度5 nm之濺鍍層，於常溫空氣中暴露6天，從而製作模具。然後，進行脫模性評價。如表2所示，實施例7之將模具樣品自轉印樣品剝離之剝離力為0.26 N，可獲得優異之脫模性。
[實施例8]
藉由RF(高頻)電源之濺鍍，於具有深度約為500 nm之微細凹凸構造之蛾眼薄膜上成膜包含Cr之厚度15 nm之濺鍍層，於常溫空氣中暴露6天，從而製作模具。然後，進行脫模性評價。如表2所示，實施例8之將模具樣品自轉印樣品剝離之剝離力為0.27 N，可獲得優異之脫模性。
[實施例9]
藉由RF(高頻)電源之濺鍍，於具有深度約為500 nm之微細凹凸構造之蛾眼薄膜上成膜包含Cr之厚度25 nm之濺鍍層，於常溫空氣中暴露6天，從而製作模具。然後，進行脫模性評價。如表2所示，實施例9之將模具樣品自轉印樣品剝離之剝離力為0.27 N，可獲得優異之脫模性。
[表2]
| 實施例5 | 實施例6 | 實施例7 | 實施例8 | 實施例9 | |
| 凹凸深度[nm] | 320 | 320 | 500 | 500 | 500 |
| 濺鍍層 | Cr | Cr | Cr | Cr | Cr |
| 濺鍍層之厚度[nm] | 5 | 25 | 5 | 15 | 25 |
| 空氣氧化放置天數[day(s)] | 11 | 11 | 6 | 6 | 6 |
| 剝離力[N] | 0.10 | 0.10 | 0.26 | 0.27 | 0.27 |
[實施例10]
藉由RF(高頻)電源之濺鍍，於具有深度約為320 nm之微細凹凸構造之蛾眼薄膜上成膜包含Ni之厚度15 nm之濺鍍層，於常溫空氣中暴露14天，從而製作模具。然後，進行脫模性評價。如表3所示，實施例10之將模具樣品自轉印樣品剝離之剝離力為0.08 N，可獲得優異之脫模性。
[實施例11]
藉由RF(高頻)電源之濺鍍，於具有深度約為320 nm之微細凹凸構造之蛾眼薄膜上成膜包含Cu之厚度15 nm之濺鍍層，於常溫空氣中暴露14天，從而製作模具。然後，進行脫模性評價。如表3所示，實施例11之將模具樣品自轉印樣品剝離之剝離力為0.11 N，可獲得優異之脫模性。
[實施例12]
藉由RF(高頻)電源之濺鍍，於具有深度約為320 nm之微細凹凸構造之蛾眼薄膜上成膜包含HfO
2之厚度15 nm之濺鍍層，於常溫空氣中暴露14天，從而製作模具。然後，進行脫模性評價。如表3所示，實施例12之將模具樣品自轉印樣品剝離之剝離力為0.15 N，可獲得優異之脫模性。
[實施例13]
藉由RF(高頻)電源之濺鍍，於具有深度約為320 nm之微細凹凸構造之蛾眼薄膜上成膜包含Ti之厚度15 nm之濺鍍層，於常溫空氣中暴露14天，從而製作模具。然後，進行脫模性評價。如表3所示，實施例13之將模具樣品自轉印樣品剝離之剝離力為0.21 N，可獲得優異之脫模性。
[實施例14]
藉由RF(高頻)電源之濺鍍，於具有深度約為320 nm之微細凹凸構造之蛾眼薄膜上成膜包含Ta之厚度15 nm之濺鍍層，於常溫空氣中暴露14天，從而製作模具。然後，進行脫模性評價。如表3所示，實施例14之將模具樣品自轉印樣品剝離之剝離力為0.22 N，可獲得優異之脫模性。
[實施例15]
藉由RF(高頻)電源之濺鍍，於具有深度約為320 nm之微細凹凸構造之蛾眼薄膜上成膜包含Al之厚度15 nm之濺鍍層，於常溫空氣中暴露14天，從而製作模具。然後，進行脫模性評價。如表3所示，實施例15之將模具樣品自轉印樣品剝離之剝離力為0.23 N，可獲得優異之脫模性。
[實施例16]
藉由RF(高頻)電源之濺鍍，於具有深度約為320 nm之微細凹凸構造之蛾眼薄膜上成膜包含Mo之厚度15 nm之濺鍍層，於常溫空氣中暴露14天，從而製作模具。然後，進行脫模性評價。如表3所示，實施例16之將模具樣品自轉印樣品剝離之剝離力為0.40 N，可獲得優異之脫模性。
[表3]
| 實施例10 | 實施例11 | 實施例12 | 實施例13 | 實施例14 | 實施例15 | 實施例16 | |
| 凹凸深度[nm] | 320 | 320 | 320 | 320 | 320 | 320 | 320 |
| 濺鍍層 | Ni | Cu | HfO 2 | Ti | Ta | Al | Mo |
| 濺鍍層之厚度[nm] | 15 | 15 | 15 | 15 | 15 | 15 | 15 |
| 空氣氧化放置天數[day(s)] | 14 | 14 | 14 | 14 | 14 | 14 | 14 |
| 剝離力[N] | 0.08 | 0.11 | 0.15 | 0.21 | 0.22 | 0.23 | 0.40 |
1:模具
10:基材
11:母盤
12:微細凹凸構造
20:濺鍍層
21:氧化膜
31:基體供給輥
32:捲取輥
33,34:導輥
35:夾輥
36:剝離輥
37:塗佈裝置
38:光源
41:片狀基材
42:樹脂層
51:模具樣品
52:膜基材
53:紫外線硬化性樹脂層
54:轉印物樣品
101:模具
102:基材
103:UV硬化性樹脂
104:蛾眼
圖1係模式性地表示本實施方式之模具之一例之剖視圖。
圖2(A)係表示微細凹凸構造之深度為200 nm之轉印物之一例之截面照片，圖2(B)係表示微細凹凸構造之深度為320 nm之轉印物之一例之截面照片。
圖3係表示微細凹凸構造之深度為200 nm之轉印物及微細凹凸構造之深度為320 nm之轉印物之反射率Re(%)之一例之曲線圖。
圖4係模式性地表示本實施方式之微細凹凸結構體之製造方法之一例之剖視圖，圖4(A)係用以說明於基板膜上形成光硬化性樹脂層之步驟之圖，圖4(B)係用以說明將模具之微細凹凸構造轉印至光硬化性樹脂層，並使光硬化性樹脂層硬化之步驟之圖，圖4(C)係用以說明使模具自轉印物脫模之步驟之圖。
圖5係表示製造轉印物之轉印裝置之構成之一例之模式圖。
圖6係模式性地表示實施例之轉印物之製作方法之一例之剖視圖，圖6(A)係用以說明於基板膜上形成紫外線硬化性樹脂層之步驟之圖，圖6(B)係用以說明將模具之微細凹凸構造轉印至紫外線硬化性樹脂層，並使紫外線硬化性樹脂層硬化之步驟之圖，圖6(C)係用以說明使模具自轉印物脫模之步驟之圖。
圖7係表示實施例1、實施例2、及實施例3之模具之平坦部分之藉由ESCA(Electron Spectroscopy for Chemical Analysis，化學分析電子光譜)所得之深度方向之組成變化之曲線圖。
圖8係表示實施例1、實施例2、及實施例3之模具之微細凹凸構造部分之藉由ESCA所得之深度方向之組成變化之曲線圖。
圖9係表示實施例1、實施例3、及比較例1之轉印樣品之反射率之曲線圖。
圖10係表示多層濺鍍膜(Multi layer AR)、蛾眼(Moth-eye)、及玻璃(Bare Glass)之反射率(Reflectance)之曲線圖。
圖11係模式性地表示先前之蛾眼之形成方法之一例之剖視圖，圖11(A)係用以說明於基板膜上形成光硬化性樹脂層之步驟之圖，圖11(B)係用以說明將模具之微細凹凸構造轉印至光硬化性樹脂層，並使光硬化性樹脂層硬化之步驟之圖，圖11(C)係用以說明使模具自轉印物脫模之步驟之圖。
1:模具
10:基材
20:濺鍍層
21:氧化膜
Claims (10)
- 一種模具，其具備： 基材，其於表面具有微細凹凸構造；及 濺鍍層，其形成於上述微細凹凸構造之表面，且於最表面具有氧化膜。
- 如請求項1之模具，其中上述濺鍍層包含選自由Cr、Ni、Cu、HfO 2、Ti、Ta、Al、Mo、及Si所組成之群中之一種。
- 如請求項1或2之模具，其中上述濺鍍層之最表層側之氧化度與基材側之氧化度不同。
- 如請求項1或2之模具，其中上述濺鍍層之平均表面粗糙度為1.0 nm以下。
- 如請求項1或2之模具，其中上述濺鍍層之厚度為30 nm以下。
- 如請求項1或2之模具，其中上述氧化膜之厚度為10 nm以下。
- 如請求項1或2之模具，其中上述微細凹凸構造之深度為300 nm以上。
- 一種模具之製造方法，其具有如下步驟： 於基材之表面形成微細凹凸構造；以及 於上述微細凹凸構造之表面形成於最表面具有氧化膜之濺鍍層。
- 如請求項8之模具之製造方法，其藉由空氣氧化形成上述氧化膜。
- 一種微細凹凸結構體之製造方法，其係使用模具，將微細凹凸構造轉印至硬化性樹脂，並使上述硬化性樹脂硬化，上述模具具備：基材，其於表面具有上述微細凹凸構造；及濺鍍層，其形成於上述微細凹凸構造之表面，且於最表面具有氧化膜。
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-
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