TWI618113B - Functional transfer body and functional transfer film reel - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種將缺陷較少之凹凸結構轉印賦予至被處理體之功能轉印體。本發明之功能轉印體(14)具備表面具備凹凸結構(11)之載體(10)、設置於凹凸結構(11)上之至少一層以上之功能層(12)、及設置於功能層(12)之與載體(10)相反之面上之保護層(13)。功能層(12)含有樹脂,並且針對保護層(13)之與功能層(12)相接之面之均方根高度(Rq)、與凹凸結構(11)之凸部(11b)頂部位置至功能層(12)之與保護層(13)之界面為止之距離(t)之比率(Rq/t)為1.41以下。
Description
本發明係關於一種用以對被處理體賦予功能之功能轉印體及功能轉印膜捲筒。
於光學零件、能源設備、生物設備、記錄媒體等領域中,利用凹凸結構提高功能之技術正受到關注。例如,對於半導體發光元件(LED(light emitting diode,發光二極體)或OLED(organic light emitting diode,有機發光二極體)),報告有藉由於元件所使用之基材上設置凹凸結構而提高發光特性。因此,於被處理體上形成所需之凹凸結構之方法正受到關注。
專利文獻1中揭示有凹凸結構之加工方法。於被加工膜(被處理體)上塗佈壓印材料,繼而貼合模板之第1凹凸結構。其後,使壓印材料硬化,並去除模板,藉此將第2凹凸結構轉印至被加工膜上。繼而,於所轉印形成之第2凹凸結構之凹部內填充掩膜材,對壓印材料進行加工。最後,將殘留之壓印材料視為掩膜,對被加工膜進行加工。即,將壓印材料用作液體之功能原料,對被處理體(被加工膜)上賦予用以加工被處理體之功能層。專利文獻1中係於被處理體上塗佈特定之壓印材料,並貼合表面具備凹凸結構之模板之該凹凸結構。
專利文獻1:日本專利特開2011-165855號公報
於專利文獻1中有如下記載:作為效率良好地形成凹凸結構之方法,根據存在於步驟環境中之顆粒之大小而對壓印材料之厚度進行限制,藉此抑制顆粒之影響。然而,掌握步驟中所產生之顆粒之大小並隨時改變其設計缺乏實現性及通用性。又,為了製作第二凹凸結構,經過於被處理體上塗佈壓印材料、其後貼合模板之操作。就該方面而言,即便膜厚均勻性較高地將壓印材料成膜,模板之貼合操作亦會導致壓印材料之膜厚精度降低,結果亦存在第2凹凸結構之膜厚精度降低之問題。被處理體之大小變得越大,存在越難進行該等之顆粒管理及膜厚均勻性之確保的問題。除專利文獻1所記載之技術以外,亦有大量與形成凹凸結構之方法相關之報告,但所有方法均缺乏工業性,尚無與減少凹凸結構之缺陷之根本性之解決方法相關之報告。
本發明係鑒於上述問題點而完成者,其目的在於提供一種可對被處理體轉印賦予缺陷較少之凹凸結構之功能轉印體及功能轉印膜捲筒。
本發明之功能轉印體之特徵在於:其具備表面具備凹凸結構之載體、設置於上述凹凸結構上之至少一層以上之功能層、及設置於上述功能層之與上述載體相反之面上之保護層,且上述功能層含有樹脂,並且針對上述保護層之與上述功能層相接之面之均方根高度(Rq)、與上述凹凸結構之凸部頂部位置至上述功能層之與上述保護層之界面為止之距離(t)之比率(Rq/t)為1.41以下。
根據該構成,可對被處理體轉印賦予缺陷較少之凹凸結構,因此可於被處理體上高精度地賦予功能。
本發明之功能轉印體較佳為將上述保護層自上述功能層剝離時
上述功能層之與上述保護層相接之面之表面粗糙度(Ra)與上述距離(t)之比率(Ra/t)為1.20以下。
又,本發明之功能轉印體較佳為上述載體之上述凹凸結構之平均間距為超過1.5μm且為10μm以下之範圍,且上述凹凸結構之平均開口率為40%以上。
又,於本發明中,上述保護層之拉伸彈性模數較佳為50MPa以上且2500MPa以下。
又,本發明之功能轉印體較佳為上述凹凸結構之平均開口率為40%以上。又,更佳為上述平均開口率為91%以下。
又,於本發明中,上述凹凸結構之凹部開口徑較佳為1μm以上且10μm以下。又,於本發明中,上述凹凸結構較佳為於俯視下為圓形。
又,本發明之功能轉印體較佳為水滴相對於上述保護層之與上述功能層相接之面之接觸角為75度以上且105度以下。
本發明之功能轉印膜捲筒較佳為上述功能轉印體為膜狀,上述功能轉印體之一端部與芯棒連接,且上述功能轉印體被捲取於上述芯棒上。
根據本發明,藉由使用功能轉印體對被處理體賦予缺陷較少之凹凸結構,可於被處理體上高精度地賦予功能。
10‧‧‧載體
11‧‧‧凹凸結構
11a‧‧‧凹部
11b‧‧‧凸部
12‧‧‧功能層
13‧‧‧保護層
14‧‧‧功能轉印體
15‧‧‧支持基材
20‧‧‧被處理體
21‧‧‧積層體
401‧‧‧功能轉印體
401a‧‧‧功能轉印體401之終端部
401b‧‧‧未形成功能層407之區域
402‧‧‧終止帶
402a‧‧‧終止帶402之終端部
402b‧‧‧終止帶402之前端部
403‧‧‧覆帶
403a‧‧‧覆帶403之一端部
403b‧‧‧覆帶403之另一端部
404‧‧‧膠帶
405‧‧‧芯棒
405a‧‧‧芯棒405之外表面
406‧‧‧載體
406a‧‧‧載體406之終端部
406c‧‧‧載體406之背面
407‧‧‧功能層
407a‧‧‧功能層407之終端部
圖1A~圖1C係表示使用本實施形態之功能轉印體之對被處理體之功能賦予方法之各步驟的剖面模式圖。
圖2A~圖2C係表示使用本實施形態之功能轉印體之對被處理體之功能賦予方法之各步驟的剖面模式圖。
圖3係表示本實施形態之功能轉印膜捲筒所使用之功能轉印體之
說明圖。
圖4係表示將本實施形態之功能轉印膜捲筒中之功能轉印體固定於芯棒之方法之說明圖。
圖5係表示比率(Rq/t)與比率(Ra/t)之關係之圖表。
圖6係表示凹凸結構Ca之間距與比剝離能之關係之圖表。
圖7係表示凹凸結構Ca之開口率與比剝離能之關係之圖表。
圖8係表示凹凸結構Ca之開口率與比率(Ra/t)之關係之圖表。
圖9係表示凹凸結構Ca之開口率與功能層之表面粗糙度(Ra)及膜厚(t)之標準偏差之關係之圖表。
圖10係表示凹凸結構Ca之開口率與凹凸結構Fu之轉印率之關係之圖表。
圖11係表示比率(Rq/t)與孔缺陷密度之關係之圖表。
圖12係表示於凹凸結構Ca之開口率與保護層之拉伸彈性模數之關係中凹凸結構Fu對轉印率之影響之圖表。
圖13係表示於凹凸結構Ca之開口率與保護層之拉伸彈性模數之關係中凹凸結構Fu對轉印率之影響之三維圖。
以下,對本發明之實施形態進行詳細說明。首先,對本說明書所使用之簡稱進行說明。
(簡稱一覽)
‧功能層之表面粗糙度(Ra)‧‧‧將保護層自功能轉印體剝離時針對功能轉印體之與保護層相接之面之表面粗糙度。
‧保護層之表面粗糙度(Rq)‧‧‧針對自功能轉印體之功能層剝離之保護層之與功能轉印體相接之面之均方根高度。
‧凹凸結構Ca‧‧‧載體所具備之凹凸結構。
‧凹凸結構Fu‧‧‧包含對載體之凹凸結構Ca所成膜之功能層
之凹凸結構與使用功能轉印體對被處理體進行轉印所形成之凹凸結構中之任一者。
‧功能原料‧‧‧於製造功能轉印體時所使用之功能層之原料。
其次,對實施形態之功能轉印體之概念進行說明。於對被處理體賦予功能之情形時,較多情況下採用如下方法:對被處理體塗佈功能性材料,繼而將具備凹凸結構之模板貼合於該功能性材料,其後將該模板剝離。此種方法通常稱為壓印法。此處,重點為功能性材料之塗佈與接下來之模板之貼合。關於將功能性材料塗佈於被處理體之技術,著眼於半導體製造步驟所使用之旋轉塗佈法,將其作為事業而投入大量研究。就該方面而言,例如,即便於被處理體之大小係如米角之大型之情形時,亦已實現奈米級之膜厚控制。然而,其前提為被處理體之表面精度較高之情形。換言之,於被處理體翹曲之情形時,或被處理體之被處理面粗糙之情形時,難以膜厚精度較高地塗佈功能性材料。此外,進一步成為問題的是顆粒(異物)。例如,於顆粒附著於被處理體上之情形時,不論何等精密地加以控制,該顆粒亦會導致功能性材料之流動性發生混亂,伴隨於此,功能性材料膜會產生缺陷。尤其是由於功能性材料之膜厚越薄,應管理之顆粒之尺寸變得越小,因此要求顆粒耐性優異之方法。其次,經過對所塗佈之功能性材料膜貼合模板之凹凸結構之操作。即,功能性材料膜之膜厚精度並非由功能性材料之塗佈精度所決定,而是由貼合模板時之按壓力之精度(功能性材料膜之流動性之精度)所決定。因此,尤其於被處理體大至6英吋以上之情形、或被處理體翹曲之情形時等,功能性材料膜之膜厚精度極度降低。即,要求無論被處理體之大小如何,被處理體對翹曲等之耐性均優異之方法。
使用實施形態之功能轉印體之效果為顆粒耐性變高,並且可擴
大被處理體之選擇面。尤其是藉由顆粒耐性變高,可減少轉印賦予至被處理體之凹凸結構Fu之缺陷。進而,可抑制針對功能層之孔缺陷,而提高凹凸結構Fu之轉印率。
本發明者等人立足於此種著眼點而開始研究。認為為了提高顆粒耐性,重要的是形成對顆粒之追隨性較高之功能性材料之狀態。又,認為為了擴大被處理體之選擇面,重要的是預先確保功能性材料之膜厚精度之形態。根據此種觀點判斷,重要的是使用預先對表面具備凹凸結構Ca之載體塗佈功能性材料而包含功能層/載體之功能轉印體。進而關注,若考慮將功能轉印體用於工業,則需要保護功能層表面。即,認為藉由使用包含保護層/功能層/載體之功能轉印體,可於工業上解決上述課題。此外,立足於此種前提進行研究,結果發現:功能層至少必須含有樹脂;並且,藉由使保護層之均方根高度(Rq)與相當於功能層之膜厚之距離(t)之比率(Rq/t)滿足特定範圍,可同時解決上述所說明之顆粒耐性與被處理體之選擇面之問題,並且對被處理體所轉印賦予之包含功能層之凹凸結構Fu之轉印精度提高。以下,進行詳細說明。
實施形態之功能轉印體之特徵在於:具備表面具備凹凸結構Ca之載體、設置於上述凹凸結構Ca上之至少一層以上之功能層、及設置於上述功能層之與上述載體相反之面上之保護層,且上述功能層含有樹脂,並且針對上述保護層與上述功能層相接之面之均方根高度(Rq)、與上述凹凸結構Ca之凸部頂部位置至上述功能層之與上述保護層之界面為止之距離(t)之比率(Rq/t)為1.41以下。再者,以下將針對保護層之與功能層相接之面之均方根高度(Rq)簡稱為保護層之表面粗糙度(Rq)。
於保護層之表面粗糙度(Rq)與距離(t)滿足比率(Rq/t)為1.41以下之情形時,對顆粒之追隨性提高。即,即便被處理體中存在顆粒,功
能層亦可以包裹該顆粒之方式流動,而抑制缺陷之產生。同時,對被處理體之表面缺陷之追隨性亦提高。因此,可實現顆粒耐性之提高與被處理體之選擇面之擴大。進而,位於凹凸結構Ca之凹部開口部上之功能層之物理穩定性提高,伴隨於此,針對功能層之孔缺陷急遽減少。因此,於對被處理體轉印功能層時可抑制功能層與被處理體之界面所產生之孔隙。由此,凹凸結構Fu之轉印率提高,可對被處理體上賦予高精度之功能。就藉由進一步減少孔缺陷而提高對被處理體之轉印性之觀點而言,比率(Rq/t)更佳為0.92以下,最佳為0.40以下。藉由該構成,可實現具備孔缺陷較少之高精度之功能層之功能轉印體,因此對被處理體賦予之凹凸結構Fu之轉印精度提高。再者,下限值超過0。藉由滿足超過0,可減小將功能轉印體貼合於被處理體時由功能層之流動引起之變形程度。即,即便於被處理體之大小達到6英吋以上之情形時,亦可良好地保持功能層之膜厚分佈。換言之,對被處理體上賦予之功能之面內均勻性提高。進而,於功能轉印體為膜狀且連接於芯棒之一端部而捲取之構成之情形時,針對捲取之量產性提高。
對上述比率(Rq/t)之較佳之範圍與其效果進行更詳細地說明。明確而言,藉由比率(Rq/t)滿足特定範圍,可較佳地實現以下所說明之比率(Ra/t),因此表現出如上所述之效果。
首先,將自功能層剝離保護層時功能層之與保護層相接之面之表面粗糙度設為表面粗糙度(Ra)。其次,將凹凸結構Ca之凸部頂部位置至功能層之與保護層之界面為止之距離設為距離(t)。此時,重要的是比率(Ra/t)為1.20以下。其原因在於,該比率(Ra/t)相當於控制功能層之流動性之變數。更具體而言,於將功能轉印體抵接於被處理體時,功能層會流動。此處,若該流動性較低,則於功能層與被處理體之界面形成孔隙,或對顆粒之追隨性降低,而產生缺陷。相反地,於功能層之流動性過高之情形時,功能層之膜厚精度取決於貼合精度。
即,認為重要的是優先提高功能層之表層部分之流動性。以下對比率(Ra/t)可成為控制功能層之流動性之變數之依據進行詳細說明。總之,藉由滿足比率(Ra/t)為1.20以下,功能層對被處理體之轉印率及轉印精度提高。更具體而言,藉由比率(Ra/t)為1.20以下,首先功能層表層之流動性變大,可於確保功能層之膜厚精度之狀態下,增大被處理體與功能層之接著面積,增加接著強度。其次,可提高將載體自功能層剝離去除時對凹凸結構Fu施加之剝離應力之均勻性。即,由於可抑制集中應力,因此可抑制以功能層之凝聚破壞為代表之破壞。
對比率(Ra/t)之效果進行更詳細地說明。於功能轉印體中,將功能層轉印至被處理體時之核心為:於確保功能層之膜厚精度之狀態下,(α)增強功能層與被處理體之界面接著強度;及(β)抑制去除載體時之功能層之破損。(α)為了提高功能層與被處理體之界面接著強度,必須增大功能層之表面與被處理體之接著面積。即,必須抑制空氣等貼合時之氣體被封入功能層與被處理體之間。另一方面,(β)為了抑制剝離去除載體時之功能層之破損,必須將對功能層施加之剝離應力進行均勻化。此處,於接著面積較小,被處理體與功能層局部接著之情形時,剝離載體時之應力於接著部與非接著部處不同。換言之,剝離應力產生集中點,而產生功能層自被處理體之脫離或功能層之破壞。根據以上可判斷出,無論功能轉印體之功能層之配置例如何,本質均為良好地增大功能層與被處理體之接著面積。
此處,現實中,難以將被處理體之表面粗糙度、和自功能轉印體之功能層剝離保護層時功能層之與保護層相接之面之粗糙度(以下亦簡稱為功能層之表面粗糙度(Ra))均無限制地設為0而增大接著面積。即,為了增大該接著面積,必須增大由功能層與被處理體之表面粗糙度所計算出之真實接觸面積Ar。此處,真實接觸面積Ar由被處理體之表面粗糙度與功能層之表面粗糙度(Ra)所決定。即,必須考慮粗
糙面間彼此之接觸。此處,將等效半徑r定義為(1/r)=(1/rf)+(1/rt),將等效楊氏模數E定義為(1/E)=(1/2)‧{[(1-vf2)/Ef]+[(1-vt2)/Et]},藉此可將粗糙面間彼此之接觸問題簡化為平面與粗糙面之間之接觸問題。再者,rf係於假定出成為功能層之表面粗糙度(Ra)之原因的微小突起之情形時之該微小突起之半徑。rt係於假定出成為被處理體之表面粗糙度之原因的微小突起之情形時之該微小突起之半徑。Ef、vf及Et、vt分別為功能層及被處理體之楊氏模數與泊鬆比(Poisson's ratio)。又,由於表面粗糙度通常遵循常態分佈,因此可假定表面粗糙度之機率密度函數f(ξ)與(1/σ)‧exp(-ξ2/σ2)成正比例。根據以上假定,真實接觸面積Ar可作為Ar(1/E)‧(r/σ)1/2‧Nc而算出。再者,σ為兩面間之合成均方根粗糙度,Nc為垂直負載之期望值。再者,為了無限制地減小功能層之表面粗糙度(Ra)之偏差、即標準偏差之影響,作為表面粗糙度,採用算術平均粗糙度即Ra。此處,功能層使用楊氏模數為1MPa之PDMS(聚二甲基矽氧烷),以將凹凸結構Ca平坦化之方式進行配置。藉由該狀態改變凹凸結構Ca之凸部頂部位置與功能層之表面之距離即距離(t)。再者,功能層之表面粗糙度(Ra)之樣品間之偏差以Ra計為28nm~33nm。作為被處理體,係使用表面粗糙度(Ra)為1nm以下之4英吋之C面藍寶石。於功能轉印體之構成相同、被處理體相同之情形時,若使將功能轉印體貼合於被處理體時之壓力等條件恆定,則無論距離(t)如何,上述真實接觸面積Ar應為恆定。由於無法對真實接觸面積Ar進行實測,因此於將功能轉印體貼合於被處理體後,將功能轉印體向被處理體之主面內方向拖曳,對此時之力F進行評估。即,如已說明般,通常由於無論距離(t)如何,真實接觸面積Ar為恆定之值,因此該所測定之力F亦應為恆定。然而確認到,自減小距離(t),比率(Ra/t)超過1.2時起,力F急遽變小。推測其原因在於,比率(Ra/t)變大導致真實接觸面積Ar減小。機制尚不明
確,認為產生此種現象之原因在於,於比率(Ra/t)變大之情形時,功能層12表層之流動性受到奈米級特有之效果所限制,無法流動吸收功能層與被處理體之界面之不整。
其次,於功能轉印體之含有PDMS之功能層之表面貼合膠帶,將載體與PDMS分離。藉由光學顯微鏡與掃描式電子顯微鏡觀察所分離之PDMS。果然自比率(Ra/t)超過1.20時起,觀察到尤其多之凹凸結構Fu之破壞。推測其原因在於,於比率(Ra/t)較大之情形時,在考慮剝離去除載體時自凹凸結構Ca所施加之對功能層之應力時,由於產生大量該應力局部集中之點,因此功能層發生凝聚破壞。
據此,藉由比率(Ra/t)為1.20以下,可良好地保持功能層之表層之流動性,因此可確保功能層之膜厚精度。於該狀態下,(α)可增強功能層與被處理體之界面接著強度,並且(β)可抑制去除載體時之功能層之破損。因此,可作為功能轉印體而預先決定功能層之精度,將反映出該精度之功能層轉印賦予至被處理體。
尤其是就提高對藉由提高載體之剝離速度所增加之剝離應力(剝離時之脈動)之功能層之耐性,進一步提高轉印精度之觀點而言,比率(Ra/t)較佳為0.75以下。又,就良好地放開功能層表層之流動性之限制,即便於速度較大之抵接之情形時,亦提高功能層與被處理體之接著性之方面而言,比率(Ra/t)較佳為0.55以下。進而,就進一步降低轉印賦予功能層時之缺陷率,同時無限制地減小對被處理體之大小或外形之影響之觀點而言,比率(Ra/t)更佳為0.30以下。尤其是就被處理體與功能層接著之面積、以及接著力穩定化,功能層之轉印性大幅穩定化之觀點而言,比率(Ra/t)更佳為0.25以下,最佳為0.10以下。
如上所述,為了有效地使用功能轉印體,判明必須將比率(Ra/t)收斂於特定範圍內。此處,控制比率(Ra/t)之方法有任意控制功能層之表面粗糙度(Ra)之方法、及任意控制功能層之特定之膜厚(t)之方
法。又,可知功能轉印體就其特性而言,可向多種用途展開。就該觀點而言可判斷,自工業性及環境負荷之觀點出發,較理想為連續生產。可判斷為了連續製造功能轉印體,並且控制功能層之表面粗糙度(Ra),較佳為藉由貼合於功能層之表面之保護層控制功能層之表面粗糙度(Ra)。然而,判明於控制功能層之表面粗糙度(Ra)時,存在功能層破損之情形、及可良好地控制表面粗糙度(Ra)之情形。即,期待藉由將保護層貼合於功能層,而控制功能層之表面粗糙度(Ra),且抑制功能層之破損之條件。藉此,可滿足上述所說明之比率(Ra/t)。
藉由已說明之保護層之表面粗糙度(Rq)與距離(t)之比率(Rq/t)滿足特定之範圍,可藉由保護層較佳地控制功能層之表面粗糙度(Ra)。即,可抑制功能層之破損,任意控制該表面粗糙度(Ra),將比率(Ra/t)控制為1.20以下之範圍。尤其是藉由滿足比率(Rq/t)為1.41以下,可急遽減小針對功能層之孔缺陷之密度。即,可減小功能層之表面粗糙度(Ra)。並且,孔缺陷之減少會提高具有距離(t)之膜厚之功能層之物理強度,因此可抑制功能層之破損。因此,藉由滿足比率(Rq/t),可將比率(Ra/t)控制為較佳之範圍內,而可大幅提高使用功能轉印體時之轉印精度。再者,關於孔缺陷,下文進行詳細說明。
又,保護層之由JIS K7127確定之拉伸彈性模數較佳為50MPa以上且5000MPa以下。藉此,於將保護層自功能層剝離時可分散對功能層施加之剝離應力,因此可有效地抑制孔缺陷之產生與擴大。進而,就可維持保護層之形狀、操作性良好之觀點而言,更佳為200MPa以上且5000MPa以下。尤其是就可增大剝離保護層時之剝離條件之範圍之觀點而言,最佳為250MPa以上且2500MPa以下。再者,若保護層之拉伸彈性模數為2500MPa以下,則可改善轉印性,故而較佳。推測其原因在於,藉由保護層之拉伸彈性模數為2500MPa以下,將保護層自功能層剝離時對功能層施加之剝離應力之絕對值變
小,藉此功能層之孔缺陷減少。由此凹凸結構Fu之轉印率得以改善。再者,保護層之拉伸彈性模數之下限值並無特別限定,就製造功能轉印體時之保護層之操作性之觀點而言,較佳為50MPa以上,最佳為450MPa以上。進而,於該情形時,載體之凹凸結構Ca之開口率最佳為40%以上。其原因在於,藉此,功能層之配置精度提高,並且凹凸結構Fu之轉印性得到進一步改善。再者,就凹凸結構Ca之強度之觀點而言,上限值較佳為91%以下。即,實施形態之功能轉印體較理想為滿足上述所說明之比率(Rq/t)之範圍,同時保護層之拉伸彈性模數為2500MPa以下,進而凹凸結構Ca之開口率為40%以上。再者,拉伸彈性模數滿足較佳之範圍之保護層只要至少存在於保護層貼合於功能層之側之最外層即可。例如,若拉伸彈性模數為50MPa以上且2500MPa以下,則可有效地抑制功能層之孔缺陷,提高凹凸結構Fu之轉印率,並且保護層之操作性飛躍性地提高,因此製造穩定性得以改善。
例如,可以於拉伸彈性模數為3200~4200MPa之聚對苯二甲酸乙二酯(PET)膜之表面貼合拉伸彈性模數為550MPa~700MPa之聚乙烯/乙烯乙酸乙烯酯共聚物膜而成者作為保護層,將該聚乙烯/乙烯乙酸乙烯酯共聚物膜面側貼合於功能層而使用。藉此,可獲得上述所說明之轉印率之提高與製造穩定性之改善之效果。同樣地,例如可以於拉伸彈性模數為3200~4200MPa之聚對苯二甲酸乙二酯(PET)膜之表面貼合拉伸彈性模數為100MPa~1200MPa之聚乙烯膜而成者作為保護層,將該聚乙烯膜面側貼合於功能層而使用。同樣地,例如可以於拉伸彈性模數為3200~4200MPa之聚對苯二甲酸乙二酯(PET)膜之表面塗佈拉伸彈性模數為2500MPa以下之材料而成者作為保護層,將該塗佈面側貼合於功能層而使用。於該情形時,由於保護層之操作性由聚對苯二甲酸乙二酯膜所確保,因此認為,保護層貼合於功能層之側之最外層之拉伸彈性模數為2500MPa以下即可。再者,作為塗佈
材,可列舉矽酮系脫模材、非矽酮系脫模材、胺基甲酸酯系樹脂、或丙烯酸系樹脂等。
作為保護層之厚度,較佳為10μm以上且150μm以下,更佳為15μm以上且100μm以下。藉此,將保護層自功能層剝離時之剝離應力均勻化,孔缺陷減少。又,將功能層與保護層合併時之操作性良好,貼合條件之範圍變大,工業性變高。
亦有暗示存在凹凸結構Ca對功能層之孔缺陷產生影響之可能性。其原因在於,對於功能轉印體,係將功能層貼合於被處理體進行轉印,因此功能層存在彈性模數。就減弱由凹凸結構Ca對功能層施加之應力,良好地保持功能層表面之平坦性之觀點而言,凹凸結構Ca之間距較佳為10nm以上且50μm以下。若為25μm以下,則提高將功能層成膜於載體時抑制功能層對凹凸結構Ca之填充不良之效果。該效果隨著成為10μm以下、7μm以下而變得更顯著。進而,於為1500nm以下之情形時,剝離載體時之剝離應力進一步降低,故而較佳。
根據以上觀點,於本實施形態之功能轉印體中,更佳為除了滿足比率(Rq/t)為1.41以下之要件以外,同時滿足下述2個要件。即,作為要件,保護層之由JIS K7127確定之拉伸彈性模數為50MPa以上且5000MPa以下;及保護層之厚度為10μm以上且150μm以下。
對孔缺陷進行詳細說明。所謂孔缺陷係指剝離保護層後,於與保護層相接之功能層之面上所觀察到之功能層之凹陷。首先,孔缺陷之總體積變大,會導致具有膜厚(t)之功能層之膜強度降低,於凹凸結構Ca上所成膜之功能層之膜破損。即,即便欲藉由保護層控制比率(Ra/t),功能層破損而亦無法進行控制。其次,因存在孔缺陷,導致於將功能層貼合於被處理體時會產生下述中之任一問題。首先,包括孔缺陷之周圍在內功能層被轉印至被處理體,相當於孔缺陷之部分於被處理體與功能層之間產生間隙。作為另一實例,相當於孔缺陷之部
分之功能層未轉印至被處理體,被處理體上產生不存在功能層之部分。換言之,於被處理體與功能層之界面形成空腔,或被處理體上產生未轉印功能層之部分。無論何種情形,功能層應表現之功能之程度均降低。又,於將轉印形成於被處理體上之功能層用作加工掩膜之情形時,因孔缺陷而形成未與被處理體密接之凹凸結構Fu,或形成不存在凹凸結構Fu之部分,因此存在加工形成於被處理體之凹凸結構之精度降低,或無法形成凹凸結構之情況。進而,機制尚不明確,於因孔缺陷而未轉印功能層之實例中,與功能層之孔缺陷部之大小(f)相比,被處理體上之轉印不良面積(t)係經放大而被觀察到。即,可記載為f=αt(α為1以上之整數)。因此,若存在孔缺陷,則對被處理體之轉印不良之面積大於孔缺陷部之面積,因此轉印產率降低,缺乏工業性。
又,於本實施形態之功能轉印體為膜狀之情形時,亦暗示出根據孔缺陷之程度,空氣會進入保護層與功能層之間,而產生捲取偏差。進而,於將保護層自功能層剝離時,無法將剝離力保持為恆定,剝離速度產生不均,剝離條件之範圍變小,步驟效率降低。根據以上觀點,為了高效率地於被處理體轉印形成精度較高之功能層,重要的是藉由保護層,控制形成於功能層之表面之孔缺陷,且控制比率(Ra/t)。
此處,抑制上述孔缺陷之因素為保護層之與功能層相接之面之表面粗糙度、及相當於平坦膜之功能層之膜厚。認為保護層中之異物、魚眼、添加劑及因保護層之製造方法等所產生之保護層之與功能層相接之面之表面粗糙度會導致功能層產生破損。於表面粗糙度恆定之情形時,相當於功能層之膜厚之距離(t)越大,功能層之破損越減少。即,可認為藉由控制保護層表面之粗糙度與相當於功能層之膜厚之距離(t)之比率,可抑制針對功能層之孔缺陷,而可同時解決上述所
說明之各種問題點。再者,所謂距離(t)係功能層之位於較凹凸結構Ca更外側之部分之膜厚,換言之,係凹凸結構Ca之凸部頂部位置與剝離保護層後功能層所露出之表面之距離。
本實施形態之保護層之表面粗糙度(Rq)係均方根高度(Rq)。藉由採用將保護層之與功能層相接之面側之表面粗糙度平均化、且強調表現較大地影響到孔缺陷之形成之表面上之山部高度之均方根高度(Rq),可發現與孔缺陷減少效果之關聯性。
即,藉由將比率(Rq/t)設為1.41以下,可抑制針對功能層之孔缺陷,而可較佳地控制功能層之表面粗糙度(Ra),凹凸結構Fu之轉印率變高。將比率(Rq/t)控制為1.41以下之方法可根據功能轉印體之用途及製造方法,首先決定保護層之表面粗糙度(Rq)或距離(t)之絕對值。具體而言,例如,於作為距離(t),最佳為200nm之情形時,保護層之表面粗糙度(Rq)需為282nm以下。因此,作為保護層,選定保護層之表面粗糙度(Rq)為282nm以下者並採用即可。於其他例子中,於限定功能層之材料與對該功能層而言較佳之保護層之情形時,可將距離(t)納入設計事項中。更具體而言,例如,於對功能層之密接性與異物品位優異之保護層之表面粗糙度(Rq)為45nm之情形時,距離(t)需為32nm以上。即,需設計為距離(t)為32nm以上,且設計為對該功能轉印體之用途而言較佳之範圍。
保護層之表面粗糙度(Rq)係藉由下述原子力顯微鏡(Atomic Force Microscope,AFM)及下述條件進行測定,依照JIS B 0601、2001而算出。再者,以5mm/秒~25mm/秒之速度及一定之力將保護層自功能轉印體剝離,以保護層之與功能轉印體相接之面作為測定面。任意測定5個部位,導出均方根高度(Rq),採用平均值。以測定樣品與樣品台之間不產生間隙之方式固定測定樣品,以避免樣品於測定時移動。
‧KEYENCE股份有限公司製造之Nanoscale Hybrid Microscope
VN-8000
‧測定範圍:200μm(比率1:1)
‧取樣頻率:0.51Hz
‧測定溫度:23℃
‧測定濕度:40RH%~50RH%
功能層之表面粗糙度(Ra)係功能轉印體之功能層側之算術平均粗糙度,於本說明書中,其因次為奈米。即,即便於功能層未完全填充凹凸結構Ca之情形時,亦為所定義之值。如上所述,為了測定保護層之表面粗糙度(Rq)而將保護層自功能轉印體剝離。功能轉印體之功能層面側之表面粗糙度(Ra)係對保護層被剝離之功能層所露出之面、換言之係對設置有保護層之功能層之表面進行測定。尤其是使用如上述之原子力顯微鏡(Atomic Force Microscope,AFM)進行測定。
再者,於對保護層之表面粗糙度(Rq)或功能層之表面粗糙度(Ra)進行測定時,於異物附著於測定面之情形、且藉由AFM逐個掃描該異物之情形時,保護層之表面粗糙度(Rq)或功能層之表面粗糙度(Ra)變大。因此,所測定之環境為潔淨度1000以下之無塵室。又,上述裝置VN-8000附帶有光學顯微鏡。因此,於藉由光學顯微鏡觀察到異物或損傷之情形時,以避開該異物或損傷之方式設定探針之下降位置。又,於測定前,在利用離子化器等而得之去靜電環境下進行鼓風洗淨。進而,為了抑制由靜電引起之掃描探針之彈跳,測定環境之濕度為40%~50%之範圍。
凹凸結構之凸部頂部位置與功能層所露出之表面之距離(t)係藉由掃描式電子顯微鏡(Scanning Electron Microscope,SEM)進行測定。利用SEM進行之觀察係對藉由離子研磨裝置所製成之功能轉印體之剖面進行。於使用SEM之測定中,係於在觀察圖像內鮮明地觀察到10個以上且20個以下之複數個凸部或複數個凹部之倍率下進行測定,
根據同一觀察圖像求出距離(t)。再者,作為SEM,係使用日立超高解析場發射掃描電子顯微鏡SU8010(Hitachi High-Technologies股份有限公司製造)。又,測定中之加速電壓通常可根據對樣品之充電或樣品之灼燒而適當進行設定,推薦1.0kV。
又,每間隔20μm進行一次拍攝,從而獲得5個觀察圖像。對於各觀察圖像,首先決定凸部頂部位置,其次,任意測定5個距離(t)。即,作為資料而獲得共計25點之距離(t)。將該共計25點之距離(t)之算術平均值定義為距離(t)。凸部頂部位置係作為拍攝圖像內所觀察到之全部凸部頂部之頂點之平均位置而決定。又,距離(t)係凸部頂部位置與功能層所露出之表面之最短距離之算術平均值,如已說明般,最終作為25點之算術平均值而計算。再者,關於藉由SEM進行觀察之圖像,存在功能層與凸部頂部位置之明暗之差較低,無法精確讀取距離(t)之情形。於此種情形時,於上述觀察方法中,將所使用之裝置設為穿透式電子顯微鏡(Transmission Electron Microscope,TEM)即可。
於凹凸結構Ca之間距大至超過1.5μm之情形時,存在剝離載體時對功能層施加之剝離應力變大,轉印精度降低之情況。進而,存在功能層相對於凹凸結構Ca之配置精度降低之情況。然而,於間距為1.5μm以上之區域中,就光學性光散射或光線追蹤等觀點而言,非常重要的是用途展開性。因此,於間距超過1.5μm之區域中,較理想為尤其進一步滿足下述要件。首先,較佳為凹凸結構Ca之凹部之開口徑為1μm以上且1.5μm以下,且間距超過1.5μm(於開口徑為1μm且間距為1.5μm之情形時,下文所述之樣本之開口率為40.3%)。藉此,功能層相對於凹凸結構Ca之凹部底部之配置穩定性提高,並且可減小伴隨間距增加而增加之剝離應力。即,可高精度地轉印賦予功能層。就同樣之效果而言,更佳為開口徑為1.4μm以上,且間距為2.0μm以上(於開口徑為1.4μm且間距為2.0μm之情形時,下文所述之樣本之開口率
為44.4%)。又,若開口徑為1.7μm以上,且間距為2.5μm以上,則所轉印賦予之功能層之物理強度飛躍性地提高,因此可避免以較高之轉印精度所獲得之功能層發生破損(於開口徑為1.7μm且間距為2.5μm之情形時,下文所述之樣本之開口率為41.9%)。另一方面,藉由開口徑為7μm以上,且間距為10μm以下,可縮小位於凹凸結構Ca之凹部開口部上之功能層、與位於凸部頂部上之功能層之物性差,故而較佳(於開口徑為7μm且間距為10μm之情形時,下文所述之樣本之開口率為44.4%)。藉此,可進一步提高轉印賦予至被處理體之功能層之膜厚精度。就進一步發揮本效果之觀點而言,更佳為開口徑為3.5μm以上,且間距為5μm以下(於開口徑為3.5μm且間距為5.0μm之情形時,下文所述之樣本之開口率為44.4%)。再者,如上述所示之範圍中之開口徑之上限值為間距。
對上述所說明之間距超過1.5μm之情形進行更詳細地說明。於功能轉印體中,重要的是預先提高功能層之精度、及將功能轉印體之功能層之精度轉印至被處理體。以下,對基於轉印之觀點考慮之情形進行說明,其後,基於預先提高功能層之精度之觀點進行說明。
藉由使用實施形態之功能轉印體,被處理體與功能層之真實接觸面積Ar得以有效地提高,因此凹凸結構Fu之轉印性變得良好。其原因在於,於剝離載體時,可抑制形成應力針對功能層之集中點之情況。得知若考慮進一步發揮該效果,以較高之生產性對所需之被處理體轉印功能層,則有效的是減小剝離載體時之剝離力之絕對值。將對設定凹凸結構Ca之間距為變數之情形時之剝離力之變化進行計算而得之結果記載於圖6。圖6之橫軸係凹凸結構Ca之間距,縱軸係將間距為100nm之情形設為1而將剝離載體時之剝離能進行標準化所獲得之值(比剝離能)。根據圖6可知,凹凸結構Ca之間距越大,比剝離能越增加。以凹凸結構Ca之間距作為變數而實際製作載體,並對轉印性進行
評估,結果確認,於間距達到1.5μm之前,可容易地進行轉印。即,認為圖6之比剝離能達到3.2左右之前之範圍係對功能轉印體而言較佳之範圍。再者,下文對圖6之計算方法進行說明。
然而,於凹凸結構Ca之間距為微米級之區域之情形時,存在微針陣列、高亮度LED用凹凸(例如,PSS(Patterned Sapphire Substrate,圖案化藍寶石基板)、針對透明導電膜之凹凸、針對p型半導體層之凹凸、針對n型半導體層之凹凸等)、微流路、或液晶配向通路等較多有益之用途。尤其是關於該等用途,難以加工成對象尺寸,因此於向大面積展開方面存在問題。實施形態之功能轉印體對於針對被處理體之大小或形狀之凹凸結構Fu之形成的裕度非常大。即,若使用實施形態之功能轉印體可將微米級之凹凸結構Fu轉印至被處理體,則認為非常有用。
若考慮該等微米級之區域之有用用途,則間距之上限為10μm。如上述所說明般,可知若達到凹凸結構Ca之間距超過1.5μm之區域,則比剝離能增加,轉印性惡化。然而,根據進一步研究發現,即便為凹凸結構Ca之間距超過1.5μm之區域,亦可藉由控制凹凸結構之開口率而降低比剝離能,從而提高轉印性。根據圖6之結果,可認為於凹凸結構Ca之間距為2.5μm以上之區域,剝離能大致飽和。因此,於凹凸結構Ca之間距為2.5μm之情形時,取凹凸結構Ca之開口率作為變數,計算出剝離能。將其結果示於圖7。圖7之橫軸係凹凸結構Ca之開口率,縱軸係將開口率為21%之情形設為1,將剝離載體並將凹凸結構Fu轉印至被處理體時之剝離能進行標準化所獲得之值(比剝離能)。根據圖7可知,開口率越大,剝離能越減少。再者,根據實際之研究可知,於圖6之標示中,藉由使比剝離能低於3.2,轉印性得以改善。若將圖7之縱軸之倍率與圖6協同應用,則可知於凹凸結構Ca之間距為2.5μm之情形時,若開口率為40%以上,則轉印性良好。進而,根據
圖6,認為於凹凸結構Ca之間距為2.5μm以上之區域中,比剝離能飽和。據此,可認為於凹凸結構Ca之間距超過1.5μm之區域中,藉由使凹凸結構Ca之開口率為40%以上,轉印性得到改善。
此處,對圖6及圖7之計算方法進行說明。剝離能係根據凹凸結構Ca與凹凸結構Fu之界面之接著能進行計算。首先,設為凹凸結構Ca具有複數個凹部,該等凹部係排列為正六方形。凹部之形狀係設為吊鐘狀。作為變數,於求出圖6時係設定凹凸結構Ca之間距,於求出圖7時係設定凹凸結構Ca之開口率。功能轉印體之轉印區域之寬度係設為250mm,建立藉由0.01N之力以剝離角91°進行剝離之樣本。剝離能係作為剝離去除載體時所釋放之吉布斯自由能,以因次erg/cm2算出,並乘以凹凸結構Ca之凹部之形狀與密度,藉此轉換為因次J。再者,凹凸結構Ca之間距係作為凹部開口之中心間之最短距離而設定。又,開口率係作為俯視凹凸結構Ca時之開口之比例而設定。若根據上述凹凸結構進行計算,則可提供開口率(%)=(π/4)‧(1/sin(60°))‧(Duty)2作為通式。再者,Duty為比(開口部之直徑/間距)。
根據以上討論可知,即便於凹凸結構Ca之間距超過1.5μm之區域中,藉由凹凸結構Ca之開口率為40%以上,亦可確保轉印性。其次,轉向預先提高作為凹凸結構Fu之精度來源之功能層之精度之觀點。為了製造功能轉印體,必定經過對凹凸結構Ca配置功能層之操作。此處,就向多用途之展開性或工業性之觀點而言,較佳為藉由塗佈配置功能層。若考慮塗佈步驟,則至少需考慮潤濕與乾燥。此處,以將功能原料稀釋於溶劑中,藉由溶劑或添加劑確保潤濕性之情形作為例子。於該情形時,伴隨溶劑之揮發,功能原料之濃度提高,塗膜之黏度變大。此處,位於凹凸結構Ca之凸部上方之塗膜受到之凹凸結構Ca之影響、與位於凹凸結構Ca之凹部開口部上方之塗膜受到之凹凸結構Ca之影響不同。換言之,於伴隨溶劑之揮發而黏度變大之過程
中,於均化性變得不充分之情形時,於功能層受到凹凸結構Ca之影響之狀態下將其固定化,因此功能層之表面精度降低。此意味著膜厚(t)之分佈變大。即,功能層之表面粗糙度(Ra)變大,比率(Ra/t)變大,轉印性降低。凹凸結構Ca之間距越大,基於此種原理之膜厚(t)分佈之惡化越為顯著。如上述般,有用的是實現具備微米級之凹凸結構Ca之功能轉印體,因此研究即便於凹凸結構Ca之間距超過1.5μm之區域中亦對膜厚(t)之分佈有所改善之方法。
關於樣本,作為膜厚(t)分佈變得最差之狀態,係採用受到凹凸結構Ca之影響、但不表現功能原料之均化性之狀態。即,若關注凹凸結構Ca之凸部,則係設為於該凸部之上表面,以TPCL為起點形成功能原料之假想液滴。又,關於凹部,係設為以凹部側面之TPCL為起點形成功能原料之假想液滴。再者,所謂TPCL係Three Phase Contact Line(三相接觸線)之簡稱,指氣體、液體、及固體之3相界面。此外,設為該等假想液滴會影響到具有膜厚(t)之功能層之露出面。對該狀態進行計算,計算位於凹凸結構Ca之凸部上方之膜厚(t)、與位於凹凸結構Ca之凹部開口部上方之膜厚(t)。根據該結果,計算出已說明之比率(Ra/t)。再者,作為凹凸結構Ca,採用複數個研缽狀之凹部排列為六方形之樣本。
將其結果示於圖8。圖8之橫軸表示凹凸結構Ca之開口率,縱軸表示比率(Ra/t)。又,凹凸結構Ca之間距為2.5μm之情形為圓形及四方形,間距為5μm之情形為三角形及×形。進而,將膜厚(t)為100nm之情形以圓形及三角形標示,將膜厚(t)為10000nm之情形以四方形及×形標示。首先,關於間距,為了核對轉印性之研究結果,且為了判斷間距之影響,而使用2.5μm與5μm。由此可知,間距越大,比率(Ra/t)越惡化。即,可知相對於更大之間距,必須可調整比率(Ra/t)。其次,關於膜厚(t),考慮到超過1.5μm之凹凸結構Fu之用途,決定採
用100nm~10000nm之裕度,其原因在於若具有該範圍之裕度則對實用性而言充分足夠。又,膜厚(t)越薄,比率(Ra/t)越惡化,因此可知,相對於更薄之膜厚(t),必須可調整比率(Ra/t)。據此,於凹凸結構Ca之間距為5μm、及膜厚(t)為100nm之情形時,重要的是使比率(Ra/t)可調整。就已說明之理由而言,期待比率(Ra/t)為1.2以下。由此可知,藉由開口率為40%以上,即便於凹凸結構Ca之間距為5μm、及膜厚(t)為100nm之情形時,亦可將比率(Ra/t)控制為1.2以下。由於計算之前提係比率(Ra/t)變得最差之情形,因此現實中裕度應更廣。據此,藉由附加開口率為40%以上之制約,功能層相對於凹凸結構Ca之配置精度提高。並且,根據上述之討論與比率(Ra/t)之效果,凹凸結構Fu之轉印性亦進一步改善。
據此,於實施形態之功能轉印體中,藉由凹凸結構Ca之間距超過1.5μm、開口率為40%以上,可精度較高地於被處理體轉印形成可表現微米級之功能之凹凸結構Fu。再者,間距之上限根據用途而有所變化,就表現微米級之功能之觀點而言為10μm。進而,對上述討論進行擴展,開口率若為45%以上,則轉印性進一步改善。若開口率為50%以上,則膜厚(t)之精度進一步改善。並且,若開口率為55%以上,則膜厚(t)之精度與轉印性一併提高,故而較佳。
於功能轉印體中含有保護層作為必需構成要件。即,於功能轉印體之製造中,認為重要的是貼合保護層並捲取時之穩定性,以下表述為層壓性。另一方面,於使用功能轉印體時係剝離該保護層後使用,因此認為重要的是剝離保護層時之穩定性,以下表述為剝離性。於貼合保護層時之保護層與功能層之密接性較低之情形時,保護層於功能層上滑移,捲取時會產生皺褶。即,層壓性降低。另一方面,於保護層與功能層之密接性過高之情形時,於將保護層自功能層剝離時,會進行孔缺陷之肥大化,並且功能層受到破壞。即,剝離性降
低。據此,認為為了兼具層壓性與剝離性,得出較佳之保護層與功能層之密接力之範圍即可。
功能轉印體之特徵在於功能層可根據用途而選擇較佳之材料。又,兩物體間之密接力可以兩物體間之自由能之差之形式進行計算,自由能可根據接觸角進行概算,因此認為,水滴相對於功能層之接觸角、與水滴相對於保護層貼合於功能層之面之接觸角存在較佳之範圍。若水滴相對於保護層貼合於功能層之面之接觸角為75度以上且105度以下,則層壓性與剝離性進一步提高,故而較佳。其原因尚不明確,推測如下:兩物體間之接著力係定義為兩物體間之自由能之差,自由能可藉由接觸角進行概算,因此藉由以特定範圍對保護層之接觸角進行控制,兩物體間之自由能對層壓性而言變大,對剝離性而言變小。
再者,使用水滴之接觸角可依照日本工業標準JISR 3257:1999「基板玻璃表面之潤濕性試驗方法」進行測定。
以下,參照圖式對本發明之實施形態進行具體說明。圖1及圖2係表示使用本實施形態之功能轉印體之對被處理體之功能賦予方法之各步驟的剖面模式圖。
首先,如圖1A所示,載體10於其主表面上形成有凹凸結構11。凹凸結構11係包含複數個凹部11a與凸部11b之凹凸結構Ca。載體10例如為膜狀或片狀。所謂膜狀係相對於長度或寬度,膜厚極薄,為可撓性且具有可成為捲筒狀之性質者。另一方面,所謂片狀係指較薄且平坦之板狀物,其可撓性並無限定。又,將膜狀之功能轉印體沿長度方向裁斷製成單片者為片狀。但於各實施形態中,不應對兩者進行明確區分。
其次,如圖1B所示,於載體10之凹凸結構11之表面上設置功能
層12。功能層12之配置或功能層12之層數並不限定於此。進而,如圖1C所示,於功能層12之上側設置保護層13。保護層13係保護功能層12者。以下,將包含載體10、功能層12、及保護層13之積層體稱為功能轉印體14。
其次,準備如圖2A所示之被處理體20。繼而,如圖2B所示,將除去保護層13後之功能轉印體14之功能層12之露出面直接抵接於被處理體20之主表面上。繼而,如圖2C所示,將載體10自功能層12去除。其結果為,獲得包含功能層12及被處理體20之積層體21。積層體21所具有之凹凸結構為凹凸結構Fu。積層體21根據其用途,可以積層體21之狀態使用,亦可使其作為被處理體20之加工掩膜而發揮功能,對被處理體20進行加工後使用。
再者,於上述之抵接與去除之間,例如對積層體21照射能量線而使功能層12穩定化。又,例如藉由抵接時所施加之熱使功能層12穩定化。又,例如對積層體21照射能量線後,對積層體21進行加熱,而使功能層12穩定化。又,於照射能量線時,藉由設置針對能量線之遮光掩膜,可獲得具備經圖案化之功能層12之積層體21。於圖案化中,若使之具備正型顯影性之功能層,則可於剝離載體10後照射能量線。若使之具備負型顯影性之功能層,則可於照射能量線後剝離載體10。
繼而,對功能轉印體14之功能層12之組成進行說明。於功能轉印體14中,若功能層12含有樹脂,則無論功能層12之組成如何,均可提高功能層12之配置精度,提高功能層12與被處理體20之接著強度,將缺陷較少之凹凸結構F賦予至被處理體20。因此,功能層12之組成並無特別限定,可為有機物、無機物或有機無機複合體。又,可僅由單體、低聚物、或聚合物所構成,亦可包含複數種該等。因此,例如可使用:有機粒子、有機填料、無機粒子、無機填料、有機無機混成粒子、有機無機混成填料、誘發溶膠凝膠反應之分子、有機聚合物、
有機低聚物、無機聚合物、無機低聚物、有機無機混成聚合物、有機無機混成低聚物、聚合性樹脂、聚合性單體、金屬烷氧化物、金屬醇化物、金屬螯合化合物、鹵化矽烷、旋塗玻璃、金屬、或金屬氧化物。
藉由功能層12含有樹脂,可減小功能層12之硬度,並且可提高功能層12之配置穩定性。藉此,利用保護層13而得之功能層之表面粗糙度(Ra)之控制性提高。即,可抑制針對功能層之孔缺陷。藉此,功能層12之凹凸結構11之精度及膜厚精度提高,並且即便於例如將功能轉印體14捲起使其成為捲盤狀之情形時,亦可抑制針對功能層12之龜裂之產生。又,藉由於功能層12中含有樹脂,功能轉印體14之功能層12之物理穩定性提高,因此可抑制因功能轉印體14之搬送或操作導致功能層12之配置精度降低之情況。進而,藉由含有樹脂,功能層12之硬度減小,因此容易放開功能層12之表層之流動性之束縛,增大功能層12與被處理體20之真實接觸面積Ar、增大接著強度之效果變大。本說明書中之樹脂係定義為分子量為1000以上之低聚物或聚合物。作為樹脂之構成,可列舉有機樹脂、無機樹脂、或有機無機混成樹脂等。該等可僅含有一種,亦可含有複數種。該等樹脂可採用公知通常之低聚物或聚合物。例如,通常可使用光阻用樹脂、奈米壓印用樹脂、接著劑用樹脂、黏著劑用樹脂、乾膜光阻用樹脂、工程塑膠、密封材用樹脂、橡膠、塑膠、纖維、醫療用塑膠、或醫藥用樹脂。又,亦可使用天然高分子。
就功能層12之配置精度而言,樹脂之重量平均分子量較佳為1000~1000000。下限值之1000係根據功能層12之硬度之減小與功能層12之物理穩定性所決定。另一方面,上限值之1000000係加入考慮凹凸結構11之平均間距之範圍,根據功能層12相對於凹凸結構11之配置精度所決定。再者,平均間距之範圍係根據減弱由載體10之凹凸結
構11對功能層12所施加之應力、將功能層12表面之平坦性保持為良好、減少功能層12之孔缺陷之觀點所決定。尤其是就進一步提高功能層12之配置精度之觀點而言,重量平均分子量較佳為500000以下,更佳為100000,進而較佳為60000。
使用樹脂之分散度大致為1~6者,較佳為1~4。分散度係重量平均分子量與數量平均分子量之比(重量平均分子量)/(數量平均分子量)。再者,分子量可藉由日本分光公司製造之凝膠滲透層析儀(GPC)(泵:Gulliver,PU-1580型;管柱:串列4根昭和電工公司製造之Shodex(註冊商標)(KF-807、KF-806M、KF-806M、KF-802.5);移動床溶劑:四氫呋喃,使用藉由聚苯乙烯標準樣品而得之校正曲線),以重量平均分子量(聚苯乙烯換算)之形式而求出。
於本實施形態之功能層12為兩層以上之多層結構之情形時,較佳為至少於與保護層13側相接之功能層12設置樹脂。其原因在於,藉此即便凹凸結構11側之功能層12不含樹脂,藉由保護層13側之功能層12所含之樹脂亦可發揮上述效果。即,於至少於保護層13側之功能層12中含有樹脂之情形時,保護層13側之功能層12以外之層亦可僅由樹脂以外之成分所構成。例如,亦可對載體10之凹凸結構11,而將含有Si、Ti、Zr、或In之氧化物之無機物進行製膜,於該無機物上成膜含有樹脂之層,貼合保護層13,從而製成功能轉印體14。
尤佳為功能層12所含之樹脂具有極性基。於該情形時,由於可加強功能層12內之分子間相互作用,因此可減小功能層12與凹凸結構11之密接力。進而,由於針對功能層12與被處理體20之界面之靜電相互作用或氫鍵結作用等有變強之傾向,因此功能層12與被處理體20之接著強度提高。據此,藉由含有極性基,可提高轉印性。極性基之種類並無特別限定,藉由含有由環氧基、羥基、酚性羥基、丙烯醯基、甲基丙烯醯基、乙烯基、羧基、羰基、胺基、烯丙基、二氧雜環丁烷
基、氰基、異氰酸酯基、磷酸基及硫醇基所組成之群中之至少1種以上之極性基,針對功能層12與被處理體20之界面之靜電相互作用或氫鍵結作用等有變強之傾向,因此轉印性提高。尤其是就同時減小載體10之凹凸結構11與功能層12之物理接著力及化學接著力之觀點而言,較佳為含有由環氧基、羥基、酚性羥基、丙烯醯基、甲基丙烯醯基、乙烯基、羧基、羰基、胺基及異氰酸酯基所組成之群中之至少1種以上之極性基。進而,若含有選自由環氧基、羥基、丙烯醯基、甲基丙烯醯基、乙烯基、羧基及羰基所組成之群中之至少1種以上之極性基,則由於可表現出光聚合引起之體積收縮、熱聚合引起之體積收縮、或氫鍵結引起之高密度化中之1種以上之現象,因此載體10之凹凸結構11與功能層12之界面接著力進一步降低,轉印性進一步提高,故而較佳。其中,藉由含有由環氧基、羥基、丙烯醯基、甲基丙烯醯基、乙烯基及羧基所組成之群中之至少1種以上,上述效果變得更大。
於樹脂為硬化性樹脂之情形時,功能轉印體14之功能層12之體積有變得小於去除載體10時之功能層12之體積之傾向。即,於將載體10自功能層12去除之階段,可於載體10之凹凸結構11與功能層12之界面形成分子量級以上之間隙。由於其意味著大幅減小凹凸結構11與功能層12之密接力,因此可充分增大載體10之剝離速度。硬化性樹脂係藉由熱、光、或熱與光而硬化之樹脂。例如,若為熱硬化性樹脂,則可列舉酚樹脂、脲樹脂、三聚氰胺樹脂、不飽和聚酯樹脂、環氧樹脂、或矽樹脂。又,例如,若為光硬化性樹脂,則可列舉具有環氧基、丙烯醯基、甲基丙烯醯基、或乙烯基等之樹脂。再者,於含有硬化性樹脂之情形時,較佳為含有與其硬化原理相適應之硬化起始劑。可對光硬化性樹脂應用光聚合起始材。作為光聚合起始材,可使用公知通常之自由基聚合起始劑、陽離子聚合起始劑、或陰離子聚合起始
劑。該等亦可組合使用。可對熱聚合樹脂應用熱聚合起始劑。作為熱聚合起始劑,可使用公知通常之例如偶氮化合物。再者,對於光硬化性樹脂,亦可使用熱聚合起始劑。再者,除了聚合起始劑以外,亦可添加光敏材。
尤其是就有效地表現出功能層12之體積收縮,減弱功能層12與凹凸結構11之接著強度之觀點而言,較佳為含有光硬化性樹脂。
又,樹脂較佳為包含含有至少1個以上重複單元之樹脂。進而,該重複單元較佳為作為將構成重複單元之總原子數設為Na、將重複單元中之碳原子數設為Nc、及將重複單元中之氧原子數設為No時之比率(Na/(Nc-No))之比率K為5.5以下之重複單元。即,於以存在3個重複單元之狀態為代表之情形時,於以-(A)x-(B)y-(C)z-表現之通式中,A、B或C中之至少1個以上重複單元滿足比率K≦5.5。於滿足此種範圍之情形時,認為由於樹脂之分子間之相互作用有加強之傾向,因此功能層12與凹凸結構11之界面之分子量級之間隙變大。即,轉印性提高。尤其是就一併增強樹脂之分子間相互作用與分子內相互作用、使該間隙跨凹凸結構11之表面而形成、提高轉印性之觀點而言,比率K更佳為滿足4.0以下,最佳為滿足3.5以下。尤其是於比率K為3.0以下之情形時,由於樹脂內之碳密度變大,可降低功能層12與凹凸結構11之化學作用,而可進一步減小密接力。再者,藉由滿足該等範圍,於以積層體21之功能層12作為加工用掩膜而對被處理體20進行凹凸加工之情形時之加工精度亦大幅提高。
於上述說明中,係以存在3個可以-(A)x-(B)y-(C)z-表示之重複單元之狀態作為代表,但重複單元之構成數並不限於3,亦可為作為均聚物或同源低聚物之1個之狀態至2個或4個以上之狀態。
又,於重複單元數為2以上之情形時,至少1個以上之重複單元滿足上述比率K。於該情形時,較佳為滿足比率K之重複單元G與不滿
足比率K之重複單元B之重複數滿足以下範圍。將重複單元G之重複數之合計值設為α,將重複單元B之重複單元數之合計值設為β。例如,於-(A)x-(B)y-中,於重複單元A滿足上述比率K、重複單元B不滿足上述比率K之情形時,x=α,y=β。又,例如,於-(A)x-(B)y-(C)z-中,於重複單元A滿足上述所說明之比率K、重複單元B及C不滿足上述所說明之比率K之情形時,x=α,(y+z)=β。再者,重複單元數為4以上之情形時亦相同。
此時,藉由滿足α/β≧1,分子內相互作用之效果變大,轉印性提高,故而較佳。尤其是藉由滿足α/β≧1.5,亦可利用分子間相互作用,轉印性進一步提高,故而較佳,藉由α/β為2.3以上,抑制功能層12與凹凸結構11之界面之化學相互作用之效果變大,故而較佳。就進一步發揮上述效果之觀點而言,更佳為α/β為4以上,最佳為α/β為9以上。
再者,於α/β為80以上、更佳為90以上之情形時,由於樹脂分子內之能量之均勻性提高,因此對將載體10自功能層12去除時之凝聚破壞之耐性變大。又,於均聚物或同源低聚物之情形時,由於α/β中β為0,因此無限漸進。又,於含有2個以上重複單元、且全部重複單元滿足上述比率K之範圍之情形時,由於α/β中β為0,因此無限漸進。於此種α/β無限漸進之情形時,由於樹脂分子內之能量之均勻性飛躍性地提高,因此對將載體10自功能層12去除時之凝聚破壞之耐性飛躍性地提高,故而最佳。再者,藉由滿足該等範圍,於以積層體21之功能層12作為加工用掩膜而對被處理體20進行凹凸加工之情形時之加工精度亦大幅提高。
進而,重複單元間之上述比率K之差之最大值、即△Kmax較佳為3.5以下。藉此,可有效地表現分子間相互作用。尤其是藉由為3.0以下,分子內相互作用變大。若為2.5以下,則樹脂之穩定性提高,抑
制功能層12與凹凸結構11之界面之化學作用之效果提高。進而,就使伴隨樹脂分子內之能量之均勻化提高的功能層12之凝聚破壞耐性之提高效果更顯著之觀點而言,較佳為2.0以下,更佳為1.5以下,最佳為1.0以下。再者,藉由滿足該等範圍,於以積層體21之功能層12作為加工用掩膜而對被處理體20進行凹凸加工之情形時之加工精度亦大幅提高。
較佳為功能層12含有具有環狀部位之材料。其原因在於,藉由含有具有環狀部位之材料,利用環狀部位彼此之堆積或排列,而有誘發功能層12之硬度之提高、功能層12之體積收縮之傾向。即,具有抑制將載體10自功能層12去除時之功能層12之凝聚破壞、或減小載體10之凹凸結構11與功能層12之密接力之效果。尤其是藉由環狀部位為碳數30以下之環狀部位,本效果變大。進而,藉由環狀部位包含選自由4員環、5員環及6員環所組成之群中之至少1種以上之要素,堆積性變得良好,因此功能層12所具有之自由能有降低之傾向。即,由於可減小載體10之凹凸結構11與功能層12之化學作用,因此轉印性提高。此處,環狀部位可包含於上述所說明之樹脂中,亦可包含於其以外之成分、例如單體中。尤其是於功能層12含有樹脂及單體之情形時,較佳為至少於樹脂中含有該環狀部位。作為環狀部位,例如,可列舉選自下述化學式群A中之至少1種以上之環狀部位。該等可僅含有一種,亦可含有兩種以上。
[化1]
[化2]
[化3]
[化4]
化學式中所標示之「*」係經由「*」而與其他元素鍵結,並且「*」係氧元素(O)、氮元素(N)、硫元素(S)或碳元素(C)中之任一種。又,鍵結鍵不足之部分與氫元素(H)、甲基(CH3)、或羥基(OH)鍵結。
例如,作為具有上述環狀部位之樹脂,可列舉:聚苯乙烯、聚對羥基苯乙烯、聚-9-乙烯基咔唑、具有咔唑骨架之樹脂、側鏈具有咔唑骨架之樹脂、具有甲酚酚醛清漆骨架之樹脂、具有苯酚酚醛清漆骨架之樹脂、具有雙酚A骨架之樹脂、具有茀骨架之樹脂、側鏈具有金剛烷骨架之樹脂、側鏈具有金剛烷基骨架之樹脂、或側鏈具有降烷骨架之樹脂。
又,樹脂亦可為鹼可溶性樹脂。藉由為鹼可溶性之樹脂,可使積層體21之功能層12容易地顯影,而形成凹凸結構。於樹脂為鹼可溶性樹脂之情形時,較佳為於樹脂中含有羧基。羧基之量較佳為以酸當
量計為100~600,更佳為300~450。所謂酸當量表示其中具有1當量之羧基之線性聚合物之質量。再者,酸當量之測定係使用平沼產業公司製造之平沼自動滴定裝置(COM-555),利用0.1mol/L之氫氧化鈉水溶液,藉由電位差滴定法而進行。
又,亦可使用藉由使下述兩種單體中各一種或一種以上之單體共聚合而得之樹脂。第1單體係分子中具有1個聚合性不飽和基(例如,丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯)之羧酸或酸酐。第2單體為非酸性,係分子中具有1個聚合性不飽和基之化合物,且係以保持硬化膜之可撓性、耐乾式蝕刻性等各種特性之方式而選擇。藉由選定第1單體及第2單體,可使已說明之極性基任意含有於樹脂中。
尤其是功能層12較佳為除了上述所說明之樹脂以外含有單體。即,較佳為含有樹脂及單體。此處,單體係定義為由本說明書所定義之樹脂以外之物質、且為固體微粒或固體填料以外之物質。即,可採用有機物、無機物、或有機無機複合體中之任一種。於該情形時,移動性受到樹脂阻礙之單體於將功能轉印體14抵接於被處理體20時,其移動性得以釋放,可進一步提高功能層12之表層之流動性。尤其是藉由樹脂及單體含有於功能層12之最外層中,上述效果變得更顯著。樹脂與單體之組合只要記載為(樹脂/單體),則可為(有機物/有機物)、(有機物/無機物)、(無機物/無機物)、或(無機物/有機物)中之任一種。例如,若為(有機物/無機物),則可對滿足上述所說明之樹脂要件之有機樹脂添加金屬烷氧化物。若為(無機物/無機物),則可對滿足符合上述要件之樹脂要件之無機樹脂、例如金屬聚合物或金屬氧化物聚合物添加金屬烷氧化物。又,例如若為(無機物/有機物),則可對滿足符合上述要件之樹脂要件之無機樹脂、例如金屬聚合物或金屬氧化物聚合物添加有機單體。再者,金屬烷氧化物可以單體之形式使用,亦可使用縮合之多聚物、或低聚物。
尤其是於該情形時,較佳為樹脂或單體之至少一者為硬化性物質,且較佳為至少單體為硬化性物質。硬化性物質係於上述之樹脂為硬化性樹脂之情形時之說明中將硬化性樹脂之樹脂置換為物質即可。於該情形時,由於功能層12之收縮作用變大,因此凹凸結構11與功能層12之界面接著強度降低,轉印性提高。尤其是若樹脂及單體均為硬化性物質,則該效果變得更大。再者,於含有硬化性物質之情形時,如上述關於樹脂為硬化性樹脂之情形所說明般,較佳為含有硬化起始劑。
於含有樹脂及單體之情形時,單體之黏度於25℃下較佳為大致為5cP以上且5000cP以下,更佳為8cP以上且2500cP以下,最佳為10cP以上且1500cP以下。再者,此處之黏度意指相對於將所使用之全部單體混合時之混合物之黏度。又,就固定功能層12與被處理體20之界面之接著強度及提高功能層12之物理穩定性之觀點而言,單體之平均官能基數較佳為大致為1以上且6以下,佳為1以上且4以下,最佳為1.5以上且3以下。例如,可將6官能之(甲基)丙烯酸酯與2官能之(甲基)丙烯酸酯加以混合而調整平均官能基數。例如,可將3官能之(甲基)丙烯酸酯與2官能之(甲基)丙烯酸酯加以混合而調整平均官能基數。
再者,若單體為含有選自上述化學式群A中之環狀部位之單體,則藉由環狀部位而得之物理穩定性之效果、和與凹凸結構11之表面之化學相互作用之降低效果有變大之傾向,因此轉印性提高。又,於該情形時,對被處理體20進行凹凸加工之情形時之加工精度亦提高。
進而,亦可於功能層12中含有染料、顏料等著色物質。藉由含有著色物,於將功能層12轉印形成至被處理體20時,即便於凹凸結構11之大小充分小於可見光之波長之情形時,亦可藉由目視及光學式檢測方法判斷轉印是否良好進行。進而,成膜於載體10之凹凸結構11上
之功能層12之品質管理可利用著色物質之吸收。著色物質可以避免對源自功能層12之凹凸結構11之功能造成障礙之方式而適當選定。又,亦可使用以隱色染料或熒烷染料與鹵素化合物之組合為代表之顯色系染料。其中,有用的是三溴甲基苯基碸與隱色染料之組合、或三化合物與隱色染料之組合。
進而,為了提高功能層12之穩定性,可含有抗氧化劑。此處,較佳為抗氧化劑為光穩定劑。光穩定劑可分類為自由基鏈起始抑制劑、自由基捕捉劑、過氧化物分解劑,可採用任一種。自由基鏈起始抑制劑可進一步分類為重金屬鈍化劑與紫外線吸收劑,重金屬鈍化劑主要包括醯肼系與醯胺系,紫外線吸收劑主要包括苯并三唑系、二苯甲酮系、以及三系。該等中,更佳為紫外線吸收劑。藉由含有紫外線吸收劑,可將功能層12進行光學穩定化,因此可於適於使用之場所使用。又,自由基捕捉劑可分類為HALS(Hindered Amine Light Stabilizer,受阻胺光穩定劑)及酚系抗氧化劑。該等抗氧化劑可使用公知通常之抗氧化材。
又,於功能層12中亦可視需要而含有塑化劑等添加劑。作為此種添加劑,例如可列舉:鄰苯二甲酸二乙酯等鄰苯二甲酸酯類、對甲苯磺醯胺、聚丙二醇、或聚乙二醇單烷基醚等。
可用於功能轉印體14之功能層12之金屬元素可根據積層體之用途而適當選擇。尤佳為選自由下述金屬所組成之群中之至少一種以上:錳(Mn)、鈷(Co)、鎳(Ni)、銅(Cu)、銣(Rb)、鈮(Nb)、鉬(Mo)、鎝(Tc)、釕(Ru)、鈀(Pd)、銀(Ag)、銫(Cs)、鋨(Os)、鉑(Pt)、金(Au)、鉀(K)、鋰(Li)、鈉(Na)、鋇(Ba)、鈣(Ca)、鎂(Mg)、鉛(Pb)、鍶(Sr)、鋅(Zn)、鋁(Al)、硼(B)、鉍(Bi)、鐵(Fe)、鎵(Ga)、銦(In)、鑭(La)、銻(Sb)、釩(V)、釔(Y)、鍺(Ge)、鉿(Hf)、矽(Si)、錫(Sn)、鈦(Ti)、鋯(Zr)、鉭(Ta)、及鎢(W)。其係根據功能層12之配置精度、
功能層12之物理及化學穩定性之觀點而選定。尤其是就功能層12為2層以上之多層功能層12、且藉由1層以上之功能層12對其他功能層12進行加工之情形時之加工精度之觀點而言,較佳為選自由鈦(Ti)、鋯(Zr)、鉻(Cr)、鋅(Zn)、錫(Sn)、硼(B)、銦(In)、鋁(Al)、矽(Si)、鉬(Mo)、鎢(W)及鍺(Ge)所組成之群中之至少一種。尤佳為鈦(Ti)、鋯(Zr)、鉻(Cr)、矽(Si)或鋅(Zn),最佳為鈦(Ti)、鋯(Zr)、矽(Si)或鋅(Zn)。
又,於含有無機物之情形時,就提高功能層12之尤其是化學穩定性之觀點而言,功能層12較佳為含有金屬烷鍵(-O-Me1-O-Me2-O-)。此處,Me1及Me2均為金屬元素,可為相同之金屬元素,亦可不同。作為Me1或Me2,可採用上述所說明之金屬元素。例如,於為單一金屬元素之情形時,可列舉-O-Ti-O-Ti-O-、或-O-Zr-O-Zr-O-、以及-O-Si-O-Si-O-。於為異種金屬元素之情形時,可列舉-O-Ti-O-Si-O-、-O-Zr-O-Si-O-、-O-Zn-O-Si-O-、-O-Ti-O-Zr-O-、-O-Ti-O-Zn-O-、-O-Ti-O-Si-O-Zn-O-等。再者,金屬烷鍵中之金屬元素種類可包含三種以上。尤其是於包含兩種以上之情形時,就轉印精度之觀點而言,較佳為至少含有Si。
若功能層12所含之金屬元素中Si元素濃度(CpSi)與Si以外之金屬元素之合計濃度(CpM1)之比率(CpM1/CpSi)為0.02以上且未達24,則轉印精度提高,故而較佳。再者,藉由滿足該範圍,功能層12為2層以上之多層功能層12、且藉由1層以上之功能層12對其他功能層12進行凹凸加工之情形時之加工精度亦提高。就進一步發揮該等效果之觀點而言,更佳為0.05以上且20以下,最佳為0.1以上且15以下。再者,藉由將比率(CpM1/CpSi)設定為較小,可減小功能層12之折射率,藉由增大比率(CpM1/CpSi),可增大功能層12之折射率。
又,於功能層12中含有無機物之情形時,就功能層12之配置精
度與抑制凝聚之觀點而言,較佳為相對於3重量%之功能塗佈液之慣性半徑為5nm以下。慣性半徑較佳為3nm以下,更佳為1.5nm以下,最佳為1nm以下。此處,所謂慣性半徑係對於根據藉由使用波長0.154nm之X射線之小角度X射線散射(Small Angle X-ray Scattering,SAXS)之測定而得之測定結果,應用紀尼埃(Guinier)圖計算而得之半徑。又,作為溶劑,係使用丙二醇單甲醚。
尤其是於功能層12為2層以上之多層結構,於積層體21之狀態中,以1層以上之功能層12(以下有時稱為功能層1)作為對其他功能層加工用之掩膜而發揮功能,對其他功能層12(以下有時稱為功能層2)進行乾式蝕刻加工之情形時,作為加工用之掩膜而發揮功能之功能層1較佳為含有上述所例示之無機物或有機無機複合體。尤其是於該情形時,最佳為以僅於載體10之凹凸結構11之凹部11a內部填充配置功能層1,一併將該功能層1及載體10之凹凸結構11平坦化之方式設置功能層2。
功能層1與功能層2之選擇比、即藉由乾式蝕刻而得之功能層1之蝕刻速率(Vm1)與功能層2之蝕刻速率(Vo1)之比率(Vo1/Vm1)會影響到以功能層1作為掩膜而對功能層2進行蝕刻時之加工精度。Vo1/Vm1>1意指相較於功能層2,功能層1更不易被蝕刻,因此(Vo1/Vm1)越大越佳。
就功能層1之塗佈性之觀點而言,(Vo1/Vm1)較佳為滿足Vo1/Vm1≦150,更佳為滿足Vo1/Vm1≦100。又,就耐蝕刻性之觀點而言,(Vo1/Vm1)較佳為滿足3≦(Vo1/Vm1),更佳為滿足10≦Vo1/Vm1,進而較佳為滿足15≦Vo1/Vm1。
藉由滿足上述範圍,可容易地藉由以功能層1作為掩膜進行乾式蝕刻而對具有厚度之功能層2進行凹凸加工。藉此,可於被處理體20上形成藉由乾式蝕刻進行凹凸加工之功能層1及功能層2。
關於作為加工用之掩膜而發揮功能之功能層1之材料,只要滿足上述之選擇比,則無特別限定,可使用可稀釋於溶劑中之各種公知樹脂(有機物)、無機前驅物、無機縮合物、鍍敷液(鍍鉻液等)、金屬氧化物填料、金屬氧化物微粒、以HSQ(hydrogen silsesquioxane,氫倍半矽氧烷)為代表之倍半矽氧烷、旋塗玻璃、金屬微粒等。功能層1就使用功能轉印體14轉印形成積層體21時之轉印精度之觀點而言,較佳為功能層1與功能層2進行化學鍵結,或形成氫鍵。為了提高轉印速度及精度,有用的是光聚合或熱聚合、以及該等之複合聚合。因此,尤佳為功能層1含有可進行光聚合之光聚合性基與可進行熱聚合之聚合性基之兩者、或任一者。又,就耐乾式蝕刻性之觀點而言,功能層1較佳為含有金屬元素。進而,藉由功能層1含有金屬氧化物微粒,對被處理體20進行乾式蝕刻時之加工變得更容易,故而較佳。
作為功能層1所含之金屬元素,可採用上述所說明之金屬元素。又,對於功能層1所含之金屬元素穩定存在、且滿足下文所述之乾式蝕刻耐性、包含功能層1/功能層2/被處理體20之積層體21,就提高以功能層1作為掩膜而對功能層2進行蝕刻時之加工精度之觀點而言,較佳為功能層1含有金屬烷鍵(-O-Me1-O-Me2-O-)。此處,金屬烷鍵如已說明般。再者,金屬烷鍵中之金屬元素種類可包含三種以上。尤其是於包含兩種以上之情形時,就掩膜層之轉印精度之觀點而言,較佳為至少含有Si。
於功能層1含有金屬烷鍵之情形時,若功能層1整體中之Si元素濃度(CpSi)與Si以外之金屬元素之合計濃度(CpM1)之比率(CpM1/CpSi)為0.02以上且未達24,則以功能層1作為掩膜而對功能層2進行蝕刻加工時之加工精度提高,故而較佳。尤其更佳為0.05以上且20以下,最佳為0.1以上且15以下。
作為於功能層1中含有此種金屬烷鍵之方法,可列舉使用金屬
元素之方法、或使無機前驅物縮合之方法。作為使無機前驅物縮合之方法,例如,可利用藉由上述之金屬烷氧化物之水解及聚縮合進行之反應。
作為於功能層1中使用金屬元素之方法,例如,可列舉使以金屬氧化物微粒(填料)、金屬微粒、或金屬烷氧化物為代表之溶膠凝膠材料含有於功能層1之材料中之方法。功能層1所使用之溶膠凝膠材料例如可使用金屬烷氧化物。
又,就作為功能層1之耐乾式蝕刻性之觀點而言,較佳為含有金屬種類具有選自由Ti、Ta、Zr、Zn、及Si所組成之群中之金屬元素之金屬烷氧化物。尤其是就提高轉印精度及轉印速度之觀點而言,較佳為溶膠凝膠材料含有至少兩種金屬種類不同之金屬烷氧化物。作為兩種金屬種類不同之金屬烷氧化物之金屬種類之組合,例如,可列舉Si與Ti、Si與Zr、Si與Ta、Si與Zn等。就耐乾式蝕刻性之觀點而言,較佳為金屬種類包含Si之金屬烷氧化物之莫耳濃度(CSi)與含有Si以外之金屬種類M1之金屬烷氧化物(CM1)之比率CM1/CSi為0.2~15。就將功能層1材料塗佈於載體10之凹凸結構11上而配置功能層1時之塗佈乾燥時之穩定性之觀點而言,CM1/CSi較佳為0.5~15。就物理強度之觀點而言,CM1/CSi更佳為5~8。
再者,CM1/CSi於上述最廣之範圍(0.2~15)中,若為0.2~10之範圍,則以功能層1作為掩膜而對功能層2進行蝕刻加工時之功能層1之形狀穩定性提高,故而較佳。尤其是若為0.2~5之範圍,則功能層1之蝕刻時之物理穩定性提高,故而較佳,更佳為0.2~3.5。又,以0.23~3.5之功能層1作為掩膜而對功能層2進行蝕刻加工時之功能層1之輪廓形狀穩定性提高,故而較佳。基於同樣之觀點,更佳為0.25~2.5。
就功能層1之轉印精度及耐乾式蝕刻性之觀點而言,功能層1較
佳為包含無機片段與有機片段之混成物。作為混成物,例如,可列舉無機微粒與可進行光聚合(或熱聚合)之樹脂之組合、無機前驅物與可進行光聚合(或熱聚合)之樹脂、有機聚合物與無機片段藉由共價鍵鍵結而成之分子、或無機前驅物與分子內具備光聚合性基之無機前驅物等。於使用溶膠凝膠材料作為無機前驅物之情形時,意指除了含有矽烷偶合劑之溶膠凝膠材料以外,包含可進行光聚合之樹脂。於混成物之情形時,例如,可混合金屬烷氧化物、具備光聚合性基之矽烷偶合材、或自由基聚合系樹脂等。為了進一步提高轉印精度,亦可於該等中添加矽酮。又,為了提高乾式蝕刻耐性,溶膠凝膠材料部分亦可預先進行預縮合。含有矽烷偶合劑之金屬烷氧化物與光聚合性樹脂之混合比率就耐乾式蝕刻性與轉印精度之觀點而言,較佳為3:7~7:3之範圍。更佳為3.5:6.5~6.5:3.5之範圍。若混成物中所使用之樹脂可進行光聚合,則可為自由基聚合系,亦可為陽離子聚合系,並無特別限定。
又,於採用無機前驅物與分子內具備光聚合性基之無機前驅物作為混成物之情形時,可採用金屬種類包含Si以外之金屬元素之金屬烷氧化物作為無機前驅物,採用具備光聚合性基之矽烷偶合材作為分子內具備光聚合性基之無機前驅物。又,亦可含有該等之矽酮。
進而,對於使用功能轉印體14而得之包含功能層1/功能層2/被處理體20之積層體21,就降低以功能層1作為掩膜而對功能層2進行蝕刻時之功能層2側面之粗糙程度之觀點而言,較佳為採用有機聚合物與無機片段藉由共價鍵鍵結而成之分子、或無機前驅物與分子內具備光聚合性基之無機前驅物。作為無機前驅物與分子內具備光聚合性基之無機前驅物,例如,可列舉選定金屬烷氧化物作為無機前驅物,並且選定具備光聚合性基之矽烷偶合材作為分子內具備光聚合性基之無機前驅物。作為無機前驅物而使用之金屬烷氧化物之金屬種類尤佳為
Ti、Ta、Zr或Zn,最佳為Ti、Zr或Zn。
作為功能層1所含之光聚合性基,可列舉丙烯醯基、甲基丙烯醯基、丙烯醯氧基、甲基丙烯醯氧基、丙烯酸基、甲基丙烯酸基、乙烯基、環氧基、烯丙基、氧雜環丁基等。
作為功能層1所含之公知樹脂,可列舉光聚合性樹脂與熱聚合性樹脂之兩者、或任一種樹脂。例如,除了上述所說明之構成載體10之樹脂以外,可列舉光微影用途所使用之感光性樹脂、奈米壓印微影用途所使用之光聚合性樹脂或熱聚合性樹脂等。尤佳為含有由乾式蝕刻而得之功能層1所含之樹脂之蝕刻速率(Vm1)與功能層2之蝕刻速率(Vo1)之比率(Vo1/Vm1)滿足1≦Vo1/Vm1≦50之樹脂。
形成功能層1之材料較佳為含有溶膠凝膠材料。藉由含有溶膠凝膠材料,不僅耐乾式蝕刻性良好之功能層1向載體10之凹凸結構11內部之填充變得容易,而且可增大對功能層2進行乾式蝕刻時之縱向之乾式蝕刻速率(Vr⊥)與橫向之乾式蝕刻速率(Vr//)之比率(Vr⊥/Vr//)。作為溶膠凝膠材料,可僅使用具有單一之金屬種類之金屬烷氧化物,亦可併用具有不同之金屬種類之金屬烷氧化物,較佳為含有具有金屬種類M1(其中,M1係選自由Ti、Zr、Zn、Sn、B、In、及Al所組成之群中之至少一種金屬元素)之金屬烷氧化物、與具有金屬種類Si之金屬烷氧化物之至少兩種金屬烷氧化物。又,作為功能層1材料,亦可使用該等溶膠凝膠材料與公知之光聚合性樹脂之混成物。
就抑制乾式蝕刻時之物理破壞之觀點而言,功能層1之材料較佳為由縮合與光聚合之兩者、或任一者引起之硬化後之相分離較小。此處,所謂相分離可藉由穿透式電子顯微鏡(TEM)之對比度進行確認。就功能層1之轉印性之觀點而言,較佳為根據TEM之對比度,相分離尺寸為20nm以下。就物理耐久性及耐乾式蝕刻性之觀點而言,相分離尺寸較佳為15nm以下,更佳為10nm以下。再者,就抑制相分離之
觀點而言,較佳為於溶膠凝膠材料中含有具備光聚合性基之矽烷偶合劑。
作為構成功能層1之可進行光聚合之自由基聚合系樹脂,可採用公知通常之自由基聚合系樹脂,尤其是自由基聚合系之丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯。再者,雖然亦取決於與被處理體20之組合,但上述自由基聚合系樹脂較佳為非含氟自由基聚合系樹脂。再者,於含有自由基聚合系樹脂之情形時,可含有適合於樹脂之聚合起始劑、例如光聚合起始劑或熱聚合起始劑。
構成功能層1之可進行光聚合之陽離子聚合系之樹脂可選擇公知通常之陽離子聚合系樹脂。例如,可列舉環氧化合物、氧雜環丁烷化合物、或乙烯醚化合物等,作為環氧化合物,可列舉脂環式環氧化合物、或縮水甘油醚。再者,於使用陽離子聚合系樹脂之情形時,可使用對該樹脂而言較佳之聚合起始劑、例如熱聚合起始材或光酸產生劑。
作為加工用掩膜之功能層2只要滿足上述之蝕刻速率比(選擇比),則無特別限定。作為構成功能層2之材料,只要至少含有上述所說明之樹脂即可。進而,藉由同時含有分子量低於樹脂之單體,轉印性提高。
就轉印精度之觀點而言,較佳為功能層1與功能層2進行化學鍵結。因此,較佳為於功能層1含有光聚合性基之情形時,功能層2亦含有光聚合性基,於功能層1含有熱聚合性基之情形時,功能層2亦含有熱聚合性基。又,為了藉由與功能層1中之溶膠凝膠材料之縮合而產生化學鍵,於功能層2中亦可含有溶膠凝膠材料。作為光聚合方式,存在自由基系與陽離子系,就硬化速度與乾式蝕刻耐性之觀點而言,較佳為僅自由基系、或自由基系與陽離子系之混成物系。於混成物之情形時,較佳為按照以重量比率計為3:7~7:3將自由基聚合系樹脂
與陽離子聚合系樹脂加以混合,更佳為3.5:6.5~6.5:3.5。
就乾式蝕刻時之功能層2之物理穩定性與操作之觀點而言,硬化後之功能層2之Tg(玻璃轉移溫度)較佳為30℃~300℃,更佳為60℃~250℃。
就功能層2與被處理體20之密接性、及功能層2與功能層1之密接性之觀點而言,由功能層2之比重法而得之收縮率較佳為5%以下。
其次,對本實施形態之功能轉印體14之載體10進行說明。載體10只要形成有凹凸結構11,則無特別限定,作為構成材料,可使用已說明之構成功能層12之材料。除此以外,亦可使用例如矽、石英、鎳、鉻、藍寶石、碳化矽、金剛石、類鑽碳或含氟類鑽碳等無機材。
較佳為減少載體10之凹凸結構11之表面之自由能。即,藉由減小凹凸結構11與功能層12之物理及化學接著力,可於不破壞功能層12之情況下藉由一定之應力將其剝離。作為減少自由能之方法,可採用對凹凸結構11進行脫模處理、選定自由能較低之材質、或加入降低表面之自由能之成分之方法等。針對凹凸結構11之脫模處理可採用公知之通常已知之脫模處理,可使用通常之防污劑、調平材、撥水劑或防指紋附著劑等。又,亦可於進行脫模處理前以金屬或金屬氧化物被覆凹凸結構11之表面。於該情形時,可提高脫模處理之均勻性與凹凸結構11之強度。作為自由能較低之材質,可使用以聚四氟乙烯(PTFE)或全氟聚醚(PFPE)為代表之含氟樹脂或以聚二甲基矽氧烷(PDMS)為代表之矽酮樹脂等。作為加入降低表面之自由能之成分之方法,可利用偏析或溢出等。例如,可使用氟成分、甲基成分之偏析、或矽酮成分之溢出等。再者,加入降低表面之自由能之成分之方法亦可對功能層12進行。例如,藉由於功能層12中加入氟成分或矽酮成分,而可利用氟成分之偏析或矽酮成分之溢出,因此可大幅降低功能層12與凹凸結構11之接著強度。
尤其是就不論功能層12之種類如可均降低功能層12與載體10之密接力之觀點而言,載體10之凹凸結構11之表面之自由能較佳為3erg/cm2以上且18erg/cm2以下。其原因在於,即便於任意改變功能層12之自由能、即功能層12之材料之情形時,根據因功能層12與載體10相接而變化之吉布斯自由能之變化所計算之密接性亦可於上述範圍內出現峰/谷。尤其是就減小剝離去除載體10時之摩擦力之觀點而言,最佳為3erg/cm2以上且15erg/cm2以下。又,於藉由偏析降低載體10之凹凸結構11之表面自由能之情形時,藉由轉印法製造載體10時所使用之主模(鑄模)之表面自由能較佳為3erg/cm2以上且18erg/cm2以下。藉由滿足該範圍,載體10之轉印精度提高,同時可藉由偏析而良好地降低載體10之凹凸結構11之表面自由能。
於載體10為軟性之情形時,構成凹凸結構11之材質可採用光硬化性樹脂之硬化物、熱硬化性樹脂之硬化物或熱塑性樹脂等。另一方面,於載體10為非軟性之情形時,作為構成凹凸結構11之材質,可使用金屬或金屬氧化物等。例如,可使用矽、石英、鎳、鉻、藍寶石、碳化矽、金剛石、類鑽碳或含氟類鑽碳等無機材。又,於非軟性之情形時,亦可於非軟性之支持基材上形成含有樹脂之凹凸結構11。於軟性或非軟性之情形時,均較佳為如已說明般降低凹凸結構11之表面之自由能。
又,於載體10為軟性之情形時,可連續且大面積地將功能層12轉印賦予至被處理體20。就該觀點而言,構成凹凸結構11之原料較佳為光硬化性樹脂組成物,尤佳為連續藉由光奈米壓印法轉印形成圓筒狀之主捲筒表面之凹凸結構11而製造。
凹凸結構11之平均間距係使用上述距離(t)之測定所使用之SEM進行測定。利用SEM進行之觀察係對功能轉印體14之載體10之凹凸結構11之表面進行。因此,凹凸結構11之平均間距之測定係對去除功能層
12而露出凹凸結構11之載體10、或製造功能轉印體14前之載體10進行。功能層12之去除係藉由將功能層12轉印至被處理體20、或藉由溶解僅去除功能層12而進行。於使用SEM之測定中,以於SEM之觀察圖像內鮮明地觀察到100以上且200以下之凹凸結構11之複數個凸部11b或複數個凹部11a之倍率進行測定,根據同一觀察圖像求出平均間距尺寸。為了求出上述均方根高度(Rq),成為測定對象之樣品係測定與AFM測定所使用之樣品大致相同之位置。再者,作為SEM,可使用日立超高解析場發射掃描電子顯微鏡SU8010(Hitachi High-Technologies股份有限公司製造)。又,測定中之加速電壓可根據對樣品之充電或樣品之灼燒而適當進行通常設定,推薦1.0kV。
又,每間隔20μm進行一次拍攝,獲得5個觀察圖像。針對各觀察圖像,各任意測定10個間距。即,獲得共計50點之間距作為資料。將該共計50點之間距之算術平均值定義為平均間距。所謂間距,於拍攝圖像內觀察到複數個獨立之凸部11b之情形時係定義為凸部11b之頂部之中央部彼此之最短距離。另一方面,於拍攝圖像內觀察到複數個獨立之凹部11a之情形時係定義為凹部11a之開口部之中央部彼此之最短距離。換言之,若載體10之凹凸結構11為點狀,則最接近之點間之凸部頂部中央部彼此之距離為間距,若為孔狀,則最接近之孔間之凹部開口部中央部彼此之距離為間距,若為線與間隙狀,則最接近之線之凸部頂部中央部彼此之距離為間距。再者,於為線與間隙狀之情形時,線之寬度方向之中央部為頂部中央部。再者,於如格子狀般混合存在線或間隙與點狀凸部或孔狀凹部之情形時,對點凸部或孔狀凹部測定間距。
其次,關於載體10之凹凸結構11之立體方向之較佳範圍,關注平均縱橫而進行說明。所謂平均縱橫係載體10之凹凸結構11之凸部11b底部之平均直徑除以平均高度而獲得之值、或凹部11a開口部之平均
直徑除以平均深度而獲得之值。凸部11b底部之平均直徑或凹部11a開口部之平均直徑係自求出平均間距時之觀察起同時進行計測。另一方面,平均高度或平均深度係自求出距離(t)時之觀察起同時進行計測。
凸部11b底部之直徑係定義為於求出平均間距時之觀察圖像中所觀察到之對於複數個獨立之凸部11b之輪廓的外接圓之直徑。此處,與平均間距同樣地選取50點之計測資料,將該等之算術平均值作為凸部11b底部之平均直徑。另一方面,凹部11a開口部之直徑係定義為於求出平均間距時之觀察圖像中所觀察到之複數個獨立之凹部11a之開口部的內切圓之直徑。此處,與平均間距同樣地選取50點之計測資料,將該等之算術平均值作為凹部11a開口部之平均直徑。再者,於為線與間隙之情形時,線寬相當於上述凸部底部之直徑,間隙相當於上述凹部開口部之直徑。又,於如格子狀般混合存在線或間隙與點狀凸部或孔狀凹部之情形時,對點凸部或孔狀凹部測定凸部底部或凹部開口部之直徑。
高度係定義為於求出距離(t)時之觀察圖像中所觀察到之複數個獨立之凸部11b之高度。此處,與距離(t)同樣地選取25點之計測資料,將該等之算術平均值作為平均高度。另一方面,深度係定義為於求出距離(t)時之觀察圖像中所觀察到之複數個獨立之凹部11a之深度。此處,與距離(t)同樣地選取25點之計測資料,將該等之算術平均值作為平均深度。再者,於為線與間隙之情形時,線相當於上述凸部,間隙相當於上述凹部。又,於如格子狀般混合存在線或間隙與點狀凸部或孔狀凹部之情形時,對點凸部或孔狀凹部測定高度或深度。
平均縱橫係凸部11b底部之平均直徑/平均高度、或凹部11a開口部之平均直徑/平均深度。平均縱橫會對將載體10自功能層12剝離去除時所對功能層12施加之剝離能、更具體而言為作為構成剝離能之一要素之力矩能產生影響。尤其於增大剝離速度之情形時,由於對積層
體之功能層12之凸部所施加之脈動增大,故而該力矩能變大。剝離能之上限值係於確定平均間距之上限值時,衡量理論與實驗之對應性而求出。此處,將現實中有效之剝離速度之上限值設為5m/min,計算出達到剝離能之上限值時之平均縱橫。就該方面而言,可知為了抑制轉印賦予至被處理體20上之功能層12之凸部之破損,平均縱橫較佳為5以下。又,於加入考慮由剝離去除載體10時之加速度所產生之力之情形時,平均縱橫較佳為3.5以下。尤其是為了不僅於被處理體20之形狀為平板狀之情形,而且於為透鏡狀或圓柱、圓錐狀等情形時,亦於增大剝離速度之情形時提高轉印精度,縱橫較佳為2.5以下。又,就功能層12於載體10之凹凸結構11上之配置精度提高之方面、及剝離時之力大幅減少之方面而言,平均縱橫最佳為1.5以下。再者,就提高功能層12之配置精度、及凹凸結構11特有之功能之發揮程度之觀點而言,下限值為0.1以上。尤其是若為0.3以上,則工業生產性進一步提高,故而較佳。基於同樣之觀點,最佳為0.5以上。
於本實施形態之功能轉印體14中,保護層13只要可滿足上述所說明之比率(Rq/t),則無特別限定。尤其是作為保護層13,可使用膜狀者,可採用對基材膜塗佈黏著劑而成之塗佈型或使膜本身具有黏著性之自黏著型中之任一者。於塗佈型之情形時,作為基材膜之材質,並無特別限制,例如,可列舉聚乙烯、聚烯烴共聚物、聚丙烯、乙烯乙酸乙烯酯共聚物、聚對苯二甲酸乙二酯、聚萘二甲酸乙二酯、聚碳酸酯、三乙醯纖維素、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚醯亞胺等,可包含上述材質中之任一種以上。作為對基材膜所塗佈之黏著劑,並無特別限制,只要為與功能層12具有適度之接著性者即可。於保護層13為自黏著型之膜之情形時,可以1層以上而形成,作為其材質,並無特別限制,例如,可列舉聚乙烯、聚烯烴共聚物、聚丙烯、乙烯乙酸乙烯酯共聚物、聚對苯二甲酸乙二酯、聚萘二甲酸乙二酯、聚碳酸酯、三乙
醯纖維素、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚醯亞胺等,可包含上述材質中之任一種以上。於將保護層13自功能層12剝離時,為了降低保護層13之黏著成分於功能層12中之殘存率,作為保護層13,較佳為自黏著型。又,自黏著型之材質中,更佳為使用聚烯烴共聚物、乙烯乙酸乙烯酯共聚物、聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯,進而最佳為使用聚烯烴共聚物、乙烯乙酸乙烯酯共聚物。藉此,可製作與功能層12具有適度之接著力、於功能層12與保護層13之間不摻氣之功能轉印體14。又,保護層13之成分不會附著殘存於功能層12中,而可將保護層13徹底去除。
就與功能層12之接著性之觀點而言,保護層13可視需要於保護層13之功能層12面側形成易接著層或脫模層。又,亦可進行表面處理,例如,可列舉電暈放電處理、火焰處理、紫外線照射處理、高頻照射處理、輝光放電照射處理、活性電漿照射處理、雷射光線照射處理等。
作為將功能層12與保護層13貼合之方法,可使用層壓步驟。作為層壓機,可使用:使用一對加熱輥之一段式層壓機;使用兩對以上之加熱輥之多段式層壓機;以容器覆蓋進行層壓之部分後藉由真空泵進行減壓或使其成為真空之真空層壓機等。
層壓時於對功能轉印體14施加之線壓為1kg/cm以上之情形時,功能層12與保護層13之貼合性良好,進入功能層12與保護層13之間之空氣較少,因此可良好地捲取。又,於線壓為150kg/cm以下之情形時,為了抑制因壓力導致載體10之凸凹形狀破損,線壓較佳為1kg/cm以上且150kg/cm以下。進而,更佳為4kg/cm以上、未達100kg/cm。於本說明書中,線壓係定義為功能轉印體14與層壓輥接觸之部分之每單位長度之加壓壓力。
層壓機輥可不進行加熱,於需要提高功能層12與保護層13之接著力、提高捲取精度之情形時,亦可進行加熱。加熱溫度為不引起如
下情況之程度即可:保護層13之黏度降低,無法自功能層12剝離;或保護層13之一部分附著殘存於功能層12。
層壓步驟時功能轉印體14之搬送速度並無特別限定,於未達20.0m/min之情形時,功能層12與保護層13之貼合性較高,捲取精度較高。又,若為0.3m/min以上,則生產性較高,製造成本變低,因此功能轉印體14之搬送速度較佳為0.3m/min以上、未達20.0m/min。進而,更佳為1.0m/min以上、未達10.0m/min。
藉由卡氏法(水分計)測定功能轉印體14時之水分量較佳為5重量%以下。藉由滿足該範圍,功能轉印體14之保存穩定性提高。尤其是就進一步擴展保存或輸送環境之環境控制幅度之觀點而言,該水分量更佳為1.5重量%以下,最佳為0.1重量%以下。再者,下限值並無特別限定,可於功能轉印體不產生龜裂等之範圍中適當進行設定。
藉由加熱GC/MS(gas chromatography/mass spectrometry,氣相層析/質譜法)測定功能轉印體14時之溶劑量較佳為100μg/g以下。藉由滿足該範圍,可抑制功能層所表現之功能之劣化。尤其是若為10μg/g以下,則抑制被處理體20之面內之功能層之斑紋的效果提高,若為2μg/g以下,則抑制凹凸結構11之級別之功能之斑紋的效果提高,故而較佳。再者,若為0.5μg/g以下,則進一步表現出上述效果,故而較佳,最佳為0.1μg/g以下。再者,下限值並無特別限定,可於功能轉印體不產生龜裂等之範圍中適當進行設定。自切成10mm×20mm之功能轉印體14剝離去除保護層13,然後進行加熱GC/MS測定。具體而言,將剝離保護層13之10mm×20mm切割分成2mm×5mm之短條,配置於試樣杯中。其後,對試樣進行加熱,進行GC/MS測定。作為進行測定時之溶劑,係製造功能轉印體14時所使用之溶劑,較理想為至少2-丙醇與丙二醇單甲醚滿足上述範圍。
本實施形態之功能轉印體14之特徵在於:其係膜狀,功能轉印
體14之一端部與芯棒連接,且功能轉印體14被捲取於芯棒上。
上述芯棒之材質並無特別限定,紙粉、粉塵之產生較少、表面平滑性較高之材質為宜。例如,可採用聚乙烯樹脂、聚苯乙烯樹脂、ABS(丙烯腈、丁二烯、苯乙烯之共聚物)樹脂等。
功能轉印體14係用以對被處理體20轉印功能轉印體14之凹凸結構11。尤其是藉由至少依序包括如下步驟,而可將功能轉印體14之凹凸結構11之精度轉印至被處理體20:將功能轉印體14直接抵接於被處理體20之一主表面上之步驟;將載體10去除之步驟。
被處理體20之材質或形狀並無特別限定。材質可為有機物,亦可為無機物。例如可列舉:以合成石英或熔融石英為代表之石英;以無鹼玻璃、低鹼玻璃、鈉鈣玻璃為代表之玻璃;矽、鎳、藍寶石、金剛石、金屬鋁、非晶氧化鋁、多晶氧化鋁、單晶氧化鋁、氧化鈦、SUS、包含功能層12所例示之金屬元素之金屬、含有功能層12所例示之金屬元素之金屬氧化物、氧化鐵、氧化銅、鉻、碳化矽、雲母、氧化鋅、半導體基材(氮化物半導體基材等)、尖晶石基材、以ITO(Indium Tin Oxides,氧化銦錫)為代表之透明導電無機物、紙、合成人造革、皮、或功能層12所例示之有機物等。作為形狀,可列舉圓盤狀、平板狀、n角柱狀、n角錐狀、透鏡狀、球形狀、膜狀或片狀等。再者,上述n角柱狀或n角錐狀包含含有曲率半徑超過0之角部之n角柱狀或n角錐狀。再者,於使用晶圓形狀者作為被處理體20之情形時,其大小較佳為2英吋以上。其原因在於,藉由為2英吋以上,被處理體20之緣部之影響變小,轉印有凹凸之有效面積增大。
繼而,關於將功能轉印體14用作加工用掩膜之轉印體之情形,對功能層12之更佳之配置進行說明。藉由將功能轉印體14用作加工用掩膜之轉印體,可對被處理體20進行凹凸加工。即,使用加工有凹凸結構11之被處理體20,可實現如上所述之各種用途。再者,以下只要
無特別說明,則視為滿足已說明之功能轉印體14之層結構或使用方法、各種物性等。
藉由以將用以對被處理體20進行凹凸加工之掩膜功能轉印形成於被處理體20上為目的而使用本實施形態之功能轉印體14,可提高被處理體20之面內之凹凸加工精度。其原因在於,可藉由功能轉印體14之載體10之凹凸結構11之精度預先決定而確保作為掩膜而發揮功能之功能層12之厚度或凹凸結構11之大小及排列之類之要素。於含有兩層以上之功能層12之情形時,至少一層以上之功能層12作為被處理體20之加工用掩膜而發揮功能,至少一層以上之功能層12作為用以對其他功能層12進行加工之掩膜而發揮功能。即,藉由使用功能轉印體14,可對被處理體20之表面轉印賦予功能層12。於該功能層12包含兩層以上之層之情形時,使一層以上之功能層12作為其他功能層12之加工用掩膜而發揮功能,藉由例如乾式蝕刻對其他功能層12進行凹凸加工。其後,可以其他功能層12作為加工用掩膜,藉由例如乾式蝕刻或濕式蝕刻對被處理體20進行凹凸加工。另一方面,於功能層12為單層之功能層12之情形時,可以功能層12作為加工用掩膜,藉由例如乾式蝕刻或濕式蝕刻對被處理體20進行凹凸加工。
以下,存在將用以對被處理體20賦予掩膜功能之功能轉印體14稱為掩膜轉印體14之情形。又,於掩膜轉印體14之說明中使用乾式蝕刻速率之用語,其係定義為對不具有凹凸結構11之平坦之面之乾式蝕刻速率。
又,於使用掩膜轉印體14時,藉由於被處理體20之表面預先設置硬質掩膜層,可將功能層12轉印賦予至硬質掩膜層上。於該情形時,可藉由掩膜轉印體14對硬質掩膜進行凹凸加工。藉由使用所得之經凹凸加工之硬質掩膜,可對被處理體20進行凹凸加工。尤其是於使用硬質掩膜之情形時,對於被處理體20之凹凸加工,可較佳地使用濕
式蝕刻。
例如,藉由使用上述所說明之掩膜轉印體14,選定藍寶石晶圓、碳化矽晶圓、LED用磊晶晶圓或矽晶圓作為被處理體20,可對被處理體20之表面進行凹凸加工。即,可於被處理體20之表面形成含有與被處理體20相同之材質之凹凸結構11。此處,由於凹凸結構11之精度係藉由掩膜轉印體14所確保,因此可跨被處理體20之面內而獲得均等之凹凸結構11。藉由使用此種附有凹凸結構之被處理體,可製造高效率之LED。即,可於組裝LED時較佳之位置進行凹凸加工,因此LED元件之缺陷率降低。進行更具體地說明。藉由使用附有凹凸結構之被處理體組裝LED元件其效率會提高之理由有兩個。首先,其原因在於,於將LED所使用之半導體結晶層於附有凹凸結構之被處理體進行成膜之CVD步驟中,半導體結晶層之成長模式被打亂,錯位減少,伴隨於此,內部量子效率提高。此外,其原因在於,若關注使用LED元件時,則自半導體結晶層發出之光入射至附有凹凸結構之被處理體之凹凸結構時,其行進方向發生變化,波導模式瓦解,由此光提取效率提高。為了同時提高此種內部量子效率與光提取效率之兩者,需要微細之凹凸結構。根據此種背景,例如,於數微米之異物附著於附有凹凸結構之被處理體之凹凸結構面之情形時,會破壞數十個至數百個微細結構。異物之生成部位根據環境而會發生較大變化,可容易想像的是附有凹凸結構之被處理體之移動越多,異物附著機率越大。就該觀點而言,藉由於可製造LED元件之位置,製造附有凹凸結構之被處理體,可減少異物之附著數,並且使異物管理變得容易。因此,可降低LED元件之缺損率。
藉由於經凹凸加工之藍寶石之凹凸結構面上至少成膜n型半導體層、發光層、p型半導體層,而製作n型電極及p型電極,可製造LED元件。LED之效率由電子注入效率、內部量子效率及光提取效率之積
所決定。此處,由於內部量子效率會受到LED元件之半導體層之結晶性或錯位數等之影響,因此於製造LED元件後非常難以改善。
尤其是於凹凸結構存在數十個以上之凹凸結構集合而成之大小之缺陷之情形時,因半導體結晶層之特異成長而導致LED之發光特性降低,並且良率降低。藉由對被處理體20進行凹凸加工所製作之凹凸結構11,可促進半導體結晶層之錯位之分散化與錯位密度之降低,因此,可大幅提高內部量子效率。即,藉由使用掩膜轉印體14,發光特性之均勻性提高,並且可提高良率。
繼而,對功能轉印膜捲筒進行說明。功能轉印膜捲筒至少包含芯棒、將功能轉印體連接至芯棒之接著部,藉此可抑制搬送中之物性或物理變化,同時使用時之通用性增加。將功能轉印體14連接至芯棒之接著部並無特別限定,較佳為藉由接著劑進行固定或藉由接著帶進行固定,就芯棒之再利用之觀點而言,較佳為接著帶。
尤其是藉由功能轉印體滿足下述要件,可有效地抑制製造功能轉印膜捲筒時之工業性、及保管或搬送時之功能層之物理劣化,故而較佳。圖3係表示本實施形態之功能轉印膜捲筒所使用之功能轉印體之說明圖。如圖3所示,首先,將功能轉印體14之支持基材15之長度設為A[m]。此處,於支持基材15之單面設置有凹凸結構11。將該設置有凹凸結構11之部分之長度設為B[m]。將沿長度方向觀察支持基材15時之各端部分別記作x、y。凹凸結構11係以距支持基材15之端部x為C[m]之內側之地點作為起點而設置B[m]。即,自支持基材15之端部y起隔開A-(B+C)[m]之間隔而設置凹凸結構11。換言之,支持基材15於距端部x為C[m]之部分與距端部y為A-(B+C)[m]之部分不具備凹凸結構11。於凹凸結構11上配置功能層12。此處,將沿長度方向觀察配置有凹凸結構11之區域時之支持基材15之端部x側之端部記作1,將支持基材15之端部y側之端部記作m。功能層12係自端部1起朝向凹凸
結構11之內側,隔開D[m]之間隔而設置E[m]。換言之,於長度B[m]之凹凸結構11中,距端部1為D[m]及距端部m為B-(D+E)[m]之部分不具備功能層12。
於此種功能轉印體14中,於藉由將支持基材15之端部x側固定、捲取至芯棒而製造之功能轉印膜捲筒之情形時,相對於功能轉印膜捲筒之剖面之圓筒度提高。即,可減小針對功能層12之物理外力,因此可抑制保管或搬送中功能層12發生物理劣化之情況。再者,若將上述表示距離之符號A~E記作例如(A,B,C,D,E),則可採用(200,150,25,0.5,149)或(500,440,30,0.5,339)等構成。
進而,若於芯棒之軸方向兩端面分別設置圓形側板,則可抑制搬送中之功能轉印膜捲筒之偏移,尤其是模具之凹凸結構11與功能層12之保護能力提高,故而較佳。再者,可於側板設置複數條槽。進而,可以該槽為導引捲取膜狀之功能轉印體14。
就功能轉印體14之製造及使用之觀點而言,芯棒較佳為具有軸孔。芯棒之外徑並無特別限定,就製造及使用時之操作之觀點而言,較佳為4cm以上且15cm以下。又,搬送時之功能轉印膜捲筒之直徑可大於芯棒之長度,亦可小於芯棒之長度。
功能轉印體14於芯棒之固定較佳為利用終止帶(end tape)。將終止帶之終端部固定於芯棒之外表面。另一方面,將終止帶之始端部固定於功能轉印體14之與功能層12為相反側之面。藉由滿足該等要件,可抑制凹凸結構11之破壞,且抑制功能層12之膜厚變動,並且可將功能轉印體14捲取至芯棒,而製造功能轉印膜捲筒。尤其是若終止帶之一部分或整個面之色相與功能轉印體14之色相不同,則表現出通知功能轉印體14已使用完畢之功能,因此就安全性之觀點而言較佳。
終止帶之長度可根據使用功能轉印膜捲筒之裝置規格適當進行選擇,就功能轉印膜捲筒之捲取性能之觀點而言,較佳為0.3m以上
且10m以下。就同樣之效果而言,更佳為0.5m以上且3m以下,最佳為1m以上且3m以下。終止帶之厚度可根據對使用功能轉印膜捲筒之裝置所要求之強度適當進行選擇,較佳為10μm以上且100μm以下。尤其是就進一步提高安全性之觀點而言,更佳為30μm以上且70μm以下。進而,終止帶之寬度只要適合功能轉印體之模具之寬度即可。
構成終止帶之材料並無特別限定,較佳為樹脂。尤其是就芯棒之再利用及功能轉印體14之捲取性能之觀點而言,可使用包含以下物質之帶等:聚對苯二甲酸乙二酯、聚萘二甲酸乙二酯、聚間苯二甲酸乙二酯、聚對苯二甲酸丁二酯、聚烯烴、聚乙酸酯、聚碳酸酯、聚苯硫醚、聚醯胺、乙烯乙酸乙烯酯共聚物、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、合成橡膠、液晶聚合物等。
進而,終止帶若預先至少對其中一面實施防滑加工,則於功能轉印膜捲筒中,可防止終止帶間之滑動,因此可提高功能轉印膜捲筒之捲取性能及搬送時之物理穩定性,故而較佳。作為防滑加工,可列舉壓紋加工、噴砂加工、或橡膠之塗佈等。尤其是於終止帶之長度為25cm以上之情形時有效,依序於50cm以上、1m以上之情形時上述效果變得更顯著。
以下,參照圖4對本實施形態之功能轉印膜捲筒之具體例進行說明。圖4係表示將本實施形態之功能轉印膜捲筒中之功能轉印體固定於芯棒之方法之說明圖。
如圖4所示,功能轉印體401之終端部401a包含終止帶402、覆帶403、及膠帶404。藉由此種構成,芯棒405與功能轉印體401之固定強度提高,因此功能轉印體401之捲取精度提高,可製造良好之功能轉印膜捲筒。進而,由於可抑制搬送功能轉印膜捲筒時之偏移,因此可抑制模具之凹凸結構之破壞或功能層之膜厚變動。
對將功能轉印體401固定於芯棒405之方法進行更詳細地說明。
終止帶402將功能轉印體401與芯棒405連結。終止帶402之終端部402a係固定於芯棒405之外表面405a。該固定可使用雙面膠帶等進行。作為雙面膠帶,例如可列舉寺岡製作所公司製造之雙面膠帶。另一方面,終止帶402之前端部402b藉由覆帶403及膠帶404而與構成功能轉印體401之載體406之終端部406a接合。
覆帶403覆蓋功能轉印體401中為於載體406上設置有功能層407之側且至少為未形成功能層407之區域401b。此處,覆帶403亦可用於通知捲取於芯棒405之功能轉印體401之殘量較少。於該情形時,就進行目視檢測或自動檢測之觀點而言,較佳為覆帶之色相與模具及功能層407之色相不同。
較佳為覆帶403之一端部403a延存至終止帶402之前端部402b側,將功能轉印體401之載體406之終端部406a與終止帶402之前端部402b接合。再者,亦可於功能層407之終端部407a與覆帶403之另一端部403b之間設置間隙,但為了抑制功能轉印體401之功能層407自載體406之凹凸結構局部剝離,較佳為覆帶403之另一端部403b以覆蓋功能層407之終端部407a之方式延存。
就安全性及功能轉印體401之捲取精度之觀點而言,覆帶403之厚度較佳為10μm以上且100μm以下,更佳為30μm以上且70μm以下。覆帶403之寬度可與功能層407之寬度或載體406之寬度相適應。
膠帶404發揮提高功能轉印體401與終止帶402之接合強度、提高功能轉印體401之捲取精度與使用時之安全性之效果。膠帶404之一個面為黏著面,係於為載體406與終止帶402之接合部、且為載體406之背面406c側設置黏著面。再者,於僅覆帶403之接著強度提高、而充分發揮安全性及捲取精度之情形時,亦可不設置膠帶404。又,於膠帶404之接著強度大、而充分發揮安全性及捲取精度之情形時,可使覆帶403延存至終止帶402之前端部402b側。
就充分提高功能轉印體401與終止帶402之接合強度,同時提高捲取精度之觀點而言,膠帶404之長度較佳為5mm以上且100mm以下。尤其是就使用膠帶404時之操作性之觀點而言,較佳為50mm以下,更佳為25mm以下。就捲取精度及減小功能轉印膜捲筒之功能層407之膜厚分佈之觀點而言,膠帶404之厚度較佳為10μm以上且100μm以下,更佳為30μm以上且70μm以下。又,膠帶404之寬度可與功能層407或模具之寬度相適應。
如上述所說明般,於功能轉印體401之終端側形成至少不存在功能層407之區域401b。該區域401b較佳為自功能轉印體401之終端朝向始端設置至少芯棒405之1捲程度以上之長度。
藉由於功能轉印體401設置至少不存在功能層407之區域401b具有以下效果。於將功能轉印體401捲繞於芯棒405之功能轉印膜捲筒中,區域401b位於功能轉印體401與終止帶402之接合部(膠帶404)之正上方。此處,藉由以區域401b覆蓋該接合部,即便接合部存在若干不整,亦可抑制由此導致之模具之凹凸結構之破壞、或功能層407之膜厚變動。此處,基於上述理由,區域401b之長度只要至少長於芯棒405之1捲程度之長度,則無特別限定。然而,就應對環境之觀點而言,雖然亦取決於芯棒405之直徑,但較佳為大致為50cm以下。
以下,對為了確認本發明之效果而進行之實施例進行說明。本發明並不受該實施例所限定。
(實施例1)
(a)圓筒狀主模之製作
圓筒狀主模之基材係使用圓筒狀之石英玻璃,藉由使用半導體雷射之直寫微影法於石英玻璃表面形成凹凸結構。首先,將石英玻璃表面充分洗淨而去除顆粒。其次,藉由濺鍍法於石英玻璃表面上成膜
光阻劑層。濺鍍法係使用3英吋之CuO(含有8atm%之Si)作為靶材(光阻劑層),以RF100W之功率實施,從而成膜20nm之光阻劑層。繼而,一面使石英玻璃旋轉,一面使用波長405nmn之半導體雷射進行一次曝光。繼而,使用波長405nmn半導體雷射對經一次曝光之光阻劑層進行曝光。藉由此時之曝光圖案控制凹凸結構之排列。其次,對曝光後之光阻劑層進行顯影。顯影係使用0.03wt%之甘胺酸水溶液處理240秒。其次,以經顯影之光阻劑層作為掩膜,藉由乾式蝕刻對蝕刻層(石英玻璃)進行蝕刻。乾式蝕刻係使用SF6作為蝕刻氣體,於處理氣壓1Pa、處理功率300W之條件下實施。藉由改變處理時間,而調整凹凸結構之開口部之大小及凹凸結構之深度。其次,使用pH值為1之鹽酸,僅將光阻劑層殘渣自表面賦予有凹凸結構之石英玻璃去除,而獲得圓筒狀主模。去除時間設為6分鐘。
於氮氣環境下對所得之圓筒狀主模之凹凸結構塗佈氟系表面處理劑(DURASURF(註冊商標)HD-1101Z,Daikin化學工業公司製造),於60℃下加熱1小時後,於室溫下靜置24小時而將其固定化。其後,以洗淨劑(DURASURF HD-ZV,Daikin化學工業公司製造)洗淨3次,實施脫模處理。
(b)載體之製作
以所製作之圓筒狀主模作為鑄模,應用光奈米壓印法,連續製作載體。作為構成載體之原料,係使用以下之材料1。
材料1...以含氟(甲基)丙烯酸胺基甲酸酯(OPTOOL(註冊商標)DAC HP(Daikin工業公司製造)):三羥甲基丙烷(EO改性)三丙烯酸酯(M350(東亞合成公司製造)):1-羥基環己基苯基酮(Irgacure(註冊商標)184(BASF公司製造)):2-苄基-2-二甲基胺基-1-(4-嗎啉基苯基)-丁酮-1(Irgacure 369(BASF公司製造))=17.5g:100g:5.5g:2.0g混合而成之材料
藉由微凹版塗佈(廉井精機公司製造),以塗佈膜厚成為6μm之方式將材料1塗佈於PET膜A-4100(東洋紡公司製造:寬300mm、厚100μm)之易接著面。繼而,藉由夾輥(0.1MPa)將塗佈有材料1之PET膜壓抵於圓筒狀主模,於大氣下、溫度25℃、濕度60%下,以燈中心下之累計曝光量成為1500mJ/cm2之方式,使用Fusion UV Systems Japan股份有限公司製造之UV曝光裝置(H BULB)照射紫外線,連續實施光硬化,而獲得表面轉印有凹凸結構之載體G1(長200m、寬300mm)。
其次,將載體G1視為模板,應用光奈米壓印法連續製作載體G2。即,載體G2之凹凸結構Ca與圓筒狀主模之凹凸結構相同。
藉由微凹版塗佈(廉井精機公司製造),以塗佈膜厚成為6μm之方式將材料1塗佈於PET膜A-4100(東洋紡公司製造:寬300mm、厚100μm)之易接著面。繼而,藉由夾輥(0.1MPa),將塗佈有材料1之PET膜壓抵於載體G1之凹凸結構面,於大氣下、溫度25℃、濕度60%下,以燈中心下之累計曝光量成為1200mJ/cm2之方式,使用Fusion UV Systems Japan股份有限公司製造之UV曝光裝置(H BULB)照射紫外線,連續實施光硬化,而獲得複數個表面轉印有凹凸結構之載體G2(長200m、寬300mm)。又,藉由SEM觀察到之載體G2之凹凸間距為460nm,深度為480nm。再者,SEM觀察係使用日立超高解析場發射掃描電子顯微鏡SU8010(Hitachi High-Technologies股份有限公司製造),於1.0kV之加速電壓下進行。
(c)功能轉印體之製作
將功能塗佈液1塗佈於載體G2之凹凸結構Ca面,而製作功能轉印體。
功能塗佈液1...藉由甲基乙基酮及丙二醇單甲醚之混合溶劑將以苄基系黏合劑樹脂:雙酚A EO改性二丙烯酸酯(ARONIX(註冊商標)M211B,東亞合成公司製造):丙烯酸苯氧基乙酯(Light acrylate
PO-A,共榮社化學公司製造):三羥甲基丙烷(EO改性)三丙烯酸酯(ARONIX M350,東亞合成公司製造):1-羥基-環己基-苯基-酮(Irgacure 184,BASF公司製造):2-苄基-2-二甲基胺基-1-(4-嗎啉基苯基)-丁酮-1(Irgacure 369,BASF公司製造)=150g:40g:40g:20g:11g:4g混合而成之組成物稀釋為10質量%而成之材料。苄基系黏合劑樹脂係使用甲基丙烯酸苄酯80質量%、甲基丙烯酸20質量%之二元共聚物之甲基乙基酮溶液(固形物成分50%,重量平均分子量56000,酸當量430,分散度2.7)。再者,上述質量以固形物成分質量進行記載。
使用模嘴塗佈機,將功能塗佈液塗佈於載體G2之凹凸結構Ca面上。塗佈後,使之於80℃之乾燥爐中移動5分鐘,而將剩餘之溶劑去除。其後,以膜A(聚乙烯/乙烯乙酸乙烯酯共聚物之共擠壓膜,Toretec(註冊商標)7332,厚30μm,Toray Advanced Film公司製造)之乙烯乙酸乙烯酯共聚物側作為與功能層相接之面,經由層壓輥進行捲取。此時層壓輥之溫度為23℃,線壓為30kg/cm,載體之搬送速度為3.0m/min。
保護層之與功能層相接之面側之均方根高度(以下稱為Rq)係藉由AFM進行測定,依照JIS B 0601:2001而算出。膜A之與功能層相接之面側之Rq為48nm。距離t係藉由SEM對凹凸結構之凸部頂部位置與功能層之表面之距離進行測定。
SEM係使用日立超高解析場發射掃描電子顯微鏡SU8010(Hitachi High-Technologies股份有限公司製造),於1.0kV之加速電壓下進行。測定樣品係藉由離子研磨裝置而製作。距離(t)係每間隔20μm進行拍攝,獲得5個觀察圖像。自各觀察圖像任意測定5個距離(t),以共計25點之距離(t)之算術平均值作為距離(t)。又,觀察倍率係設為鮮明地觀察到之載體G2之凹凸結構Ca之複數個凹部有10~20個落入觀察圖像
內之倍率。
AFM係使用KEYENCE股份有限公司製造之Nanoscale Hybrid Microscope VN-8000,將測定範圍設定為200μm(比率1:1),以取樣頻率0.51Hz掃描而進行測定。AFM之觀察係於濕度為40%~50%之潔淨度1000之無塵室中進行,將位置與上述藉由SEM所觀察之部分大致相同之保護層置於裝置VN-8000,測定任意5個部位,以其平均值作為Rq。
(d)孔缺陷之評估
將功能轉印體之保護層剝離,藉由光學顯微鏡,於250倍之倍率下,使用KEYENCE股份有限公司製造之雷射顯微鏡VK-9510對載體G2上之功能層表面進行觀察。對任意1mm×1mm範圍中之直徑為1μm以上之孔缺陷進行計數,根據任意10個部位之平均數計算出1cm×1cm範圍中之孔數。機制尚不明確,但於孔缺陷未達1000個之情形時,對被處理體之功能層轉印性飛躍性地提高,因此將未達1000個設為良好,根據下述基準進行評估。
◎:孔缺陷未達10個
○:孔缺陷為10個以上且未達100個
△:孔缺陷為100個以上且未達1000個
×:孔缺陷為1000個以上
(e)功能轉印體之使用
藉由使用功能轉印體,將功能層轉印賦予至被處理體上,繼而使所轉印賦予之功能層作為加工掩膜而發揮功能,對被處理體進行加工。
被處理體係使用2英吋之C面藍寶石基材。
對藍寶石基材進行10分鐘之UV-O3處理,而進行清潔,並且對表面進行親水處理。
於將經處理之藍寶石基材加熱為105℃之狀態下,使用層壓輥,以0.03Mpa之壓力貼合保護層經剝離之功能轉印體之功能層面。繼而,以累計光量成為1200mJ/cm2之方式,使用高壓水銀燈照射UV光,將載體剝離去除。
繼而,使用氧氣(O2),於壓力1Pa、功率300W下進行灰化處理,將殘膜、即相當於表1所記載之距離t之功能層自藍寶石基材之功能層面側去除。其後,以殘留之功能層之凸部作為加工掩膜,使用BCl3氣體,於壓力0.2Pa、150W/50W之條件下進行蝕刻,而對藍寶石基材進行加工。最後,藉由硫酸及過氧化氫之混合溶液洗淨藍寶石基材。藉由SEM觀察位置與功能轉印體之功能層之表面之孔缺陷大致相同之藍寶石基材之功能面,確認到存在大致未形成凹凸結構之部分。
(實施例2~9及比較例1~3)
以成為所需膜厚之方式變更實施例1之藉由模嘴塗佈機塗佈功能塗佈液時之塗佈壓,除此以外,以與實施例1同樣之方法進行評估。
(實施例10~18及比較例4)
將實施例1之保護層變更為膜B(聚乙烯/聚烯烴共聚物之共擠壓膜,PAC-3J-30H,厚30μm,SunA.Kaken公司製造),將聚烯烴共聚物之側設為與功能層相接之面,經由層壓輥進行捲取。又,以成為所需膜厚之方式變更藉由模嘴塗佈機塗佈樹脂塗佈液時之塗佈壓,除此以外,以與實施例1同樣之方法進行評估。膜B之聚烯烴共聚物面之Rq為45nm。
(實施例19~22及比較例5)
將實施例1之保護層變更為膜C(聚乙烯膜,GF-858,33μm,Tamapoly公司製造),又,以成為所需膜厚之方式變更藉由模嘴塗佈機塗佈樹脂塗佈液時之塗佈壓,除此以外,以與實施例1同樣之方法
進行評估。膜C之Rq為94nm。
(實施例23~28及比較例6)
將實施例1之保護層變更為膜D(聚丙烯雙軸延伸膜,E-200A,厚20μm,Oji F-Tex公司製造),又,以成為所需膜厚之方式變更藉由模嘴塗佈機塗佈樹脂塗佈液時之塗佈壓,除此以外,以與實施例1同樣之方法進行評估。膜D之Rq為60nm。
(實施例29~35及比較例7)
將實施例1之保護層變更為膜E(聚碳酸酯膜,100FE2000,厚100μm,Mitsubishi Engineering-Plastics公司製造),又,以成為所需膜厚之方式變更藉由模嘴塗佈機塗佈樹脂塗佈液時之塗佈壓,除此以外,以與實施例1同樣之方法進行評估。膜E之Rq為33nm。於膜E之情形時,於功能層與保護層之間存在摻氣之部分,難以良好地捲取。又,自功能層剝離時,於功能層中觀察到殘存保護層之成分之部分。使用不存在摻氣及保護層殘存成分之部分進行孔缺陷之評估。
將實施例及比較例之結果示於表1。根據表1可知,比率(Rq/t)為1.41以下、0.92以下、以及0.40以下之情形孔缺陷之抑制效果依序增大。圖11與表1相關,係將橫軸設為比率(Rq/t)、將縱軸設為孔缺陷密度之圖。根據表1可知,於比率(Rq/t)為1.41附近,孔缺陷密度急遽降低。藉此,如以下所說明般,可認為比率(Ra/t)變小,轉印性得以改善。又,可知藉由使用膜A及膜B,相較於膜C及膜D,厚度(t)之選擇範圍較大,功能轉印體之設計之自由度較高。又,膜A及膜B與膜E相比對功能層之貼合性良好,可以良好之捲盤之形式進行捲取,剝離性亦良好。藉此可判斷相較於膜E,膜A及膜B更適於量產。該機制尚不明確,推測其原因在於,於膜A及膜B之情形時,拉伸彈性模數相對於功能層而言為適度,貼合於功能層時,將功能層與保護層之間之空氣良好地去除。又,可認為其原因在於,自功能層剝離時可減小對功
能層施加之應力,進而,保護層之表面能量與功能層之表面能量之差較小。
與保護層之表面粗糙度(Rq)之測定同樣地,藉由AFM對剝離保護層後之功能層測定算術平均表面粗糙度(Ra),依照JIS B 0601、2001而算出。表2記載有比率(Rq/t)與比率(Ra/t)之關係。又,將表2之結果示於圖5。根據表2及圖5可知,比率(Rq/t)與比率(Ra/t)之相關係數為0.999,可藉由比率(Rq/t)良好地控制比率(Ra/t)。如已說明般,可認為其原因在於,藉由比率(Rq/t)可良好地抑制功能層之破損與孔缺陷之產生。並且推測,由於可良好地控制比率(Ra/t),因此可僅提高功能層之表層之流動性,換言之,可抑制功能層之膜厚變動,增大被處理體與功能層之真實接觸面積Ar,因此轉印性提高。
改變圓筒狀主模之凹凸結構之間距尺寸,準備載體G2之凹凸結構Ca之間距尺寸為200nm、650nm、900nm者,並進行與上述同樣之評估,結果為同樣之結果。
(實施例36)
根據實施例1~實施例35之結果可知,藉由達成滿足比率(Rq/t)之功能轉印體之構成,可對比率(Ra/t)進行控制,藉此,可實現良好之功能層之轉印。於實施例36中,研究功能層之配置發生變化之情形時是否會表現出比率(Rq/t)之效果。
(a)圓筒狀主模之製作
與實施例1同樣地進行。但係藉由半導體雷射之曝光脈衝控制凹凸結構之平均間距及排列,藉由乾式蝕刻之時間控制凹凸結構之形狀。又,針對圓筒狀主模之脫模處理係以如下方式進行。首先,於使圓筒狀主模旋轉之狀態下,塗佈氟系表面處理劑(DURASURF HD-2100Z,Daikin化學工業公司製造),於室溫下乾燥2小時。其次,於使圓筒狀主模旋轉之狀態下,藉由洗淨劑(DURASURF HD-ZV,
Daikin化學工業公司製造)將其洗淨。
(b)載體之製作
與實施例1同樣地製作載體G2。但將材料1變更為以含氟(甲基)丙烯酸胺基甲酸酯(OPTOOL DAC HP(Daikin工業公司製造)):三羥甲基丙烷(EO改性)三丙烯酸酯(M350(東亞合成公司製造)):1-羥基環己基苯基酮(Irgacure 184(BASF公司製造)):2-苄基-2-二甲基胺基-1-(4-嗎啉基苯基)-丁酮-1(Irgacure 369(BASF公司製造))=1.5g~20g:100g:5.5g:2.0g混合而成之材料。載體G1與載體G2係使用相同之組成物而製作。此處,藉由調整含氟(甲基)丙烯酸胺基甲酸酯之分量,而調整載體G2之表面自由能。更具體而言,調整載體G2相對於水之接觸角及相對於作為塗佈功能層時所使用之溶劑之一種之丙二醇單甲醚之接觸角。又,將製作載體G1及載體G2時之上述材料之膜厚設為3μm。
‧功能轉印體A1~A5之製作
藉由於所製作之載體G2之凹凸結構Ca面上成膜至少一層以上之功能層,而製作功能轉印體A1~A5。將所製作之功能轉印體A1~A5中之載體G2與功能層之關係、及載體G2之物性記載於表3中。再者,關於載體G2,藉由X射線電子分光法所測定之表層氟元素濃度(Es)與材料1之硬化物之平均氟元素濃度(Eb)之比率(Es/Eb)按照功能轉印體A1~功能轉印體A5之順序依次為75.5、44、41、149及721。又,表3所記載之用語之含義如以下所述。
‧功能轉印體...功能轉印體A1~A5中之某種。
‧平均間距...係載體G2之凹凸結構Ca之平均間距,因次為奈米。
‧平均開口徑...係載體G2之凹凸結構Ca之平均開口徑,因次為奈米。
‧Mcv...係載體G2之凹凸結構Ca之凸部頂部寬度,因次為奈米。
‧Mcc...係載體G2之凹凸結構Ca之凹部開口寬度,因次為奈米。
‧Sh/Scm...係載體G2之凹凸結構Ca之開口率,無因次值。
‧Mcv/Mcc...係上述Mcv與Mcc之比率,無因次值。
‧ΘH2O...係相對於載體G2之凹凸結構Ca面側之水滴之接觸角,因次為度。
‧Θpgme...係相對於載體G2之凹凸結構Ca面側之丙二醇單甲醚之接觸角,因次為度。再者,丙二醇單甲醚係將功能層塗佈於載體G2之凹凸結構Ca面時所使用之溶劑之一。
(功能轉印體A1)
功能轉印體A1係以載體G2之凹凸結構Ca進行平坦化之方式設置一層功能層之情形,係實施例1~實施例35中所研究之功能轉印體。將下述組成物A-1塗佈於載體G2之凹凸結構Ca面上。再者,塗佈方法係採用棒塗法。於藉由棒塗法進行塗佈時,藉由丙二醇單甲醚、丙酮及2-丙醇之混合溶劑稀釋組成物A-1。使稀釋濃度於5.2重量%~20重量%之間變化,以速度50mm/sec.進行塗佈。即,藉由稀釋濃度控制相當於功能層之膜厚之距離(t)。塗佈後,於105℃之乾燥爐中靜置15
分鐘。自乾燥爐取出後之功能層為非液體狀態,未表現出黏性。即,確認到於溫度20℃、且遮光下為非液體狀態。又,緩慢提高溫度,結果可確認到自60℃附近起表現出黏性。繼而,藉由層壓機將保護層貼合於功能層之表面。作為保護層,採用均方根高度(Rq)不同者。具體而言,藉由改變圓筒狀主模之圖案間距、圖案深度、及圖案之開口徑,而控制載體G1之均方根高度(Rq)。將具有該經控制之均方根高度(Rq)之載體G1用作保護層。
‧組成物A-1
將含有下述環狀部位(A)之黏合劑樹脂與含有下述環狀部位(B)之單體加以混合而成之組成物。
‧黏合劑樹脂:係甲酚酚醛清漆系環氧丙烯酸酯,丙烯酸酯改性率大致為100%。係以下述環狀部位(A)作為重複單元、含有重複單元數n為0~6之同源低聚物。平均分子量約為1200。再者,重複係藉由鍵結於CH2之碳元素之「*」及鍵結於6員環之「*」而重複。
‧單體:具有含有茀骨架之下述環狀部位(B)之單體。分子量為546,係2官能之光聚合性單體。光聚合性基為丙烯醯基。
‧黏合劑樹脂與單體之混合比率以重量份計設為4.8:5.2。再者,作為光聚合起始劑,選定α-胺基烷基苯酮系之2-(二甲基胺基)-2-[(4-甲基苯基)甲基]-1-[4-(4-嗎啉基)苯基]-1-丁酮(Irgacure 379EG,BASF公司製造),以相對於黏合劑樹脂與單體之總量成為3.49重量%之方式添加。
[化5]
(功能轉印體A2)
功能轉印體A2係於載體G2之凹凸結構Ca之凹部內部設置第1功能層、且以將第1功能層及凹凸結構Ca平坦化之方式設置第2功能層之情形。首先,將下述組成物A-2塗佈於載體G2之凹凸結構Ca面上。再者,塗佈方法係採用棒塗法。於藉由棒塗法進行塗佈時,藉由丙二醇單甲醚及丙酮之混合溶劑稀釋組成物A-2。稀釋濃度係設為13重量%,以速度25mm/sec.進行塗佈。塗佈後,於105℃之乾燥爐中靜置10分鐘。其後,重複進行3次同樣之塗佈。藉由SEM及TEM確認第1功能層對載體G2之配置。第1功能層係填充配置於載體G2之凹凸結構Ca之凹部內部。填充量以第1功能層之厚度計為1.8μm。再者,載體G2之凹凸結構Ca之深度為2.5μm。又,於載體G2之凹凸結構Ca之凸部頂部上未配置第1功能層。
繼而,以第1功能層及載體G2之凹凸結構Ca進行平坦化之方式成膜第2功能層。作為第2功能層,採用上述組成物A-1,以與功能轉印體A1同樣之方法進行塗佈。再者,棒塗法之塗佈速度係設為25mm/sec.。相當於第2功能層之膜厚之距離(t)係與功能轉印體A1同樣地藉由稀釋濃度進行控制。又,與功能轉印體A1同樣地,自乾燥爐取出後之第2功能層為非液體狀態,其表面未表現出黏性。即,確認到於溫度20℃、且遮光下為非液體狀態。又,緩慢提高溫度,結果可確認到自60℃附近起表現出黏性。以與功能轉印體A1同樣之方式,藉由層壓機將保護層貼合於第2功能層之表面,而控制第2功能層表面之
表面粗糙度(Ra)。
‧組成物A-2
以四丁醇鈦,四聚物(和光純藥工業公司製造):四丁醇鈦,單體(和光純藥工業公司製造):3-丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷(Shin-Etsu Silicones公司製造):苯基改性矽酮(Dow Corning Toray公司製造):光聚合起始劑=35.86g:29.34g:34.8g:5.0g:2.6g混合而成之材料。再者,作為光聚合起始劑,選定α-羥基烷基苯酮系之1-羥基-環己基-苯基-酮(Irgacure 184,BASF公司製造)、及α-胺基烷基苯酮系之2-苄基-2-二甲基胺基-1-(4-嗎啉基苯基)-丁酮-1(Irgacure 369,BASF公司製造),以Irgacure 184:Irgacure 369=2.75:1之比率進行混合。
(功能轉印體A3)
功能轉印體A3係於載體G2之凹凸結構Ca之凸部頂部上設置第1功能層、且以將第1功能層及凹凸結構Ca平坦化之方式設置第2功能層之情形。首先,選定上述組成物A-2作為第1功能層。藉由丙二醇單甲醚將上述組成物A-2稀釋為25重量%,藉由棒塗法塗佈於聚對苯二甲酸乙二酯膜上。塗佈後,於24℃之環境下靜置2分鐘。
繼而,將載體G2之凹凸結構Ca面貼合於聚對苯二甲酸乙二酯膜上之組成物A-2膜,其後,將載體G2剝離。此處,將貼合時之溫度設為60℃。藉由SEM及TEM確認第1功能層對載體G2之配置。第1功能層係配置於載體G2之凹凸結構Ca之凸部頂部上。第1功能層之厚度為250nm。再者,載體G2之凹凸結構Ca之深度為1μm。又,於載體G2之凹凸結構Ca之凹部底部未配置第1功能層。繼而,以第1功能層及載體G2之凹凸結構Ca進行平坦化之方式成膜第2功能層。作為第2功能層,採用上述組成物A-1,以與功能轉印體A1同樣之方法進行塗佈。再者,棒塗法之塗佈速度係設為10mm/sec.。相當於第2功能層之膜厚之距離(t)係與功能轉印體A1同樣地藉由稀釋濃度進行控制。又,
與功能轉印體A1同樣地,自乾燥爐取出後之第2功能層之表面未表現出黏性。即,確認到於溫度20℃、且遮光下為非液體狀態。又,緩慢提高溫度,結果可確認到自60℃附近起表現出黏性。又,以與功能轉印體A1同樣之方式,藉由層壓機將保護層貼合於第2功能層之表面,而控制第2功能層表面之表面粗糙度(Ra)。
(功能轉印體A4)
功能轉印體A4係於載體G2之凹凸結構Ca之凹部內部及凸部頂部上設置互相隔離之第1功能層、且以將第1功能層及凹凸結構Ca平坦化之方式設置第2功能層之情形。首先,以與功能轉印體A2同樣之方式將上述組成物A-2塗佈於載體G2之凹凸結構Ca面上。塗佈後,於105℃之乾燥爐中靜置10分鐘。藉由SEM及TEM確認第1功能層對載體G2之配置。第1功能層係填充配置於載體G2之凹凸結構Ca之凹部內部,且配置於凸部頂部上。又,凹部內部之第1功能層與凸部頂部上之第1功能層互相隔開。對凹部內部之填充量以第1功能層之厚度計為1.5μm。配置於凸部頂部上之第1功能層之厚度為120nm左右。又,配置於凸部頂部上之第1功能層並非於載體G2之凹凸結構Ca之凸部頂部上形成均等之膜,而係於凸部頂部上形成複數個奈米粒子而配置。再者,載體G2之凹凸結構Ca之深度為2.2μm。
繼而,以第1功能層及載體G2之凹凸結構Ca進行平坦化之方式成膜第2功能層。作為第2功能層,採用上述組成物A-1,以與功能轉印體A1同樣之方法進行塗佈。再者,棒塗法之塗佈速度係設為25mm/sec.。相當於第2功能層之膜厚之距離(t)係與功能轉印體A1同樣地藉由稀釋濃度進行控制。又,與功能轉印體A1同樣地,自乾燥爐取出後之第2功能層之表面未表現出黏性。即,確認到於溫度20℃、且遮光下為非液體狀態。又,緩慢提高溫度,結果可確認到自60℃附近起表現出黏性。又,以與功能轉印體A1同樣之方式,藉由層壓機將
保護層貼合於第2功能層之表面,而控制第2功能層表面之表面粗糙度(Ra)。
(功能轉印體A5)
功能轉印體A5係以被覆載體G2之凹凸結構Ca之表面之方式設置第1功能層,且以將第1功能層平坦化之方式設置第2功能層之情形。首先,以與功能轉印體A2同樣之方式將上述組成物A-2塗佈於載體G2之凹凸結構Ca面上。塗佈後,於105℃之乾燥爐中靜置10分鐘。藉由SEM及TEM確認第1功能層對載體G2之配置。第1功能層係以被覆載體G2之凹凸結構Ca之方式配置。又,以載體G2之凹部附近之第1功能層之膜厚厚於載體G2之凹凸結構Ca之凸部附近的第1功能層之膜厚之方式進行成膜。更具體而言,以載體G2之凹凸結構Ca之凹部底部作為基準時之第1功能層之膜厚為1.4μm,以載體G2之凹凸結構Ca之凸部頂部作為基準之第1功能層之膜厚為100nm。再者,載體G2之凹凸結構Ca之深度為2.3μm。
繼而,以第1功能層及載體G2之凹凸結構Ca進行平坦化之方式成膜第2功能層。作為第2功能層,採用上述組成物A-1,以與功能轉印體A1同樣之方法進行塗佈。再者,棒塗法之塗佈速度係設為25mm/sec.。相當於第2功能層之膜厚之距離(t)係與功能轉印體A1同樣地藉由稀釋濃度進行控制。又,與功能轉印體A1同樣地,自乾燥爐取出後之第2功能層之表面未表現出黏性。即,確認到於溫度20℃、且遮光下為非液體狀態。又,緩慢提高溫度,結果可確認到自60℃附近起表現出黏性。又,以與功能轉印體A1同樣之方式,藉由層壓機將保護層貼合於第2功能層之表面,而控制第2功能層表面之表面粗糙度(Ra)。
‧功能轉印體之評估
對功能轉印體A1~A5之功能層之轉印精度進行評估。使用6英吋
之C面藍寶石(偏離角0.2°)作為被處理體。首先,將被處理體於將硫酸及過氧化氫水以2:1之重量比加以混合而成之表面處理液中浸漬15分鐘。繼而,取出被處理體,使用超純水沖洗該表面處理液。最後進行旋轉乾燥。將實施有表面處理之被處理體配置於120℃之加熱板上,於該狀態下對功能轉印體A1~A5進行層壓。對於貼合有功能轉印體之被處理體,使用高壓水銀燈光源自功能轉印體側照射UV光。以UV光之累計光量成為990mJ/cm2之方式進行調整。繼而,將貼合有功能轉印體之被處理體於120℃之加熱板上放置90秒,其後進行10秒之鼓風而將其冷卻。冷卻後,將載體G2剝離去除。
首先,進行與剝離性相關之預備試驗。作為預備試驗,於氮氣置換環境下對功能轉印體A1~A5照射紫外線而使功能層硬化。紫外線係使用照度為87mW/cm2、波長365nm之UV-LED光源,使累計光量成為1800mJ/cm2。繼而,於功能層之表面貼合膠帶。最後,將膠帶剝離去除,確認功能層與載體G2是否分離。結果為確認到於任一功能轉印體A1~A5中,功能層均可自載體G2分離。
首先,對功能層與被處理體之密接力進行評估。其原因在於,為了將功能層良好地轉印賦予至被處理體,重要的是增大功能層與被處理體之真實接觸面積,藉此增大接著強度。對以10mm/sec.之速度將載體G2自冷卻後之功能轉印體/被處理體剝離時之剝離強度進行測定。此處,根據預備研究,確認到功能層與載體G2可容易地分離。即,所測定之剝離強度之支配因素為功能層與被處理體之界面接著力。進而,功能轉印體A1~功能轉印體A5之功能層之最外層全部為相同之組成物。即,若剝離強度出現差異,則可認為其原因在於真實接觸面積發生變化。
分別對功能轉印體A1~功能轉印體A5測定剝離強度,結果確認到,比率(Rq/t)越大,剝離強度越小。不論功能轉印體A1~A5中之何
種,功能層與被處理體之接著力、即剝離強度均為比率(Rq/t)越小其越大。即,可知比率(Rq/t)與剝離強度之關係係由構成功能轉印體之功能層之最外層所支配。繼而,可知以比率(Rq/t)為1.41作為臨界點,剝離強度上升。推測其原因在於,以比率(Rq/t)1.41為界,將功能轉印體貼合於被處理體時之功能層之最外層之流動性提高,功能層與被處理體之真實接觸面積變大。又,於比率(Rq/t)超過1.41之情形時,於轉印賦予至被處理體之功能層中存在觀察到功能層之凝聚破壞之部分。認為其產生原因在於:功能層對去除載體G2時之剝離應力之耐性降低,或剝離應力之均勻性降低,產生剝離應力之集中點。根據以上可知,藉由比率(Rq/t)為1.41以下,功能轉印體之功能層與被處理體之接著強度提高,並且可抑制剝離載體G2時之功能層之凝聚破壞。
繼而,對比率(Rq/t)與比率(Ra/t)之關係進行研究。結果可知與功能轉印體之種類無關,接近實施例1~實施例35之結果,可獲得0.94以上之相關性。即,可知不論功能轉印體之構成如何,藉由設計滿足比率(Rq/t)之功能轉印體之功能層與保護層,可良好地控制比率(Ra/t)。繼而,對由比率(Rq/t)控制之比率(Ra/t)之效果進行研究。首先,以將載體G2自功能轉印體/被處理體剝離時之剝離速度作為變數。此處,於剝離載體G2後之被處理體中,記錄功能層之轉印比例減少至10%以下時之剝離速度Vm。即,由於該剝離速度Vm越大,越可提高使用功能轉印體將功能層轉印賦予至被處理體時之速度,因此功能轉印體之方便性提高。又,自賦予功能層之部位任意選取10點之測定部位,對選取之部分進行AFM觀察,判斷是否轉印賦予有載體G2之凹凸結構Ca。更具體而言,對某1點之測定部位觀察100點之凸部。即,對合計1000點之凸部進行觀察,測定該等1000點之凸部中所含之缺陷。根據該等測定製作評估指標。再者,剝離速度Vm係根據
上述研究,將比率(Rq/t)=1.41之情形設為1而進行標準化,以剝離速度Vm比之形式記載。
‧評估指標
◎+...剝離速度Vm比為4.5以上,且缺陷率為0.5%以下。
◎...剝離速度Vm比為4.5以上,且缺陷率超過0.5%且為1%以下。
○+...剝離速度Vm比為4.3以上且未達4.5,且缺陷率為1%以下。
○...剝離速度Vm比為3.8以上且未達4.3,且缺陷率為1.5%以下。
△+...剝離速度Vm比為2.2以上且未達4.3,且缺陷率為2.5%以下。
△...剝離速度Vm比為1.0以上且未達2.2,且缺陷率為5%以下。
×...比率(Ra/t)超過1.2之情形。
將針對功能轉印體A1~功能轉印體A5之結果合併記載於表4中。根據表4可知,不論功能轉印體之種類如何,均可藉由比率(Ra/t)篩分轉印性能。並且可知,由於已知比率(Ra/t)係由比率(Rq/t)所控制,因此不論功能轉印體之構成如何,藉由將比率(Rq/t)設為特定範圍,均可轉印性較高地將功能層賦予至被處理體。
‧功能轉印體A1~A5之使用
繼而,使功能轉印體A1~A5之功能層作為加工掩膜而發揮功能,對被處理體進行加工。此處,使用6英吋之C面藍寶石作為被處理體。再者,使用比率(Rq/t)為0.29以下者作為功能轉印體。
(功能轉印體A1之使用)
自附有功能層之被處理體之功能層面側起進行使用氧氣之反應式離子蝕刻,使被處理體表面局部露出。蝕刻條件設為壓力1Pa、功率300W,調整至被處理體之表面局部露出為止之時間。
繼而,進行使用BCl3氣體與氯氣之混合氣體之反應性離子蝕刻(以下稱為ICP-RIE(Inductively Coupled Plasma Reactive Ion Etching,感應耦合電漿反應性離子蝕刻)),對被處理體進行加工。蝕刻係於ICP:150W、BIAS(偏功率):50W、壓力0.2Pa下實施,使用ICP-RIE裝置(RIE-101iPH,SAMCO股份有限公司製造)。
最後,藉由將硫酸及過氧化氫水以2:1之重量比混合而成之溶液進行洗淨。
藉由SEM觀察所得之被處理體,結果可知係製成平均間距為3000nm之複數個凸部。又可知,藉由對ICP-RIE之時間進行調整,可控制凸部底部之直徑及凸部頂部之形狀。作為凸部底部之直徑,可製作2.5μm、2.0μm及1.5μm之3點。又,作為凸部頂部之形狀,可製作具有桌面之形狀、凸部頂部之曲率半徑為超過0之角部之圓錐形狀、以及透鏡形狀之三種。
據此,確認到藉由使用功能轉印體A1,功能層可表現出對被處理體之接著功能、及針對被處理體之加工用掩膜功能之兩種功能。
(功能轉印體A2之使用)
進行與上述「功能轉印體之評估」同樣之操作,將功能層轉印賦予至被處理體上。自附有功能層之被處理體之功能層面側起,與上述「功能轉印體A1之使用」同樣地進行使用氧氣之蝕刻,使被處理體表面局部露出。再者,調整至被處理體之表面局部露出為止之時間。藉由SEM觀察蝕刻後之功能層,結果確認到第1功能層之體積幾乎未減少,僅對第2功能層有所加工。即,第1功能層係作為第2功能層之加工用掩膜而發揮功能。
繼而,與「功能轉印體A1之使用」同樣地進行ICP-RIE,對被處理體進行加工。藉由SEM及能量分散型X射線分光法(Energy Dispersive X-ray Spectroscopy,EDX)觀察進行5分鐘之ICP-RIE後之被
處理體。其結果為確認到,未觀察到第1掩膜層,且殘留有第2功能層。
最後,藉由將硫酸及過氧化氫水以2:1之重量比混合而成之溶液進行洗淨。
藉由SEM觀察所得之被處理體,結果可知係製成平均間距為3000nm之複數個凸部。又可知,藉由對ICP-RIE之時間進行調整,可控制凸部底部之直徑及凸部頂部之形狀。作為凸部底部之直徑,可製作2.7μm、2.4μm及1.4μm之3點。又,作為凸部頂部之形狀,可製作具有桌面之形狀、凸部頂部之曲率半徑為超過0之角部之圓錐形狀、以及透鏡狀之三種。
據此,確認到藉由使用功能轉印體A2,第1功能層作為針對第2功能層之加工用掩膜而發揮功能,另一方面,第2功能層可表現出對被處理體之接著功能、對第1功能層之接著功能、及針對被處理體之加工用掩膜功能之三種功能。
(功能轉印體A3之使用)
進行與上述「功能轉印體之評估」同樣之操作,將功能層轉印賦予至被處理體上。自附有功能層之被處理體之功能層面側起,與上述「功能轉印體A1之使用」同樣地進行使用氧氣之蝕刻,使被處理體表面局部露出。再者,調整至被處理體之表面局部露出為止之時間。藉由SEM觀察蝕刻後之功能層,結果確認到第1功能層之體積幾乎未減少,而對第2功能層有所加工。即,第1功能層係作為第2功能層之加工用掩膜而發揮功能。
繼而,與功能轉印體14之使用同樣地進行ICP-RIE,對被處理體進行加工。藉由SEM及EDX觀察進行3分鐘之ICP-RIE後之被處理體。其結果為確認到,未觀察到第1掩膜層,且殘留有第2功能層。
最後,藉由將硫酸及過氧化氫水以2:1之重量比混合而成之溶
液進行洗淨。
藉由SEM觀察所得之被處理體,結果可知係製成平均間距為3000nm之複數個凹部。又可知,藉由對ICP-RIE之時間進行調整,可控制凹部開口部之直徑、及凸部頂部之形狀。凹部開口部之直徑可製作1.5μm、1.8μm及2.0μm之3點。又,作為凸部頂部之形狀,可製作具有桌面之形狀、凸部頂部之曲率半徑為超過0之角部之形狀之兩種。
據此,確認到藉由使用功能轉印體A3,第1功能層作為針對第2功能層之加工用掩膜而發揮功能,另一方面,第2功能層可表現出對被處理體之接著功能、對第1功能層之接著功能、及針對被處理體之加工用掩膜功能之三種功能。
(功能轉印體A4之使用)
進行與上述「功能轉印體之評估」同樣之操作,將功能層轉印賦予至被處理體上。自附有功能層之被處理體之功能層面側起,與上述「功能轉印體A1之使用」同樣地進行使用氧氣之蝕刻,使被處理體表面局部露出。再者,調整至被處理體之表面局部露出為止之時間。藉由SEM觀察蝕刻後之功能層,結果確認到第1功能層之體積幾乎未減少,而對第2功能層有所加工。即,第1功能層係作為第2功能層之加工用掩膜而發揮功能。又,於被處理體上形成有直徑較大之第2功能層之圖案、及直徑較小之第2功能層之圖案。該直徑較小之第2功能層之圖案來自配置於功能轉印體A4之凹凸結構Ca之凸部頂部上之第1功能層。更具體而言,直徑較大之第2功能層之圖案係排列為六方形,於排列為六方形之直徑較大之第2功能層互相鄰接之凸部之間設置有直徑較小之第2功能層。
繼而,與上述「功能轉印體A1之使用」同樣地進行ICP-RIE,對被處理體進行加工。藉由SEM及EDX觀察進行5分鐘之ICP-RIE後之被處理體。其結果為確認到,未觀察到第1掩膜層,且殘留有第2功能
層。
最後,藉由將硫酸及過氧化氫水以2:1之重量比混合而成之溶液進行洗淨。
藉由SEM觀察所得之被處理體,結果可知係製成平均間距為3000nm之複數個凸部。又,於該複數個凸部中,於鄰接之凸部之間部分設置有直徑為10nm~90nm左右之較小之凸部。又可知,藉由對ICP-RIE之時間進行調整,可控制凸部底部之直徑及凸部頂部之形狀。作為凸部底部之直徑,可製作2.8μm、2.3μm及2.0μm之3點。又,作為凸部頂部之形狀,可製作具有桌面之形狀、凸部頂部之曲率半徑為超過0之角部之圓錐形狀、以及透鏡狀之三種。
據此,確認到藉由使用功能轉印體A4,第1功能層作為針對第2功能層之加工用掩膜而發揮功能,另一方面,第2功能層可表現出對被處理體之接著功能、及針對被處理體之加工用掩膜功能之兩種功能。
(功能轉印體A5之使用)
進行與上述「功能轉印體之評估」同樣之操作,將功能層轉印賦予至被處理體上。自附有功能層之被處理體之功能層面側起,與上述「功能轉印體A1之使用」同樣地進行使用氧氣之蝕刻,使被處理體表面局部露出。再者,調整至被處理體之表面局部露出為止之時間。藉由SEM觀察蝕刻後之功能層,結果為,相當於位於功能轉印體之凹凸結構Ca之凸部上之第1功能層覆膜之部分被去除,而殘留有於凹凸結構Ca之凹部內壁形成覆膜之第1功能層。又,配置於在凹凸結構Ca之凹部內壁形成覆膜之第1功能層下之第2功能層殘留,位於處在凹凸結構Ca之凸部上之第1功能層覆膜下之第2功能層被去除。即,第1功能層係作為第2功能層之加工用掩膜而發揮功能。
繼而,與「功能轉印體A1之使用」同樣地進行ICP-RIE,對被處
理體進行加工。藉由SEM及EDX觀察進行5分鐘之ICP-RIE後之被處理體。其結果為確認到,未觀察到第1掩膜層,且殘留有第2功能層。
最後,藉由將硫酸及過氧化氫水以2:1之重量比混合而成之溶液進行洗淨。
藉由SEM觀察所得之被處理體,結果可知係製成平均間距為3000nm之複數個凸部。又可知,藉由對ICP-RIE之時間進行調整,可控制凸部底部之直徑及凸部頂部之形狀。作為凸部底部之直徑,可製作2.6μm、2.1μm及1.9μm之3點。又,作為凸部頂部之形狀,可製作具有桌面之形狀、凸部頂部之曲率半徑為超過0之角部之圓錐形狀、以及透鏡狀之三種。
據此,確認到藉由使用功能轉印體A5,第1功能層作為針對第2功能層之加工用掩膜而發揮功能,另一方面,第2功能層可表現出對被處理體之接著功能、及針對被處理體之加工用掩膜功能之兩種功能。
(實施例37)
於實施例37中,對功能轉印體之功能層之最外層之物性與被處理體之種類對轉印性之影響進行研究。此處,由於根據實施例36可知,功能轉印體中之功能層之配置不會影響到轉印性,因此以實施例36之功能轉印體A1為代表而使用。
以與實施例36之功能轉印體A1同樣之方法製作功能轉印體B。但係分別使用以下之組成物B-1~B-21作為功能轉印體B之功能層。又,各組成物B-1~B-21係溶解於丙二醇單甲醚、環己酮、丙酮、2-丙醇、N-甲基吡咯啶酮、四氫呋喃、環己烷或甲苯中之任一種或混合溶劑中。尤其是優先研究溶解於親水性溶劑中,於不溶於親水性溶劑之情形時研究疏水性溶劑。又,將各組成物所具有之極性基記載於表5及表6中。再者,於表5及表6中,意指包含有記號○之極性基。即,
無任何記載之空欄意指不包含該極性基。又,表5及表6所記載之極性基中並未記載聚合起始劑所具備之極性基。
‧組成物B-1
係包含下述之重複單元(a)與重複單元(b)之共聚物。分子量為2900。重複單元b之重複數Nb與重複單元a之重複單元Na之比率(Nb/Na)為0.25。
[化6]
‧組成物B-2
係含有下述之重複單元(c)之甲酚酚醛清漆系環氧丙烯酸酯,丙烯酸酯取代率大致為100%。其係含有重複單元數n為0~6之同源低聚物。平均分子量約為1200。再者,重複係藉由鍵結於CH2之碳元素之「*」及鍵結於6員環之「*」而重複。又,作為光聚合起始劑,添加3.17重量%之α-胺基烷基苯酮系之2-(二甲基胺基)-2-[(4-甲基苯基)甲基]-1-[4-(4-嗎啉基)苯基]-1-丁酮(Irgacure 379EG,BASF公司製造)。
‧組成物B-3
係包含上述重複單元(a)與下述重複單元(d)之共聚物。平均分子量為5500,重複單元(a)之重複數Na與重複單元(d)之重複Nd之比率(Na/Nd)為1.5。再者,作為光聚合起始劑,添加4.2重量%之肟酯系之乙酮,1-[9-乙基-6-(2-甲基苯甲醯基)-9H-咔唑-3-基]-,1-(0-乙醯肟)(Irgacure OXE02,BASF公司製造)。
‧組成物B-4
係甲酚酚醛清漆系環氧甲基丙烯酸酯,為甲基丙烯酸酯改性率約為50%之均聚物。分子量約為3000。作為光聚合起始劑,選定α-羥基烷基苯酮系之1-羥基-環己基-苯基-酮(Irgacure 184,BASF公司製造)、與α-胺基烷基苯酮系之2-苄基-2-二甲基胺基-1-(4-嗎啉基苯基)-丁酮-1(Irgacure 369,BASF公司製造),以Irgacure 184:Irgacure 369=2.75:1之比率加以混合而添加3.18重量%。
‧組成物B-5
係苯酚酚醛清漆系環氧甲基丙烯酸酯,為甲基丙烯酸酯改性率約為50%之均聚物。分子量約為3000。作為光聚合起始劑,選定α-羥基烷基苯酮系之1-羥基-環己基-苯基-酮(Irgacure 184,BASF公司製造)、與α-胺基烷基苯酮系之2-苄基-2-二甲基胺基-1-(4-嗎啉基苯基)-丁酮-1(Irgacure 369,BASF公司製造),以Irgacure 184:Irgacure 369=2.75:1之比率加以混合而添加3.18重量%。
‧組成物B-6
係具有下述重複單元(e)之聚乙二醇,分子量約為40000。再者,末端為羥基。
(重複單元(e))
-(CH2-CH2-O)n-
‧組成物B-7
係包含上述重複單元(a)與下述重複單元(f)之胺基乙基化丙烯酸系共聚物。平均分子量約為20000,重複單元(a)之重複數Na與重複單元(f)之重複數Nf之比率(Na/Nf)為0.67。
‧組成物B-8
係於組成物B-1所記載之共聚物中混合作為單體之三環癸烷二甲醇二丙烯酸酯及異氰尿酸三(2-羥乙基)酯三丙烯酸酯而成之材料。再者,聚合物之總重量與單體之總重量之比係設為5.5:4.5。又,添加相對於單體總重量為5.5重量%之光聚合起始劑。作為光聚合起始劑,選定α-羥基烷基苯酮系之1-羥基-環己基-苯基-酮(Irgacure 184,BASF公司製造)、與α-胺基烷基苯酮系之2-苄基-2-二甲基胺基-1-(4-嗎啉基苯基)-丁酮-1(Irgacure 369,BASF公司製造),以Irgacure 184:Irgacure 369=2.75:1之比率加以混合。
‧組成物B-9
係於組成物B-2所記載之甲酚酚醛清漆系環氧丙烯酸酯中混合作為單體之三環癸烷二甲醇二丙烯酸酯及異氰尿酸三(2-羥乙基)酯三丙烯酸酯而成之材料。再者,聚合物之總重量與單體之總重量之比係設為7.9:2.1。又,添加相對於低聚物及單體總重量為5.5重量%之光聚合起始劑。光聚合起始劑係選定α-胺基烷基苯酮系之2-(二甲基胺基)-2-[(4-甲基苯基)甲基]-1-[4-(4-嗎啉基)苯基]-1-丁酮(Irgacure 379 EG,
BASF公司製造)。
‧組成物B-10
係於組成物B-3所記載之共聚物中混合作為單體之三環癸烷二甲醇二丙烯酸酯及異氰尿酸三(2-羥乙基)酯三丙烯酸酯而成之材料。再者,聚合物之總重量與單體之總重量之比係設為4.2:5.8。又,添加相對於聚合物與單體之總重量為5.5重量%之光聚合起始劑。光聚合起始劑係選定肟酯系之乙酮,1-[9-乙基-6-(2-甲基苯甲醯基)-9H-咔唑-3-基]-,1-(0-乙醯肟)(Irgacure OXE 02,BASF公司製造)。
‧組成物B-11
係於組成物B-4所記載之聚甲基丙烯酸甲酯中混合作為單體之EO改性丙烯酸2-乙基己酯及三羥甲基丙烷三丙烯酸酯而成之材料。再者,聚合物之總重量與單體之總重量之比係設為4.0:6.0。又,添加相對於單體總重量為5.5重量%之光聚合起始劑。光聚合起始劑係選定α-羥基烷基苯酮系之1-羥基-環己基-苯基-酮(Irgacure 184,BASF公司製造)、與α-胺基烷基苯酮系之2-苄基-2-二甲基胺基-1-(4-嗎啉基苯基)-丁酮-1(Irgacure 369,BASF公司製造),以Irgacure 184:Irgacure 369=2.75:1之比率加以混合。
‧組成物B-12
係於組成物B-5所記載之苯酚酚醛清漆系環氧甲基丙烯酸酯中混合作為單體之三環癸烷二甲醇二丙烯酸酯及異氰尿酸三(2-羥乙基)酯三丙烯酸酯而成之材料。再者,聚合物之總重量與單體之總重量之比係設為8.2:1.8。又,添加相對於聚合物及單體之總重量為5.5重量%之光聚合起始劑。光聚合起始劑係選定α-羥基烷基苯酮系之1-羥基-環己基-苯基-酮(Irgacure 184,BASF公司製造)、與α-胺基烷基苯酮系之2-苄基-2-二甲基胺基-1-(4-嗎啉基苯基)-丁酮-1(Irgacure 369,BASF公司製造),以Irgacure 184:Irgacure 369=2.75:1之比率加以混合。
‧組成物B-13
係於組成物B-6所記載之聚乙二醇中混合作為單體之三環癸烷二甲醇二丙烯酸酯及異氰尿酸三(2-羥乙基)酯三丙烯酸酯而成之材料。再者,聚合物之總重量與單體之總重量之比係設為5.5:4.5。又,添加相對於單體總重量為5.5重量%之光聚合起始劑。光聚合起始劑係選定α-羥基烷基苯酮系之1-羥基-環己基-苯基-酮(Irgacure 184,BASF公司製造)與α-胺基烷基苯酮系之2-苄基-2-二甲基胺基-1-(4-嗎啉基苯基)-丁酮-1(Irgacure 369,BASF公司製造),以Irgacure 184:Irgacure 369=2.75:1之比率加以混合。
‧組成物B-14
係於組成物B-7所記載之胺基乙基化丙烯酸系共聚物中混合作為單體之三環癸烷二甲醇二丙烯酸酯及三羥甲基丙烷EO改性三丙烯酸酯而成之材料。再者,聚合物之總重量與單體之總重量之比係設為6.7:2.3。又,添加相對於單體總重量為5.5重量%之光聚合起始劑。光聚合起始劑係選定肟酯系之乙酮,1-[9-乙基-6-(2-甲基苯甲醯基)-9H-咔唑-3-基]-,1-(0-乙醯肟)(Irgacure OXE 02,BASF公司製造)。
‧組成物B-15
於將50℃下之黏度約為3000mPa‧s之苯基縮水甘油醚丙烯酸酯、與25℃下之黏度約為25000mPa‧s之季戊四醇三丙烯酸酯六亞甲基二異氰酸酯胺基甲酸酯預聚物以重量比計為75:25加以混合而成之材料中添加5.5重量%之光聚合起始劑。光聚合起始劑係選定α-胺基烷基苯酮系之2-(二甲基胺基)-2-[(4-甲基苯基)甲基]-1-[4-(4-嗎啉基)苯基]-1-丁酮(Irgacure 379 EG,BASF公司製造)。
‧組成物B-16
係將具有下述重複單元(g)之鈦聚合物、側鏈苯基改性矽酮(Shin-Etsu Silicones公司製造之SH710)、四丁醇鈦、3-丙烯醯氧基丙基三甲
氧基矽烷、及3-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷加以混合而成之材料,混合比率係設為1:1.3:1.5:0.42:0.42。又,添加相對於3-丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷為5.5重量%之光聚合起始劑。光聚合起始劑係選定α-胺基烷基苯酮系之2-(二甲基胺基)-2-[(4-甲基苯基)甲基]-1-[4-(4-嗎啉基)苯基]-1-丁酮(Irgacure 379 EG,BASF公司製造)。
‧組成物B-17
係將分子量為40000之聚二甲基矽氧烷、側鏈苯基改性矽酮(Shin-Etsu Silicones公司製造之SH710)、四丁醇鈦、3-丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、及3-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷加以混合而成之材料,混合比率係設為1:1.3:1.5:0.42:0.42。又,添加相對於3-丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷為5.5重量%之光聚合起始劑。光聚合起始劑係選定α-胺基烷基苯酮系之2-(二甲基胺基)-2-[(4-甲基苯基)甲基]-1-[4-(4-嗎啉基)苯基]-1-丁酮(Irgacure 379 EG,BASF公司製造)。
‧組成物B-18
係組成物B-16所記載之鈦聚合物。
‧組成物B-19
係分子量約為40000之聚二甲基矽氧烷,與組成物B-17所使用者相同。
‧組成物B-20
係分子量為5800之聚異戊二烯。
‧組成物B-21
係分子量為56000之聚苯乙烯。
與上述實施例36之功能轉印體A-1同樣地成膜功能層。與實施例36同樣地,自乾燥爐取出後之功能層為非液體狀態。又,對於組成物B-1至組成物B-15,緩慢提高溫度,結果可確認到自60℃~80℃附近起表現出黏性,或黏性增加。進行與實施例36之功能轉印體A1同樣之操作,對被處理體轉印功能層。但將貼合於被處理體時之溫度變更為95℃~145℃之範圍。此處,使用以下之被處理體T-1~T-15作為被處理體。
‧被處理體T-1...石英玻璃。
‧被處理體T-2...藍寶石(C面)。
‧被處理體T-3...碳化矽(SiC)。
‧被處理體T-4...氮化鎵。
‧被處理體T-5...金。但為於石英玻璃之表面蒸鍍金進行成膜而成者。
‧被處理體T-6...銀。但為於石英玻璃之表面蒸鍍銀進行成膜而成者。
‧被處理體T-7...氧化銦錫(ITO)。
‧被處理體T-8...聚對苯二甲酸乙二酯(PET)。
‧被處理體T-9...合成皮革(表皮表層為聚胺基甲酸酯膜)。
‧被處理體T-10...藉由將甲基三甲氧基矽烷及四乙氧基矽烷以莫耳比計為1:99加以混合而成之材料實施表面處理之石英玻璃。相對於水滴之接觸角為41度。再者,表面處理係以如下方式進行。首先,將石英玻璃浸漬於無水甲苯溶劑中,於105℃~110℃之溫度下加熱30分鐘。其次,將上述比率之甲基三甲氧基矽烷及四乙氧基矽烷以10重量%之濃度溶解於無水甲苯中。將實施有浸漬加熱處理之石英玻璃浸
漬於上述溶解有甲基三甲氧基矽烷及四乙氧基矽烷之無水甲苯溶劑中。此時,於24℃下保持8小時。其後,取出石英玻璃,以無水甲苯充分洗淨後,藉由丙酮進行洗淨,最後藉由乙醇進行洗淨。洗淨後,於120℃下乾燥15分鐘而結束處理。
‧被處理體T-11...藉由將甲基三甲氧基矽烷及四乙氧基矽烷以莫耳比計為10:90加以混合而成之材料實施表面處理之石英玻璃。相對於水滴之接觸角為71度。再者,表面處理係與被處理體T-10同樣地進行。
‧被處理體T-12...藉由將甲基三甲氧基矽烷及四乙氧基矽烷以莫耳比計為25:75加以混合而成之材料實施表面處理之石英玻璃。相對於水滴之接觸角為88度。再者,表面處理係與被處理體T-10同樣地進行。
‧被處理體T-13...藉由將甲基三甲氧基矽烷及四乙氧基矽烷以莫耳比計為50:50加以混合而成之材料實施表面處理之石英玻璃。相對於水滴之接觸角為94度。再者,表面處理係與被處理體T-10同樣地進行。
‧被處理體T-14...藉由將甲基三甲氧基矽烷及四乙氧基矽烷以莫耳比計為65:35加以混合而成之材料實施表面處理之石英玻璃。相對於水滴之接觸角為101度。再者,表面處理係與被處理體T-10同樣地進行。
‧被處理體T-15...藉由將甲基三甲氧基矽烷及四乙氧基矽烷以莫耳比計為92:8加以混合而成之材料實施表面處理之石英玻璃。相對於水滴之接觸角為109度。再者,表面處理係與被處理體T-10同樣地進行。
將已進行轉印性之試驗之功能層之組成物B-1~B-21與被處理體T-1~T-15之組合、及評估結果記載於表7中。評估指標如以下所述。
首先,與實施例36同樣地對功能轉印體B進行解析,計算出比率(Rq/t)。此處,由於係針對功能轉印體B之值,因此表示為比率B。其次,將所算出之比率B與實施例36之功能轉印體A1之轉印性研究結果進行對照。即,確認相對於與比率B相同、或最接近之功能轉印體A1之比率(Rq/t)之轉印性評估結果。於功能轉印體B中亦與實施例36之功能轉印體A1同樣地評估轉印性,評估結果係以實施例36之「△」、即剝離速度Vm比為1.0以上且未達2.2、且缺陷率為5%以下之情形作為基準,將評估結果降低但未降低至該「△」評估之情形設為「▲」,將評估結果相同或提高之情形設為「˙」。又,表7中,無任何記載之欄意指未進行評估。
根據表7可知以下內容。首先,藉由於功能層中含有極性基,可良好地保持轉印性。另一方面,即便於不含極性基之情形時,亦不存在剝離速度Vm比為1.0以上且未達2.2並且缺陷率為5%以下之實例。
進而,該等結果與被處理體之材質或表面物性無關。即,可知藉由滿足比率(Rq/t),尤其於功能層含有極性基之情形時,轉印性變得良好。其原因在於,對轉印性而言尤其重要之因素為增大功能層與被處理體之接著強度、及抑制功能層之破壞。此處,功能層與被處理體之接著強度係根據比率(Ra/t)之真實接觸面積之增加而確保,但藉由使功能層含有極性基,功能層與被處理體之每單位面積之接著強度提高。認為其原因在於,藉由含有極性基而產生之靜電性相互作用或氫鍵結作用得以發揮。又,亦可知若含有環氧基、羥基、丙烯醯基、甲基丙烯醯基、乙烯基、羧基、異氰酸酯基或羰基中之至少1種以上作為極性基,則載體G2與功能層之密接力變小。由此會提高轉印精度,故而有用。推測其原因在於,於含有該等極性基之情形時,可表現出因光聚合引起之收縮、因熱聚合引起之收縮、因氫鍵結引起之高密度化中之1種以上現象,因此載體G2與功能層之界面接著力降低。其中,確認到藉由含有環氧基、羥基、丙烯醯基、甲基丙烯醯基、乙烯基、或羧基中之至少1種以上,上述效果變大。
又,另行對將功能轉印體貼合於被處理體時之異物之影響進行研究,結果可知,於使用組成物B-1~組成物B-15之情形時,不易受到異物之影響。更具體而言,使蛋白質作為異物任意地附著於被處理體之表面,於該狀態下進行功能轉印體之貼合。其結果為,於使用組成物B-1~組成物B-15之情形時,於將異物之直徑設為之情形時因貼合而於該異物部產生之氣泡之大小為5以下,於使用其他組成物之情形時,產生之氣泡為8以上。可確認到緩慢提高組成物B-1~組成物B-15之溫度,結果自60℃~80℃附近起表現出黏性或黏性增加。即,其原因在於,藉由滿足此種條件,於將功能轉印體貼合於被處理體時,功能層之表層之流動性變大,因此異物周邊之功能層之流動亦提高,吸收異物等不整之效果變大。據此可知,功能轉印體之功能層
較佳為於溫度20℃、且遮光下為非液體狀態,並且藉由加熱而表現出黏性。再者,就功能層之材料之選擇性或工業製造之觀點而言,表現出黏性之最低溫度為300℃左右。即,較佳為於溫度20℃、且遮光下為非液體狀態,並且於溫度超過20℃至300℃以下之範圍內表現出黏性。
又,根據其他研究,製作第1功能層將凹凸結構Ca平坦化、進而於第1功能層上設置第2功能層之功能轉印體。此處,使用組成物B-18至組成物B-21中之任一者作為第1功能層,第2功能層使用組成物B-1至組成物B-3。於該情形時,若使用上述評估指標,則為「˙」。即,可知於功能轉印體中,若功能層之最外層含有極性基,則轉印性進一步提高。又,於最外層含有極性基之情形時,對功能層之最外層之膜厚進行研究,結果確認到,自5nm左右起轉印性開始提高,於20nm~30nm轉印性急遽變得良好,於50nm以上可穩定地進行轉印。因此可知,功能轉印體之最外層較佳為含有極性基,並且膜厚為5nm以上,更佳為20nm以上,最佳為50nm以上。
(實施例38)
於實施例38中,對載體之物性與功能層之物性之關係之對轉印精度之影響進行研究。根據實施例36及實施例37可知,藉由比率(Rq/t)為特定之範圍,可將轉印性保持為良好,又,藉由功能層之最外層含有極性基,可進一步良好地保持轉印性。因此,於實施例38中,以實施例36之功能轉印體A1之形態為代表,製作使用實施例36之組成物A-1作為功能層之功能轉印體C而用於研究。此處,將載體之物性設為變數。又,成為轉印對象之被處理體係使用表面物性大不相同之被處理體T-2、T-8、T-9、及T-13。
用於研究之載體係以下之載體C-1~C-8。
‧載體C-1...係實施例36所記載之載體G2,為相對於三羥甲基丙
烷(EO改性)三丙烯酸酯(M350(東亞合成公司製造))而將含氟(甲基)丙烯酸胺基甲酸酯(OPTOOL DAC HP(Daikin工業公司製造))設為2重量份之添加量而得者。水滴之接觸角為119度。比率(Es/Eb)為119。
‧載體C-2...係實施例6所記載之載體G2,為相對於三羥甲基丙烷(EO改性)三丙烯酸酯(M350(東亞合成公司製造))而將含氟(甲基)丙烯酸胺基甲酸酯(OPTOOL DAC HP(Daikin工業公司製造))設為5重量份之添加量而得者。水滴之接觸角為128度。比率(Es/Eb)為68。
‧載體C-3...係實施例6所記載之載體G2,為相對於三羥甲基丙烷(EO改性)三丙烯酸酯(M350(東亞合成公司製造))而將含氟(甲基)丙烯酸胺基甲酸酯(OPTOOL DAC HP(Daikin工業公司製造))設為10重量份之添加量而得者。水滴之接觸角為134度。比率(Es/Eb)為51。
‧載體C-4...係實施例6所記載之載體G2,為相對於三羥甲基丙烷(EO改性)三丙烯酸酯(M350(東亞合成公司製造))而將含氟(甲基)丙烯酸胺基甲酸酯(OPTOOL DAC HP(Daikin工業公司製造))設為15重量份之添加量而得者。水滴之接觸角為149度。比率(Es/Eb)為41。
‧載體C-5...係聚二甲基矽氧烷。
‧載體C-6...係於實施例6所記載之載體G2之表面成膜10nm之SiO2、成膜10nm之Cr,並以表面處理劑(DURASURF HD-1101Z,Daikin化學工業公司製造)進行處理而得者。
‧載體C-7...係以三羥甲基丙烷三丙烯酸酯:三羥甲基丙烷EO改性三丙烯酸酯:矽酮二丙烯酸酯(EBECRYL350(Daicel-Cytec公司製造)):1-羥基環己基苯基酮(Irgacure 184(BASF公司製造)):2-苄基-2-二甲基胺基-1-(4-嗎啉基苯基)-丁酮-1(Irgacure 369(BASF公司製造))=20g:80g:1.5g:5.5g:2.0g進行混合而成者之硬化物。
‧載體C-8...係於含有矽之凹凸結構上將類鑽碳(DLC)進行成膜而得者。再者,DLC係藉由離子化蒸鍍法進行成膜。
載體C-1~C-8中,載體C-1~C-4、C-6、及C-7係以與實施例36之載體G2同樣之製法所製造。又,載體C-5係藉由應用與實施例36之圓筒狀主模之製造原理同樣之原理對平板狀之石英進行加工,並對所得之平板狀主模將聚二甲基矽氧烷進行成膜、剝離而製作。載體C-8係藉由應用與實施例6之圓筒狀主模之製造原理同樣之原理對平板狀之矽(Si)晶圓進行加工,繼而於凹凸結構面上將類鑽碳進行成膜而製造。
分別使用已進行轉印性之試驗之被處理體T-2、T-8、T-9、及T-13,將載體設為上述載體C-1~C-8進行試驗。即,對32個組合進行評估。評估指標如以下所述。首先,以與實施例36同樣之方式對功能轉印體C進行解析,算出比率(Rq/t)。此處,由於為針對功能轉印體C之值,因此表示為比率C。其次,將所算出之比率C與實施例36之功能轉印體A1之轉印性研究結果進行對照。即,確認相對於與比率C相同、或最接近之功能轉印體A1之比率(Rq/t)之轉印性評估結果。於功能轉印體C中,亦與實施例36之功能轉印體A1同樣地評估轉印性,將評估結果為實施例36之「△」、即剝離速度Vm比為1.0以上且未達2.2、且缺陷率為5%以下之情形設為「×」,將評估結果降低但未降低至該「△」評估之情形設為「▲」,將評估結果同樣或提高之情形設為「˙」。將結果記載於表8中。
根據表8可知以下內容。被處理體T-8為聚對苯二甲酸乙二酯,被處理體T-2為藍寶石。即,被處理體T-8包含有機物,並且具有疏水性較強之表面。另一方面,被處理體T-2包含無機物,並且具有親水性較強之表面。又,被處理體T-9為合成人造革,其包含有機物,並且與被處理體T-8相比具有親水性較強之表面。又,被處理體T-13為於石英上局部修飾有甲基者,其包含無機物,並且與被處理體T-2相比具有疏水性較強之表面。即,作為被處理體,對無機物或有機物、以及親水性較強之表面抑或疏水性較強之表面之4方面進行試驗。
載體C-1~C-4全部為含氟樹脂,但由於偏析於凹凸結構表面之氟之濃度不同,因此相對於水滴之接觸角不同。即,具有疏水性強度不同之表面。另一方面,載體C-5為聚二甲基矽氧烷。即,其包含無機聚合物,表面存在大量甲基。又,載體C-6於包含有機物之凹凸結構Ca上存在無機物之塗佈膜。因此,凹凸結構之硬度大幅提高。載體C-7係丙烯酸系樹脂之硬化體,為不含氟之組成物。最後,載體C-8之表面含有類鑽碳。結果可知,不論載體C-1~C-8與被處理體T-2、T-8、T-9及T-13之組合如何,均可良好地保持轉印性。即,如已說明般,藉由比率(Rq/t)滿足特定範圍,可控制比率(Ra/t),將功能轉印體貼合於被處理體時之功能層之最外層之流動性提高,功能層與被處理體之真實接觸面積增加,伴隨於此,功能層與被處理體之接著強度提高。進而,可藉由將剝離應力均勻化抑制以剝離載體時之功能層之凝聚破壞為代表之破壞,因此可將轉印性保持為較高。
再者,對功能層與載體之密接力進行更詳細地研究,結果可知,於使用載體C-1~C-7之情形時,密接力較低。其於維持轉印精度之提高之方面較為重要。即,判明載體較佳為含有氟元素、甲基或矽氧烷鍵中之任一者以上。
(實施例39)
於實施例39中,對於凹凸結構Ca之間距處於微米級區域之情形是否可同時改善功能轉印體之功能層之精度與凹凸結構Fu之轉印性進行研究。
將感光性酚醛清漆樹脂旋塗於4英吋之矽晶圓,其次實施光微影。其後,進行顯影與乾式蝕刻,獲得具有複數個凹部之矽晶圓。繼而,藉由全氟癸基三甲氧基矽烷實施氣相脫模處理,從而獲得主壓模。
以膜厚成為5μm之方式,藉由棒塗法將轉印樹脂X塗佈於厚度50μm之聚對苯二甲酸乙二酯(PET)膜之易接著面。轉印樹脂X係含氟添加劑、非含氟聚合性胺基甲酸酯劑、三羥甲基丙烷(EO)改性三丙烯酸酯、二丙烯酸酯及光聚合起始劑之混合物。作為含氟添加劑,使用為具有異三聚氰酸骨架之(甲基)丙烯酸胺基甲酸酯、且具備含有(CF2CF2CF2O)單元之全氟聚醚基者。作為非含氟聚合性胺基甲酸酯劑,係使用丙烯酸胺基甲酸酯。更具體而言,係使用作為6官能丙烯酸胺基甲酸酯之二季戊四醇五丙烯酸酯六亞甲基二異氰酸酯胺基甲酸酯劑。作為二丙烯酸酯,係選定1,3-雙(甲基丙烯醯氧基)-2-丙醇。聚合起始劑係使用作為光聚合起始劑之1,2-辛二酮,1-[4-(苯硫基)-,2-(O-苯甲醯肟)]。含氟添加劑於將轉印樹脂整體設為100重量份時添加3.8重量份。非含氟聚合性胺基甲酸酯劑係添加含氟添加劑之1.5倍量。又,光聚合起始劑於將轉印樹脂整體設為100重量份時添加5.5重量份。二丙烯酸酯係以轉印樹脂之黏度成為22cP之方式進行添加。將塗佈有轉印樹脂X之PET膜貼合於主壓模。其次,將紫外線可透過之矽酮橡膠配置於PET膜上,自該矽酮橡膠上實施按壓。按壓力係設為0.1MPa。於按壓之狀態下照射紫外線,使轉印樹脂X硬化。最後,將主壓模與PET膜分離而獲得樹脂模具F1。
為了確認功能層之配置精度,由所得之樹脂模具F1製造樹脂模具S2。首先,對樹脂模具F1之凹凸結構滴加轉印樹脂Y。轉印樹脂Y係上述轉印樹脂X中使用丙烯醯基改性矽酮代替含氟添加劑而得之混合物。對樹脂模具F1上之轉印樹脂Y貼合PET膜並進行拉伸,於該狀態下照射紫外線。其次,將PET膜與樹脂模具F1分離,藉此獲得樹脂模具S2。
樹脂模具S2相當於功能轉印體之載體。藉由棒塗法對樹脂模具S2之凹凸結構Ca塗佈組成物B-9。組成物B-9係使用以異丙醇、丙酮、及甲基乙基酮將濃度調整為55重量%而得者。塗佈量係以功能層之膜厚(t)成為200nm~300nm之方式進行調整。塗佈後,藉由120℃之乾燥空氣加以乾燥。再者,為了確認凹凸結構Ca對功能層之露出面之影響,此處不進行保護層之貼合。
對於所得之無保護層之功能轉印體,對表面粗糙度(Ra)、膜厚(t)、凹凸結構Ca之間距及開口率進行評估,並彙總於表9中。又,將表9之結果之一部分記載於圖9。於表9中記載有載體之凹凸結構Ca之資訊、及於凹凸結構Ca上成膜之功能層之資訊。圖9係橫軸取表9之開口率作為變數、縱軸取功能層之表面粗糙度(Ra)及膜厚(t)之標準偏差之圖。於圖9中,鑽形標記表示表面粗糙度(Ra),四方形表示膜厚(t)之標準偏差。根據圖9可知,於開口率40%附近,功能層之表面粗糙度(Ra)與膜厚(t)之標準偏差均大幅減少。根據表9可知,作為凹凸結構Ca之間距,採用1.6μm、2.5μm、及3.6μm之三種,由於圖9係將該等全部之研究表示於1個圖中,因此藉由於間距超過1.5μm之區域,開口率滿足40%以上,而改善功能層之配置精度。功能層之配置精度之改善係作為膜厚(t)之分佈變小之效果,而以膜厚(t)標準偏差之變化之形式進行確認。並且,伴隨該膜厚(t)之標準偏差之改善,表面粗糙度(Ra)有所改善。由此,雖然於表9中並未記載,但比率(Ra/t)有效地
變小,轉印性有所改善。
繼而,關於上述樹脂模具S2之製法,使用轉印樹脂X代替轉印樹脂Y而製作樹脂模具F2。此時,準備9片將樹脂模具F1切成60mm×60mm之正方形而得者,以成為180mm×180mm之正方形之形式進行拼接。以該180mm×180mm之樹脂模具F1作為模板,製造樹脂模具F2。為了排除功能層之配置精度之項之影響,換言之為了排除比率(Ra/t)之影響,轉印性係藉由以下方法進行評估。首先,將轉印樹脂Z旋塗於6英吋之矽晶圓。轉印樹脂Z係將上述組成物B-9之聚合物之總重量與單體之總重量之比由7.9:2.1變更為4.5:5.5而得之組成物。又,旋塗時以異丙醇、丙酮、甲基乙基酮之混合溶劑進行稀釋。此外,以1500rpm之速度進行旋塗,並使用120℃之加熱板將剩餘之溶劑去除。其次,藉由層壓輥貼合樹脂模具F2。貼合之壓力設為0.48Mpa,貼合速度設為3mm/秒。繼而,藉由具有365nm之中心波長之LED燈進行紫外線照射,其後,於120℃下加熱10秒。最後,以25mm/秒之速度將樹脂模具F2、即載體剝離。於將對作為被處理體之6英吋之矽晶圓所轉印賦予之凹凸結構Fu之面積記載為Sf、將矽晶圓之面積記載為Ss時,以(Sf/Ss)×100作為轉印率而實施評估。
將結果記載於表10及圖10中。表10中記載有載體之凹凸結構Ca之資訊、及凹凸結構Fu之轉印率。圖10係橫軸取表10之開口率作為變數、縱軸記載凹凸結構Fu之轉印率之圖。根據圖10可知,以開口率為40%附近為界,轉印率大幅變化。可知尤其是於開口率為30%以上且未達40%之區域,轉印率之偏差較大。即,意味著對於樹脂模具F2之貼合方式、或樹脂模具F2之剝離方式之微小差異,轉印率會敏感地受到影響。於此種區域內,難以穩定地轉印賦予凹凸結構Fu。另一方面,可知藉由開口率超過40%,轉印率之絕對值及偏差大幅降低。又,根據表10可知,作為開口率,並非自針對一種間距者中採用資料,而自針對複數種間距者中採用資料。根據以上可知,藉由於間距超過1.5μm之區域內,開口率為40%以上,轉印性有所改善。
據此,認為藉由於間距超過1.5μm之區域內開口率為40%以上,功能層之精度與轉印性均提高。其次,於間距超過1.5μm之區域內,將功能轉印體用作被處理體之加工構件,對其性能進行確認。
作為載體,使用上述樹脂模具F2。凹凸結構Ca係複數個圓柱狀凹部排列為六方形者,凹部之開口徑為1.35μm,深度為1.3μm,並且間距為1.6μm。開口率為65%。使用棒塗法對載體F2塗佈組成物A-2。組成物A-2係以異丙醇、甲基乙基酮、四氫呋喃、丙酮及丙二醇單甲醚之混合溶劑將濃度稀釋為5重量%至25重量%而使用。藉由棒塗法塗佈經稀釋之組成物A-2,其後,吹送120℃之熱風加以乾燥。使用掃描式電子顯微鏡觀察塗佈有組成物A-2之樹脂模具F2。其結果為,確認到組成物A-2係優先填充至樹脂模具F2之凹部,於凸部之上表面幾乎未進行成膜。更具體而言,隨著將濃度自5重量%階段性提昇至25重量%,填充至樹脂模具F2之凹部內部之組成物A-2之量有所增加,但於樹脂模具F2之凸部上表面成膜之組成物A-2之量大致未增加。藉由取濃度作為變數,填充至樹脂模具F2之凹部中之組成物A-2之高度可變化為50nm、250nm、300nm、550nm、800nm、及1200nm。另一方面,併用穿透式電子顯微鏡對於凸部之上表面成膜之組成物A-2進行解析,結果可知不論濃度如何,均為0nm至30nm之間。
對於成膜有組成物A-2之樹脂模具F2,進而將組成物B-9進行成膜。組成物B-9係以甲基乙基酮、丙酮、及2-丙醇將濃度調整為35重量%,並以膜厚(t)成為250nm之方式進行調整。藉由棒塗法進行成膜後,吹送105℃之熱風加以乾燥。其後,製造以0.1Mpa及10mm/秒貼合有含有乙烯-乙酸乙烯酯共聚合樹脂之保護層(PE/EVA)之功能轉印體。
作為被處理體,準備單側鏡面、厚度為1.0mm、直徑為6英吋、並且為C面之藍寶石晶圓。BOW(翹曲度)最大為28μm,5點測定之
TTV(Total Thickness Variation,總厚度變異值)最大為20μm。於在120℃下對藍寶石晶圓進行加熱之狀態下,使用118℃之層壓輥,貼合保護層經剝離之功能轉印體。貼合之壓力設為0.49MPa,貼合速度設為50mm/秒。再者,保護層之剝離速度設為20mm/秒。其次,使用具有365nm之中心波長之LED照射紫外線,其後,於120℃下進行加熱固化。冷卻至30℃以下後,以25mm/秒之速度將作為載體之樹脂模具F2剝離。此處,關於轉印有凹凸結構Fu之藍寶石,以將硫酸與過氧化氫水按照4:1之體積比率加以混合而成之液體對咬入較多異物或氣泡者進行洗淨,藉由超純水進行沖洗,最後實施IPA(isopropyl alcohol,異丙醇)乾燥,恢復為未處理之藍寶石晶圓,而對其進行再次使用。製造10片進行評估,結果為凹凸結構Fu之轉印率均為98%以上。即,確認到可對6英吋之大面積之基板容易地轉印功能層。進而,亦同時確認到即便為具有BOW為28μm之翹曲之被處理體,其影響亦不存在,而可轉印凹凸結構Fu。
對轉印有凹凸結構Fu之被處理體進行乾式蝕刻。首先進行氧蝕刻,其次進行氯蝕刻。再者,該等操作係於相同之腔室、即相同之裝置中進行。藉由氧蝕刻而對組成物B-9進行蝕刻。此處係使用氧氣。此處,組成物A-2作為組成物B-9之蝕刻掩膜而發揮功能,對組成物B-9進行蝕刻直至藍寶石之主表面局部露出為止。蝕刻條件設為處理氣壓1Pa、處理功率300W之條件。繼而,藉由氯蝕刻而對藍寶石進行蝕刻。此處進行使用BCl3氣體與Cl2氣體之混合氣體之反應性離子蝕刻。此處,以組成物B-9作為蝕刻掩膜而對藍寶石進行蝕刻。作為處理條件,係設為ICP:150W、BIAS:50W、壓力0.2Pa。
於上述乾式蝕刻處理中,於直至氧蝕刻而結束之階段取出晶圓,使用掃描式電子顯微鏡進行觀察。其結果為,組成物A-2幾乎未被蝕刻,僅組成物B-9被蝕刻。即,複數個支柱排列為六方形。支柱
之高度為1550nm,支柱之直徑為1350nm。再者,亦確認到於支柱與支柱之間存在來自於樹脂模具F2之凸部之上表面成膜之組成物A-2之微小支柱。亦確認到藉由將氧蝕刻之時間與處理壓最佳化,該微小支柱會消失。以硫酸及過氧化氫水之混合液對直至氯蝕刻而結束之藍寶石晶圓進行洗淨,其後,藉由掃描式電子顯微鏡進行觀察。確認到於6英吋之藍寶石晶圓之整個面加工形成有複數個凸部。凸部係排列為六方形,其直徑可藉由變更氯蝕刻之處理時間與條件進行控制,可於1000nm、1200nm、1300nm、1400nm、及1500nm之範圍進行控制。凸部之高度可於500nm、900nm、1250nm、1400nm、1800nm之範圍進行控制。再者,確認到凸部之形狀可製造為錐形與圓頂形中之任一種,尤其是容易根據裝置之種類而區分製作。
所製造之具有複數個凸部之藍寶石晶圓係通常稱為PSS之晶圓,其用於提高LED之效率。於PSS中,2英吋及4英吋之PSS於市場流通,較為方便,但6英吋以上者製造非常困難而未流通。根據上述例,確認到藉由使用實施形態之功能轉印體,可容易地製造大面積之PSS。
(實施例40)
根據上述實施例可知,不論載體之間距如何,均可製造具備精度較高之功能層之功能轉印體,而以較高之精度將功能層轉印至被處理體。於本實施例中,對保護層對功能層之孔缺陷之影響進行詳細研究。
作為功能轉印體之構成,設為與實施例39同樣,取保護層之種類與凹凸結構Ca作為變數。使用5種保護層,對6種開口率進行研究。
(保護層)
‧聚乙烯/聚烯烴共聚物之共擠壓膜(Sun A.Kaken公司製造之PAC-3-30,30μmt)。拉伸彈性模數為450MPa。
‧聚乙烯膜(Tamapoly公司製造之GF-858,33μmt)。拉伸彈性模數為1080MPa。
‧聚碳酸酯膜(Mitsubishi Engineering-Plastics公司製造之100FE200)。拉伸彈性模數為2400MPa。
‧COP膜(日本ZEON公司製造之ZEONEX(註冊商標)F52R)。拉伸彈性模數為3000MPa。
‧PET膜(東洋紡公司製造之東洋紡酯(註冊商標)膜E5100,25μmt)。拉伸彈性模數為4000MPa。
(凹凸結構Ca)
‧排列:六方形排列,開口徑:1.0μm、1.8μm、2.1μm、2.5μm、3.0μm、10.0μm。
評估係以功能層之孔缺陷率之形式實施。與實施例39同樣地將保護層剝離,藉由光學顯微鏡觀察所露出之功能層而導出孔缺陷率。將結果示於表11。於表11中記載有3種資訊。為凹凸結構Ca之開口徑、保護層之拉伸彈性模數、及功能層之孔缺陷率。
根據表11可知,作為開口徑為1.0μm至10.0μm之間之試驗結果,功能層之孔缺陷率係由保護層之拉伸彈性模數之物性所控制。即,可知與拉伸彈性模數為3000MPa及4000MPa之情形相比,使用拉伸彈性模數為2400MPa、1080MPa、及450MPa之保護層之情形時之孔缺陷率急遽變小。推測其原因在於,於剝離保護層時,於關注由保護層表面之不整對功能層施加之應力時,藉由拉伸彈性模數與特定相比較小,該應力之絕對值變小,從而抑制功能層之破壞,以及可促進保護層之表面不整之變形。據此,可認為若就於開口徑為1.0μm至10.0μm之間進行試驗之結果而言,藉由將保護層之拉伸彈性模數設定為2500MPa以下,可良好地抑制功能層之孔缺陷。推測藉此凹凸結構Fu之轉印率有所改善。
(實施例41)
根據上述實施例可知,不論載體之間距如可,均可製造具備精度較高之功能層之功能轉印體,而以較高之精度將功能層轉印至被處理體。尤其可知,不論凹凸結構Ca之開口徑如何,保護層之拉伸彈性模數均會大幅影響到功能層之孔缺陷。進而可知,於間距為微米級之情形時,尤其重要的是控制載體之凹凸結構之開口率。據此,可推測藉由作為保護層之物性之拉伸彈性模數與凹凸結構Ca之開口率,存在更佳之功能轉印體之範圍。於實施例41中,對保護層之拉伸彈性模數與凹凸結構Ca之開口率之關係進行研究。
作為功能轉印體之構成,設為與實施例39同樣,並使用實施例40所記載者作為保護層。作為變數,係設定保護層之拉伸彈性模數與
凹凸結構Ca之開口率。
評估係以凹凸結構Fu之轉印率之形式而實施。與實施例39同樣地進行轉印。關於凹凸結構Fu,併用光學顯微鏡與原子力顯微鏡算出轉印率。將結果示於表12、圖12、及圖13。於表12中記載有3種資訊。為凹凸結構Ca之開口率、保護層之拉伸彈性模數、及凹凸結構Fu之轉印率。圖12係橫軸取表12所記載之凹凸結構Ca之開口率,並且縱軸取保護層之拉伸彈性模數,以綜合符號表示評估結果之凹凸結構Fu之轉印率。另一方面,圖13係以轉印率之等高線表示圖12之綜合符號之三維圖。根據表11、圖12及圖13可知以下內容。
首先,若關注凹凸結構Ca之開口率,則可知存在最佳範圍。作
為下限值側而開口率為32.6%與44.4%之間、作為上限值側而開口率為90.7%與98.7%之間,可觀察到明確之轉印率之變化。推測於開口率為32.6%與44.4%之間設置下限值之理由在於:於開口率過小之情形時,尤其是如實施例39所述般,功能層相對於凹凸結構Ca之配置精度降低。藉此,於轉印凹凸結構Fu之步驟中,於剝離載體時,凹凸結構Fu上出現應力之集中點。另一方面,設置上限值之主要原因為載體之凹凸結構Ca之破損。其原因在於,將開口率極度提高至98.7%之結果為進行凹凸結構Ca之凸部之脆弱化,於凹凸結構Fu之轉印時凹凸結構Ca會破損。據此,可認為開口率較佳為超過32.6%且未達90.7%。
其次,若關注保護層之拉伸彈性模數,則可知存在與實施例40同樣之最佳範圍。尤其是於本實施例中,拉伸彈性模數之上限值變得明確。作為上限值,為2400MPa與3000MPa之間。認為出現該上限值之原因在於,於保護層之拉伸彈性模數過高之情形時,於將保護層自功能層剝離時,對功能層施加之剝離應力之絕對值變大,功能層之孔缺陷增加。此係於實施例40中所確認之事項。拉伸彈性模數之不均以標準偏差計為30MPa左右。因此,加入考慮3σ,可認為保護層之拉伸彈性模數較佳為未達3000MPa,更佳為2500MPa以下。關於下限值,此次研究範圍並未將其明確化。認為其原因在於,根據上述機制,保護層之拉伸彈性模數越低,越可減小對功能層之剝離應力之絕對值。因此,下限值係由其他方面所決定。拉伸彈性模數越小,量產功能轉印體時之操作越困難。就該觀點而言,較佳為50MPa以上,最佳為本實施結果之450Mpa以上。再者,將拉伸彈性模數為450MPa之聚乙烯/聚烯烴共聚物之共擠壓膜貼合於拉伸彈性模數為4000MPa之PET膜而製作保護層,將該保護層之拉伸彈性模數為450MPa之膜面貼合於功能層而使用。於該情形時,成為與使用拉伸彈性模數
為450MPa之單個保護層之情形同樣之結果。即可認為,作為實施形態之保護層,只要至少保護層之與功能層相接之面之層之拉伸彈性模數為上述之範圍,則表現出上述效果。
據此,可認為藉由將凹凸結構Ca之開口率與保護層之拉伸彈性模數一併設為特定範圍,可實現更高精度之功能轉印體。又,該傾向於間距為300nm與6000nm之情形時亦同樣被觀察到。據此,可認為不論凹凸結構Ca之間距如何,藉由將比率(Rq/t)、凹凸結構Ca之開口率、及保護層之拉伸彈性模數設為特定範圍,均可實現高精度之功能轉印體。
(實施例42)
於本實施例中,對改善量產製造功能轉印體之情形時之製造穩定性、量產使用時之穩定性之要素進行研究。
與實施例36同樣地,將保護層貼合於功能層,進行捲取回收而製造功能轉印體。其次,將保護層自功能轉印體剝離。保護層係採用重複進行以速度3m/min.剝離160mm之長度(距離)之操作之間歇性之剝離。
改變功能轉印體之功能層之極性,將功能層表面相對於水滴之接觸角設為參數。具體而言,改變側鏈具備烷基之聚合物之該烷基之含量與碳數。水滴相對於功能層之接觸角設為29度、44度、及89度五種。
改變保護層貼合至功能層之面之表面物性,將相對於該面之水滴之接觸角設為參數。保護層係於膜厚35μm之PET膜之表面塗佈功能材料而製造。作為功能材料,使用矽酮樹脂作為主要材料,對基於矽酮樹脂之改性基之表面物性進行調整。膜厚係設為1μm。所研究之相對於保護層貼合至功能層之面之水滴之接觸角為66度、73次、75度、97度、105度、及109度。
再者,使用水滴之接觸角係依照日本工業標準JISR 3257:1999「基板玻璃表面之潤濕性試驗方法」進行測定。
層壓性係根據所製造之功能轉印體之外觀進行判斷。將保護層自功能層隆起而剝離之比例、或保護層之皺褶產生率為10%以上之情形設為「×」,將為3%~10%之情形設為「△」,將未達3%之情形設為「○」。
剝離性係於將功能轉印體以0.49MPa之壓力貼合至被處理體之情形時,將功能層之源自孔缺陷之異常部率為5%以上之情形設為「×」,將為2~5%之情形設為「△」,將未達2%之情形設為「○」。
將結果彙總於表13中。表13之橫軸係相對於保護層貼合至功能層之面之水滴之接觸角,縱軸係相對於功能層之表面之水滴之接觸角。又,根據符號而得之結果中關於層壓性與剝離性,以評估結果較差者為代表而記載。根據表13可知,不論功能層之物性如何,只要相對於保護層貼合至功能層之面之水滴之接觸角為75度以上且105度以下,則層壓性與剝離性進一步提高。其理由尚不確定,推測如下:兩物體間之接著力係定義為兩物體間之自由能之差,由於自由能可藉由接觸角進行概算,因此藉由於特定範圍內對保護層之接觸角進行控制,兩物體間之自由能對層壓性而言變大,對剝離性而言變小。
再者,本發明並不限定於上述實施形態,可進行各種變形而實施。於上述實施形態中,於隨附圖式所圖示之大小或形狀等並不限定
於此,可於發揮本發明之效果之範圍內適當進行變形。
本發明可用於光學零件、能源設備、生物設備、記錄媒體等形成微細結構之領域。
本申請案係基於2014年4月25日提出申請之日本專利特願2014-091895、及2015年1月16日提出申請之日本專利特願2015-007165。該等內容全部包含於此。
Claims (10)
- 一種功能轉印體,其特徵在於:具備表面具備凹凸結構之載體、設置於上述凹凸結構上之至少一層以上之功能層、及設置於上述功能層之與上述載體相反之面上之保護層,且上述功能層含有樹脂,並且上述保護層之與上述功能層相接之面側之均方根高度(Rq)、與上述凹凸結構之凸部頂部位置至上述功能層之與上述保護層之界面為止之距離(t)之比率(Rq/t)為1.41以下。
- 如請求項1之功能轉印體,其中將上述保護層自上述功能層剝離時上述功能層之與上述保護層相接之面之表面粗糙度(Ra)與上述距離(t)之比率(Ra/t)為1.20以下。
- 如請求項1或2之功能轉印體,其中上述載體之上述凹凸結構之平均間距為超過1.5μm且為10μm以下之範圍,且上述凹凸結構之平均開口率為40%以上。
- 如請求項1之功能轉印體,其中上述保護層之拉伸彈性模數為50MPa以上且2500MPa以下。
- 如請求項4之功能轉印體,其中上述凹凸結構之平均開口率為40%以上。
- 如請求項5之功能轉印體,其中上述平均開口率為91%以下。
- 如請求項4之功能轉印體,其中上述凹凸結構之凹部開口徑為1μm以上且10μm以下。
- 如請求項7之功能轉印體,其中上述凹凸結構於俯視下為圓形。
- 如請求項1、2、或4至8中任一項之功能轉印體,其中相對於上述保護層之與上述功能層相接之面之水滴接觸角為75度以上且105度以下。
- 一種功能轉印膜捲筒,其特徵在於:如請求項1至9中任一項之 功能轉印體為膜狀,上述功能轉印體之一端部與芯棒連接,且上述功能轉印體被捲取於上述芯棒上。
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