TWI812718B - 附凹凸結構之基體之製造方法 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種附凹凸結構之基體之製造方法，該方法包括：準備積層體之製程，該積層體在包含無機物之被加工基體的被加工面依次積層中間層及將氧化鋁水合物作為主要成分之凹凸結構層而成；第1蝕刻製程，將凹凸結構層作為遮罩，使用第1蝕刻氣體來蝕刻中間層，直至被加工基體的被加工面的至少一部分暴露；及第2蝕刻製程，將中間層作為遮罩，使用與第1蝕刻氣體不同的第2蝕刻氣體來蝕刻基體，而在被加工面形成微細凹凸結構。
Description
本揭示係有關一種在表面具有微細的凹凸圖案之附凹凸結構之基體之製造方法。
由玻璃、塑膠製成之透鏡及蓋玻璃等透明基體中，為了減少由表面反射引起之透射光的損耗，有時在光入射面設置防反射結構或者防反射膜。例如，作為相對於可見光之防反射結構，已知一種比可見光的波長短的間距的微細凹凸結構、所謂的蛾眼結構。
作為在基板的表面形成蛾眼結構之方法，例如，在日本特開2008-143162號公報（以下，專利文獻1）中揭示了一種在基板的表面形成蝕刻轉印層，並在該蝕刻轉印層上形成複數個島狀粒子，將該複數個島狀粒子作為遮罩而對蝕刻轉印層及基板進行蝕刻之方法。
又，作為形成蛾眼結構之方法，還提出了一種利用奈米壓印法，在基板表面形成包含阻劑之凹凸圖案，並將該阻劑作為遮罩而蝕刻基板的表面之方法（參閱日本特開2013-185188號公報（以下，專利文獻2））。奈米壓印為將具有凹凸圖案之模具緊壓在塗佈於被加工物上之阻劑上，並使阻劑機械變形或流動而將微細的圖案精密地轉印到阻劑膜上之技術。在圖案轉印之後，例如，藉由將轉印有圖案之阻劑作為遮罩而蝕刻被加工物，能夠在被加工物的表面形成凹凸結構。
又，在專利文獻2中提出了一種在阻劑與基板之間還具備遮罩層，並蝕刻遮罩層和基板之方法。
在日本特開2013-185188號公報（以下，專利文獻3）及日本特開2015-059977號公報（以下，專利文獻4）中，揭示了一種在基體表面形成包含水鋁礦（氧化鋁水合物）之微細的凹凸結構層，並將該凹凸結構層作為遮罩而蝕刻基體表面之方法。
在專利文獻1中，在用作遮罩之島狀粒子與基板之間具備蝕刻轉印層，這係為了充分增加形成於基材上之凹凸的高低差。同樣地，在專利文獻2中記載了如下主旨：在阻劑與基板之間具備遮罩層，這係為了充分增加形成於基材上之凹凸的高低差，例如形成深度為500nm以上的凹凸結構為較佳。
若如專利文獻3、專利文獻4所記載那樣利用將包含水鋁礦之微細的凹凸結構層作為遮罩而蝕刻基體之方法，則能夠藉由簡單的製程在基體表面形成凹凸結構。在圖6中示出藉由專利文獻4的方法形成有凹凸結構之玻璃的截面的掃描型電子顯微鏡（SEM）像。圖6係轉載專利文獻4的圖7而得者。如圖6所示，藉由專利文獻4的方法獲得之凹凸結構中，凹部的深度不均勻，且形成有相對深的凹部之部分和形成有相對淺的凹部之部分以比微細凹凸圖案的週期長的週期生成。在形成有具有該種不均勻深度的凹部之凹凸圖案之基板中，在過淺的凹部中無法獲得足夠的防反射功能，且相較於具備足夠深的凹部之區域，光的反射增加。因此，有可能會對視覺辨認整個基板之視覺辨認者賦予表面粗糙感。
本揭示係鑑於上述情況而完成者。本發明的一實施形態的目的為提供一種製造凹凸的凹部深度的偏差得到了抑制之附凹凸結構之基體之製造方法。
在用於解決上述問題之具體方案中包含以下態樣。
＜1＞附凹凸結構之基體之製造方法，該方法包括：準備積層體之製程，該積層體在包含無機物之被加工基體的被加工面依次積層中間層及將氧化鋁水合物作為主要成分之凹凸結構層而成；第1蝕刻製程，將上述凹凸結構層作為遮罩，使用第1蝕刻氣體來蝕刻上述中間層，直至上述被加工基體的上述被加工面的至少一部分暴露；及第2蝕刻製程，將上述中間層作為遮罩，使用與上述第1蝕刻氣體不同的第2蝕刻氣體來蝕刻上述被加工基體，而在上述被加工面形成微細凹凸結構，上述被加工基體相對於上述第1蝕刻氣體之蝕刻速率小於上述中間層的蝕刻速率。
＜2＞如＜1＞所述之附凹凸結構之基體之製造方法，其中在將上述凹凸結構層的膜厚設為d，且將在上述被加工基體的上述被加工面形成之上述微細凹凸結構的凸部高度設為h之情形下，
滿足h/d＞1。
＜3＞如＜1＞或＜2＞所述之附凹凸結構之基體之製造方法，其中在準備上述積層體之製程中，在上述中間層上形成含有鋁之薄膜，並對該薄膜進行溫水處理，藉此形成上述凹凸結構層。
＜4＞如＜3＞所述之附凹凸結構之基體之製造方法，其中上述含有鋁之薄膜為包含鋁、氧化鋁、氮化鋁及鋁合金中的至少一種之膜。
＜5＞如＜1＞至＜4＞中任一項所述之附凹凸結構之基體之製造方法，其中在準備上述積層體之製程中，藉由濺射、真空蒸鍍或化學氣相沈積法形成上述中間層。
＜6＞如＜1＞至＜5＞中任一項所述之附凹凸結構之基體之製造方法，其中上述被加工基體為將氧化矽或氧化鋁作為主要成分之基體。
＜7＞如＜1＞至＜6＞中任一項所述之附凹凸結構之基體之製造方法，其中在上述第1蝕刻製程之前，具有蝕刻上述凹凸結構層直至上述中間層的至少一部分表面暴露之預處理製程。
＜8＞如＜1＞至＜7＞中任一項所述之附凹凸結構之基體之製造方法，其中在將上述第1蝕刻製程中的上述凹凸結構層的蝕刻速率設為Ra1
，且將上述中間層的蝕刻速率設為Ri1
之情形下，
滿足Ri1
/Ra1
＞1。
＜9＞如＜1＞至＜8＞中任一項所述之附凹凸結構之基體之製造方法，其中上述中間層為金屬層。
＜10＞如＜1＞至＜8＞中任一項所述之附凹凸結構之基體之製造方法，其中在將上述第2蝕刻製程中的上述中間層的蝕刻速率設為Ri2
，且將上述被加工基體的蝕刻速率設為Rs2
之情形下，
滿足Rs2
/Ri2
＜1。
＜11＞如＜10＞所述之附凹凸結構之基體之製造方法，其中上述中間層為將矽或矽化合物作為主要成分之層。
[發明效果]
依本發明的一實施形態的附凹凸結構之基材之製造方法，能夠製造具有凹部深度的偏差小的凹凸結構之基材。
以下，使用圖示，對本發明的實施形態進行說明。另外，為了容易視覺辨認，圖示中的各構成要素的比例尺等與實際者適當地不同。在本說明書中，使用“～”表示之數值範圍係指將記載於“～”的前後之數值作為下限值及上限值而包含之範圍。在本揭示中階段性記載之數值範圍內，可以將在某一數值範圍內記載之上限值或下限值替換為其他階段性記載的數值範圍的上限值或下限值。又，在本揭示中記載之數值範圍內，可以將在某一數值範圍內記載之上限值或下限值替換為實施例中所示之值。
“附凹凸結構之基體之製造方法”
對本發明的一實施形態的附凹凸結構之基體之製造方法進行說明。圖1係示意性地表示附凹凸結構之基體之製造製程之圖。
在一實施形態的附凹凸結構之基體之製造方法中，首先，準備積層體1，該積層體1藉由在包含無機物之被加工基體10的被加工面10a依次積層中間層20及將氧化鋁水合物作為主要成分之凹凸結構層30而成（步驟1）。以下，有時將以氧化鋁水合物作為主要成分之凹凸結構層30稱為水鋁礦層30。
水鋁礦層30在表面具備包含複數個凸部32a和複數個凹部32b之凹凸結構32（以下，稱為第1凹凸結構32。）。
接著，實施第1蝕刻製程，該第1蝕刻製程中，將水鋁礦層30作為遮罩，蝕刻中間層20，直至被加工基體10的被加工面10a的至少一部分暴露（步驟2）。在第1蝕刻製程中使用第1蝕刻氣體G1。
在第1蝕刻製程中，將水鋁礦層30作為遮罩而蝕刻中間層20，在中間層20的表面形成包含複數個凸部22a和複數個凹部22b之凹凸結構22（以下，稱為第2凹凸結構22。）。在此，在中間層20的複數個凹部22b中的至少一部分凹部22b中進行蝕刻直至被加工面10a暴露。
在第1蝕刻製程之後，實施第2蝕刻製程，該第2蝕刻製程中，將形成有第2凹凸結構22之中間層20作為遮罩，蝕刻基體10，而在基體10的被加工面10a形成凹凸結構（步驟3）。在第2蝕刻製程中，使用與第1蝕刻氣體G1不同的第2蝕刻氣體G2。作為蝕刻氣體G2，使用適於基體10的蝕刻之氣體。
藉由以上製程，能夠獲得在表面具備第3凹凸結構12之附凹凸結構之基體11（步驟4）。
以下，依次對上述製程的詳細內容進行說明。首先，參閱圖2，對準備積層體1之製程進行說明。圖2係表示準備積層體1之製程的詳細內容之圖。積層體1能夠藉由以下方式獲得。
首先，準備具有被加工面10a之被加工基體10（步驟11）。在被加工基體10的被加工面10a形成中間層20（步驟12），進而形成含有鋁之薄膜30a（步驟13）。
然後，對含有鋁之薄膜30a進行溫水處理（步驟14）。例如，按每一積層體浸漬於收容於容器7中之純水6中並進行溫水處理，該積層體包含基體10、中間層20及薄膜30a。藉由該溫水處理，形成將氧化鋁水合物作為主要成分之凹凸結構層（水鋁礦層）30（步驟15）。
藉由以上製程，能夠製作在被加工基體10的被加工面10a依次積層中間層20及將氧化鋁水合物作為主要成分之凹凸結構層30而成之積層體1。
關於被加工基體10，並無特別限制，但是為需要在表面設置作為防反射結構的凹凸結構之基體，且為玻璃或藍寶石玻璃等的光學構件。尤其，將氧化矽或氧化鋁作為主要成分之基體為較佳。在此，主要成分係指相對於所有構成元素之成分比為50莫耳%以上之成分。
作為中間層20，使用大於被加工基體10相對於第1蝕刻氣體之蝕刻速率之蝕刻速率之材料。亦即，在第1蝕刻製程中，在中間層20的蝕刻速率Ri1
與被加工基體10的蝕刻速率Rs1
之比（蝕刻選擇比）Ri1
/Rs1
大於1的條件下進行蝕刻。另外，蝕刻選擇比Ri1
/Rs1
大於3為更佳。作為中間層20，具體而言，鉻或鎳等金屬層、或者將矽或矽化合物作為主要成分之層為較佳。中間層20的形成方法並無特別限制，但是藉由濺射、真空蒸鍍或化學氣相沈積法形成為較佳。
已知：若對含有鋁之薄膜進行溫水處理，則在其表面形成將氧化鋁水合物（Al2
O3
･H2
O）亦即水鋁礦作為主要成分之微細凹凸結構。在此，將氧化鋁水合物作為主要成分，係指在凹凸結構層中所佔之氧化鋁水合物的含有率為50質量%以上。
含有鋁之薄膜30a係包含鋁、氧化鋁、氮化鋁或氮氧化鋁中的任一個者為較佳。進而，薄膜30a可以係包含鋁合金者。“鋁合金”係指將鋁作為主要成分且包含矽（Si）、鐵（Fe）、銅（Cu）、錳（Mn）、鎂（Mg）、鋅（Zn）、鉻（Cr）、鈦（Ti）及鎳（Ni）等元素中的至少一種之化合物或固溶體。關於薄膜30a，就形成凹凸結構之觀點、亦即就水鋁礦化之觀點而言，鋁與所有金屬元素之成分比係80莫耳%以上為較佳。將該種鋁作為主要成分之薄膜藉由溫水處理而改質為水鋁礦等氧化鋁水合物，並在其表面形成包含以無規形狀及配置形成之複數個凸部32a及複數個凹部32b之第1凹凸結構32。
在溫水處理之後形成之水鋁礦層30係透明的，且包含在表面形成之第1凹凸結構32和在其下層構成之平坦的緻密層。關於第1凹凸結構32，雖然凸部32a的大小（頂角的大小）、朝向係各種各樣的，但是具有大致鋸齒狀截面，且具有小於可見光的波長之平均凸部間距離。凸部間的距離係指隔著凹部之最相鄰凸部的頂點彼此之間的距離，關於平均凸部間距離，能夠藉由SEM（掃描型電子顯微鏡）拍攝凹凸結構的表面圖像，進行圖像處理並進行二值化，藉由統計處理而求出。凸部間的平均距離為數10nm～數100nm級。凸部間的平均距離係150nm以下為較佳，100nm以下為更佳。例如，若將厚度為10nm的含有鋁之薄膜在100℃的溫水中煮沸3分鐘，則可獲得凸部彼此的間隔為50～300nm且凸部的高度為50～100nm的隨機配置的凹凸結構。
將在溫水處理之後形成之水鋁礦層30的厚度規定為中間層20的表面至凸部32a的峰的高度。若水鋁礦層（凹凸結構層）30的厚度為10nm以上，則能夠用作遮罩，但是50nm以上且400nm以下為較佳，100nm以上且200nm以下為更佳。
藉由蝕刻而使水鋁礦層30後退並使中間層20暴露，因此緻密層的厚度盡可能薄為較佳。又，緻密層的厚度取決於水鋁礦層30的厚度，但是例如在將水鋁礦層的厚度設為150nm之情形下，100nm以下為較佳。又，就在被加工基體10上形成高防反射性能的凹凸結構之觀點而言，第1凹凸結構32的高低差係100nm以上為較佳。緻密層的厚度例如取決於薄膜30a的溫水處理前的厚度、其組成及其緻密度（密度）等。獲得滿足上述必要條件之層結構之薄膜30a的溫水處理前的厚度約為0.5～60nm，該厚度為2～40nm為較佳，5～20nm為更佳。
對於在中間層20上形成含有鋁之薄膜30a之方法，並無特別限定。例如，能夠使用以蒸鍍法、濺射法、離子鍍法、化學氣相沈積法為代表之氣相法、或者藉由以旋塗法、浸塗法、噴墨法為代表之液相法塗佈鋁前驅物溶液之後進行燒結而形成之溶膠凝膠法。
在本說明書中，“溫水處理”係指將溫水作用於含有鋁之薄膜上之處理。溫水處理例如為在將形成有含有鋁之薄膜30a之積層體浸漬於室溫的水（尤其，純水為較佳。）中之後將水煮沸之方法、將上述積層體浸漬於保持在高溫之溫水中之方法、或者暴露於高溫水蒸氣中之方法等。例如，在本實施形態中，在使用加熱板8對容器7中的純水6進行加熱並使其煮沸之狀態下按每一積層體進行浸漬。關於煮沸、浸漬之時間及溫水的溫度，依所期望的凹凸結構而適當地設定。基準時間為1分鐘以上，尤其，3分鐘以上且15分鐘以下為合適。就水鋁礦化之觀點而言，溫水的溫度係60℃以上為較佳，高於90℃之溫度為特佳。呈溫度越高則處理時間越短即可之傾向。
關於含有鋁之薄膜30a的厚度、對薄膜30a進行溫水處理而獲得之水鋁礦層30的厚度，只要在每一個製程中拍攝截面SEM像，則能夠求出。然而，在實際製造時，無法使截面露出，因此預先求出薄膜30a的膜厚與成膜時間之間的關係、薄膜30a的膜厚與水鋁礦層30的厚度之間的關係等，依預先求出之關係製造即可。關於水鋁礦層30亦即將氧化鋁水合物作為主要成分之凹凸結構層的膜厚，能夠在截面SEM像中，藉由圖像處理而求出。另外，還能夠在局部蝕刻去除水鋁礦層30之後，藉由原子力顯微鏡（AFM）測量中間層20的表面至例如隨機提取之10個凸部32a的峰的高度，並將其平均值作為膜厚而求出。
接著，對第1蝕刻製程及第2蝕刻製程的詳細內容進行說明。
第1蝕刻製程及第2蝕刻製程中，為了抑制由側面蝕刻引起的形狀劣化，藉由從微細凹凸結構的表面側照射能量束之各向異性蝕刻實施為較佳。作為該種蝕刻，可舉出反應性離子蝕刻、反應性離子束蝕刻等。
在第1蝕刻製程中，將水鋁礦層30作為遮罩而蝕刻中間層20。藉由將包含氧化鋁水合物之水鋁礦層30沿著其凹凸結構32（以下，稱為第1凹凸結構32。）進行蝕刻而使其表面形狀後退，在中間層20形成反映了水鋁礦層30的凹凸結構32之形狀的第2凹凸結構22。另外，“反映了”含有鋁之薄膜的凹凸結構，係指無需在與該凹凸結構的凸部或凹部的每一個一一對應之位置具有凸部或凹部之（所謂的轉印）程度的位置精度，而係在一些起伏中具有相似性之程度的狀態。
在第1蝕刻製程中，在中間層20形成包含複數個凸部22a及複數個凹部22b之第2凹凸結構22。
關於第1蝕刻製程，在將水鋁礦層30的蝕刻速率設為Ra，且將中間層20的蝕刻速率設為Ri1
之情形下，在蝕刻選擇比Ri1
/Ra1
滿足Ri1
/Ra1
＞1之蝕刻條件下實施為較佳。
另外，蝕刻選擇比Ri1
/Ra1
係20以下為較佳。
作為蝕刻氣體G1，選擇適於中間層20的蝕刻之氣體。在為中間層20從水鋁礦層30的凹部暴露之狀態之情形下，若在上述蝕刻條件下進行蝕刻，則中間層20的蝕刻相較於水鋁礦層30快速地進行，因此能夠形成具有大於水鋁礦層30的凹凸的高低差之凹凸的高低差之第2凹凸結構22。作為蝕刻氣體G1，選擇難以蝕刻被加工基體10之氣體為較佳。由於被加工基體10相對於蝕刻氣體G1之蝕刻速率小於中間層20的蝕刻速率，因此被加工基體10能夠作為蝕刻停止層發揮功能，而使第2凹凸結構22的凹部的深度位置與被加工面10a附近對齊。
另外，在本說明書中，凹凸結構的凹凸的高低差係指凹凸的凸部的頂點與凹部的底點之間的距離，“凹凸的高低差”、“凹部的深度”及“凸部的高度”以相同的含義使用。又，1個凹凸結構中的凹凸的高低差係指該凹凸結構中的平均凹凸的高低差。
在第2蝕刻製程中，將形成有在第1蝕刻製程中形成之第2凹凸結構22之中間層20作為遮罩，使用與第1蝕刻氣體G1不同的第2蝕刻氣體G2來蝕刻被加工基體10，而在被加工面10a形成微細的凹凸結構12（以下，稱為第3凹凸結構12。）。
關於第2蝕刻製程，可以在將中間層20的蝕刻速率設為Ri2
，且將被加工基體10的蝕刻速率設為Rs2
之情形下，
在滿足Rs2
/Ri2
＜1之蝕刻條件下實施。
作為蝕刻氣體G2，選擇能夠有效地蝕刻被加工基體10之氣體即可。例如，若被加工基體為藍寶石玻璃，則包含氬（Ar）和三氯化硼（BCl3
）之氣體為較佳。又，例如，若被加工基體為將氧化矽（SiO2
）作為主要成分之玻璃，則包含四氟化碳（CF4
）之氣體為較佳。
關於第2蝕刻製程，進行至去除中間層20、或者直至在被加工基材10中形成所期望深度的凹部。在用作防反射結構之情形下，具備具有100nm以上的深度的凹部之凹凸結構為較佳。凹部的深度係200nm以上為更佳。另一方面，依據防反射結構的機械強度的關係，凹部的深度係500nm以下為較佳，400nm以下為更佳。
在第2蝕刻製程中殘留有中間層20之情形下，在後製程中去除中間層20即可。又，在第1蝕刻製程及第2蝕刻製程中，有時在結構上發生膜附著（沉積物）。在該情形下，亦藉由在後製程中去除沉積物即可，例如利用合適的清洗液進行清洗，並去除沉積物為較佳。
藉由以上製程，能夠製作附凹凸結構之基體。在第1蝕刻製程中設置於中間層20中之第2凹凸結構22的凹部的底部的深度方向位置的偏差小。因此，在第2蝕刻製程中能夠使被加工面的凹部形成的蝕刻時間均勻，其結果，能夠使在被加工基體中形成之凹部深度均勻。
另外，關於在基體的表面形成之凹凸結構的凹部深度（凸部高度）h，與將上述氧化鋁水合物作為主要成分之凹凸結構層的膜厚同樣地，能夠依據截面SEM圖像求出。又，藉由AFM，測量凹凸結構的高度，分別隨機提取10個凹部底點及凸部頂點。可以求出該提取之凹部底點的平均深度位置和凸部頂點的平均高度位置，並求出兩者之間的距離作為凹凸結構的深度。
在將包含氧化鋁水合物之凹凸結構層的膜厚設為d，且將在基體的表面最終形成之凹凸結構的凹部深度（凸部高度）設為h之情形下，d與h處於d≤h的關係為較佳。h/d＞1為更佳。將h、d設為藉由相同的測量方法測量而得之值之比。
另外，在第1蝕刻製程之前，具有蝕刻凹凸結構層30直至中間層20的至少一部分表面暴露之預處理製程亦為較佳。
圖3中示出在本發明的一實施形態中中間層20A為金屬層且被加工基體10為藍寶石基板之情形之製造製程。
作為金屬層，鉻（Cr）或鎳（Ni）為較佳。
在作為被加工基體10之藍寶石基板上具備金屬層作為中間層20A，在金屬層的表面具備包含氧化鋁水合物之凹凸結構層30（水鋁礦層30）之積層體能夠藉由參閱上述圖2說明之步驟製作。
另外，將包含金屬層之中間層20A的膜厚設為欲在被加工基體10的表面形成之凹凸結構的高低差h的0.1～0.5倍左右為較佳，例如，設為20～50nm左右為較佳。
在此，首先，在第1蝕刻製程之前，進行水鋁礦層30的穿透處理，作為預處理製程（步驟21）。穿透處理係指蝕刻水鋁礦層30並使中間層20A的表面暴露於水鋁礦層30的凹部的至少一部分之處理。在形成於水鋁礦層30的凹凸結構32的下層之平坦的緻密層中形成凹部，並進行蝕刻，直至中間層20A的表面從該凹部暴露，而水鋁礦層30僅成為大致凹凸結構為較佳。在穿透處理中，為了有效地蝕刻水鋁礦層30、亦即使用相對於氧化鋁水合物之蝕刻效率良好的蝕刻氣體G20。例如，使用包含氬（Ar）及三氟甲烷（CHF3
）之氣體作為蝕刻氣體G20。
另外，穿透處理時的中間層20A相對於蝕刻氣體之蝕刻速率Ri小於水鋁礦層30的蝕刻速率Ra為較佳。若中間層20A的蝕刻速率小，則中間層20A在穿透處理時發揮蝕刻停止的功能，而使水鋁礦層30的凹部深度位置在中間層20A的表面附近對齊。因此，能夠進一步提高之後實施之第1蝕刻處理及第2蝕刻處理中的凹部深度的均勻化。
在上述穿透處理之後，進行第1蝕刻製程（步驟22）。在此，將水鋁礦層30作為遮罩而蝕刻包含金屬層之中間層20A，因此使用相對於金屬層之蝕刻效率良好的第1蝕刻氣體G21。例如，使用包含Ar及氯（Cl）之氣體作為第1蝕刻氣體G21。在將水鋁礦層30的蝕刻速率設為Ra1
，且將中間層20A的蝕刻速率設為Ri1
之情形下，設為蝕刻選擇比Ri1
/Ra1
大於1之蝕刻條件為較佳。
對在中間層20A形成之複數個凹部中的至少一部分凹部，實施使用了上述第1蝕刻氣體G21之蝕刻，直至被加工基體10的被加工面10a暴露。關於作為被加工基體10之藍寶石玻璃，相對於上述包含Ar及Cl之蝕刻氣體G21之蝕刻速率Rs1
小於中間層20A的蝕刻速率Ri1
（Ri1
＞Rs1
）。因此，在暴露了被加工面10a之位置蝕刻的進度變慢。雖然被加工面10a亦被稍微蝕刻，但是由於中間層20A中的蝕刻速率大，因此中間層20A的未到達被加工面10a之凹部的蝕刻更快地進行。因此，能夠使在第1蝕刻製程中在中間層20A形成之第2凹凸結構22的凹部22b的底部的深度方向位置在被加工基體10的被加工面10a的附近對齊。
接著，進行第2蝕刻製程（步驟23）。在此，將具備第2凹凸結構22之中間層20A作為遮罩，而蝕刻被加工基體10，因此使用有效地蝕刻藍寶石玻璃之第2蝕刻氣體G22。例如，使用包含Ar和三氯化硼（BCl3
）之氣體作為第2蝕刻氣體G22。
藉由以上製程，能夠獲得在表面具備高低差均勻的第3凹凸結構12之附凹凸結構之基體11（步驟24）。
在使用金屬層作為中間層20A之情形下，在第2蝕刻製程中，能夠選擇被加工基體10與中間層20A的蝕刻選擇比大者，作為第2蝕刻氣體。因此，中間層20A薄，第2凹凸結構22的凹凸的高低差可以係欲在被加工面形成之凹凸的高低差h的0.1～0.5倍左右。
由於用作蝕刻遮罩之第2凹凸結構22的凹部22b的底部的深度方向位置大致均勻，因此能夠使用於在被加工面10a上形成凹部之蝕刻的時間一致。因此，能夠抑制設置於被加工基體10中之凹部的蝕刻深度的偏差。亦即，與不使用中間層20A，而在被加工面上直接設置水鋁礦遮罩並進行蝕刻之情形相比，能夠均勻地對齊。
圖4中示出在本發明的一實施形態中中間層20B為矽層或矽化合物層且被加工基體10為藍寶石基板之情形之製造製程。作為矽化合物層，氧化矽為較佳。在此，對將矽層用作中間層之情形進行說明。
在作為被加工基體10之藍寶石基板上具備矽層作為中間層20B，在矽層的表面具備包含氧化鋁水合物之凹凸結構層30（水鋁礦層30）之積層體能夠藉由參閱上述圖2說明之步驟製作。
另外，將包含矽層之中間層20B的膜厚設為欲在被加工基體10的表面形成之凹凸結構的高低差h的1.5～2.5倍左右為較佳，例如，設為200～500nm左右為較佳。
與參閱圖3說明之製造方法同樣地，首先，在第1蝕刻製程之前，進行水鋁礦層30的穿透處理，作為預處理製程（步驟31）。在本例中，在穿透處理中，為了有效地蝕刻水鋁礦層30，例如，使用包含氬（Ar）及三氟甲烷（CHF3
）之氣體，作為蝕刻氣體G30。
在上述穿透處理之後，進行第1蝕刻製程（步驟32）。在此，將水鋁礦層30作為遮罩而蝕刻包含矽層之中間層20B，因此使用相對於矽層之蝕刻效率良好的第1蝕刻氣體G31。例如，使用包含CFH3
及六氟化硫黃（SF6
）之氣體，作為第1蝕刻氣體G31。在將水鋁礦層30的蝕刻速率設為Ra1
，且將中間層20B的蝕刻速率設為Ri1
之情形下，設為蝕刻選擇比Ri1
/Ra1
大於1之蝕刻條件為較佳。
對在中間層20B形成之複數個凹部中的至少一部分凹部，實施使用了上述第1蝕刻氣體G31之蝕刻，直至被加工基體10的被加工面10a暴露。關於作為被加工基體10之藍寶石玻璃，相對於上述包含CFH3
及SF6
之氣體G31之蝕刻速率Rs1
小於中間層20B的蝕刻速率Ri1
。因此，在暴露了被加工面10a之位置蝕刻的進度變慢。雖然被加工面10a亦被稍微蝕刻，但是由於中間層20B中的蝕刻速率大，因此中間層20B的未到達被加工面10a之凹部的蝕刻更快地進行。因此，能夠使在第1蝕刻製程中在中間層20B形成之第2凹凸結構22的凹部22b的底部的深度方向位置在被加工基體10的被加工面10a的附近對齊。
接著，進行第2蝕刻製程（步驟33）。在此，將具備第2凹凸結構22之中間層20B作為遮罩，而蝕刻被加工基體10，因此使用有效地蝕刻藍寶石玻璃之第2蝕刻氣體G32。例如，使用包含Ar和三氯化硼（BCl3
）之氣體作為第2蝕刻氣體G32。
藉由以上製程，能夠獲得在表面具備凹凸結構12之附凹凸結構之基體11（步驟34）。
通常，相對於有效地蝕刻藍寶石玻璃之蝕刻氣體，矽系材料的蝕刻速率高。因此，在相對於第2蝕刻氣體G32，將中間層20B的蝕刻速率設為Ri2
，且將被加工基體10的蝕刻速率設為Rs2
之情形下，通常成為Rs2
/Ri2
＜1。
因此，使用矽系材料作為藍寶石玻璃的蝕刻遮罩係並不常見的。
然而，由於矽系材料的蝕刻適性優異，容易控制，因此在第1蝕刻製程中，能夠精確地形成第2凹凸結構。又，在蝕刻矽系材料時，使藍寶石玻璃作為蝕刻停止層而有效地發揮功能，因此能夠容易地製作凹部的深度位置均勻的凹凸結構，為較佳。
將中間層20B形成為足夠厚，並事先將第2凹凸結構22的凹凸的高低差設為欲在藍寶石玻璃形成之凹凸的高低差的1.5～2.5倍左右，藉此能夠將矽系材料用作藍寶石玻璃的蝕刻遮罩。
關於第2蝕刻製程，實施至去除包含矽之中間層20B、或者直至在包含藍寶石玻璃之被加工基板形成所期望深度的凹部。由於用作蝕刻遮罩之第2凹凸結構22的凹部22b的底部的深度方向位置大致均勻，因此能夠使用於在被加工面10a上形成凹部之蝕刻的時間一致。因此，能夠抑制設置於被加工基體10中之凹部的蝕刻深度的偏差，並能夠在基體10的被加工面10a上形成高低差均勻的第3凹凸結構12。
依上述各實施形態的附凹凸結構之基體之製造方法，能夠有效地獲得具備凹凸高低差的偏差得到了抑制之凹凸結構之基體。
[實施例]
以下，對本發明的實施例的附凹凸結構之基體之製造方法進行說明。
在此，依據利用圖4說明之製造方法，製作了附凹凸結構之基體。
使用藍寶石基板作為被加工基體，並在藍寶石基板上以400nm的厚度形成了矽層作為中間層。
進而，藉由濺射法在矽層的表面形成10nm的鋁膜作為含有鋁之薄膜。接著，藉由將形成有鋁膜之積層體在100℃的溫水中浸漬3分鐘並進行溫水處理，獲得了包含氧化鋁水合物之凹凸結構層亦即水鋁礦層。水鋁礦層的厚度為150nm。
接著，進行了使中間層暴露於水鋁礦層的第1凹凸結構的凹部之穿透處理。在穿透處理中，使用了包含Ar及CHF3
之氣體作為蝕刻氣體。
然後，將水鋁礦層作為遮罩，並將包含CFH3
及SF6
之氣體作為第1蝕刻氣體，實施第1蝕刻製程，而蝕刻了矽層。進行了蝕刻，直至在矽層形成第2凹凸結構，且藍寶石玻璃暴露於凹部的一部分。第2凹凸結構的凹凸高低差為400nm左右。
接著，藉由第1蝕刻處理，將具有第2凹凸結構之矽層作為遮罩，而實施了第2蝕刻製程。將包含Ar和BCl3
之氣體用作第2蝕刻氣體。進行蝕刻，直至幾乎去除矽層的整個表面，在藍寶石玻璃的表面形成了與第2凹凸結構相對應之第3凹凸結構。
藉由以上製程，獲得了包含在表面具備第3凹凸結構之藍寶石玻璃之附凹凸結構之基體。
圖5係拍攝藉由上述製造方法製造之母模的截面而得之SEM圖像。依據圖5，能夠確認在表面設置有形成有複數個凸部且凸部高度一致之凹凸結構，並證實了本發明的效果。在本例中，獲得了凸部高度亦即凹部深度約為330nm左右的凹凸結構。
於2018年5月22日申請之日本專利申請2018-098223號的揭示其全部內容藉由參閱而被編入本說明書中。
在本說明書中記載之所有文獻、專利文獻及技術標準與具體且分別記載各文獻、專利文獻及技術標準藉由參閱而被編入之情形相同程度地，藉由參照而被編入本說明書中。
1‧‧‧積層體
6‧‧‧純水
7‧‧‧容器
8‧‧‧加熱板
10‧‧‧被加工基體
10a‧‧‧被加工面
11‧‧‧附凹凸結構之基體
12‧‧‧第3凹凸結構
20‧‧‧中間層
20A‧‧‧中間層（金屬層）
20B‧‧‧中間層（矽層）
22‧‧‧第2凹凸結構
22a‧‧‧第2凹凸結構的凸部
22b‧‧‧第2凹凸結構的凹部
30‧‧‧包含氧化鋁水合物之凹凸結構層
30a‧‧‧薄膜
32‧‧‧第1凹凸結構
32a‧‧‧第1凹凸結構的凸部
32b‧‧‧第1凹凸結構的凹部
G1、G2、G20、G21、G22、G30、G31、G32‧‧‧蝕刻氣體
圖1係表示本發明的一實施形態的附凹凸結構之基材之製造製程之圖。
圖2係表示用於製作附凹凸結構之基材之積層體的準備製程之圖。
圖3係表示本發明的一實施形態的附凹凸結構之基材之製造製程之圖。
圖4係表示本發明的一實施形態的附凹凸結構之基材之製造製程之圖。
圖5係依據本發明的一實施形態的附凹凸結構之基材之製造方法製作之形成有凹凸圖案之藍寶石玻璃的截面的SEM圖像。
圖6係藉由以往例的方法形成有凹凸圖案之玻璃的截面的SEM圖像。
1‧‧‧積層體
10‧‧‧被加工基體
10a‧‧‧被加工面
11‧‧‧附凹凸結構之基體
12‧‧‧第3凹凸結構
20‧‧‧中間層
22‧‧‧第2凹凸結構
22a‧‧‧第2凹凸結構的凸部
22b‧‧‧第2凹凸結構的凹部
30‧‧‧包含氧化鋁水合物之凹凸結構層
32‧‧‧第1凹凸結構
32a‧‧‧第1凹凸結構的凸部
32b‧‧‧第1凹凸結構的凹部
G1、G2‧‧‧蝕刻氣體
Claims (6)
- 一種附凹凸結構之基體之製造方法，該方法包括：準備積層體之製程，該積層體在包含無機物之被加工基體的被加工面依次積層中間層及將氧化鋁水合物作為主要成分之凹凸結構層而成；第1蝕刻製程，將該凹凸結構層作為遮罩，使用第1蝕刻氣體來蝕刻該中間層，直至該被加工基體的該被加工面的至少一部分暴露，其中在將該第1蝕刻製程中的該凹凸結構層的蝕刻速率設為Ra1，且將該中間層的蝕刻速率設為Ri1之情形下，滿足Ri1/Ra1>1；及第2蝕刻製程，將該中間層作為遮罩，使用與該第1蝕刻氣體不同的第2蝕刻氣體來蝕刻該被加工基體，而在該被加工面形成微細凹凸結構，其中在將該第2蝕刻製程中的該中間層的蝕刻速率設為Ri2，且將該被加工基體的蝕刻速率設為Rs2之情形下，滿足Rs2/Ri2<1，其中在準備該積層體之製程之後且在該第1蝕刻製程之前，具有蝕刻該凹凸結構層直至該中間層的至少一部分表面暴露之預處理製程，該被加工基體相對於該第1蝕刻氣體之蝕刻速率小於該中間層的蝕刻速率，該中間層為鉻或鎳的金屬層或將矽或矽化合物作為主要成分之層。
- 如申請專利範圍第1項所述之附凹凸結構之基體之製造方法，其中在將該凹凸結構層的膜厚設為d，且將在該被加工基體的該被加工面形成之該微細凹凸結構的凸部高度設為h之情形下，滿足h/d>1。
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述之附凹凸結構之基體之製造 方法，其中在準備該積層體之製程中，在該中間層上形成含有鋁之薄膜，並對該薄膜進行溫水處理，藉此形成該凹凸結構層。
- 如申請專利範圍第3項所述之附凹凸結構之基體之製造方法，其中該含有鋁之薄膜為包含鋁、氧化鋁、氮化鋁及鋁合金中的至少一種之膜。
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述之附凹凸結構之基體之製造方法，其中在準備該積層體之製程中，藉由濺射、真空蒸鍍或化學氣相沈積法形成該中間層。
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述之附凹凸結構之基體之製造方法，其中該被加工基體為將氧化矽或氧化鋁作為主要成分之基體。
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