WO2019131339A1 - 原盤、転写物及び原盤の製造方法 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a master, a transfer product, and a method of manufacturing the master.
- the imprint technique is a technique of transferring the concavo-convex structure on the surface of the master to the resin sheet by pressing the master having a fine concavo-convex structure on the surface against a resin sheet or the like.
- the concavo-convex structure of the master used in the imprint technique can be formed by using the fine processing technique described below.
- the concavo-convex structure corresponding to the interference pattern of laser light is used as one main surface of the master by using a laser interference exposure method. Can be formed.
- the convex-concave structure can be formed on the outer peripheral surface of the cylindrical master by using, for example, a lithography technique using laser light. Specifically, after rotating a cylindrical substrate on a rotation axis passing through the center of the bottom and top surfaces, laser light is irradiated on the outer peripheral surface of the substrate while scanning in the axial direction of the substrate.
- the uneven structure can be formed continuously on the outer peripheral surface.
- an object of the present invention is to provide an original disc having a more complicated uneven structure, a transferred product using the original disc, and a production of the original disc. To provide a way.
- a plurality of concavo-convex assemblies each including a plurality of concave portions or convex portions are provided apart from each other on a substrate, and a plurality of concave portions or convex portions are provided.
- the average width of the region occupied on the substrate surface is equal to or less than the wavelength belonging to the visible light band, and the formation length from the substrate surface of each of the concave or convex portions in the concavo-convex aggregate has different central values.
- a master is provided, which belongs to any of at least two or more groups.
- the average width of the area of each of the depressions or projections in the concavo-convex aggregate on the substrate surface may belong to any of at least two or more groups having different center values.
- the average width of the region occupied by the concave or convex portion on the base material surface may be larger as the formation length of the concave or convex portion from the base material surface is longer.
- planar shape of the region occupied by each of the concave and convex portions on the substrate surface may be substantially circular.
- the interval at which each of the concavo-convex aggregate is provided may be larger than the wavelength belonging to the visible light band.
- Each of the recesses or protrusions in the concavo-convex aggregate may be provided in a close-packed arrangement.
- the formation length of each of the concave or convex portions from the surface of the base may be changed stepwise in the concavo-convex aggregate.
- the formation length from the base material surface of each of the concave portions or the convex portions may be irregularly changed in the concavo-convex aggregate.
- Each of the concavo-convex aggregate may be regularly arranged.
- Each of the concavo-convex aggregate may be arranged irregularly.
- a transferred product to which the concavo-convex structure of a plurality of the concavo-convex aggregate provided on the above-mentioned master is transferred.
- the process of forming a resist layer on the surface of a substrate, and the above-mentioned laser controlling arbitrarily the output intensity and irradiation timing of a laser light source Irradiating the laser light from the light source to the resist layer, and removing the resist layer in a region irradiated with or not irradiated with the laser light to form a plurality of concavities or convexities.
- An uneven structure corresponding to the pattern is formed on the surface of the substrate by performing a step of forming a pattern in which a plurality of aggregates are provided in the resist layer, and etching using the resist layer on which the pattern is formed as a mask.
- a method of manufacturing a master comprising: forming;
- the substrate has a cylindrical or cylindrical shape, and the laser light source relatively moves parallel to the rotational axis while rotating the substrate with the height direction of the cylindrical or cylindrical shape as a rotational axis.
- the resist layer on the substrate may be irradiated with the laser light.
- the control signal of the laser light source may be generated to synchronize with the control signal of the rotation of the substrate.
- the laser light source may be a semiconductor laser light source.
- the output of the laser beam for forming the concavo-convex structure on the master can be arbitrarily controlled, so the arrangement and the formation length of the concave or convex part can be controlled with higher accuracy and higher reproducibility. can do.
- FIG. 7 is a graph showing control signals for forming a concavo-convex structure of a master according to a second embodiment.
- FIG. 6 is a SEM image of the transferred material of the master according to Example 1 taken at a magnification of 30,000;
- FIG. 16 is a SEM image of the transferred material of the master according to the second embodiment taken at a magnification of 30,000; It is a SEM image figure which imaged the transcription
- FIG. 1 is a perspective view schematically showing the appearance of a master according to the present embodiment.
- the master 1 is configured by, for example, a base material 10 in which a concavo-convex structure 20 is formed on the outer peripheral surface.
- the master 1 is, for example, a master used for roll-to-roll imprint technology.
- the convex-concave structure formed on the outer circumferential surface is made into a sheet-like substrate or the like by pressing the outer circumferential surface of the master 1 against a sheet-like substrate while rotating the master 1. It can be transferred.
- the master 1 can efficiently produce a transferred product on which the concavo-convex structure 20 formed on the outer peripheral surface is transferred.
- the transfer material in which the uneven structure 20 was transferred can be used for various uses.
- the transfer material to which the concavo-convex structure 20 is transferred can be used as an optical member such as a light guide plate, a light diffusion plate, a microlens array, a Fresnel lens array, a diffraction grating, or an antireflective film.
- the base 10 is, for example, a cylindrical or cylindrical member.
- the shape of the substrate 10 may be a hollow cylindrical shape having a cavity inside as shown in FIG. 1 or may be a solid cylindrical shape having no cavity inside.
- the base material 10 may be formed of, for example, a glass material mainly composed of SiO 2 such as fused silica glass or synthetic quartz glass, or may be formed of a metal such as stainless steel.
- the outer peripheral surface of the base 10 may be coated with SiO 2 or the like.
- Substrate 10 is at least the outer peripheral surface is preferably formed of glass material mainly composed of SiO 2, the whole is more preferably formed of glass material mainly composed of SiO 2. This is because when the main component of the substrate 10 is SiO 2 , the substrate 10 can be easily processed by etching using a fluorine compound.
- the concave and convex structure 20 can be formed on the outer peripheral surface of the base 10 by performing etching using a fluorine compound using a resist layer in which a pattern corresponding to the concave and convex structure 20 is formed as a mask.
- the height (length in the axial direction) of the cylindrical shape is 100 mm or more, and the diameter of the circle of the bottom or upper surface of the cylindrical shape (axial direction 50 mm or more and 300 mm or less may be sufficient as the outer diameter of the radial direction orthogonal to this.
- the base material 10 is a cylindrical shape
- 2 mm-50 mm may be sufficient as the thickness of the outer peripheral surface of a cylinder.
- the size of the substrate 10 is not limited to the above.
- the concavo-convex structure 20 is formed on the outer peripheral surface of the base material 10, and is a structure in which concave portions or convex portions are regularly or irregularly arranged.
- the concavo-convex structure 20 may have a structure in which a plurality of recessed portion assemblies each including a plurality of recessed portions are arranged.
- the recesses are provided such that the average size and spacing of the openings is equal to or less than the wavelength belonging to the visible light band, and the recess assemblies are spaced apart from each other at a distance greater than the wavelength belonging to the visible light band.
- a recessed part represents the concave structure which fell in the direction substantially perpendicular
- the concavo-convex structure 20 may have a structure in which a plurality of convex portion assemblies composed of a plurality of convex portions are arrayed.
- FIG. 2A is a cross-sectional view showing an example of the concavo-convex structure 20 formed on the outer peripheral surface of the master 1
- FIG. 2B is a plan view showing an example of the concavo-convex structure 20 formed on the outer peripheral surface of the master 1.
- FIG. 2A shows a cross-sectional view cut in a direction perpendicular to the outer peripheral surface of the master 1
- FIG. 2B shows a plan view in plan view from a direction perpendicular to the outer peripheral surface of the master 1.
- the concavo-convex structure 20 is configured by arranging a plurality of recessed portion assemblies 210 in which a plurality of recessed portions 200 are gathered.
- the recessed portion 200 is a recessed structure that is recessed in a direction substantially perpendicular to one main surface of the base material 10.
- the depth of each of the recesses 200 is provided to belong to any of at least two or more groups having different center values.
- the recess 200 includes a first recess 222 having the smallest formation depth, a third recess 226 having the largest formation depth, and a first recess 222 having a formation depth And a second recess 224 intermediate to the three recesses 226.
- the first recess 222, the second recess 224, and the third recess 226 are provided such that the formation depth has a difference greater than or equal to the formation variation, and the recess aggregate 210 is provided at different formation depths. It may be provided to include a plurality of recesses 200. That is, the formation depth of each of the recesses 200 may be controlled to be a desired depth, not a random depth. Needless to say, the recess 200 may be provided at four or more formation depths.
- the size of the opening of the recess 200 may be larger as the formation depth of the recess 200 is deeper.
- the first recess 222 has the smallest opening size
- the third recess 226 has the largest opening size
- the second recess 224 may be formed to be the size of the opening between the first recess 222 and the third recess 226.
- the recess 200 is formed by etching the base 10 as described later, so that in the recess 200 having a deep formation depth, not only etching in the thickness direction of the base 10 but also in the in-plane direction of the base 10 Etching is also easy to proceed. Therefore, the formation depth of the recessed part 200 and the magnitude
- each of a plurality of types of recesses 200 (the first recess 222, the second recess 224, and the third recess 226 in FIG. 2A) formed at different formation depths is one recess aggregate 210 At least one or more may be provided inside.
- one recess aggregate 210 may be configured to include all of the first recess 222, the second recess 224, and the third recess 226.
- one recess aggregate 210 may be configured by any of the first recess 222, the second recess 224, and the third recess 226.
- each of the first recess 222, the second recess 224, and the third recess 226 in the recess aggregate 210 are based on the function realized by the recess aggregate 210 or the concavo-convex structure 20. It is possible to control as appropriate.
- the recess aggregate 210 may be configured such that the formation depth of the recess 200 changes stepwise in the recess aggregate 210. That is, the recess aggregate 210 may be provided such that the formation depth of the recess 200 gradually changes along the predetermined direction. Specifically, the formation depth of the recess 200 may be varied so as to draw an arc along a predetermined direction in the entire recess aggregate 210 or to be a straight line.
- the recess assembly 210 may be configured to change the formation depth of the recess 200 irregularly (randomly). Specifically, the formation depth of the recess 200 may be changed such that regularity is not seen in the entire recess aggregate 210.
- the recess aggregate 210 may be configured by aggregating a plurality of recesses 200, and each recess aggregate 210 may be separated from each other by an interval larger than the wavelength belonging to the visible light band.
- the recess assembly 210 may be configured such that a plurality of recesses 200 having substantially circular openings are arranged in a close-packed manner. Each may be spaced apart from one another by a spacing greater than the spacing of each of the recesses 200.
- the opening shape of the recess 200 may be a substantially circular shape as described above, but may be, for example, an elliptical shape or a polygonal shape. However, when the opening shape of the recess 200 is a substantially circular shape or an elliptical shape, the formation of the recess 200 becomes easier. Further, the arrangement of the recesses 200 in the recess assembly 210 may be a close-packed arrangement as described above, but it may be a tetragonal lattice arrangement, a hexagonal lattice arrangement, or a zigzag lattice arrangement, etc. Good. The opening shape of the recess 200 and the arrangement of the recess 200 in the recess aggregate 210 can be appropriately controlled based on the function realized by the recess aggregate 210 or the concavo-convex structure 20.
- FIG. 3 is a schematic view showing an example of the arrangement of the recesses 200 when the size of the opening is the same or when the size of the opening is different.
- the recesses 200A when the size of the opening of the recess 200 is substantially constant (in the case of the recess 200A), the recesses 200A have the same interval as the size of the opening so as to be the closest packing arrangement. It may be provided.
- the recesses 200B when the size of the opening of the recess 200 is changed (in the case of the recess 200B), the recesses 200B may be provided at regular intervals. In such a case, although the concave portion 200B is not in the close-packed arrangement, formation of the concave portion 200B is facilitated.
- the recess 200C may be provided at a controlled interval according to the size of the opening of each recess 200C.
- the concave portion 200C can realize the close-packed arrangement even when the size of the opening of the concave portion 200 changes.
- the recess 200 is obtained even when the size of the opening of the recess 200 changes (in the case of the recess 200C). Can be formed in a close-packed arrangement.
- Each of the recesses 200 may be provided, for example, such that the average size of the openings is equal to or less than the wavelength belonging to the visible light band.
- the distance between each of the concave portions 200 in the concave portion aggregate 210 may be similarly provided to be equal to or less than the wavelength belonging to the visible light band.
- the size and spacing of the openings of the concave portion 200 may be less than 1 ⁇ m, preferably 100 nm or more and 350 nm or less.
- the recess aggregate 210 and the concavo-convex structure 20 can function as a so-called moth-eye structure that suppresses the reflection of incident light belonging to the visible light band.
- the size and spacing of the openings of the recesses 200 are less than 100 nm, the formation of the recesses 200 becomes difficult, which is not preferable. Moreover, when the size and distance of the opening of the concave portion 200 exceed 350 nm, diffraction of visible light occurs, which is not preferable because there is a possibility that the function as a moth-eye structure is deteriorated.
- Each recess assembly 210 may be regularly arranged.
- each of the recess assemblies 210 is a recess assembly 210 having the same configuration and arrangement of the recesses 200, and each of the recess assemblies 210 is regularly spaced at a predetermined interval. It may be arranged.
- each of the recess assemblies 210 may be randomly arranged.
- each of the recess assemblies 210 may be randomly arranged at intervals of random size. The arrangement of each recess assembly 210 can be appropriately controlled based on the function realized by the concavo-convex structure 20.
- the concave portions 200 of the concavo-convex structure 20 are formed at a plurality of different formation depths. That is, the formation depth of the recess 200 is provided to belong to any of a plurality of groups having different center values. Therefore, in the concavo-convex structure 20, the formation depth of each of the concave portions 200 is controlled with high accuracy so that each concave portion 200 has a predetermined formation depth.
- the concavo-convex structure 20 is provided so that the concave portion aggregate 210 including the plurality of concave portions 200 is separated from each other, instead of the concave portions 200 being continuously provided at predetermined intervals. Therefore, in the concavo-convex structure 20, the formation position is controlled with high accuracy so that the recesses 200 are provided at different intervals in the recess aggregate 210 and between the recess aggregates 210.
- the master 1 since the arrangement and the formation depth of the concave portion 200 can be controlled with higher accuracy and higher reproducibility, the master 1 can be provided with a more complicated uneven structure 20. .
- FIGS. 4 to 8 are a cross-sectional view and a plan view schematically showing an example of a transferred material on which the concavo-convex structure 20 provided on the master 1 is transferred. Therefore, the concavo-convex structure 20 shown in FIGS. 4 to 8 is reversed in concavo-convex shape from the concavo-convex structure 20 formed on the master 1. Note that, in the plan views of FIGS. 4 to 8, the darker the dot hatching, the higher the height corresponds to the convex portion.
- a convex portion aggregate 211 (that is, a concave portion aggregate on the master 1) in which the convex portions 201 (that is, the concave portions on the master 1) are arranged in a tetragonal lattice is predetermined. It may be a structure provided at intervals.
- the convex portion aggregate 211 is provided such that the height of the convex portion 201 in the convex portion aggregate 211 gradually increases or decreases in the first direction, and is orthogonal to the first direction In the second direction, the heights of the protrusions 201 are provided to be substantially the same.
- the convex portion aggregate 211 can be formed as a structure showing a triangular (sawtooth) shape as a whole in the first direction.
- the transferred material provided with the concavo-convex structure 21 can be used, for example, as a diffractive element provided with an antireflective ability by the moth-eye structure.
- a convex portion aggregate 212 (that is, a concave portion aggregate on the master 1) in which the convex portions 202 (that is, the concave portions on the master 1) are arranged in a tetragonal lattice is predetermined. It may be a structure provided at intervals.
- the convex portion aggregate 212 is provided so that the height of the convex portion 202 in the convex portion aggregate 212 gradually increases toward the center of the convex portion aggregate 212. Therefore, in the concavo-convex structure 22 shown in FIG.
- the convex portion aggregate 212 can be formed as a structure showing a convex lens-like shape as a whole.
- the transferred material provided with the concavo-convex structure 22 can be used, for example, as a microlens array provided with antireflective ability by the moth-eye structure.
- a convex portion aggregate 213 that is, a concave portion aggregate on the master 1 in which the convex portions 203 (that is, the concave portions on the master 1) are arranged in a tetragonal lattice is predetermined. It may be a structure provided at intervals.
- the convex portion aggregate 213 is provided such that the height of the convex portion 203 in the convex portion aggregate 213 gradually increases toward the center of the convex portion aggregate 213, and the convex portion 203 Is provided in a shape in which the height is reduced concentrically so that the height of T falls within a predetermined range. Therefore, in the concavo-convex structure 23 shown in FIG. 6, the convex portion aggregate 213 can be formed as a structure showing a Fresnel lens-like shape as a whole.
- the transferred material provided with the concavo-convex structure 23 can be used, for example, as a Fresnel lens array provided with the antireflective ability by the moth-eye structure.
- a convex portion aggregate 214 (that is, a concave portion aggregate on the master 1) in which the convex portions 204 (that is, the concave portions on the master 1) are arranged in a tetragonal lattice is predetermined. It may be a structure provided at intervals. In the concavo-convex structure 24, the convex portion aggregate 214 is provided such that the height of the convex portion 204 in the convex portion aggregate 214 is irregular (random).
- the convex portion aggregate 214 can be formed as a moth eye structure in which the height of the convex portion 204 is irregular as a whole.
- the transferred material provided with the concavo-convex structure 24 can be used, for example, as an antireflective film or a light diffusion plate having a small amount of interference light and diffracted light.
- the concavo-convex structure 25 has a convex part assembly 215 (that is, on the master 1) in which the convex parts 205 (that is, concaves on the master 1) are arranged in an irregular (random) arrangement.
- the recess assembly may be provided at a predetermined interval.
- the convex part aggregate 215 in the same manner as the concavo-convex structure 24 shown in FIG. 8, in the convex part aggregate 215, the arrangement of the convex parts 205 having different heights becomes irregular (random) in the convex part aggregate 215 Provided in Therefore, in the concavo-convex structure 25 shown in FIG.
- the convex portion aggregate 215 can be formed as a moth-eye structure in which the height and arrangement of the convex portions 205 as a whole are irregular.
- the transferred material provided with the concavo-convex structure 25 can be used, for example, as an antireflective film or a light diffusion plate with less interference light and diffracted light.
- the concavo-convex structure 25 shown in FIG. 8 is lower in regularity than the concavo-convex structure 24 shown in FIG. 7, generation of unintended diffracted light or interference light can be further suppressed.
- FIG. 9 is a schematic view showing a configuration of a transfer device 5 for manufacturing a transfer material using the master 1 according to the present embodiment.
- the transfer device 5 includes the master 1, the base material supply roll 51, the winding roll 52, the guide rolls 53 and 54, the nip roll 55, the peeling roll 56, and the coating device 57. And a light source 58. That is, the transfer device 5 shown in FIG. 9 is a roll-to-roll imprint device.
- the base material supply roll 51 is, for example, a roll in which a sheet-like base material 61 is wound in a roll shape
- the winding roll 52 is a roll for winding a transferred material on which the resin layer 62 to which the uneven structure 20 is transferred is laminated It is.
- the guide rolls 53 and 54 are rolls for conveying the sheet-like base material 61 before and after transfer.
- the nip roll 55 is a roll for pressing the sheet-like substrate 61 on which the resin layer 62 is laminated to the master 1, and the peeling roll 56 has the resin layer 62 laminated after the concavo-convex structure 20 is transferred to the resin layer 62. It is a roll for peeling the sheet-like base material 61 from the master 1.
- the coating device 57 includes coating means such as a coater, and applies the photocurable resin composition to the sheet-like substrate 61 to form the resin layer 62.
- the coating device 57 may be, for example, a gravure coater, a wire bar coater, or a die coater.
- the light source 58 is a light source that emits light of a wavelength capable of curing the photocurable resin composition, and may be, for example, an ultraviolet lamp.
- a photocurable resin composition is resin hardened
- the photocurable resin composition may be an ultraviolet curable resin such as an acrylic acrylate resin or an epoxy acrylate resin.
- the photocurable resin composition may contain, if necessary, a polymerization initiator, a filler, a functional additive, a solvent, an inorganic material, a pigment, an antistatic agent, a sensitizing dye, and the like.
- the resin layer 62 may be formed of a thermosetting resin composition.
- the transfer device 5 is provided with a heater instead of the light source 58, and the resin layer 62 is cured by heating the resin layer 62 by the heater to transfer the uneven structure 20.
- the thermosetting resin composition may be, for example, a phenol resin, an epoxy resin, a melamine resin, or a urea resin.
- the sheet-like base material 61 is continuously delivered from the base material supply roll 51 via the guide roll 53.
- the photocurable resin composition is applied to the sheet-like base material 61 thus fed out by the application device 57, and the resin layer 62 is laminated on the sheet-like base 61.
- the sheet-like base 61 on which the resin layer 62 is laminated is pressed against the master 1 by the nip roll 55.
- the concavo-convex structure 20 formed on the outer peripheral surface of the master 1 is transferred to the resin layer 62.
- the resin layer 62 to which the concavo-convex structure 20 has been transferred is cured by the irradiation of light from the light source 58.
- the inverted structure of the concavo-convex structure 20 is formed in the resin layer 62.
- the sheet-like base material 61 to which the concavo-convex structure 20 has been transferred is peeled off from the master 1 by the peeling roll 56, sent to the winding roll 52 via the guide roll 54, and wound up.
- the master 1 After the master 1 according to the present embodiment forms a resist pattern corresponding to the concavo-convex structure 20 on the outer peripheral surface of the base 10 using thermal lithography with laser light, the base 10 is etched using the resist pattern as a mask Can be manufactured by
- a more complicated uneven structure 20 can be formed by arbitrarily controlling the intensity and irradiation timing of the laser beam used for thermal lithography. This is because the laser light can control the intensity and the irradiation position with high accuracy by modulating the control signal. Therefore, according to the method of manufacturing the master 1 according to the present embodiment, the arrangement of the recess aggregate 210 and the recess 200 of the concavo-convex structure 20 can be controlled with high accuracy and reproducibility.
- a latent image is formed by forming a resist layer on the outer peripheral surface of the substrate 10 and irradiating the resist layer with a laser beam.
- the substrate 10 is etched using the exposure step, the developing step of developing the resist layer on which the latent image is formed, and forming a pattern on the resist layer, and the resist layer on which the pattern is formed as a mask. And an etching step of forming the concavo-convex structure 20.
- a resist layer is formed on the outer peripheral surface of the substrate 10.
- the resist layer is formed of an inorganic material or an organic material capable of forming a latent image by laser light.
- the inorganic material for example, a metal oxide containing one or more transition metals such as tungsten (W) or molybdenum (Mo) can be used.
- the inorganic material can be deposited as a resist layer by using, for example, a sputtering method.
- the organic material for example, a novolak resist or a chemically amplified resist can be used.
- the organic material can be deposited as a resist layer by using, for example, a spin coating method.
- the resist layer formed on the outer peripheral surface of the substrate 10 is irradiated with laser light to form a latent image corresponding to the concavo-convex structure 20 on the resist layer.
- the wavelength of the laser beam irradiated to the resist layer is not particularly limited, but may be a wavelength belonging to a blue light band of 400 nm to 500 nm.
- the control signal of the laser beam irradiated to the outer peripheral surface of the substrate 10 is modulated to control the output intensity and the irradiation position of the laser beam, and the size of the opening of the recess 200 formed in the resist layer And control the position. Therefore, the light source emitting laser light may be, for example, a semiconductor laser light source whose output can be easily modulated. The exposure apparatus used in the exposure step will be described later.
- the resist layer on which the latent image has been formed is developed by the irradiation of a laser beam to form a pattern corresponding to the latent image on the resist layer.
- a laser beam to form a pattern corresponding to the latent image on the resist layer.
- an alkaline solution such as an aqueous solution of TMAH (TetraMethylAmmonium Hydroxide) may be used for developing the resist layer.
- TMAH TetraMethylAmmonium Hydroxide
- various organic solvents such as ester or alcohol can be used for developing the resist layer.
- the base material 10 is etched using the resist layer on which the pattern is formed as a mask to form the concavo-convex structure 20 corresponding to the latent image on the outer peripheral surface of the base material 10.
- the etching of the substrate 10 may be performed by either dry etching or wet etching.
- the substrate 10 is a glass material mainly composed of SiO 2 (for example, quartz glass etc.)
- the substrate 10 is etched by dry etching using a fluorocarbon gas or wet etching using hydrofluoric acid or the like. It can be performed by etching.
- FIG. 10 is a block diagram for explaining the specific configuration of the exposure apparatus 3.
- the exposure apparatus 3 includes a laser light source 31, a first mirror 33, a photodiode (PhotoDiode: PD) 34, a condensing lens 36, and an electro-optic deflector (EOD). 39, a collimator lens 38, a second mirror 41, a beam expander (Beam expander: BEX) 43, and an objective lens 44.
- the laser light source 31 is controlled by the exposure signal generated by the control mechanism 47, and the laser light 30 emitted from the laser light source 31 is irradiated to the base material 10 placed on the turn table 46. Further, the turntable 46 on which the substrate 10 is mounted is rotated by a spindle motor 45 controlled by a rotation control signal synchronized with the exposure signal.
- the laser light source 31 is a light source that emits the laser light 30 for exposing the resist layer formed on the outer peripheral surface of the substrate 10.
- the laser light source 31 may be, for example, a semiconductor laser light source that emits laser light of a wavelength belonging to a blue light band of 400 nm to 500 nm.
- the laser beam 30 emitted from the laser light source 31 travels straight as the parallel beam and is reflected by the first mirror 33.
- the laser beam 30 reflected by the first mirror 33 is condensed on the electro-optical deflection element 39 by the condenser lens 36, and then collimated again by the collimator lens 38.
- the collimated laser beam 30 is reflected by the second mirror 41 and guided horizontally to the beam expander 43.
- the first mirror 33 is configured of a polarization beam splitter, and has a function of reflecting one of the polarization components and transmitting the other of the polarization components.
- the polarization component transmitted through the first mirror 33 is photoelectrically converted by the photodiode 34, and the light reception signal photoelectrically converted is input to the laser light source 31.
- the laser light source 31 can adjust the output of the laser beam 30 based on the feedback by the received light reception signal.
- the electro-optical deflection element 39 is an element capable of controlling the irradiation position of the laser beam 30 at a distance of about nanometer.
- the exposure device 3 can finely adjust the irradiation position of the laser beam 30 irradiated to the substrate 10 by the electro-optical deflection element 39.
- the beam expander 43 shapes the laser beam 30 guided by the second mirror 41 into a desired beam shape, and the laser beam 30 is formed on the outer peripheral surface of the substrate 10 through the objective lens 44. Irradiate.
- the turntable 46 supports the substrate 10 and is rotated by the spindle motor 45 to rotate the substrate 10.
- the turntable 46 can move the irradiation position of the laser beam 30 in the axial direction of the substrate 10 (that is, the arrow R direction) while rotating the substrate 10. Thereby, exposure is performed on the outer peripheral surface of the base material 10 in a spiral shape.
- the movement of the irradiation position of the laser beam 30 may be performed by moving the laser head including the laser light source 31 along the slider.
- the control mechanism 47 includes a formatter 48 and a driver 49, and controls the laser light source 31 to control the output intensity and the irradiation position of the laser light 30.
- the driver 49 controls the emission of the laser light source 31 based on the exposure signal generated by the formatter 48. Specifically, the driver 49 may control the laser light source 31 so that the output intensity of the laser beam 30 increases as the magnitude of the waveform amplitude of the exposure signal increases. In addition, the driver 49 may control the irradiation position of the laser beam 30 by controlling the emission timing of the laser beam 30 based on the waveform shape of the exposure signal. Since the size and depth of the latent image formed in the resist layer can be increased as the output intensity of the laser beam 30 is increased, the size and formation of the opening of the recess finally formed in the substrate 10 The depth can be increased.
- the spindle motor 45 rotates the turntable 46 based on the rotation control signal.
- the spindle motor 45 may control the rotation so that the turntable 46 rotates once when a predetermined number of pulses are input by the rotation control signal.
- the rotation control signal may be generated in synchronization with the exposure signal by being generated from a reference clock common to the exposure signal.
- the irradiation of the laser beam 30 onto the substrate 10 can be performed by the exposure device 3 as described above. According to such an exposure device 3, it is possible to form a latent image of an arbitrary pattern on the outer peripheral surface of the substrate 10 with high accuracy and high reproducibility.
- the manufacturing method of the original recording 1 which concerns on this embodiment, and the original recording 1 was demonstrated in detail.
- the arrangement and the formation depth of the recesses 200 can be controlled with higher accuracy and higher reproducibility, it is possible to provide the master 1 provided with a more complicated uneven structure 20.
- the master according to the present embodiment will be more specifically described with reference to Examples and Comparative Examples.
- the examples shown below are one condition example for showing the practicability and effects of the master according to the present embodiment and the manufacturing method thereof, and the master according to the present invention and the manufacturing method thereof are the following examples. It is not limited.
- Example 1 The original disc concerning Example 1 was produced by the following processes. First, a tungsten oxide film is formed in a film thickness of 55 nm by sputtering on the outer peripheral surface of a base material (axial length 100 mm, outer peripheral thickness 4.5 mm) made of cylindrical quartz glass , And formed a resist layer. Next, using the exposure apparatus shown in FIG. 10, thermal lithography was performed by laser light from a semiconductor laser light source with a wavelength of 405 nm to form a latent image on the resist layer. In addition, the rotation speed of the base material was 900 rpm.
- Example 1 an arbitrary latent image was formed on the resist layer by arbitrarily modulating a control signal for controlling the output of laser light.
- a control signal as shown in FIG. 11A was used as a control signal for controlling the output of laser light.
- the output of laser light was controlled using a control signal whose period is constant and whose amplitude gradually increases.
- the control signal shown in FIG. 11A indicates a control signal for forming a recess assembly in the concavo-convex structure of the master according to the first embodiment.
- the resist after the exposure is developed at 27 ° C. for 900 seconds using a 2.38% by mass aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide (TMAH) (manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) to obtain a resist of the latent image portion
- TMAH tetramethylammonium hydroxide
- the layer was dissolved to form a concavo-convex structure in which the formation depth of the recess and the size of the opening differ in the resist layer.
- RIE reactive ion etching
- a master having a concavo-convex structure formed on the outer peripheral surface was manufactured. Further, a transcript was produced using the produced master. Specifically, the concavo-convex structure formed on the outer peripheral surface of the master was transferred to the ultraviolet curing resin using the transfer device shown in FIG.
- a polyethylene terephthalate (PolyEthylene Terephthalate: PET) film was used for the sheet-like base material of a transcription thing, and ultraviolet curing resin was hardened by irradiating the ultraviolet-ray of 1000 mJ / cm 2 for 1 minute with a metal halide lamp.
- Example 2 A master according to Example 2 was manufactured using the same method as that of Example 1 except that the control signal shown in FIG. 11B was used as a control signal for controlling the output of laser light. Specifically, as shown in FIG. 11B, the output of the laser beam was controlled using a control signal which has a constant period and in which the magnitude of the amplitude changes irregularly (randomly).
- the control signal shown in FIG. 11B indicates a control signal for forming the concavo-convex structure of the master according to the second embodiment. Furthermore, a transfer product was produced in the same manner as in Example 1 using the produced master.
- FIGS. 12A to 13B Images obtained by observing a transfer material produced using the masters according to Example 1 and Example 2 with a scanning electron microscope (SEM) are shown in FIGS. 12A to 13B.
- FIG. 12A is a SEM image obtained by imaging the transferred product of the master according to the first embodiment at 30,000 times magnification;
- FIG. 12B shows the transferred material of the master according to the second embodiment at 30,000 magnification It is a SEM image captured.
- FIG. 13A is a SEM image of the transferred material of the master according to the first embodiment taken at an inclination of 30 ° and a magnification of 10,000, and FIG.
- 13B is a tilt of the transferred material of the master according to the second embodiment at 30 ° And a SEM image captured at a magnification of 10,000 times. 12A to 13B, the X direction corresponds to the circumferential direction of the base, and the Y direction corresponds to the axial direction of the base.
- convex portions that is, concave portions on the master
- the convex portion aggregate is formed of a plurality of convex portions whose height and width monotonously increase. Recognize.
- convex portions that is, concave portions on the master
- convex portions having different heights at equal intervals in the circumferential direction and axial direction of the base material are formed. I understand.
- the change in height of the convex portion is irregular (random).
- the present embodiment it is possible to control the arrangement and formation depth of the concave portion with higher accuracy and higher reproducibility, and therefore, a master having a more complicated uneven structure, and the master The transcripts formed can be provided.
- the concavo-convex structure 20 is configured of the recessed portion aggregate 210 in which the recessed portions 200 are gathered, but the present invention is not limited to this example.
- the concavo-convex structure 20 may be configured by a convex portion aggregate in which convex portions protruding in a direction substantially perpendicular to the outer peripheral surface of the base 10 are collected instead of the concave portion aggregate 210.
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Abstract
【課題】より複雑な微細構造が形成された原盤、該原盤を用いた転写物、及び該原盤の製造方法を提供する。 【解決手段】複数の凹部又は凸部にて構成される凹凸集合体が基材上に互いに離隔されて複数設けられ、前記凹部又は凸部の前記基材表面に占める領域の平均幅は、可視光帯域に属する波長以下であり、前記凹凸集合体内の前記凹部又は凸部の各々の前記基材表面からの形成長さは、中心値が異なる少なくとも2以上のグループのいずれかに属する、原盤。
Description
本発明は、原盤、転写物及び原盤の製造方法に関する。
近年、微細加工技術の一つであるインプリント技術の開発が進展している。インプリント技術とは、表面に微細な凹凸構造を形成した原盤を樹脂シート等に押し当てることで、原盤表面の凹凸構造を樹脂シートに転写する技術である。
インプリント技術に用いられる原盤の凹凸構造は、以下で示す微細加工技術を用いることで形成することができる。
例えば、平板形状の原盤に凹凸構造を形成する場合、下記特許文献1に記載されるように、レーザ干渉露光法を用いることによって、レーザ光の干渉パターンに対応する凹凸構造を原盤の一主面に形成することができる。
また、円柱形状の原盤に凹凸構造を生成する場合、例えば、レーザ光によるリソグラフィ技術を用いることによって、円柱形状の原盤の外周面に凹凸構造を形成することができる。具体的には、円柱形状の基材を底面及び上面の中心を通る回転軸にて回転させた上で、レーザ光を基材の軸方向に走査させながら基材の外周面に照射することで、該外周面に連続的に凹凸構造を形成することができる。
しかし、上述した凹凸構造の形成方法では、形成方法に起因した特定の凹凸構造しか形成することができず、任意の凹凸構造を形成することは困難であった。特に、複数の凹部又は凸部から構成される凹凸集合体をさらに複数配列させたような複雑な凹凸構造を形成することは困難であった。そのため、より複雑な凹凸構造を自由に形成することが可能なパターン形成方法、及び該パターン形成方法によって形成された原盤が求められていた。
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、より複雑な凹凸構造が形成された原盤、該原盤を用いた転写物、及び該原盤の製造方法を提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、複数の凹部又は凸部にて構成される凹凸集合体が基材上に互いに離隔されて複数設けられ、前記凹部又は凸部の前記基材表面に占める領域の平均幅は、可視光帯域に属する波長以下であり、前記凹凸集合体内の前記凹部又は凸部の各々の前記基材表面からの形成長さは、中心値が異なる少なくとも2以上のグループのいずれかに属する、原盤が提供される。
前記凹凸集合体内の前記凹部又は凸部の各々の前記基材表面に占める領域の平均幅は、中心値が異なる少なくとも2以上のグループのいずれかに属してもよい。
前記凹部又は凸部の前記基材表面に占める領域の平均幅は、前記凹部又は凸部の前記基材表面からの形成長さが長くなるほど大きくなってもよい。
前記凹部又は凸部の各々の前記基材表面に占める領域の平面形状は、略円形状であってもよい。
前記凹凸集合体の各々が設けられた間隔は、可視光帯域に属する波長よりも大きくともよい。
前記凹凸集合体内の前記凹部又は凸部の各々は、最密充填配置にて設けられてもよい。
前記凹部又は凸部の各々の前記基材表面からの形成長さは、前記凹凸集合体内で段階的に変化してもよい。
前記凹部又は凸部の各々の前記基材表面からの形成長さは、前記凹凸集合体内で不規則に変化してもよい。
前記凹凸集合体の各々は、規則的に配列されてもよい。
前記凹凸集合体の各々は、不規則に配列されてもよい。
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、上記の原盤に設けられた複数の前記凹凸集合体の凹凸構造が転写された、転写物が提供される。
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、基材の表面にレジスト層を形成する工程と、レーザ光源の出力強度及び照射タイミングを任意に制御しながら、前記レーザ光源から前記レジスト層にレーザ光を照射する工程と、前記レーザ光が照射された、又は照射されていない領域の前記レジスト層を除去することで、複数の凹部又は凸部にて構成される凹凸集合体が複数設けられたパターンを前記レジスト層に形成する工程と、前記パターンが形成された前記レジスト層をマスクとしてエッチングを行うことで、前記基材の表面に前記パターンに対応する凹凸構造を形成する工程と、を含む、原盤の製造方法が提供される。
前記基材は、円柱又は円筒形状であり、前記レーザ光源は、前記円柱又は円筒形状の高さ方向を回転軸として前記基材を回転させながら、前記回転軸と平行に相対移動することで、前記基材の上の前記レジスト層に前記レーザ光を照射してもよい。
前記レーザ光源の制御信号は、前記基材の回転の制御信号と同期するように生成されてもよい。
前記レーザ光源は、半導体レーザ光源であってもよい。
上記構成によれば、原盤に凹凸構造を形成するためのレーザ光の出力を任意に制御することができるため、凹部または凸部の配置及び形成長さをより高い精度かつより高い再現性で制御することができる。
以上説明したように本発明によれば、より複雑な凹凸構造が形成された原盤、該原盤を用いた転写物、及び該原盤の製造方法を提供することができる。
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
<1.原盤の外観>
まず、図1を参照して、本発明の一実施形態に係る原盤の外観について説明する。図1は、本実施形態に係る原盤の外観を模式的に示す斜視図である。
まず、図1を参照して、本発明の一実施形態に係る原盤の外観について説明する。図1は、本実施形態に係る原盤の外観を模式的に示す斜視図である。
図1に示すように、本実施形態に係る原盤1は、例えば、外周面に凹凸構造20が形成された基材10にて構成される。
原盤1は、例えば、ロールツーロール(roll-to-roll)方式のインプリント技術に用いられる原盤である。ロールツーロール方式のインプリント技術では、原盤1を回転させながら、原盤1の外周面をシート状基材等に押圧することで、外周面に形成された凹凸構造をシート状の基材等に転写することができる。このようなインプリント技術によれば、原盤1は、外周面に形成された凹凸構造20を転写した転写物を効率良く製造することができる。
なお、凹凸構造20が転写された転写物は、様々な用途に用いることができる。例えば、凹凸構造20が転写された転写物は、導光板、光拡散板、マイクロレンズアレイ、フレネルレンズアレイ、回折格子、又は反射防止フィルムなどの光学部材として用いることができる。
基材10は、例えば、円筒形状又は円柱形状の部材である。基材10の形状は、図1で示すように内部に空洞を有する中空の円筒形状であってもよく、内部に空洞を有さない中実の円柱形状であってもよい。基材10は、例えば、溶融石英ガラス又は合成石英ガラスなどのSiO2を主成分とするガラス材料で形成されてもよく、ステンレス鋼などの金属で形成されてもよい。また、基材10の外周面は、SiO2等で被覆されていてもよい。
基材10は、少なくとも外周面がSiO2を主成分とするガラス材料で形成されことが好ましく、全体がSiO2を主成分とするガラス材料で形成されることがより好ましい。これは、基材10の主成分がSiO2である場合、フッ素化合物を用いたエッチングによって、基材10を容易に加工することができるためである。例えば、凹凸構造20に対応したパターンを形成したレジスト層をマスクとして、フッ素化合物を用いたエッチングを行うことによって、基材10の外周面に凹凸構造20を形成することができる。
なお、基材10が円柱形状である場合、基材10は、例えば、円柱形状の高さ(軸方向の長さ)が100mm以上であり、円柱形状の底面又は上面の円の直径(軸方向と直交する径方向の外径)が50mm以上300mm以下であってもよい。また、基材10が円筒形状である場合、円筒の外周面の厚みは2mm以上50mm以下であってもよい。ただし、基材10の大きさは、上記に限定されるものではない。
凹凸構造20は、基材10の外周面に形成され、凹部又は凸部が規則的又は不規則に配列された構造である。具体的には、凹凸構造20は、複数の凹部にて構成される凹部集合体が複数配列された構造であってもよい。凹部は、開口の大きさ及び間隔の平均が可視光帯域に属する波長以下となるように設けられ、凹部集合体は、可視光帯域に属する波長よりも大きい間隔で互いに離隔されて設けられる。なお、凹部とは、基材10の外周面に対して略垂直な方向に落ち窪んだ凹構造を表す。
以下では、凹凸構造20が複数の凹部にて構成される凹部集合体を複数配列した構造である場合を例示して説明を行う。ただし、本実施形態に係る原盤1において、凹凸構造20は、複数の凸部にて構成される凸部集合体を複数配列した構造であってもよいことは言うまでもない。
<2.原盤の構成>
次に、図2A及び図2Bを参照して、本実施形態に係る原盤1の外周面に形成された凹凸構造20のより具体的な構造について説明する。図2Aは、原盤1の外周面に形成された凹凸構造20の一例を示す断面図であり、図2Bは、原盤1の外周面に形成された凹凸構造20の一例を示す平面図である。図2Aは、原盤1の外周面に垂直な方向で切断した断面図を示し、図2Bは、原盤1の外周面に垂直な方向から平面視した平面図を示す。
次に、図2A及び図2Bを参照して、本実施形態に係る原盤1の外周面に形成された凹凸構造20のより具体的な構造について説明する。図2Aは、原盤1の外周面に形成された凹凸構造20の一例を示す断面図であり、図2Bは、原盤1の外周面に形成された凹凸構造20の一例を示す平面図である。図2Aは、原盤1の外周面に垂直な方向で切断した断面図を示し、図2Bは、原盤1の外周面に垂直な方向から平面視した平面図を示す。
図2A及び図2Bに示すように、凹凸構造20は、凹部200を複数集合させた凹部集合体210が複数配列することで構成される。
凹部200は、基材10の一主面と略垂直な方向に落ち窪んだ凹構造である。凹部200の各々の深さは、中心値が異なる少なくとも2以上のグループのいずれかに属するように設けられる。例えば、図2Aに示すように、凹部200は、形成深さが最も浅い第1の凹部222と、形成深さが最も深い第3の凹部226と、形成深さが第1の凹部222及び第3の凹部226の中間である第2の凹部224と、を含んでもよい。第1の凹部222、第2の凹部224、及び第3の凹部226は、形成深さが形成ばらつき以上の差を有するように設けられ、凹部集合体210は、異なる形成深さにて設けられた複数種の凹部200を含むように設けられ得る。すなわち、凹部200の各々の形成深さは、ランダムな深さではなく、所望の深さとなるように制御され得る。なお、凹部200は、4種以上の形成深さにて設けられてもよいことは言うまでもない。
ここで、凹部200の開口の大きさは、凹部200の形成深さが深くなるほど、より大きくなるように設けられ得る。例えば、第1の凹部222、第2の凹部224、及び第3の凹部226は、第1の凹部222が最も開口の大きさが小さく、第3の凹部226が最も開口の大きさが大きく、第2の凹部224が第1の凹部222及び第3の凹部226の中間の開口の大きさとなるように形成されてもよい。凹部200は、後述するように基材10へのエッチングによって形成されるため、形成深さが深い凹部200では、基材10の厚み方向へのエッチングのみならず、基材10の面内方向へのエッチングも進みやすい。そのため、凹部200の形成深さ及び開口の大きさは、連動して変動することになる。
なお、異なる形成深さにて形成された複数種の凹部200(図2Aでは、第1の凹部222、第2の凹部224、及び第3の凹部226)の各々は、1つの凹部集合体210内に少なくとも1種以上設けられていればよい。例えば、1つの凹部集合体210は、第1の凹部222、第2の凹部224、及び第3の凹部226の各々をすべて含むように構成されてもよい。または、1つの凹部集合体210は、第1の凹部222、第2の凹部224、及び第3の凹部226のいずれかにて構成されてもよい。凹部集合体210内にて、第1の凹部222、第2の凹部224、及び第3の凹部226の各々が設けられる数及び配置は、凹部集合体210又は凹凸構造20が実現する機能に基づいて、適宜制御することが可能である。
例えば、凹部集合体210は、凹部集合体210内で凹部200の形成深さが段階的に変化するように構成されてもよい。すなわち、凹部集合体210は、所定の方向に沿って凹部200の形成深さが徐々に変化するように設けられてもよい。具体的には、凹部200の形成深さは、凹部集合体210全体で所定の方向に沿って弧を描くように、又は直線となるように変化してもよい。
または、例えば、凹部集合体210は、凹部200の形成深さが不規則(ランダム)に変化するように構成されてもよい。具体的には、凹部200の形成深さは、凹部集合体210全体で規則性が見られないように変化してもよい。
凹部集合体210は、複数の凹部200を集合させることで構成されてもよく、凹部集合体210の各々は、可視光帯域に属する波長よりも大きい間隔で互いに離隔されてもよい。例えば、図2Bに示すように、凹部集合体210は、略円形状の開口を有する複数の凹部200が最密充填となるように配置されることで構成されてもよく、凹部集合体210の各々は、凹部200の各々の間隔よりも広い間隔で互いに離隔されてもよい。
凹部200の開口形状は、上述したように、略円形状であってもよいが、例えば、楕円形状、又は多角形形状などであってもよい。ただし、凹部200の開口形状が略円形状又は楕円形状の場合、凹部200の形成がより容易になる。また、凹部集合体210内における凹部200の配置は、上述したように最密充填配置であってもよいが、四方格子状配置、六方格子状配置、又は千鳥格子状配置などであってもよい。凹部200の開口形状、及び凹部200の凹部集合体210内における配置は、凹部集合体210又は凹凸構造20が実現する機能に基づいて、適宜制御することが可能である。
ここで、図3を参照して、凹部集合体210内における凹部200の配置について、より具体的に説明する。図3は、開口の大きさが同じ場合、又は開口の大きさが異なる場合における凹部200の配置の一例を示す模式図である。
図3に示すように、例えば、凹部200の開口の大きさが略一定である場合(凹部200Aの場合)、凹部200Aは、最密充填配置となるように、開口の大きさと同じ間隔を置いて設けられてもよい。例えば、凹部200の開口の大きさが変動する場合(凹部200Bの場合)、凹部200Bは、一定の間隔を置いて設けられてもよい。このような場合、凹部200Bは、最密充填配置にはならないものの、凹部200Bの形成が容易になる。また、凹部200の開口の大きさが変動する場合(凹部200Cの場合)、凹部200Cは、凹部200Cの各々の開口の大きさに応じて制御された間隔を置いて設けられてもよい。このような場合、凹部200Cは、凹部200の開口の大きさが変動する場合でも、最密充填配置を実現することができる。本実施形態によれば、凹部200の各々の配置及び開口の大きさを高い精度で制御することができるため、凹部200の開口の大きさが変動する場合(凹部200Cの場合)でも、凹部200を最密充填配置にて形成することが可能である。
凹部200の各々は、例えば、開口の大きさの平均が可視光帯域に属する波長以下となるように設けられてもよい。また、凹部集合体210内での凹部200の各々の間隔は、同様に、可視光帯域に属する波長以下となるように設けられてもよい。具体的には、凹部200の開口の大きさ及び間隔は、1μm未満であってもよく、好ましくは100nm以上350nm以下であってもよい。凹部200の開口の大きさ及び間隔が上記の範囲である場合、凹部集合体210及び凹凸構造20は、可視光帯域に属する入射光の反射を抑制する、いわゆるモスアイ構造として機能することができる。
凹部200の開口の大きさ及び間隔が100nm未満である場合、凹部200の形成が困難になるため好ましくない。また、凹部200の開口の大きさ及び間隔が350nmを超える場合、可視光の回折が生じ、モスアイ構造としての機能が低下する可能性があるため好ましくない。
凹部集合体210の各々は、規則的に配列されてもよい。例えば、図2Bに示すように、凹部集合体210の各々は、凹部200の構成及び配置が同一の凹部集合体210であり、凹部集合体210の各々は、所定の間隔を置いて規則的に配列されてもよい。または、凹部集合体210の各々は、不規則に配列されてもよい。例えば、凹部集合体210の各々は、互いにランダムな大きさの間隔を置いて不規則的に配列されてもよい。凹部集合体210の各々の配列は、凹凸構造20が実現する機能に基づいて、適宜制御することが可能である。
以上に説明したように、凹凸構造20の凹部200は、複数種の異なる形成深さにて形成される。すなわち、凹部200の形成深さは、中心値が異なる複数のグループのいずれかに属するように設けられる。したがって、凹凸構造20では、凹部200の各々の形成深さは、凹部200ごとに所定の形成深さになるように、高い精度で制御されることになる。また、凹凸構造20は、凹部200が所定の間隔で連続的に設けられるのではなく、複数の凹部200から構成される凹部集合体210が互いに離隔されるように設けられる。したがって、凹凸構造20では、凹部200は、凹部集合体210内と、凹部集合体210間とで異なる間隔で設けられるように、形成位置が高い精度で制御されることになる。
したがって、本実施形態によれば、凹部200の配置及び形成深さをより高い精度かつより高い再現性にて制御することができるため、原盤1は、より複雑な凹凸構造20を備えることができる。
<3.原盤の具体例>
次に、図4~図8を参照して、本実施形態に係る原盤1の外周面に形成される凹凸構造20の具体例について説明する。図4~図8は、原盤1に設けられた凹凸構造20を転写した転写物の一例を模式的に示す断面図及び平面図である。そのため、図4~図8で示す凹凸構造20は、原盤1に形成された凹凸構造20とは、凹凸形状が反転している。なお、図4~図8の平面図では、ドットハッチングが濃い円ほど、より高さが高い凸部に対応することを表す。
次に、図4~図8を参照して、本実施形態に係る原盤1の外周面に形成される凹凸構造20の具体例について説明する。図4~図8は、原盤1に設けられた凹凸構造20を転写した転写物の一例を模式的に示す断面図及び平面図である。そのため、図4~図8で示す凹凸構造20は、原盤1に形成された凹凸構造20とは、凹凸形状が反転している。なお、図4~図8の平面図では、ドットハッチングが濃い円ほど、より高さが高い凸部に対応することを表す。
(第1の具体例)
図4に示すように、凹凸構造21は、凸部201(すなわち、原盤1上では凹部)を四方格子状に配列した凸部集合体211(すなわち、原盤1上では凹部集合体)が所定の間隔を置いて設けられた構造であってもよい。凹凸構造21では、凸部集合体211は、凸部集合体211内の凸部201の高さが第1の方向に段階的に増加又は減少するように設けられ、第1の方向と直交する第2の方向では、凸部201の高さが略同一の高さとなるように設けられる。したがって、図4に示す凹凸構造21では、凸部集合体211は、第1の方向において全体として三角波様(のこぎり歯様)の形状を示す構造として形成され得る。凹凸構造21を備える転写物は、例えば、モスアイ構造による反射防止能を備えた回折素子として用いることが可能である。
図4に示すように、凹凸構造21は、凸部201(すなわち、原盤1上では凹部)を四方格子状に配列した凸部集合体211(すなわち、原盤1上では凹部集合体)が所定の間隔を置いて設けられた構造であってもよい。凹凸構造21では、凸部集合体211は、凸部集合体211内の凸部201の高さが第1の方向に段階的に増加又は減少するように設けられ、第1の方向と直交する第2の方向では、凸部201の高さが略同一の高さとなるように設けられる。したがって、図4に示す凹凸構造21では、凸部集合体211は、第1の方向において全体として三角波様(のこぎり歯様)の形状を示す構造として形成され得る。凹凸構造21を備える転写物は、例えば、モスアイ構造による反射防止能を備えた回折素子として用いることが可能である。
(第2の具体例)
図5に示すように、凹凸構造22は、凸部202(すなわち、原盤1上では凹部)を四方格子状に配列した凸部集合体212(すなわち、原盤1上では凹部集合体)が所定の間隔を置いて設けられた構造であってもよい。凹凸構造22では、凸部集合体212は、凸部集合体212内の凸部202の高さが凸部集合体212の中央に向かうほど段階的に増加するように設けられる。したがって、図5に示す凹凸構造22では、凸部集合体212は、全体として凸レンズ様の形状を示す構造として形成され得る。凹凸構造22を備える転写物は、例えば、モスアイ構造による反射防止能を備えたマイクロレンズアレイとして用いることが可能である。
図5に示すように、凹凸構造22は、凸部202(すなわち、原盤1上では凹部)を四方格子状に配列した凸部集合体212(すなわち、原盤1上では凹部集合体)が所定の間隔を置いて設けられた構造であってもよい。凹凸構造22では、凸部集合体212は、凸部集合体212内の凸部202の高さが凸部集合体212の中央に向かうほど段階的に増加するように設けられる。したがって、図5に示す凹凸構造22では、凸部集合体212は、全体として凸レンズ様の形状を示す構造として形成され得る。凹凸構造22を備える転写物は、例えば、モスアイ構造による反射防止能を備えたマイクロレンズアレイとして用いることが可能である。
(第3の具体例)
図6に示すように、凹凸構造23は、凸部203(すなわち、原盤1上では凹部)を四方格子状に配列した凸部集合体213(すなわち、原盤1上では凹部集合体)が所定の間隔を置いて設けられた構造であってもよい。凹凸構造23では、凸部集合体213は、凸部集合体213内の凸部203の高さが凸部集合体213の中央に向かうほど段階的に増加するように設けられ、かつ凸部203の高さが所定の範囲に収まるように同心円状に高さが減少する形状にて設けられる。したがって、図6に示す凹凸構造23では、凸部集合体213は、全体としてフレネルレンズ様の形状を示す構造として形成され得る。凹凸構造23を備える転写物は、例えば、モスアイ構造による反射防止能を備えたフレネルレンズアレイとして用いることが可能である。
図6に示すように、凹凸構造23は、凸部203(すなわち、原盤1上では凹部)を四方格子状に配列した凸部集合体213(すなわち、原盤1上では凹部集合体)が所定の間隔を置いて設けられた構造であってもよい。凹凸構造23では、凸部集合体213は、凸部集合体213内の凸部203の高さが凸部集合体213の中央に向かうほど段階的に増加するように設けられ、かつ凸部203の高さが所定の範囲に収まるように同心円状に高さが減少する形状にて設けられる。したがって、図6に示す凹凸構造23では、凸部集合体213は、全体としてフレネルレンズ様の形状を示す構造として形成され得る。凹凸構造23を備える転写物は、例えば、モスアイ構造による反射防止能を備えたフレネルレンズアレイとして用いることが可能である。
(第4の具体例)
図7に示すように、凹凸構造24は、凸部204(すなわち、原盤1上では凹部)を四方格子状に配列した凸部集合体214(すなわち、原盤1上では凹部集合体)が所定の間隔を置いて設けられた構造であってもよい。凹凸構造24では、凸部集合体214は、凸部集合体214内の凸部204の高さが不規則(ランダム)になるように設けられる。ただし、凸部204の高さは、中心値が異なる複数のグループのいずれかに属するように設けられるため、厳密には、異なる高さを有する凸部204の配置が凸部集合体214内で不規則(ランダム)になるように設けられる。したがって、図7に示す凹凸構造24では、凸部集合体214は、全体として凸部204の高さが不規則なモスアイ構造として形成され得る。凹凸構造24を備える転写物は、例えば、干渉光及び回折光が少ない反射防止フィルム又は光拡散板として用いることが可能である。
図7に示すように、凹凸構造24は、凸部204(すなわち、原盤1上では凹部)を四方格子状に配列した凸部集合体214(すなわち、原盤1上では凹部集合体)が所定の間隔を置いて設けられた構造であってもよい。凹凸構造24では、凸部集合体214は、凸部集合体214内の凸部204の高さが不規則(ランダム)になるように設けられる。ただし、凸部204の高さは、中心値が異なる複数のグループのいずれかに属するように設けられるため、厳密には、異なる高さを有する凸部204の配置が凸部集合体214内で不規則(ランダム)になるように設けられる。したがって、図7に示す凹凸構造24では、凸部集合体214は、全体として凸部204の高さが不規則なモスアイ構造として形成され得る。凹凸構造24を備える転写物は、例えば、干渉光及び回折光が少ない反射防止フィルム又は光拡散板として用いることが可能である。
(第5の具体例)
図8に示すように、凹凸構造25は、凸部205(すなわち、原盤1上では凹部)を不規則的な(ランダムな)配置にて配列した凸部集合体215(すなわち、原盤1上では凹部集合体)が所定の間隔を置いて設けられた構造であってもよい。凹凸構造25では、図8に示した凹凸構造24と同様に、凸部集合体215は、異なる高さを有する凸部205の配置が凸部集合体215内で不規則(ランダム)になるように設けられる。したがって、図8に示す凹凸構造25では、凸部集合体215は、全体として凸部205の高さ及び配置が不規則なモスアイ構造として形成され得る。凹凸構造25を備える転写物は、例えば、干渉光及び回折光がより少ない反射防止フィルム又は光拡散板として用いることが可能である。なお、図8に示す凹凸構造25は、図7に示す凹凸構造24よりも規則性が低いため、意図しない回折光又は干渉光の発生をより抑制することができる。
図8に示すように、凹凸構造25は、凸部205(すなわち、原盤1上では凹部)を不規則的な(ランダムな)配置にて配列した凸部集合体215(すなわち、原盤1上では凹部集合体)が所定の間隔を置いて設けられた構造であってもよい。凹凸構造25では、図8に示した凹凸構造24と同様に、凸部集合体215は、異なる高さを有する凸部205の配置が凸部集合体215内で不規則(ランダム)になるように設けられる。したがって、図8に示す凹凸構造25では、凸部集合体215は、全体として凸部205の高さ及び配置が不規則なモスアイ構造として形成され得る。凹凸構造25を備える転写物は、例えば、干渉光及び回折光がより少ない反射防止フィルム又は光拡散板として用いることが可能である。なお、図8に示す凹凸構造25は、図7に示す凹凸構造24よりも規則性が低いため、意図しない回折光又は干渉光の発生をより抑制することができる。
<4.原盤の使用例>
続いて、図9を参照して、本実施形態に係る原盤1の使用例を説明する。本実施形態に係る原盤1を用いることによって、原盤1の凹凸構造20を転写した転写物を製造することができる。図9は、本実施形態に係る原盤1を用いて転写物を製造する転写装置5の構成を示す模式図である。
続いて、図9を参照して、本実施形態に係る原盤1の使用例を説明する。本実施形態に係る原盤1を用いることによって、原盤1の凹凸構造20を転写した転写物を製造することができる。図9は、本実施形態に係る原盤1を用いて転写物を製造する転写装置5の構成を示す模式図である。
図9に示すように、転写装置5は、原盤1と、基材供給ロール51と、巻取ロール52と、ガイドロール53、54と、ニップロール55と、剥離ロール56と、塗布装置57と、光源58とを備える。すなわち、図9に示す転写装置5は、ロールツーロール方式のインプリント装置である。
基材供給ロール51は、例えば、シート状基材61がロール状に巻かれたロールであり、巻取ロール52は、凹凸構造20が転写された樹脂層62を積層した転写物を巻き取るロールである。また、ガイドロール53、54は、転写前後のシート状基材61を搬送するロールである。ニップロール55は、樹脂層62が積層されたシート状基材61を原盤1に押圧するロールであり、剥離ロール56は、凹凸構造20を樹脂層62に転写した後、樹脂層62が積層されたシート状基材61を原盤1から剥離するロールである。
塗布装置57は、コーターなどの塗布手段を備え、光硬化樹脂組成物をシート状基材61に塗布し、樹脂層62を形成する。塗布装置57は、例えば、グラビアコーター、ワイヤーバーコーター、又はダイコーターなどであってもよい。また、光源58は、光硬化樹脂組成物を硬化可能な波長の光を発する光源であり、例えば、紫外線ランプなどであってもよい。
なお、光硬化性樹脂組成物は、所定の波長帯域の光が照射されることによって硬化する樹脂である。具体的には、光硬化性樹脂組成物は、アクリルアクリレート樹脂、エポキシアクリレート樹脂などの紫外線硬化樹脂であってもよい。また、光硬化性樹脂組成物は、必要に応じて、重合開始剤、フィラー、機能性添加剤、溶剤、無機材料、顔料、帯電抑制剤、又は増感色素などを含んでもよい。
なお、樹脂層62は、熱硬化性樹脂組成物で形成されていてもよい。このような場合、転写装置5には、光源58に替えてヒータが備えられ、ヒータによって樹脂層62を加熱することで樹脂層62を硬化させ、凹凸構造20を転写する。熱硬化性樹脂組成物は、例えば、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、又は尿素樹脂等であってもよい。
転写装置5では、まず、基材供給ロール51からガイドロール53を介して、シート状基材61が連続的に送出される。送出されたシート状基材61に対して、塗布装置57により光硬化樹脂組成物が塗布され、シート状基材61に樹脂層62が積層される。また、樹脂層62が積層されたシート状基材61は、ニップロール55によって原盤1に押圧される。これにより、原盤1の外周面に形成された凹凸構造20が樹脂層62に転写される。凹凸構造20が転写された樹脂層62は、光源58からの光の照射により硬化される。これにより、凹凸構造20の反転構造が樹脂層62に形成される。凹凸構造20が転写されたシート状基材61は、剥離ロール56により原盤1から剥離され、ガイドロール54を介して巻取ロール52に送出され、巻き取られる。
このような転写装置5によれば、原盤1の外周面に形成された凹凸構造20をシート状基材61に効率的に転写することが可能である。したがって、本実施形態に係る原盤1によれば、凹凸構造20が転写された転写物を効率良く製造することが可能である。
<5.原盤の製造方法>
(製造方法の全体工程)
続いて、本実施形態に係る原盤1の製造方法について説明する。
(製造方法の全体工程)
続いて、本実施形態に係る原盤1の製造方法について説明する。
本実施形態に係る原盤1は、レーザ光による熱リソグラフィを用いて、基材10の外周面に凹凸構造20に対応するレジストパターンを形成した後、該レジストパターンをマスクとして基材10をエッチングすることで製造することができる。
本実施形態では、熱リソグラフィに用いるレーザ光の強度及び照射タイミングを任意に制御することで、より複雑な凹凸構造20を形成することができる。これは、レーザ光は、制御信号を変調させることで、強度及び照射位置を高い精度にて制御することが可能なためである。したがって、本実施形態に係る原盤1の製造方法によれば、凹凸構造20の凹部集合体210及び凹部200の配列を高い精度及び再現性にて制御することが可能である。
具体的には、本実施形態に係る原盤1の製造方法は、基材10の外周面にレジスト層を成膜する成膜工程と、レジスト層にレーザ光を照射することで潜像を形成する露光工程と、潜像が形成されたレジスト層を現像し、レジスト層にパターンを形成する現像工程と、パターンが形成されたレジスト層をマスクとして基材10をエッチングし、基材10の外周面に凹凸構造20を形成するエッチング工程と、を含む。
成膜工程では、基材10の外周面にレジスト層を成膜する。レジスト層は、レーザ光によって潜像を形成することが可能な無機系材料又は有機系材料にて形成される。無機系材料としては、例えば、タングステン(W)又はモリブデン(Mo)などの1種又は2種以上の遷移金属を含む金属酸化物を用いることができる。無機系材料は、例えば、スパッタ法などを用いることでレジスト層として成膜することができる。一方、有機系材料としては、例えば、ノボラック系レジスト又は化学増幅型レジストなどを用いることができる。有機系材料は、例えば、スピンコート法などを用いることでレジスト層として成膜することができる。
露光工程では、基材10の外周面に形成されたレジスト層にレーザ光を照射することで、レジスト層に凹凸構造20に対応する潜像を形成する。レジスト層に照射されるレーザ光の波長は、特に限定されないが、400nm~500nmの青色光帯域に属する波長であってもよい。露光工程では、基材10の外周面に照射されるレーザ光の制御信号を変調することで、レーザ光の出力強度及び照射位置を制御し、レジスト層に形成される凹部200の開口の大きさ及び位置を制御する。そのため、レーザ光を出射する光源は、例えば、出力の変調が容易な、半導体レーザ光源であってもよい。なお、露光工程で用いられる露光装置については、後述する。
現像工程では、レーザ光の照射によって潜像が形成されたレジスト層を現像することで、潜像に対応するパターンをレジスト層に形成する。例えば、レジスト層が上述した無機系材料である場合、レジスト層の現像には、TMAH(TetraMethylAmmonium Hydroxide:水酸化テトラメチルアンモニウム)水溶液などのアルカリ系溶液を用いることができる。また、レジスト層が上述した有機系材料である場合、レジスト層の現像には、エステル又はアルコールなどの各種有機溶剤を用いることができる。
エッチング工程では、パターンが形成されたレジスト層をマスクとして基材10をエッチングすることで、潜像に対応する凹凸構造20を基材10の外周面に形成する。基材10のエッチングは、ドライエッチング又はウェットエッチングのいずれで行ってもよい。基材10がSiO2を主成分とするガラス材料(例えば、石英ガラスなど)である場合、基材10のエッチングは、フッ化炭素ガスを用いたドライエッチング又はフッ化水素酸等を用いたウェットエッチングによって行うことができる。
(露光装置)
次に、図10を参照して、上述した露光工程において、円筒形状又は円柱形状の基材10にレーザ光を照射する露光装置3の具体的な構成について説明する。図10は、露光装置3の具体的な構成を説明するブロック図である。
次に、図10を参照して、上述した露光工程において、円筒形状又は円柱形状の基材10にレーザ光を照射する露光装置3の具体的な構成について説明する。図10は、露光装置3の具体的な構成を説明するブロック図である。
図10に示すように、露光装置3は、レーザ光源31と、第1ミラー33と、フォトダイオード(PhotoDiode:PD)34と、集光レンズ36と、電気光学偏向素子(Electro-Optic Deflector:EOD)39と、コリメータレンズ38と、第2ミラー41と、ビームエキスパンダ(Beam expander:BEX)43と、対物レンズ44と、を備える。
レーザ光源31は、制御機構47が生成した露光信号にて制御され、レーザ光源31から出射されたレーザ光30は、ターンテーブル46上に載置された基材10に照射される。また、基材10が載置されたターンテーブル46は、露光信号と同期する回転制御信号にて制御されるスピンドルモータ45によって回転する。
レーザ光源31は、上述したように、基材10の外周面に成膜されたレジスト層を露光するレーザ光30を出射する光源である。レーザ光源31は、例えば、400nm~500nmの青色光帯域に属する波長のレーザ光を発する半導体レーザ光源であってもよい。レーザ光源31から出射されたレーザ光30は、平行ビームのまま直進し、第1ミラー33で反射される。
第1ミラー33にて反射されたレーザ光30は、集光レンズ36によって電気光学偏向素子39に集光された後、コリメータレンズ38によって、再度、平行ビーム化される。平行ビーム化されたレーザ光30は、第2ミラー41によって反射され、ビームエキスパンダ43に水平に導かれる。
第1ミラー33は、偏光ビームスプリッタで構成され、偏光成分の一方を反射させ、偏光成分の他方を透過させる機能を有する。第1ミラー33を透過した偏光成分は、フォトダイオード34によって光電変換され、光電変換された受光信号は、レーザ光源31に入力される。これにより、レーザ光源31は、入力された受光信号によるフィードバックに基づいてレーザ光30の出力を調整等することができる。
電気光学偏向素子39は、レーザ光30の照射位置をナノメートル程度の距離で制御することが可能な素子である。露光装置3は、電気光学偏向素子39により、基材10に照射されるレーザ光30の照射位置を微調整することが可能である。
ビームエキスパンダ43は、第2ミラー41によって導かれたレーザ光30を所望のビーム形状に整形し、対物レンズ44を介して、レーザ光30を基材10の外周面に形成されたレジスト層に照射する。
ターンテーブル46は、基材10を支持し、スピンドルモータ45によって回転されることで、基材10を回転させる。ターンテーブル46は、基材10を回転させながら、基材10の軸方向(すなわち、矢印R方向)にレーザ光30の照射位置を移動させることができる。これにより、基材10の外周面にスパイラル状に露光が行われる。なお、レーザ光30の照射位置の移動は、レーザ光源31を含むレーザヘッドをスライダに沿って移動させることで行ってもよい。
制御機構47は、フォーマッタ48と、ドライバ49とを備え、レーザ光源31を制御することで、レーザ光30の出力強度及び照射位置を制御する。
ドライバ49は、フォーマッタ48が生成した露光信号に基づいてレーザ光源31の出射を制御する。具体的には、ドライバ49は、露光信号の波形振幅の大きさが大きくなるほど、レーザ光30の出力強度が大きくなるようにレーザ光源31を制御してもよい。また、ドライバ49は、露光信号の波形形状に基づいてレーザ光30の出射タイミングを制御することで、レーザ光30の照射位置を制御してもよい。レーザ光30の出力強度が大きくなるほど、レジスト層に形成される潜像の大きさ及び深さを大きくすることができるため、最終的に基材10に形成される凹部の開口の大きさ及び形成深さを大きくすることができる。
スピンドルモータ45は、回転制御信号に基づいて、ターンテーブル46を回転させる。スピンドルモータ45は、回転制御信号によって所定の数のパルスが入力された場合にターンテーブル46が1回転するように回転を制御してもよい。なお、回転制御信号は、露光信号と共通の基準クロックから生成されることで、露光信号と同期するように生成され得る。
以上のような露光装置3により、基材10へのレーザ光30の照射を行うことができる。このような露光装置3によれば、基材10の外周面に任意のパターンの潜像を高い精度かつ高い再現性で形成することが可能である。
以上にて、本実施形態に係る原盤1及び原盤1の製造方法について詳細に説明を行った。本実施形態によれば、凹部200の配置及び形成深さをより高い精度及びより高い再現性で制御することができるため、より複雑な凹凸構造20を備える原盤1を提供することができる。
以下では、実施例及び比較例を参照しながら、本実施形態に係る原盤について、さらに具体的に説明する。なお、以下に示す実施例は、本実施形態に係る原盤及びその製造方法の実施可能性及び効果を示すための一条件例であり、本発明に係る原盤及びその製造方法が以下の実施例に限定されるものではない。
(実施例1)
以下の工程により、実施例1に係る原盤を作製した。まず、円筒形状の石英ガラスにて構成された基材(軸方向長さ100mm、外周面の肉厚4.5mm)の外周面に、スパッタ法でタングステン酸化物を膜厚55nmにて成膜し、レジスト層を形成した。次に、図10に示す露光装置を用いて、波長405nmの半導体レーザ光源からのレーザ光によって熱リソグラフィを行い、レジスト層に潜像を形成した。なお、基材の回転数は、900rpmとした。
以下の工程により、実施例1に係る原盤を作製した。まず、円筒形状の石英ガラスにて構成された基材(軸方向長さ100mm、外周面の肉厚4.5mm)の外周面に、スパッタ法でタングステン酸化物を膜厚55nmにて成膜し、レジスト層を形成した。次に、図10に示す露光装置を用いて、波長405nmの半導体レーザ光源からのレーザ光によって熱リソグラフィを行い、レジスト層に潜像を形成した。なお、基材の回転数は、900rpmとした。
ここで、レーザ光の出力を制御する制御信号を任意に変調することにより、レジスト層に任意の潜像を形成した。実施例1では、レーザ光の出力を制御する制御信号として図11Aに示すような制御信号を用いた。具体的には、図11Aに示すように、周期が一定であり、振幅が徐々に大きくなるような制御信号を用いてレーザ光の出力を制御した。なお、図11Aで示す制御信号は、実施例1に係る原盤の凹凸構造のうち1つの凹部集合体を形成するための制御信号を示している。
続いて、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)2.38質量%水溶液(東京応化工業製)を用いて、露光後の基材を27℃、900秒で現像処理することにより、潜像部分のレジスト層を溶解し、レジスト層に凹部の形成深さ及び開口の大きさが異なる凹凸構造を形成した。次に、現像後のレジスト層をマスクにして、CHF3ガス(30sccm)を用いて、ガス圧0.5Pa、投入電力150Wにて反応性イオンエッチング(Reactive Ion Etching:RIE)を行い、基材を30分間エッチングした。その後、残存したレジスト層を除去した。
以上の工程により、外周面に凹凸構造が形成された原盤を製造した。さらに、製造した原盤を用いて転写物を製造した。具体的には、図9で示した転写装置を用いて、原盤の外周面に形成された凹凸構造を紫外線硬化樹脂に転写した。なお、転写物のシート状基材には、ポリエチレンテレフタレート(PolyEthylene Terephthalate:PET)フィルムを用い、紫外線硬化樹脂は、メタルハライドランプにより、1000mJ/cm2の紫外線を1分間照射することで硬化させた。
(実施例2)
レーザ光の出力を制御する制御信号として図11Bに示す制御信号を用いた以外は、実施例1と同様の方法を用いて、実施例2に係る原盤を製造した。具体的には、図11Bに示すように、周期が一定であり、振幅の大きさが不規則(ランダム)に変化するような制御信号を用いてレーザ光の出力を制御した。なお、図11Bで示す制御信号は、実施例2に係る原盤の凹凸構造を形成するための制御信号を示している。さらに、製造した原盤を用いて、実施例1と同様の方法にて、転写物を製造した。
レーザ光の出力を制御する制御信号として図11Bに示す制御信号を用いた以外は、実施例1と同様の方法を用いて、実施例2に係る原盤を製造した。具体的には、図11Bに示すように、周期が一定であり、振幅の大きさが不規則(ランダム)に変化するような制御信号を用いてレーザ光の出力を制御した。なお、図11Bで示す制御信号は、実施例2に係る原盤の凹凸構造を形成するための制御信号を示している。さらに、製造した原盤を用いて、実施例1と同様の方法にて、転写物を製造した。
(評価結果)
実施例1及び実施例2に係る原盤を用いて製造した転写物を走査型電子顕微鏡(Scanning Electoron Microscope:SEM)にて観察した画像を図12A~図13Bに示す。図12Aは、実施例1に係る原盤の転写物を拡大倍率30,000倍にて撮像したSEM画像であり、図12Bは、実施例2に係る原盤の転写物を拡大倍率30,000倍にて撮像したSEM画像である。図13Aは、実施例1に係る原盤の転写物を傾き30°及び拡大倍率10,000倍にて撮像したSEM画像であり、図13Bは、実施例2に係る原盤の転写物を傾き30°及び拡大倍率10,000倍にて撮像したSEM画像である。なお、図12A~図13Bでは、X方向が基材の周方向に相当し、Y方向が基材の軸方向に相当する。
実施例1及び実施例2に係る原盤を用いて製造した転写物を走査型電子顕微鏡(Scanning Electoron Microscope:SEM)にて観察した画像を図12A~図13Bに示す。図12Aは、実施例1に係る原盤の転写物を拡大倍率30,000倍にて撮像したSEM画像であり、図12Bは、実施例2に係る原盤の転写物を拡大倍率30,000倍にて撮像したSEM画像である。図13Aは、実施例1に係る原盤の転写物を傾き30°及び拡大倍率10,000倍にて撮像したSEM画像であり、図13Bは、実施例2に係る原盤の転写物を傾き30°及び拡大倍率10,000倍にて撮像したSEM画像である。なお、図12A~図13Bでは、X方向が基材の周方向に相当し、Y方向が基材の軸方向に相当する。
図12A及び図13Aを参照すると、実施例1に係る転写物では、基材の周方向に段階的に高さ及び幅が大きくなる凸部(すなわち、原盤上では凹部)が形成されていることがわかる。また、実施例1に係る原盤及び転写物では、高さ及び幅が単調増加する複数の凸部の集合にて凸部集合体(すなわち、原盤上では凹部集合体)が形成されていることがわかる。
図12B及び図13Bを参照すると、実施例2に係る転写物では、基材の周方向及び軸方向に等間隔で高さが異なる凸部(すなわち、原盤上では凹部)が形成されていることがわかる。また、実施例2に係る原盤及び転写物では、凸部の高さの変化が不規則(ランダム)であることがわかる。
なお、図示しないが、実施例1及び実施例2に係る転写物の凸部の高さ(原盤上では凹部の深さ)を原子間力顕微鏡(Atomic Force Microscope:AFM)にて観察したところ、実施例1及び実施例2に係る転写物の凸部の各々の高さは、中心値が異なる少なくとも2以上のグループに分けられることがわかった。
以上説明したように、本実施形態によれば、凹部の配置及び形成深さをより高い精度かつより高い再現性で制御することができるため、より複雑な凹凸構造を備える原盤、及び該原盤を用いて形成された転写物を提供することができる。
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
例えば、上記実施形態では、凹凸構造20は、凹部200が集合した凹部集合体210から構成されるとしたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、凹凸構造20は、凹部集合体210に替えて、基材10の外周面に対して略垂直な方向に突出した凸部が集合した凸部集合体から構成されてもよい。
1 原盤
3 露光装置
5 転写装置
10 基材
20、21、22、23、24、25 凹凸構造
200 凹部
201、202、203、204、205 凸部
210 凹部集合体
211、212、213、214、215 凸部集合体
222 第1の凹部
224 第2の凹部
226 第3の凹部
3 露光装置
5 転写装置
10 基材
20、21、22、23、24、25 凹凸構造
200 凹部
201、202、203、204、205 凸部
210 凹部集合体
211、212、213、214、215 凸部集合体
222 第1の凹部
224 第2の凹部
226 第3の凹部
Claims (15)
- 複数の凹部又は凸部にて構成される凹凸集合体が基材上に互いに離隔されて複数設けられ、
前記凹部又は凸部の前記基材表面に占める領域の平均幅は、可視光帯域に属する波長以下であり、
前記凹凸集合体内の前記凹部又は凸部の各々の前記基材表面からの形成長さは、中心値が異なる少なくとも2以上のグループのいずれかに属する、原盤。 - 前記凹凸集合体内の前記凹部又は凸部の各々の前記基材表面に占める領域の平均幅は、中心値が異なる少なくとも2以上のグループのいずれかに属する、請求項1に記載の原盤。
- 前記凹部又は凸部の前記基材表面に占める領域の平均幅は、前記凹部又は凸部の前記基材表面からの形成長さが長くなるほど大きくなる、請求項2に記載の原盤。
- 前記凹部又は凸部の各々の前記基材表面に占める領域の平面形状は、略円形状である、請求項1~3のいずれか一項に記載の原盤。
- 前記凹凸集合体の各々が設けられた間隔は、可視光帯域に属する波長よりも大きい、請求項1~4のいずれか一項に記載の原盤。
- 前記凹凸集合体内の前記凹部又は凸部の各々は、最密充填配置にて設けられる、請求項1~5のいずれか一項に記載の原盤。
- 前記凹部又は凸部の各々の前記基材表面からの形成長さは、前記凹凸集合体内で段階的に変化する、請求項1~6のいずれか一項に記載の原盤。
- 前記凹部又は凸部の各々の前記基材表面からの形成長さは、前記凹凸集合体内で不規則に変化する、請求項1~6のいずれか一項に記載の原盤。
- 前記凹凸集合体の各々は、規則的に配列される、請求項1~8のいずれか一項に記載の原盤。
- 前記凹凸集合体の各々は、不規則に配列される、請求項1~8のいずれか一項に記載の原盤。
- 請求項1~10のいずれか一項に記載された原盤に設けられた複数の前記凹凸集合体の凹凸構造が転写された、転写物。
- 基材の表面にレジスト層を形成する工程と、
レーザ光源の出力強度及び照射タイミングを任意に制御しながら、前記レーザ光源から前記レジスト層にレーザ光を照射する工程と、
前記レーザ光が照射された、又は照射されていない領域の前記レジスト層を除去することで、複数の凹部又は凸部にて構成される凹凸集合体が複数設けられたパターンを前記レジスト層に形成する工程と、
前記パターンが形成された前記レジスト層をマスクとしてエッチングを行うことで、前記基材の表面に前記パターンに対応する凹凸構造を形成する工程と、
を含む、原盤の製造方法。 - 前記基材は、円柱又は円筒形状であり、
前記レーザ光源は、前記円柱又は円筒形状の高さ方向を回転軸として前記基材を回転させながら、前記回転軸と平行に相対移動することで、前記基材の上の前記レジスト層に前記レーザ光を照射する、請求項12に記載の原盤の製造方法。 - 前記レーザ光源の制御信号は、前記基材の回転の制御信号と同期するように生成される、請求項13に記載の原盤の製造方法。
- 前記レーザ光源は、半導体レーザ光源である、請求項12~14のいずれか一項に記載の原盤の製造方法。
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