WO2021193297A1 - 原盤の製造方法、原盤、転写物および物品 - Google Patents

原盤の製造方法、原盤、転写物および物品 Download PDF

Info

Publication number
WO2021193297A1
WO2021193297A1 PCT/JP2021/010894 JP2021010894W WO2021193297A1 WO 2021193297 A1 WO2021193297 A1 WO 2021193297A1 JP 2021010894 W JP2021010894 W JP 2021010894W WO 2021193297 A1 WO2021193297 A1 WO 2021193297A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
base material
master
main
resist layer
convex structure
Prior art date
Application number
PCT/JP2021/010894
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
正尚 菊池
Original Assignee
デクセリアルズ株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by デクセリアルズ株式会社 filed Critical デクセリアルズ株式会社
Priority to CN202180021634.3A priority Critical patent/CN115298014A/zh
Priority to KR1020227026500A priority patent/KR20220123440A/ko
Priority to EP21774309.5A priority patent/EP4129629A4/en
Priority to US17/906,863 priority patent/US20230128723A1/en
Publication of WO2021193297A1 publication Critical patent/WO2021193297A1/ja

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004Photosensitive materials
    • G03F7/0042Photosensitive materials with inorganic or organometallic light-sensitive compounds not otherwise provided for, e.g. inorganic resists
    • G03F7/0043Chalcogenides; Silicon, germanium, arsenic or derivatives thereof; Metals, oxides or alloys thereof
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81CPROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C99/00Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • B81C99/0075Manufacture of substrate-free structures
    • B81C99/009Manufacturing the stamps or the moulds
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C33/00Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor
    • B29C33/38Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor characterised by the material or the manufacturing process
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C33/00Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor
    • B29C33/38Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor characterised by the material or the manufacturing process
    • B29C33/3842Manufacturing moulds, e.g. shaping the mould surface by machining
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C33/00Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor
    • B29C33/42Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor characterised by the shape of the moulding surface, e.g. ribs or grooves
    • B29C33/424Moulding surfaces provided with means for marking or patterning
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C59/00Surface shaping of articles, e.g. embossing; Apparatus therefor
    • B29C59/02Surface shaping of articles, e.g. embossing; Apparatus therefor by mechanical means, e.g. pressing
    • B29C59/04Surface shaping of articles, e.g. embossing; Apparatus therefor by mechanical means, e.g. pressing using rollers or endless belts
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81CPROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C99/00Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • B81C99/0075Manufacture of substrate-free structures
    • B81C99/0085Manufacture of substrate-free structures using moulds and master templates, e.g. for hot-embossing
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/0002Lithographic processes using patterning methods other than those involving the exposure to radiation, e.g. by stamping
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/0015Production of aperture devices, microporous systems or stamps
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004Photosensitive materials
    • G03F7/022Quinonediazides
    • G03F7/023Macromolecular quinonediazides; Macromolecular additives, e.g. binders
    • G03F7/0233Macromolecular quinonediazides; Macromolecular additives, e.g. binders characterised by the polymeric binders or the macromolecular additives other than the macromolecular quinonediazides
    • G03F7/0236Condensation products of carbonyl compounds and phenolic compounds, e.g. novolak resins
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C35/00Heating, cooling or curing, e.g. crosslinking or vulcanising; Apparatus therefor
    • B29C35/02Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould
    • B29C35/08Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould by wave energy or particle radiation
    • B29C35/0805Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould by wave energy or particle radiation using electromagnetic radiation
    • B29C2035/0827Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould by wave energy or particle radiation using electromagnetic radiation using UV radiation
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C59/00Surface shaping of articles, e.g. embossing; Apparatus therefor
    • B29C59/02Surface shaping of articles, e.g. embossing; Apparatus therefor by mechanical means, e.g. pressing
    • B29C59/04Surface shaping of articles, e.g. embossing; Apparatus therefor by mechanical means, e.g. pressing using rollers or endless belts
    • B29C59/046Surface shaping of articles, e.g. embossing; Apparatus therefor by mechanical means, e.g. pressing using rollers or endless belts for layered or coated substantially flat surfaces
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81BMICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2201/00Specific applications of microelectromechanical systems
    • B81B2201/04Optical MEMS
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81BMICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2201/00Specific applications of microelectromechanical systems
    • B81B2201/06Bio-MEMS

Definitions

  • the present invention relates to a master manufacturing method, a master, a transcript, and an article.
  • Patent Documents 1 and 2 describe a technique of forming an etching mask on a base material by lithography and etching the base material on which the etching mask is formed to form a concavo-convex structure having a predetermined pattern on the base material. Is described.
  • An object of the present invention made in view of the above problems is to provide a method for manufacturing a master, a master, a transfer product, and an article, which are formed by superimposing uneven structures having different average pitches.
  • the method for manufacturing a master includes a first forming step of forming a fine concavo-convex structure having a first average pitch on one surface of a base material, and one surface of the base material on which the fine concavo-convex structure is formed. , A step of forming a main concave portion or a main convex portion having a second average pitch larger than the first average pitch, and the shape of at least a part of the fine concave-convex structure in the main concave portion or the main convex portion.
  • the present invention includes a second forming step of forming the main concave portion or the main convex portion while maintaining the above.
  • the master according to the embodiment includes a base material having a main concave portion or a main convex portion formed on one surface and a fine concave-convex structure formed on the main concave portion or the main convex portion, and the fine concave-convex structure is the first. It is formed at an average pitch, and the main concave portion or the main convex portion is formed at a second average pitch that is larger than the first average pitch.
  • the transferred product according to the embodiment is transferred with the shape of the concave-convex structure formed on one surface of the base material of the master or the inverted shape of the concave-convex structure.
  • the article according to the embodiment includes the above-mentioned transcript.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view (No.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view (No. 3) showing a method of manufacturing a master according to Comparative Example 1. It is sectional drawing (the 4) which shows the manufacturing method of the master which concerns on Comparative Example 1. It is sectional drawing (the 1) which shows the manufacturing method of the master which concerns on Comparative Example 2.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view (No. 2) showing a method of manufacturing a master according to Comparative Example 2.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view (No. 3) showing a method of manufacturing a master according to Comparative Example 2. It is sectional drawing (the 4) which shows the manufacturing method of the master which concerns on Comparative Example 2.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view (No. 3) showing an example of a method for manufacturing a master according to an embodiment of the present invention. It is sectional drawing (the 4) which shows an example of the manufacturing method of the master which concerns on one Embodiment of this invention.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view (No. 5) showing an example of a method for manufacturing a master according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view (No.
  • FIG. 6 showing an example of a method for manufacturing a master according to an embodiment of the present invention.
  • sectional drawing (7) which shows an example of the manufacturing method of the master which concerns on one Embodiment of this invention.
  • sectional drawing (8) which shows an example of the manufacturing method of the master which concerns on one Embodiment of this invention.
  • sectional drawing (the 1) which shows the other example of the manufacturing method of the master which concerns on one Embodiment of this invention.
  • the 2 which shows the other example of the manufacturing method of the master which concerns on one Embodiment of this invention.
  • sectional drawing (the 3) which shows the other example of the manufacturing method of the master which concerns on one Embodiment of this invention.
  • FIG. 5 is an SEM image diagram of an image of a transcript obtained by the master according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is an SEM image diagram of an image of a transcript obtained by the master according to the second embodiment. It is an SEM image figure which imaged the transfer
  • FIG. 1 is a diagram showing the appearance of the master 1 according to the embodiment of the present invention.
  • the master 1 is composed of, for example, a cylindrical base material 10 having a concavo-convex structure 20 formed on an outer peripheral surface 11 which is one surface.
  • Master 1 is, for example, a master used in roll-to-roll imprint technology.
  • the outer peripheral surface 11 of the master 1 is pressed against a sheet-like base material or the like while rotating the master 1, so that the concave-convex structure 20 formed on the outer peripheral surface 11 of the master 1 is sheeted. It can be transferred to a state substrate or the like. According to such an imprint technique, it is possible to efficiently produce a transferred product to which the uneven structure 20 formed on the outer peripheral surface 11 of the master 1 is transferred.
  • the transferred product to which the concave-convex structure 20 is transferred can be used for various purposes.
  • the transferred product to which the concave-convex structure 20 is transferred can be used for articles such as a light guide plate, a light diffusing plate, a microlens array, an antireflection film, or a cell culture sheet.
  • the base material 10 is, for example, a cylindrical or cylindrical member. As shown in FIG. 1, the shape of the base material 10 may be a hollow cylindrical shape having a cavity inside. The shape of the base material 10 may be a solid cylindrical shape having no internal cavity. The base material 10 may be a flat plate-shaped member. The base material 10 may be formed of a glass material containing SiO 2 as a main component, such as fused silica glass or synthetic quartz glass. The base material 10 may be made of a metal such as stainless steel. The outer peripheral surface 11 of the base material 10 may be covered with SiO 2 or the like. Hereinafter, the base material 10 will be described as being a cylindrical or cylindrical member.
  • the base material 10 is made of a glass material containing SiO 2 as a main component. It is more preferable that the base material 10 is entirely made of a glass material containing SiO 2 as a main component.
  • the base material 10 can be easily processed by etching with a fluorine compound.
  • the uneven structure 20 can be easily formed on the outer peripheral surface 11 of the base material 10 by performing etching with a fluorine compound using a resist layer having a pattern corresponding to the uneven structure 20 as a mask pattern.
  • the base material 10 has a cylindrical shape
  • the base material 10 has a cylindrical height (length in the axial direction) of 100 mm or more, and the diameter of a circle on the bottom surface or the upper surface of the cylindrical shape (orthogonal to the axial direction).
  • the radial length) may be 50 mm or more and 300 mm or less.
  • the radial thickness of the cylinder may be 2 mm or more and 50 mm or less.
  • the size of the base material 10 is not limited to the above.
  • FIG. 2A is a diagram showing an example of the concave-convex structure 20.
  • the concavo-convex structure 20 includes a main recess 21 formed on the outer peripheral surface 11 which is one surface of the base material 10 and a fine concavo-convex structure 23 formed on the main recess 21.
  • the main recess 21 has a structure that is depressed from the outer peripheral surface 11 of the base material 10 toward the inside in the radial direction of the base material 10.
  • the main recess 21 has a predetermined average pitch P2 (second average pitch).
  • the average pitch P2 of the main recesses 21 is a statistical average of the distances between adjacent main recesses 21 (for example, the distance between the centers of the adjacent main recesses 21) within a predetermined range.
  • the fine concavo-convex structure 23 is formed in the main recess 21. More specifically, the fine concavo-convex structure 23 is formed near the bottom surface of the main recess 21.
  • the fine concavo-convex structure 23 has a predetermined average pitch P1 (first average pitch).
  • the average pitch P1 of the fine concavo-convex structure 23 is a statistical average of the intervals of the concavities and convexities forming the fine concavo-convex structure adjacent to each other in a predetermined range.
  • a plurality of main recesses 21 having a fine concavo-convex structure 23 formed near the bottom surface are regularly or irregularly formed on the base material 10.
  • the average pitch P1 of the fine concavo-convex structure 23 is, for example, equal to or less than the wavelength of visible light.
  • the average pitch P2 of the main recess 21 is, for example, larger than the wavelength of visible light. Therefore, the average pitch P2 of the main recess 21 is larger than the average pitch P1 of the fine concavo-convex structure 23.
  • the range of the depth H1 of the recesses constituting the fine concavo-convex structure 23 is, for example, about 50 nm to 300 nm. Further, the range of the width W1 of the opening of the concave portion constituting the fine concavo-convex structure 23 is, for example, about 50 nm to 500 nm.
  • the range of the depth H2 of the main recess 21 is, for example, about 1 ⁇ m to 20 ⁇ m.
  • the range of the width W2 of the opening of the main recess 21 is, for example, about 5 ⁇ m to 200 ⁇ m.
  • the size of the fine concavo-convex structure 23 is about 1/10 to 1/4000 of the size of the main recess 21. Therefore, the unevenness forming the fine uneven structure 23 can be formed in units of 100 to 16 million with respect to one main concave portion 21.
  • FIG. 2A shows an example in which a fine concavo-convex structure 23 is formed near the bottom surface of the main recess 21 as the concavo-convex structure 20, but the present invention is not limited to this.
  • the concavo-convex structure 20 may have a structure in which the fine concavo-convex structure 23 is formed near the top surface of the main convex portion 22 protruding outward in the radial direction of the base material 10.
  • the base material 10 is regularly or irregularly formed with a plurality of main convex portions 22 having a fine concavo-convex structure 23 formed in the vicinity of the top surface.
  • the master 1 includes the base material 10 in which the main concave portion 21 or the main convex portion 22 is formed on the outer peripheral surface 11 which is one surface, and the fine concave-convex structure 23 is formed on the main concave portion 21 or the main convex portion 22.
  • the fine concavo-convex structure 23 is formed with an average pitch P1 (first average pitch), and the main concave portion 21 or the main convex portion 22 has an average pitch P2 (second average pitch) larger than the average pitch P1 of the fine concavo-convex structure 23. ) Is formed.
  • the master plate 1 a plurality of main recesses 21 or main convex portions 22 are formed on the outer peripheral surface 11 at an average pitch P2, and the fine concave-convex structure 23 has an average pitch P1 (P1 ⁇ The base material 10 formed in P2) is provided. Therefore, the master 1 is formed by superimposing uneven structures having different average pitches.
  • the fine concavo-convex structure 23 is formed only in the main concave portion 21 or the main convex portion 22. That is, a fine uneven structure is not formed in a portion other than the main concave portion 21 or the main convex portion 22.
  • a fine concavo-convex structure 23 is formed only in the main concave portion 21 or the main convex portion 22 in this way, it is possible to form a fine concavo-convex structure such as a moth-eye structure and locally impart an antireflection effect. .. Further, it is conceivable to apply it to patterning of printing ink (Wenzel model) by applying the difference in wettability depending on the presence or absence of a fine concavo-convex structure.
  • FIG. 3 is a diagram showing a configuration example of a transfer device 5 for producing a transfer product using the master 1 according to the present embodiment.
  • the transfer device 5 includes a master plate 1, a base material supply roll 51, a take-up roll 52, guide rolls 53 and 54, a nip roll 55, a peeling roll 56, a coating device 57, and the like. It includes a light source 58.
  • the transfer device 5 shown in FIG. 3 is a roll-to-roll type imprint device.
  • the base material supply roll 51 is, for example, a roll in which a sheet-shaped base material 61 is wound in a roll shape.
  • the take-up roll 52 is a roll that winds up the transferred material on which the resin layer 62 to which the concave-convex structure 20 of the master 1 is transferred is laminated.
  • the guide rolls 53 and 54 are rolls that convey the sheet-shaped base material 61 before and after transfer.
  • the nip roll 55 is a roll that presses the sheet-like base material 61 on which the resin layer 62 is laminated against the master 1.
  • the peeling roll 56 is a roll that peels the sheet-like base material 61 on which the resin layer 62 is laminated from the master 1 after transferring the uneven structure 20 to the resin layer 62.
  • the coating device 57 includes a coating means such as a coater, and coats the photocurable resin composition on the sheet-like base material 61 to form the resin layer 62.
  • the coating device 57 may be, for example, a gravure coater, a wire bar coater, a die coater, or the like.
  • the light source 58 is a light source that emits light having a wavelength at which the photocurable resin composition can be cured.
  • the light source 58 may be, for example, an ultraviolet lamp or the like.
  • the photocurable resin composition is a resin that cures when irradiated with light of a predetermined wavelength.
  • the photocurable resin composition may be, for example, an ultraviolet curable resin such as an acrylic acrylate resin or an epoxy acrylate resin.
  • the photocurable resin composition may contain a polymerization initiator, a filler, a functional additive, a solvent, an inorganic material, a pigment, a charge inhibitor, a sensitizing dye, or the like, if necessary.
  • 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. By heating the resin layer 62 with a heater, the resin layer 62 can be cured and the uneven structure 20 can be transferred.
  • the thermosetting resin composition may be, for example, a phenol resin, an epoxy resin, a melamine resin, a urea resin, or the like.
  • the sheet-shaped 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 delivered sheet-shaped base material 61 by the coating device 57, and the resin layer 62 is laminated on the sheet-shaped base material 61.
  • the sheet-like base material 61 on which the resin layer 62 is laminated is pressed against the master 1 by the nip roll 55.
  • the uneven structure 20 formed on the outer peripheral surface 11 of the master 1 is transferred to the resin layer 62.
  • the resin layer 62 to which the uneven structure 20 is transferred is cured by irradiation with light from the light source 58.
  • the inverted structure of the concave-convex structure 20 of the master 1 is formed in the resin layer 62.
  • the sheet-like base material 61 to which the uneven structure 20 is transferred is peeled from the master 1 by the peeling roll 56, sent to the winding roll 52 via the guide roll 54, and wound.
  • the uneven structure 20 formed on the outer peripheral surface 11 of the master 1 can be efficiently transferred to the sheet-like base material 61.
  • the concave-convex structure formed on the transferred product to which the concave-convex structure 20 of the master 1 is transferred may be further transferred to produce a transferred product having the same concave-convex structure as the master 1. That is, the transferred material produced by using the master 1 according to the present embodiment includes the transferred material and the unevenness to which the shape of the uneven structure 20 formed on the outer peripheral surface 11 which is one surface of the base material 10 of the master 1 is transferred.
  • a transfer product (a transfer product having a concavo-convex structure similar to that of the master 1) in which the inverted shape of the structure 20 is transferred is included.
  • a transcript having the same uneven structure as the master 1 can be used as a replica master, for example.
  • the resist layer formed on the outer peripheral surface 11 of the master 1 is exposed to form a latent image by lithography, and the substrate 10 is etched using the resist layer developed after forming the latent image as an etching mask. As a result, the concave-convex structure 20 is formed on the base material 10.
  • the configuration of the exposure apparatus 3 for exposing the resist layer described above will be described with reference to FIG.
  • the exposure apparatus 3 includes a laser light source 31, a first mirror 33, a photodiode (PhotoDiode: PD) 34, a condenser lens 36, a collimator lens 38, and an electro-optical polarizing element ( It includes an Electro-Optic Deflector (EOD) 39, a second mirror 41, a beam expander (BEX) 43, and an objective lens 44.
  • a laser light source 31 a first mirror 33
  • a photodiode (PhotoDiode: PD) 34 a condenser lens 36
  • a collimator lens 38 a collimator lens 38
  • an electro-optical polarizing element It includes an Electro-Optic Deflector (EOD) 39, a second mirror 41, a beam expander (BEX) 43, and an objective lens 44.
  • EOD Electro-Optic Deflector
  • BEX beam expander
  • the laser light source 31 is controlled by the exposure signal generated by the control mechanism 47.
  • the laser beam 30 emitted from the laser light source 31 irradiates the base material 10 placed on the turntable 46.
  • the turntable 46 on which the base material 10 is placed is rotated by a spindle motor 45 controlled by a rotation control signal synchronized with an exposure signal.
  • the laser light source 31 is a light source that emits laser light 30 that exposes the resist layer formed on the outer peripheral surface 11 of the base material 10.
  • the laser light source 31 may be, for example, a semiconductor laser light source that emits laser light having a wavelength belonging to the blue light band of 400 nm to 500 nm.
  • the laser beam 30 emitted from the laser light source 31 travels straight as a parallel beam and is reflected by the first mirror 33.
  • the laser light 30 reflected by the first mirror 33 is focused on the electro-optical polarizing element 39 by the condenser lens 36, and then converted into a parallel beam again by the collimator lens 38.
  • the parallel beam laser beam 30 is reflected by the second mirror 41 and is horizontally guided to the beam expander 43.
  • the first mirror 33 is composed 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 polarized light component transmitted through the first mirror 33 is photoelectrically converted by the photodiode 34, and the photoelectrically converted light receiving signal is input to the laser light source 31.
  • the laser light source 31 can adjust the output of the laser beam 30 and the like based on the feedback from the input light receiving signal.
  • the electro-optical polarizing element 39 is an element capable of controlling the irradiation position of the laser beam 30 at a distance of about nanometers.
  • the exposure apparatus 3 can finely adjust the irradiation position of the laser beam 30 irradiated to the base material 10 by the electro-optical polarizing 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 11 of the base material 10 via the objective lens 44. Irradiate to.
  • the turntable 46 supports the base material 10 and is rotated by the spindle motor 45 to rotate the base material 10.
  • the turntable 46 spirally forms an outer peripheral surface 11 of the base material 10 by moving the irradiation position of the laser beam 30 in the axial direction (that is, the arrow R direction) of the base material 10 while rotating the base material 10. Exposure can be performed.
  • the irradiation position of the laser beam 30 may be moved by moving the laser head including the laser light source 31 along the slider.
  • the control mechanism 47 controls the output intensity and the irradiation position of the laser beam 30 by controlling the laser light source 31.
  • the control mechanism 47 includes a formatter 48 and a driver 49.
  • the driver 49 controls the emission of the laser beam 30 by the laser light source 31 based on the exposure signal generated by the formatter 48.
  • the driver 49 may control the laser light source 31 so that the output intensity of the laser beam 30 increases as the waveform amplitude of the exposure signal increases.
  • 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. As the output intensity of the laser beam 30 increases, the size and depth of the latent image formed on the resist layer 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 makes one rotation when a predetermined number of pulses are input by the rotation control signal.
  • the rotation control signal can be generated in synchronization with the exposure signal by being generated from a reference clock signal common to the exposure signal.
  • the manufacturing method of the master 1 according to the present embodiment will be described.
  • the formation of an etching mask by exposure and development of an inorganic resist layer by thermal lithography and the formation of an etching mask by exposure and development of an organic resist layer by optical lithography are combined.
  • the uneven structure 20 having a shape in which two uneven patterns having different average pitches are superimposed is formed on the outer peripheral surface 11 of the master 1.
  • a method of manufacturing a master, which forms an etching mask by exposing and developing an organic resist layer by optical lithography will be described with reference to FIGS. 5A to 5D.
  • an organic resist layer 26 made of an organic material is formed on the outer peripheral surface 11 which is one surface of the base material 10.
  • the organic material constituting the organic resist layer 26 for example, a novolac-based resist, a chemically amplified resist, or the like can be used.
  • the organic material as described above can be formed as an organic resist layer 26 by using, for example, a spin coating method.
  • the organic resist layer 26 is a positive resist.
  • the organic resist layer 26 formed on the outer peripheral surface 11 of the base material 10 is irradiated with the laser beam 30, and the organic resist layer 26 is exposed by optical lithography.
  • the exposure can be performed by the exposure apparatus 3 described with reference to FIG.
  • the organic resist layer 26 is altered by irradiation with laser light 30, and a latent image 26a is formed.
  • the wavelength of the laser beam 30 is not particularly limited, but may be a wavelength belonging to the blue light band of 400 nm to 500 nm.
  • the light source that emits the laser beam 30 may be, for example, a semiconductor laser light source whose output can be easily adjusted.
  • the depth of the latent image 26a is the depth of the spot SP of the laser beam 30 in the cross-sectional view as shown in FIG. 5B.
  • the center is deeper. That is, the latent image 26a is formed in a semicircular shape.
  • the organic resist layer 26 is exposed not only to the spot SP of the laser beam 30 but also to the peripheral portion of the spot SP. Therefore, the range of the latent image 26a is wider than the range of the spot SP of the laser beam 30.
  • a recess 26b corresponding to the latent image 26a is formed in the organic resist layer 26 as shown in FIG. 5C.
  • an alkaline solution such as an aqueous solution of TMAH (TetraMethylAmmonium Hydrooxide: tetramethylammonium hydroxide) or various organic solvents such as ester or alcohol can be used.
  • TMAH TetraMethylAmmonium Hydrooxide: tetramethylammonium hydroxide
  • various organic solvents such as ester or alcohol
  • the organic resist layer 26 from which the latent image 26a has been removed is formed.
  • the organic resist layer 26 is a negative resist
  • the exposed portion exposed with the laser beam 30 has a lower dissolution rate in the developing solution than the non-exposed portion not exposed with the laser beam 30. Therefore, the unexposed portion is removed by the developing process. Thereby, it is also possible to leave the latent image 26a.
  • the base material 10 is etched using the developed organic resist layer 26 as an etching mask (first etching mask). By doing so, as shown in FIG. 5D, the base material 10 is formed with the recess 24 corresponding to the latent image 26a.
  • the etching of the base material 10 may be performed by either dry etching or wet etching.
  • the base material 10 is a glass material containing SiO 2 as a main component (for example, quartz glass)
  • the base material 10 is etched by dry etching using carbon fluoride gas or wet using hydrofluoric acid or the like. It can be done by etching.
  • an inorganic resist layer 27 made of an inorganic material is formed on the outer peripheral surface 11 which is one surface of the base material 10.
  • the inorganic material constituting the inorganic resist layer 27 for example, a metal oxide containing one or more kinds of transition metals such as tungsten (W) and molybdenum (Mo) can be used.
  • the above-mentioned inorganic material can be formed as an inorganic resist layer 27 by using, for example, a sputtering method.
  • the inorganic resist layer 27 is a positive resist.
  • the inorganic resist layer 27 formed on the outer peripheral surface 11 of the base material 10 is irradiated with the laser beam 30, and the inorganic resist layer 27 is exposed by thermal lithography.
  • the exposure can be performed by the exposure apparatus 3 described with reference to FIG.
  • thermal lithography the inorganic resist layer 27 is altered by the heat of the irradiated laser beam 30 to form a latent image 27a.
  • the laser beam 30 the same laser beam 30 used in the optical lithography described with reference to FIG. 5B can be used.
  • the temperature distribution is not uniform and is biased. Therefore, the inorganic resist layer 27 is altered in the high temperature portion of the spot SP of the laser beam 30, and the latent image 27a is formed. Further, the depth of the latent image 27a becomes deeper as the temperature becomes higher. Therefore, the range of the latent image 27a is narrower than the range of the spot SP of the laser beam 30, and the depth varies even within the latent image 27a.
  • a recess 27b corresponding to the latent image 27a is formed in the inorganic resist layer 27 as shown in FIG. 6C.
  • An alkaline solution such as an aqueous TMAH solution can be used for developing the inorganic resist layer 27.
  • the base material 10 is etched using the developed inorganic resist layer 27 as an etching mask. By doing so, as shown in FIG. 6D, the base material 10 is formed with the recess 25 corresponding to the latent image 27a.
  • the etching of the base material 10 may be performed by either dry etching or wet etching.
  • the manufacturing method of the master 1 according to the present embodiment includes a first forming step and a second forming step.
  • a fine concavo-convex structure 23 having a predetermined average pitch P1 (first average pitch) is formed on the outer peripheral surface 11 which is one surface of the base material 10.
  • the main concave portion 21 or the main convex having a predetermined average pitch P2 (second average pitch) larger than the average pitch P1 is formed on the outer peripheral surface 11 of the base material 10 on which the fine uneven structure 23 is formed.
  • the part 22 is formed.
  • the main concave portion 21 or the main convex portion 22 is formed while maintaining the shape of at least a part of the fine concavo-convex structure 23 in the main concave portion 21 or the main convex portion 22.
  • the first forming step and the second forming step will be described in more detail.
  • the inorganic resist layer 27 is formed on the outer peripheral surface 11 which is one surface of the base material 10.
  • the inorganic resist layer 27 can be formed into a film by, for example, the method described with reference to FIG. 6A.
  • the inorganic resist layer 27 formed on the outer peripheral surface 11 of the base material 10 is irradiated with laser light 30 (not shown), and the inorganic resist layer 27 is exposed by thermal lithography.
  • the exposure can be performed by the exposure apparatus 3 described with reference to FIG.
  • the inorganic resist layer 27 is altered by the heat of the irradiated laser beam 30, and a latent image 27a is formed.
  • the latent image 27a formed by thermal lithography can be made smaller than the spot SP of the laser beam 30.
  • the latent image 27a is formed corresponding to the fine concavo-convex structure 23.
  • the inorganic resist layer 27 can be developed by, for example, the method described with reference to FIG. 6C.
  • the base material 10 is etched using the developed inorganic resist layer 27 as an etching mask (first etching mask). By doing so, as shown in FIG. 7D, the base material 10 is formed with the recess 23a corresponding to the latent image 27a.
  • the recess 23a corresponds to the fine concavo-convex structure 23.
  • the etching of the base material 10 may be performed by either dry etching or wet etching.
  • the first forming step includes the first film forming step (FIG. 7A), the first exposure step (FIG. 7B), the first developing step (FIG. 7C), and the first etching step. (Fig. 7D) and included.
  • the inorganic resist layer 27 is formed on the outer peripheral surface 11 which is one surface of the base material 10.
  • the inorganic resist layer 27 is exposed by thermal lithography to form a latent image 27a corresponding to the fine concavo-convex structure 23.
  • the inorganic resist layer 27 on which the latent image 27a is formed is developed.
  • the base material 10 is etched using the developed inorganic resist layer 27 as an etching mask (first etching mask) to form the fine concavo-convex structure 23.
  • the organic resist layer 26 is formed on the outer peripheral surface 11 of the base material 10 on which the recess 23a (fine concavo-convex structure 23) is formed.
  • the organic resist layer 26 can be formed into a film by, for example, the method described with reference to FIG. 5A.
  • the organic resist layer 26 formed on the outer peripheral surface 11 of the base material 10 is irradiated with laser light 30 (not shown), and the organic resist layer 26 is exposed by optical lithography.
  • the exposure can be performed by the exposure apparatus 3 described with reference to FIG.
  • the organic resist layer 26 is altered by irradiation with the laser beam 30, and a latent image 26a is formed.
  • the latent image 26a formed by optical lithography has a size larger than that of the spot SP of the laser beam 30.
  • the latent image 26a is formed corresponding to the main recess 21.
  • the organic resist layer 26 can be developed by, for example, the method described with reference to FIG. 5C.
  • the base material 10 is etched using the developed organic resist layer 26 as an etching mask (second etching mask). By doing so, as shown in FIG. 7H, the main recess 21 is formed in the base material 10.
  • the etching of the base material 10 is performed so that the etching rate of the organic resist layer 26 is higher than the etching rate of the base material 10.
  • the main recess 21 can be formed while maintaining the shape of at least a part of the recess 23a (fine uneven structure 23) in the main recess 21. can.
  • the fine concavo-convex structure 23 formed in other than the main recess 21 can be removed.
  • at least a part of the recess 23a formed at the position corresponding to the main recess 21 is formed in the main recess 21 as the fine concavo-convex structure 23. That is, the base material 10 in which the main recess 21 is formed on one surface (outer peripheral surface 11) and the fine concavo-convex structure 23 is formed in the main recess 21 is produced.
  • the second forming step includes the second film forming step (FIG. 7E), the second exposure step (FIG. 7F), the second developing step (FIG. 7G), and the second etching step. (Fig. 7H) and included.
  • the organic resist layer 26 is formed on the outer peripheral surface 11 which is one surface of the base material 10 on which the recess 23a (fine uneven structure 23) is formed.
  • the organic resist layer 26 is exposed by optical lithography to form a latent image 26a corresponding to the main recess 21.
  • the organic resist layer 26 on which the latent image 26a is formed is developed.
  • the base material 10 is etched using the developed organic resist layer 26 as an etching mask (second etching mask) to form the main recess 21.
  • the main recess 21 is formed while maintaining the shape of at least a part of the recess 23a (fine concavo-convex structure 23) in the main recess 21.
  • the latent image 26a formed by the exposure and development of the organic resist layer 26 is not limited to the example shown in FIG. 7F.
  • the latent image 26a may be formed so as to reach the outer peripheral surface 11 of the base material 10 from the surface of the organic resist layer 26.
  • the wall surface of the latent image 26a may be formed so as to be substantially perpendicular to the outer peripheral surface 11 of the base material 10. Since the steps up to the film formation of the organic resist layer 26 are the same as the steps described with reference to FIGS. 7A to 7E, the description thereof will be omitted.
  • the organic resist layer 26 is developed to form a recess 26b reaching the base material 10 in the organic resist layer 26 as shown in FIG. 8B.
  • the wall surface of the recess 26b is substantially perpendicular to the outer peripheral surface 11 of the base material 10.
  • the base material 10 in which the fine concavo-convex structure 23 is formed in the main recess 21 can be manufactured. That is, it is possible to manufacture the master 1 including the base material 10 in which the main recess 21 is formed on one surface (outer peripheral surface 11) and the fine uneven structure 23 is formed in the main recess 21. Note that, in the base material 10 shown in FIG. 8C, unlike the base material 10 shown in FIG. 7H, the wall surface of the main recess 21 is substantially perpendicular to the outer peripheral surface 11 of the base material.
  • the organic resist layer 26 shown in FIG. 8B by using the organic resist layer 26 as a negative resist, a portion other than the latent image 26a can be removed. After that, by etching the base material 10, the etching proceeds from the portion other than the latent image 26a, so that the base material 10 in which the fine concavo-convex structure 23 is formed on the main convex portion 22 as shown in FIG. 2B is produced. be able to.
  • the method for manufacturing the master 1 includes the first forming step and the second forming step.
  • a fine concavo-convex structure 23 having an average pitch P1 (first average pitch) is formed on one surface (outer peripheral surface 11) of the base material 10.
  • the convex portion 22 is formed.
  • the main concave portion 21 is formed while maintaining the shape of at least a part of the fine uneven structure 23 in the main concave portion 21 or the main convex portion 22.
  • the master plate 1 formed by superimposing the concave-convex structures having different average pitches can be obtained. Can be manufactured. Further, by using such a master 1, it is possible to manufacture a transfer product formed by superimposing uneven structures having different average pitches, and an article including such a transfer product.
  • Example 1 The master according to Example 1 was produced by the following steps. First, a tungsten oxide is deposited with a thickness of 55 nm on the outer peripheral surface of a base material (axial length 100 mm, diameter ⁇ 132, wall thickness 4.5 mm) made of cylindrical quartz glass by a sputtering method. Then, an inorganic resist layer was formed. Next, using the exposure apparatus 3 shown in FIG. 4, thermal lithography was performed by laser light from a semiconductor laser light source having a wavelength of 405 nm, and a latent image corresponding to the fine concavo-convex structure 23 was formed on the inorganic resist layer. The rotation speed of the base material was 900 rpm.
  • the exposed base material was developed at 27 ° C. for 900 seconds using a TMAH 2.38 mass% aqueous solution (manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) to dissolve the inorganic resist layer of the latent image portion and to dissolve the inorganic resist. A recess was formed in the layer.
  • TMAH 2.38 mass% aqueous solution manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.
  • RIE reactive ion etching
  • an AZ4210 positive resist was formed on the outer peripheral surface of the base material from which the inorganic resist layer had been removed by a dip coating method to a thickness of 5 ⁇ m to form an organic resist layer.
  • photolithography was performed by laser light from a semiconductor laser light source having a wavelength of 405 nm, and a latent image corresponding to the main recess 21 was formed in the organic resist layer.
  • the rotation speed of the base material was 900 rpm.
  • a semicircular latent image was formed in a cross-sectional view.
  • the organic resist layer of the latent image portion was dissolved by developing the exposed base material at 27 ° C. for 180 seconds using a TMAH 2.38 mass% aqueous solution (manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) to dissolve the organic resist. A recess was formed in the layer.
  • RIE reactive ion etching
  • CHF 3 gas (30 sccm) at a gas pressure of 0.5 Pa and an input power of 150 W.
  • the material was etched for 300 minutes. Then, the remaining organic resist layer was removed.
  • Example 2 In this embodiment, as the latent image formed on the organic resist layer, instead of the semicircular latent image shown in FIG. 7F, it reaches the outer peripheral surface of the base material shown in FIG. 8A, and the wall surface is the base material. A latent image was formed that was substantially perpendicular to the outer peripheral surface of the. In other steps, the master according to Example 2 was manufactured by the same method as in Example 1.
  • Comparative Example 1 In Comparative Example 1, a master was produced by the steps described with reference to FIGS. 5A to 5D.
  • an inorganic resist layer was formed on the outer peripheral surface of the same base material as in Example 1 by the same method as in Example 1.
  • thermal lithography was performed by the same method as in Example 1 to form a latent image on the inorganic resist layer.
  • the inorganic resist layer was developed and etched by the same method as in Example 1 to produce a master according to Comparative Example 1.
  • Comparative Example 2 In Comparative Example 2, a master was produced by the steps described with reference to FIGS. 6A to 6D.
  • an organic resist layer was formed on the outer peripheral surface of the same base material as in Example 1 by the same method as in Example 1.
  • optical lithography was performed by the same method as in Example 1 to form a latent image on the organic resist layer.
  • the organic resist layer was developed and etched by the same method as in Example 1 to produce a master according to Comparative Example 2.
  • FIGS. 9A, 9B, 10A, and 10B Images of the transcripts produced using Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2 observed with a scanning electron microscope (SEM) are shown in FIGS. 9A, 9B, 10A, and 10B.
  • FIG. 9A is an SEM image diagram of a transcript produced using the master according to Example 1 at a magnification of 1000 times.
  • FIG. 9B is an SEM image diagram of a transcript produced using the master according to Example 2 at a magnification of 10000 times.
  • FIG. 10A is an SEM image diagram of a transcript produced using the master according to Comparative Example 1 at a magnification of 1000 times.
  • FIG. 10B is an SEM image diagram of a transcript produced using the master according to Comparative Example 2 at a magnification of 10000 times.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)
  • Shaping Of Tube Ends By Bending Or Straightening (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Adhesive Tapes (AREA)

Abstract

原盤1の製造方法は、基材10の一面に第1の平均ピッチを有する微細凹凸構造23を形成する第1の形成ステップと、微細凹凸構造23が形成された基材10の一面に、第1の平均ピッチよりも大きい第2の平均ピッチを有する主凹部21または主凸部22を形成するステップであって、主凹部21または主凸部22における微細凹凸構造23の少なくとも一部の形状を維持しつつ主凹部21または主凸部22を形成する第2の形成ステップと、を含む。

Description

原盤の製造方法、原盤、転写物および物品
 本出願は、2020年3月27日に日本国に特許出願された特願2020-057913の優先権を主張するものであり、この先の出願の開示全体をここに参照のために取り込む。
 本発明は、原盤の製造方法、原盤、転写物および物品に関する。
 近年、微細加工技術の一つとして、表面に微細なパターンが形成された平板形状、円柱形状または円筒形状の原盤を樹脂シートなどに押し当てることで、原盤上の微細なパターンを樹脂シートなどに転写するナノインプリント技術の開発が進められている。
 例えば、特許文献1,2には、リソグラフィーにより基材上にエッチングマスクを形成し、エッチングマスクが形成された基材のエッチングを行うことで、基材に所定のパターンの凹凸構造を形成する技術が記載されている。
特開2016-28867号公報 特開2019-111786号公報
 導光板、光拡散板、マイクロレンズアレイ、反射防止(AG:Anti-Glare)フィルムおよび細胞培養シートなど種々の物品において、異なる波長の光(例えば、可視光および可視光よりも長い波長の光)それぞれに対して優れた光学性能を有することが求められることがある。このような要求に応えるために、ナノインプリント技術により、異なる波長の光それぞれに対応する平均ピッチを有する凹凸構造を重畳して樹脂シートなどに転写することが考えられる。しかしながら、特許文献1,2に記載の技術では、略一定の形状の凹凸構造しか形成することができず、上述したような、異なる平均ピッチを有する凹凸構造を重畳して形成することは困難である。
 上記のような問題点に鑑みてなされた本発明の目的は、異なる平均ピッチを有する凹凸構造が重畳して形成された原盤の製造方法、原盤、転写物および物品を提供することにある。
 一実施形態に係る原盤の製造方法は、基材の一面に第1の平均ピッチを有する微細凹凸構造を形成する第1の形成ステップと、前記微細凹凸構造が形成された前記基材の一面に、前記第1の平均ピッチよりも大きい第2の平均ピッチを有する主凹部または主凸部を形成するステップであって、前記主凹部または前記主凸部における前記微細凹凸構造の少なくとも一部の形状を維持しつつ前記主凹部または前記主凸部を形成する第2の形成ステップと、を含む。
 一実施形態に係る原盤は、一面に主凹部または主凸部が形成され、前記主凹部または前記主凸部に微細凹凸構造が形成された基材を備え、前記微細凹凸構造は、第1の平均ピッチで形成され、前記主凹部または前記主凸部は、前記第1の平均ピッチよりも大きい第2の平均ピッチで形成される。
 一実施形態に係る転写物は、上記の原盤の前記基材の一面に形成された凹凸構造の形状または前記凹凸構造の形状の反転形状が転写される。
 一実施形態に係る物品は、上記の転写物を備える。
 本発明によれば、異なる平均ピッチを有する凹凸構造が重畳して形成された原盤の製造方法、原盤、転写物および物品を提供することができる。
本発明の一実施形態に係る原盤の外観を模式的に示す図である。 図1に示す原盤の外周面に形成された凹凸構造の一例を示す図である。 図1に示す原盤の外周面に形成された凹凸構造の他の例を示す図である。 図1に示す原盤を用いて転写物を製造する転写装置の構成例を示す図である。 図1に示す原盤の製造に用いられる露光装置の構成例を示す図である。 比較例1に係る原盤の製造方法を示す断面図(その1)である。 比較例1に係る原盤の製造方法を示す断面図(その2)である。 比較例1に係る原盤の製造方法を示す断面図(その3)である。 比較例1に係る原盤の製造方法を示す断面図(その4)である。 比較例2に係る原盤の製造方法を示す断面図(その1)である。 比較例2に係る原盤の製造方法を示す断面図(その2)である。 比較例2に係る原盤の製造方法を示す断面図(その3)である。 比較例2に係る原盤の製造方法を示す断面図(その4)である。 本発明の一実施形態に係る原盤の製造方法の一例を示す断面図(その1)である。 本発明の一実施形態に係る原盤の製造方法の一例を示す断面図(その2)である。 本発明の一実施形態に係る原盤の製造方法の一例を示す断面図(その3)である。 本発明の一実施形態に係る原盤の製造方法の一例を示す断面図(その4)である。 本発明の一実施形態に係る原盤の製造方法の一例を示す断面図(その5)である。 本発明の一実施形態に係る原盤の製造方法の一例を示す断面図(その6)である。 本発明の一実施形態に係る原盤の製造方法の一例を示す断面図(その7)である。 本発明の一実施形態に係る原盤の製造方法の一例を示す断面図(その8)である。 本発明の一実施形態に係る原盤の製造方法の他の例を示す断面図(その1)である。 本発明の一実施形態に係る原盤の製造方法の他の例を示す断面図(その2)である。 本発明の一実施形態に係る原盤の製造方法の他の例を示す断面図(その3)である。 実施例1に係る原盤による転写物を撮像したSEM画像図である。 実施例2に係る原盤による転写物を撮像したSEM画像図である。 比較例1に係る原盤による転写物を撮像したSEM画像図である。 比較例2に係る原盤による転写物を撮像したSEM画像図である。
 以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。各図中、同一符号は、同一または同等の構成要素を示している。
 図1は、本発明の一実施形態に係る原盤1の外観を示す図である。
 図1に示すように、本実施形態に係る原盤1は、例えば、一面である外周面11に凹凸構造20が形成された、円柱形状の基材10により構成される。
 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11をシート状基材などに押圧することで、原盤1の外周面11に形成された凹凸構造20をシート状基材など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の外周面11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。
 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、反射防止フィルムまたは細胞培養シートなどの物品に用いることができる。
 基材10は、例えば、円筒形状または円柱形状の部材である。基材10の形状は、図1に示すように、内部に空洞を有する中空の円筒形状であってよい。基材10の形状は、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、平板形状の部材であってもよい。基材10は、例えば、溶融石英ガラスまたは合成石英ガラスなどのSiOを主成分とするガラス材料で形成されてよい。基材10は、ステンレス鋼などの金属で形成されてよい。基材10の外周面11は、SiOなどで被覆されていてよい。以下では、基材10は、円筒形状または円柱形状の部材であるとして説明する。
 基材10は、少なくとも外周面11がSiOを主成分とするガラス材料で形成されることが好ましい。基材10は、全体がSiO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。基材10の主成分がSiOである場合、フッ素化合物を用いたエッチングにより、基材10を容易に加工することができる。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パターンとして、フッ素化合物を用いたエッチングを行うことにより、基材10の外周面11に凹凸構造20を容易に形成することができる。
 基材10が円柱形状である場合、基材10は、例えば、円柱形の高さ(軸方向の長さ)が100mm以上であり、円柱形状の底面または上面の円の直径(軸方向と直交する径方向の長さ)が50mm以上300mm以下であってよい。基材10が円筒形状である場合、円筒の径方向の厚みは2mm以上50mm以下であってよい。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の一面である外周面11に形成される。図2Aは、凹凸構造20の一例を示す図である。
 図2Aに示すように、凹凸構造20は、基材10の一面である外周面11に形成された主凹部21と、主凹部21に形成された微細凹凸構造23とを含む。
 主凹部21は、基材10の外周面11から、基材10の径方向内側に向かって落ち込んだ構造を有する。主凹部21は、所定の平均ピッチP2(第2の平均ピッチ)を有する。主凹部21の平均ピッチP2とは、所定の範囲において隣り合う主凹部21同士の間隔(例えば、隣り合う主凹部21の中心間の距離)の統計的平均のことである。
 微細凹凸構造23は、主凹部21に形成される。より具体的には、微細凹凸構造23は、主凹部21の底面付近に形成される。微細凹凸構造23は、所定の平均ピッチP1(第1の平均ピッチ)を有する。微細凹凸構造23の平均ピッチP1とは、所定の範囲おいて隣り合う、微細凹凸構造を構成する凹凸の間隔の統計的平均のことである。
 基材10には、図2Aに示すような、底面付近に微細凹凸構造23が形成された主凹部21が、規則的あるいは不規則に複数形成される。
 微細凹凸構造23の平均ピッチP1は、例えば、可視光の波長以下である。主凹部21の平均ピッチP2は、例えば、可視光の波長より大きい。したがって、主凹部21の平均ピッチP2は、微細凹凸構造23の平均ピッチP1よりも大きい。
 微細凹凸構造23を構成する凹部の深さH1の範囲は、例えば、50nmから300nm程度である。また、微細凹凸構造23を構成する凹部の開口の幅W1の範囲は、例えば、50nmから500nm程度である。主凹部21の深さH2の範囲は、例えば、1μmから20μm程度である。また、主凹部21の開口の幅W2の範囲は、例えば、5μmから200μm程度である。このように、微細凹凸構造23のサイズは、主凹部21のサイズと比べて、10分の1から4000分の1程度である。したがって、1つの主凹部21に対して、微細凹凸構造23を構成する凹凸を100個から1600万個の単位で形成することができる。
 図2Aにおいては、凹凸構造20として、主凹部21の底面付近に微細凹凸構造23が形成された例を示しているが、これに限られるものではない。図2Bに示すように、凹凸構造20は、基材10の径方向外側に向かって突出した主凸部22の頂面付近に微細凹凸構造23が形成された構成であってもよい。この場合、基材10は、図2Bに示すような、頂面付近に微細凹凸構造23が形成された主凸部22が、規則的あるいは不規則に複数形成される。
 このように、原盤1は、一面である外周面11に主凹部21または主凸部22が形成され、主凹部21または主凸部22に微細凹凸構造23が形成された基材10を備える。微細凹凸構造23は、平均ピッチP1(第1の平均ピッチ)で形成され、主凹部21または主凸部22は、微細凹凸構造23の平均ピッチP1よりも大きい平均ピッチP2(第2の平均ピッチ)で形成される。すなわち、原盤1は、外周面11に平均ピッチP2で複数の主凹部21または主凸部22が形成され、主凹部21または主凸部22それぞれに、微細凹凸構造23が平均ピッチP1(P1<P2)で形成された基材10を備える。したがって、原盤1は、異なる平均ピッチを有する凹凸構造が重畳して形成されている。
 なお、本実施形態においては、図2A,2Bに示すように、主凹部21あるいは主凸部22にのみ微細凹凸構造23が形成されている。すなわち、主凹部21あるいは主凸部22以外の部分には、微細凹凸構造が形成されていない。このように、主凹部21あるいは主凸部22にのみ微細凹凸構造23を形成することで、例えば、モスアイ構造のような微細凹凸構造を形成し、局所的に反射防止効果を付与することができる。また、微細凹凸構造の有無による濡れ性の違いを応用した印刷インクのパターニング(Wenzelモデル)への応用が考えられる。
 次に、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を用いることにより、原盤1の外周面11に形成された凹凸構造20の形状を転写した転写物を製造することができる。図3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の構成例を示す図である。
 図3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。図3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る。巻取ロール52は、原盤1の凹凸構造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。ガイドロール53,54は、転写前後で、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る。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、光硬化性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またはダイコーターなどであってよい。光源58は、光硬化性樹脂組成物を硬化可能な波長の光を発する光源である。光源58は、例えば、紫外線ランプなどであってよい。
 光硬化性樹脂組成物は、所定の波長の光が照射されることにより硬化する樹脂である。光硬化性樹脂組成物は、例えば、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よい。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、帯電抑制剤または増感色素などを含んでよい。
 樹脂層62は、熱硬化性樹脂組成物で形成されてよい。この場合、転写装置5には、光源58に変えてヒータが備えられる。ヒータにより樹脂層62を加熱することで樹脂層62を硬化させ、凹凸構造20を転写することができる。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、メラミン樹脂または尿素樹脂などであってよい。
 図3に示す転写装置5では、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により光硬化性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。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により原盤1に押圧される。これにより、原盤1の外周面11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、原盤1の凹凸構造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11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できる。なお、原盤1の凹凸構造20が転写された転写物に形成された凹凸構造をさらに転写して、原盤1と同様の凹凸構造を有する転写物を製造してもよい。すなわち、本実施形態に係る原盤1を用いて製造される転写物には、原盤1の基材10の一面である外周面11に形成された凹凸構造20の形状が転写された転写物および凹凸構造20の形状の反転形状が転写された転写物(原盤1と同様の凹凸構造を有する転写物)を含む。原盤1と同様の凹凸構造を有する転写物は、例えば、レプリカ原盤として用いることができる。
 次に、本実施形態に係る原盤1の製造方法について説明する。
 本実施形態においては、リソグラフィーにより、原盤1の外周面11に成膜したレジスト層を露光して潜像を形成し、潜像の形成後に現像したレジスト層をエッチングマスクとして基材10をエッチングすることで基材10に凹凸構造20を形成する。以下では、図4を参照して、上述したレジスト層を露光するための露光装置3の構成について説明する。
 図4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(Photo Diode:PD)34と、集光レンズ36と、コリメータレンズ38と、電気光学偏光素子(Electro-Optic Deflector:EOD)39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より制御される。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。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より制御されるスピンドルモータ45により回転する。
 レーザ光源31は、基材10の外周面11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出射する半導体レーザ光源であってよい。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により電気光学偏光素子39に集光された後、コリメータレンズ38により再度、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により反射され、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により光電変換され、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の出力の調整などを行うことができる。
 電気光学偏光素子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、電気光学偏光素子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により導かれたレーザ光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11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により回転されることで、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で、基材10の外周面11にスパイラル状に露光を行うことができる。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、レーザ光源31を制御することで、レーザ光30の出力強度および照射位置を制御する。制御機構47は、フォーマッタ48と、ドライバ49とを備える。
 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によるレーザ光30の出射を制御する。例えば、ドライバ49は、露光信号の波形振幅が大きくなるほど、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を制御してよい。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および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よい。回転制御信号は、露光信号と共通の基準クロック信号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。
 図4に示す露光装置3によれば、基材10の外周面11に、任意のパターンの潜像を高精度および高再現性で形成することが可能である。
 次に、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の製造方法においては、熱リソグラフィーによる無機レジスト層の露光及び現像によるエッチングマスクの形成と、光リソグラフィーによる有機レジスト層の露光および現像によるエッチングマスクの形成とを組み合わせることで、上述した平均ピッチの異なる2つの凹凸パターンを重畳した形状の凹凸構造20を原盤1の外周面11に形成する。まず、比較のために、光リソグラフィーによる有機レジスト層の露光および現像によりエッチングマスクを形成する、原盤の製造方法を、図5Aから図5Dを参照して説明する。
 図5Aに示すように、基材10の一面である外周面11上に、有機系材料からなる有機レジスト層26が成膜される。有機レジスト層26を構成する有機系材料としては、例えば、ノボラック系レジストまたは化学増幅型レジストなどを用いることができる。上述したような有機系材料は、例えば、スピンコート法を用いることで、有機レジスト層26として成膜することができる。本実施形態においては、有機レジスト層26は、ポジ型レジストであるとする。
 次に、図5Bに示すように、基材10の外周面11上に形成された有機レジスト層26にレーザ光30が照射され、光リソグラフィーにより有機レジスト層26が露光される。露光は図4を参照して説明した露光装置3により行うことができる。光リソグラフィーでは、有機レジスト層26は、レーザ光30の照射により変質し、潜像26aが形成される。レーザ光30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よい。レーザ光30の制御信号を変調させることで、レーザ光30の出力強度および照射位置を制御し、有機レジスト層26に形成される潜像26aの大きさおよび位置を制御することができる。そのため、レーザ光30を出射する光源は、例えば、出力の調整が容易な、半導体レーザ光源であってよい。
 照射されるレーザ光30のスポットSP(照射範囲)の中心程、光の強度が大きいので、潜像26aの深さは、図5Bに示すように、断面視において、レーザ光30のスポットSPの中心程、深くなる。すなわち、潜像26aは、半円状に形成される。また、有機レジスト層26はレーザ光30のスポットSPだけでなく、スポットSPの周辺部分も感光する。そのため、潜像26aの範囲は、レーザ光30のスポットSPの範囲よりも広くなる。
 次に、潜像26aが形成された有機レジスト層26を現像することで、図5Cに示すように、有機レジスト層26に、潜像26aに対応する凹部26bが形成される。有機レジスト層26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、あるいは、エステルまた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。有機レジスト層26がポジ型レジストである場合、レーザ光30で露光された露光部は、レーザ光30で露光されていない非露光部と比較して、現像液に対する溶解速度が増加する。そのため、現像処理により露光部が除去される。これにより、潜像26aが除去された有機レジスト層26が形成される。なお、有機レジスト層26がネガ型レジストである場合、レーザ光30で露光された露光部は、レーザ光30で露光されていない非露光部と比較して、現像液に対する溶解速度が低下する。そのため、現像処理により非露光部が除去される。これにより、潜像26aを残存させることも可能である。
 次に、現像後の有機レジスト層26をエッチングマスク(第1のエッチングマスク)として、基材10のエッチングが行われる。こうすることで、図5Dに示すように、基材10には、潜像26aに対応する凹部24が形成される。基材10のエッチングは、ドライエッチングまた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SiO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またはフッ化水素酸などを用いたウェットエッチングにより行うことができる。
 図5Aから図5Dを参照して説明した原盤の製造方法では、レーザ光30のスポットSPの範囲よりも広い凹部24が凹凸構造として基材10に形成されるだけである。そのため、図5Aから図5Dを参照して説明した原盤の製造方法では、異なる平均ピッチを有する凹凸構造が重畳して形成された原盤1を製造することは困難である。
 次に、熱リソグラフィーによる無機レジスト層の露光および現像によりエッチングマスクを形成する、原盤の製造方法を、図6Aから図6Dを参照して説明する。
 図6Aに示すように、基材10の一面である外周面11上に、無機系材料からなる無機レジスト層27が成膜される。無機レジスト層27を構成する無機系材料としては、例えば、タングステン(W)またはモリブデン(Mo)などの1種または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。上述したような無機系材料は、例えば、スパッタ法などを用いることで、無機レジスト層27として成膜することができる。本実施形態においては、無機レジスト層27は、ポジ型レジストであるとする。
 次に、図6Bに示すように、基材10の外周面11上に形成された無機レジスト層27にレーザ光30が照射され、熱リソグラフィーにより無機レジスト層27が露光される。露光は図4を参照して説明した露光装置3により行うことができる。熱リソグラフィーでは、無機レジスト層27は、照射されるレーザ光30の熱により変質し、潜像27aが形成される。レーザ光30としては、図5Bを参照して説明した光リソグラフィーにおいて使用したレーザ光30と同じものを用いることができる。
 照射されるレーザ光30のスポットSP(照射範囲)内で、温度分布は均一ではなく、偏りがある。そのため、レーザ光30のスポットSPのうち温度が高い部分で、無機レジスト層27が変質し、潜像27aが形成される。また、潜像27aの深さは、温度が高い部分ほど深くなる。そのため、潜像27aの範囲は、レーザ光30のスポットSPの範囲よりも狭くなり、また、潜像27a内においても、深さにばらつきが生じる。
 次に、潜像27aが形成された無機レジスト層27を現像することで、図6Cに示すように、無機レジスト層27に、潜像27aに対応する凹部27bが形成される。無機レジスト層27の現像には、例えば、TMAH水溶液などのアルカリ系溶液を用いることができる。
 次に、現像後の無機レジスト層27をエッチングマスクとして、基材10のエッチングが行われる。こうすることで、図6Dに示すように、基材10には、潜像27aに対応する凹部25が形成される。基材10のエッチングは、ドライエッチングまたはウェットエッチングのいずれで行ってもよい。
 図6Aから図6Dを参照して説明した原盤の製造方法では、レーザ光30のスポットSPの範囲よりも小さい凹部25が凹凸構造として基材10に形成されるだけである。そのため、図6Aから図6Dを参照して説明した原盤の製造方法では、異なる平均ピッチを有する凹凸構造が重畳して形成された原盤1を製造することは困難である。
 次に、本実施形態に係る原盤1の製造方法について説明する。以下では、図2Aに示す、主凹部21に微細凹凸構造23が形成された凹凸構造20を有する原盤1を製造する例を用いて説明する。
 本実施形態に係る原盤1の製造方法は、第1の形成ステップと、第2の形成ステップとを含む。第1の形成ステップでは、基材10の一面である外周面11に所定の平均ピッチP1(第1の平均ピッチ)を有する微細凹凸構造23を形成する。第2の形成ステップでは、微細凹凸構造23が形成された基材10の外周面11に、平均ピッチP1よりも大きい所定の平均ピッチP2(第2の平均ピッチ)を有する主凹部21または主凸部22を形成する。ここで、第2の形成ステップでは、主凹部21または主凸部22における微細凹凸構造23の少なくとも一部の形状を維持しつつ主凹部21または主凸部22を形成する。以下では、第1の形成ステップおよび第2の形成ステップについてより詳細に説明する。
 まず、第1の形成ステップについて、図7Aから図7Dを参照して説明する。
 図7Aに示すように、基材10の一面である外周面11上に、無機レジスト層27が成膜される。無機レジスト層27は、例えば、図6Aを参照して説明した方法により、成膜することができる。
 次に、図7Bに示すように、基材10の外周面11上に形成された無機レジスト層27にレーザ光30(不図示)が照射され、熱リソグラフィーにより無機レジスト層27が露光される。露光は図4を参照して説明した露光装置3により行うことができる。無機レジスト層27は、照射されるレーザ光30の熱により変質し、潜像27aが形成される。上述したように、熱リソグラフィーにより形成される潜像27aは、レーザ光30のスポットSPよりも小さいサイズにすることができる。潜像27aは、微細凹凸構造23に対応して形成される。
 次に、潜像27aが形成された無機レジスト層27を現像することで、図7Cに示すように、無機レジスト層27に、潜像27aに対応する凹部27bが形成される。無機レジスト層27の現像は、例えば、図6Cを参照して説明した方法により行うことができる。
 次に、現像後の無機レジスト層27をエッチングマスク(第1のエッチングマスク)として、基材10のエッチングが行われる。こうすることで、図7Dに示すように、基材10には、潜像27aに対応する凹部23aが形成される。凹部23aは、微細凹凸構造23に相当するものである。基材10のエッチングは、ドライエッチングまたはウェットエッチングのいずれで行ってもよい。
 このように、第1の形成ステップは、第1の成膜ステップ(図7A)と、第1の露光ステップ(図7B)と、第1の現像ステップ(図7C)と、第1のエッチングステップ(図7D)とを含む。
 第1の成膜ステップでは、基材10の一面である外周面11に無機レジスト層27を成膜する。第1の露光ステップでは、熱リソグラフィーにより、無機レジスト層27を露光して、微細凹凸構造23に対応する潜像27aを形成する。第1の現像ステップでは、潜像27aが形成された無機レジスト層27を現像する。第1のエッチングステップでは、現像後の無機レジスト層27をエッチングマスク(第1のエッチングマスク)として基材10をエッチングして、微細凹凸構造23を形成する。
 次に、第2の形成ステップについて、図7Eから図7Hを参照して説明する。
 図7Eに示すように、凹部23a(微細凹凸構造23)が形成された基材10の外周面11上に、有機レジスト層26が成膜される。有機レジスト層26は、例えば、図5Aを参照して説明した方法により、成膜することができる。
 次に、図7Fに示すように、基材10の外周面11上に形成された有機レジスト層26にレーザ光30(不図示)が照射され、光リソグラフィーにより有機レジスト層26が露光される。露光は図4を参照して説明した露光装置3により行うことができる。有機レジスト層26は、レーザ光30の照射により変質し、潜像26aが形成される。上述したように、光リソグラフィーにより形成される潜像26aは、レーザ光30のスポットSPよりも大きいサイズである。潜像26aは、主凹部21に対応して形成される。
 次に、潜像26aが形成された有機レジスト層26を現像することで、図7Gに示すように、有機レジスト層26に、潜像26aに対応する凹部26bが形成される。有機レジスト層26の現像は、例えば、図5Cを参照して説明した方法により行うことができる。
 次に、現像後の有機レジスト層26をエッチングマスク(第2のエッチングマスク)として、基材10のエッチングが行われる。こうすることで、図7Hに示すように、基材10には、主凹部21が形成される。図7Hに示す工程では、基材10のエッチングは、有機レジスト層26のエッチングレートが、基材10のエッチングレートよりも大きくなるように行われる。有機レジスト層26および基材10のエッチングレートをこのように調整することで、主凹部21における凹部23a(微細凹凸構造23)の少なくとも一部の形状を維持しつつ主凹部21を形成することができる。また、主凹部21以外に形成された微細凹凸構造23を除去することができる。その結果、主凹部21に対応する位置に形成された凹部23aの少なくとも一部が、微細凹凸構造23として主凹部21に形成される。すなわち、一面(外周面11)に主凹部21が形成され、主凹部21に微細凹凸構造23が形成された基材10が作製される。
 このように、第2の形成ステップは、第2の成膜ステップ(図7E)と、第2の露光ステップ(図7F)と、第2の現像ステップ(図7G)と、第2のエッチングステップ(図7H)とを含む。
 第2の成膜ステップでは、凹部23a(微細凹凸構造23)が形成された基材10の一面である外周面11に有機レジスト層26を成膜する。第2の露光ステップでは、光リソグラフィーにより、有機レジスト層26を露光して、主凹部21に対応する潜像26aを形成する。第2の現像ステップでは、潜像26aが形成された有機レジスト層26を現像する。第2のエッチングステップでは、現像後の有機レジスト層26をエッチングマスク(第2のエッチングマスク)として基材10をエッチングして、主凹部21を形成する。ここで、第2のエッチングステップでは、主凹部21における凹部23a(微細凹凸構造23)の少なくとも一部の形状を維持しつつ主凹部21を形成する。
 なお、有機レジスト層26の露光および現像により形成する潜像26aは、図7Fに示す示す例に限られるものではない。
 図8Aに示すように、潜像26aは、有機レジスト層26の表面から基材10の外周面11に達するように形成されてもよい。この場合、潜像26aの壁面が、基材10の外周面11に対して概ね垂直となるように形成されてもよい。有機レジスト層26の成膜までの工程は、図7Aから図7Eを参照して説明した工程と同じであるので、説明を省略する。
 図8Aに示す潜像26aが形成された後、有機レジスト層26の現像を行うことで、図8Bに示すように、有機レジスト層26には、基材10に達する凹部26bが形成される。凹部26bの壁面は、基材10の外周面11に対して概ね垂直となる。
 現像後の有機レジスト層26をエッチングマスクとしたエッチングを行うことで、図8Cに示すように、主凹部21に微細凹凸構造23が形成された基材10を製造することができる。すなわち、一面(外周面11)に主凹部21が形成され、主凹部21に微細凹凸構造23が形成された基材10を備える原盤1を作製することができる。なお、図8Cに基材10では、図7Hに示す基材10とは異なり、主凹部21の壁面は、基材の外周面11に対して概ね垂直となる。
 図8Bに示す有機レジスト層26の現像において、有機レジスト層26をネガ型レジストとすることで、潜像26a以外の部分を除去することができる。その後、基材10のエッチングを行うことで、潜像26a以外の部分からエッチングが進むので、図2Bに示すような、主凸部22に微細凹凸構造23が形成された基材10を作製することができる。
 このように本実施形態に係る原盤1の製造方法は、第1の形成ステップと、第2の形成ステップとを含む。第1の形成ステップでは、基材10の一面(外周面11)に平均ピッチP1(第1の平均ピッチ)を有する微細凹凸構造23を形成する。第2の形成ステップでは、微細凹凸構造23が形成された基材10の一面(外周面11)に、平均ピッチP1よりも大きい平均ピッチP2(第2の平均ピッチ)を有する主凹部21または主凸部22を形成する。第2の形成ステップでは、主凹部21または主凸部22における微細凹凸構造23の少なくとも一部の形状を維持しつつ主凹部21を形成する。
 主凹部21または主凸部22における微細凹凸構造23の形状を維持しつつ主凹部21または主凸部22を形成することで、異なる平均ピッチを有する凹凸構造が重畳して形成された原盤1を製造することができる。また、このような原盤1を用いることで、異なる平均ピッチの凹凸構造が重畳して形成された転写物、および、そのような転写物を備える物品を製造することができる。
 次に、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明は下記実施例に制限されるものではない。
 [原盤の製造]
 (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(軸方向の長さ100mm、直径φ132、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55nmの厚さで成膜し、無機レジスト層を形成した。次に、図4に示す露光装置3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り熱リソグラフィーを行い、無機レジスト層に微細凹凸構造23に対応する潜像を形成した。基材の回転数は900rpmとした。
 次に、TMAH2.38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、潜像部分の無機レジスト層を溶解し、無機レジスト層に凹部を形成した。次に、現像後の無機レジスト層をエッチングマスクとして、CHF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、残存した無機レジスト層を除去した。
 次に、無機レジスト層を除去した基材の外周面に、ディップコート法でAZ4210ポジ型レジストを5μmの厚さで成膜し、有機レジスト層を形成した。次に、図4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り光リソグラフィーを行い、有機レジスト層に主凹部21に対応する潜像を形成した。基材の回転数は900rpmとした。本実施例では、図7Fに示すように、断面視で半円状の潜像を形成した。
 次に、TMAH2.38質量%水溶液(東京応化工業製)を用いて、露光後の基材を27℃、180秒で現像処理することにより、潜像部分の有機レジスト層を溶解し、有機レジスト層に凹部を形成した。次に、現像後の有機レジスト層をエッチングマスクとして、CHF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300分間エッチングした。その後、残存した有機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。
 (実施例2)
 本実施例では、有機レジスト層に形成する潜像として、図7Fに示す、断面視で半円状の潜像の代わりに、図8Aに示す、基材の外周面に達し、壁面が基材の外周面に対して概ね垂直となる潜像を形成した。その他の工程は実施例1と同様の方法により、実施例2に係る原盤を製造した。
 (比較例1)
 比較例1では、図5Aから図5Dを参照して説明した工程により、原盤を作製した。
 具体的には、実施例1と同じ基材の外周面に、実施例1と同様の方法により無機レジスト層を形成した。次に、実施例1と同様の方法により熱リソグラフィーを行い、無機レジスト層に潜像を形成した。次に、実施例1と同様の方法により、無機レジスト層に対する現像およびエッチングを行い、比較例1に係る原盤を製造した。
 (比較例2)
 比較例2では、図6Aから図6Dを参照して説明した工程により、原盤を作製した。
 具体的には、実施例1と同じ基材の外周面に、実施例1と同様の方法により有機レジスト層を形成した。次に、実施例1と同様の方法により光リソグラフィーを行い、有機レジスト層に潜像を形成した。次に、実施例1と同様の方法により、有機レジスト層に対する現像およびエッチングを行い、比較例2に係る原盤を製造した。
 [転写物の製造]
 実施例1,2および比較例1,2に係る原盤を用いて転写物を製造した。具体的には、図3に示す転写装置5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。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)フィルムを用いた。紫外線硬化樹脂は、メタルハライドランプにより、1000mJ/cmの紫外線を1分間照射することで硬化させた。
 [評価結果]
 実施例1,2および比較例1,2を用いて製造した転写物を走査型電子顕微鏡(Scanning Electron Microscope:SEM)にて観察した画像を図9A,9B,10A,10Bに示す。図9Aは、実施例1に係る原盤を用いて製造した転写物を拡大倍率1000倍にて撮像したSEM画像図である。図9Bは、実施例2に係る原盤を用いて製造した転写物を拡大率10000倍にて撮像したSEM画像図である。図10Aは、比較例1に係る原盤を用いて製造した転写物を拡大倍率1000倍にて撮像したSEM画像図である。図10Bは、比較例2に係る原盤を用いて製造した転写物を拡大率10000倍にて撮像したSEM画像図である。
 図9Aおよび図9Bを参照すると、実施例1,2に係る原盤を用いて製造した転写物では、数μmの高さの複数の主凸部それぞれの上に、数百nmの高さの微細凹凸構造が形成された。例えば、実施例1に係る原盤を用いて製造した転写物では、高さ約2.6μmの主凸部の頂部に、高さ約200nmの微細凹凸構造が形成された。したがって、実施例1,2に係る原盤を用いて製造した転写物には、異なる平均ピッチの凹凸構造が重畳して形成されていることが分かった。
 一方、図10Aを参照すると、比較例1に係る原盤を用いて製造した転写物では、高さ約3.2μmの凸部が形成されていただけであり、当該凸部と平均ピッチの異なる凹凸構造が形成されることはなかった。また、図10Bを参照すると、比較例2に係る原盤を用いて製造した転写物では、高さ約200nmの凸部が形成されていただけであり、当該凸部と平均ピッチの異なる凹凸構造が形成されることはなかった。
 本発明を図面および実施形態に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形または修正を行うことが容易であることに注意されたい。したがって、これらの変形または修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。
 1  原盤
 3  露光装置
 5  露光装置
 10  基材
 11  外周面
 20  凹凸構造
 21  主凹部
 22  主凸部
 23  微細凹凸構造
 23a  凹部
 24,25  基材の凹部
 26  有機レジスト層
 26a,27a  潜像
 26b  有機レジスト層の凹部
 27  無機レジスト層
 27b  無機レジスト層の凹部
 30  レーザ光
 31  レーザ光源
 33  第1ミラー
 34  フォトダイオード
 36  集光レンズ
 38  コリメータレンズ
 39  電気光学偏光素子
 41  第2ミラー
 43  ビームエキスパンダ
 44  対物レンズ
 45  スピンドルモータ
 46  ターンテーブル
 47  制御機構
 48  フォーマッタ
 49  ドライバ
 51  基材供給ロール
 52  巻取ロール
 53,54  ガイドロール
 55  ニップロール
 56  剥離ロール
 57  塗布装置
 58  光源
 61  シート状基材
 62  樹脂層

Claims (7)

  1.  基材の一面に第1の平均ピッチを有する微細凹凸構造を形成する第1の形成ステップと、
     前記微細凹凸構造が形成された前記基材の一面に、前記第1の平均ピッチよりも大きい第2の平均ピッチを有する主凹部または主凸部を形成するステップであって、前記主凹部または前記主凸部における前記微細凹凸構造の少なくとも一部の形状を維持しつつ前記主凹部または前記主凸部を形成する第2の形成ステップと、を含む原盤の製造方法。
  2.  請求項1に記載の原盤の製造方法において、
     前記第1の形成ステップは、
     前記基材の一面に無機レジスト層を成膜する第1の成膜ステップと、
     熱リソグラフィーにより、前記無機レジスト層を露光して、前記微細凹凸構造に対応する潜像を形成する第1の露光ステップと、
     前記潜像が形成された無機レジスト層を現像する第1の現像ステップと、
     現像後の前記無機レジスト層を第1のエッチングマスクとして前記基材をエッチングして前記微細凹凸構造を形成する第1のエッチングステップと、を含み、
     前記第2の形成ステップは、
     前記微細凹凸構造が形成された前記基材の一面に有機レジスト層を成膜する第2の成膜ステップと、
     光リソグラフィーにより、前記有機レジスト層を露光して、前記主凹部または前記主凸部に対応する潜像を形成する第2の露光ステップと、
     前記潜像が形成された有機レジスト層を現像する第2の現像ステップと、
     現像後の前記有機レジスト層を第2のエッチングマスクとして前記基材をエッチングして前記主凹部または前記主凸部を形成する第2のエッチングステップと、を含む原盤の製造方法。
  3.  請求項2に記載の原盤の製造方法において、
     前記第2のエッチングステップでは、
     前記有機レジスト層のエッチングレートが、前記基材のエッチングレートよりも大きい、原盤の製造方法。
  4.  請求項1から3のいずれか一項に記載の原盤の製造方法において、
     前記第1の平均ピッチは、可視光の波長以下であり、
     前記第2の平均ピッチは、可視光の波長より大きい、原盤の製造方法。
  5.  一面に主凹部または主凸部が形成され、前記主凹部または前記主凸部に微細凹凸構造が形成された基材を備え、
     前記微細凹凸構造は、第1の平均ピッチで形成され、
     前記主凹部または前記主凸部は、前記第1の平均ピッチよりも大きい第2の平均ピッチで形成される、原盤。
  6.  請求項5に記載の原盤の前記基材の一面に形成された凹凸構造の形状または前記凹凸構造の形状の反転形状が転写された転写物。
  7.  請求項6に記載の転写物を備える物品。
     
PCT/JP2021/010894 2020-03-27 2021-03-17 原盤の製造方法、原盤、転写物および物品 WO2021193297A1 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202180021634.3A CN115298014A (zh) 2020-03-27 2021-03-17 原盘的制造方法、原盘、转印物及物品
KR1020227026500A KR20220123440A (ko) 2020-03-27 2021-03-17 원반의 제조 방법, 원반, 전사물 및 물품
EP21774309.5A EP4129629A4 (en) 2020-03-27 2021-03-17 METHOD FOR MANUFACTURING A MASTER PLATE, MASTER PLATE, TRANSFERRED OBJECT AND ARTICLE
US17/906,863 US20230128723A1 (en) 2020-03-27 2021-03-17 Method for fabricating imprint master, the imprint master, imprint and article

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020057913A JP2021154626A (ja) 2020-03-27 2020-03-27 原盤の製造方法、原盤、転写物および物品
JP2020-057913 2020-03-27

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2021193297A1 true WO2021193297A1 (ja) 2021-09-30

Family

ID=77890261

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2021/010894 WO2021193297A1 (ja) 2020-03-27 2021-03-17 原盤の製造方法、原盤、転写物および物品

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20230128723A1 (ja)
EP (1) EP4129629A4 (ja)
JP (2) JP2021154626A (ja)
KR (1) KR20220123440A (ja)
CN (1) CN115298014A (ja)
TW (1) TW202204122A (ja)
WO (1) WO2021193297A1 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2023149954A (ja) * 2022-03-31 2023-10-16 デクセリアルズ株式会社 原盤の製造方法、転写物の製造方法、レプリカ原盤の製造方法、および原盤の製造装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07144363A (ja) * 1993-11-22 1995-06-06 Dainippon Printing Co Ltd 化粧シート
JP2006519711A (ja) * 2003-01-29 2006-08-31 ヘプタゴン・オサケ・ユキチュア 構造化された素子の製造
JP2008126448A (ja) * 2006-11-17 2008-06-05 Japan Steel Works Ltd:The マイクロ・ナノ微細構造体を有するスタンパーおよびその製造方法
JP2016051116A (ja) * 2014-09-01 2016-04-11 デクセリアルズ株式会社 光学体、表示装置および光学体の製造方法
JP2016190413A (ja) * 2015-03-31 2016-11-10 ニスカ株式会社 画像形成装置
JP2020017591A (ja) * 2018-07-24 2020-01-30 大日本印刷株式会社 インプリントモールド用基板、マスターモールド及びそれらを用いたインプリントモールドの製造方法、並びにマスターモールドの製造方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6411113B2 (ja) 2014-07-25 2018-10-24 デクセリアルズ株式会社 原盤の製造方法、転写物の製造方法、およびレプリカ原盤の製造方法
JP7057126B2 (ja) 2017-12-26 2022-04-19 デクセリアルズ株式会社 原盤、転写物及び原盤の製造方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07144363A (ja) * 1993-11-22 1995-06-06 Dainippon Printing Co Ltd 化粧シート
JP2006519711A (ja) * 2003-01-29 2006-08-31 ヘプタゴン・オサケ・ユキチュア 構造化された素子の製造
JP2008126448A (ja) * 2006-11-17 2008-06-05 Japan Steel Works Ltd:The マイクロ・ナノ微細構造体を有するスタンパーおよびその製造方法
JP2016051116A (ja) * 2014-09-01 2016-04-11 デクセリアルズ株式会社 光学体、表示装置および光学体の製造方法
JP2016190413A (ja) * 2015-03-31 2016-11-10 ニスカ株式会社 画像形成装置
JP2020017591A (ja) * 2018-07-24 2020-01-30 大日本印刷株式会社 インプリントモールド用基板、マスターモールド及びそれらを用いたインプリントモールドの製造方法、並びにマスターモールドの製造方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP4129629A4 *

Also Published As

Publication number Publication date
TW202204122A (zh) 2022-02-01
EP4129629A1 (en) 2023-02-08
CN115298014A (zh) 2022-11-04
US20230128723A1 (en) 2023-04-27
JP2021154626A (ja) 2021-10-07
KR20220123440A (ko) 2022-09-06
EP4129629A4 (en) 2024-04-24
JP2024050926A (ja) 2024-04-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20230182349A1 (en) Master, transfer copy, and method for manufacturing master
JP2024050926A (ja) 原盤の製造方法
JPH1074448A (ja) マイクロチップ陰極放出電子源及びフラットディスプレイスクリーンの製造に応用される連続レーザの照射によりホトレジスト内にパターンを形成する方法及びその装置
TWI788276B (zh) 光學體及顯示裝置
CN106536163B (zh) 原盘的制造方法、转印物以及复制原盘
JP7057126B2 (ja) 原盤、転写物及び原盤の製造方法
WO2015093308A1 (ja) 円筒基材、原盤、及び原盤の製造方法
JP2004013973A (ja) フォトレジスト原盤の製造方法、光記録媒体製造用スタンパの製造方法、スタンパ、フォトレジスト原盤、スタンパ中間体及び光記録媒体
JP2019066644A (ja) 光学体及び発光装置
JPH0336024A (ja) ロール型スタンパーの製造方法
JP7091438B2 (ja) 原盤、および転写物
JP7259114B2 (ja) 原盤及び原盤の製造方法
TW202120300A (zh) 壓紋膜、單張膜、轉寫物、及壓紋膜之製造方法
JP2008003502A (ja) 露光方法、パターンの形成方法及び光学素子の製造方法
JP2023090718A (ja) 原盤、転写物及び原盤の製造方法
JP2019179159A (ja) 樹脂積層光学体及びその製造方法
JP2023146116A (ja) 基材及び基材の製造方法、並びに原盤及び原盤の製造方法
WO2016068171A1 (ja) フィラー充填フィルム、枚葉フィルム、積層フィルム、貼合体、及びフィラー充填フィルムの製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 21774309

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20227026500

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2021774309

Country of ref document: EP

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2021774309

Country of ref document: EP

Effective date: 20221027

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE