WO2014103868A1 - ナノ構造体及びその作製方法 - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a nanostructure and a manufacturing method thereof.
  • a moth-eye structure that exhibits an excellent anti-reflection effect for light in the visible light wavelength region due to surface irregularities with a fine pitch below the visible light wavelength is known, and is expected to be used in various anti-reflection films. .
  • a method for seamlessly obtaining a large-area moth-eye structure is desired.
  • a plurality of stamper sheets on which fine uneven patterns are formed are joined, and the stamper cylinders are attached to the inner peripheral surface of the cylinder, and a plating layer is formed on the stamper sheet to produce a stamper cylinder as a seamless cylinder.
  • a method is known in which surface irregularities of a stamper cylinder are transferred to a resist layer on a substrate to be transferred, and the substrate to be transferred is processed using the resist layer as a mask (Patent Document 1).
  • an object of the present invention is to provide a nanostructure that can be visually recognized in a seamless state by forming a fine uneven structure more regularly and uniformly.
  • the present invention provides a nanostructure in which a plurality of tracks including an array with a predetermined pitch of a structure formed by convex portions or concave portions on the surface of a substrate are arranged, and the predetermined pitch
  • the distance between the centers of adjacent structures in a seam or the length of a seam is set so that a band-like part (hereinafter referred to as a seam) in which a part where no structure exists is continuously formed in the track arrangement direction is not visually recognized.
  • a seam band-like part
  • the present invention is a nanostructure master used for producing a nanostructure, and the surface unevenness of the nanostructure is formed by transferring the surface unevenness of the nanostructure master to a resin material.
  • a nanostructure master having surface irregularities is provided.
  • the present invention provides a method for producing the above-described nanostructure, Forming a resist layer on the surface of the master, By moving the irradiation position while irradiating a laser beam on the resist layer on the master disk, multiple rows of latent image tracks including an array with a predetermined pitch in the exposure direction of the spot-like latent image formed by the exposure unit are arranged.
  • the width of the laser light non-irradiated portion provided as a buffer region on the track of the latent image or the laser light non-irradiated portion provided as the buffer region is arranged in the arrangement direction of the plurality of tracks of the latent image.
  • a nanostructure manufacturing method in which the length is set so that a seam is not visually recognized in the nanostructure after manufacturing.
  • the individual structures forming the fine concavo-convex structure on the substrate surface form a track arranged at a fine predetermined pitch.
  • the distance between the centers of the structures in the seam is set so that the seam cannot be visually recognized when multiple tracks are arranged. Therefore, the present invention becomes a seamless nanostructure excellent in fine structure uniformity.
  • the resist layer on the master is irradiated with a laser beam in a pulsed manner.
  • a latent image pattern is formed by arranging a plurality of spot-like latent images at a fine predetermined pitch and further arranging a plurality of the array of spot-like latent images.
  • a laser light non-irradiated portion is set as a buffer region of the latent image track, and the width of the laser light non-irradiated portion is determined so that the seam is not visually recognized in the nanostructure after fabrication.
  • the length in which the laser light non-irradiated portions are continuously arranged is set to a length at which the seam is not visually recognized. For this reason, it becomes possible to produce a nanostructure excellent in fine structure uniformity.
  • FIG. 1A is a schematic plan view of a nanostructure of one embodiment of the present invention
  • B is a partially enlarged plan view of the nanostructure shown in A
  • C is a cross-sectional view of tracks B1 and T3 of B
  • D is a cross-sectional view of the tracks T2 and T4 of B
  • E is a schematic diagram showing a modulation waveform of a laser beam that forms a latent image corresponding to the tracks T1 and T3 of B in the fabrication of the master of the nanostructure
  • F These are the basic diagrams which show the modulation waveform of the laser beam which forms the latent image corresponding to the track
  • FIG. 2 is a schematic explanatory view of a roll master exposure apparatus.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram of patterns formed on the roll master.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram of laser light pulses for exposing the resist layer on the roll master.
  • FIG. 5A is a schematic diagram of a latent image pattern.
  • FIG. 5B is a schematic diagram of a latent image pattern.
  • FIG. 5C is a schematic diagram of a latent image pattern.
  • FIG. 5D is a schematic diagram of a latent image pattern.
  • a large number of structures 3 formed by convex portions on the surface of the substrate 2 are arranged at a fine predetermined pitch P1, as in the nanostructure 1 of one embodiment shown in FIG. ing. More specifically, a large number of tracks T1, T2, T3,... Including a minute arrangement of the predetermined pitch P1 of the structure 3 are arranged at a predetermined track pitch Tp.
  • the size of the fine pitch P1 of the structures 3 can be set to, for example, a visible light wavelength or less, more specifically, about 300 nm or less. Depending on the application, it may be 1000 nm or less.
  • the substrate 2 is made of a transparent synthetic resin such as polycarbonate (PC) or polyethylene terephthalate (PET), or glass.
  • PC polycarbonate
  • PET polyethylene terephthalate
  • the shape of the substrate 2 can be, for example, a film shape, a sheet shape, a plate shape, a block shape, or the like.
  • the pitch of the arrangement of the structures 3 is shifted by a half cycle between adjacent tracks T1, T2, T3, and T4, so that in each track T1, T2, T3, and T4,
  • the structures 3 of adjacent tracks are alternately arranged, and the arrangement pattern of the structures 3 is a quasi-hexagonal lattice pattern as shown in FIG.
  • the arrangement pattern of the structures is not limited to the quasi-hexagonal lattice. It may be a regular hexagonal lattice, a regular tetragonal lattice, or a quasi-tetragonal lattice.
  • the quasi-hexagonal lattice is a pattern distorted by extending a regular hexagonal lattice in the extending direction of the tracks T1, T2, T3, and T4 (the x direction in FIG. 1).
  • This pattern is distorted by extending a tetragonal lattice in the extending direction of the tracks T1, T2, T3, and T4 (x direction in FIG. 1).
  • each track T1 is arranged.
  • T2, T3, and T4 are portions where the distance between the centers of the structures 3 is different from the predetermined pitch P1, that is, the predetermined pitch P1 by adjusting the buffer area (hereinafter referred to as BA) of the laser beam pulse irradiation.
  • BA buffer area
  • a portion where the structure 3 does not exist (hereinafter also referred to as a missing portion of the structure) is formed.
  • the missing part of a structure is arranged over a plurality of tracks, and the seam connected in a strip shape is visually recognized as a line depending on the size of the missing part.
  • the center-to-center distance between the adjacent structures 3 in the missing portion of the structure is allowed to be larger than the predetermined pitch P1 of the track, but the seam is not visually recognized.
  • the continuous length over a plurality of tracks is set not to be excessively long so that the seam is not visually recognized.
  • the distance between the centers of the adjacent structures 3 is 1.52 times or less the predetermined pitch P1 of the track, or the distance between the centers of the adjacent structures 3 in the missing part of the structure. Is set to be larger than 1.52 times the pitch P1 of the track, and the length in the track arrangement direction is set to 50 ⁇ m or less.
  • the arrangement direction of the tracks in which the missing portions of the structures are continuous is not limited to being perpendicular to the track extending direction, and may be an oblique direction.
  • the seam is visually recognized in a line shape by regulating the distance between the centers of the structures that provide the seam and the length of the continuous portion of the structure.
  • the nanostructure 1 of the present invention is actually a seamless nanostructure.
  • each structural body 3 itself is not particularly limited, and may be a pyramid structure having a bottom surface that is circular, elliptical, oval, oval, or the like, and the bottom surface is circular.
  • the top part may be formed in a curved surface, and the top part may be formed flat. Moreover, you may provide a minute convex part between each structure 3.
  • each structure 3 is not particularly limited, and can be, for example, about 180 nm to 420 nm.
  • the structure 3 can be provided by forming a convex portion on the surface of the base 2 or by forming a concave portion.
  • the nanostructure 1 described above includes a step of forming a resist layer on the surface of the master, and an exposure portion by moving the irradiation position while irradiating the resist layer on the master with pulsed laser light.
  • This manufacturing method is characterized by a step of forming a latent image pattern, and can be performed by a conventional method except for the step of forming a latent image pattern. That is, in the method for producing a nanostructure of the present invention, in the step of forming a latent image pattern, a laser beam non-irradiated portion is set as the BA of the latent image track, and the width of the laser light non-irradiated portion or the laser beam is set. The length in which the non-irradiated portion is arranged in the arrangement direction of the plurality of tracks of the latent image is determined so that the seam is not visually recognized in the nanostructure after fabrication.
  • FIG. 2 is a schematic explanatory view of a roll master exposure apparatus 10 suitable for forming such a latent image pattern.
  • a laser light source 13 that emits laser light (wavelength 266 nm) for exposing the resist layer 12 deposited on the surface of the roll master 11, and a laser light L emitted from the laser light source 13 are incident.
  • It has an electro-optic element (EOM: Electro-Optical Modulator) 14, a mirror 15 composed of a polarization beam splitter, and a photodiode 16, and a polarization component transmitted through the mirror 15 is received by the photodiode 16, and the photodiode 16 is electro-optic.
  • the element 14 is controlled to perform phase modulation of the laser light L, and laser noise is reduced.
  • the roll master exposure apparatus 10 also has a modulation optical system (OM) 17 that modulates the intensity of the phase-modulated laser beam L.
  • the modulation optical system (OM) 17 includes a condenser lens 18 and an acousto-optic element (AOM: Acoustic-Optical). Modulator) 19 and a lens 20 for producing parallel light.
  • the formatter 21 has a formatter 21 that forms a two-dimensional pattern of a latent image and a driver 22.
  • the formatter 21 controls the irradiation timing of the laser light to the resist layer 12.
  • the driver 22 controls the acoustooptic device (AOM) 19. To do.
  • the formatter 21 in the formation of the two-dimensional pattern of the latent image, the formatter 21 generates a signal for synchronizing the polarity inversion formatter signal and the rotation controller of the roll master 11 for each track, and an acousto-optic device (AOM).
  • the intensity is modulated by 19.
  • an appropriate rotation speed an appropriate modulation frequency, an appropriate pulse duty, and an appropriate feed pitch at a constant angular velocity (CAV: Constant Angular Velocity)
  • CAV Constant Angular Velocity
  • the hexagonal lattice pattern shown in the figure has, for example, a circumferential period (that is, a pitch P1 in the exposure direction) of the roll master 11 of 315 nm and a direction of about 60 degrees (about ⁇ 60 degrees) with respect to the circumferential direction.
  • the oblique pitch P2 may be 300 nm and the feed pitch Tp may be 251 nm (Pythagoras theorem).
  • the rotation speed of the roll master 11 is constant, for example, 450 rpm, 900 rpm, or 1800 rpm, and the frequency of the polarity inversion formatter signal by the formatter 21 is determined according to this rotation speed.
  • a latent image of a quasi-hexagonal lattice, a tetragonal lattice, or a quasi-tetragonal lattice pattern can be formed.
  • the laser light non-irradiation part provided as BA is set to zero.
  • the polarity-reversed emission can be performed, the spot-like latent images are arranged at a predetermined pitch P1 in the exposure direction (circumferential direction), and the positions of the spot-like latent images are between adjacent tracks.
  • a latent image pattern shifted by a half pitch can be formed.
  • the pulse duty is the ratio (%) of the irradiation time to the pulse period, and when the pulse duty is less than 50%, the laser light non-irradiation portion provided as BA can be set to zero as described above. it can.
  • the pulse duty is 50% or more, in the laser light non-irradiated portion provided as BA, the distance between the centers of the pair of spot-like latent images sandwiching the laser light non-irradiated portion is set as the spot latent image.
  • the predetermined pitch P1 is preferably 1.52 times or less. This numerical value was discovered by the present inventors by examining various nanostructures having different structure arrangement patterns and structure pitches.
  • BA is the length of the non-irradiated portion of the laser beam provided on the latent image track to adjust the position of the spot latent image between adjacent latent image tracks. Peripheral length), pulse frequency, pulse duty, and the like are controlled by the modulation optical system (OM) 17.
  • OM modulation optical system
  • the BA set for each track may be continuous in the direction of the rotation axis of the roll master 11 or may be connected in an oblique direction with respect to the rotation axis of the roll master 11.
  • the intensity-modulated laser light is reflected by the mirror 23, shaped into a desired beam shape by a beam expander (BEX) 25 on the moving table 24, and the resist layer 12 on the roll master 11 through the objective lens 26. Irradiate. More specifically, for example, the beam expander (BEX) 25 expands the beam diameter to 5 times, and the resist layer 12 on the roll master 11 is irradiated through the objective lens 26 having a numerical aperture (NA) of 0.9. To do.
  • NA numerical aperture
  • the roll master 11 is placed on a turntable 28 connected to a spindle motor 27. Therefore, while rotating the roll master 11, the resist layer 12 is irradiated with pulses of laser light while moving the laser light in the height direction.
  • the latent image thus formed on the resist layer 12 by irradiation has a substantially elliptical shape having a long axis in the circumferential direction.
  • a latent image pattern on the resist layer 12 using the roll master exposure apparatus 10 has been described above. However, in the method for producing a nanostructure of the present invention, a latent image pattern is formed on a disk master by exposure. May be.
  • the resist layer 12 is developed and developed to dissolve the exposed portion of the resist to form a resist pattern.
  • an uneven pattern is formed on the surface of the master by etching the master using the resist pattern as a mask.
  • This patterning is performed, for example, by performing plasma etching on the glass master in a CHF 3 gas atmosphere.
  • the etching proceeds only in the region where the surface of the master is exposed, and in the region where the resist exists, the etching does not proceed using the resist as a mask.
  • a master having a fine uneven pattern formed on the surface can be obtained.
  • a master structure with a fine uneven pattern on the surface is adhered to a resin material such as an acrylic sheet, the resin material is cured by ultraviolet irradiation, etc., and then peeled off.
  • a resin material such as an acrylic sheet
  • the resin material is cured by ultraviolet irradiation, etc., and then peeled off.
  • a roll master is used as the master, a moth-eye structure sheet in which a seam is not visually recognized with a large area can be obtained by roll-to-roll.
  • the nanostructure of the present invention can be suitably used to obtain a function with a moth-eye structure in various optical devices such as displays, optoelectronics, optical communications (optical fibers), solar cells, lighting devices, and the like. For example, it is possible to obtain a clear image by suppressing reflection of external light by an antireflection function, or to improve the texture of interior such as lighting. Further, the nanostructure of the present invention can be applied not only to the moth-eye structure but also to the nanostructure having periodicity (pitch).
  • Examples 1 to 4 Comparative Examples 1 and 2
  • the roll master exposure apparatus 10 shown in FIG. 2 uses a roll master 11, uses a chemically amplified resist, and changes the exposure conditions as shown in Table 1 to change the type A shown in FIGS. 5A to 5D. B, C, and D latent image patterns were formed.
  • T indicates the exposure direction.
  • the center-to-center distance of the BA latent image is longer than the exposure direction pitch P1 every other track, and Table 1 shows a longer distance than P1. The distance between the centers of the latent images is described.
  • the resist layer on which the latent image pattern was formed was developed and etched to obtain a roll master having fine irregularities formed on the surface. And the fine unevenness

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Abstract

 微細凹凸構造がより規則的に均一に形成されることによりシームレス状態に視認され、可視光波長域の光に対して優れた反射防止効果を発揮するナノ構造体を提供する。このナノ構造体1は、基体2の表面の凸部又は凹部により形成された構造体3が微細な所定ピッチP1で配列したトラックT1、T2、T3、T4が多数列配置されたものである。ナノ構造体1は、所定ピッチに構造体3が存在しない部分がトラックの配列方向に連続的に形成された帯状部分(シーム)が視認されないように、シームにおける、隣り合う構造体3の中心間距離が調整されている。

Description

ナノ構造体及びその作製方法
 本発明は、ナノ構造体とその作製方法に関する。
 可視光波長以下の微細ピッチの表面凹凸により、可視光波長域の光に対して優れた反射防止効果を発揮するモスアイ構造が知られており、種々の反射防止フィルムなどに使用が期待されている。
 モスアイ構造の作製方法としては、大面積のモスアイ構造を継ぎ目なく得る方法が望まれている。これに関し、微細凹凸パターンが形成されたスタンパシートを複数枚接合し、それを筒の内周面に貼り付け、そのスタンパシート上にメッキ層を形成することによりスタンパ筒をシームレスの筒として作製し、スタンパ筒の表面凹凸を、被転写基材上のレジスト層に転写し、レジスト層をマスクとして被転写基材を加工する方法が知られている(特許文献1)。
特許4469385号明細書
 しかしながら、特許文献1に記載の方法では、スタンパシートを接合するメッキ用マスキングテープの部分にメッキ層が形成されないため、スタンパ筒を完全なシームレス状態に製造することができない。
 このような従来技術に対し、本発明は、微細凹凸構造がより規則的に均一に形成されることにより、シームレス状態に視認されるナノ構造体を提供することを課題とする。
 上述の課題を解決するため、本発明は、基体表面の凸部又は凹部により形成された構造体の、所定ピッチの配列を含むトラックが多数列配置されてなるナノ構造体であって、所定ピッチに構造体が存在しない部分がトラックの配列方向に連続的に形成された帯状部分(以下、シームという)が視認されないように、シームにおける隣り合う構造体の中心間距離又はシームの長さが設定されているナノ構造体を提供する。
 また、本発明は、ナノ構造体の作製に使用するナノ構造体原盤であって、該ナノ構造体原盤の表面凹凸を樹脂材料に転写することにより上述のナノ構造体の表面凹凸が形成される表面凹凸を有するナノ構造体原盤を提供する。
 さらに、本発明は、上述のナノ構造体の作製方法であって、
原盤の表面にレジスト層を形成する工程、
原盤上のレジスト層にレーザ光をパルス照射しつつ照射位置を移動させることにより、露光部からなるスポット状潜像の露光方向の所定ピッチの配列を含む潜像のトラックが多数列配置されてなる潜像パターンを形成する工程、
潜像を現像してレジストパターンを形成する工程、
レジストパターンをマスクとして原盤をエッチング処理することにより原盤の表面に凹凸パターンを形成する工程、及び
原盤の表面凹凸を樹脂材料に転写する工程
を有し、
前記潜像パターンを形成する工程において、潜像のトラックに緩衝領域として設けるレーザ光非照射部分の幅、又は緩衝領域として設けるレーザ光非照射部分が潜像の複数のトラックの配列方向に配列する長さを、作製後のナノ構造体においてシームが視認されないように設定するナノ構造体の作製方法を提供する。
 本発明のナノ構造体によれば、基体表面の微細凹凸構造をなす個々の構造体が、微細な所定ピッチで配列したトラックを成す。そのトラックが多数列配置されるにあたり、シームが視認できないように、シームにおける構造体の中心間距離が設定されている。そのため本発明は、微細構造の均一性に優れたシームレスのナノ構造体となる。
 また、本発明のナノ構造体の作製方法によれば、ナノ構造体の作製に使用する、表面凹凸を有する原盤の作製工程において、原盤上のレジスト層にレーザ光をパルス照射することにより、スポット状潜像を微細な所定ピッチに配列し、さらにそのスポット状潜像の配列を多数列配置した潜像パターンを形成する。ここで、潜像のトラックの緩衝領域としてレーザ光非照射部分を設定し、かつレーザ光非照射部分の幅を、作製後のナノ構造体でシームが視認されないように定める。又はレーザ光非照射部分が連続的に配列する長さを、シームが視認されない長さに定める。このため、微細構造の均一性に優れたナノ構造体を作製することが可能となる。
図1のAは、本発明の一実施例のナノ構造体の概略平面図、Bは、Aに示したナノ構造体の部分拡大平面図、Cは、BのトラックT1、T3における断面図、Dは、BのトラックT2、T4における断面図、Eは、ナノ構造体の原盤の作製においてBのトラックT1、T3に対応する潜像を形成するレーザ光の変調波形を示す略線図、Fは、ナノ構造体の原盤の作製においてBのトラックT2、T4に対応する潜像を形成するレーザ光の変調波形を示す略線図である。 図2は、ロール原盤露光装置の概略説明図である。 図3は、ロール原盤に形成するパターンの説明図である。 図4は、ロール原盤上のレジスト層を露光するレーザ光のパルスの説明図である。 図5Aは、潜像パターンの模式図である。 図5Bは、潜像パターンの模式図である。 図5Cは、潜像パターンの模式図である。 図5Dは、潜像パターンの模式図である。
 以下の本発明を、図面を参照しつつ詳細に説明する。
 本発明のナノ構造体では、例えば、図1に示す一実施例のナノ構造体1のように、基体2の表面の凸部により形成された構造体3が微細な所定ピッチP1で多数配置されている。より詳細には、構造体3の微細な所定ピッチP1の配列を含むトラックT1、T2、T3、…が、所定のトラックピッチTpで多数配列したものとなっている。
 ここで、構造体3の微細ピッチP1の大きさは、例えば可視光波長以下、より具体的には約300nm以下とすることができる。用途によっては、1000nm以下とすることもできる。
 また、基体2は、ポリカーボネート(PC)、ポリエチレンテレフタレート(PET)などの透明性合成樹脂あるいはガラスなどで形成される。
 基体2の形状は、例えば、フィルム状、シート状、プレート状、ブロック状等とすることができる。
 図1に示すナノ構造体1では、隣り合うトラックT1、T2、T3、T4同士で、構造体3の配列のピッチが半周期ずれており、それにより、各トラックT1、T2、T3、T4では、隣り合うトラック同士の構造体3が互い違いの配置となり、構造体3の配置パターンは、図1のBに示すように準六方格子のパターンとなっている。なお、本発明において、構造体の配置パターンは、準六方格子に限られない。正六方格子でもよく、正四方格子でもよく、準四方格子でもよい。ここで、準六方格子とは、正六方格子をトラックT1、T2、T3、T4の延在方向(図1のx方向)に引き延ばすことにより歪ませたパターンであり、準四方格子とは、正四方格子をトラックT1、T2、T3、T4の延在方向(図1のx方向)に引き延ばすことにより歪ませたパターンである。
 各トラックT1、T2、T3、T4では、構造体3が上述のように可視光波長以下の所定ピッチP1で配列しているが、後述する本発明の作製方法で説明するように、各トラックT1、T2、T3、T4には、レーザ光のパルス照射の緩衝領域(Buffer Area:以下BAという)の調整により、構造体3の中心間距離が、所定ピッチP1と異なる部分、即ち、所定ピッチP1に構造体3が存在しない部分(以下、構造体の欠落部ともいう)も形成される。そして、構造体の欠落部が複数のトラックに亘って配列し、帯状に連なったシームは、その欠落部の大きさによってはライン状に視認される。
 これに対し、本発明のナノ構造体1では、構造体の欠落部における隣り合う構造体3の中心間距離が、当該トラックの所定ピッチP1に対して大きいことを許容するが、シームが視認されないようにするため、過度に大きくならないように設定されている。又はシームが視認されないように、複数のトラックに亘って連なる長さが過度に長くならないように設定されている。例えば、構造体の欠落部において、隣り合う構造体3の中心間距離を当該トラックの所定ピッチP1の1.52倍以下とし、または、構造体の欠落部において隣り合う構造体3の中心間距離を当該トラックのピッチP1の1.52倍より大きくし、トラックの配列方向に連なる長さを50μm以下とする。なお、ここで構造体の欠落部が連なるトラックの配列方向とは、トラックの延在方向に対し、垂直に限られず、斜め方向であってもよい。
 このように本発明のナノ構造体1によれば、シームをもたらす構造体の中心間距離や、構造体の欠落部の連なる長さが規制されることにより、シームがライン状に視認されることはなく、本発明のナノ構造体1は、実際上シームレスのナノ構造体となる。
 なお、本発明において、個々の構造体3の形状自体には特に制限はなく、底面が円形、楕円形、長円形、卵形等の形状となっている錐体構造としてもよく、底面が円形、楕円形、長円形、卵形等で、頂部が曲面に形成されていてもよく、頂部が平坦に形成されていてもよい。また、各構造体3の間に微小な凸部を設けてもよい。
 各構造体3の高さについても特に制限はなく、例えば、180nm~420nm程度とすることができる。
 構造体3は、基体2の表面に凸部を形成することにより、又は凹部を形成することにより、設けることができる。
 上述のナノ構造体1は、本発明の方法に従い、原盤の表面にレジスト層を形成する工程、原盤上のレジスト層にレーザ光をパルス照射しつつ照射位置を移動させることにより、露光部からなるスポット状潜像の露光方向の所定の微細ピッチの配列を含む潜像のトラックが多数列配置されてなる潜像パターンを形成する工程、潜像を現像してレジストパターンを形成する工程、レジストパターンをマスクとして原盤をエッチング処理することにより原盤の表面に凹凸パターンを形成する工程、及び原盤の表面凹凸を樹脂材料に転写する工程
を行うことで作製することができる。
 この作製方法は、潜像パターンを形成する工程が特徴的であり、潜像パターンを形成する工程以外は、常法により行うことができる。即ち、本発明のナノ構造体の作製方法は、潜像パターンを形成する工程において、潜像のトラックのBAとしてレーザ光非照射部分を設定し、そのレーザ光非照射部分の幅、又はレーザ光非照射部分が潜像の複数のトラックの配列方向に配列する長さを、作製後のナノ構造体においてシームが視認されないように定める。
 図2は、このような潜像パターンを形成するのに好適なロール原盤露光装置10の概略説明図である。このロール原盤露光装置10は、ロール原盤11の表面に着膜したレジスト層12を露光するためのレーザ光(波長266nm)を発するレーザ光源13、レーザ光源13から出射されたレーザ光Lが入射する電気光学素子(EOM:Electro Optical Modulator)14、偏光ビームスプリッタで構成されたミラー15、フォトダイオード16を有し、ミラー15を透過した偏光成分がフォトダイオード16で受光され、フォトダイオード16が電気光学素子14を制御してレーザ光Lの位相変調を行い、レーザノイズを軽減する。
 また、このロール原盤露光装置10は、位相変調したレーザ光Lに対して強度変調を行う変調光学系(OM)17を有している。変調光学系(OM)17は、集光レンズ18、音響光学素子(AOM:Acoustic-Optical
Modulator)19、平行光をつくるレンズ20を備えている。また、潜像の2次元パターンを形成するフォーマッター21と、ドライバ22を有し、フォーマッター21がレジスト層12に対するレーザ光の照射タイミングを制御し、ドライバ22が、音響光学素子(AOM)19を制御する。
 この潜像の2次元パターンの形成では、より具体的には、フォーマッター21が、1トラック毎に極性反転フォーマッター信号とロール原盤11の回転コントローラーを同期させる信号を発生し、音響光学素子(AOM)19により強度変調させる。角速度一定(CAV:Constant Angular Velocity)で適切な回転数と適切な変調周波数と適切なパルスデューティと適切な送りピッチで露光することにより、図3に示すように六方格子のパターンの潜像を形成することができる。同図の六方格子のパターンは、例えば、ロール原盤11の円周方向の周期(即ち、露光方向のピッチP1)を315nm、円周方向に対して約60度方向(約-60度方向)の斜めピッチP2を300nm、送りピッチTpを251nmにすればよい(ピタゴラスの定理)。この場合、ロール原盤11の回転数は、例えば、450rpm、900rpm、又は1800rpmで一定とし、この回転数に応じてフォーマッター21による極性反転フォーマッター信号の周波数を定める。同様にして準六方格子、四方格子、準四方格子のパターンの潜像を形成することもできる。
 パルスデューティを50%未満とした場合には、BAとして設けるレーザ光非照射部分をゼロに設定する。これにより、図4に示すように極性反転発光させることができ、スポット状潜像が露光方向(円周方向)に所定ピッチP1で配列し、かつ隣り合うトラック同士ではスポット状潜像の位置が半ピッチずれた潜像パターンを形成することができる。
 ここで、パルスデューティは、パルス周期に対する照射時間の比率(%)であり、パルスデューティが50%未満であると、上述のように、BAとして設けるレーザ光非照射部分をゼロに設定することができる。これに対し、パルスデューティを50%以上とする場合には、BAとして設けるレーザ光非照射部分において、該レーザ光非照射部分を挟む一対のスポット状潜像の中心間距離を、スポット状潜像の所定ピッチP1の1.52倍以下とすることが好ましい。なお、この数値は、本発明者が構造体の配置パターンや構造体のピッチが異なる種々のナノ構造体を検討することにより見出したものである。
 また、BAは、隣り合う潜像のトラック同士のスポット状潜像の位置調整のために潜像のトラックに設けるレーザ光非照射部分の長さであり、1トラックの長さ(ロール原盤11の周長)、パルスの周波数、パルスデューティ等に応じて変調光学系(OM)17で制御する。各トラックに設定したBAは、ロール原盤11の回転軸方向に連ねても良く、ロール原盤11の回転軸に対して斜め方向に連ねても良い。
 こうして強度変調されたレーザ光は、ミラー23で反射され、移動テーブル24上のビームエクスパンダ(BEX)25により所望のビーム形状に成形され、対物レンズ26を介してロール原盤11上のレジスト層12を照射する。より具体的には、例えば、ビームエクスパンダ(BEX)25で5倍のビーム径に拡大し、開口数(NA)0.9の対物レンズ26を介してロール原盤11上のレジスト層12を照射する。
 ロール原盤11は、スピンドルモータ27に接続されたターンテーブル28に載置されている。そこで、ロール原盤11を回転させると共に、レーザ光を高さ方向に移動させながらレジスト層12へレーザ光をパルス照射する。こうして照射によりレジスト層12に形成した潜像は、円周方向に長軸を有する略楕円形状となる。
 以上、ロール原盤露光装置10を使用してレジスト層12に潜像パターンを形成する方法を説明したが、本発明のナノ構造体の作製方法においては、露光によりディスク原盤に潜像パターンを形成してもよい。
 潜像パターンを形成した後は、レジスト層12に現像処理をし、露光した部分のレジストを溶解させる現像を行い、レジストパターンを形成する。
 次に、レジストパターンをマスクとして原盤をエッチング処理することにより原盤の表面に凹凸パターンを形成する。このパターニングは、例えば、CHF3ガス雰囲気でガラス原盤にプラズマエッチングをすることにより行う。
 このエッチングでは、原盤の表面が露出している領域でのみエッチングが進行し、レジストが存在する領域は、レジストがマスクとなってエッチングが進行しない。こうして、表面に微細な凹凸パターンが形成された原盤を得ることができる。
 表面に微細な凹凸パターンを形成した原盤をアクリルシートなどの樹脂材料と密着させ、紫外線照射等により樹脂材料を硬化させ、剥離することにより、原盤表面の微細凹凸パターンが転写されたナノ構造体を得ることができる。ここで、原盤としてロール原盤を使用すると、ロールツーロールで、大面積でシームが視認されないモスアイ構造シートを得ることができる。
 本発明のナノ構造体は、ディスプレイ、光エレクトロニクス、光通信(光ファイバー)、太陽電池、照明装置など種々の光デバイスにおいて、モスアイ構造による機能を得るために好適に使用することができ、より具体的には、例えば、反射防止機能により外光の映り込みを抑えて鮮明な画像を得たり、照明等のインテリアの質感を向上させたりすることが可能となる。また、本発明のナノ構造体はモスアイ構造のみではなくナノ構造体が周期性(ピッチ)を持つものに適用可能である。
 以下、本発明をより具体的な実施例により説明する。
 実施例1~4、比較例1および2
 図2に示したロール原盤露光装置10であって、ロール原盤11を使用し、化学増幅型レジストを使用し、露光条件を表1のように変えることにより図5A~図5Dに示すタイプA、B、C、Dの潜像パターンを形成した。
 なお、図中、Tは露光方向を示している。
 比較例1および2の潜像パターン(図5C)では、BAの潜像の中心間距離は、1トラックおきに露光方向ピッチP1よりも長くなっており、表1には、このP1よりも長い潜像の中心間距離を記載した。
 潜像パターンを形成したレジスト層を現像し、エッチングすることにより、表面に微細凹凸が形成されたロール原盤を得た。そして、その表面の微細凹凸をアクリルシートに転写してナノ構造体を得た。
 得られたナノ構造体の表面の微細凹凸の均一性を次の基準で評価した。結果を表1に示す。
判定基準は、○:シームが視認されない、△:シームがかすかに視認される、×:シームが視認される、とした。
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 
 
 表1から、パルスデューティが50%未満である場合(実施例1、2、3)や、パルスデューティが50%以上であっても、BAとして設定するレーザ光非照射部分において隣り合う潜像の中心間距離が、潜像の露光方向ピッチの1.52倍以下であると、シームが視認されず、ナノ構造体の微細凹凸の均一性が高いことがわかる。
 1 ナノ構造体
 2 基体
 3 構造体
10 ロール原盤露光装置
11 ロール原盤
12 レジスト層
13 レーザ光源
14 電気光学素子(EOM)
15 ミラー
16 フォトダイオード
17 変調光学系(OM)
18 集光レンズ
19 音響光学素子(AOM)
20 レンズ
21 フォーマッター
22 ドライバ
23 ミラー
24 移動テーブル
25 ビームエクスパンダ(BEX)
26 対物レンズ
27 スピンドルモータ
28 ターンテーブル
L  レーザ光
P1 ピッチ(露光方向)
P2 斜めピッチ
T1、T2、T3、T4  トラック
Tp トラックピッチ又は送りピッチ
 

Claims (7)

  1.  基体表面の凸部又は凹部により形成された構造体の所定ピッチの配列を含むトラックが多数列配置されてなるナノ構造体であって、所定ピッチに構造体が存在しない部分がトラックの配列方向に連続的に形成された帯状部分(以下、シームという)が視認されないように、シームにおける隣り合う構造体の中心間距離又はシームの長さが設定されているナノ構造体。
  2.  シームにおいて構造体の中心間距離が前記所定ピッチの1.52倍以下である請求項1記載のナノ構造体。
  3.  シームにおいて、構造体の中心間距離が前記所定ピッチの1.52倍よりも大きく、トラック配列方向に連なる長さが50μm以下である請求項1記載のナノ構造体。
  4.  ナノ構造体の作製に使用するナノ構造体原盤であって、該ナノ構造体原盤の表面凹凸を樹脂材料に転写することにより請求項1~3のいずれかに記載のナノ構造体の表面凹凸が形成される表面凹凸を有するナノ構造体原盤。
  5.  請求項1記載のナノ構造体の作製方法であって、
    原盤の表面にレジスト層を形成する工程、
    原盤上のレジスト層にレーザ光をパルス照射しつつ照射位置を移動させることにより、露光部からなるスポット状潜像の露光方向の所定ピッチの配列を含む潜像のトラックが多数列配置されてなる潜像パターンを形成する工程、
    潜像を現像してレジストパターンを形成する工程、
    レジストパターンをマスクとして原盤をエッチング処理することにより原盤の表面に凹凸パターンを形成する工程、及び
    原盤の表面凹凸を樹脂材料に転写する工程
    を有し、
    前記潜像パターンを形成する工程において、潜像のトラックに緩衝領域として設けるレーザ光非照射部分の幅、又は緩衝領域として設けるレーザ光非照射部分が潜像の複数のトラックの配列方向に配列する長さを、作製後のナノ構造体においてシームが視認されないように設定するナノ構造体の作製方法。
  6.  潜像パターンを形成する工程において、各潜像のトラックで、レーザ光非照射部分を挟む一対のスポット状潜像の中心間距離が、スポット状潜像の所定ピッチの1.52倍以下である請求項5記載のナノ構造体の作製方法。
  7.  潜像パターンを形成する工程において、各潜像のトラックで、レーザ光非照射部分を挟む一対のスポット状潜像の中心間距離が、スポット状潜像の前記所定ピッチよりも大きい請求項5記載のナノ構造体の作製方法。
     
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