JP6772669B2 - Method for manufacturing fine concavo-convex structure, fine convex structure and fine concave structure - Google Patents
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Description
本開示は、微細凹凸構造体、並びに微細凸状構造体及び微細凹状構造体を製造する方法に関する。 The present disclosure relates to a fine concavo-convex structure and a method for producing a fine convex structure and a fine concave structure.
基材の表面に微細な凸構造(ピラーパターン)を形成し、当該微細凸構造により種々の機能を発現し得る物品が知られている。例えば、円錐、四角錐等の錐形の微細ピラー構造が可視光の波長以下の周期で形成された、いわゆるモスアイ(moth eye(蛾の目))構造の原理を利用する反射防止フィルムが提案されている(特許文献1参照)。 There are known articles that form a fine convex structure (pillar pattern) on the surface of a base material and can exhibit various functions by the fine convex structure. For example, an antireflection film has been proposed that utilizes the principle of the so-called moth eye structure in which a cone-shaped fine pillar structure such as a cone or a quadrangular pyramid is formed at a period equal to or less than the wavelength of visible light. (See Patent Document 1).
金属表面にナノオーダーの凸構造(ピラーパターン)を有し、当該金属表面に光が入射したときに、金属表面の自由電子の疎密波(表面プラズモン波)が、入射光によって生成されたエバネッセント波に共鳴して励起される、いわゆる表面プラズモン共鳴を生じさせ、高感度センサ、光学フィルタ等として利用され得るプラズモン共鳴構造体が提案されている(特許文献2参照)。 It has a nano-order convex structure (pillar pattern) on the metal surface, and when light is incident on the metal surface, the sparse and dense waves of free electrons (surface plasmon waves) on the metal surface are evanescent waves generated by the incident light. A plasmon resonance structure has been proposed which can be used as a high-sensitivity sensor, an optical filter, etc. by causing so-called surface plasmon resonance, which is excited by resonance with light (see Patent Document 2).
種々の機能を発現し得る生体の構造等を模倣することで当該生体に固有の機能等を有する物品を人工的に作製するバイオミメティクス(biomimetics)に関する研究において、セミやトンボの羽の表面に存在する微細凸構造(ピラーパターン)により、所定の菌に対する抗菌性や殺菌性が示されることが知られている(非特許文献1参照)。 It exists on the surface of the wings of cicadas and dragonflies in research on biomimetics that artificially produces articles having functions unique to the living body by imitating the structure of the living body that can express various functions. It is known that the fine convex structure (pillar pattern) exhibits antibacterial and bactericidal properties against predetermined bacteria (see Non-Patent Document 1).
上述したような種々の機能を発現し得る上記微細凸構造(微細ピラーパターン)を有する微細凹凸構造体を製造する方法としては、従来、上記微細凸構造に対応する微細凹構造(微細ホールパターン)を有するインプリントモールドを用いたインプリントリソグラフィーにより作製する方法、電子線リソグラフィーにより作製する方法等が知られている。電子線リソグラフィーによる作製方法は、多大な時間及びコストを要するため、インプリントモールドを用いたインプリントリソグラフィーによる作製方法の方が、時間及びコストの観点から有利である。 Conventionally, as a method for producing a fine concavo-convex structure having the fine convex structure (fine pillar pattern) capable of exhibiting various functions as described above, a fine concave structure (fine hole pattern) corresponding to the fine convex structure is used. A method of manufacturing by imprint lithography using an imprint mold having the above, a method of manufacturing by electron beam lithography, and the like are known. Since the manufacturing method by electron beam lithography requires a great deal of time and cost, the manufacturing method by imprint lithography using an imprint mold is more advantageous from the viewpoint of time and cost.
上記微細凹凸構造体を作製するために用いられるインプリントモールドは、例えば、電子線リソグラフィー等により製造されるため、非常に高価であり、また製造に時間もかかる。上記インプリントモールドや上記微細凹凸構造体を安価に作製可能な新たな方法が求められている。 The imprint mold used for producing the fine concavo-convex structure is manufactured by, for example, electron beam lithography, and is therefore very expensive and takes a long time to manufacture. There is a demand for a new method capable of inexpensively producing the imprint mold and the fine concavo-convex structure.
上記微細凹凸構造体を製造する方法として、従来、ミセルブロックコポリマーナノリソグラフィープロセスによって作製された金属ナノ粒子を基板上に秩序配列させ、当該金属ナノ粒子をエッチングマスクとして基板をエッチングすることで、金属ナノ粒子の位置に対応する微細凹凸構造(微細ピラーパターン)が形成されたモールドを作製し、当該モールドを用いたインプリント処理により上記微細凹凸構造(微細ピラーパターン)を有する微細凹凸構造体を製造する方法が提案されている(特許文献3参照)。 As a method for producing the above-mentioned fine concavo-convex structure, metal nanoparticles conventionally produced by a micelle block copolymer nanolithography process are orderedly arranged on a substrate, and the substrate is etched using the metal nanoparticles as an etching mask to obtain a metal. A mold having a fine concavo-convex structure (fine pillar pattern) corresponding to the position of nanoparticles is produced, and a fine concavo-convex structure having the fine concavo-convex structure (fine pillar pattern) is manufactured by an etching process using the mold. A method for etching has been proposed (see Patent Document 3).
上記特許文献3に記載の方法において、基板のエッチングにより微細ピラーパターンを形成した後、基板上(微細ピラーパターン上)に残存する金属ナノ粒子は除去される。しかしながら、当該金属ナノ粒子の一部、基板のエッチング処理中にエッチングされた金属ナノ粒子に由来する堆積物が基板上に残存し、金属汚染が生じてしまうという問題がある。微細凹凸構造体の金属汚染が生じてしまうと、当該微細凹凸構造体がインプリントモールドである場合、金属が付着したインプリントモールドにより転写された製品において所望とする微細凹凸構造が形成されないという問題がある。また、当該インプリントモールドにより転写された製品において金属汚染が生じている場合、所望の性能(例えば光学性能等)が得られなかったり、環境汚染を引き起こしたりするおそれがある。 In the method described in Patent Document 3, after the fine pillar pattern is formed by etching the substrate, the metal nanoparticles remaining on the substrate (on the fine pillar pattern) are removed. However, there is a problem that a part of the metal nanoparticles and deposits derived from the metal nanoparticles etched during the etching process of the substrate remain on the substrate, resulting in metal contamination. When metal contamination of the fine concavo-convex structure occurs, when the fine concavo-convex structure is an imprint mold, there is a problem that the desired fine concavo-convex structure is not formed in the product transferred by the imprint mold to which metal is attached. There is. Further, when metal contamination occurs in the product transferred by the imprint mold, desired performance (for example, optical performance) may not be obtained or environmental pollution may occur.
上記課題に鑑みて、本発明は、安価に製造することができるとともに、金属汚染等が生じ得ない微細凹凸構造体、並びに微細凸状構造体及び微細凹状構造体の製造方法を提供することを一目的とする。 In view of the above problems, the present invention provides a fine concavo-convex structure that can be manufactured at low cost and that cannot cause metal contamination, and a method for manufacturing a fine convex structure and a fine concave structure. One purpose.
上記課題を解決するために、本発明の一実施形態として、第1面及び当該第1面に対向する第2面を有する基部と、前記基部の前記第1面側に形成されてなる複数の微細凹部又は微細凸部とを備え、前記複数の微細凹部のうちの少なくとも一部の微細凹部又は前記複数の微細凸部のうちの少なくとも一部の微細凸部は、前記基部の前記第1面側に位置する第1領域と、前記第1領域に連続する第2領域とを含み、前記第1領域は、前記第1面側から前記微細凹部の底部又は前記微細凸部の先端部に向かって実質的に同一の幅を有する領域であり、前記第2領域は、前記微細凹部の底部又は前記微細凸部の先端部に向かうに従って幅が漸減する領域であり、前記第1領域と前記第2領域との連続部には、前記微細凹部又は前記微細凸部の全周に亘る周状段差部が設けられており、前記周状段差部は、凹溝状又は階段状に構成される微細凹凸構造体が提供される。 In order to solve the above problem, as one embodiment of the present invention, a base portion having a first surface and a second surface facing the first surface, and a plurality of base portions formed on the first surface side of the base portion. It is provided with a fine concave portion or a fine convex portion, and at least a part of the fine concave portion or the fine convex portion of the plurality of fine convex portions is the first surface of the base portion. A first region located on the side and a second region continuous with the first region are included, and the first region faces from the first surface side toward the bottom of the micro-concave portion or the tip of the micro-convex portion. Te is substantially region having the same width, the second region, the Ri region der width is gradually reduced toward the tip end portion of the bottom or the fine convex portions of the fine recesses, the said first region A circumferential step portion extending over the entire circumference of the fine concave portion or the fine convex portion is provided in a continuous portion with the second region, and the peripheral step portion is formed in a concave groove shape or a stepped shape. A fine concavo-convex structure is provided.
前記第2領域は、少なくとも前記微細凹部又は前記微細凸部の側壁が湾曲面により構成される領域であるのが好ましく、前記微細凹凸構造体の前記基部の厚さ方向における切断面を見たときに、前記微細凹部の底部側又は前記微細凸部の先端部側に位置する前記第1領域の側壁上の第1点と、前記第1領域の軸方向中間点に位置する前記第1領域の側壁上の第2点とを結ぶ第1線分の前記基部の前記第1面に対する傾きが、前記微細凹部の底部側又は前記微細凸部の先端部側に位置する前記第2領域の側壁上の第1点と、前記基部側に位置する前記第2領域の側壁上の第2点とを結ぶ第2線分の前記基部の前記第1面に対する傾きよりも大きいのが好ましい。 The second region is preferably a region in which at least the fine concave portion or the side wall of the fine convex portion is formed of a curved surface, and when the cut surface in the thickness direction of the base portion of the fine concave-convex structure is viewed. In addition, the first point on the side wall of the first region located on the bottom side of the micro-concave portion or the tip end side of the micro-convex portion, and the first region located at the axial intermediate point of the first region. The inclination of the base portion of the first line segment connecting the second point on the side wall with respect to the first surface is on the side wall of the second region located on the bottom side of the fine concave portion or the tip end side of the fine convex portion. It is preferable that the inclination of the base portion of the second line segment connecting the first point of the above and the second point on the side wall of the second region located on the base portion side with respect to the first surface is larger than the inclination.
また、前記第2領域は、前記微細凹部の底部又は前記微細凸部の先端部に向かうに従って先細となる先鋭形状を有する領域であるのが好ましい。 The front Stories second region is preferably a region having a tapered and becomes pointed shape toward the tip end portion of the bottom or the fine convex portions of the fine recesses.
前記第1領域は、前記微細凹部又は前記微細凸部の軸方向中間部の幅WMと前記第1領域の高さH1とが下記式に示す関係を有する領域であるのが好ましい。
1.5WM≦H1≦5WM
前記基部は、シリコンにより構成されていてもよいし、樹脂により構成されていてもよい。
Wherein the first region is preferably the fine concave portion or the the height H 1 of the width W M and the first region of the axially intermediate portion of the fine protrusion is a region having a relation of the following formula.
1.5W M ≤ H 1 ≤ 5W M
The base may be made of silicon or resin.
また、本発明の一実施形態として、第1面及び当該第1面に対向する第2面を有する基部と、前記基部の前記第1面側に形成されてなる複数の微細凸部とを備える微細凸状構造体を製造する方法であって、シリカ粒子を含む硬化性樹脂をシリコン基板の第1面上に塗布する樹脂塗布工程と、前記シリコン基板の前記第1面上に塗布された前記硬化性樹脂を硬化させる樹脂硬化工程と、前記硬化させた硬化性樹脂を除去し、前記シリカ粒子を前記第1面上に残存させる樹脂除去工程と、前記シリカ粒子が残存する前記シリコン基板の前記第1面に対して臭化水素(HBr)をエッチングガスとして用いる異方性エッチング処理を施す第1エッチング工程と、前記エッチング処理が施された前記基板の前記第1面上に残存する前記シリカ粒子を除去するシリカ粒子除去工程と、前記シリカ粒子除去工程の後、前記シリコン基板の前記第1面に対してフッ素系ガスをエッチャントとして用いる等方性エッチング処理を施す第2エッチング工程とを有する微細凸状構造体の製造方法が提供される。 Further, as an embodiment of the present invention, a base portion having a first surface and a second surface facing the first surface, and a plurality of fine convex portions formed on the first surface side of the base portion are provided. A method for producing a fine convex structure, wherein a resin coating step of applying a curable resin containing silica particles on a first surface of a silicon substrate and the coating of a curable resin containing silica particles on the first surface of the silicon substrate. A resin curing step of curing the curable resin, a resin removing step of removing the cured curable resin and leaving the silica particles on the first surface, and the silicon substrate on which the silica particles remain. The first etching step of performing an anisotropic etching treatment using hydrogen bromide (HBr) as an etching gas on the first surface, and the silica remaining on the first surface of the substrate to which the etching treatment has been performed. It has a silica particle removing step of removing particles, and a second etching step of performing an isotropic etching treatment using a fluorine-based gas as an etchant on the first surface of the silicon substrate after the silica particle removing step. A method for manufacturing a fine convex structure is provided.
前記第1エッチング工程において、前記シリカ粒子を消失させない程度に前記シリコン基板の前記第1面に対してエッチング処理を施してもよく、前記シリカ粒子除去工程の後、前記シリコン基板の前記第1面に対して臭化水素(HBr)をエッチングガスとして用いるエッチング処理を施す第2エッチング工程をさらに有してもよい。また、前記第1エッチング工程において、前記シリカ粒子を消失させるまで前記シリコン基板の前記第1面に対してエッチング処理を施してもよい。 In the first etching step, the first surface of the silicon substrate may be etched to the extent that the silica particles are not erased. After the silica particle removing step, the first surface of the silicon substrate may be subjected to etching treatment. A second etching step of performing an etching treatment using hydrogen bromide (HBr) as an etching gas may be further provided. Further, in the first etching step, the first surface of the silicon substrate may be etched until the silica particles disappear.
前記シリカ粒子としては、平均粒子径が5nm〜300μmのものを用いることができ、前記硬化性樹脂としては、ノボラック系フェノール樹脂を用いることができる。 As the silica particles, those having an average particle diameter of 5 nm to 300 μm can be used, and as the curable resin, a novolak-based phenol resin can be used.
さらに、本発明の一実施形態として、第1面及び当該第1面に対向する第2面を有する基部と、前記基部の前記第1面側に形成されてなる複数の微細凹部とを備える微細凹状構造体を製造する方法であって、上記微細凸状構造体の製造方法により製造された前記微細凸状構造体の前記複数の微細凸部をインプリント樹脂に転写する工程と、前記複数の微細凸部が転写された前記インプリント樹脂から、前記微細凸状構造体を剥離する工程とを有する微細凹状構造体の製造方法が提供される。 Further, as one embodiment of the present invention, a fine portion including a first surface and a base portion having a second surface facing the first surface, and a plurality of fine recesses formed on the first surface side of the base portion. A method for manufacturing a concave structure, the step of transferring the plurality of fine convex portions of the fine convex structure manufactured by the method for manufacturing the fine convex structure to an imprint resin, and the plurality of steps. Provided is a method for producing a fine concave structure, which comprises a step of peeling the fine convex structure from the imprint resin on which the fine convex portion is transferred.
さらにまた、本発明の一実施形態として、第1面及び当該第1面に対向する第2面を有する基部と、前記基部の前記第1面側に形成されてなる複数の微細凸部とを備える微細凸状構造体を製造する方法であって、上記微細凹状構造体の製造方法により製造された前記微細凹状構造体の前記複数の微細凹部をインプリント樹脂に転写する工程と、前記複数の微細凹部が転写された前記インプリント樹脂から、前記微細凹状構造体を剥離する工程とを有する微細凸状構造体の製造方法が提供される。 Furthermore, as an embodiment of the present invention, a base portion having a first surface and a second surface facing the first surface, and a plurality of fine convex portions formed on the first surface side of the base portion are provided. A method for manufacturing a fine convex structure to be provided, the step of transferring the plurality of fine recesses of the fine concave structure manufactured by the method for manufacturing the fine concave structure to an imprint resin, and the plurality of steps. Provided is a method for producing a fine convex structure, which comprises a step of peeling the fine concave structure from the imprint resin to which the fine concaves have been transferred.
本発明によれば、安価に製造することができるとともに、金属汚染等が生じ得ない微細凹凸構造体、並びに微細凸状構造体及び微細凹状構造体の製造方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a fine concavo-convex structure that can be manufactured at low cost and that is unlikely to cause metal contamination, and a method for manufacturing a fine convex structure and a fine concave structure.
本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。本明細書に添付した図面においては、理解を容易にするために、各部の形状、縮尺、縦横の寸法比等を、実物から変更したり、誇張したりしている場合がある。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings attached to the present specification, in order to facilitate understanding, the shape, scale, aspect ratio, etc. of each part may be changed or exaggerated from the actual product.
本明細書等において「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値のそれぞれを下限値及び上限値として含む範囲であることを意味する。 The numerical range represented by using "~" in the present specification and the like means a range including each of the numerical values before and after "~" as a lower limit value and an upper limit value.
本明細書等において、「フィルム」、「シート」、「板」等の用語は、呼称の相違に基づいて相互に区別されない。例えば、「板」は、「シート」、「フィルム」と一般に呼ばれ得るような部材をも含む概念である。 In the present specification and the like, terms such as "film", "sheet" and "board" are not distinguished from each other based on the difference in designation. For example, "board" is a concept that includes members that can be generally called "sheet" or "film".
〔第1の実施形態〕
図1は、第1の実施形態に係る微細凹凸構造体の一具体例としての微細凸状構造体の概略構成を示す切断端面図であり、図2は、第1の実施形態に係る微細凹凸構造体における微細凸部の概略構成を示す部分拡大切断端面図であり、図3は、第1の実施形態に係る微細凹凸構造体における微細凸部の他の態様の概略構成を示す部分拡大切断端面図である。なお、第1の実施形態において、微細凸部を備える微細凸状構造体としてのインプリントモールドを例に挙げて説明するが、この態様に限定されるものではない。第1の実施形態に係る微細凹凸構造体には、当該インプリントモールドを用いたインプリント処理を経て作製され、微細凹部を備える微細凹状構造体(例えばレプリカモールド等)や、当該レプリカモールドを用いたインプリント処理を経て作製され、微細凸部を備える微細凸状構造体(例えば、インプリントモールド等も含む)も含まれ得る。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a cut end view showing a schematic configuration of a fine convex structure as a specific example of the fine uneven structure according to the first embodiment, and FIG. 2 is a cut end view showing a schematic configuration of the fine convex structure according to the first embodiment. FIG. 3 is a partially enlarged cut end view showing a schematic configuration of a fine convex portion in a structure, and FIG. 3 is a partially enlarged cut showing a schematic configuration of another aspect of the fine convex portion in the microconvex structure according to the first embodiment. It is an end view. In the first embodiment, an imprint mold as a fine convex structure including a fine convex portion will be described as an example, but the present invention is not limited to this embodiment. For the fine concavo-convex structure according to the first embodiment, a fine concave structure (for example, a replica mold) which is manufactured through an imprint process using the imprint mold and has fine recesses, or the replica mold is used. A fine convex structure (including, for example, an imprint mold), which is produced through the imprinting process and has a fine convex portion, may also be included.
[インプリントモールド]
図1に示すように、第1の実施形態に係るインプリントモールド1は、第1面2A及び当該第1面2Aに対向する第2面2Bを有する基部2と、基部2の第1面2A側に位置する、ピラー状の複数の微細凸部3とを備える。基部2と微細凸部3とは、同一材料により構成されていてもよいし、異なる材料により構成されていてもよい。インプリントモールド1は、例えば、シリコン、窒化ガリウム等の半導体;石英ガラス、ソーダガラス、蛍石、フッ化カルシウム基板、フッ化マグネシウム基板、アクリルガラス等のガラス;ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリエチレン、シリコーン等の樹脂;ニッケル、チタン、アルミニウム等の金属等により構成されていてもよい。基部2と微細凸部3とが異なる材料により構成される場合、基部2及び微細凸部3のそれぞれは、上記のインプリントモールド1を構成する材料として例示したものの中から選択される任意の材料により構成されていればよい。
[Imprint mold]
As shown in FIG. 1, the imprint mold 1 according to the first embodiment has a base portion 2 having a first surface 2A and a second surface 2B facing the first surface 2A, and a first surface 2A of the base portion 2. It is provided with a plurality of pillar-shaped fine convex portions 3 located on the side. The base portion 2 and the fine convex portion 3 may be made of the same material or may be made of different materials. The imprint mold 1 is, for example, a semiconductor such as silicon or gallium nitride; glass such as quartz glass, soda glass, fluorite, calcium fluoride substrate, magnesium fluoride substrate, acrylic glass; polycarbonate, polypropylene, polyethylene, silicone or the like. Resin: It may be composed of a metal such as nickel, titanium, or aluminum. When the base portion 2 and the fine convex portion 3 are made of different materials, each of the base portion 2 and the fine convex portion 3 is an arbitrary material selected from those exemplified as the materials constituting the above-mentioned imprint mold 1. It may be composed of.
基部2の平面視形状としては、特に限定されるものではなく、例えば、略矩形状、略円形状等が挙げられる。後述するように、第1の実施形態に係るインプリントモールド1がシリコン基板20(図4(A)参照)を用いて製造される場合、基部2の平面視形状は、通常、略円形状である。 The plan view shape of the base portion 2 is not particularly limited, and examples thereof include a substantially rectangular shape and a substantially circular shape. As will be described later, when the imprint mold 1 according to the first embodiment is manufactured using the silicon substrate 20 (see FIG. 4 (A)), the plan view shape of the base 2 is usually a substantially circular shape. is there.
基部2の大きさも特に限定されるものではないが、例えば、基部2の平面視形状が略円形状である場合には200〜300mmφ程度である。また、基部2の厚さT2は、強度、取り扱い適性等を考慮し、例えば、100μm〜1mm程度の範囲で適宜設定され得る。 The size of the base 2 is not particularly limited, but for example, when the plan view shape of the base 2 is a substantially circular shape, it is about 200 to 300 mmφ. The thickness T 2 of the base 2, the intensity, considering handling properties, etc., for example, may be appropriately set within a range of about 100Myuemu~1mm.
図2に示すように、第1の実施形態において、微細凸部3は、基部2の第1面2A側に位置し、第1面2Aから当該第1面2Aの略直交方向に突出する第1領域31と、第1領域31に連続する第2領域32とを含む。ここで、略直交方向とは、第1面2Aに対して約90°で交差する方向であり、例えば、80°〜90°で交差する方向が含まれる。 As shown in FIG. 2, in the first embodiment, the fine convex portion 3 is located on the first surface 2A side of the base portion 2 and projects from the first surface 2A in a substantially orthogonal direction to the first surface 2A. One region 31 and a second region 32 continuous with the first region 31 are included. Here, the substantially orthogonal direction is a direction that intersects the first surface 2A at about 90 °, and includes, for example, a direction that intersects at 80 ° to 90 °.
第1領域31は、第1面2A側から微細凸部3の先端部(頂部)33に向かって実質的に同一の幅W31を有する領域である。第2領域32は、微細凸部3の先端部(頂部)33に向かうに従って幅W32が漸減する領域である。 The first region 31 is a region having substantially the same width W 31 from the first surface 2A side toward the tip (top) 33 of the fine convex portion 3. The second region 32 is a region in which the width W 32 gradually decreases toward the tip (top) 33 of the fine convex portion 3.
第1の実施形態において、インプリントモールド1の基部2の厚さ方向における切断面を見たときに、第1領域31の側壁34上の第1点P311と第2点P312とを結ぶ第1線分L1の基部2の第1面2Aに対する傾きθ1は、第2領域32の側壁34上の第1点321と第2点322とを結ぶ第2線分L2の基部2の第1面2Aに対する傾きθ2よりも大きい。したがって、微細凸部3の第1領域31及び第2領域32は、当該傾きθ1,θ2によっても定義され得る。傾きθ1は、例えば、75°〜90°である。傾きθ2は、例えば、30°〜80°である。なお、第1領域31の第1点P311は、基部2の第1面2Aから第1領域31の高さH31の半分の高さ(H31/2)に位置する点であり、第2点P312は、第1領域31における最も先端部(頂部)33側に位置する点である。また、第2領域32の第1点P321は、第1領域31の第2点P312と同一の点であり、第2点P322は、第1点P321から第2領域32の高さH32の半分の高さ(H32/2)に位置する点である。第1領域31の第1点P311よりも先端部33に近い側における第1領域31の側壁34は、第1点P311よりも先端部33から遠い(基部2の第1面2Aに近い)側における第1領域31の側壁34よりも基部2の第1面2Aに対して大きな傾きを有していてもよい。すなわち、第1領域31における基部2の第1面2Aに平行な断面の面積は、基部2の第1面2Aに近くなるほど大きくなっていてもよい。これにより、微細凸部3の物理的な強度が高くなることが期待される。また、第1領域31の側壁34が基部2の第1面2Aに連続する部分の形状は、ラウンド形状であってもよい。これにより、当該連続する部分に生じ得る応力を分散することができる。 In the first embodiment, when the cut surface of the base 2 of the imprint mold 1 in the thickness direction is viewed, the first point P311 and the second point P312 on the side wall 34 of the first region 31 are connected. The inclination θ1 of the base 2 of the line segment L1 with respect to the first surface 2A is the first surface 2A of the base 2 of the second line segment L2 connecting the first point 321 and the second point 322 on the side wall 34 of the second region 32. Greater than the slope θ2 with respect to. Therefore, the first region 31 and the second region 32 of the fine convex portion 3 can also be defined by the inclinations θ1 and θ2. The slope θ1 is, for example, 75 ° to 90 °. The slope θ2 is, for example, 30 ° to 80 °. The first point P311 of the first region 31 is a point located at half the height (H 31/2 ) of the height H 31 of the first region 31 from the first surface 2A of the base portion 2, and is the second. The point P312 is a point located on the most tip (top) 33 side in the first region 31. Further, the first point P321 of the second region 32 is the same point as the second point P312 of the first region 31, and the second point P322 is the height H 32 from the first point P321 to the second region 32 . It is a point located at half the height (H 32/2 ). The side wall 34 of the first region 31 on the side closer to the tip 33 than the first point P311 of the first region 31 is farther from the tip 33 than the first point P311 (closer to the first surface 2A of the base 2). It may have a larger inclination with respect to the first surface 2A of the base portion 2 than the side wall 34 of the first region 31 in the above. That is, the area of the cross section parallel to the first surface 2A of the base portion 2 in the first region 31 may become larger as it gets closer to the first surface 2A of the base portion 2. This is expected to increase the physical strength of the fine convex portion 3. Further, the shape of the portion where the side wall 34 of the first region 31 is continuous with the first surface 2A of the base portion 2 may be a round shape. Thereby, the stress that can be generated in the continuous portion can be dispersed.
第1領域31における「実質的に同一の幅W31を有する」とは、第2領域32に比べ、第1面2A側から先端部33に向かう方向に従う第1領域31の幅W31の減少割合が小さい、又は第1面2A側から先端部33に向かう方向に従って第1領域31の幅W31が減少しないことを意味する。例えば、第1領域31の下端部(図2において基部2の第1面2Aに連続する部分)における幅W31と第1領域31の第2点P312における幅との差分をdW31、第2領域32の第1点P321における幅と先端部33における幅との差分をdW32としたとき、dW31/H31の値がdW32/H32の値よりも小さい場合に、第1領域31の幅W31が実質的に同一であると評価することができる。dW31/H31の値をdW32/H32の値の半分以下とすると、微細凸部3のアスペクト比(高さ/幅)が大きくなり、種々の機能の向上が期待される。 “Having substantially the same width W 31 ” in the first region 31 means that the width W 31 of the first region 31 is reduced in the direction from the first surface 2A side toward the tip portion 33 as compared with the second region 32. It means that the width W 31 of the first region 31 does not decrease as the ratio is small or the direction from the first surface 2A side toward the tip portion 33. For example, the difference between the width W 31 at the lower end of the first region 31 (the portion continuous with the first surface 2A of the base 2 in FIG. 2) and the width at the second point P312 of the first region 31 is dW 31 and the second. when the difference between the width in the width and the distal end portion 33 in the first point P321 of the area 32 and dW 32, when the value of dW 31 / H 31 is smaller than the value of dW 32 / H 32, the first region 31 It can be evaluated that the widths W 31 of are substantially the same. When the value of dW 31 / H 31 is set to half or less of the value of dW 32 / H 32 , the aspect ratio (height / width) of the fine convex portion 3 becomes large, and improvement of various functions is expected.
第1領域31の幅W31が基部2の第1面2A側から先端部33に向かう方向に従って減少する場合において、dW31/H31は、例えば、0.1〜0.3程度であってもよい。第1領域31の幅W31が基部2の第1面2A側から先端部33に向かう方向に従って減少する場合、又は当該方向に従って変化しない場合において、dW32/H32は、0.3〜2.0程度であってもよい。dW31/H31及びdW32/H32を上記範囲にすることで、全体として微細凸部3のアスペクト比(高さ/幅)を大きくすることができ、微細凸部3の物理的な強度をさらに高めることができる。 In the case where the width W 31 of the first region 31 is reduced according to the direction toward the distal end portion 33 from the first surface 2A side of the base 2, dW 31 / H 31 is, for example, about 0.1 to 0.3 May be good. If the width W 31 of the first region 31 is reduced according to the direction toward the distal end portion 33 from the first surface 2A side of the base 2, or in the case where no change in accordance with the direction, dW 32 / H 32 is 0.3 to 2 It may be about 0.0. By setting dW 31 / H 31 and dW 32 / H 32 in the above range, the aspect ratio (height / width) of the fine convex portion 3 can be increased as a whole, and the physical strength of the fine convex portion 3 can be increased. Can be further enhanced.
基部2の厚さ方向における微細凸部3の切断面を、先端部33が上方に位置し、基部2が下方に位置する状態で任意の方向から見たときに、微細凸部3は、左右対称の形状を有していてもよいし、左右非対称の形状を有していてもよい。図2及び図3に示す微細凸部3は、当該切断面の第1の側(例えば左側)と当該第1の側に対向する第2の側(例えば右側)とのそれぞれにおける第1領域31の第1点P311、第2点P312、第2領域の第1点P321及び第2点P322の水平方向位置、並びに第1領域31の側壁34の傾き(基部2の第1面2Aに対する傾き)が略一致しており、左右対称の形状を有していると評価され得る。この場合においては、複数の微細凸部3による機能が等方的に現われ得る。一方、当該切断面の第1の側(例えば左側)と当該第1の側に対向する第2の側(例えば右側)とのそれぞれにおける第1領域31の第1点P311、第2点P312、第2領域の第1点P321及び第2点P322の水平方向位置、並びに第1領域31の側壁34の傾き(基部2の第1面2Aに対する傾き)のうちの少なくとも1つが略一致していない場合、微細凸部3は、左右非対称の形状を有していると評価され得る。この場合においては、複数の微細凸部3による機能が異方的に現われ得る。例えば、第1の側(例えば左側)から見た第2領域32の形状や高さと、第2の側(例えば右側)から見た第2領域32の形状や高さとが異なる場合、第1の側によって発現される機能と第2の側によって発現される機能との程度等が異なり得る。 When the cut surface of the fine convex portion 3 in the thickness direction of the base portion 2 is viewed from an arbitrary direction with the tip portion 33 located upward and the base portion 2 located downward, the fine convex portions 3 are left and right. It may have a symmetrical shape or may have a left-right asymmetrical shape. The fine convex portion 3 shown in FIGS. 2 and 3 is a first region 31 on each of a first side (for example, the left side) of the cut surface and a second side (for example, the right side) facing the first side. 1st point P311 and 2nd point P312, horizontal positions of 1st point P321 and 2nd point P322 of the 2nd region, and inclination of the side wall 34 of the 1st region 31 (inclination of the base 2 with respect to the 1st surface 2A) Are substantially the same, and can be evaluated as having a symmetrical shape. In this case, the function of the plurality of fine convex portions 3 may appear isotropically. On the other hand, the first point P311 and the second point P312 of the first region 31 on the first side (for example, the left side) of the cut surface and the second side (for example, the right side) facing the first side, respectively. At least one of the horizontal positions of the first point P321 and the second point P322 of the second region and the inclination of the side wall 34 of the first region 31 (the inclination of the base 2 with respect to the first surface 2A) does not substantially match. In this case, the fine convex portion 3 can be evaluated to have a left-right asymmetrical shape. In this case, the function of the plurality of fine convex portions 3 may appear anisotropically. For example, when the shape and height of the second region 32 seen from the first side (for example, the left side) are different from the shape and height of the second region 32 seen from the second side (for example, the right side), the first The degree of function expressed by the side and the function expressed by the second side may differ.
微細凸部3の平面視形状は、特に限定されるものではないが、後述するシリカ粒子41の形状、分散性等に応じて適宜設定され得る。微細凸部3の平面視形状の一態様は、略円形状である。また、微細凸部3の平面視形状の別の一態様は、輪郭が曲線により構成される島状の形状である。 The plan-view shape of the fine convex portion 3 is not particularly limited, but may be appropriately set according to the shape, dispersibility, and the like of the silica particles 41 described later. One aspect of the plan view shape of the fine convex portion 3 is a substantially circular shape. Further, another aspect of the plan view shape of the fine convex portion 3 is an island-shaped shape whose contour is composed of a curved line.
平面視略円形状の微細凸部3の寸法は、特に限定されるものではない。後述するように、第1の実施形態に係るインプリントモールド1は、シリカ粒子41をマスクとして用いたエッチング処理を経て製造され得るため(図4参照)、微細凸部3の寸法は、シリカ粒子41の粒度分布、分散性等に応じた範囲に設定され得る。例えば、微細凸部3の寸法は、10nm〜300μm程度である。なお、微細凸部3の寸法は、平面視における微細凸部3の側壁34の外接円により定義され、走査型電子顕微鏡(例えば、製品名:SU−8000,日立ハイテクノロジーズ社製)、透過型電子顕微鏡、原子間力顕微鏡等を用いて測定され得る。 The dimensions of the fine convex portion 3 having a substantially circular shape in a plan view are not particularly limited. As will be described later, since the imprint mold 1 according to the first embodiment can be manufactured through an etching process using the silica particles 41 as a mask (see FIG. 4), the dimensions of the fine convex portion 3 are the silica particles. It can be set in a range according to the particle size distribution, dispersibility, etc. of 41. For example, the size of the fine convex portion 3 is about 10 nm to 300 μm. The dimensions of the fine convex portion 3 are defined by the circumscribed circle of the side wall 34 of the fine convex portion 3 in a plan view, and are a scanning electron microscope (for example, product name: SU-8000, manufactured by Hitachi High-Technologies Co., Ltd.) and a transmission type. It can be measured using an electron microscope, an atomic force microscope, or the like.
第1領域31の幅W31も同様に、上記シリカ粒子41の粒度分布(粒径分布)、分散性等に応じた範囲に設定され得る。例えば、微細凸部3の第1領域31の幅W31は、5nm〜300μm程度であり、5〜500nm程度であってもよく、10〜300nm程度であってもよい。なお、微細凸部3の第1領域31の幅W31は、第1領域31が基部2の第1面2Aに連続する部分における幅と定義され、走査型電子顕微鏡(例えば、製品名:SU−8000,日立ハイテクノロジーズ社製)、透過型電子顕微鏡、原子間力顕微鏡等を用いて測定され得る。 Similarly the width W 31 of the first region 31, the particle size distribution of the silica particles 41 (particle size distribution) can be set in a range corresponding to the dispersibility and the like. For example, the width W 31 of the first region 31 of the fine convex portion 3 is about 5 nm to 300 μm, may be about 5 to 500 nm, or may be about 10 to 300 nm. The width W 31 of the first region 31 of the fine convex portion 3 is defined as the width of the portion where the first region 31 is continuous with the first surface 2A of the base portion 2, and is defined as a scanning electron microscope (for example, product name: SU). -8000, manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation), can be measured using a transmission electron microscope, an atomic force microscope, or the like.
微細凸部3の高さH3は、特に限定されるものではない。後述するように、本実施形態に係るインプリントモールド1は、シリカ粒子41をマスクとして用いたシリコン基板20のエッチング処理を経て製造されるため、微細凸部3の高さH3は、シリカ粒子41とシリコン基板20とのエッチング選択比に応じて設定され得る。例えば、微細凸部3の高さH3は、10〜1000nm程度であり、50〜800nm程度であってもよく、100〜600nm程度であってもよい。 The height H 3 of the fine convex portion 3 is not particularly limited. As will be described later, since the imprint mold 1 according to the present embodiment is manufactured through an etching process of the silicon substrate 20 using the silica particles 41 as a mask, the height H 3 of the fine convex portion 3 is the silica particles. It can be set according to the etching selection ratio between the 41 and the silicon substrate 20. For example, the height H 3 of the fine projections 3 is about 10 to 1000 nm, may be about 50 to 800 nm, may be about 100-600 nm.
微細凸部3の第1領域31の高さH31は、シリカ粒子41とシリコン基板20とのエッチング選択比及びシリカ粒子41の直径等に応じて設定され得る。また、第2領域32の高さH32は、シリカ粒子41とシリコン基板20とのエッチング選択比等に応じて設定され得る。例えば、第1の領域31の高さH31は、微細凸部3の下端の幅W31との関係において下記式の関係により表され得る。
1.5W31≦H31≦5W31
さらに、第1の領域31の高さH31は、微細凸部3の下端の幅W31との関係において下記式の関係により表されてもよい。
2W31≦H31≦4W31
The height H 31 of the first region 31 of the fine convex portion 3 can be set according to the etching selectivity between the silica particles 41 and the silicon substrate 20, the diameter of the silica particles 41, and the like. The height H 32 of the second region 32 may be set according to the etching selection ratio and the like of the silica particles 41 and the silicon substrate 20. For example, the height H 31 of the first region 31 can be represented by the following formula relationship in relation to the width W 31 of the lower end of the fine projections 3.
1.5W 31 ≤ H 31 ≤ 5W 31
Further, the height H 31 of the first region 31 may be represented by the following formula relationship in relation to the width W 31 of the lower end of the fine projections 3.
2W 31 ≤ H 31 ≤ 4W 31
第2領域32において、少なくとも微細凸部3の側壁34は湾曲面により構成される。図2に示すように、第2領域32は、全体がドーム状に湾曲していてもよいし、図3に示すように、先端部(頂部)33が略平坦面(第1面2Aに略平行な面)であって、側壁34が外側に凸状に湾曲していてもよい。 In the second region 32, at least the side wall 34 of the fine convex portion 3 is composed of a curved surface. As shown in FIG. 2, the entire second region 32 may be curved in a dome shape, and as shown in FIG. 3, the tip portion (top) 33 is a substantially flat surface (substantially referred to as the first surface 2A). It is a parallel surface), and the side wall 34 may be curved outward in a convex shape.
第2領域32の第2点P322における幅W32は、例えば、第1領域31の下端の幅W31の0.1〜0.3倍程度であってもよい。第2領域32の高さH32は、特に限定されないが、例えば、10nm〜100nm程度であってもよい。隣接する微細凸部3の間隔Dは、特に限定されないが、例えば、50nm〜500nm程度であってもよく、100nm〜250nm程度であってもよい。なお、微細凸部3の周囲に当該微細凸部3とは異なる形状の凸部が存在する場合であっても、当該微細凸部3と当該凸部との間隔は、上記範囲内であってもよい。 Width W 32 of the second point P322 of the second region 32 may be, for example, about 0.1 to 0.3 times the width W 31 of the lower end of the first region 31. The height H 32 of the second region 32 is not particularly limited, for example, it may be about 10 nm to 100 nm. The distance D between the adjacent fine convex portions 3 is not particularly limited, but may be, for example, about 50 nm to 500 nm or about 100 nm to 250 nm. Even if there is a convex portion having a shape different from that of the fine convex portion 3 around the fine convex portion 3, the distance between the fine convex portion 3 and the convex portion is within the above range. May be good.
上述した構成を有する第1の実施形態に係るインプリントモールド1においては、微細凸部3が略柱状であり、その軸方向に沿って実質的に同一幅W31の第1領域と、少なくとも側壁34が湾曲し、先端部(頂部)33に向かって幅W32が漸減する第2領域とを含む。そのため、第1の実施形態に係るインプリントモールド1を用いたインプリント処理を経てレプリカモールドを作製し、当該レプリカモールドを用いたインプリント処理により、第1の実施形態に係るインプリントモールド1の微細凸部3と実質的に同一形状の微細凸部を有する微細凹凸構造体(微細凸状構造体)を、安価に、かつ簡便に製造することができる。 In the imprint mold 1 according to the first embodiment having the above-described configuration, the fine convex portion 3 has a substantially columnar shape, and the first region having substantially the same width W 31 and at least the side wall along the axial direction thereof. A second region in which 34 is curved and the width W 32 gradually decreases toward the tip (top) 33 is included. Therefore, a replica mold is produced through the imprint process using the imprint mold 1 according to the first embodiment, and the imprint mold 1 according to the first embodiment is produced by the imprint process using the replica mold. A fine concavo-convex structure (fine convex structure) having a fine convex portion having substantially the same shape as the fine convex portion 3 can be manufactured inexpensively and easily.
[インプリントモールドの製造方法]
次に、第1の実施形態に係るインプリントモールド1の製造方法の一例を説明する。図4は、第1の実施形態に係るインプリントモールドの製造方法の各工程を切断端面にて示す工程フロー図である。
[Manufacturing method of imprint mold]
Next, an example of the method for manufacturing the imprint mold 1 according to the first embodiment will be described. FIG. 4 is a process flow chart showing each process of the imprint mold manufacturing method according to the first embodiment on the cut end face.
まず、第1面2A及びそれに対向する第2面2Bを有するシリコン基板20を準備し、当該シリコン基板20の第1面20A上にシリカ粒子41を含有するレジスト組成物40をスピンコート法等により塗布する(図4(A)参照)。 First, a silicon substrate 20 having a first surface 2A and a second surface 2B facing the first surface 2A is prepared, and a resist composition 40 containing silica particles 41 is applied on the first surface 20A of the silicon substrate 20 by a spin coating method or the like. Apply (see FIG. 4 (A)).
レジスト組成物40に含まれるシリカ粒子41としては、平均粒子径(数平均粒子径)が5nm〜300μm、好ましくは5nm〜1000nmのものが挙げられる。シリカ粒子41の粒径分布は、特に限定されないが、可能な限り狭いのが好ましい。シリカ粒子41の粒径分布は、微細凸部3の形状を決める重要なファクターの一つであり、粒径分布の狭いシリカ粒子41を用いることで、所望とする形状の微細凸部3の形成が可能となり、微細凸部3の形状のバラツキを低減することができる。 Examples of the silica particles 41 contained in the resist composition 40 include those having an average particle diameter (number average particle diameter) of 5 nm to 300 μm, preferably 5 nm to 1000 nm. The particle size distribution of the silica particles 41 is not particularly limited, but is preferably as narrow as possible. The particle size distribution of the silica particles 41 is one of the important factors that determine the shape of the fine convex portion 3, and by using the silica particles 41 having a narrow particle size distribution, the fine convex portion 3 having a desired shape is formed. This makes it possible to reduce variations in the shape of the fine convex portion 3.
さらに、シリカ粒子41としては、その表面がメチル基、エチル基、オクタデシル基等のアルキル基等の官能基により修飾されてなるものが用いられ得る。シリカ粒子41の表面が上記官能基により修飾されていることで、レジスト組成物40中においてシリカ粒子41を凝集させることなく、適度に分散させることができる。なお、シリカ粒子41の表面を上記官能基により修飾する方法としては、例えば、シリカ粒子にUVオゾン処理、プラズマ処理、真空紫外(VUV)処理を施すことでその表面を活性化し、当該表面が活性化されたシリカ粒子を、メチル基、エチル基、オクタデシル基等のアルキル基を含むシランカップリング剤溶液中に浸漬させる、又は当該シランカップリング剤のガス雰囲気下に暴露する方法等が挙げられる。 Further, as the silica particles 41, those whose surface is modified with a functional group such as an alkyl group such as a methyl group, an ethyl group or an octadecyl group can be used. Since the surface of the silica particles 41 is modified with the above functional groups, the silica particles 41 can be appropriately dispersed in the resist composition 40 without agglutination. As a method of modifying the surface of the silica particles 41 with the above functional groups, for example, the surface of the silica particles is activated by subjecting the silica particles to UV ozone treatment, plasma treatment, or vacuum ultraviolet (VUV) treatment, and the surface is activated. Examples thereof include a method of immersing the converted silica particles in a silane coupling agent solution containing an alkyl group such as a methyl group, an ethyl group and an octadecyl group, or a method of exposing the silane coupling agent to a gas atmosphere.
レジスト組成物40を構成する樹脂材料としては、例えば、ポジ型又はネガ型レジスト、UV硬化性樹脂等を用いることができる。ポジ型レジストとしては、ビスフェノールA骨格ノボラックレジスト等のノボラック系ポリマーと光酸発生剤とクエンチャー(溶解抑止剤)とを含むものを例示することができ、ネガ型レジストとしては、ビスフェノールA骨格ノボラックレジスト等のノボラック系ポリマーと光酸発生剤と架橋剤とを含むものを例示することができる。UV硬化性樹脂としては、アクリル系モノマーと光開始剤とを含むものを例示することができる。 As the resin material constituting the resist composition 40, for example, a positive type or negative type resist, a UV curable resin and the like can be used. Examples of the positive resist include those containing a novolak polymer such as a bisphenol A skeleton novolak resist, a photoacid generator, and a quencher (dissolution inhibitor), and the negative resist includes a bisphenol A skeleton novolac. Examples thereof include a novolak polymer such as a resist, a photoacid generator, and a cross-linking agent. Examples of the UV curable resin include those containing an acrylic monomer and a photoinitiator.
上記レジスト組成物40には、シリカ粒子41の分散性や表面エネルギーを調整可能な界面活性剤等の添加剤等が含まれ得る。これにより、レジスト組成物40中においても、シリコン基板20の第1面20A上に塗布された状態においても、シリカ粒子41を凝集させることなく、適度に分散させることができる。 The resist composition 40 may contain additives such as a surfactant whose dispersibility and surface energy of the silica particles 41 can be adjusted. As a result, the silica particles 41 can be appropriately dispersed in the resist composition 40 and in the state of being applied on the first surface 20A of the silicon substrate 20 without agglutinating the silica particles 41.
次に、シリコン基板20の第1面20A上に塗布されたレジスト組成物40を硬化させる(図4(B)参照)。レジスト組成物40を硬化させる方法としては、当該レジスト組成物40を構成する樹脂材料の硬化特性に応じた方法を採用することができる。例えば、レジスト組成物40を構成する樹脂材料が紫外線硬化性樹脂である場合には、レジスト組成物40に紫外線UVを照射することにより、レジスト組成物40を硬化させ得る。 Next, the resist composition 40 applied on the first surface 20A of the silicon substrate 20 is cured (see FIG. 4B). As a method for curing the resist composition 40, a method according to the curing characteristics of the resin material constituting the resist composition 40 can be adopted. For example, when the resin material constituting the resist composition 40 is an ultraviolet curable resin, the resist composition 40 can be cured by irradiating the resist composition 40 with ultraviolet UV rays.
レジスト組成物40を紫外線UVの照射により硬化させる際、所望により、所定の開口部を有するマスクを用いてパターニングしてもよい。レジスト組成物40を構成する樹脂材料がネガ型フォトレジスト材料である場合、開口部を介して露光された領域のレジスト組成物40のみを硬化させることができ、シリコン基板20の第1面20A上における所望とする領域にのみ微細凸部3を形成することができる。 When the resist composition 40 is cured by irradiation with ultraviolet rays and UV rays, if desired, a mask having a predetermined opening may be used for patterning. When the resin material constituting the resist composition 40 is a negative photoresist material, only the resist composition 40 in the region exposed through the opening can be cured, and the resist composition 40 can be cured on the first surface 20A of the silicon substrate 20. The fine convex portion 3 can be formed only in a desired region in the above.
続いて、シリコン基板20の第1面20A上において硬化したレジスト組成物40中の樹脂材料をアッシング等により除去する(図4(C)参照)。これにより、シリコン基板20の第1面20A上に、適度に分散した状態でシリカ粒子41を残存させることができる。このように、シリカ粒子41は、シリコン基板20の第1面20A上に直接配置される。なお、直接配置されるとは、シリカ粒子41とシリコン基板20の第1面20Aとの間に、別個のマスク材等が介在していないことを意味する。 Subsequently, the resin material in the resist composition 40 cured on the first surface 20A of the silicon substrate 20 is removed by ashing or the like (see FIG. 4C). As a result, the silica particles 41 can be left on the first surface 20A of the silicon substrate 20 in a state of being appropriately dispersed. In this way, the silica particles 41 are arranged directly on the first surface 20A of the silicon substrate 20. Note that the direct arrangement means that a separate mask material or the like is not interposed between the silica particles 41 and the first surface 20A of the silicon substrate 20.
そして、シリカ粒子41をマスクとして、臭化水素(HBr)をエッチングガスとして用いる異方性ドライエッチング処理を行う(図4(D)参照)。かかるドライエッチング処理において、シリカ粒子41とシリコン基板20とのエッチング選択比に応じて、シリコン基板20の第1面20A側がエッチングされ、ピラー状(略柱状)のパターンが形成される。このとき、シリカ粒子41もエッチングされるが、シリカ粒子41がその半径分エッチングされるまでの間は、シリカ粒子41により被覆されていない部分がシリコン基板の厚さ方向に沿ってエッチングされるため、ピラー状のパターンが形成される(図4(D)参照)。その後、シリカ粒子41がさらにエッチングされると、シリカ粒子41により被覆されていたピラー状のパターンの先端の周縁部がエッチングされ、側壁が湾曲面として形成される(図4(E)参照)。そして、シリカ粒子41が消失してしまう前又は消失するのと略同時にエッチング処理を終了する。これにより、図2又は図3に示す形状を有する微細凸部3がシリコン基板20の第1面20A側に形成される。 Then, an anisotropic dry etching process using hydrogen bromide (HBr) as an etching gas is performed using the silica particles 41 as a mask (see FIG. 4D). In such a dry etching process, the first surface 20A side of the silicon substrate 20 is etched according to the etching selectivity of the silica particles 41 and the silicon substrate 20, and a pillar-shaped (substantially columnar) pattern is formed. At this time, the silica particles 41 are also etched, but until the silica particles 41 are etched by the radius thereof, the portion not covered by the silica particles 41 is etched along the thickness direction of the silicon substrate. , A pillar-shaped pattern is formed (see FIG. 4 (D)). After that, when the silica particles 41 are further etched, the peripheral edge of the tip of the pillar-shaped pattern covered with the silica particles 41 is etched, and the side wall is formed as a curved surface (see FIG. 4E). Then, the etching process is completed before or substantially at the same time as the silica particles 41 disappear. As a result, the fine convex portion 3 having the shape shown in FIG. 2 or 3 is formed on the first surface 20A side of the silicon substrate 20.
上述したように、第1の実施形態において、シリカ粒子41がその半径分エッチングされるまでの間は、シリカ粒子41の直径に対応した寸法を有するピラー状のパターンが形成され、その後ピラー状のパターンの先端の周縁部がエッチングされるため、略柱状の第1領域31と、少なくとも側壁34が湾曲面により構成される第2領域32とを含む微細凸部3が形成される。そのため、第1領域31の下端の幅W31は、エッチングマスクとしてのシリカ粒子41の直径と実質的に同一となり、第1領域31の高さH31は、シリカ粒子41の半径とエッチング選択比との積により表される。よって、第1領域31の高さH31は、微細凸部3の下端の幅W31との関係において下記式の関係により表され得る。
1.5W31≦H31≦5W31
As described above, in the first embodiment, a pillar-shaped pattern having dimensions corresponding to the diameter of the silica particles 41 is formed until the silica particles 41 are etched by the radius thereof, and then the pillar-shaped pattern is formed. Since the peripheral edge of the tip of the pattern is etched, a fine convex portion 3 including a substantially columnar first region 31 and a second region 32 whose side wall 34 is formed of a curved surface is formed. Therefore, the width W 31 of the lower end of the first region 31, the diameter of the silica particles 41 and becomes substantially the same as an etching mask, the height H 31 of the first region 31 has a radius etch selectivity of the silica particles 41 It is represented by the product of. Therefore, the height H 31 of the first region 31 can be represented by the following formula relationship in relation to the width W 31 of the lower end of the fine projections 3.
1.5W 31 ≤ H 31 ≤ 5W 31
最後に、フッ酸(HF)等を用いて、微細凸部3上に残存するシリカ粒子41をエッチングして除去する。これにより、軸方向に沿って実質的に同一幅W31の第1領域と、少なくとも側壁34が湾曲し、先端部(頂部)33に向かって幅W32が漸減する第2領域とを含む微細凸部3を備えるインプリントモールド1が製造され得る。 Finally, using hydrofluoric acid (HF) or the like, the silica particles 41 remaining on the fine convex portion 3 are etched and removed. As a result, a fine region including a first region having substantially the same width W 31 along the axial direction and a second region in which at least the side wall 34 is curved and the width W 32 gradually decreases toward the tip (top) 33. An imprint mold 1 having a protrusion 3 can be manufactured.
上述した第1の実施形態に係るインプリントモールドの製造方法によれば、レジスト組成物40中に含まれるシリカ粒子41をマスクとしたエッチング処理により、所望とする形状の微細凸部3を形成することができるため、金属汚染等を生じさせることなく、インプリントモールド1を安価に製造することができる。 According to the method for producing an imprint mold according to the first embodiment described above, the fine convex portion 3 having a desired shape is formed by an etching process using the silica particles 41 contained in the resist composition 40 as a mask. Therefore, the imprint mold 1 can be manufactured at low cost without causing metal contamination or the like.
〔第2の実施形態〕
図5は、第2の実施形態に係る微細凹凸構造体の一具体例としての微細凸状構造体の概略構成を示す切断端面図であり、図6は、第2の実施形態に係る微細凹凸構造体における微細凸部の概略構成を示す部分拡大切断端面図であり、図7は、第2の実施形態に係る微細凹凸構造体における微細凸部の他の態様の概略構成を示す部分拡大切断端面図である。なお、第2の実施形態において、微細凸部を備える微細凸状構造体としてのインプリントモールドを例に挙げて説明するが、この態様に限定されるものではない。第2の実施形態に係る微細凹凸構造体には、当該インプリントモールドを用いたインプリント処理を経て作製され、微細凹部を備える微細凹状構造体(例えばレプリカモールド等)や、当該レプリカモールドを用いたインプリント処理を経て作製され、微細凸部を備える微細凸状構造体(例えば、インプリントモールド等も含む)も含まれ得る。
[Second Embodiment]
FIG. 5 is a cut end view showing a schematic configuration of a fine convex structure as a specific example of the fine uneven structure according to the second embodiment, and FIG. 6 is a cut end view showing a schematic configuration of the fine convex structure according to the second embodiment. FIG. 7 is a partially enlarged cut end view showing a schematic configuration of a fine convex portion in a structure, and FIG. 7 is a partially enlarged cut showing a schematic configuration of another aspect of the fine convex portion in the microconvex structure according to the second embodiment. It is an end view. In the second embodiment, an imprint mold as a fine convex structure including a fine convex portion will be described as an example, but the present invention is not limited to this embodiment. For the fine concavo-convex structure according to the second embodiment, a fine concave structure (for example, a replica mold) which is manufactured through an imprint process using the imprint mold and has fine recesses, or the replica mold is used. A fine convex structure (including, for example, an imprint mold), which is produced through the imprinting process and has a fine convex portion, may also be included.
[インプリントモールド]
図5に示すように、第2の実施形態に係るインプリントモールド1は、第1面2A及び当該第1面2Aに対向する第2面2Bを有する基部2と、基部2の第1面2A側に位置する、ピラー状の複数の微細凸部3とを備える。基部2と微細凸部3とは、同一材料により構成されていてもよいし、異なる材料により構成されていてもよい。インプリントモールド1は、例えば、シリコン、窒化ガリウム等の半導体;石英ガラス、ソーダガラス、蛍石、フッ化カルシウム基板、フッ化マグネシウム基板、アクリルガラス等のガラス;ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリエチレン、シリコーン等の樹脂;ニッケル、チタン、アルミニウム等の金属等により構成されていてもよい。基部2と微細凸部3とが異なる材料により構成される場合、基部2及び微細凸部3のそれぞれは、上記のインプリントモールド1を構成する材料として例示したものの中から選択される任意の材料により構成されていればよい。
[Imprint mold]
As shown in FIG. 5, the imprint mold 1 according to the second embodiment has a base portion 2 having a first surface 2A and a second surface 2B facing the first surface 2A, and a first surface 2A of the base portion 2. It is provided with a plurality of pillar-shaped fine convex portions 3 located on the side. The base portion 2 and the fine convex portion 3 may be made of the same material or may be made of different materials. The imprint mold 1 is, for example, a semiconductor such as silicon or gallium nitride; glass such as quartz glass, soda glass, fluorite, calcium fluoride substrate, magnesium fluoride substrate, acrylic glass; polycarbonate, polypropylene, polyethylene, silicone or the like. Resin: It may be composed of a metal such as nickel, titanium, or aluminum. When the base portion 2 and the fine convex portion 3 are made of different materials, each of the base portion 2 and the fine convex portion 3 is an arbitrary material selected from those exemplified as the materials constituting the above-mentioned imprint mold 1. It may be composed of.
基部2の平面視形状としては、特に限定されるものではなく、例えば、略矩形状、略円形状等が挙げられる。後述するように、第2の実施形態に係るインプリントモールド1がシリコン基板20(図8(A)参照)を用いて製造される場合、基部2の平面視形状は、通常、略円形状である。 The plan view shape of the base portion 2 is not particularly limited, and examples thereof include a substantially rectangular shape and a substantially circular shape. As will be described later, when the imprint mold 1 according to the second embodiment is manufactured using the silicon substrate 20 (see FIG. 8A), the plan view shape of the base portion 2 is usually a substantially circular shape. is there.
基部2の大きさも特に限定されるものではないが、例えば、基部2の平面視形状が略円形状である場合には200〜300mmφ程度である。また、基部2の厚さT2は、強度、取り扱い適性等を考慮し、例えば、100μm〜1mm程度の範囲で適宜設定され得る。 The size of the base 2 is not particularly limited, but for example, when the plan view shape of the base 2 is a substantially circular shape, it is about 200 to 300 mmφ. The thickness T 2 of the base 2, the intensity, considering handling properties, etc., for example, may be appropriately set within a range of about 100Myuemu~1mm.
図6に示すように、第2の実施形態において、微細凸部3は、基部2の第1面2A側に位置し、第1面2Aから当該第1面2Aの略直交方向に突出する第1領域31と、第1領域31に連続する第2領域32とを含む。ここで、略直交方向とは、第1面2Aに対して約90°で交差する方向であり、例えば、80°〜90°で交差する方向が含まれる。 As shown in FIG. 6, in the second embodiment, the fine convex portion 3 is located on the first surface 2A side of the base portion 2 and projects from the first surface 2A in a substantially orthogonal direction to the first surface 2A. One region 31 and a second region 32 continuous with the first region 31 are included. Here, the substantially orthogonal direction is a direction that intersects the first surface 2A at about 90 °, and includes, for example, a direction that intersects at 80 ° to 90 °.
第1領域31は、第1面2A側から微細凸部3の先端部(頂部)33に向かって実質的に同一の幅W31を有する領域である。第2領域32は、微細凸部3の先端部(頂部)33に向かうに従って幅W32が漸減する領域である。 The first region 31 is a region having substantially the same width W 31 from the first surface 2A side toward the tip (top) 33 of the fine convex portion 3. The second region 32 is a region in which the width W 32 gradually decreases toward the tip (top) 33 of the fine convex portion 3.
第2の実施形態において、インプリントモールド1の基部2の厚さ方向における切断面を見たときに、第1領域31の側壁34上の第1点P311と第2点P312とを結ぶ第1線分L1の基部2の第1面2Aに対する傾きθ1は、第2領域32の側壁34上の第1点321と第2点322とを結ぶ第2線分L2の基部2の第1面2Aに対する傾きθ2よりも大きい。したがって、微細凸部3の第1領域31及び第2領域32は、当該傾きθ1,θ2によっても定義され得る。傾きθ1は、例えば、75°〜90°である。傾きθ2は、例えば、30°〜80°である。なお、第1領域31の第1点P311は、基部2の第1面2Aから第1領域31の高さH31の半分の高さ(H31/2)に位置する点であり、第2点P312は、第1領域31における最も先端部(頂部)33側に位置する点である。また、第2領域32の第1点P321は、第1領域31の第2点P312と同一の高さ位置にある点であり、第2点P322は、第1点P321から第2領域32の高さH32の半分の高さ(H32/2)に位置する点である。第1領域31の第1点P311よりも先端部33に近い側における第1領域31の側壁34は、第1点P311よりも先端部33から遠い(基部2の第1面2Aに近い)側における第1領域31の側壁34よりも基部2の第1面2Aに対して大きな傾きを有していてもよい。すなわち、第1領域31における基部2の第1面2Aに平行な断面の面積は、基部2の第1面2Aに近くなるほど大きくなっていてもよい。これにより、微細凸部3の物理的な強度が高くなることが期待される。また、第1領域31の側壁34が基部2の第1面2Aに連続する部分の形状は、ラウンド形状であってもよい。これにより、当該連続する部分に生じ得る応力を分散することができる。 In the second embodiment, when the cut surface of the base 2 of the imprint mold 1 in the thickness direction is viewed, the first point P311 and the second point P312 on the side wall 34 of the first region 31 are connected. The inclination θ1 of the base 2 of the line segment L1 with respect to the first surface 2A is the first surface 2A of the base 2 of the second line segment L2 connecting the first point 321 and the second point 322 on the side wall 34 of the second region 32. Greater than the slope θ2 with respect to. Therefore, the first region 31 and the second region 32 of the fine convex portion 3 can also be defined by the inclinations θ1 and θ2. The slope θ1 is, for example, 75 ° to 90 °. The slope θ2 is, for example, 30 ° to 80 °. The first point P311 of the first region 31 is a point located at half the height (H 31/2 ) of the height H 31 of the first region 31 from the first surface 2A of the base portion 2, and is the second. The point P312 is a point located on the most tip (top) 33 side in the first region 31. Further, the first point P321 of the second region 32 is a point at the same height position as the second point P312 of the first region 31, and the second point P322 is from the first point P321 to the second region 32. a point located on half the height of the height H 32 (H 32/2) . The side wall 34 of the first region 31 on the side closer to the tip 33 than the first point P311 of the first region 31 is farther from the tip 33 than the first point P311 (closer to the first surface 2A of the base 2). It may have a larger inclination with respect to the first surface 2A of the base portion 2 than the side wall 34 of the first region 31 in the above. That is, the area of the cross section parallel to the first surface 2A of the base portion 2 in the first region 31 may become larger as it gets closer to the first surface 2A of the base portion 2. As a result, it is expected that the physical strength of the fine convex portion 3 will increase. Further, the shape of the portion where the side wall 34 of the first region 31 is continuous with the first surface 2A of the base portion 2 may be a round shape. Thereby, the stress that can be generated in the continuous portion can be dispersed.
第1領域31における「実質的に同一の幅W31を有する」とは、第2領域32に比べ、第1面2A側から先端部33に向かう方向に従う第1領域31の幅W31の減少割合が小さい、又は第1面2A側から先端部33に向かう方向に従って第1領域31の幅W31が減少しないことを意味する。例えば、第1領域31の下端部(図6において基部2の第1面2Aに連続する部分)における幅W31と第1領域31の第2点P312における幅との差分をdW31、第2領域32の第1点P321における幅と先端部33における幅との差分をdW32としたとき、dW31/H31の値がdW32/H32の値よりも小さい場合に、第1領域31の幅W31が実質的に同一であると評価することができる。dW31/H31の値をdW32/H32の値の半分以下とすると、微細凸部3のアスペクト比(高さ/幅)が大きくなり、種々の機能の向上が期待される。 “Having substantially the same width W 31 ” in the first region 31 means that the width W 31 of the first region 31 is reduced in the direction from the first surface 2A side toward the tip portion 33 as compared with the second region 32. It means that the width W 31 of the first region 31 does not decrease as the ratio is small or the direction from the first surface 2A side toward the tip portion 33. For example, the difference between the width W 31 at the lower end of the first region 31 (the portion continuous with the first surface 2A of the base 2 in FIG. 6) and the width at the second point P312 of the first region 31 is dW 31 and the second. when the difference between the width in the width and the distal end portion 33 in the first point P321 of the area 32 and dW 32, when the value of dW 31 / H 31 is smaller than the value of dW 32 / H 32, the first region 31 It can be evaluated that the widths W 31 of are substantially the same. When the value of dW 31 / H 31 is set to half or less of the value of dW 32 / H 32 , the aspect ratio (height / width) of the fine convex portion 3 becomes large, and improvement of various functions is expected.
第1領域31の幅W31が基部2の第1面2A側から先端部33に向かう方向に従って減少する場合において、dW31/H31は、例えば、0.1〜0.3程度であってもよい。第1領域31の幅W31が基部2の第1面2A側から先端部33に向かう方向に従って減少する場合、又は当該方向に従って変化しない場合において、dW32/H32は、0.3〜2.0程度であってもよい。dW31/H31及びdW32/H32を上記範囲にすることで、全体として微細凸部3のアスペクト比(高さ/幅)を大きくすることができ、微細凸部3の物理的な強度をさらに高めることができる。 In the case where the width W 31 of the first region 31 is reduced according to the direction toward the distal end portion 33 from the first surface 2A side of the base 2, dW 31 / H 31 is, for example, about 0.1 to 0.3 May be good. If the width W 31 of the first region 31 is reduced according to the direction toward the distal end portion 33 from the first surface 2A side of the base 2, or in the case where no change in accordance with the direction, dW 32 / H 32 is 0.3 to 2 It may be about 0.0. By setting dW 31 / H 31 and dW 32 / H 32 in the above range, the aspect ratio (height / width) of the fine convex portion 3 can be increased as a whole, and the physical strength of the fine convex portion 3 can be increased. Can be further enhanced.
基部2の厚さ方向における微細凸部3の切断面を、先端部33が上方に位置し、基部2が下方に位置する状態で任意の方向から見たときに、微細凸部3は、左右対称の形状を有していてもよいし、左右非対称の形状を有していてもよい。図6及び図7に示す微細凸部3は、当該切断面の第1の側(例えば左側)と当該第1の側に対向する第2の側(例えば右側)とのそれぞれにおける第1領域31の第1点P311、第2点P312、第2領域の第1点P321及び第2点P322の水平方向位置、並びに第1領域31の側壁34の傾き(基部2の第1面2Aに対する傾き)が略一致しており、左右対称の形状を有していると評価され得る。この場合においては、複数の微細凸部3による機能が等方的に現われ得る。一方、当該切断面の第1の側(例えば左側)と当該第1の側に対向する第2の側(例えば右側)とのそれぞれにおける第1領域31の第1点P311、第2点P312、第2領域の第1点P321及び第2点P322の水平方向位置、並びに第1領域31の側壁34の傾き(基部2の第1面2Aに対する傾き)のうちの少なくとも1つが略一致していない場合、微細凸部3は、左右非対称の形状を有していると評価され得る。この場合においては、複数の微細凸部3による機能が異方的に現われ得る。例えば、第1の側(例えば左側)から見た第2領域32の形状や高さと、第2の側(例えば右側)から見た第2領域32の形状や高さとが異なる場合、第1の側によって発現される機能と第2の側によって発現される機能との程度等が異なり得る。 When the cut surface of the fine convex portion 3 in the thickness direction of the base portion 2 is viewed from an arbitrary direction with the tip portion 33 located upward and the base portion 2 located downward, the fine convex portions 3 are left and right. It may have a symmetrical shape or may have a left-right asymmetrical shape. The fine convex portion 3 shown in FIGS. 6 and 7 is a first region 31 on each of a first side (for example, the left side) of the cut surface and a second side (for example, the right side) facing the first side. 1st point P311 and 2nd point P312, horizontal positions of 1st point P321 and 2nd point P322 of the 2nd region, and inclination of the side wall 34 of the 1st region 31 (inclination of the base 2 with respect to the 1st surface 2A) Are substantially the same, and can be evaluated as having a symmetrical shape. In this case, the function of the plurality of fine convex portions 3 may appear isotropically. On the other hand, the first point P311 and the second point P312 of the first region 31 on the first side (for example, the left side) of the cut surface and the second side (for example, the right side) facing the first side, respectively. At least one of the horizontal positions of the first point P321 and the second point P322 of the second region and the inclination of the side wall 34 of the first region 31 (the inclination of the base 2 with respect to the first surface 2A) does not substantially match. In this case, the fine convex portion 3 can be evaluated to have a left-right asymmetrical shape. In this case, the function of the plurality of fine convex portions 3 may appear anisotropically. For example, when the shape and height of the second region 32 seen from the first side (for example, the left side) are different from the shape and height of the second region 32 seen from the second side (for example, the right side), the first The degree of function expressed by the side and the function expressed by the second side may differ.
微細凸部3の平面視形状は、特に限定されるものではないが、後述するシリカ粒子41の形状、分散性等に応じて適宜設定され得る。微細凸部3の平面視形状の一態様は、略円形状である。また、微細凸部3の平面視形状の別の一態様は、輪郭が曲線により構成される島状の形状である。 The plan-view shape of the fine convex portion 3 is not particularly limited, but may be appropriately set according to the shape, dispersibility, and the like of the silica particles 41 described later. One aspect of the plan view shape of the fine convex portion 3 is a substantially circular shape. Further, another aspect of the plan view shape of the fine convex portion 3 is an island-shaped shape whose contour is composed of a curved line.
平面視略円形状の微細凸部3の寸法は、特に限定されるものではない。後述するように、第2の実施形態に係るインプリントモールド1は、シリカ粒子41をマスクとして用いたエッチング処理を経て製造され得るため(図8参照)、微細凸部3の寸法は、シリカ粒子41の粒度分布、分散性等に応じた範囲に設定され得る。例えば、微細凸部3の寸法は、10nm〜300μm程度である。なお、微細凸部3の寸法は、平面視における微細凸部3の側壁34の外接円により定義され、走査型電子顕微鏡(例えば、製品名:SU−8000,日立ハイテクノロジーズ社製)、透過型電子顕微鏡、原子間力顕微鏡等を用いて測定され得る。 The dimensions of the fine convex portion 3 having a substantially circular shape in a plan view are not particularly limited. As will be described later, since the imprint mold 1 according to the second embodiment can be manufactured through an etching process using the silica particles 41 as a mask (see FIG. 8), the dimensions of the fine convex portion 3 are the silica particles. It can be set in a range according to the particle size distribution, dispersibility, etc. of 41. For example, the size of the fine convex portion 3 is about 10 nm to 300 μm. The dimensions of the fine convex portion 3 are defined by the circumscribed circle of the side wall 34 of the fine convex portion 3 in a plan view, and are a scanning electron microscope (for example, product name: SU-8000, manufactured by Hitachi High-Technologies Co., Ltd.) and a transmission type. It can be measured using an electron microscope, an atomic force microscope, or the like.
第1領域31の幅W31も同様に、上記シリカ粒子41の粒度分布(粒径分布)、分散性等に応じた範囲に設定され得る。例えば、微細凸部3の第1領域31の幅W31は、5nm〜300μm程度であり、5〜500nm程度であってもよく、10〜300nm程度であってもよい。なお、微細凸部3の第1領域31の幅W31は、第1領域31が基部2の第1面2Aに連続する部分における幅と定義され、走査型電子顕微鏡(例えば、製品名:SU−8000,日立ハイテクノロジーズ社製)、透過型電子顕微鏡、原子間力顕微鏡等を用いて測定され得る。 Similarly the width W 31 of the first region 31, the particle size distribution of the silica particles 41 (particle size distribution) can be set in a range corresponding to the dispersibility and the like. For example, the width W 31 of the first region 31 of the fine convex portion 3 is about 5 nm to 300 μm, may be about 5 to 500 nm, or may be about 10 to 300 nm. The width W 31 of the first region 31 of the fine convex portion 3 is defined as the width of the portion where the first region 31 is continuous with the first surface 2A of the base portion 2, and is defined as a scanning electron microscope (for example, product name: SU). -8000, manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation), can be measured using a transmission electron microscope, an atomic force microscope, or the like.
微細凸部3の高さH3は、特に限定されるものではない。後述するように、第2の実施形態に係るインプリントモールド1は、シリカ粒子41をマスクとして用いたシリコン基板20のエッチング処理を経て製造され得るため、微細凸部3の高さH3は、シリカ粒子41とシリコン基板20とのエッチング選択比に応じて設定され得る。例えば、微細凸部3の高さH3は、10〜1000nm程度であり、50〜800nm程度であってもよく、100〜600nm程度であってもよい。 The height H 3 of the fine convex portion 3 is not particularly limited. As will be described later, since the imprint mold 1 according to the second embodiment can be manufactured through an etching process of the silicon substrate 20 using the silica particles 41 as a mask, the height H 3 of the fine convex portion 3 is set. It can be set according to the etching selectivity of the silica particles 41 and the silicon substrate 20. For example, the height H 3 of the fine projections 3 is about 10 to 1000 nm, may be about 50 to 800 nm, may be about 100-600 nm.
微細凸部3の第1領域31の高さH31は、シリカ粒子41とシリコン基板20とのエッチング選択比及びシリカ粒子41の直径等に応じて設定され得る。また、第2領域32の高さH32は、シリカ粒子41とシリコン基板20とのエッチング選択比等に応じて設定され得る。例えば、第1の領域31の高さH31は、微細凸部3の下端の幅W31との関係において下記式の関係により表され得る。
1.5W31≦H31≦5W31
さらに、第1の領域31の高さH31は、微細凸部3の下端の幅W31との関係において下記式の関係により表されてもよい。
2W31≦H31≦4W31
The height H 31 of the first region 31 of the fine convex portion 3 can be set according to the etching selectivity between the silica particles 41 and the silicon substrate 20, the diameter of the silica particles 41, and the like. The height H 32 of the second region 32 may be set according to the etching selection ratio and the like of the silica particles 41 and the silicon substrate 20. For example, the height H 31 of the first region 31 can be represented by the following formula relationship in relation to the width W 31 of the lower end of the fine projections 3.
1.5W 31 ≤ H 31 ≤ 5W 31
Further, the height H 31 of the first region 31 may be represented by the following formula relationship in relation to the width W 31 of the lower end of the fine projections 3.
2W 31 ≤ H 31 ≤ 4W 31
第2の実施形態に係るインプリントモールド1において、微細凸部3の第2領域32の先端部(頂部)33は先鋭形状を有する。微細凸部3の先端部(頂部)33が先鋭形状を有することで、当該インプリントモールド1を用いたインプリント処理時においてインプリント樹脂からの離型が容易となる。 In the imprint mold 1 according to the second embodiment, the tip (top) 33 of the second region 32 of the fine convex portion 3 has a sharpened shape. Since the tip (top) 33 of the fine convex portion 3 has a sharpened shape, it becomes easy to release the mold from the imprint resin during the imprint process using the imprint mold 1.
第2の実施形態において、第1領域31と第2領域32との連続部には、微細凸部3の略全周に亘る周状段差部35が設けられている。このような周状段差部35が設けられていることで、特に図6に示す態様においては、平面視における先鋭形状の面積密度を増大させることができ、当該インプリントモールド1を用いて得られる樹脂シート等において抗菌作用の向上が期待される。なお、ある種の菌においては、先鋭形状を有する微細凸部3上に足場を形成し難く、それにより当該菌の増殖を抑制可能であるものと考えられる。 In the second embodiment, the continuous portion between the first region 31 and the second region 32 is provided with a circumferential step portion 35 extending over substantially the entire circumference of the fine convex portion 3. By providing such a circumferential step portion 35, it is possible to increase the area density of the sharp-edged shape in a plan view, particularly in the embodiment shown in FIG. 6, which can be obtained by using the imprint mold 1. It is expected that the antibacterial action will be improved in resin sheets and the like. It is considered that it is difficult for certain bacteria to form a scaffold on the fine convex portion 3 having a sharp shape, whereby the growth of the bacteria can be suppressed.
周状段差部35は、図6に示すように、先端部(頂部)33側に向かって開口する凹溝状に構成されていてもよいし、図7に示すように、階段状に構成されていてもよい。後述するインプリントモールド1の製造方法におけるエッチング条件を調整することで、周状段差部35の形状が調整され得る。 As shown in FIG. 6, the peripheral step portion 35 may be configured in a concave groove shape that opens toward the tip portion (top) 33 side, or as shown in FIG. 7, it is configured in a stepped shape. You may be. The shape of the circumferential step portion 35 can be adjusted by adjusting the etching conditions in the method for manufacturing the imprint mold 1 described later.
周状段差部35の幅W35は、特に限定されるものではなく、例えば、1nm〜30nm程度であってもよく、3nm〜20nm程度であってもよい。なお、周状段差部35の幅W35は、走査型電子顕微鏡(例えば、製品名:SU−8000,日立ハイテクノロジーズ社製)、透過型電子顕微鏡、原子間力顕微鏡等を用いて測定され得る。 The width W 35 of the circumferential step portion 35 is not particularly limited, and may be, for example, about 1 nm to 30 nm or about 3 nm to 20 nm. The width W 35 of the circumferential step portion 35 can be measured using a scanning electron microscope (for example, product name: SU-8000, manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation), a transmission electron microscope, an atomic force microscope, or the like. ..
第2領域32の第2点P322における幅W32は、例えば、第1領域31の下端の幅W31の0.1〜0.3倍程度であってもよい。第2領域32の高さH32は、特に限定されないが、例えば、10nm〜100nm程度であってもよい。隣接する微細凸部3の間隔Dは、特に限定されないが、例えば、50nm〜500nm程度であってもよく、100nm〜250nm程度であってもよい。なお、微細凸部3の周囲に当該微細凸部3とは異なる形状の凸部が存在する場合であっても、当該微細凸部3と当該凸部との間隔は、上記範囲内であってもよい。 Width W 32 of the second point P322 of the second region 32 may be, for example, about 0.1 to 0.3 times the width W 31 of the lower end of the first region 31. The height H 32 of the second region 32 is not particularly limited, for example, it may be about 10 nm to 100 nm. The distance D between the adjacent fine convex portions 3 is not particularly limited, but may be, for example, about 50 nm to 500 nm or about 100 nm to 250 nm. Even if there is a convex portion having a shape different from that of the fine convex portion 3 around the fine convex portion 3, the distance between the fine convex portion 3 and the convex portion is within the above range. May be good.
上述した構成を有する第2の実施形態に係るインプリントモールド1においては、微細凸部3が略柱状であり、その軸方向に沿って実質的に同一幅W31の第1領域と、先端部(頂部)33に向かって幅W32が漸減する第2領域とを含む。そのため、第2の実施形態に係るインプリントモールド1を用いたインプリント処理を経てレプリカモールドを作製し、当該レプリカモールドを用いたインプリント処理により、第1の実施形態に係るインプリントモールド1の微細凸部3と実質的に同一形状の微細凸部を有する微細凹凸構造体(微細凸状構造体)を、安価に、かつ簡便に製造することができる。 In the imprint mold 1 according to the second embodiment having the above-described configuration, the fine convex portion 3 has a substantially columnar shape, and the first region having substantially the same width W 31 and the tip portion along the axial direction thereof. It includes a second region in which the width W 32 gradually decreases toward (top) 33. Therefore, a replica mold is produced through the imprint process using the imprint mold 1 according to the second embodiment, and the imprint mold 1 according to the first embodiment is produced by the imprint process using the replica mold. A fine concavo-convex structure (fine convex structure) having a fine convex portion having substantially the same shape as the fine convex portion 3 can be manufactured inexpensively and easily.
[インプリントモールドの製造方法]
次に、第2の実施形態に係るインプリントモールド1の製造方法の一例を説明する。図8は、第2の実施形態に係るインプリントモールドの製造方法の各工程を切断端面にて示す工程フロー図である。
[Manufacturing method of imprint mold]
Next, an example of the method for manufacturing the imprint mold 1 according to the second embodiment will be described. FIG. 8 is a process flow chart showing each process of the imprint mold manufacturing method according to the second embodiment on the cut end face.
まず、第1面2A及びそれに対向する第2面2Bを有するシリコン基板20を準備し、当該シリコン基板20の第1面20A上にシリカ粒子41を含有するレジスト組成物40をスピンコート法により塗布する(図8(A)参照)。 First, a silicon substrate 20 having a first surface 2A and a second surface 2B facing the first surface 2A is prepared, and a resist composition 40 containing silica particles 41 is applied onto the first surface 20A of the silicon substrate 20 by a spin coating method. (See FIG. 8 (A)).
レジスト組成物40に含まれるシリカ粒子41としては、平均粒子径(数平均粒子径)が5nm〜300μm、好ましくは5nm〜1000nmのものが挙げられる。シリカ粒子41の粒径分布は、特に限定されないが、可能な限り狭いのが好ましい。シリカ粒子41の粒径分布は、微細凸部3の形状を決める重要なファクターの一つであり、粒径分布の狭いシリカ粒子41を用いることで、所望とする形状の微細凸部3の形成が可能となり、微細凸部3の形状のバラツキを低減することができる。 Examples of the silica particles 41 contained in the resist composition 40 include those having an average particle diameter (number average particle diameter) of 5 nm to 300 μm, preferably 5 nm to 1000 nm. The particle size distribution of the silica particles 41 is not particularly limited, but is preferably as narrow as possible. The particle size distribution of the silica particles 41 is one of the important factors that determine the shape of the fine convex portion 3, and by using the silica particles 41 having a narrow particle size distribution, the fine convex portion 3 having a desired shape is formed. This makes it possible to reduce variations in the shape of the fine convex portion 3.
さらに、シリカ粒子41としては、その表面がメチル基、エチル基、オクタデシル基等のアルキル基等の官能基により修飾されてなるものが用いられ得る。シリカ粒子41の表面が上記官能基により修飾されていることで、レジスト組成物40中においてシリカ粒子41を凝集させることなく、適度に分散させることができる。なお、シリカ粒子41の表面を上記官能基により修飾する方法としては、例えば、シリカ粒子にUVオゾン処理、プラズマ処理、真空紫外(VUV)処理を施すことでその表面を活性化し、当該表面が活性化されたシリカ粒子を、メチル基、エチル基、オクタデシル基等のアルキル基を含むシランカップリング剤溶液中に浸漬させる、又は当該シランカップリング剤のガス雰囲気下に暴露する方法等が挙げられる。 Further, as the silica particles 41, those whose surface is modified with a functional group such as an alkyl group such as a methyl group, an ethyl group or an octadecyl group can be used. Since the surface of the silica particles 41 is modified with the above functional groups, the silica particles 41 can be appropriately dispersed in the resist composition 40 without agglutination. As a method of modifying the surface of the silica particles 41 with the above functional groups, for example, the surface of the silica particles is activated by subjecting the silica particles to UV ozone treatment, plasma treatment, or vacuum ultraviolet (VUV) treatment, and the surface is activated. Examples thereof include a method of immersing the converted silica particles in a silane coupling agent solution containing an alkyl group such as a methyl group, an ethyl group and an octadecyl group, or a method of exposing the silane coupling agent to a gas atmosphere.
レジスト組成物40を構成する樹脂材料としては、例えば、ポジ型又はネガ型レジスト、UV硬化性樹脂等を用いることができる。ポジ型レジストとしては、ビスフェノールA骨格ノボラックレジスト等のノボラック系ポリマーと光酸発生剤とクエンチャー(溶解抑止剤)とを含むものを例示することができ、ネガ型レジストとしては、ビスフェノールA骨格ノボラックレジスト等のノボラック系ポリマーと光酸発生剤と架橋剤とを含むものを例示することができる。UV硬化性樹脂としては、アクリル系モノマーと光開始剤とを含むものを例示することができる。 As the resin material constituting the resist composition 40, for example, a positive type or negative type resist, a UV curable resin and the like can be used. Examples of the positive resist include those containing a novolak polymer such as a bisphenol A skeleton novolak resist, a photoacid generator, and a quencher (dissolution inhibitor), and the negative resist includes a bisphenol A skeleton novolac. Examples thereof include a novolak polymer such as a resist, a photoacid generator, and a cross-linking agent. Examples of the UV curable resin include those containing an acrylic monomer and a photoinitiator.
上記レジスト組成物40には、シリカ粒子41の分散性や表面エネルギーを調整可能な界面活性剤等の添加剤等が含まれ得る。これにより、レジスト組成物40中においても、シリコン基板20の第1面20A上に塗布された状態においても、シリカ粒子41を凝集させることなく、適度に分散させることができる。 The resist composition 40 may contain additives such as a surfactant whose dispersibility and surface energy of the silica particles 41 can be adjusted. As a result, the silica particles 41 can be appropriately dispersed in the resist composition 40 and in the state of being applied on the first surface 20A of the silicon substrate 20 without agglutinating the silica particles 41.
次に、シリコン基板20の第1面20A上に塗布されたレジスト組成物40を硬化させる(図8(B)参照)。レジスト組成物40を硬化させる方法としては、当該レジスト組成物40を構成する樹脂材料の硬化特性に応じた方法を採用することができる。例えば、レジスト組成物40を構成する樹脂材料が紫外線硬化性樹脂である場合には、レジスト組成物40に紫外線UVを照射することにより、レジスト組成物40を硬化させ得る。 Next, the resist composition 40 applied on the first surface 20A of the silicon substrate 20 is cured (see FIG. 8B). As a method for curing the resist composition 40, a method according to the curing characteristics of the resin material constituting the resist composition 40 can be adopted. For example, when the resin material constituting the resist composition 40 is an ultraviolet curable resin, the resist composition 40 can be cured by irradiating the resist composition 40 with ultraviolet UV rays.
レジスト組成物40を紫外線UVの照射により硬化させる際、所望により、所定の開口部を有するマスクを用いてパターニングしてもよい。レジスト組成物40を構成する樹脂材料がネガ型フォトレジスト材料である場合、開口部を介して露光された領域のレジスト組成物40のみを硬化させることができ、シリコン基板20の第1面20A上における所望とする領域にのみ微細凸部3を形成することができる。 When the resist composition 40 is cured by irradiation with ultraviolet rays and UV rays, if desired, a mask having a predetermined opening may be used for patterning. When the resin material constituting the resist composition 40 is a negative photoresist material, only the resist composition 40 in the region exposed through the opening can be cured, and the resist composition 40 can be cured on the first surface 20A of the silicon substrate 20. The fine convex portion 3 can be formed only in a desired region in the above.
続いて、シリコン基板20の第1面20A上において硬化したレジスト組成物40中の樹脂材料をアッシング等により除去する(図8(C)参照)。これにより、シリコン基板20の第1面20A上に、適度に分散した状態でシリカ粒子41を残存させることができる。このように、シリカ粒子41は、シリコン基板20の第1面20A上に直接配置される。なお、直接配置されるとは、シリカ粒子41とシリコン基板20の第1面20Aとの間に、別個のマスク材等が介在していないことを意味する。 Subsequently, the resin material in the resist composition 40 cured on the first surface 20A of the silicon substrate 20 is removed by ashing or the like (see FIG. 8C). As a result, the silica particles 41 can be left on the first surface 20A of the silicon substrate 20 in a state of being appropriately dispersed. In this way, the silica particles 41 are arranged directly on the first surface 20A of the silicon substrate 20. Note that the direct arrangement means that a separate mask material or the like is not interposed between the silica particles 41 and the first surface 20A of the silicon substrate 20.
そして、シリカ粒子41をマスクとして、臭化水素(HBr)をエッチングガスとして用いる異方性ドライエッチング処理を行う(図8(D)参照)。かかるドライエッチング処理において、シリカ粒子41とシリコン基板20とのエッチング選択比に応じて、シリコン基板20の第1面20A側がエッチングされ、ピラー状(略柱状)のパターンが形成される。このとき、シリカ粒子41もエッチングされるが、シリカ粒子41がその半径分エッチングされるまでの間は、シリカ粒子41により被覆されていない部分がシリコン基板20の厚さ方向に沿ってエッチングされるため、ピラー状のパターンが形成される。 Then, an anisotropic dry etching process using hydrogen bromide (HBr) as an etching gas is performed using the silica particles 41 as a mask (see FIG. 8D). In such a dry etching process, the first surface 20A side of the silicon substrate 20 is etched according to the etching selectivity of the silica particles 41 and the silicon substrate 20, and a pillar-shaped (substantially columnar) pattern is formed. At this time, the silica particles 41 are also etched, but the portion not covered by the silica particles 41 is etched along the thickness direction of the silicon substrate 20 until the silica particles 41 are etched by the radius thereof. Therefore, a pillar-shaped pattern is formed.
シリカ粒子41がその半径分エッチングされたら、異方性ドライエッチング処理を終了し、フッ酸(HF)等を用いて、残存するシリカ粒子41を除去する。そして、CF4、SF6等のフッ素系ガスをエッチャントとして用いる等方性エッチング処理を行う(図8(E)参照)。等方性エッチングにより、ピラー状のパターンの先端部が先細形状になるようにエッチングされる一方、ピラー状のパターンの側壁には、上記異方性ドライエッチング処理中の堆積物が付着しており、当該堆積物によりピラー状のパターンの側壁のエッチング速度が低下する。これにより、第1領域31と第2領域32との連続部に周状段差部35が形成される。このようにして、図6又は図7に示す形状を有する微細凸部3が形成される。 When the silica particles 41 are etched by the radius thereof, the anisotropic dry etching process is completed, and the remaining silica particles 41 are removed by using hydrofluoric acid (HF) or the like. Then, an isotropic etching process using a fluorine-based gas such as CF 4 or SF 6 as an etchant is performed (see FIG. 8 (E)). By isotropic etching, the tip of the pillar-shaped pattern is etched so as to have a tapered shape, while the deposits during the anisotropic dry etching process are attached to the side wall of the pillar-shaped pattern. , The deposit reduces the etching rate of the side wall of the pillar-shaped pattern. As a result, the circumferential step portion 35 is formed in the continuous portion between the first region 31 and the second region 32. In this way, the fine convex portion 3 having the shape shown in FIG. 6 or 7 is formed.
上述した第2の実施形態に係るインプリントモールドの製造方法によれば、レジスト組成物40中に含まれるシリカ粒子41をマスクとしたエッチング処理により、所望とする形状の微細凸部3を形成することができるため、金属汚染等を生じさせることなく、インプリントモールド1を安価に製造することができる。 According to the method for producing an imprint mold according to the second embodiment described above, the fine convex portion 3 having a desired shape is formed by an etching process using the silica particles 41 contained in the resist composition 40 as a mask. Therefore, the imprint mold 1 can be manufactured at low cost without causing metal contamination or the like.
[微細凹凸構造体の製造方法]
第1及び第2の実施形態に係るインプリントモールド1を用いた微細凹凸構造体の製造方法について説明する。図9は、第1の実施形態に係るインプリントモールド1を用いて微細凹凸構造体(微細凹状構造体)としてのレプリカモールドを製造する方法の各工程を切断端面にて示す工程フロー図であり、図10は、第2の実施形態に係るインプリントモールド1を用いて微細凹凸構造体(微細凹状構造体)としてのレプリカモールドを製造する方法の各工程を切断端面にて示す工程フロー図であり、図11は、第1の実施形態におけるレプリカモールドを用いて微細凹凸構造体(微細凸状構造体)を製造する方法の各工程を切断端面にて示す工程フロー図であり、図12は、第2の実施形態におけるレプリカモールドを用いて微細凹凸構造体(微細凸状構造体)を製造する方法の各工程を切断端面にて示す工程フロー図である。なお、下記のようにして製造される微細凹凸構造体(微細凸状構造体)1''としては、例えば、抗菌シート、殺菌シート、DNA解析用構造物、プラズモン共鳴構造体、マイクロ流路、モスアイフィルム等の反射防止フィルム、細胞培養シート、細胞分離デバイス、インプリントモールド等が挙げられる。
[Manufacturing method of fine uneven structure]
A method for manufacturing a fine concavo-convex structure using the imprint mold 1 according to the first and second embodiments will be described. FIG. 9 is a process flow chart showing each step of a method of manufacturing a replica mold as a fine concavo-convex structure (fine concave structure) using the imprint mold 1 according to the first embodiment on the cut end face. FIG. 10 is a process flow chart showing each step of a method of manufacturing a replica mold as a fine concavo-convex structure (fine concave structure) using the imprint mold 1 according to the second embodiment on the cut end face. FIG. 11 is a process flow chart showing each step of the method of manufacturing a fine concavo-convex structure (fine convex structure) using the replica mold in the first embodiment on the cut end face. It is a process flow chart which shows each process of the method of manufacturing the fine concavo-convex structure (fine convex structure) by using the replica mold in 2nd Embodiment by the cut end face. Examples of the fine concavo-convex structure (fine convex structure) 1'' manufactured as described below include an antibacterial sheet, a sterilization sheet, a structure for DNA analysis, a plasmon resonance structure, and a microchannel. Examples thereof include antireflection films such as moth-eye films, cell culture sheets, cell separation devices, and imprint molds.
まずは、微細凹凸構造体1''を製造するために用いられる、微細凹状構造体としてのレプリカモールド1’を、第1及び第2の実施形態に係るインプリントモールド1を用いて作製する。図9(A)及び図10(A)に示すように、第1及び第2の実施形態に係るインプリントモールド1の基部2の第1面2A側に形成されてなる微細凸部3を上方に向けて当該インプリントモールド1を載置し、エポキシ系樹脂、フェノール系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリスルホン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂等の硬化性樹脂材料10’を第1面2A側に塗布する。 First, a replica mold 1'as a fine concave structure used for manufacturing the fine concave-convex structure 1 "is manufactured by using the imprint mold 1 according to the first and second embodiments. As shown in FIGS. 9A and 10A, the fine convex portion 3 formed on the first surface 2A side of the base portion 2 of the imprint mold 1 according to the first and second embodiments is upward. The imprint mold 1 is placed toward the surface, and a curable resin material 10'such as an epoxy resin, a phenol resin, a polyimide resin, a polysulfone resin, a polyester resin, or a polycarbonate resin is placed on the first surface 2A side. Apply to.
次に、図9(B)及び図10(B)に示すように、第1面2A側に塗布された硬化性樹脂材料10’を硬化させて、その後、インプリントモールド1を剥離する。これにより、第1面2A’及びそれに対向する第2面2B’を有する基部2’と、基部2’の第1面2A’側に形成されてなる微細凹部3’とを備えるレプリカモールド1’が作製される。かかる微細凹部3’は、微細凹凸構造体1''に求められる微細凸部3''に対応するものである。 Next, as shown in FIGS. 9 (B) and 10 (B), the curable resin material 10'applied to the first surface 2A side is cured, and then the imprint mold 1 is peeled off. As a result, the replica mold 1'with a base portion 2'having a first surface 2A'and a second surface 2B' facing the first surface 2A'and a fine recess 3'formed on the first surface 2A' side of the base portion 2' Is produced. The fine concave portion 3'corresponds to the fine convex portion 3 ″ required for the fine concave-convex structure 1 ″.
続いて、図11(A)及び図12(A)に示すように、エポキシ系樹脂、フェノール系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリスルホン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂等の硬化性樹脂10''にレプリカモールド1’の微細凹部3’を転写する。そして、図11(B)及び図12(B)に示すように、硬化後の硬化性樹脂10''からレプリカモールド1’を剥離する。これにより、第1面2A''及びそれに対向する第2面2B''を有する基部2''と、基部2''の第1面2A''側に形成されてなる微細凸部3''とを備える微細凹凸構造体(微細凸状構造体)1''を製造することができる。 Subsequently, as shown in FIGS. 11A and 12A, a curable resin such as an epoxy resin, a phenol resin, a polyimide resin, a polysulfone resin, a polyester resin, or a polycarbonate resin 10'' The fine recess 3'of the replica mold 1'is transferred to. Then, as shown in FIGS. 11B and 12B, the replica mold 1'is peeled off from the cured resin 10''. As a result, a base portion 2 ″ having a first surface 2A ″ and a second surface 2B ″ facing the first surface 2A ″ and a fine convex portion 3 ″ formed on the first surface 2A ″ side of the base portion 2 ″ are formed. A fine concavo-convex structure (fine convex structure) 1 ″ including the above can be manufactured.
上述のようにして製造される微細凹凸構造体1''は、第1及び第2の実施形態に係るインプリントモールド1の微細凸部3と略同一形状の微細凸部3''を有する。よって、第1の実施形態に係るインプリントモールド1から得られる微細凹凸構造体1''によれば、当該微細凹凸構造体1''をフィルム状に構成することで、反射防止膜等として利用することができる。また、第2の実施形態に係るインプリントモールド1から得られる微細凹凸構造体1''によれば、当該微細凹凸構造体1''をフィルム状に構成することで、抗菌シート等として利用することができる。 The fine concavo-convex structure 1 ″ manufactured as described above has a fine convex portion 3 ″ having substantially the same shape as the fine convex portion 3 of the imprint mold 1 according to the first and second embodiments. Therefore, according to the fine concavo-convex structure 1 ″ obtained from the imprint mold 1 according to the first embodiment, by forming the fine concavo-convex structure 1 ″ in a film shape, it can be used as an antireflection film or the like. can do. Further, according to the fine concavo-convex structure 1 ″ obtained from the imprint mold 1 according to the second embodiment, the fine concavo-convex structure 1 ″ is formed into a film and used as an antibacterial sheet or the like. be able to.
〔適用例〕
第1及び第2の実施形態に係る微細凹凸構造体を適用した物品(製品)の一例について説明する。図13は、第1及び第2の実施形態に係る微細凹凸構造体を適用した物品の概略構成を示す断面図であり、図14は、第1及び第2の実施形態に係る微細凹凸構造体を適用した物品の概略構成を示す分解斜視図である。
[Application example]
An example of an article (product) to which the fine concavo-convex structure according to the first and second embodiments is applied will be described. FIG. 13 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of an article to which the fine concavo-convex structure according to the first and second embodiments is applied, and FIG. 14 is a cross-sectional view showing the fine concavo-convex structure according to the first and second embodiments. It is an exploded perspective view which shows the schematic structure of the article to which.
図13及び図14に示す物品は、例えば、ディスプレイ100であって、表示パネル101と、当該表示パネル101上に設けられた、第1及び第2の実施形態に係る微細凹凸構造体1としての機能性シート102とを備える。機能性シート102は、例えば、反射防止シート又は防眩シート等である。ディスプレイ100の表示パネル101は、微細凹凸構造体1の基部2の第2面2B側に配置されている。なお、図13及び図14における機能性シート102において、微細凸部3の図示が省略されている。図14において斜線の設けられている領域は、微細凸部3が設けられている領域を表している。 The articles shown in FIGS. 13 and 14 are, for example, a display 100 as a display panel 101 and a fine concavo-convex structure 1 according to the first and second embodiments provided on the display panel 101. It includes a functional sheet 102. The functional sheet 102 is, for example, an antireflection sheet or an antiglare sheet. The display panel 101 of the display 100 is arranged on the second surface 2B side of the base portion 2 of the fine concavo-convex structure 1. In the functional sheet 102 in FIGS. 13 and 14, the fine convex portion 3 is not shown. The shaded area in FIG. 14 represents the area where the fine convex portion 3 is provided.
図13及び図14に示す機能性シート102(微細凹凸構造体1)は、ディスプレイ100の表示パネル101の表示部101Aに対応する位置に微細凸部3を選択的に有しており、表示パネル101の外周部101Bに対応する位置には、微細凸部3を有していない。この適用例によれば、ディスプレイ100の表示パネル101の表示部101Aに対応する位置にのみ選択的に反射防止性能又は防眩性能を付与することができる。 The functional sheet 102 (fine concavo-convex structure 1) shown in FIGS. 13 and 14 selectively has a fine convex portion 3 at a position corresponding to the display portion 101A of the display panel 101 of the display 100, and the display panel. The fine convex portion 3 is not provided at the position corresponding to the outer peripheral portion 101B of the 101. According to this application example, the antireflection performance or the antiglare performance can be selectively imparted only to the position corresponding to the display unit 101A of the display panel 101 of the display 100.
以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。 The embodiments described above are described for facilitating the understanding of the present invention, and are not described for limiting the present invention. Therefore, each element disclosed in the above embodiment is intended to include all design changes and equivalents belonging to the technical scope of the present invention.
上記第1及び第2の実施形態においては、軸方向に沿って実質的に同一幅W31の第1領域と、少なくとも側壁34が湾曲し、先端部(頂部)33に向かって幅W32が漸減する第2領域とを含む微細凸部3を備える微細凹凸構造体(インプリントモールド1)を例に挙げて説明したが、本発明の微細凹凸構造体は、上記形状の微細凸部3又はそれに対応する形状の微細凹部3を備える限りにおいて、他の形状(例えば、略柱状、略錐状等)の微細凸部又は微細凹部を備えていてもよい。 In the first and second embodiments, the first region having substantially the same width W 31 and at least the side wall 34 are curved along the axial direction, and the width W 32 is formed toward the tip (top) 33. Although the fine concavo-convex structure (imprint mold 1) including the fine concavo-convex portion 3 including the gradually decreasing second region has been described as an example, the fine concavo-convex structure of the present invention has the fine concavo-convex portion 3 of the above shape or As long as the micro-concave 3 having a corresponding shape is provided, the micro-convex or the micro-concave having another shape (for example, substantially columnar shape, substantially conical shape, etc.) may be provided.
以下、実施例等を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は、下記の実施例等により何ら限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and the like, but the present invention is not limited to the following Examples and the like.
〔実施例1〕
平面視略円形のシリコン基板(200mmφ)の第1面上に、シリカ粒子(平均粒子径(数平均粒子径):100nm)と、ノボラック系フェノールポリマーとを含有するレジスト組成物をスピンコートにより塗布し、レジスト組成物膜を形成した。
[Example 1]
A resist composition containing silica particles (average particle diameter (number average particle diameter): 100 nm) and a novolak-based phenol polymer is applied by spin coating on the first surface of a silicon substrate (200 mmφ) having a substantially circular shape in a plan view. Then, a resist composition film was formed.
シリコン基板の第1面上のレジスト組成物膜に対して紫外線を照射してレジスト組成物を硬化させ、酸素プラズマによるアッシング処理により、レジスト組成物の硬化物を除去した。レジスト組成物の硬化物を除去した後、シリコン基板の第1面上には、適度に分散された状態でシリカ粒子が残存していた。 The resist composition film on the first surface of the silicon substrate was irradiated with ultraviolet rays to cure the resist composition, and the cured product of the resist composition was removed by an ashing treatment with oxygen plasma. After removing the cured product of the resist composition, silica particles remained on the first surface of the silicon substrate in an appropriately dispersed state.
上記シリコン基板を、臭化水素(HBr)をエッチングガスとして用いた異方性ドライエッチング処理を行い、シリカ粒子が消失する前に当該ドライエッチング処理を終了した。そして、シリコン基板の第1面上に形成された微細凸部の先端部(頂部)に残存するシリカ粒子を、フッ酸(HF)を用いたエッチングにより除去した。 The silicon substrate was subjected to an anisotropic dry etching process using hydrogen bromide (HBr) as an etching gas, and the dry etching process was completed before the silica particles disappeared. Then, the silica particles remaining on the tip (top) of the fine convex portion formed on the first surface of the silicon substrate were removed by etching with hydrofluoric acid (HF).
このようにして作製されたインプリントモールドの微細凸部を、電子顕微鏡(SEM)にて観察した。当該電子顕微鏡によるSEM写真を図15に示す。図15に示すように、シリカ粒子をマスクとしたドライエッチング処理を行い、シリカ粒子が消失してしまう前に当該ドライエッチング処理を終了することで、軸方向に沿って実質的に同一幅W31の第1領域と、少なくとも側壁34が湾曲し、先端部(頂部)33に向かって幅W32が漸減する第2領域とを含み、図3に示す形状の微細凸部3を備えるインプリントモールドを製造可能であることが確認された。 The fine convex portion of the imprint mold thus produced was observed with an electron microscope (SEM). The SEM photograph by the electron microscope is shown in FIG. As shown in FIG. 15, the dry etching process using the silica particles as a mask is performed, and the dry etching process is completed before the silica particles disappear, so that the width W 31 is substantially the same along the axial direction. An imprint mold including a first region of the above and a second region in which at least the side wall 34 is curved and the width W 32 gradually decreases toward the tip (top) 33, and includes a fine convex portion 3 having the shape shown in FIG. It was confirmed that it can be manufactured.
〔実施例2〕
シリカ粒子の平均粒子径の1/2がエッチングされる前に異方性ドライエッチング処理を終了し、残存するシリカ粒子を、フッ酸(HF)を用いたエッチングにより除去し、さらに、CF4をエッチャントとして用いる等方性エッチング処理を行った以外は、実施例1と同様にしてインプリントモールドを作製した。
[Example 2]
The anisotropic dry etching process is completed before 1/2 of the average particle size of the silica particles is etched, the remaining silica particles are removed by etching with hydrofluoric acid (HF), and CF 4 is further added. An imprint mold was produced in the same manner as in Example 1 except that the isotropic etching treatment used as an etchant was performed.
このようにして作製されたインプリントモールドの微細凸部を、電子顕微鏡(SEM)にて観察した。当該電子顕微鏡によるSEM写真を図16に示す。図16に示すように、シリカ粒子をマスクとしたドライエッチング処理を行い、途中でシリカ粒子を除去した後に等方性エッチング処理を行うことで、軸方向に沿って実質的に同一幅W31の第1領域と、先端部(頂部)33に向かって幅W32が漸減する第2領域と、第1領域と第2領域との連続部に位置する周状段差部とを含み、図6に示す形状の微細凸部3を備えるインプリントモールドを製造可能であることが確認された。 The fine convex portion of the imprint mold thus produced was observed with an electron microscope (SEM). The SEM photograph by the electron microscope is shown in FIG. As shown in FIG. 16, by performing a dry etching process using the silica particles as a mask and performing an isotropic etching process after removing the silica particles in the middle, the width W 31 is substantially the same along the axial direction. FIG. 6 includes a first region, a second region in which the width W 32 gradually decreases toward the tip (top) 33, and a circumferential step portion located at a continuous portion between the first region and the second region. It was confirmed that an imprint mold having the fine convex portion 3 having the shape shown can be manufactured.
1…インプリントモールド(微細凹凸構造体)
1’…レプリカモールド(微細凹状構造体)
1''…微細凸状構造体
2,2’,2''…基部
2A,2A’,2A''…第1面
2B,2B’,2B''…第2面
3,3''…微細凸部
31…第1領域
32…第2領域
33…先端部
3’…微細凹部
1 ... Imprint mold (fine uneven structure)
1'... Replica mold (fine concave structure)
1'' ... Fine convex structure 2,2', 2'' ... Base 2A, 2A', 2A'' ... First surface 2B, 2B', 2B'' ... Second surface 3,3'' ... Fine Convex 31 ... 1st region 32 ... 2nd region 33 ... Tip 3'... Micro concave
Claims (13)
前記基部の前記第1面側に形成されてなる複数の微細凹部又は微細凸部と
を備え、
前記複数の微細凹部のうちの少なくとも一部の微細凹部又は前記複数の微細凸部のうちの少なくとも一部の微細凸部は、前記基部の前記第1面側に位置する第1領域と、前記第1領域に連続する第2領域とを含み、
前記第1領域は、前記第1面側から前記微細凹部の底部又は前記微細凸部の先端部に向かって実質的に同一の幅を有する領域であり、
前記第2領域は、前記微細凹部の底部又は前記微細凸部の先端部に向かうに従って幅が漸減する領域であり、
前記第1領域と前記第2領域との連続部には、前記微細凹部又は前記微細凸部の全周に亘る周状段差部が設けられており、
前記周状段差部は、凹溝状又は階段状に構成される、微細凹凸構造体。 A base having a first surface and a second surface facing the first surface,
It is provided with a plurality of fine concave portions or fine convex portions formed on the first surface side of the base portion.
At least a part of the fine recesses of the plurality of fine recesses or at least a part of the fine convex portions of the plurality of fine convex portions are the first region located on the first surface side of the base portion and the said first region. Including the second region continuous with the first region,
The first region is a region having substantially the same width from the first surface side toward the bottom of the micro-concave portion or the tip of the micro-convex portion.
Said second region, Ri region der width is gradually reduced in accordance with the bottom or toward the tip portion of the fine protrusion of the fine recesses,
In the continuous portion between the first region and the second region, a circumferential step portion extending over the entire circumference of the fine concave portion or the fine convex portion is provided.
The circumferential step portion is a fine concavo-convex structure having a concave groove shape or a stepped shape .
1.5WM≦H1≦5WM Said first region, said axial height of the width W M and the first area of the intermediate portion H 1 of the fine concave portion or the fine convex portions is a region having a relation of the following formula, according to claim 1 The fine concavo-convex structure according to any one of 4 .
1.5W M ≤ H 1 ≤ 5W M
シリカ粒子を含む硬化性樹脂をシリコン基板の第1面上に塗布する樹脂塗布工程と、
前記シリコン基板の前記第1面上に塗布された前記硬化性樹脂を硬化させる樹脂硬化工程と、
前記硬化させた硬化性樹脂を除去し、前記シリカ粒子を前記第1面上に残存させる樹脂除去工程と、
前記シリカ粒子が残存する前記シリコン基板の前記第1面に対して臭化水素(HBr)をエッチングガスとして用いる異方性エッチング処理を施す第1エッチング工程と、
前記エッチング処理が施された前記シリコン基板の前記第1面上に残存する前記シリカ粒子を除去するシリカ粒子除去工程と、
前記シリカ粒子除去工程の後、前記シリコン基板の前記第1面に対してフッ素系ガスをエッチャントとして用いる等方性エッチング処理を施す第2エッチング工程と
を有する、微細凸状構造体の製造方法。 A method for manufacturing a fine convex structure including a base portion having a first surface and a second surface facing the first surface, and a plurality of fine convex portions formed on the first surface side of the base portion. There,
A resin coating process in which a curable resin containing silica particles is applied onto the first surface of a silicon substrate, and
A resin curing step of curing the curable resin applied on the first surface of the silicon substrate, and
A resin removing step of removing the cured curable resin and leaving the silica particles on the first surface.
A first etching step of performing an anisotropic etching process using hydrogen bromide (HBr) as an etching gas on the first surface of the silicon substrate on which the silica particles remain.
A silica particle removing step of removing the silica particles remaining on the first surface of the silicon substrate subjected to the etching treatment .
A fine convex structure having a second etching step of performing an isotropic etching process using a fluorine-based gas as an etchant on the first surface of the silicon substrate after the silica particle removing step. Manufacturing method.
請求項8〜11のいずれかに記載の製造方法により製造された前記微細凸状構造体の前記複数の微細凸部をインプリント樹脂に転写する工程と、
前記複数の微細凸部が転写された前記インプリント樹脂から、前記微細凸状構造体を剥離する工程と
を有する、微細凹状構造体の製造方法。 A method for producing a fine concave structure including a base portion having a first surface and a second surface facing the first surface, and a plurality of fine concave portions formed on the first surface side of the base portion. ,
A step of transferring the plurality of fine convex portions of the fine convex structure manufactured by the manufacturing method according to any one of claims 8 to 11 to an imprint resin.
A method for producing a fine concave structure, comprising a step of peeling the fine convex structure from the imprint resin to which the plurality of fine convex portions are transferred.
請求項12に記載の製造方法により製造された前記微細凹状構造体の前記複数の微細凹部をインプリント樹脂に転写する工程と、
前記複数の微細凹部が転写された前記インプリント樹脂から、前記微細凹状構造体を剥離する工程と
を有する、微細凸状構造体の製造方法。 A method for manufacturing a fine convex structure including a base portion having a first surface and a second surface facing the first surface, and a plurality of fine convex portions formed on the first surface side of the base portion. There,
A step of transferring the plurality of fine recesses of the fine concave structure manufactured by the manufacturing method according to claim 12 to an imprint resin.
A method for producing a fine convex structure, comprising a step of peeling the fine concave structure from the imprint resin to which the plurality of fine concaves have been transferred.
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