具有凹凸构造的构件的制造方法以及通过该制造方法制造出的具有凹凸构造的构件的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及使用微接触印刷法的具有凹凸构造的构件的制造方法。
【背景技术】
[0002]作为形成半导体集成电路那种微细图案的方法，已知有微影技术法。通过微影技术法形成的图像的分辨率由光源的波长或光学系统的数值孔径决定，为了满足近年来的微细化设备的需求，更短波长的光源被期待。然而，短波长光源价格昂贵，其开发不容易，也需要开发透过这种短波长的光学材料。并且，用以往的微影技术法制造大面积的图案的情况需要大型的光学组件，在技术和经济方面上都伴有困难。因此，研究了形成具有大面积的期望的图案的新颖方法。
[0003]作为不使用以往的微影技术装置而形成微影图案的方法，已知有纳米压印法。纳米压印法是通过用模(模具)和基板夹住树脂而能够转印纳米等级的图案的技术，期待不仅在半导体设备的领域，而且在有机EL组件和LED等的光学组件、MEMS、生物芯片等多种领域中实用化。
[0004]作为使用热固性材料的纳米压印法，已知有例如专利文献I所记载的那种将保护膜涂布于基板，通过平板状的模加压后，通过加热器使保护膜硬化的方法。特别的是，使用无机系的溶胶凝胶材料的纳米压印成形物耐热性高，适合伴有高温处理的工艺。而且，取代使用平板状模的加压法，而已知如专利文献2所记载的使用圆筒状的具有微细凹凸图案的金属制的复制用原版和压辊的辊压法。然而，金属制的复制用原版通过电铸等来形成而高价，因此不容易量产化。另一方面，作为使用树脂制印模的纳米压印法，有专利文献3所记载的微接触印刷法。在微接触印刷法中使用的树脂制印模具有价廉且可简便地复制的优点。
[0005]现有技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献1:日本特开2008-049544号公报
[0008]专利文献2:日本特开2010-269480号公报
[0009]专利文献3:日本特开2011-005768号公报
【发明内容】
[0010]发明要解决的课题
[0011]本发明的目的在于提供能够高效地量产具有微细的凹凸构造的构件的新颖的制造方法。
[0012]用于解决问题的手段
[0013]根据本发明的第一方式，提供一种具有凹凸构造的构件的制造方法，具有:准备具有凹凸图案的印模的工序；在所述印模的凸部涂布凹凸形成材料的工序；通过使涂布了所述凹凸形成材料的所述印模与基板接触，而将所述凹凸形成材料转印于所述基板上的工序；及以覆盖所述转印后的所述凹凸形成材料的方式在所述基板上涂布凹凸被覆材料的工序。
[0014]在所述具有凹凸构造的构件的制造方法中，也可通过在所述基板上涂布所述凹凸被覆材料，而在所述基板上形成包括所述凹凸形状材料以及所述凹凸被覆材料的凹凸构造层。
[0015]在所述具有凹凸构造的构件的制造方法中，所述凹凸形成材料可为溶胶凝胶材料(sol-gel material)。所述凹凸被覆材料可为溶胶凝胶材料。并且，具有凹凸构造的构件可为光学基板。
[0016]在所述具有凹凸构造的构件的制造方法中，所述印模可由硅橡胶形成。
[0017]在所述具有凹凸构造的构件的制造方法中，可以的是，所述凹凸形成材料的粘度高于所述凹凸被覆材料的粘度。
[0018]在所述具有凹凸构造的构件的制造方法中，可以的是，在将所述凹凸形成材料转印至所述基板上的工序中，对所述凹凸形成材料进行加热。在此情况下，所述凹凸形成材料的加热温度可为150?200°C。
[0019]在所述具有凹凸构造的构件的制造方法中，可以的是，根据所述凹凸形成材料的固体成分浓度来调整转印后的所述凹凸形成材料的高度。
[0020]在所述具有凹凸构造的构件的制造方法中，可以的是，根据所述凹凸被覆材料的固体成分浓度来调整涂布后的所述凹凸被覆材料的膜厚。
[0021 ] 根据本发明的第二方式，提供通过第一方式的具有凹凸构造的构件的制造方法而得到的在所述基板上具有凹凸构造的构件。
[0022]根据本发明的第三方式，提供使用第二方式的具有凹凸构造的构件来制造有机EL组件的有机EL组件的制造方法。
[0023]根据本发明的第四方式，提供一种光学构件，是具有凹凸构造的光学构件，具备:基板；岛状构造，由与所述基板不同的材料形成，且由在所述基板的表面上相互孤立的多个凸部构成；及被覆部，覆盖所述岛状构造和在所述凸部间露出的基板表面。所述凸部和所述被覆部均可由溶胶凝胶材料(sol-gel material)形成。或者，所述凸部和所述被覆部可由不同的材料形成。所述光学构件适合于有机EL用的光提取基板。
[0024]发明效果
[0025]本发明的具有凹凸构造的构件的制造方法能够高效且简便地制造光学基板那种具有微细的凹凸构造的构件。通过本发明的制造方法制造出的构件的凹凸图案可由溶胶凝胶材料形成，在该情况下，制造出的构建的耐热性、耐气候性(包括耐光性的概念)以及耐蚀性优良，组装了该元件的组件的工艺也具有耐性，并且，可以使这些组件长寿命化。因此，通过本发明的制造方法而得到的具有凹凸构造的构件对于有机EL组件或太阳电池等各种设备极为有效，能够使用如此得到的具有凹凸构造的构件而制造耐热性、耐气候性及耐蚀性优良的有机EL组件。
【附图说明】
[0026]图1是表示本发明的具有凹凸构造的构件的制造方法的流程图。
[0027]图2㈧?(C)是概念地表示制造在实施方式的光学基板的制造方法中使用的微接触印刷用印模的各工序的图。
[0028]图3㈧?(C)是概念地表示基于微接触印刷法的转印工艺的各工序的图。
[0029]图4是通过实施方式的光学基板的制造方法而制造出的光学基板的剖面构造的概念图。
[0030]图5是表示有机EL组件的剖面构造的图。
【具体实施方式】
[0031]以下，一边参照图式，一边对本发明的具有凹凸构造的构件的制造方法的实施方式进行说明。并且，在以下的说明中，作为形成于基板的凹凸构造层的材料，以溶胶凝胶材料为例来说明。如图1所示，本发明的具有凹凸图案或凹凸构造的构件的制造方法主要具有:准备微接触印刷用的印模(模)的工序S1、调制凹凸形成材料的工序S2、在微接触印刷用印模的凸部涂布凹凸形成材料的工序S3、将涂布后的凹凸形成材料转印至基板上的转印工序S4、调制凹凸被覆材料的工序S5、在基板上涂布凹凸被覆材料的工序S6、使包括凹凸形成材料及凹凸被覆材料的凹凸构造层硬化的硬化工序S7。以下，针对各工序依序说明。并且，在以下说明中，将具有波形构造的光学基板举例作为具有凹凸图案或凹凸构造的构件来说明。
[0032][准备印模的工序]
[0033]在实施方式的光学基板的制造方法中，微接触印刷中使用的印模由可弹性变形的材料构成，在表面上具有凹凸的转印图案。印模可通过后述的印模制造方法来制造。作为可弹性变形的材料，优选橡胶系材料，特别优选硅橡胶、或硅橡胶与其他材料的混合物或共聚物。作为硅橡胶，可使用例如聚二甲氧基硅烷(PDMS)那样的聚有机硅氧烷、交联型聚有机硅氧烷、聚有机硅氧烷/聚碳酸酯共聚物、聚有机硅氧烷/聚亚苯基共聚物、聚有机硅氧烷/聚苯乙烯共聚物、聚三甲基硅基丙烯、和聚4-甲基戊烯等。硅橡胶与其他的树脂材料相比价廉，且耐热优良，热传导性高，具有弹性，在高温条件下也不易变形，因此适合于在高温条件下进行的凹凸图案转印工艺。
[0034]印模例如可形成为长50?1000mm、宽50?3000mm、厚I?50mm。印模的尺寸可根据量产的光学基板的尺寸来适当地设定。印模的厚度若小于所述下限，则印模的强度变小，有可能在印模的操作中发生破损。厚度若大于所述上限，则印模制作时从主模剥离变得困难。并且，也可根据必要而在印模的凹凸图案面上实施脱模处理。凹凸的图案可以通过例如后述的BCP法、BLK法、光微影法等任意方法而形成为任意的形状。
[0035]印模的凹凸图案可根据例如微透镜阵列构造或具有光扩散、绕射等功能的构造等最终得到的光学基板的用途而形成为任意的图案，例如，可形成为凹凸的间距不均匀且凹凸的方向没有指向性的那种不规则的凹凸图案。作为凹凸的平均间距，例如在将光学基板用于可视光的绕射或散射的用途的情况下，可为100?1500nm的范围，更优选处于200?1200nm的范围。在同样的用途中，理想的情况为在基板上仅在与印模的凸部对应的部分上转印第一溶胶凝胶，此时印模的凹凸深度期望相对于使用的图案间距为I?10倍左右。若印模的凹凸深度小于所述下限，则在使用印模的转印工序中，会在基板上的设想的部分以外也转印上凹凸形成材料。另一方面，若印模的凹凸深度大于所述上限，则在转印工序中印模的形状发生变形，凹凸形成材料的转印图案形状变形，而存在无法得到期望的图案的可能性。
[0036]在本申请中，凹凸的平均间距在测定形成有凹凸的表面上的凹凸的间距(相邻的凹部之间或相邻的凸部之间的间距)的情况下，是指凹凸的间距的平均值。这种凹凸的间距的平均值可以使用扫描式探针显微镜(例如，日立高科技制的制品名「E-swe印」等)，通过下述条件:
[0037]测定方式:悬臂断续的接触方式
[0038]悬臂材质:娃
[0039]悬臂的杆长:40 μ m
[0040]悬臂的芯片尖端的直径:10nm
[0041]在解析表面的凹凸而测定凹凸解析图像后，测定在该凹凸解析图像中的100点以上的任意的相邻凸部之间或相邻凹部之间的间隔，通过求出其算术平均数而算出。
[0042]关于本发明所使用的微接触印刷用印模的制造方法的一例，一边参照图2 —边说明。
[0043]首先，进行用于形成印模的凹凸图案的主模38的制作。主模38由例如石英基板或硅基板等形成。主模38的凹凸图案可使用例如本申请人的国际申请PCT/JP2012/050564号记载的利用嵌段共聚物的自我组织化(微相分离)的方法(以下，适当称为「BCP(BlockCopolymer)法」)，或本申请人的W02011/007878A1公开的对蒸镀膜上的合物膜进行加热、冷却而形成基于聚合物表面的褶皱的凹凸的方法(以下，适当称为「BKL(Buckling)法」)来形成。在此情况下，在石英基板或硅基板等的表面上，通过BCP法或BKL法来形成凹凸图案之后，接着将该凹凸图案作为掩模而将基板向深度方向蚀刻，由此可制作具有矩形的剖面构造的主模38。也可以取代BCP法或BKL法而通过一般的光微影法形成。除此之外，例如，也可通过切削加工法、电子线直接描画法、粒子线光束加工法以及操作探针加工法等微细加工法，以及使用微粒子的自我组织化的微细加工法，来制作主模38的凹凸图案。
[0044]在用BCP法形成主模38的凹凸图案的情况下，形成图案的材料可以使用任意的材料，但优选从由聚苯乙烯那样的苯乙烯聚合物、聚甲基丙烯酸酯那样的聚烷基甲基丙烯酸酯、聚环氧乙烷、聚丁二烯、聚异戊二烯、聚乙烯基吡啶以及乳酸构成的组中选择的2种的组合形成的嵌段共聚物。
[0045]在用光微影法形成主模38的凹凸图案的情况下，使用扫描式探针显微镜，取得用BCP法或BKL法制作的凹凸图案的解析图像，以得到的解析图像为基础制作曝光用掩模用数据，使用制作的数据并通过通常的光掩模工艺来制作曝光用掩模，通过使用所制作的曝光用掩模，对石英基板等主模38用基板进行曝光以及蚀刻，而可制作主模38。在曝光时，对于曝光掩