KR101635338B1 - 원통 기재, 원반 및 원반의 제조 방법 - Google Patents

원통 기재, 원반 및 원반의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 과제는 미세 패턴을 균일하게 전사 가능한 원통 기재, 원반, 및 원반의 제조 방법을 제공하는 것이다. 원통 형상의 석영 유리로 이루어지고, 내부 변형이 복굴절량으로 70㎚/㎝ 미만인 원통 기재(11)를 사용한다. 이 원통 기재(11)의 외주 표면에 레지스트층을 성막하고, 레지스트층에 잠상을 형성하고, 잠상이 형성된 레지스트층을 현상하고, 현상된 레지스트층의 패턴을 마스크로 하여 에칭하여 원통 기재(11)의 외주 표면에 복수 배열된 오목부 또는 볼록부를 포함하는 구조체(12)를 형성한다.

Description

원통 기재, 원반 및 원반의 제조 방법{CYLINDRICAL BASE, MASTER PLATE AND METHOD FOR PRODUCING MASTER PLATE}
본 발명은 광경화 수지 등에 미세 패턴을 전사하기 위한 원통 기재, 원반, 및 원반의 제조 방법에 관한 것이다. 본 출원은 일본에서 2013년 12월 20일에 출원된 일본 특허 출원 번호 특원2013-264358호를 기초로 하여 우선권을 주장하는 것이고, 이 출원은 참조됨으로써 본 출원에 원용된다.
종래, 유리, 플라스틱 등의 투광성 기재를 사용한 광학 소자에 있어서는, 광의 표면 반사를 억제하기 위한 표면 처리가 행해지고 있다. 이러한 종류의 표면 처리로서, 광학 소자 표면에 미세한 요철 형상(예를 들어, 모스 아이(나방의 눈) 형상)을 형성하는 방법이 있다(예를 들어, 특허문헌 1, 2 참조).
이들 기술은 기재 표면에 원하는 패턴을 형성한 원반을 사용하여, 감광성 수지, 열경화성 수지 등을 도포한 시트에 원반의 패턴을 전사함으로써, 저렴하고, 또한 대량으로 생산하는 것이 가능해진다.
또한, 광디스크의 마스터링 기술을 이용하여, 원통 형상의 석영 기재에 원하는 패턴을 제작하는 방법이 있다. 이 경우, 무기 레지스트(예를 들어, 텅스텐이나 몰리브덴 등의 1종 또는 2종 이상의 전이 금속을 포함하는 금속 산화물)의 열 변화를 이용한 열 리소그래피가 사용 가능하다. 열 리소그래피를 사용함으로써, 빔 직경의 중심 부분만큼 열 반응시켜, 레이저광의 해상 한계를 초과한 미세 패턴의 제작이 가능해진다.
그러나, 광디스크의 마스터링 기술을 이용한 노광에서는, 원통 형상의 석영 기재의 표면성(굴곡, 거칠기)이나 외형(진원도)의 변동에 수반하여, 노광 빔의 상태가 변화되어 버린다. 또한, 열 리소그래피를 사용한 경우, 석영 기재의 변형과 무기 레지스트의 발열의 상호 작용으로, 패턴 정밀도가 악화되어 버린다.
일본 특허 출원 공개 제2009-199086호 공보 일본 특허 출원 공개 제2010-156843호 공보
본 발명은 이와 같은 종래의 실정을 감안하여 제안된 것으로, 미세 패턴을 균일하게 전사 가능한 원통 기재, 원반, 및 원반의 제조 방법을 제공한다.
본 발명자는 예의 검토를 행한 결과, 내부 변형이 작은 원통 기재를 사용함으로써, 미세 패턴을 고정밀도로 전사 가능한 것을 발견하였다.
즉, 본 발명에 따른 원통 기재는 원통 형상의 석영으로 이루어지고, 상기 원통 형상의 내부 변형이 복굴절량으로 70㎚/㎝ 미만인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 원반은 전술한 원통 기재와, 상기 원통 기재의 외주 표면에 형성된 오목부 또는 볼록부를 포함하는 구조체를 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 원반의 제조 방법은, 전술한 원통 기재의 외주 표면에 레지스트층을 성막하는 레지스트 성막 공정과, 상기 레지스트층에 잠상을 형성하는 노광 공정과, 상기 잠상이 형성된 레지스트층을 현상하는 현상 공정과, 상기 현상된 레지스트층의 패턴을 마스크로 하여 에칭하여, 상기 원통 기재의 외주 표면에 복수 배열된 오목부 또는 볼록부를 포함하는 구조체를 형성하는 에칭 공정을 갖는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 광학 소자의 제조 방법은, 전술한 원반의 외주 표면에 광경화 수지층을 밀착시키고, 해당 광경화 수지층을 경화시켜 박리하여 상기 원반의 구조체를 광경화 수지층에 전사하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 원통 기재의 내부 변형이 작기 때문에, 열에 의한 표면의 변동이 작아져, 미세 패턴을 균일하게 전사할 수 있다.
도 1은 원통 기재의 개략을 도시하는 사시도이다.
도 2의 A는 롤 원반의 구성의 일례를 도시하는 사시도이고, 도 2의 B는 도 2의 A에 도시하는 롤 원반의 표면의 일부를 확대한 평면도이다.
도 3은 롤 원반을 제작하기 위한 노광 장치의 구성의 일례를 도시하는 개략도이다.
도 4는 롤 원반을 제작하기 위한 에칭 장치의 구성의 일례를 도시하는 개략도이다.
도 5의 A는 원통 기재의 개략을 도시하는 단면도이고, 도 5의 B는 외주면에 레지스트층을 성막한 원통 기재의 개략을 도시하는 단면도이고, 도 5의 C는 레지스트층을 노광한 원통 기재의 개략을 도시하는 단면도이다.
도 6의 A는 레지스트층을 현상한 원통 기재의 개략을 도시하는 단면도이고, 도 6의 B는 에칭한 원통 기재의 개략을 도시하는 단면도이다.
도 7은 전사 장치의 구성의 일례를 도시하는 개략도이다.
도 8은 실시예 1의 원통 기재의 내부 변형을 도시하는 화상이다.
도 9는 실시예 1의 원반의 반사광 강도 분포를 도시하는 2차원 화상이다.
도 10은 실시예 1의 원반의 패턴 배열의 SEM 화상이다.
도 11은 비교예 1의 원통 기재의 내부 변형을 도시하는 화상이다.
도 12는 비교예 1의 원반의 반사광 강도 분포를 도시하는 2차원 화상이다.
도 13은 비교예 1의 원반의 패턴 배열의 SEM 화상이다.
도 14는 실시예 2의 원통 기재의 표면 굴곡을 도시하는 그래프이다.
도 15는 실시예 2의 원반의 반사광 강도 분포를 도시하는 2차원 화상이다.
도 16은 비교예 2의 원통 기재의 표면 굴곡을 도시하는 그래프이다.
도 17은 비교예 2의 원반의 반사광 강도 분포를 도시하는 2차원 화상이다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대해, 도면을 참조하면서 하기 순서로 상세하게 설명한다.
1. 원통 기재 및 원반
2. 원반의 제조 방법
3. 광학 소자의 제조 방법
4. 실시예
<1. 원통 기재 및 원반>
[원통 기재]
도 1은 원통 기재의 개략을 도시하는 사시도이다. 원통 기재(11)는 원통 형상의 석영 유리로 이루어지고, 외주면에 미세 패턴이 형성된 중공 원기둥 형상의 롤 금형의 기재로서 최적으로 사용된다. 석영 유리는 SiO2 순도가 높은 것이면, 특별히 한정되는 것은 아니고, 용융 석영 유리, 또는 합성 석영 유리 중 어떤 것을 사용해도 된다.
또한, 원통 기재(11)의 사이즈는, 특별히 한정되는 것은 아니고, 용도에 따라 적절히 선택 가능하지만, 예를 들어 축방향의 길이 L이 100㎜ 이상이고, 외경 D가 50 내지 300㎜이고, 두께 T가 2 내지 50㎜이다.
원통 기재(11)의 내부 변형은 복굴절량으로 70㎚/㎝ 미만이고, 보다 바람직하게는 20㎚/㎝ 이하이다. 원통 기재(10)의 내부 변형이 작은 것에 의해, 예를 들어 열 리소그래피법을 사용하여 원하는 패턴을 노광했을 경우, 열에 의한 표면의 변동이 작아져, 패턴의 배열 혼란을 억제할 수 있다. 또한, 예를 들어 모스 아이 형상의 반사 방지 패턴을 노광했을 경우, 면 내 분포가 균일한 반사 방지 특성을 얻을 수 있다. 또한, 패턴 배열 혼란에 수반하는 투과 산란광에 의한 백탁 영역의 발생을 방지할 수 있다.
이 원통 기재(11)의 내부 변형은, 예를 들어 투명체 내부의 잔류 응력에 의해 일어나는 복굴절량을 측정하는 변형 측정기를 사용하여 측정되고, 통상 두께 1㎝당 리타데이션(단위: ㎚/㎝)으로서 표현된다.
원통 기재(11)의 외주 표면에 있어서의 원주 방향의 주기 10㎜ 이하의 굴곡의 진폭은 100㎚ 미만인 것이 바람직하고, 50㎚ 이하인 것이 보다 바람직하다. 광디스크 기록 장치를 베이스로 하여 구성된 노광 장치를 사용하여, 레지스트가 성막된 원통 기재(11)로 원하는 패턴을 묘화하는 경우, 원통 기재(11)의 외주 표면에 있어서의 원주 방향의 주기 10㎜ 이하의 굴곡의 진폭이 100㎚ 미만인 것에 의해, 노광 장치의 포커스 서보 기구가 추종 가능해져, 노광 패턴의 사이즈 변동을 억제할 수 있다. 또한, 예를 들어 모스 아이 형상의 반사 방지 패턴을 노광했을 경우, 면 내 분포가 균일한 반사 방지 특성을 얻을 수 있다.
이 원통 기재(11)의 외주 표면에 있어서의 원주 방향의 굴곡은, 예를 들어 촉침식 표면 형상 조도 측정기를 사용하여 원통 형상의 곡면의 좌표 데이터를 측정함으로써 얻을 수 있다.
[원반]
도 2의 A는 롤 원반의 구성의 일례를 도시하는 사시도이고, 도 2의 B는 도 2의 A에 도시하는 롤 원반의 표면의 일부를 확대한 평면도이다. 이 원반(10)은, 소위 롤 마스터이고, 전술한 원통 기재(11)와, 원통 기재(11)의 외주 표면에 복수 배열된 오목부 또는 볼록부를 포함하는 구조체(12)를 구비한다.
구조체(12)는 광학 소자의 사용 환경 하의 광의 파장 이하, 예를 들어 가시광의 파장과 동일 정도의 피치 P로 복수열의 트랙 T를 이루도록 주기적으로 2차원 배열되고, 또한 예를 들어 원기둥 기재(11)의 표면에 동심원 형상 또는 스파이럴 형상 상으로 배치되어 있다. 또한, 구조체(12)는, 예를 들어 사방 격자 형상, 육방 격자 형상 등의 규칙적인 소정의 배치 패턴을 이루도록 해도 된다. 또한, 구조체(12)의 높이가 원기둥 기재(11)의 표면에 있어서 규칙적 또는 불규칙적으로 변화되어 있어도 된다.
<2. 원반의 제조 방법>
다음에, 본 실시 형태에 따른 원반의 제조 방법에 대해 설명한다. 본 실시 형태에 따른 원반의 제조 방법은 전술한 원통 기재의 외주 표면에 레지스트층을 성막하는 레지스트 성막 공정과, 레지스트층에 잠상을 형성하는 노광 공정과, 잠상이 형성된 레지스트층을 현상하는 현상 공정과, 현상된 레지스트층의 패턴을 마스크로 하여 에칭하여, 원통 기재의 외주 표면에 복수 배열된 오목부 또는 볼록부를 포함하는 구조체를 형성하는 에칭 공정을 갖는다.
본 실시 형태에서는 내부 변형이 복굴절량으로 70㎚/㎝ 미만인 원통 기재를 사용하기 때문에, 레지스트층에 레이저광을 조사하여 잠상을 형성하는 노광 공정을 적절히 사용할 수 있다. 또한, 무기 레지스트로서, 예를 들어 텅스텐, 몰리브덴 등의 1종 이상의 전이 금속을 포함하는 금속 산화물을 사용하고, 레지스트층의 열 변화를 이용한 열 리소그래피에 의해 잠상을 형성하는 노광 공정을 적절히 사용할 수 있다. 이에 의해, 빔 직경의 중심 부분만 열 반응시켜, 레이저광의 해상 한계를 초과한 미세 패턴의 제작이 가능해진다. 또한, 고종횡비의 구조체를 얻기 위해, 건식 에칭을 사용하는 것이 바람직하다.
노광 공정에서 사용 가능한 노광 장치, 및 에칭 공정에서 사용 가능한 에칭 장치로서는, 각각 하기 구성예의 장치를 들 수 있다.
[노광 장치]
도 3은 롤 원반을 제작하기 위한 노광 장치의 구성의 일례를 도시하는 개략도이다. 이 노광 장치는 광학 디스크 기록 장치를 베이스로 하여 구성되어 있다.
레이저 광원(21)은 기록 매체로서의 원통 기재(11)의 표면에 성막된 레지스트를 노광하기 위한 광원이고, 예를 들어 파장 λ=266㎚의 기록용의 레이저광(20)을 발진하는 것이다. 레이저 광원(21)으로부터 출사된 레이저광(20)은 평행 빔의 상태로 직진하여, 전기 광학 소자(EOM: Electro Optical Modulator)(22)로 입사한다. 전기 광학 소자(22)를 투과한 레이저광(20)은 미러(23)로 반사되어, 변조 광학계(25)로 유도된다.
미러(23)는 편광 빔 스플리터로 구성되어 있고, 한쪽의 편광 성분을 반사하고 다른 쪽의 편광 성분을 투과하는 기능을 가진다. 미러(23)를 투과한 편광 성분은 포토 다이오드(24)로 수광되고, 그의 수광 신호에 기초하여 전기 광학 소자(22)가 제어되어 레이저광(20)의 위상 변조가 행해진다.
변조 광학계(25)에 있어서, 레이저광(20)은 집광 렌즈(26)에 의해, 유리(SiO2) 등으로 이루어지는 음향 광학 소자(AOM: Acoust-Optic Modulator)(27)에 집광된다. 레이저광(20)은 음향 광학 소자(27)에 의해 강도 변조되어 발산한 후, 콜리메이터 렌즈(28)에 의해 평행 빔화된다. 변조 광학계(25)로부터 출사된 레이저광(20)은 미러(31)에 의해 반사되어, 이동 광학 테이블(32) 상에 수평, 또한 평행하게 유도된다.
이동 광학 테이블(32)은 빔 익스팬더(33)와, 대물 렌즈(34)를 구비하고 있다. 이동 광학 테이블(32)로 유도된 레이저광(20)은 빔 익스팬더(33)에 의해 원하는 빔 형상으로 정형된 후, 대물 렌즈(34)를 통해, 원통 기재(11) 상의 레지스트층으로 조사된다. 원통 기재(11)는 스핀들 모터(35)에 접속된 턴테이블(36) 상에 적재되어 있다. 그리고, 원통 기재(11)를 회전시킴과 함께, 레이저광(20)을 원통 기재(11)의 높이 방향으로 이동시키면서, 레지스트층에 레이저광(20)을 간헐적으로 조사함으로써, 레지스트층의 노광 공정이 행해진다. 형성된 잠상은, 예를 들어 원주 방향으로 장축을 갖는 대략 타원형으로 된다. 레이저광(20)의 이동은, 이동 광학 테이블(32)을 화살표 R 방향으로 이동함으로써 행해진다.
노광 장치는, 예를 들어 육방 격자, 준육방 격자 등의 2차원 패턴에 대응하는 잠상을 레지스트층에 형성하기 위한 제어 기구(37)를 구비하고 있다. 제어 기구(37)는 포매터(29)와 드라이버(30)를 구비한다. 포매터(29)는 극성 반전부를 구비하고, 이 극성 반전부가 레지스트층에 대한 레이저광(15)의 조사 타이밍을 제어한다. 드라이버(30)는 극성 반전부의 출력을 받아, 음향 광학 소자(27)를 제어한다.
이 노광 장치에서는, 2차원 패턴이 공간적으로 링크하도록 1트랙마다 극성 반전 포매터 신호와 기록 장치의 회전 컨트롤러를 동기시켜 신호를 발생하고, 음향 광학 소자(27)에 의해 강도 변조하고 있다. 각속도 일정(CAV: Constant Angular Velocity)하고 적절한 회전수와 적절한 변조 주파수와 적절한 이송 피치로 패터닝함으로써, 예를 들어 육방 격자, 준육방 격자 등의 2차원 패턴을 레지스트층에 기록할 수 있다.
[에칭 장치]
도 4는 롤 원반을 제작하기 위한 에칭 장치의 구성의 일례를 도시하는 개략도이다. 에칭 장치는, 소위 RIE(Reactive Ion Etching) 장치이고, 도 4에 도시한 바와 같이, 에칭 반응조(41)와, 캐소드(음극)인 원기둥 전극(42)과, 애노드(양극)인 대향 전극(43)을 구비한다. 원기둥 전극(42)은 에칭 반응조(41)의 중앙에 배치되어 있다. 대향 전극(43)이 에칭 반응조(41)의 내측에 설치되어 있다. 원기둥 전극(42)은 원통 기재(11)를 착탈 가능한 구성을 갖고 있다. 원기둥 전극(42)은, 예를 들어 원통 기재(11)의 원통면과 대략 동일 또는 유사의 원기둥면, 구체적으로는 원통 기재(11)의 내주면보다도 다소 작은 직경을 갖는 원기둥면을 갖는다. 원기둥 전극(43)이 블로킹 콘덴서(44)를 통해, 예를 들어 13.56㎒의 고주파 전원(RF)(45)에 대해 접속된다. 대향 전극(43)은 접지에 대해 접속된다.
이 에칭 장치에서는 고주파 전원(45)에 의해 대향 전극(43)과 원기둥 전극(42) 사이에 고주파 전압이 인가되면, 대향 전극(43)과 원기둥 전극(42) 사이에 플라즈마가 발생한다. 대향 전극(43)은 접지에 접속되어 있으므로, 전위가 바뀌지 않는 것에 비해, 원기둥 전극(42)은 블로킹 콘덴서(44)에 의해 회로가 차단되어 있으므로, 마이너스 전위로 되어 전압 강하가 발생한다. 이 전압 강하에 의해, 원기둥 전극(42)의 원기둥면에 수직인 방향으로 전계가 발생하고, 플라즈마 중의 플러스 이온은 원통 기재(11)의 외주면에 수직으로 입사하여, 이방성 에칭이 행해진다.
[원반의 제조 방법의 각 공정]
계속해서, 도 5 및 도 6을 참조하여 본 실시 형태에 따른 원반의 제조 방법의 각 공정에 대해 순차 설명한다.
(레지스트 성막 공정)
먼저, 도 5의 A에 도시한 바와 같이, 상술한 원통 기재(11)를 준비한다. 이 원통 기재(11)는, 예를 들어 석영 유리이다. 다음에, 도 5의 B에 도시한 바와 같이, 원통 기재(11)의 외주면에 레지스트층(13)을 성막한다. 레지스트층의 재료로서는, 예를 들어 유기계 레지스트 또는 무기계 레지스트 중 어떤 것을 사용해도 된다. 유기계 레지스트로서는, 예를 들어 노볼락계 레지스트나 화학 증폭형 레지스트를 사용할 수 있다. 또한, 무기계 레지스트로서는, 예를 들어 텅스텐, 몰리브덴 등의 1종 또는 2종 이상의 전이 금속을 포함하는 금속 산화물을 사용할 수 있다.
(노광 공정)
다음에, 도 3에 도시하는 노광 장치를 사용하여, 원통 기재(11)를 회전시킴과 함께, 레이저광(노광 빔)(20)을 레지스트층(13)에 조사한다. 이때, 레이저광(20)을 원통 기재(11)의 높이 방향(중심축에 평행한 방향)으로 이동시키면서, 레이저광(20)을 간헐적으로 조사함으로써, 레지스트층(13)을 전체면에 걸쳐서 노광한다. 이에 의해, 도 5의 C에 도시한 바와 같이, 레이저광(20)의 궤적에 따른 잠상(14)이, 가시광 파장과 동일 정도의 피치로 레지스트층(13)의 전체면에 걸쳐서 형성된다. 잠상(14)은, 예를 들어 원통 기재(11)의 외주 표면에 있어서, 복수열의 트랙을 이루도록 배치됨과 함께, 육방 격자 패턴 또는 준육방 격자 패턴을 형성한다. 잠상(14)은, 예를 들어 트랙의 연장 방향으로 장축 방향을 갖는 타원 형상이다.
(현상 공정)
다음에, 레지스트층(13) 상에 현상액을 적하하고, 레지스트층(13)을 현상 처리한다. 레지스트층(13)을 포지티브형의 레지스트에 의해 형성한 경우에는, 레이저광(20)으로 노광한 노광부는 비노광부와 비교하여 현상액에 대한 용해 속도가 증가하므로, 도 6의 A에 도시한 바와 같이, 잠상(14)(노광부)에 따른 패턴이 레지스트층(13)에 형성된다.
(에칭 공정)
다음에, 원통 기재(11) 상에 형성된 레지스트층(13)의 패턴(레지스트 패턴)을 마스크로 하여, 원통 기재(11)의 표면을 에칭 처리한다. 이에 의해, 도 6의 B에 도시한 바와 같이, 트랙의 연장 방향으로 장축 방향을 갖는 타원뿔 형상 또는 타원뿔대 형상의 오목부, 즉 구조체(12)를 얻을 수 있다. 에칭의 방법으로서는, 건식 에칭 또는 습식 에칭 중 어떤 것을 사용해도 되지만, 예를 들어 도 4에 도시하는 에칭 장치를 사용한 건식 에칭이 바람직하게 사용된다. 건식 에칭에 의하면, 레지스트층(13)의 3배 이상의 깊이(선택비 3 이상)의 유리 마스터를 제작할 수 있고, 구조체(12)의 고종횡비화를 도모할 수 있다. 이상에 의해, 예를 들어 깊이 200㎚ 정도로부터 350㎚ 정도의 오목 형상의 육방 격자 패턴 또는 준육방 격자 패턴을 갖는 원반(10)을 얻을 수 있다.
<3.광학 소자의 제조 방법>
본 실시 형태에 따른 광학 소자의 제조 방법은 전술한 원반의 외주 표면에 광경화 수지층을 밀착시키고, 광경화 수지층을 경화시켜 박리하여, 원반의 구조체를 광경화 수지층에 전사한다.
도 7은 전사 장치의 구성의 일례를 도시하는 개략도이다. 이 전사 장치는 원통 형상의 원반(10)과, 기체 공급 롤(51)과, 권취 롤(52)과, 가이드 롤(53, 54)과, 닙 롤(55), 박리 롤(56)과, 도포 장치(57)와, 광원(58)을 구비한다.
기체 공급 롤(51)에는 시트상 등의 기체(61)가 롤상으로 권취되고, 가이드 롤(53)을 통해 기체(61)를 연속적으로 송출할 수 있도록 배치되어 있다. 권취 롤(52)은 이 전사 장치에 의해 요철 형상이 전사된 수지층(62)을 갖는 적층체를 권취할 수 있도록 배치되어 있다. 가이드 롤(53, 54)은 기체(61)와 수지층(62)의 적층체를 반송할 수 있도록, 이 전사 장치 내의 반송로에 배치되어 있다. 닙 롤(55)은 기체 공급 롤(51)로부터 송출되어, 광경화 수지 조성물이 도포된 기체(61)를, 롤상의 원반(10)과 닙할 수 있도록 배치되어 있다. 원반(10)은 수지층(62)을 형성하기 위한 전사면을 갖는다. 박리 롤(56)은 광경화 수지 조성물을 경화함으로써 얻어진 수지층(62)을, 원반(10)의 전사면으로부터 박리 가능하게 배치되어 있다.
기체 공급 롤(51), 권취 롤(52), 가이드 롤(53, 54), 닙 롤(55) 및 박리 롤(56)의 재질은 특별히 한정되는 것은 아니고, 원하는 롤 특성에 따라 스테인리스 등의 금속, 고무, 실리콘 등을 적절히 선택하여 사용할 수 있다. 도포 장치(57)로서는, 예를 들어 코터 등의 도포 수단을 구비하는 장치를 사용할 수 있다. 코터로서는, 예를 들어 도포하는 광경화 수지 조성물의 물성 등을 고려하여, 그라비아, 와이어 바 및 다이 등의 코터를 적절히 사용할 수 있다.
이와 같은 전사 장치를 사용함으로써, 원반(10)의 구조체(12)가 광경화 수지에 전사된 수지 시트를 연속적으로 복제할 수 있다.
기체(61)는 투명성을 갖는 투명 기체이면, 특별히 한정되는 것은 아니고, 예를 들어 폴리카르보네이트(PC), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 등의 투명성 합성 수지, 유리 등을 주성분으로 하는 것 등을 사용할 수 있다.
광경화 수지 조성물은, 예를 들어 단관능 단량체, 2관능 단량체, 다관능 단량체, 개시제 등을 포함하고, 구체적으로는, 이하에 나타내는 재료를 단독, 또는 복수 혼합한 것이다.
단관능 단량체로서는, 예를 들어 카르복실산류(아크릴산), 히드록시류(2-히드록시에틸아크릴레이트, 2-히드록시프로필아크릴레이트, 4-히드록시부틸아크릴레이트), 알킬, 지환류(이소부틸아크릴레이트, t-부틸아크릴레이트, 이소옥틸아크릴레이트, 라우릴아크릴레이트, 스테아릴아크릴레이트, 이소보닐아크릴레이트, 시클로헥실아크릴레이트), 그 밖의 기능성 단량체(2-메톡시에틸아크릴레이트, 메톡시에틸렌글리콜아크릴레이트, 2-에톡시에틸아크릴레이트, 테트라히드로푸르푸릴아크릴레이트, 벤질아크릴레이트, 에틸카르비톨아크릴레이트, 페녹시에틸아크릴레이트, N,N-디메틸아미노에틸아크릴레이트, N,N-디메틸아미노프로필아크릴아미드, N,N-디메틸아크릴아미드, 아크릴로일모르폴린, N-이소프로필아크릴아미드, N,N-디에틸아크릴아미드, N-비닐피롤리돈, 2-(퍼플루오로옥틸)에틸아크릴레이트, 3-퍼플루오로헥실-2-히드록시프로필아크릴레이트, 3-퍼플루오로옥틸-2-히드록시프로필아크릴레이트, 2-(퍼플루오로데실)에틸아크릴레이트, 2-(퍼플루오로-3-메틸부틸)에틸아크릴레이트, 2,4,6-트리브로모페놀아크릴레이트, 2,4,6-트리브로모페놀메타크릴레이트, 2-(2,4,6-트리브로모페녹시)에틸아크릴레이트, 2-에틸헥실아크릴레이트 등을 들 수 있다.
2관능 단량체로서는, 예를 들어 트리(프로필렌글리콜)디아크릴레이트, 트리메틸올프로판디알릴에테르, 우레탄아크릴레이트 등을 들 수 있다.
다관능 단량체로서는, 예를 들어 트리메틸올프로판트리아크릴레이트, 디펜타에리트리톨펜타, 헥사아크릴레이트, 디트리메틸올프로판테트라아크릴레이트 등을 들 수 있다.
개시제로서는, 예를 들어 2,2-디메톡시-1,2-디페닐에탄-1-온, 1-히드록시-시클로헥실페닐케톤, 2-히드록시-2-메틸-1-페닐프로판-1-온 등을 들 수 있다.
또한, 광경화 수지 조성물은 필요에 따라 충전제, 기능성 첨가제, 용제, 무기 재료, 안료, 대전 방지제, 증감 색소 등을 포함하고 있어도 된다. 충전제로서는, 예를 들어 무기 미립자 또는 유기 미립자 중 어떤 것을 사용해도 된다. 무기 미립자로서는, 예를 들어 SiO2, TiO2, ZrO2, SnO2, Al2O3 등의 금속 산화물 미립자를 들 수 있다. 기능성 첨가제로서는, 예를 들어 레벨링제, 표면 조정제, 흡수제, 소포제 등을 들 수 있다.
실시예
<4. 실시예>
이하, 본 발명의 실시예에 대해 설명한다. 본 실시예에서는 내부 변형 또는 표면 굴곡이 상이한 원통 기재를 사용하여 원반을 제작하고, 반사광 강도 분포 및 패턴 배열에 대해 평가하였다. 또한, 본 발명은 이들 실시예로 한정되는 것은 아니다.
원통 기재의 내부 변형의 측정, 원통 기재의 표면 굴곡의 측정, 원반의 반사광 강도 분포의 관찰 및 원반의 패턴 배열의 관찰은 다음과 같이 행하였다.
[원통 기재의 내부 변형의 측정]
변형 측정기(SVP-종형, 아사히 테크노 글라스제)를 사용하여, 원통 기재의 내부 변형을 측정하였다.
[원통 기재의 표면 굴곡의 측정]
표면 형상 조도 측정기(폼 탈리서프 PGI 1250A, 테일러 홉슨제)를 사용하여, 원통 기재의 표면 굴곡을 측정하였다.
[원반의 반사광 강도 분포의 측정]
원반을 회전시킴과 함께, 레이저(λ=650㎚)와 수광 소자(PD 포토 다이오드)를 탑재하는 측정 헤드를 원반의 높이 방향으로 이동시키면서, 레이저광의 반사 강도를 측정하고, 로그인하고, 맵화하여 원반의 반사광 강도 분포를 도시하는 2차원 화상을 얻었다.
[원반의 패턴 배열의 관찰]
주사형 전자 현미경(SEM: Scanning Electron Microscope)을 사용하여, 원반 표면의 관찰을 행하였다.
[실시예 1]
내부 변형이 20㎚/㎝ 미만, 외주 표면의 주기 10㎜ 이하의 굴곡의 진폭이 100㎚ 이하인 석영 유리의 원통 기재를 준비하였다. 도 8은 실시예 1의 원통 기재의 내부 변형을 도시하는 화상이다. 변형 측정기에 의해 내부의 잔류 응력에 의해 일어나는 복굴절량에 따른 색 화상이 얻어지고, 20㎚/㎝ 미만의 내부 변형을 나타냈다.
이 원통 기재의 외주 표면에 텅스텐의 금속 산화물을 포함하는 레지스트층을 성막하였다. 그 후, 노광 장치를 사용하여 레이저광에 의한 열 리소그래피에 의해 레지스트층에 준육방 격자 패턴을 이루는 잠상을 패터닝하였다. 다음에, 원통 기재 상의 레지스트층에 현상 처리를 실시하여, 노광된 부분의 레지스트를 용해시켰다. 이에 의해, 레지스트층이 준육방 격자 패턴으로 개방되어 있는 레지스트 원반이 얻어졌다. 다음에, 에칭 장치를 사용하여, 레지스트 원반을 RIE 에칭하고, 유리 롤의 표면에 대해 수직 방향을 향하는 오목부를 형성하였다. 마지막으로, 애싱에 의해 레지스트 패턴을 완전히 제거하였다. 이상에 의해, 목적으로 하는 유리 롤 마스터(원반)를 얻었다.
도 9 및 도 10은 각각 실시예 1의 원반의 반사광 강도 분포를 도시하는 2차원 화상 및 실시예 1의 원반의 패턴 배열의 SEM 화상이다. 도 9에 도시한 바와 같이, 실시예 1의 원반의 반사광 강도 분포는 균일하고, 또한 도 10에 도시한 바와 같이 패턴 혼란도 발생하지 않았다.
[비교예 1]
내부 변형이 약 70㎚/㎝인 띠상 영역을 포함하고, 외주 표면의 주기 10㎜ 이하의 굴곡의 진폭이 100㎚ 이하인 석영 유리의 원통 기재를 준비하였다. 도 11은 비교예 1의 원통 기재의 내부 변형을 도시하는 화상이다. 변형 측정기에 의해 내부의 잔류 응력에 의해 일어나는 복굴절량에 따른 색 화상이 얻어지고, 내부 변형이 약 70㎚/㎝인 띠상 영역이 나타났다. 이 원통 기재를 사용하여, 실시예 1과 마찬가지로 하여 유리 롤 마스터(원반)를 제작하였다.
도 12 및 도 13은 각각 비교예 1의 원반의 반사광 강도 분포를 도시하는 2차원 화상 및 비교예 1의 원반의 패턴 배열의 SEM 화상이다. 도 12에 도시한 바와 같이 비교예 1의 원반의 반사광 강도 분포는 띠상이었다. 또한, 투과광 검사에서 띠상 영역 내에 백탁이 관찰되었다. 또한, 도 13에 도시한 바와 같이 띠상 영역 내에서 패턴 혼란이 발생하고 있었다.
[실시예 2]
내부 변형이 20㎚/㎝ 미만, 외주 표면의 주기 10㎜ 이하의 굴곡의 진폭이 약 50㎚인 석영 유리의 원통 기재를 준비하였다. 도 14는 실시예 2의 원통 기재의 표면 굴곡을 도시하는 그래프이다. 실시예 2의 외주 표면에 있어서의 원주 방향의 굴곡의 진폭은 50㎚ 정도로 작았다. 이 원통 기재를 사용하여, 실시예 1과 마찬가지로 하여 유리 롤 마스터(원반)를 제작하였다.
도 15는 실시예 2의 원반의 반사광 강도 분포를 도시하는 2차원 화상이다. 도 15에 도시한 바와 같이 실시예 2의 원반의 반사광 강도 분포는 균일했다.
[비교예 2]
내부 변형이 20㎚/㎝ 미만, 외주 표면의 주기 10㎜ 이하의 굴곡의 진폭이 약 100㎚인 석영 유리의 원통 기재를 준비하였다. 도 16은 비교예 2의 원통 기재의 표면 굴곡을 도시하는 그래프이다. 비교예 2의 외주 표면에 있어서의 원주 방향의 굴곡은 5㎜ 피치이고 진폭은 100㎚ 정도였다. 이 원통 기재를 사용하여, 실시예 1과 마찬가지로 하여 유리 롤 마스터(원반)를 제작하였다.
도 17은 비교예 2의 원반의 반사광 강도 분포를 도시하는 2차원 화상이다. 도 17에 도시한 바와 같이, 비교예 2의 원반의 반사광 강도 분포는 굴곡에 따른 줄무늬 형상의 특성 분포가 발생하였다.
[평가 결과]
비교예 1에 나타낸 바와 같이, 레지스트 재료의 열 변화를 이용한 열 리소그래피법을 사용하여, 원하는 패턴을 노광할 때, 원통 기재의 내부 변형이 70㎚/㎝ 이상인 경우, 노광 시의 열에 의해 석영 표면이 변동되어, 노광 패턴 혼란을 일으켜 버려, 반사광 강도로 띠상의 분포가 발생하였다. 또한, 패턴 배열 혼란에 수반하는 투과 산란광에 의해, 투과광 검사에서 백탁 영역이 발생하였다.
한편, 실시예 1에 나타낸 바와 같이, 원통 기재의 내부 변형이 70㎚/㎝ 미만인 경우, 노광 패턴 혼란은 억제되어, 면 내 균일한 반사광 강도 분포가 얻어지고, 회절광 기인의 백탁 영역도 발생하지 않았다.
또한, 비교예 2에 나타낸 바와 같이, 원통 기재의 외주 표면에 있어서의 원주 방향의 주기 10㎜ 이하의 굴곡의 진폭이 100㎚ 이상인 경우, 원하는 패턴을 묘화할 때, 포커스 서보 기구를 추종할 수 없어, 노광 패턴의 사이즈 변동을 일으켜, 반사광 강도 분포는 굴곡에 따른 줄무늬 형상의 특성 분포가 발생하였다.
한편, 실시예 2에 나타낸 바와 같이, 원통 기재의 외주 표면에 있어서의 원주 방향의 주기 10㎜ 이하의 굴곡의 진폭이 100㎚ 미만인 경우, 노광 패턴의 사이즈 변동의 억제가 가능해져, 반사광 강도 분포는 균일했다.
10 : 원반
11 : 원통 기재
12 : 구조체
13 : 레지스트층
14 : 잠상
20 : 레이저광
21 : 레이저 광원
22 : 전기 광학 소자
23 : 미러
24 : 포토 다이오드
25 : 변조 광학계
26 : 집광 렌즈
27 : 음향 광학 소자
28 : 콜리메이터 렌즈
29 : 포매터
30 : 드라이버
31 : 미러
32 : 이동 광학 테이블
33 : 빔 익스팬더
34 : 대물 렌즈
35 : 스핀들 모터
36 : 턴테이블
37 : 제어 기구
41 : 에칭 반응조
42 : 원기둥 전극
43 : 대향 전극
44 : 블로킹 콘덴서
45 : 고주파 전원
51 : 기체 공급 롤
52 : 권취 롤
53, 54 : 가이드 롤
55 : 닙 롤
56 : 박리 롤
57 : 도포 장치
58 : 광원
61 : 기체
62 : 수지층

Claims (12)

  1. 원통 형상의 석영 유리로 이루어지고,
    내부 변형이 복굴절량으로 70㎚/㎝ 미만이고,
    외주 표면에 있어서의 원주 방향의 주기 10㎜ 이하의 굴곡의 진폭이 100㎚ 미만인 원통 기재.
  2. 제1항에 있어서, 상기 내부 변형이 복굴절량으로 20㎚/㎝ 이하인 원통 기재.
  3. 제1항에 있어서, 외주 표면에 있어서의 원주 방향의 주기 10㎜ 이하의 굴곡의 진폭이 50㎚ 이하인 원통 기재.
  4. 제2항에 있어서, 외주 표면에 있어서의 원주 방향의 주기 10㎜ 이하의 굴곡의 진폭이 50㎚ 이하인 원통 기재.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 원통 기재와,
    상기 원통 기재의 외주 표면에 복수 배열된 오목부 또는 볼록부를 포함하는 구조체
    를 구비하는 원반.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 원통 기재의 외주 표면에 레지스트층을 성막하는 레지스트 성막 공정과,
    상기 레지스트층에 잠상을 형성하는 노광 공정과,
    상기 잠상이 형성된 레지스트층을 현상하는 현상 공정과,
    상기 현상된 레지스트층의 패턴을 마스크로 하여 에칭하여, 상기 원통 기재의 외주 표면에 복수 배열된 오목부 또는 볼록부를 포함하는 구조체를 형성하는 에칭 공정
    을 갖는 원반의 제조 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 노광 공정에서는 상기 레지스트층에 레이저광을 조사하여 잠상을 형성하는 원반의 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 노광 공정에서는 열 리소그래피에 의해 잠상을 형성하는 원반의 제조 방법.
  9. 제6항에 있어서, 상기 에칭 공정에서는 건식 에칭에 의해 구조체를 형성하는 원반의 제조 방법.
  10. 제7항에 있어서, 상기 에칭 공정에서는 건식 에칭에 의해 구조체를 형성하는 원반의 제조 방법.
  11. 제8항에 있어서, 상기 에칭 공정에서는 건식 에칭에 의해 구조체를 형성하는 원반의 제조 방법.
  12. 제5항에 기재된 원반의 외주 표면에 광경화 수지층을 밀착시키고, 해당 광경화 수지층을 경화시켜 박리하여 상기 원반의 구조체를 광경화 수지층에 전사하는 광학 소자의 제조 방법.
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