JP2020530591A - 回折格子導光板用モールド基材の製造方法および回折格子導光板の製造方法 - Google Patents

回折格子導光板用モールド基材の製造方法および回折格子導光板の製造方法 Download PDF

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Abstract

本発明は、回折格子導光板用モールド基材の製造方法であって、０．５Ω／□以上の面抵抗を有するメッシュ部が上面に備えられたファラデーケージを用意するステップと、ファラデーケージの底面にサンプル基材を設け、平面プラズマエッチングを行って、ファラデーケージ内の高エッチング領域を確認するステップと、傾斜面を有する支持台を用意し、傾斜面の下部領域をファラデーケージの高エッチング領域に位置させる支持台整列ステップと、支持台の傾斜面上にモールド用基材を設けるステップと、プラズマエッチングを用いて、モールド用基材の一側に第１傾斜パターン部およびモールド用基材の他側に第２傾斜パターン部を同時に形成するパターニングステップとを含む製造方法に関する。

Description

本明細書は、２０１７年８月１６日付で韓国特許庁に提出された韓国特許出願第１０−２０１７−０１０３６６２号の出願日の利益を主張し、その内容のすべては本発明に組み込まれる。
本発明は、回折格子導光板用モールド基材の製造方法および回折格子導光板の製造方法に関する。
ディスプレイに所望のイメージを使用者に見せるために、可視光の状態を変更するための導光板を用いることができる。導光板は、反射、屈折または回折などにより入射する可視光と相互作用が可能であり、このような相互作用を調節して使用者に所望のイメージを見せることができる。導光板に入射した光は、導光板に備えられた構造物と相互作用をして回折が起こり、これは光の波動性に起因するものであって光波の干渉として表現される。導光板内に入射した光が周期的な構造物に接する場合、光の回折によって互いに異なる方向のビームに分割されて使用者に見えることがある。
ディスプレイを通して使用者に所望のイメージを歪みなく見せるために、導光板に入射する光がディスプレイ上で一定の強度で出力されるように導光板の微細構造物を形成するための方法の研究が必要である。
韓国登録特許公報：ＫＲ１０−１１３１１０１Ｂ１
本発明は、回折格子導光板用モールド基材の製造方法および回折格子導光板の製造方法を提供する。
ただし、本発明が解決しようとする課題は上述した課題に制限されず、言及されていない他の課題は下記の記載から当業者に明確に理解されるであろう。
本発明の一実施態様は、０．５Ω／□以上の面抵抗を有するメッシュ部が上面に備えられたファラデーケージを用意するステップと、前記ファラデーケージの底面にサンプル基材を備え、平面プラズマエッチングを行って、前記ファラデーケージ内の高エッチング領域を確認するステップと、傾斜面を有する支持台を用意し、前記傾斜面の下部領域を前記ファラデーケージの高エッチング領域に位置させる支持台整列ステップと、前記支持台の傾斜面上にモールド用基材を備えるステップと、プラズマエッチングを用いて、前記モールド用基材の一側に第１傾斜パターン部および前記モールド用基材の他側に第２傾斜パターン部を同時に形成するパターニングステップとを含み、
前記パターニングステップにおけるエッチング率は、前記傾斜面の上部領域から下部領域へ減少後に反転して増加し、前記第１傾斜パターン部は、深さ勾配を有する傾斜溝パターンを含み、前記第２傾斜パターン部は、０ｎｍ〜５０ｎｍの深さ偏差を有する傾斜溝パターンを含むものである回折格子導光板用モールド基材の製造方法を提供する。
本発明の一実施態様は、前記回折格子導光板用モールド基材の製造方法で製造された回折格子導光板用モールド基材を用意するステップと、前記回折格子導光板用モールド基材上に樹脂組成物を塗布するステップと、回折格子パターンが形成される面の反対面上に透明基材を設けるステップと、前記樹脂組成物を硬化して回折格子パターンを形成するステップと、前記回折格子導光板用モールド基材と前記回折格子パターンとを分離して回折格子導光板を形成するステップとを含む回折格子導光板の製造方法を提供する。
本発明の一実施態様に係る製造方法によれば、１回のエッチング工程により、基材上に互いに異なる傾斜パターン部を同時に形成することができるという利点がある。
本発明の一実施態様に係る製造方法によれば、１回のエッチング工程で２枚の回折格子導光板用モールド基材を同時に製造することができるという利点がある。
本発明の一実施態様に係る製造方法によれば、簡単な工程で優れた精度を有する回折格子導光板用モールド基材を製造することができるという利点がある。
本発明の一実施態様に係る製造方法によれば、基材上に均一な傾きで傾斜パターンを形成することができ、傾斜パターンが深さ勾配を有するように調節することができるという利点がある。
本発明の一実施態様に係る回折格子導光板用モールド基材の製造方法を模式化したものである。 本発明の一実施態様に係る回折格子導光板用モールド基材の製造方法を模式化したものである。 本発明の一実施態様に係る製造方法により製造された回折格子導光板の一例を示すものである。 実施例および比較例によるファラデーケージの高エッチング領域を確認するステップのための模式図を示すものである。 比較例および実施例によるファラデーケージの高エッチング領域を示すものである。 実施例および比較例によるファラデーケージ内における傾斜エッチング時の位置ごとの垂直方向のエッチング深さを示すものである。 実施例による位置ごとの傾斜エッチング結果を走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）イメージで示すものである。 実施例による位置ごとの傾斜エッチング結果を走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）イメージで示すものである。 実施例による傾斜エッチング時、マスクを備えて第１傾斜パターン部および第２傾斜パターン部を形成する例を示すものである。
本願明細書全体において、ある部材が他の部材の「上に」位置しているとする時、これは、ある部材が他の部材に接している場合のみならず、２つの部材の間にさらに他の部材が存在する場合も含む。
本願明細書全体において、ある部分がある構成要素を「含む」とする時、これは、特に反対の記載がない限り、他の構成要素を除くのではなく、他の構成要素をさらに包含できることを意味する。
本願明細書全体で使われる用語「〜（する）ステップ」または「〜のステップ」は、「〜のためのステップ」を意味しない。
本発明におけるファラデーケージは、導体からなる密閉空間を意味し、プラズマ内にファラデーケージを設けると、ケージの外表面にシース（ｓｈｅａｔｈ）が形成されて内部は電場が一定の状態に維持される。この時、ファラデーケージの上面をメッシュ部に形成すれば、シースがメッシュ部の表面に沿って形成される。そのため、ファラデーケージを用いたプラズマエッチングを行う場合、メッシュ部の表面に水平に形成されたシースと垂直な方向に加速されたイオンは、ファラデーケージの内部に入射した後、入射する時の方向性を維持しながら基材まで到達して基材をエッチングする。さらに、本発明におけるファラデーケージ内部の基材の表面は、メッシュ面に対して傾いた状態で固定されており、イオンはメッシュ面に垂直な方向に入射するので、基材の表面に対して傾いた方向へのエッチングが可能である。具体的には、本発明の一実施態様に係るファラデーケージは、上面が導電性を有するメッシュ部から構成された導電体ケージであってもよい。また、本発明の一実施態様によれば、前記プラズマエッチングのエッチング方向は、前記ファラデーケージのメッシュ部の表面に垂直な方向であってもよい。
ファラデーケージを用いたプラズマエッチングの場合、メッシュ部を通過したイオンは、基材に向けて移動する間、ファラデーケージの内部に存在する中性粒子と衝突して運動エネルギーを失い、これによって、イオンの密度はメッシュ部の距離に反比例する傾向を有する。すなわち、イオンが入射するメッシュ部に近いほど高いエッチング速度を示し、メッシュ部から遠くなるほど低いエッチング速度を示す。既存のファラデーケージを用いたプラズマエッチングは、基材の直径が増加する場合、または傾斜エッチングにおいてメッシュ部と基材の下端の距離が過度に遠くなる場合、エッチング均一度問題のため制限的に使用されるしかなかった。具体的には、既存のファラデーケージを用いたプラズマエッチング時、ファラデーケージの位置ごとに高エッチング領域と低エッチング領域とが不規則に混在して、エッチング時の正確度を高めることが困難であり、イオンの進行距離が長くなる場合、イオンビームの直径が大きくなるイオンビーム分散効果などの限界が存在していた。
本発明者らは、ファラデーケージを用いたプラズマエッチングに関する研究を続けた結果、ファラデーケージのメッシュ部の面抵抗を一定水準以上に高めると、ファラデーケージのエッチング速度が一定の傾向性を示して、既存の位置ごとの不規則なエッチング速度による問題を解決することができることを見出した。これを利用して、本発明者らは、下記のような発明を導出するに至った。
以下、本明細書についてより詳細に説明する。
本発明の一実施態様は、０．５Ω／□以上の面抵抗を有するメッシュ部が上面に備えられたファラデーケージを用意するステップと、前記ファラデーケージの底面にサンプル基材を備え、平面プラズマエッチングを行って、前記ファラデーケージ内の高エッチング領域を確認するステップと、傾斜面を有する支持台を用意し、前記傾斜面の下部領域を前記ファラデーケージの高エッチング領域に位置させる支持台整列ステップと、前記支持台の傾斜面上にモールド用基材を備えるステップと、プラズマエッチングを用いて、前記モールド用基材の一側に第１傾斜パターン部および前記モールド用基材の他側に第２傾斜パターン部を同時に形成するパターニングステップとを含み、
前記パターニングステップにおけるエッチング率は、前記傾斜面の上部領域から下部領域へ減少後に反転して増加し、前記第１傾斜パターン部は、深さ勾配を有する傾斜溝パターンを含み、前記第２傾斜パターン部は、０ｎｍ〜５０ｎｍの深さ偏差を有する傾斜溝パターンを含むものである回折格子導光板用モールド基材の製造方法を提供する。
前記メッシュ部は、プラズマエッチング時、プラズマとの接触面で自由電子を引き寄せてシースを形成させることができる。また、前記メッシュ部は、導電性を有することができ、これによって正電荷を有するイオンを引き寄せて加速させることができる。さらに、前記メッシュ部は、前記ファラデーケージの一面に平坦に備えられ、屈曲部がある場合、屈曲部でのエッチング速度が局部的に異なり得る。
本発明の一実施態様によれば、０．５Ω／□以上の面抵抗を有するメッシュ部が上面に備えられたファラデーケージを用意するステップを含む。具体的には、本発明の一実施態様によれば、前記メッシュ部の面抵抗は、０．５Ω／□以上１００Ω／□以下であってもよい。
前記メッシュ部の面抵抗が０．５Ω／□以上の場合、プラズマエッチング時、ファラデーケージ内の高エッチング領域と低エッチング領域とが一定に形成される。これに対し、前記メッシュ部の面抵抗が０．５Ω／□未満の場合、プラズマエッチング時、ファラデーケージの位置ごとのエッチング速度が不規則に形成されて、精密なエッチングを行いにくい問題がある。また、面抵抗が１００Ω／□を超える場合、プラズマエッチング工程の効率上昇はわずかであり、製造費用の増加のみ発生しうる。
本発明の一実施態様によれば、前記メッシュ部は、金属メッシュ上にフッ化炭素ラジカルが吸着されたものであってもよい。具体的には、前記フッ化炭素ラジカルは、−ＣＦ、−ＣＦ２、−ＣＦ３、または−Ｃ２Ｆｘ（ｘ＝１〜５の整数）であってもよい。具体的には、前記ファラデーケージの前記メッシュ部は、プラズマエッチング時、Ｆラジカルによるエッチングおよび表面重合によってフッ化炭素ラジカルがメッシュ部に吸着される。
本発明の一実施態様によれば、前記メッシュ部は、金属のような導電性を有する物質上に前記フッ化炭素ラジカルが吸着されて、前記のような面抵抗を有することができる。
本発明の一実施態様によれば、前記メッシュ部は、ステンレス材質のメッシュを使用することができる。具体的には、ＳＵＳ３０４材質の＃２００（ピッチ１２５μｍ、ワイヤ直径５０μｍ、開口率 ３６％）商用メッシュを使用することができる。ただし、メッシュ部の材質を限定するものではなく、前記メッシュ部は、Ａｌ、Ｃｕ、Ｗ、Ｎｉ、Ｆｅ、およびこれらの少なくとも２種を含む合金を材料とするものであってもよい。さらに、前記メッシュの孔隙率および格子の大きさは、エッチングの用途に応じて自由に調節可能である。
本発明の一実施態様によれば、前記ファラデーケージの底面にサンプル基材を備え、平面プラズマエッチングを行って、前記ファラデーケージ内の高エッチング領域を確認するステップを含む。
前記ファラデーケージ内の高エッチング領域を確認するステップは、前記ファラデーケージの底面にサンプル基材を備えた後、プラズマエッチングを用いた平面エッチングを行った後、エッチングされたサンプル基材を検査して、ファラデーケージ内の高エッチング領域と低エッチング領域の分布を確認するものであってもよい。
前述のように、本発明に係るファラデーケージは、０．５Ω／□以上の面抵抗を有するメッシュ部を備えることにより、ファラデーケージ内の高エッチング領域と低エッチング領域とが一定に形成され、前記ファラデーケージ内の高エッチング領域を確認するステップにより、一定に形成される高エッチング領域を確認することができる。
本発明の一実施態様によれば、前記高エッチング領域は、前記サンプル基材上に線状に示されるものであってもよい。前記高エッチング領域は、ファラデーケージの下部面に対して幅の狭い直線または曲線領域で示されるものであってもよい。
したがって、本発明の一実施態様によれば、前記高エッチング領域がファラデーケージの下部面に対して線状に示されるので、前記モールド用基材を高エッチング領域に配置することが容易であり得る。これによって、前記モールド用基材上に深さ勾配を有する傾斜パターン部をより精密に形成することができる。
本発明の一実施態様によれば、前記ファラデーケージ内の高エッチング領域を確認するステップの後、前記サンプル基材を前記ファラデーケージから除去することができる。前記サンプル基材は、プラズマエッチング時、領域ごとのエッチング速度を確認できるものであれば制限なく使用可能である。
本発明の一実施態様によれば、傾斜面を有する支持台を用意し、前記傾斜面の下部領域を前記ファラデーケージの高エッチング領域に位置させる支持台整列ステップを含む。
本発明の一実施態様によれば、前記支持台の傾斜面の下部領域を前記高エッチング領域に位置させる場合、下記のパターニングステップにおけるエッチング率は、前記傾斜面の上部領域から下部領域へ減少後に反転して増加する傾向性を示す。具体的には、前記ファラデーケージのメッシュ部の近くに位置する支持台の傾斜面の上部領域は高いエッチング率を示し、下部領域へいくほどエッチング率は次第に低くなる。さらに、前記支持台の下部領域は高エッチング領域に位置するので、エッチング率は反転して次第に増加する傾向性を有する。
本発明の一実施態様によれば、前記支持台の傾斜面上にモールド用基材を備えるステップを含む。前記モールド用基材は、前記支持台の傾斜面上に備えられて、前述したエッチング率の傾向性を利用したエッチングの対象になり得る。
本発明の一実施態様によれば、前記モールド用基材は、ガラスまたはシリコンウエハであってもよい。ただし、モールド用基材の種類を限定するものではなく、プラズマエッチング装置に適用可能な反応性ガスの種類および回折格子導光板の製造時に使用される樹脂の硬化方式によって、モールド用基材は適切に選択可能である。例えば、回折格子導光板の製造時に使用される樹脂が光硬化樹脂の場合、前記モールド用基材は、高い光透過度を有するものを使用することができる。
本発明の一実施態様によれば、プラズマエッチングを用いて、前記モールド用基材の一側に第１傾斜パターン部および前記モールド用基材の他側に第２傾斜パターン部を同時に形成するパターニングステップを含む。
前記第１傾斜パターン部は、前記傾斜面の上部側に備えられた前記モールド用基材の一面上に備えられ、前記第２傾斜パターン部は、前記傾斜面の下部側に備えられた前記モールド用基材の一面上に備えられたものであってもよい。また、前記第１傾斜パターン部は、前記傾斜面の下部側に備えられた前記モールド用基材の一面上に備えられ、前記第２傾斜パターン部は、前記傾斜面の上部側に備えられた前記モールド用基材の一面上に備えられたものであってもよい。
本発明の一実施態様によれば、誘導結合プラズマ反応性イオンエッチング装置（ＩＣＰ−ＲＩＥ）を用いて、前記プラズマエッチングを行うことができる。具体的には、前記パターニングステップは、誘導結合プラズマ反応性イオンエッチング装置の内部に前記ファラデーケージを備えて行われるものであってもよい。また、前記プラズマエッチングは、ヘリコンプラズマ方式、ヘリカル共振プラズマ方式、電子共鳴プラズマ方式も適用可能である。前記パターニングステップにおけるエッチング率は、前述のように、前記傾斜面の上部領域から下部領域へ減少後に反転して増加するものであってもよい。
本発明の一実施態様によれば、前記パターニングステップにおけるエッチング方向は、前記ファラデーケージの下面に垂直な方向であってもよい。前記パターニングステップにおけるエッチング方向は、前記ファラデーケージの下面に垂直方向であるので、前記傾斜面を有する支持台上に前記モールド用基材を備えることにより、モールド用基材の一面上に第１傾斜パターン部および第２傾斜パターン部を形成することができる。
本発明の一実施態様によれば、前記支持台の傾斜角は、３５゜以上４５゜以下であってもよい。前記支持台の傾斜角を調節することにより、前記第１傾斜パターン部および前記第２傾斜パターン部の傾斜角を調節することができる。
前記支持台の傾斜角を前記範囲に調節することにより、前記第１傾斜パターン部および前記第２傾斜パターン部のパターンの平均傾斜角を３０゜〜４０゜に調節することができる。例えば、前記支持台の傾斜角を３５゜に調節する場合、前記第１傾斜パターン部および前記第２傾斜パターン部のパターンの最小傾斜角は２７゜、最大傾斜角は３６゜、平均傾斜角は３３゜に調節可能である。また、前記支持台の傾斜角を４０゜に調節する場合、前記第１傾斜パターン部および前記第２傾斜パターン部のパターンの最小傾斜角は３２゜、最大傾斜角は４０゜、平均傾斜角は３６゜に調節可能である。
本発明の一実施態様によれば、ファラデーケージのメッシュ部の面抵抗を調節して、前記ファラデーケージ内のプラズマエッチング速度の傾向性を調節することができ、前記傾斜面を有する支持台の位置を調節して、前記第１傾斜パターン部と第２傾斜パターン部とを１回の工程により製造することができる。
本発明の一実施態様によれば、前記モールド用基材上に開口パターン部を含むマスクを備えるステップをさらに含んでもよい。前記マスクは、前記第１傾斜パターン部および前記第２傾斜パターン部を形成するためのものであってもよいし、前記マスクの開口パターン部が備えられた領域は、前記第１傾斜パターン部と前記第２傾斜パターン部に対応する領域であってもよい。
本発明の一実施態様によれば、前記第１傾斜パターン部は、深さ勾配を有する傾斜溝パターンを含むことができる。具体的には、本発明の一実施態様によれば、前記第１傾斜パターン部は、前記エッチング率が反転して増加する前の領域、または前記エッチング率が反転した後に増加する領域で形成されるものであってもよい。
本発明の一実施態様によれば、前記第１傾斜パターン部は、溝パターンの深さが漸進的に増加または減少する領域を含むことができる。具体的には、前記第１傾斜パターン部が前記支持台の傾斜面の上部側で形成される場合、前記モールド用基材の中心領域へいくほど溝パターンの深さが漸進的に減少することができる。また、前記第１傾斜パターン部が前記支持台の傾斜面の下部側で形成される場合、前記モールド用基材の中心領域へいくほど溝パターンの深さが漸進的に減少することができる。
本発明の一実施態様によれば、前記第１傾斜パターン部の傾斜溝パターンの最小深さと最大深さとの差は、１００ｎｍ以上２００ｎｍ以下であってもよい。すなわち、本発明の一実施態様に係る製造方法は、深さ勾配を有する傾斜溝パターンを前記モールド用基材上に容易に形成することができる。
本発明の一実施態様によれば、前記第２傾斜パターン部は、０ｎｍ〜５０ｎｍの深さ偏差を有する傾斜溝パターンを含むことができる。具体的には、前記第２傾斜パターン部は、相対的に狭い領域に形成されて、溝パターンの深さが一定であり得る。
本発明の一実施態様によれば、前記第２傾斜パターン部の傾斜溝パターンの深さは、前記第１傾斜パターン部の傾斜溝パターンの最大深さの７０％〜１３０％であってもよい。具体的には、前記第２傾斜パターン部の傾斜溝パターンの深さは、前記第１傾斜パターン部の傾斜溝パターンの最大深さの８０％〜１２０％であってもよい。
本発明の一実施態様によれば、前記傾斜面の最上部のエッチング速度と前記傾斜面の最下部のエッチング速度との差は、３０％以内であってもよい。具体的には、前記傾斜面の最上部のエッチング速度と前記傾斜面の最下部のエッチング速度との差は、２０％以内であってもよい。
本発明の一実施態様によれば、前記パターニングステップにおけるエッチング速度は、前記支持台の傾斜面の上部および下部に高いエッチング速度を示すので、前記第２傾斜パターン部の傾斜溝パターンの深さと前記第１傾斜パターン部の傾斜溝パターンの最大深さとを類似にすることができる。
図１は、本発明の一実施態様に係る回折格子導光板用モールド基材の製造方法を模式化したものである。具体的には、図１は、ファラデーケージ内に傾斜面を有する支持台を備えた後、傾斜面上に基材を位置させ、プラズマエッチングを用いて基材上にパターニングすることを示すものである。図１に示すように、支持台の傾斜面の上部と下部は高いエッチング速度を有しており、傾斜面の中間部は相対的に低いエッチング速度を有している。
本発明の一実施態様によれば、前記支持台は、２つの傾斜面を含み、前記傾斜面の下部領域はそれぞれ、前記ファラデーケージの高エッチング領域に位置するものであってもよい。具体的には、前記ファラデーケージ内の高エッチング領域が２つ対向して備えられた場合、２つの傾斜面を有する支持台を用いて２つの回折格子導光板用モールド基材を同時に製造することができる。
図２は、本発明の一実施態様に係る回折格子導光板用モールド基材の製造方法を模式化したものである。具体的には、図２は、ファラデーケージの内部に２つの傾斜面を有する支持台を備え、支持台の傾斜面上にマスクが備えられた基材を位置させた後、プラズマエッチングを用いて１回のエッチング工程により２つの回折格子導光板用モールド基材を同時に製造することを示すものである。
図２によれば、マスクによって幅の狭い領域にパターニングされた領域は第２傾斜パターン部であって、エッチング領域が狭くて深さ勾配がほとんどなく実現できる。また、マスクによって幅の広い領域にパターニングされた領域は第１傾斜パターン部であって、エッチング領域が広くて深さ勾配が大きく実現できる。
本発明の一実施態様によれば、前記第２傾斜パターン部は、回折格子導光板から光が入射する領域に対応する領域であってもよい。また、前記第１傾斜パターン部は、回折格子導光板から光が抽出される領域に対応するものであってもよい。
図３は、本発明の一実施態様に係る製造方法により製造された回折格子導光板の一例を示すものである。具体的には、図３は、前記回折格子導光板用モールドを用いて製造された回折格子導光板を示すものであって、回折格子導光板の第１傾斜溝部パターンに対応する領域に光が入射した後、第２傾斜溝部パターンに対応する領域に光が抽出されて使用者にディスプレイ情報が提供されることを示すものである。前記第２傾斜溝部パターンに対応する領域は、傾斜パターン構造物が高さ勾配を有しているので、位置に応じて一定の光が抽出できる。
本発明の一実施態様は、前記回折格子導光板用モールド基材の製造方法で製造された回折格子導光板用モールド基材を用意するステップと、前記回折格子導光板用モールド基材上に樹脂組成物を塗布するステップと、回折格子パターンが形成される面の反対面上に透明基材を設けるステップと、前記樹脂組成物を硬化して回折格子パターンを形成するステップと、前記回折格子導光板用モールド基材と前記回折格子パターンとを分離して回折格子導光板を形成するステップとを含む回折格子導光板の製造方法を提供する。
前記樹脂組成物は、当業界で一般的に用いられる樹脂組成物であれば制限なく使用可能である。さらに、前記樹脂組成物を塗布するステップは、スピンコーティング、ディップコーティング、ドロップキャスティングなど、当業界で一般的に用いられるコーティング方法を利用して行われる。
前記回折格子導光板の製造方法は、前述した回折格子導光板用モールド基材を用いることを除けば、一般的なパターン層を形成する方法が適用可能である。
前記回折格子導光板は、直接回折格子導光板として使用できる。また、前記回折格子導光板を中間モールドとして用いて、これを複製する方法で最終生産品を製造することもできる。具体的には、前記製造された回折格子導光板を中間モールドとして回折格子導光板用モールドを製造した後、回折格子導光板を製造する場合、中間モールドとして用いられた回折格子導光板の格子パターンの傾きが反転したものを得ることができる。さらに、格子パターンの傾きが反転した回折格子導光板を中間モールドとして用いて回折格子導光板用モールドを製造した後、回折格子導光板を製造する場合、最初の回折格子導光板と同じ方向の格子パターンを実現することができる。
［実施例］
以下、本発明を具体的に説明するために実施例を挙げて詳細に説明する。しかし、本発明に係る実施例は種々の異なる形態に変形可能であり、本発明の範囲が以下に述べる実施例に限定されると解釈されない。本明細書の実施例は、当業界における平均的な知識を有する者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。
［実施例および比較例］
図４は、実施例および比較例によるファラデーケージの高エッチング領域を確認するステップのための模式図を示すものである。
具体的には、実施例によるファラデーケージのメッシュ部の面抵抗は０．５６０５Ω／□と測定され、比較例によるファラデーケージのメッシュ部の面抵抗は０．２３Ω／□と測定された。具体的には、実施例および比較例によるファラデーケージのメッシュ部の面抵抗測定時の条件および面抵抗の結果は、下記表１の通りであった。
図５は、比較例および実施例によるファラデーケージの高エッチング領域を示すものである。具体的には、図５は、誘導結合プラズマ反応性イオンエッチング装置（ＩＣＰ−ＲＩＥ）内に実施例および比較例によるファラデーケージをそれぞれ備えた後、平面エッチングを行って、ファラデーケージ内の高エッチング領域を示すものである。図５にて明るい領域は高エッチング領域を意味する。低い面抵抗値を有するメッシュ部を備えた比較例によるファラデーケージの場合、高エッチング領域が非常に不規則的であり、広い領域に分布していることを確認することができる。これに対し、０．５Ω／□以上の面抵抗値を有するメッシュ部を備えた実施例によるファラデーケージの場合、幅の狭い線状の高エッチング領域が現れることを確認することができる。
さらに、傾斜面の方向を図５の左側方向に向けさせて、図５の点線領域に傾斜面を有する支持台を備えた。そして、支持台の傾斜面上に６０ｍｍの長さのガラス基材（モールド用基材）を備えた後、プラズマエッチングを行って、傾斜面の上部面から下部面までのエッチング深さを測定した。
具体的には、厚さ０．８ｍｍ〜２ｍｍのガラス基材上にＡｌを数十ｎｍの厚さに蒸着してＡｌ層を形成した。さらに、Ａｌ層上にフォトレジストをスピンコーティングした後、４０５ｎｍのピッチを有するフォトマスクを用いてＵＶ硬化でフォトレジストを現像した後、Ａｌ層を選択的にエッチングしてガラス基材上にマスクを形成した。これをモールド用基材として用いた。さらに、プラズマケージ内に４０゜の傾斜を有する支持台を設けた後、前記製造したマスクが形成されたモールド用基材を前記支持台上に備えた。さらに、ＩＣＰ−ＲＩＥ（Ｏｘｆｏｒｄ社のｐｌａｓｍａＬａｂ ｓｙｓｔｅｍ１００）を用いてプラズマエッチングを行い、反応性ガスとして、Ｏ２およびＣ４Ｆ８を１：９の比率で混合して５０ｓｃｃｍの流速で供給した。また、エッチング条件として、ＲＦ ｐｏｗｅｒ１５０Ｗ、ＩＣＰ ｐｏｗｅｒ２ＫＷ、作動圧力７〜１０ｍＴｏｒｒとして３分間エッチングした。
図６は、実施例および比較例によるファラデーケージ内における傾斜エッチング時の位置ごとの垂直方向のエッチング深さを示すものである。図６の横軸は、メッシュ面に近く位置するガラス基材の一側から他側までの距離を意味し、縦軸は、位置ごとにエッチングされた垂直深さを示すものである。図６によれば、比較例によるファラデーケージは、不均一なエッチング領域を示し、一般的なファラデーケージと同様に、メッシュ面から遠くなるほどエッチング速度が次第に低くなることを確認することができる。これに対し、実施例によるファラデーケージは、メッシュ部の面抵抗を０．５Ω／□以上に調節し、支持台の傾斜面の下部を高エッチング領域に位置させることにより、傾斜面の上部領域から下部領域へ減少後に反転して増加するエッチング率を実現できることが分かる。
図７Ａおよび図７Ｂは、実施例による位置ごとの傾斜エッチング結果を走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）イメージで示すものである。図７Ａおよび図７Ｂの実線領域は、５ｍｍの位置におけるエッチング深さと比較しやすくするためのものである。具体的には、図７Ａおよび図７Ｂの図面は、図６の実施例によるグラフ結果を示すものである。すなわち、モールド用基材の傾斜面の上端を基準点（０）に設定し、これから５ｍｍの間隔で遠くなる位置ごとに断面ＳＥＭを観察したものである。図７Ａおよび図７Ｂの結果によれば、傾斜面の上部から傾斜面の中心部へいくほど次第にエッチング深さが浅くなってから、反転してエッチング深さが深くなることを確認することができる。さらに、傾斜面の上部領域におけるエッチング率と傾斜面の下部領域におけるエッチング率との差が大きくないことを確認することができる。
前記実施例による傾斜エッチング時のエッチング率の傾向性を利用して、モールド用基材上にマスクを備えて、深さ勾配を有する傾斜溝パターンを含む第１傾斜パターン部および深さ偏差がほとんどない第２傾斜パターン部を製造することができる。
図８は、実施例による傾斜エッチング時、マスクを備えて第１傾斜パターン部および第２傾斜パターン部を形成する例示を示すものである。さらに、図８は、モールド用基材の位置ごとのエッチング深さのグラフおよびマスクの開口面におけるエッチング深さが分かるように示すものである。図８にて、狭い領域の開口部は第２傾斜パターン部が形成される領域を示し、広い領域の開口部は第１傾斜パターン部が形成される領域を示す。
前記実施例を通して分かるように、本発明は、メッシュ部の面抵抗値を調節してファラデーケージ内の高エッチング領域を一定に形成することができる。さらに、支持台の傾斜面の下部領域を高エッチング領域に位置させることにより、深さ勾配を有する傾斜溝パターンを含む第１傾斜パターン部および深さ偏差がほとんどない第２傾斜パターン部を同時に製造することができるという利点がある。

Claims (12)

  1. ０．５Ω／□以上の面抵抗を有するメッシュ部が上面に備えられたファラデーケージを用意するステップと、
    前記ファラデーケージの底面にサンプル基材を設け、平面プラズマエッチングを行って、前記ファラデーケージ内の高エッチング領域を確認するステップと、
    傾斜面を有する支持台を用意し、前記傾斜面の下部領域を前記ファラデーケージの高エッチング領域に位置させる支持台整列ステップと、
    前記支持台の傾斜面上にモールド用基材を設けるステップと、
    プラズマエッチングを用いて、前記モールド用基材の一側に第１傾斜パターン部および前記モールド用基材の他側に第２傾斜パターン部を同時に形成するパターニングステップとを含み、
    前記パターニングステップにおけるエッチング率は、前記傾斜面の上部領域から下部領域へ減少後に反転して増加し、
    前記第１傾斜パターン部は、深さ勾配を有する傾斜溝パターンを含み、
    前記第２傾斜パターン部は、０ｎｍ〜５０ｎｍの深さ偏差を有する傾斜溝パターンを含む回折格子導光板用モールド基材の製造方法。
  2. 前記第２傾斜パターン部の傾斜溝パターンの深さは、前記第１傾斜パターン部の傾斜溝パターンの最大深さの７０％〜１３０％である、請求項１に記載の回折格子導光板用モールド基材の製造方法。
  3. 前記傾斜面の最上部のエッチング速度と前記傾斜面の最下部のエッチング速度との差は、３０％以内である、請求項１または２に記載の回折格子導光板用モールド基材の製造方法。
  4. 前記メッシュ部は、金属メッシュ上にフッ化炭素ラジカルが吸着されたものである、請求項１から３のいずれか一項に記載の回折格子導光板用モールド基材の製造方法。
  5. 前記高エッチング領域は、前記サンプル基材上に線状に示されるものである、請求項１から４のいずれか一項に記載の回折格子導光板用モールド基材の製造方法。
  6. 前記モールド用基材上に開口パターン部を含むマスクを設けるステップをさらに含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の回折格子導光板用モールド基材の製造方法。
  7. 前記第１傾斜パターン部の傾斜溝パターンの最小深さと最大深さとの差は、１００ｎｍ以上２００ｎｍ以下である、請求項１から６のいずれか一項に記載の回折格子導光板用モールド基材の製造方法。
  8. 前記第１傾斜パターン部は、前記エッチング率が反転して増加する前の領域、または前記エッチング率が反転した後に増加する領域で形成される、請求項１から７のいずれか一項に記載の回折格子導光板用モールド基材の製造方法。
  9. 前記パターニングステップにおけるエッチング方向は、前記ファラデーケージの下面に垂直な方向である、請求項１から８のいずれか一項に記載の回折格子導光板用モールド基材の製造方法。
  10. 前記支持台の傾斜角は、３５゜以上４５゜以下である、請求項１から９のいずれか一項に記載の回折格子導光板用モールド基材の製造方法。
  11. 前記支持台は、２つの傾斜面を含み、前記傾斜面の下部領域はそれぞれ、前記ファラデーケージの高エッチング領域に位置する、請求項１に記載の回折格子導光板用モールド基材の製造方法。
  12. 請求項１から１０のいずれか一項に記載の製造方法で製造された回折格子導光板用モールド基材を用意するステップと、
    前記回折格子導光板用モールド基材上に樹脂組成物を塗布するステップと、
    回折格子パターンが形成される面の反対面上に透明基材を設けるステップと、
    前記樹脂組成物を硬化して回折格子パターンを形成するステップと、
    前記回折格子導光板用モールド基材と前記回折格子パターンとを分離して回折格子導光板を形成するステップとを含む回折格子導光板の製造方法。
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