KR20200100090A - 원반, 전사물 및 원반의 제조 방법 - Google Patents

원반, 전사물 및 원반의 제조 방법 Download PDF

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마사나오 기쿠치
히로시 다자와
아사히코 노가미
가즈야 하야시베
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데쿠세리아루즈 가부시키가이샤
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Abstract

(과제) 보다 복잡한 미세 구조가 형성된 원반, 그 원반을 사용한 전사물, 및 그 원반의 제조 방법을 제공한다.
(해결 수단) 복수의 오목부 또는 볼록부로 구성되는 요철 집합체가 기재 상에 서로 이격되어 복수 형성되고, 상기 오목부 또는 볼록부의 상기 기재 표면에서 차지하는 영역의 평균 폭은, 가시광 대역에 속하는 파장 이하이고, 상기 요철 집합체 내의 상기 오목부 또는 볼록부의 각각의 상기 기재 표면으로부터의 형성 길이는, 중심값이 상이한 적어도 2 이상의 그룹 중 어느 것에 속하는, 원반.

Description

원반, 전사물 및 원반의 제조 방법
본 발명은, 원반 (原盤), 전사물 및 원반의 제조 방법에 관한 것이다.
최근, 미세 가공 기술의 하나인 임프린트 기술의 개발이 진전되고 있다. 임프린트 기술이란, 표면에 미세한 요철 구조를 형성한 원반을 수지 시트 등에 대고 누름으로써, 원반 표면의 요철 구조를 수지 시트에 전사하는 기술이다.
임프린트 기술에 사용되는 원반의 요철 구조는, 이하에서 나타내는 미세 가공 기술을 사용함으로써 형성할 수 있다.
예를 들어, 평판 형상의 원반에 요철 구조를 형성하는 경우, 하기 특허문헌 1 에 기재되는 바와 같이, 레이저 간섭 노광법을 사용함으로써, 레이저 광의 간섭 패턴에 대응하는 요철 구조를 원반의 일 주면 (主面) 에 형성할 수 있다.
또, 원기둥 형상의 원반에 요철 구조를 생성하는 경우, 예를 들어, 레이저 광에 의한 리소그래피 기술을 사용함으로써, 원기둥 형상의 원반의 외주면에 요철 구조를 형성할 수 있다. 구체적으로는, 원기둥 형상의 기재를 바닥면 및 상면의 중심을 통과하는 회전축으로 회전시킨 후에, 레이저 광을 기재의 축 방향으로 주사시키면서 기재의 외주면에 조사함으로써, 그 외주면에 연속적으로 요철 구조를 형성할 수 있다.
일본 공개특허공보 2007-57622호
그러나, 상기 서술한 요철 구조의 형성 방법에서는, 형성 방법에 기인한 특정한 요철 구조 밖에 형성할 수 없어, 임의의 요철 구조를 형성하는 것은 곤란하였다. 특히, 복수의 오목부 또는 볼록부로 구성되는 요철 집합체를 추가로 복수 배열시킨 것과 같은 복잡한 요철 구조를 형성하는 것은 곤란하였다. 그 때문에, 보다 복잡한 요철 구조를 자유롭게 형성하는 것이 가능한 패턴 형성 방법, 및 그 패턴 형성 방법에 의해 형성된 원반이 요구되고 있었다.
그래서, 본 발명은, 상기 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적으로 하는 바는, 보다 복잡한 요철 구조가 형성된 원반, 그 원반을 사용한 전사물, 및 그 원반의 제조 방법을 제공하는 것에 있다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 어느 관점에 의하면, 복수의 오목부 또는 볼록부로 구성되는 요철 집합체가 기재 상에 서로 이격되어 복수 형성되고, 상기 오목부 또는 볼록부의 상기 기재 표면에서 차지하는 영역의 평균 폭은, 가시광 대역에 속하는 파장 이하이고, 상기 요철 집합체 내의 상기 오목부 또는 볼록부의 각각의 상기 기재 표면으로부터의 형성 길이는, 중심값이 상이한 적어도 2 이상의 그룹 중 어느 것에 속하는, 원반이 제공된다.
상기 요철 집합체 내의 상기 오목부 또는 볼록부의 각각의 상기 기재 표면에서 차지하는 영역의 평균 폭은, 중심값이 상이한 적어도 2 이상의 그룹 중 어느 것에 속해도 된다.
상기 오목부 또는 볼록부의 상기 기재 표면에서 차지하는 영역의 평균 폭은, 상기 오목부 또는 볼록부의 상기 기재 표면으로부터의 형성 길이가 길어질수록 커져도 된다.
상기 오목부 또는 볼록부의 각각의 상기 기재 표면에서 차지하는 영역의 평면 형상은, 대략 원 형상이어도 된다.
상기 요철 집합체의 각각이 형성된 간격은, 가시광 대역에 속하는 파장보다 커도 된다.
상기 요철 집합체 내의 상기 오목부 또는 볼록부의 각각은 최밀 충전 배치로 형성되어도 된다.
상기 오목부 또는 볼록부의 각각의 상기 기재 표면으로부터의 형성 길이는, 상기 요철 집합체 내에서 단계적으로 변화해도 된다.
상기 오목부 또는 볼록부의 각각의 상기 기재 표면으로부터의 형성 길이는, 상기 요철 집합체 내에서 불규칙하게 변화해도 된다.
상기 요철 집합체의 각각은 규칙적으로 배열되어도 된다.
상기 요철 집합체의 각각은 불규칙하게 배열되어도 된다.
또, 상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 다른 관점에 의하면, 상기의 원반에 형성된 복수의 상기 요철 집합체의 요철 구조가 전사된, 전사물이 제공된다.
또, 상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 다른 관점에 의하면, 기재의 표면에 레지스트층을 형성하는 공정과, 레이저 광원의 출력 강도 및 조사 타이밍을 임의로 제어하면서, 상기 레이저 광원으로부터 상기 레지스트층에 레이저 광을 조사하는 공정과, 상기 레이저 광이 조사되었거나, 또는 조사되어 있지 않은 영역의 상기 레지스트층을 제거함으로써, 복수의 오목부 또는 볼록부로 구성되는 요철 집합체가 복수 형성된 패턴을 상기 레지스트층에 형성하는 공정과, 상기 패턴이 형성된 상기 레지스트층을 마스크로 하여 에칭을 실시함으로써, 상기 기재의 표면에 상기 패턴에 대응하는 요철 구조를 형성하는 공정을 포함하는, 원반의 제조 방법이 제공된다.
상기 기재는, 원기둥 또는 원통 형상이고, 상기 레이저 광원은, 상기 원기둥 또는 원통 형상의 높이 방향을 회전축으로 하여 상기 기재를 회전시키면서, 상기 회전축과 평행하게 상대 이동함으로써, 상기 기재 상의 상기 레지스트층에 상기 레이저 광을 조사해도 된다.
상기 레이저 광원의 제어 신호는, 상기 기재의 회전의 제어 신호와 동기하도록 생성되어도 된다.
상기 레이저 광원은, 반도체 레이저 광원이어도 된다.
상기 구성에 의하면, 원반에 요철 구조를 형성하기 위한 레이저 광의 출력을 임의로 제어할 수 있기 때문에, 오목부 또는 볼록부의 배치 및 형성 길이를 보다 높은 정밀도 또한 보다 높은 재현성으로 제어할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 보다 복잡한 요철 구조가 형성된 원반, 그 원반을 사용한 전사물, 및 그 원반의 제조 방법을 제공할 수 있다.
도 1 은, 본 발명의 일 실시형태에 관련된 원반의 외관을 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 2A 는, 원반의 외주면에 형성된 요철 구조의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 2B 는, 원반의 외주면에 형성된 요철 구조의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 3 은, 개구의 크기가 동일한 경우, 또는 개구의 크기가 상이한 경우에 있어서의 오목부의 배치의 일례를 나타내는 모식도이다.
도 4 는, 원반에 형성된 요철 구조를 전사한 전사물의 일례를 모식적으로 나타내는 단면도 및 평면도이다.
도 5 는, 원반에 형성된 요철 구조를 전사한 전사물의 다른 예를 모식적으로 나타내는 단면도 및 평면도이다.
도 6 은, 원반에 형성된 요철 구조를 전사한 전사물의 다른 예를 모식적으로 나타내는 단면도 및 평면도이다.
도 7 은, 원반에 형성된 요철 구조를 전사한 전사물의 다른 예를 모식적으로 나타내는 단면도 및 평면도이다.
도 8 은, 원반에 형성된 요철 구조를 전사한 전사물의 다른 예를 모식적으로 나타내는 단면도 및 평면도이다.
도 9 는, 원반을 사용하여 전사물을 제조하는 전사 장치의 구성을 나타내는 모식도이다.
도 10 은, 원반에 요철 구조를 형성하기 위한 노광 장치의 구체적인 구성을 설명하는 블록도이다.
도 11A 는, 실시예 1 에 관련된 원반의 요철 구조 중 1 개의 오목부 집합체를 형성하기 위한 제어 신호를 나타내는 그래프도이다.
도 11B 는, 실시예 2 에 관련된 원반의 요철 구조를 형성하기 위한 제어 신호를 나타내는 그래프도이다.
도 12A 는, 실시예 1 에 관련된 원반의 전사물을 확대 배율 30,000 배로 촬상한 SEM 화상도이다.
도 12B 는, 실시예 2 에 관련된 원반의 전사물을 확대 배율 30,000 배로 촬상한 SEM 화상도이다.
도 13A 는, 실시예 1 에 관련된 원반의 전사물을 기울기 30°및 확대 배율 10,000 배로 촬상한 SEM 화상도이다.
도 13B 는, 실시예 2 에 관련된 원반의 전사물을 기울기 30°및 확대 배율 10,000 배로 촬상한 SEM 화상도이다.
이하에 첨부 도면을 참조하면서, 본 발명의 바람직한 실시형태에 대해 상세하게 설명한다. 또한, 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 기능 구성을 갖는 구성 요소에 대해서는, 동일한 부호를 붙임으로써 중복 설명을 생략한다.
＜1. 원반의 외관＞
먼저, 도 1 을 참조하여, 본 발명의 일 실시형태에 관련된 원반의 외관에 대해 설명한다. 도 1 은, 본 실시형태에 관련된 원반의 외관을 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 1 에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에 관련된 원반 (1) 은, 예를 들어, 외주면에 요철 구조 (20) 가 형성된 기재 (10) 로 구성된다.
원반 (1) 은, 예를 들어, 롤 투 롤 (roll-to-roll) 방식의 임프린트 기술에 사용되는 원반이다. 롤 투 롤 방식의 임프린트 기술에서는, 원반 (1) 을 회전시키면서, 원반 (1) 의 외주면을 시트상 기재 등에 가압함으로써, 외주면에 형성된 요철 구조를 시트상의 기재 등에 전사할 수 있다. 이와 같은 임프린트 기술에 의하면, 원반 (1) 은, 외주면에 형성된 요철 구조 (20) 를 전사한 전사물을 효율적으로 제조할 수 있다.
또한, 요철 구조 (20) 가 전사된 전사물은, 여러 가지 용도로 사용할 수 있다. 예를 들어, 요철 구조 (20) 가 전사된 전사물은, 도광판, 광 확산판, 마이크로렌즈 어레이, 프레넬 렌즈 어레이, 회절 격자, 또는 반사 방지 필름 등의 광학 부재로서 사용할 수 있다.
기재 (10) 는, 예를 들어, 원통 형상 또는 원기둥 형상의 부재이다. 기재 (10) 의 형상은, 도 1 에서 나타내는 바와 같이 내부에 공동을 갖는 중공의 원통 형상이어도 되고, 내부에 공동을 갖지 않는 중실의 원기둥 형상이어도 된다. 기재 (10) 는, 예를 들어, 용융 석영 유리 또는 합성 석영 유리 등의 SiO2 를 주성분으로 하는 유리 재료로 형성되어도 되고, 스테인리스강 등의 금속으로 형성되어도 된다. 또, 기재 (10) 의 외주면은, SiO2 등으로 피복되어 있어도 된다.
기재 (10) 는, 적어도 외주면이 SiO2 를 주성분으로 하는 유리 재료로 형성되는 것이 바람직하고, 전체가 SiO2 를 주성분으로 하는 유리 재료로 형성되는 것이 보다 바람직하다. 이것은, 기재 (10) 의 주성분이 SiO2 인 경우, 불소 화합물을 사용한 에칭에 의해, 기재 (10) 를 용이하게 가공할 수 있기 때문이다. 예를 들어, 요철 구조 (20) 에 대응한 패턴을 형성한 레지스트층을 마스크로 하여, 불소 화합물을 사용한 에칭을 실시함으로써, 기재 (10) 의 외주면에 요철 구조 (20) 를 형성할 수 있다.
또한, 기재 (10) 가 원기둥 형상인 경우, 기재 (10) 는, 예를 들어, 원기둥 형상의 높이 (축 방향의 길이) 가 100 ㎜ 이상이고, 원기둥 형상의 바닥면 또는 상면의 원의 직경 (축 방향과 직교하는 직경 방향의 외경) 이 50 ㎜ 이상 300 ㎜ 이하여도 된다. 또, 기재 (10) 가 원통 형상인 경우, 원통의 외주면의 두께는 2 ㎜ 이상 50 ㎜ 이하여도 된다. 단, 기재 (10) 의 크기는, 상기에 한정되는 것은 아니다.
요철 구조 (20) 는, 기재 (10) 의 외주면에 형성되고, 오목부 또는 볼록부가 규칙적으로 또는 불규칙하게 배열된 구조이다. 구체적으로는, 요철 구조 (20) 는, 복수의 오목부로 구성되는 오목부 집합체가 복수 배열된 구조여도 된다. 오목부는, 개구의 크기 및 간격의 평균이 가시광 대역에 속하는 파장 이하가 되도록 형성되고, 오목부 집합체는, 가시광 대역에 속하는 파장보다 큰 간격으로 서로 이격되어 형성된다. 또한, 오목부란, 기재 (10) 의 외주면에 대해 대략 수직인 방향으로 움푹 패인 오목 구조를 나타낸다.
이하에서는, 요철 구조 (20) 가 복수의 오목부로 구성되는 오목부 집합체를 복수 배열한 구조인 경우를 예시하여 설명을 실시한다. 단, 본 실시형태에 관련된 원반 (1) 에 있어서, 요철 구조 (20) 는, 복수의 볼록부로 구성되는 볼록부 집합체를 복수 배열한 구조여도 되는 것은 말할 필요도 없다.
＜2. 원반의 구성＞
다음으로, 도 2A 및 도 2B 를 참조하여, 본 실시형태에 관련된 원반 (1) 의 외주면에 형성된 요철 구조 (20) 의 보다 구체적인 구조에 대해 설명한다. 도 2A 는, 원반 (1) 의 외주면에 형성된 요철 구조 (20) 의 일례를 나타내는 단면도이고, 도 2B 는, 원반 (1) 의 외주면에 형성된 요철 구조 (20) 의 일례를 나타내는 평면도이다. 도 2A 는, 원반 (1) 의 외주면에 수직인 방향에서 절단한 단면도를 나타내고, 도 2B 는, 원반 (1) 의 외주면에 수직인 방향으로부터 평면에서 본 평면도를 나타낸다.
도 2A 및 도 2B 에 나타내는 바와 같이, 요철 구조 (20) 는, 오목부 (200) 를 복수 집합시킨 오목부 집합체 (210) 가 복수 배열됨으로써 구성된다.
오목부 (200) 는, 기재 (10) 의 일주면과 대략 수직인 방향으로 움푹 패인 오목 구조이다. 오목부 (200) 의 각각의 깊이는, 중심값이 상이한 적어도 2 이상의 그룹 중 어느 것에 속하도록 형성된다. 예를 들어, 도 2A 에 나타내는 바와 같이, 오목부 (200) 는, 형성 깊이가 가장 얕은 제 1 오목부 (222) 와, 형성 깊이가 가장 깊은 제 3 오목부 (226) 와, 형성 깊이가 제 1 오목부 (222) 및 제 3 오목부 (226) 의 중간인 제 2 오목부 (224) 를 포함해도 된다. 제 1 오목부 (222), 제 2 오목부 (224), 및 제 3 오목부 (226) 는, 형성 깊이가 형성 편차 이상의 차를 갖도록 형성되고, 오목부 집합체 (210) 는, 상이한 형성 깊이로 형성된 복수 종의 오목부 (200) 를 포함하도록 형성될 수 있다. 즉, 오목부 (200) 의 각각의 형성 깊이는, 랜덤한 깊이가 아니라, 원하는 깊이가 되도록 제어될 수 있다. 또한, 오목부 (200) 는, 4 종 이상의 형성 깊이로 형성되어도 되는 것은 말할 필요도 없다.
여기서, 오목부 (200) 의 개구의 크기는, 오목부 (200) 의 형성 깊이가 깊어질수록, 보다 커지도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 제 1 오목부 (222), 제 2 오목부 (224), 및 제 3 오목부 (226) 는, 제 1 오목부 (222) 가 가장 개구의 크기가 작고, 제 3 오목부 (226) 가 가장 개구의 크기가 크고, 제 2 오목부 (224) 가 제 1 오목부 (222) 및 제 3 오목부 (226) 의 중간의 개구의 크기가 되도록 형성되어도 된다. 오목부 (200) 는, 후술하는 바와 같이 기재 (10) 에 대한 에칭에 의해 형성되기 때문에, 형성 깊이가 깊은 오목부 (200) 에서는, 기재 (10) 의 두께 방향으로의 에칭 뿐만 아니라, 기재 (10) 의 면내 방향으로의 에칭도 진행되기 쉽다. 그 때문에, 오목부 (200) 의 형성 깊이 및 개구의 크기는, 연동하여 변동하게 된다.
또한, 상이한 형성 깊이로 형성된 복수 종의 오목부 (200) (도 2A 에서는, 제 1 오목부 (222), 제 2 오목부 (224), 및 제 3 오목부 (226)) 의 각각은, 1 개의 오목부 집합체 (210) 내에 적어도 1 종 이상 형성되어 있으면 된다. 예를 들어, 1 개의 오목부 집합체 (210) 는, 제 1 오목부 (222), 제 2 오목부 (224), 및 제 3 오목부 (226) 의 각각을 모두 포함하도록 구성되어도 된다. 또는, 1 개의 오목부 집합체 (210) 는, 제 1 오목부 (222), 제 2 오목부 (224), 및 제 3 오목부 (226) 중 어느 것으로 구성되어도 된다. 오목부 집합체 (210) 내에서, 제 1 오목부 (222), 제 2 오목부 (224), 및 제 3 오목부 (226) 의 각각이 형성되는 수 및 배치는, 오목부 집합체 (210) 또는 요철 구조 (20) 가 실현하는 기능에 기초하여, 적절히 제어하는 것이 가능하다.
예를 들어, 오목부 집합체 (210) 는, 오목부 집합체 (210) 내에서 오목부 (200) 의 형성 깊이가 단계적으로 변화하도록 구성되어도 된다. 즉, 오목부 집합체 (210) 는, 소정의 방향을 따라 오목부 (200) 의 형성 깊이가 서서히 변화하도록 형성되어도 된다. 구체적으로는, 오목부 (200) 의 형성 깊이는, 오목부 집합체 (210) 전체에서 소정의 방향을 따라 호를 그리거나, 또는 직선이 되도록 변화해도 된다.
또는, 예를 들어, 오목부 집합체 (210) 는, 오목부 (200) 의 형성 깊이가 불규칙 (랜덤) 하게 변화하도록 구성되어도 된다. 구체적으로는, 오목부 (200) 의 형성 깊이는, 오목부 집합체 (210) 전체에서 규칙성이 보이지 않도록 변화해도 된다.
오목부 집합체 (210) 는, 복수의 오목부 (200) 를 집합시킴으로써 구성되어도 되고, 오목부 집합체 (210) 의 각각은 가시광 대역에 속하는 파장보다 큰 간격으로 서로 이격되어도 된다. 예를 들어, 도 2B 에 나타내는 바와 같이, 오목부 집합체 (210) 는, 대략 원 형상의 개구를 갖는 복수의 오목부 (200) 가 최밀 충전이 되도록 배치됨으로써 구성되어도 되고, 오목부 집합체 (210) 의 각각은 오목부 (200) 의 각각의 간격보다 넓은 간격으로 서로 이격되어도 된다.
오목부 (200) 의 개구 형상은, 상기 서술한 바와 같이, 대략 원 형상이어도 되지만, 예를 들어, 타원 형상, 또는 다각형 형상 등이어도 된다. 단, 오목부 (200) 의 개구 형상이 대략 원 형상 또는 타원 형상인 경우, 오목부 (200) 의 형성이 보다 용이해진다. 또, 오목부 집합체 (210) 내에 있어서의 오목부 (200) 의 배치는, 상기 서술한 바와 같이 최밀 충전 배치여도 되지만, 사방 격자상 배치, 육방 격자상 배치, 또는 새발 격자상 배치 등이어도 된다. 오목부 (200) 의 개구 형상, 및 오목부 (200) 의 오목부 집합체 (210) 내에 있어서의 배치는, 오목부 집합체 (210) 또는 요철 구조 (20) 가 실현하는 기능에 기초하여, 적절히 제어하는 것이 가능하다.
여기서, 도 3 을 참조하여, 오목부 집합체 (210) 내에 있어서의 오목부 (200) 의 배치에 대해, 보다 구체적으로 설명한다. 도 3 은, 개구의 크기가 동일한 경우, 또는 개구의 크기가 상이한 경우에 있어서의 오목부 (200) 의 배치의 일례를 나타내는 모식도이다.
도 3 에 나타내는 바와 같이, 예를 들어, 오목부 (200) 의 개구의 크기가 대략 일정한 경우 (오목부 (200A) 의 경우), 오목부 (200A) 는, 최밀 충전 배치가 되도록, 개구의 크기와 동일한 간격을 두고 형성되어도 된다. 예를 들어, 오목부 (200) 의 개구의 크기가 변동하는 경우 (오목부 (200B) 의 경우), 오목부 (200B) 는, 일정한 간격을 두고 형성되어도 된다. 이와 같은 경우, 오목부 (200B) 는, 최밀 충전 배치로는 되지 않지만, 오목부 (200B) 의 형성이 용이해진다. 또, 오목부 (200) 의 개구의 크기가 변동하는 경우 (오목부 (200C) 의 경우), 오목부 (200C) 는, 오목부 (200C) 의 각각의 개구의 크기에 따라 제어된 간격을 두고 형성되어도 된다. 이와 같은 경우, 오목부 (200C) 는, 오목부 (200) 의 개구의 크기가 변동하는 경우에도, 최밀 충전 배치를 실현할 수 있다. 본 실시형태에 의하면, 오목부 (200) 의 각각의 배치 및 개구의 크기를 높은 정밀도로 제어할 수 있기 때문에, 오목부 (200) 의 개구의 크기가 변동하는 경우 (오목부 (200C) 의 경우) 라도, 오목부 (200) 를 최밀 충전 배치로 형성하는 것이 가능하다.
오목부 (200) 의 각각은 예를 들어, 개구의 크기의 평균이 가시광 대역에 속하는 파장 이하가 되도록 형성되어도 된다. 또, 오목부 집합체 (210) 내에서의 오목부 (200) 의 각각의 간격은, 마찬가지로, 가시광 대역에 속하는 파장 이하가 되도록 형성되어도 된다. 구체적으로는, 오목부 (200) 의 개구의 크기 및 간격은, 1 ㎛ 미만이어도 되고, 바람직하게는 100 ㎚ 이상 350 ㎚ 이하여도 된다. 오목부 (200) 의 개구의 크기 및 간격이 상기의 범위인 경우, 오목부 집합체 (210) 및 요철 구조 (20) 는, 가시광 대역에 속하는 입사광의 반사를 억제하는, 이른바 모스아이 구조로서 기능할 수 있다.
오목부 (200) 의 개구의 크기 및 간격이 100 ㎚ 미만인 경우, 오목부 (200) 의 형성이 곤란해지기 때문에 바람직하지 않다. 또, 오목부 (200) 의 개구의 크기 및 간격이 350 ㎚ 를 초과하는 경우, 가시광의 회절이 발생하여, 모스아이 구조로서의 기능이 저하될 가능성이 있기 때문에 바람직하지 않다.
오목부 집합체 (210) 의 각각은 규칙적으로 배열되어도 된다. 예를 들어, 도 2B 에 나타내는 바와 같이, 오목부 집합체 (210) 의 각각은 오목부 (200) 의 구성 및 배치가 동일한 오목부 집합체 (210) 이고, 오목부 집합체 (210) 의 각각은 소정의 간격을 두고 규칙적으로 배열되어도 된다. 또는, 오목부 집합체 (210) 의 각각은 불규칙하게 배열되어도 된다. 예를 들어, 오목부 집합체 (210) 의 각각은 서로 랜덤한 크기의 간격을 두고 불규칙적으로 배열되어도 된다. 오목부 집합체 (210) 의 각각의 배열은, 요철 구조 (20) 가 실현하는 기능에 기초하여, 적절히 제어하는 것이 가능하다.
이상으로 설명한 바와 같이, 요철 구조 (20) 의 오목부 (200) 는, 복수 종의 상이한 형성 깊이로 형성된다. 즉, 오목부 (200) 의 형성 깊이는, 중심값이 상이한 복수의 그룹 중 어느 것에 속하도록 형성된다. 따라서, 요철 구조 (20) 에서는, 오목부 (200) 의 각각의 형성 깊이는, 오목부 (200) 마다 소정의 형성 깊이가 되도록, 높은 정밀도로 제어되게 된다. 또, 요철 구조 (20) 는, 오목부 (200) 가 소정의 간격으로 연속적으로 형성되는 것은 아니고, 복수의 오목부 (200) 로 구성되는 오목부 집합체 (210) 가 서로 이격되도록 형성된다. 따라서, 요철 구조 (20) 에서는, 오목부 (200) 는, 오목부 집합체 (210) 내와 오목부 집합체 (210) 사이에서 상이한 간격으로 형성되도록, 형성 위치가 높은 정밀도로 제어되게 된다.
따라서, 본 실시형태에 의하면, 오목부 (200) 의 배치 및 형성 깊이를 보다 높은 정밀도 또한 보다 높은 재현성으로 제어할 수 있기 때문에, 원반 (1) 은, 보다 복잡한 요철 구조 (20) 를 구비할 수 있다.
＜3. 원반의 구체예＞
다음으로, 도 4 ∼ 도 8 을 참조하여, 본 실시형태에 관련된 원반 (1) 의 외주면에 형성되는 요철 구조 (20) 의 구체예에 대해 설명한다. 도 4 ∼ 도 8 은, 원반 (1) 에 형성된 요철 구조 (20) 를 전사한 전사물의 일례를 모식적으로 나타내는 단면도 및 평면도이다. 그 때문에, 도 4 ∼ 도 8 에서 나타내는 요철 구조 (20) 는, 원반 (1) 에 형성된 요철 구조 (20) 와는, 요철 형상이 반전되어 있다. 또한, 도 4 ∼ 도 8 의 평면도에서는, 도트 해칭이 진한 원일수록, 보다 높이가 높은 볼록부에 대응하는 것을 나타낸다.
(제 1 구체예)
도 4 에 나타내는 바와 같이, 요철 구조 (21) 는, 볼록부 (201) (즉, 원반 (1) 상에서는 오목부) 를 사방 격자상으로 배열한 볼록부 집합체 (211) (즉, 원반 (1) 상에서는 오목부 집합체) 가 소정의 간격을 두고 형성된 구조여도 된다. 요철 구조 (21) 에서는, 볼록부 집합체 (211) 는, 볼록부 집합체 (211) 내의 볼록부 (201) 의 높이가 제 1 방향으로 단계적으로 증가 또는 감소하도록 형성되고, 제 1 방향과 직교하는 제 2 방향에서는, 볼록부 (201) 의 높이가 대략 동일한 높이가 되도록 형성된다. 따라서, 도 4 에 나타내는 요철 구조 (21) 에서는, 볼록부 집합체 (211) 는, 제 1 방향에 있어서 전체적으로 삼각파 모양 (톱니 모양) 의 형상을 나타내는 구조로서 형성될 수 있다. 요철 구조 (21) 를 구비하는 전사물은, 예를 들어, 모스아이 구조에 의한 반사 방지능을 구비한 회절 소자로서 사용하는 것이 가능하다.
(제 2 구체예)
도 5 에 나타내는 바와 같이, 요철 구조 (22) 는, 볼록부 (202) (즉, 원반 (1) 상에서는 오목부) 를 사방 격자상으로 배열한 볼록부 집합체 (212) (즉, 원반 (1) 상에서는 오목부 집합체) 가 소정의 간격을 두고 형성된 구조여도 된다. 요철 구조 (22) 에서는, 볼록부 집합체 (212) 는, 볼록부 집합체 (212) 내의 볼록부 (202) 의 높이가 볼록부 집합체 (212) 의 중앙을 향할수록 단계적으로 증가하도록 형성된다. 따라서, 도 5 에 나타내는 요철 구조 (22) 에서는, 볼록부 집합체 (212) 는, 전체적으로 볼록 렌즈 모양의 형상을 나타내는 구조로서 형성될 수 있다. 요철 구조 (22) 를 구비하는 전사물은, 예를 들어, 모스아이 구조에 의한 반사 방지능을 구비한 마이크로렌즈 어레이로서 사용하는 것이 가능하다.
(제 3 구체예)
도 6 에 나타내는 바와 같이, 요철 구조 (23) 는, 볼록부 (203) (즉, 원반 (1) 상에서는 오목부) 를 사방 격자상으로 배열한 볼록부 집합체 (213) (즉, 원반 (1) 상에서는 오목부 집합체) 가 소정의 간격을 두고 형성된 구조여도 된다. 요철 구조 (23) 에서는, 볼록부 집합체 (213) 는, 볼록부 집합체 (213) 내의 볼록부 (203) 의 높이가 볼록부 집합체 (213) 의 중앙을 향할수록 단계적으로 증가하도록 형성되고, 또한 볼록부 (203) 의 높이가 소정의 범위에 들어가도록 동심원상으로 높이가 감소하는 형상으로 형성된다. 따라서, 도 6 에 나타내는 요철 구조 (23) 에서는, 볼록부 집합체 (213) 는, 전체적으로 프레넬 렌즈 모양의 형상을 나타내는 구조로서 형성될 수 있다. 요철 구조 (23) 를 구비하는 전사물은, 예를 들어, 모스아이 구조에 의한 반사 방지능을 구비한 프레넬 렌즈 어레이로서 사용하는 것이 가능하다.
(제 4 구체예)
도 7 에 나타내는 바와 같이, 요철 구조 (24) 는, 볼록부 (204) (즉, 원반 (1) 상에서는 오목부) 를 사방 격자상으로 배열한 볼록부 집합체 (214) (즉, 원반 (1) 상에서는 오목부 집합체) 가 소정의 간격을 두고 형성된 구조여도 된다. 요철 구조 (24) 에서는, 볼록부 집합체 (214) 는, 볼록부 집합체 (214) 내의 볼록부 (204) 의 높이가 불규칙 (랜덤) 하게 되도록 형성된다. 단, 볼록부 (204) 의 높이는, 중심값이 상이한 복수의 그룹 중 어느 것에 속하도록 형성되므로, 엄밀하게는, 상이한 높이를 갖는 볼록부 (204) 의 배치가 볼록부 집합체 (214) 내에서 불규칙 (랜덤) 하게 되도록 형성된다. 따라서, 도 7 에 나타내는 요철 구조 (24) 에서는, 볼록부 집합체 (214) 는, 전체적으로 볼록부 (204) 의 높이가 불규칙한 모스아이 구조로서 형성될 수 있다. 요철 구조 (24) 를 구비하는 전사물은, 예를 들어, 간섭광 및 회절광이 적은 반사 방지 필름 또는 광 확산판으로서 사용하는 것이 가능하다.
(제 5 구체예)
도 8 에 나타내는 바와 같이, 요철 구조 (25) 는, 볼록부 (205) (즉, 원반 (1) 상에서는 오목부) 를 불규칙적인 (랜덤한) 배치로 배열한 볼록부 집합체 (215) (즉, 원반 (1) 상에서는 오목부 집합체) 가 소정의 간격을 두고 형성된 구조여도 된다. 요철 구조 (25) 에서는, 도 7 에 나타낸 요철 구조 (24) 와 동일하게, 볼록부 집합체 (215) 는, 상이한 높이를 갖는 볼록부 (205) 의 배치가 볼록부 집합체 (215) 내에서 불규칙 (랜덤) 하게 되도록 형성된다. 따라서, 도 8 에 나타내는 요철 구조 (25) 에서는, 볼록부 집합체 (215) 는, 전체적으로 볼록부 (205) 의 높이 및 배치가 불규칙한 모스아이 구조로서 형성될 수 있다. 요철 구조 (25) 를 구비하는 전사물은, 예를 들어, 간섭광 및 회절광이 보다 적은 반사 방지 필름 또는 광 확산판으로서 사용하는 것이 가능하다. 또한, 도 8 에 나타내는 요철 구조 (25) 는, 도 7 에 나타내는 요철 구조 (24) 보다 규칙성이 낮기 때문에, 의도하지 않은 회절광 또는 간섭광의 발생을 보다 억제할 수 있다.
＜4. 원반의 사용예＞
계속해서, 도 9 를 참조하여, 본 실시형태에 관련된 원반 (1) 의 사용예를 설명한다. 본 실시형태에 관련된 원반 (1) 을 사용함으로써, 원반 (1) 의 요철 구조 (20) 를 전사한 전사물을 제조할 수 있다. 도 9 는, 본 실시형태에 관련된 원반 (1) 을 사용하여 전사물을 제조하는 전사 장치 (5) 의 구성을 나타내는 모식도이다.
도 9 에 나타내는 바와 같이, 전사 장치 (5) 는, 원반 (1) 과, 기재 공급 롤 (51) 과, 권취 롤 (52) 과, 가이드 롤 (53, 54) 과, 닙 롤 (55) 과, 박리 롤 (56) 과, 도포 장치 (57) 와, 광원 (58) 을 구비한다. 즉, 도 9 에 나타내는 전사 장치 (5) 는, 롤 투 롤 방식의 임프린트 장치이다.
기재 공급 롤 (51) 은, 예를 들어, 시트상 기재 (61) 가 롤상으로 감겨진 롤이고, 권취 롤 (52) 은, 요철 구조 (20) 가 전사된 수지층 (62) 을 적층한 전사물을 권취하는 롤이다. 또, 가이드 롤 (53, 54) 은, 전사 전후의 시트상 기재 (61) 를 반송하는 롤이다. 닙 롤 (55) 은, 수지층 (62) 이 적층된 시트상 기재 (61) 를 원반 (1) 에 가압하는 롤이고, 박리 롤 (56) 은, 요철 구조 (20) 를 수지층 (62) 에 전사한 후, 수지층 (62) 이 적층된 시트상 기재 (61) 를 원반 (1) 으로부터 박리하는 롤이다.
도포 장치 (57) 는, 코터 등의 도포 수단을 구비하고, 광경화 수지 조성물을 시트상 기재 (61) 에 도포하여, 수지층 (62) 을 형성한다. 도포 장치 (57) 는, 예를 들어, 그라비아 코터, 와이어 바 코터, 또는 다이 코터 등이어도 된다. 또, 광원 (58) 은, 광경화 수지 조성물을 경화 가능한 파장의 광을 발하는 광원이고, 예를 들어, 자외선 램프 등이어도 된다.
또한, 광경화성 수지 조성물은, 소정의 파장 대역의 광이 조사됨으로써 경화하는 수지이다. 구체적으로는, 광경화성 수지 조성물은, 아크릴아크릴레이트 수지, 에폭시아크릴레이트 수지 등의 자외선 경화 수지여도 된다. 또, 광경화성 수지 조성물은, 필요에 따라, 중합 개시제, 필러, 기능성 첨가제, 용제, 무기 재료, 안료, 대전 억제제, 또는 증감 색소 등을 함유해도 된다.
또한, 수지층 (62) 은, 열경화성 수지 조성물로 형성되어 있어도 된다. 이와 같은 경우, 전사 장치 (5) 에는, 광원 (58) 대신에 히터가 구비되고, 히터에 의해 수지층 (62) 을 가열함으로써 수지층 (62) 을 경화시켜, 요철 구조 (20) 를 전사한다. 열경화성 수지 조성물은, 예를 들어, 페놀 수지, 에폭시 수지, 멜라민 수지, 또는 우레아 수지 등이어도 된다.
전사 장치 (5) 에서는, 먼저, 기재 공급 롤 (51) 로부터 가이드 롤 (53) 을 개재하여, 시트상 기재 (61) 가 연속적으로 송출된다. 송출된 시트상 기재 (61) 에 대해, 도포 장치 (57) 에 의해 광경화 수지 조성물이 도포되어, 시트상 기재 (61) 에 수지층 (62) 이 적층된다. 또, 수지층 (62) 이 적층된 시트상 기재 (61) 는, 닙 롤 (55) 에 의해 원반 (1) 에 가압된다. 이로써, 원반 (1) 의 외주면에 형성된 요철 구조 (20) 가 수지층 (62) 에 전사된다. 요철 구조 (20) 가 전사된 수지층 (62) 은, 광원 (58) 으로부터의 광의 조사에 의해 경화된다. 이로써, 요철 구조 (20) 의 반전 구조가 수지층 (62) 에 형성된다. 요철 구조 (20) 가 전사된 시트상 기재 (61) 는, 박리 롤 (56) 에 의해 원반 (1) 으로부터 박리되고, 가이드 롤 (54) 을 개재하여 권취 롤 (52) 에 송출되어 권취된다.
이와 같은 전사 장치 (5) 에 의하면, 원반 (1) 의 외주면에 형성된 요철 구조 (20) 를 시트상 기재 (61) 에 효율적으로 전사하는 것이 가능하다. 따라서, 본 실시형태에 관련된 원반 (1) 에 의하면, 요철 구조 (20) 가 전사된 전사물을 효율적으로 제조하는 것이 가능하다.
＜5. 원반의 제조 방법＞
(제조 방법의 전체 공정)
계속해서, 본 실시형태에 관련된 원반 (1) 의 제조 방법에 대해 설명한다.
본 실시형태에 관련된 원반 (1) 은, 레이저 광에 의한 열 리소그래피를 사용하여, 기재 (10) 의 외주면에 요철 구조 (20) 에 대응하는 레지스트 패턴을 형성한 후, 그 레지스트 패턴을 마스크로 하여 기재 (10) 를 에칭함으로써 제조할 수 있다.
본 실시형태에서는, 열 리소그래피에 사용하는 레이저 광의 강도 및 조사 타이밍을 임의로 제어함으로써, 보다 복잡한 요철 구조 (20) 를 형성할 수 있다. 이것은, 레이저 광은, 제어 신호를 변조시킴으로써, 강도 및 조사 위치를 높은 정밀도로 제어하는 것이 가능하기 때문이다. 따라서, 본 실시형태에 관련된 원반 (1) 의 제조 방법에 의하면, 요철 구조 (20) 의 오목부 집합체 (210) 및 오목부 (200) 의 배열을 높은 정밀도 및 재현성으로 제어하는 것이 가능하다.
구체적으로는, 본 실시형태에 관련된 원반 (1) 의 제조 방법은, 기재 (10) 의 외주면에 레지스트층을 성막하는 성막 공정과, 레지스트층에 레이저 광을 조사함으로써 잠상 (潛像) 을 형성하는 노광 공정과, 잠상이 형성된 레지스트층을 현상하여, 레지스트층에 패턴을 형성하는 현상 공정과, 패턴이 형성된 레지스트층을 마스크로 하여 기재 (10) 를 에칭하여, 기재 (10) 의 외주면에 요철 구조 (20) 를 형성하는 에칭 공정을 포함한다.
성막 공정에서는, 기재 (10) 의 외주면에 레지스트층을 성막한다. 레지스트층은, 레이저 광에 의해 잠상을 형성하는 것이 가능한 무기계 재료 또는 유기계 재료로 형성된다. 무기계 재료로는, 예를 들어, 텅스텐 (W) 또는 몰리브덴 (Mo) 등의 1 종 또는 2 종 이상의 천이 금속을 함유하는 금속 산화물을 사용할 수 있다. 무기계 재료는, 예를 들어, 스퍼터법 등을 사용함으로써 레지스트층으로서 성막할 수 있다. 한편, 유기계 재료로는, 예를 들어, 노볼락계 레지스트 또는 화학 증폭형 레지스트 등을 사용할 수 있다. 유기계 재료는, 예를 들어, 스핀 코트법 등을 사용함으로써 레지스트층으로서 성막할 수 있다.
노광 공정에서는, 기재 (10) 의 외주면에 형성된 레지스트층에 레이저 광을 조사함으로써, 레지스트층에 요철 구조 (20) 에 대응하는 잠상을 형성한다. 레지스트층에 조사되는 레이저 광의 파장은, 특별히 한정되지 않지만, 400 ㎚ ∼ 500 ㎚ 의 청색광 대역에 속하는 파장이어도 된다. 노광 공정에서는, 기재 (10) 의 외주면에 조사되는 레이저 광의 제어 신호를 변조함으로써, 레이저 광의 출력 강도 및 조사 위치를 제어하여, 레지스트층에 형성되는 오목부 (200) 의 개구의 크기 및 위치를 제어한다. 그 때문에, 레이저 광을 출사하는 광원은, 예를 들어, 출력의 변조가 용이한, 반도체 레이저 광원이어도 된다. 또한, 노광 공정에서 사용되는 노광 장치에 대해서는 후술한다.
현상 공정에서는, 레이저 광의 조사에 의해 잠상이 형성된 레지스트층을 현상함으로써, 잠상에 대응하는 패턴을 레지스트층에 형성한다. 예를 들어, 레지스트층이 상기 서술한 무기계 재료인 경우, 레지스트층의 현상에는, TMAH (TetraMethylAmmonium Hydroxide : 수산화테트라메틸암모늄) 수용액 등의 알칼리 계 용액을 사용할 수 있다. 또, 레지스트층이 상기 서술한 유기계 재료인 경우, 레지스트층의 현상에는, 에스테르 또는 알코올 등의 각종 유기 용제를 사용할 수 있다.
에칭 공정에서는, 패턴이 형성된 레지스트층을 마스크로 하여 기재 (10) 를 에칭함으로써, 잠상에 대응하는 요철 구조 (20) 를 기재 (10) 의 외주면에 형성한다. 기재 (10) 의 에칭은, 드라이 에칭 또는 웨트 에칭 중 어느 것으로 실시해 된다. 기재 (10) 가 SiO2 를 주성분으로 하는 유리 재료 (예를 들어, 석영 유리 등) 인 경우, 기재 (10) 의 에칭은, 불화탄소 가스를 사용한 드라이 에칭 또는 불화수소산 등을 사용한 웨트 에칭에 의해 실시할 수 있다.
(노광 장치)
다음으로, 도 10 을 참조하여, 상기 서술한 노광 공정에 있어서, 원통 형상 또는 원기둥 형상의 기재 (10) 에 레이저 광을 조사하는 노광 장치 (3) 의 구체적인 구성에 대해 설명한다. 도 10 은, 노광 장치 (3) 의 구체적인 구성을 설명하는 블록도이다.
도 10 에 나타내는 바와 같이, 노광 장치 (3) 는, 레이저 광원 (31) 과, 제 1 미러 (33) 와, 포토 다이오드 (PhotoDiode : PD) (34) 와, 집광 렌즈 (36) 와, 전기 광학 편향 소자 (Electro-Optic Deflector : EOD) (39) 와, 콜리메이터 렌즈 (38) 와, 제 2 미러 (41) 와, 빔 익스팬더 (Beam expander : BEX) (43) 와, 대물 렌즈 (44) 를 구비한다.
레이저 광원 (31) 은, 제어 기구 (47) 가 생성한 노광 신호로 제어되고, 레이저 광원 (31) 으로부터 출사된 레이저 광 (30) 은, 턴테이블 (46) 상에 재치 (載置) 된 기재 (10) 에 조사된다. 또, 기재 (10) 가 재치된 턴테이블 (46) 은, 노광 신호와 동기하는 회전 제어 신호로 제어되는 스핀들 모터 (45) 에 의해 회전된다.
레이저 광원 (31) 은, 상기 서술한 바와 같이, 기재 (10) 의 외주면에 성막 된 레지스트층을 노광하는 레이저 광 (30) 을 출사하는 광원이다. 레이저 광원 (31) 은, 예를 들어, 400 ㎚ ∼ 500 ㎚ 의 청색광 대역에 속하는 파장의 레이저 광을 발하는 반도체 레이저 광원이어도 된다. 레이저 광원 (31) 으로부터 출사된 레이저 광 (30) 은, 평행 빔인 채로 직진하여, 제 1 미러 (33) 에서 반사된다.
제 1 미러 (33) 에서 반사된 레이저 광 (30) 은, 집광 렌즈 (36) 에 의해 전기 광학 편향 소자 (39) 에 집광된 후, 콜리메이터 렌즈 (38) 에 의해 재차 평행 빔화된다. 평행 빔화된 레이저 광 (30) 은, 제 2 미러 (41) 에 의해 반사되어 빔 익스팬더 (43) 에 수평하게 유도된다.
제 1 미러 (33) 는, 편광 빔 스플리터로 구성되고, 편광 성분의 일방을 반사시키고, 편광 성분의 타방을 투과시키는 기능을 갖는다. 제 1 미러 (33) 를 투과한 편광 성분은, 포토 다이오드 (34) 에 의해 광전 변환되고, 광전 변환된 수광 신호는, 레이저 광원 (31) 에 입력된다. 이로써, 레이저 광원 (31) 은, 입력 된 수광 신호에 의한 피드백에 기초하여 레이저 광 (30) 의 출력을 조정하거나 할 수 있다.
전기 광학 편향 소자 (39) 는, 레이저 광 (30) 의 조사 위치를 나노미터 정도의 거리로 제어하는 것이 가능한 소자이다. 노광 장치 (3) 는, 전기 광학 편향 소자 (39) 에 의해, 기재 (10) 에 조사되는 레이저 광 (30) 의 조사 위치를 미세 조정하는 것이 가능하다.
빔 익스팬더 (43) 는, 제 2 미러 (41) 에 의해 유도된 레이저 광 (30) 을 원하는 빔 형상으로 정형 (整形) 하고, 대물 렌즈 (44) 를 통하여, 레이저 광 (30) 을 기재 (10) 의 외주면에 형성된 레지스트층에 조사한다.
턴테이블 (46) 은, 기재 (10) 를 지지하고, 스핀들 모터 (45) 에 의해 회전됨으로써, 기재 (10) 를 회전시킨다. 턴테이블 (46) 은, 기재 (10) 를 회전시키면서, 기재 (10) 의 축 방향 (즉, 화살표 R 방향) 으로 레이저 광 (30) 의 조사 위치를 이동시킬 수 있다. 이로써, 기재 (10) 의 외주면에 스파이럴상으로 노광이 실시된다. 또한, 레이저 광 (30) 의 조사 위치의 이동은, 레이저 광원 (31) 을 포함하는 레이저 헤드를 슬라이더를 따라 이동시킴으로써 실시해도 된다.
제어 기구 (47) 는, 포매터 (48) 와 드라이버 (49) 를 구비하고, 레이저 광원 (31) 을 제어함으로써, 레이저 광 (30) 의 출력 강도 및 조사 위치를 제어한다.
드라이버 (49) 는, 포매터 (48) 가 생성한 노광 신호에 기초하여 레이저 광원 (31) 의 출사를 제어한다. 구체적으로는, 드라이버 (49) 는, 노광 신호의 파형 진폭의 크기가 커질수록, 레이저 광 (30) 의 출력 강도가 커지도록 레이저 광원 (31) 을 제어해도 된다. 또, 드라이버 (49) 는, 노광 신호의 파형 형상에 기초하여 레이저 광 (30) 의 출사 타이밍을 제어함으로써, 레이저 광 (30) 의 조사 위치를 제어해도 된다. 레이저 광 (30) 의 출력 강도가 커질수록, 레지스트층에 형성되는 잠상의 크기 및 깊이를 크게 할 수 있기 때문에, 최종적으로 기재 (10) 에 형성되는 오목부의 개구의 크기 및 형성 깊이를 크게 할 수 있다.
스핀들 모터 (45) 는, 회전 제어 신호에 기초하여, 턴테이블 (46) 을 회전시킨다. 스핀들 모터 (45) 는, 회전 제어 신호에 의해 소정의 수의 펄스가 입력 되었을 경우에 턴테이블 (46) 이 1 회전하도록 회전을 제어해도 된다. 또한, 회전 제어 신호는, 노광 신호와 공통의 기준 클록으로부터 생성됨으로써, 노광 신호와 동기하도록 생성될 수 있다.
이상과 같은 노광 장치 (3) 에 의해, 기재 (10) 에 대한 레이저 광 (30) 의 조사를 실시할 수 있다. 이와 같은 노광 장치 (3) 에 의하면, 기재 (10) 의 외주면에 임의의 패턴의 잠상을 높은 정밀도 또한 높은 재현성으로 형성하는 것이 가능하다.
이상으로, 본 실시형태에 관련된 원반 (1) 및 원반 (1) 의 제조 방법에 대해 상세하게 설명을 실시하였다. 본 실시형태에 의하면, 오목부 (200) 의 배치 및 형성 깊이를 보다 높은 정밀도 및 보다 높은 재현성으로 제어할 수 있기 때문에, 보다 복잡한 요철 구조 (20) 를 구비하는 원반 (1) 을 제공할 수 있다.
실시예
이하에서는, 실시예 및 비교예를 참조하면서, 본 실시형태에 관련된 원반에 대해, 더욱 구체적으로 설명한다. 또한, 이하에 나타내는 실시예는, 본 실시형태에 관련된 원반 및 그 제조 방법의 실시 가능성 및 효과를 나타내기 위한 일 조건예이고, 본 발명에 관련된 원반 및 그 제조 방법이 이하의 실시예에 한정되는 것은 아니다.
(실시예 1)
이하의 공정에 의해, 실시예 1 에 관련된 원반을 제작하였다. 먼저, 원통 형상의 석영 유리로 구성된 기재 (축 방향 길이 100 ㎜, 외주면의 두께 4.5 ㎜) 의 외주면에, 스퍼터법으로 텅스텐 산화물을 막두께 55 ㎚ 로 성막하여, 레지스트층을 형성하였다. 다음으로, 도 10 에 나타내는 노광 장치를 사용하고, 파장 405 ㎚ 의 반도체 레이저 광원으로부터의 레이저 광에 의해 열 리소그래피를 실시하여, 레지스트층에 잠상을 형성하였다. 또한, 기재의 회전수는, 900 rpm 으로 하였다.
여기서, 레이저 광의 출력을 제어하는 제어 신호를 임의로 변조함으로써, 레지스트층에 임의의 잠상을 형성하였다. 실시예 1 에서는, 레이저 광의 출력을 제어하는 제어 신호로서 도 11A 에 나타내는 바와 같은 제어 신호를 사용하였다. 구체적으로는, 도 11A 에 나타내는 바와 같이, 주기가 일정하고, 진폭이 서서히 커지는 제어 신호를 사용하여 레이저 광의 출력을 제어하였다. 또한, 도 11A 에서 나타내는 제어 신호는, 실시예 1 에 관련된 원반의 요철 구조 중 1 개의 오목부 집합체를 형성하기 위한 제어 신호를 나타내고 있다.
계속해서, 테트라메틸암모늄하이드록시드 (TMAH) 2.38 질량％ 수용액 (도쿄 오카 공업 제조) 을 사용하고, 노광 후의 기재를 27 ℃, 900 초로 현상 처리함으로써, 잠상 부분의 레지스트층을 용해시켜, 레지스트층에 오목부의 형성 깊이 및 개구의 크기가 상이한 요철 구조를 형성하였다. 다음으로, 현상 후의 레지스트층을 마스크로 하고, CHF3 가스 (30 sccm) 를 사용하고, 가스압 0.5 Pa, 투입 전력 150 W 로 반응성 이온 에칭 (Reactive Ion Etching : RIE) 을 실시하여, 기재를 30 분간 에칭하였다. 그 후, 잔존한 레지스트층을 제거하였다.
이상의 공정에 의해, 외주면에 요철 구조가 형성된 원반을 제조하였다. 추가로, 제조한 원반을 사용하여 전사물을 제조하였다. 구체적으로는, 도 9 에서 나타낸 전사 장치를 사용하여, 원반의 외주면에 형성된 요철 구조를 자외선 경화 수지에 전사하였다. 또한, 전사물의 시트상 기재에는, 폴리에틸렌테레프탈레이트 (PolyEthylene Terephthalate : PET) 필름을 사용하고, 자외선 경화 수지는, 메탈 할라이드 램프에 의해, 1000 mJ/㎠ 의 자외선을 1 분간 조사함으로써 경화시켰다.
(실시예 2)
레이저 광의 출력을 제어하는 제어 신호로서 도 11B 에 나타내는 제어 신호를 사용한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일한 방법을 사용하여, 실시예 2 에 관련된 원반을 제조하였다. 구체적으로는, 도 11B 에 나타내는 바와 같이, 주기가 일정하고, 진폭의 크기가 불규칙 (랜덤) 하게 변화하는 제어 신호를 사용하여 레이저 광의 출력을 제어하였다. 또한, 도 11B 에서 나타내는 제어 신호는, 실시예 2 에 관련된 원반의 요철 구조를 형성하기 위한 제어 신호를 나타내고 있다. 추가로, 제조한 원반을 사용하여, 실시예 1 과 동일한 방법으로 전사물을 제조하였다.
(평가 결과)
실시예 1 및 실시예 2 에 관련된 원반을 사용하여 제조한 전사물을 주사형 전자 현미경 (Scanning Electron Microscope : SEM) 으로 관찰한 화상을 도 12A ∼ 도 13B 에 나타낸다. 도 12A 는, 실시예 1 에 관련된 원반의 전사물을 확대 배율 30,000 배로 촬상한 SEM 화상이고, 도 12B 는, 실시예 2 에 관련된 원반의 전사물을 확대 배율 30,000 배로 촬상한 SEM 화상이다. 도 13A 는, 실시예 1 에 관련된 원반의 전사물을 기울기 30°및 확대 배율 10,000 배로 촬상한 SEM 화상이고, 도 13B 는, 실시예 2 에 관련된 원반의 전사물을 기울기 30°및 확대 배율 10,000 배로 촬상한 SEM 화상이다. 또한, 도 12A ∼ 도 13B 에서는, X 방향이 기재의 둘레 방향에 상당하고, Y 방향이 기재의 축 방향에 상당한다.
도 12A 및 도 13A 를 참조하면, 실시예 1 에 관련된 전사물에서는, 기재의 둘레 방향으로 단계적으로 높이 및 폭이 커지는 볼록부 (즉, 원반 상에서는 오목부) 가 형성되어 있는 것을 알 수 있다. 또, 실시예 1 에 관련된 원반 및 전사물에서는, 높이 및 폭이 단조 증가하는 복수의 볼록부의 집합으로 볼록부 집합체 (즉, 원반 상에서는 오목부 집합체) 가 형성되어 있는 것을 알 수 있다.
도 12B 및 도 13B 를 참조하면, 실시예 2 에 관련된 전사물에서는, 기재의 둘레 방향 및 축 방향으로 등간격으로 높이가 상이한 볼록부 (즉, 원반 상에서는 오목부) 가 형성되어 있는 것을 알 수 있다. 또, 실시예 2 에 관련된 원반 및 전사물에서는, 볼록부의 높이의 변화가 불규칙 (랜덤) 한 것을 알 수 있다.
또한, 도시하지 않지만, 실시예 1 및 실시예 2 에 관련된 전사물의 볼록부의 높이 (원반 상에서는 오목부의 깊이) 를 원자간력 현미경 (Atomic Force Microscope : AFM) 으로 관찰한 결과, 실시예 1 및 실시예 2 에 관련된 전사물의 볼록부의 각각의 높이는, 중심값이 상이한 적어도 2 이상의 그룹으로 나눠지는 것을 알 수 있었다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 의하면, 오목부의 배치 및 형성 깊이를 보다 높은 정밀도 또한 보다 높은 재현성으로 제어할 수 있기 때문에, 보다 복잡한 요철 구조를 구비하는 원반, 및 그 원반을 사용하여 형성된 전사물을 제공할 수 있다.
이상, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시형태에 대해 상세하게 설명했지만, 본 발명은 이러한 예에 한정되지 않는다. 본 발명이 속하는 기술 분야에 있어서의 통상적인 지식을 가진 자라면, 특허 청구의 범위에 기재된 기술적 사상의 범주 내에 있어서, 각종 변경예 또는 수정예에 상도할 수 있는 것은 분명하고, 이것들에 대해서도, 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것으로 이해된다.
예를 들어, 상기 실시형태에서는, 요철 구조 (20) 는, 오목부 (200) 가 집합한 오목부 집합체 (210) 로 구성되는 것으로 했지만, 본 발명은 이러한 예에 한정되지 않는다. 예를 들어, 요철 구조 (20) 는, 오목부 집합체 (210) 대신에, 기재 (10) 의 외주면에 대해 대략 수직인 방향으로 돌출한 볼록부가 집합한 볼록부 집합체로 구성되어도 된다.
1 : 원반
3 : 노광 장치
5 : 전사 장치
10 : 기재
20, 21, 22, 23, 24, 25 : 요철 구조
200 : 오목부
201, 202, 203, 204, 205 : 볼록부
210 : 오목부 집합체
211, 212, 213, 214, 215 : 볼록부 집합체
222 : 제 1 오목부
224 : 제 2 오목부
226 : 제 3 오목부

Claims (15)

  1. 복수의 오목부 또는 볼록부로 구성되는 요철 집합체가 기재 상에 서로 이격되어 복수 형성되고,
    상기 오목부 또는 볼록부의 상기 기재 표면에서 차지하는 영역의 평균 폭은, 가시광 대역에 속하는 파장 이하이고,
    상기 요철 집합체 내의 상기 오목부 또는 볼록부의 각각의 상기 기재 표면으로부터의 형성 길이는, 중심값이 상이한 적어도 2 이상의 그룹 중 어느 것에 속하는, 원반.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 요철 집합체 내의 상기 오목부 또는 볼록부의 각각의 상기 기재 표면에서 차지하는 영역의 평균 폭은, 중심값이 상이한 적어도 2 이상의 그룹 중 어느 것에 속하는, 원반.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 오목부 또는 볼록부의 상기 기재 표면에서 차지하는 영역의 평균 폭은, 상기 오목부 또는 볼록부의 상기 기재 표면으로부터의 형성 길이가 길어질수록 커지는, 원반.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 오목부 또는 볼록부의 각각의 상기 기재 표면에서 차지하는 영역의 평면 형상은, 대략 원 형상인, 원반.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 요철 집합체의 각각이 형성된 간격은, 가시광 대역에 속하는 파장보다 큰, 원반.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 요철 집합체 내의 상기 오목부 또는 볼록부의 각각은 최밀 충전 배치로 형성되는, 원반.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 오목부 또는 볼록부의 각각의 상기 기재 표면으로부터의 형성 길이는, 상기 요철 집합체 내에서 단계적으로 변화하는, 원반.
  8. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 오목부 또는 볼록부의 각각의 상기 기재 표면으로부터의 형성 길이는, 상기 요철 집합체 내에서 불규칙하게 변화하는, 원반.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 요철 집합체의 각각은 규칙적으로 배열되는, 원반.
  10. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 요철 집합체의 각각은 불규칙하게 배열되는, 원반.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 기재된 원반에 형성된 복수의 상기 요철 집합체의 요철 구조가 전사된, 전사물.
  12. 기재의 표면에 레지스트층을 형성하는 공정과,
    레이저 광원의 출력 강도 및 조사 타이밍을 임의로 제어하면서, 상기 레이저 광원으로부터 상기 레지스트층에 레이저 광을 조사하는 공정과,
    상기 레이저 광이 조사되었거나, 또는 조사되어 있지 않은 영역의 상기 레지스트층을 제거함으로써, 복수의 오목부 또는 볼록부로 구성되는 요철 집합체가 복수 형성된 패턴을 상기 레지스트층에 형성하는 공정과,
    상기 패턴이 형성된 상기 레지스트층을 마스크로 하여 에칭을 실시함으로써, 상기 기재의 표면에 상기 패턴에 대응하는 요철 구조를 형성하는 공정을 포함하는, 원반의 제조 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 기재는, 원기둥 또는 원통 형상이고,
    상기 레이저 광원은, 상기 원기둥 또는 원통 형상의 높이 방향을 회전축으로 하여 상기 기재를 회전시키면서, 상기 회전축과 평행하게 상대 이동함으로써, 상기 기재 상의 상기 레지스트층에 상기 레이저 광을 조사하는, 원반의 제조 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 레이저 광원의 제어 신호는, 상기 기재의 회전의 제어 신호와 동기하도록 생성되는, 원반의 제조 방법.
  15. 제 12 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 레이저 광원은, 반도체 레이저 광원인, 원반의 제조 방법.
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