TWI747954B - 母盤的製造方法 - Google Patents

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Abstract

提供一種在外周面具備有以高排列精度連續排列的凹部或凸部之凹凸構造的母盤。

一種母盤，其具備有：圓筒或圓柱形狀的基材；及形成在前述基材的外周面的凹凸構造，前述凹凸構造為在前述基材的周方向上，凹部或凸部以預定周期連續排列的構造，前述凹部或凸部是在前述基材的軸方向上鄰接的周之間，互相以預定的相位差排列。

Description

母盤的製造方法
本發明關於母盤、轉印物、及母盤的製造方法。
近年來，以微細加工技術之一而言，不斷在開發一種將在表面形成有微細凹凸構造的圓柱形狀的母盤推抵於樹脂片等，將形成在母盤表面的凹凸構造轉印在樹脂薄片的壓印技術。
壓印技術所使用的母盤藉由使用例如藉由雷射光所為之微影技術來製造。具體而言，母盤以中心軸為軸而使圓柱形狀的基材旋轉，一邊朝基材的軸方向掃描一邊將雷射光照射在基材，藉此在圓柱形狀的基材的外周面連續形成圖案來製造。
在此，對於壓印技術，亦與其他微細加工技術同樣地，圖求加工精度更進一步提升。尤其，若使用形成有凹凸構造的轉印物作為反射防止薄膜等光學構件時，為了繞射散射的減低、及光學特性的提升，圖求使凹凸的填充密度提升，而且精密地控制凹凸的排列。此外，在使用表面電漿子的過濾器、及適於發光元件的基材中，亦圖求精密地控制設在轉印物的凹凸構造的排列。
因此，圖求一種在壓印技術所使用的圓柱形 狀的母盤的外周面，以更高精度控制曝光圖案的排列的技術。
例如，在下述專利文獻1中揭示一種當在輥狀構件形成曝光圖案時，使用旋轉控制訊號的起動脈衝為基準，控制曝光開始位置的奈米壓印用模具的曝光方法。在專利文獻1所揭示的技術中，以每逢輥狀構件進行1次旋轉即以一定時序發出的起動脈衝為基準，按每1周控制曝光圖案的開始位置，藉此獲得所希望的排列的曝光圖案。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2011-118049號公報
但是，在上述專利文獻1所揭示之技術中，輥狀構件每進行1次旋轉，即控制曝光圖案的開始位置，因此失去曝光圖案的連續性。結果，在形成在輥狀構件的曝光圖案，會在1周1部位產生未形成有曝光圖案的空白區域。因此，在專利文獻1所揭示的技術中，難以一邊控制曝光圖案的排列一邊在輥狀構件的外周面形成不中斷的連續曝光圖案。
因此，本發明為鑑於上述問題而完成者，本發明之目的在提供在外周面具備有凹部或凸部的排列被精密地控制的凹凸構造之新穎且經改良的母盤、使用該母盤的轉印物、及該母盤的製造方法。
為解決上述課題，藉由本發明之一觀點，提供一種母盤，其具備有：圓筒或圓柱形狀的基材；及形成在前述基材的外周面的凹凸構造，前述凹凸構造為在前述基材的周方向上，凹部或凸部以預定周期連續排列的構造，前述凹部或凸部是在前述基材的軸方向上鄰接的周之間，互相以預定的相位差排列。
較佳為前述凹凸構造不包含任何空白區域及錯誤區域，前述空白區域是沿著前述基材的軸方向未形成有前述凹部或凸部的區域、前述錯誤區域是形成有與前述凹部或凸部為不同的排列的凹部或凸部的區域。
前述凹凸構造亦可為前述凹部或凸部被排列成六方格子狀的構造。
前述凹部或凸部的平均周期亦可為未達1μm。
前述基材的至少外周面亦可以玻璃材料構成。
此外，為解決上述課題，藉由本發明之其他觀點，提供一種母盤的製造方法，其包含以下步驟：以複數個訊號生成電路共有基準時脈，並以前述複數個訊號生成電路的各個生成旋轉控制訊號、及曝光訊號；及根據前述旋轉控制訊號，使圓筒或圓柱形狀的基材，以前述基材的中心軸為軸進行旋轉，並且根據前述曝光訊號，一邊朝前述基材的軸方向掃描一邊對前述基材的外周面照射雷射 光，而在前述基材的外周面形成圖案。
較佳為前述旋轉控制訊號的頻率與前述曝光訊號的頻率並非互為整數倍。
較佳為前述基材進行1次旋轉時，以前述旋轉控制訊號所發出的脈衝數為整數，以前述曝光訊號所發出的脈衝數並非為整數。
前述旋轉控制訊號與前述曝光訊號亦可彼此同步。
亦可在前述基材的外周面設置有藉由前述雷射光的照射而形成圖案的阻劑層，且前述母盤的製造方法更包含以下步驟：將藉由前述雷射光的照射而形成有圖案的阻劑層作為遮罩而將前述基材進行蝕刻，藉此在前述基材的外周面形成凹凸構造。
亦可藉由前述雷射光的照射所為之圖案形成是藉由熱微影來進行。
此外，為解決上述課題，藉由本發明之其他觀點，提供一種母盤，其藉由上述任一項所記載的製造方法所製造。
此外，為解決上述課題，藉由本發明之其他觀點，提供一種轉印物，其使用上述之母盤，在片狀基材上轉印形成在前述母盤的外周面的凹凸構造。
如以上說明所示，藉由本發明，可提供在外周面具備有凹部或凸部的排列被精密地控制的凹凸構造的母盤。此 外，亦可提供被轉印有形成在該母盤的外周面的凹凸構造的反轉構造的轉印物。
1:母盤
3:曝光裝置
5:轉印裝置
10:基材
12:凹凸構造
12A:曝光圖案
30:雷射光
31:雷射光源
33:第1反射鏡
34:光二極體
36:聚光透鏡
38:準直透鏡
39:電光學偏向元件
41:第2反射鏡
43:擴束器
44:接物鏡
45:轉軸馬達
46:旋轉台
47:控制機構
48:格式器
49:驅動器
51:基材供給輥
52:捲取輥
53、54:導引輥
55:軋輥
56:剝離輥
57:塗布裝置
58:光源
61:片狀基材
62:樹脂層
121:凹部或凸部
400:基準時脈生成部
410:第1訊號生成部
420:第2訊號生成部
450:波形生成裝置
圖1為以模式顯示本發明之一實施形態之母盤的斜視圖。
圖2為顯示形成在同實施形態之母盤的外周面的凹凸構造之一例的平面圖。
圖3為概略顯示在本發明之一實施形態之母盤的製造方法中所使用的曝光方法的模式圖。
圖4為在同實施形態中，顯示曝光訊號與曝光圖案的對應關係的說明圖。
圖5為在同實施形態中，顯示曝光訊號與旋轉控制訊號的對應關係的說明圖。
圖6為在同實施形態中，顯示生成曝光訊號及旋轉控制訊號的機構的區塊圖。
圖7為在同實施形態中，說明被使用在基材之曝光的曝光裝置的具體構成的區塊圖。
圖8為顯示使用本發明之一實施形態之母盤來製造轉印物的轉印裝置的構成的模式圖。
圖9為以放大倍率1萬倍對實施例1之轉印物進行攝像的SEM畫像。
圖10為以放大倍率6萬倍對實施例1之轉印物進行攝像的SEM畫像。
圖11為以放大倍率6萬倍對比較例1之轉印物進行攝 像的SEM畫像。
以下一邊參照所附圖示，一邊詳加說明本發明之較適實施形態。其中，在本說明書及圖面中，關於具有實質相同的功能構成的構成要素，藉由標註相同符號，省略重複說明。
<1.母盤>
首先，參照圖1，說明本發明之一實施形態之母盤之概略。圖1為以模式顯示本實施形態之母盤的斜視圖。
如圖1所示，本實施形態之母盤1例如由在外周面形成有凹凸構造12的基材10所成。
母盤1為例如輥對輥(roll-to-roll)方式的壓印技術所使用的母盤。在輥對輥方式的壓印技術中，一邊使母盤旋轉1次，一邊將母盤1的外周面按壓在片狀基材等，藉此可將形成在外周面的凹凸構造轉印在片狀基材等。藉由使用如上所示之壓印技術，可效率佳地製造被轉印形成在母盤1的外周面的凹凸構造12的大面積的轉印物。
其中，藉由母盤1被轉印凹凸構造12的轉印物可作為例如表面電漿子過濾器、發光元件、或反射防止薄膜等光學構件來使用。
基材10為例如圓筒或圓柱形狀的構件。基材10的形狀亦可為如圖1所示在內部具有空洞的中空的圓筒形狀，亦可為在內部不具有空洞的實心的圓柱形狀。基材 10可由熔融石英玻璃、或合成石英玻璃等玻璃材料所構成，亦可由不銹鋼等金屬、或以SiO2等被覆該等金屬的外周面者等所構成。
但是，基材10較佳為至少外周面是由玻璃材料所構成，更佳為全體是由石英玻璃等玻璃材料所構成。此係基於若基材10由以SiO2為主的玻璃材料所構成時，藉由使用氟化合物的蝕刻，可在基材10的外周面輕易形成凹凸構造12之故。具體而言，使用藉由雷射光所為之微影，對設在基材10的外周面的阻劑層形成對應凹凸構造12的圖案之後，進行將阻劑層作為遮罩的乾式蝕刻，藉此可在基材10輕易形成凹凸構造12。
基材10的大小並非為特別限定者，例如亦可軸方向的長度為100mm以上，亦可外徑為50mm以上300mm以下。此外，若基材10為圓筒形狀，圓筒的厚度亦可為2mm以上50mm以下。
凹凸構造12為形成在基材10的外周面且連續排列有凹部或凸部的構造。具體而言，凹凸構造12為在基材10的周方向上，凹部或凸部以預定的周期連續排列，而且在基材10的軸方向上鄰接的周之間，凹部或凸部以預定的相位差排列的構造。亦即，在凹凸構造12中，在基材10的軸方向上，由於形成凹部或凸部的相位不一致，凹部或凸部並不會排列在與基材10的軸方向呈平行的直線上，而排列在相對基材10的軸方向呈斜向的直線上。
其中，凹部或凸部121意指以相對基材10的 外周面呈垂直的方向突出的凸部、或以相對基材10的外周面呈垂直的方向呈凹陷的凹部的任一方，並非意指一個母盤1中混合存在兩者。
在此，參照圖2，說明形成在本實施形態之母盤的外周面的凹凸構造12的具體構造。圖2為顯示形成在本實施形態之母盤的外周面的凹凸構造12之一例的平面圖。其中，在圖2中，X方向相當於基材10的周方向，Y方向相當於基材10的軸方向，Z方向相當於相對基材10的外周面呈垂直的方向。
如圖2所示，凹凸構造12亦可為凹部或凸部121被排列成六方格子狀的凹凸構造。此時，將基材10的周方向中的凹部或凸部121的周期亦稱為點距PD，將以基材10的軸方向鄰接的周(亦稱為軌道)彼此的間隔亦稱為軌距PT。
在凹凸構造12中，以基材10的軸方向鄰接的凹部或凸部121按基材10的周方向中的凹部或凸部121的每個排列(亦即軌道)，中心位置偏移1/2PD。亦即，在凹凸構造12中，在鄰接的周彼此，凹部或凸部121的相位偏移180°。
凹凸構造12的點距PD及軌距PT的大小亦可為例如未達1μm，較佳為可見光帶寬的波長以下，更佳為100nm以上350nm以下。若凹凸構造12為如上所示之大小的微細構造，凹凸構造12可作為抑制廣泛波長帶寬的入射光的反射之所謂蛾眼結構來發揮功能。
但是，若點距PD或軌距PT的任一者為未達100nm，不易形成凹凸構造12，故較不理想。此外，若點距PD或軌距PT的任一者為超過350nm，產生可見光的繞射，作為蛾眼結構的功能會降低，故較不理想。其中，點距PD及軌距PT的大小若在上述範圍內，可彼此相同，亦可不同。
此外，凹凸構造12亦可為其他排列，而非侷限於六方格子狀的排列。例如，凹凸構造12亦可為凹部或凸部121被排列在正方形的頂點及中心的構造。但是，為了將凹部或凸部121最密地填充在平面上，凹凸構造12較佳為凹部或凸部121被排列在六角形的頂點及中心的六方格子狀的排列。
此外，凹凸構造12為凹部或凸部不中斷地連續排列，且不包含：在基材10的軸方向上未形成有凹部或凸部的空白區域、及凹部或凸部的排列混亂形成的錯誤區域的任一者。具體而言，在形成有凹凸構造12的區域的內部並不存在：為了調整曝光圖案的開始位置而未形成有凹部或凸部的空白區域、及由於曝光時形成有不同的圖案，因此凹部或凸部的排列混亂的錯誤區域。
使用具備有如上所示之凹凸構造12的母盤1所製造的轉印物並不需要選擇形成有凹凸構造12的區域來使用，而且不需要廢棄形成有凹凸構造12的區域以外的區域。因此，藉由本實施形態之母盤1，可更有效率地量產轉印有凹凸構造12的轉印物。
<2.母盤的製造方法>
(2.1.概略)
接著，說明上述之本實施形態之母盤1的製造方法。
本實施形態之母盤1使用藉由雷射光所為之熱微影，在對基材10的外周面形成對應凹凸構造12的圖案之後，藉由蝕刻等而在基材10形成凹凸構造12予以製造。在本實施形態之母盤1中，使用可以高精度控制照射位置之藉由雷射光所為之微影，來形成對應凹凸構造12的圖案，藉此可精密地控制凹凸構造12的凹部或凸部的排列。
在此，以形成所謂蛾眼結構等凹凸構造的方法之一而言，已知有陽極氧化法。在陽極氧化法中，在電解液中將鋁基材作為陽極來進行通電，藉此使鋁基材的溶解及氧化同時進行，可將圓柱狀的細孔以經自我組織化的排列形成在鋁基材的表面。
但是，在陽極氧化法中，凹部或凸部的平面排列依自我組織化而定，因此不易以任意排列來形成凹部或凸部。此外，在陽極氧化法中，凹部或凸部的排列精度係受到鋁基材的表面狀態、及結晶粒的均一性影響，因此不易達成與本實施形態之母盤1的凹凸構造12相同的排列精度。此外，在陽極氧化法中，並無法僅在因在電解液中通電而溶解及氧化容易進行的鋁等金屬形成凹凸構造。亦即，本實施形態之母盤1可僅藉由使用利用雷射光所為之微影而非陽極氧化法來製造。
具體而言，本實施形態之母盤1的製造方法 包含：在基材10的外周面成膜阻劑層的成膜工序；藉由對阻劑層照射雷射光來形成潛影的曝光工序；將形成有潛影的阻劑層進行顯影，在阻劑層形成圖案的顯影工序；及將形成有圖案的阻劑層形成為遮罩來進行蝕刻，且在基材10的外周面形成凹凸構造12的蝕刻工序。
在成膜工序中，是在基材10的外周面進行阻劑層之成膜。阻劑層含有可藉由雷射光來形成潛影的無機系材料或有機系材料。以無機系材料而言，可使用例如包含鎢、或鉬等1種或2種以上的遷移金屬的金屬氧化物。此外，含有無機系材料的阻劑層例如可藉由使用濺鍍法等來進行成膜。另一方面，以有機系材料而言，可使用例如酚醛樹脂系阻劑、或化學放大型阻劑等。此外，含有有機系材料的阻劑層可藉由使用旋塗法等來進行成膜。
在曝光工序中，對形成在基材10的外周面的阻劑層照射雷射光，藉此在阻劑層形成對應凹凸構造12的圖案的潛影。被照射在阻劑層的雷射光的波長並未特別限定，亦可為400nm~500nm的藍色光帶寬的波長。
在顯影工序中，將藉由照射雷射光而形成有潛影的阻劑層進行顯影，藉此在阻劑層形成對應潛影的圖案。例如，若阻劑層含有上述無機系材料，在阻劑層的顯影可使用TMAH(Tetra Methyl Ammonium Hydroxide：四甲基氫氧化銨)水溶液等鹼系溶液。此外，若阻劑層含有上述有機系材料，在阻劑層的顯影可使用酯、或乙醇等各種有機溶劑。
在蝕刻工序中，將形成有圖案的阻劑層作為遮罩來將基材10進行蝕刻，藉此在基材10的外周面形成對應潛影的凹凸構造12。基材10的蝕刻亦可以乾式蝕刻或濕式蝕刻的任一者進行。若基材10為以SiO2為主的玻璃材料(例如石英玻璃等)，基材10的蝕刻可藉由使用氟化碳氣體的乾式蝕刻、或使用氫氟酸等的濕式蝕刻來進行。
(2.2.曝光方法)
接著，一邊參照圖3~圖7，一邊說明在本實施形態之母盤1的製造方法中所使用的曝光方法。圖3為概略顯示在本實施形態之母盤1的製造方法中所使用的曝光方法的模式圖。
在本實施形態之母盤1的製造方法中，在曝光工序中，使控制雷射光的出射的曝光訊號、與控制基材10的旋轉的旋轉控制訊號共有基準時脈。藉此，可精密地控制基材10的外周面中的雷射光的照射位置，因此可使形成在母盤1的外周面的凹凸構造12的排列精度提升。
如圖3所示，在本實施形態之母盤1的製造方法中，例如使用具備有：發出雷射光30的雷射光源31、及控制雷射光30之出射的控制機構47的曝光裝置3，對基材10照射雷射光30，且在基材10的外周面形成曝光圖案12A。
雷射光源31為出射雷射光30的光源。雷射光源31亦可為例如半導體雷射光源等。雷射光源31所發出的雷射光30的波長並未特別限定，亦可為例如 400nm~500nm的藍色光帶寬的波長。
控制機構47生成控制雷射光30之出射的曝光訊號。控制機構47亦可為例如包含可生成任意波形的訊號的訊號生成電路的函數產生器等。
曝光裝置3對以中心軸為軸進行旋轉的圓筒或圓柱形狀的基材10的外周面，一邊將雷射光30沿著基材10的軸方向(圖3中為箭號R的方向)掃描一邊照射，藉此在基材10的外周面形成曝光圖案12A。藉此，曝光裝置3可對基材10的外周面，以螺旋狀照射雷射光，因此可在基材10的外周面的所希望的區域形成曝光圖案12A。
基材10的外周1周的長度可因基材10的加工誤差而依每周改變，因此若曝光訊號與旋轉控制訊號不同步，伴隨曝光的進行，曝光圖案的排列會混亂。此外，使基材10旋轉的旋轉台的轉軸馬達在旋轉速度具有波動，因此因旋轉速度的波動，曝光圖案的排列混亂。
因此，以往進行藉由使曝光訊號與旋轉控制訊號同步，來抑制每1周的曝光圖案的排列混亂。但是，在如上所示之情形下，曝光訊號的頻率受到旋轉控制訊號的分頻或倍增限制。因此，若欲形成六方格子排列等每隔1周即偏移周期的排列的曝光圖案，難以使曝光訊號與旋轉控制訊號同步。
因此，檢討例如使用由使基材10旋轉的旋轉台的轉軸馬達而按每1周以一定的時序所發出的起動脈衝(亦稱為Z相訊號)，按每1周使曝光訊號的相位反轉、或按 每1周調整曝光開始的時序，藉此形成六方格子排列的曝光圖案。但是，在如上所示之情形下，由於發生按每1周未形成有曝光圖案的空白區域、或曝光圖案由所希望的圖案混亂的錯誤區域，因此失去曝光圖案的連續性。
在本實施形態之母盤1的製造方法中，在曝光訊號與旋轉控制訊號共有成為訊號生成之基礎的基準時脈，藉此使曝光訊號與旋轉控制訊號同步。藉此，曝光訊號的頻率受到旋轉控制訊號的分頻或倍增限制的情形消失，可設定為任意值。因此，藉由本實施形態之母盤1的製造方法，可在維持曝光訊號連續性的情形下，在基材10的外周面以任意排列形成連續的曝光圖案。因此，藉由本實施形態之母盤1的製造方法，可使凹部或凸部以高精度排列，而且在母盤1的外周面形成沒有中斷或圖案混亂等的連續凹凸構造12。
在此，參照圖4，具體說明控制機構47所生成的曝光訊號、與形成在基材10的外周面的曝光圖案12A的對應關係。圖4為顯示曝光訊號與曝光圖案的對應關係的說明圖。
如圖4所示，若在基材10的外周面形成將圓形的點排列成六方格子狀的曝光圖案，曝光裝置3亦可使用例如以預定的周期交替反覆高準位及低準位的脈衝波作為曝光訊號。此時，曝光裝置3亦可以當曝光訊號為高準位時在基材10的外周面形成曝光圖案的方式控制雷射光30的出射。
此外，在曝光圖案中，為了使圓形的點排列成六方格子狀，精密地控制形成在基材10的外周面的曝光圖案的排列，乃極為重要。例如，以基材10的軸方向鄰接的周彼此，以控制雷射光30的照射的曝光訊號各偏移1/2脈衝的方式，設定曝光訊號及旋轉控制訊號的頻率，藉此可使圓形的點排列成六方格子狀。
此外，參照圖5，具體說明形成圖4中所示之六方格子狀曝光圖案時的曝光訊號、與旋轉控制訊號的對應關係。圖5為顯示曝光訊號與旋轉控制訊號的對應關係的說明圖。
在曝光訊號及旋轉控制訊號的各個中，為了在維持訊號連續性的情況下，按每周使曝光訊號的相位反轉180°，在旋轉控制訊號發出1周份的整數的脈衝的期間，曝光訊號發出非整數之包含0.5的小數的脈衝數乃極為重要。旋轉台的轉軸馬達是以藉由旋轉控制訊號輸入預定的脈衝數時即進行1次旋轉的方式受到控制，因此藉由曝光訊號的脈衝數包含0.5的小數，相對於第n+1周，可將第n周及第n+2周的相位分別偏移180°。
如上所示，對對應1次旋轉的整數之脈衝的旋轉控制訊號，藉由將曝光訊號的脈衝數控制成包含0.5的小數，可按每個周使曝光訊號的相位反轉180°。藉此，可按在基材10的軸方向上鄰接的每個周，形成圓形的點分別成為交錯的六方格子狀的曝光圖案。
(2.3.訊號生成方法)
接著，參照圖6，說明上述之曝光訊號及旋轉控制訊號之生成方法。圖6為顯示生成曝光訊號及旋轉控制訊號的機構的區塊圖。
如圖6所示，在生成旋轉控制訊號的波形生成裝置450內置基準時脈生成部400，在基準時脈生成部400所生成的基準時脈被供給至生成曝光訊號的格式器48。在格式器48所生成的曝光訊號被輸入至驅動器49，被使用在控制由雷射光源31出射雷射光30。此外，在波形生成裝置450所生成的旋轉控制訊號被輸入至轉軸馬達45，被使用在控制使基材10旋轉的旋轉台的轉軸馬達45的旋轉。
基準時脈生成部400生成成為基準時脈之預定頻率的脈衝波。所被生成的基準時脈被供給至格式器48的第1訊號生成部410、及波形生成裝置450的第2訊號生成部420。
第1訊號生成部410被配備在格式器48，將所被供給的基準時脈進行訊號處理，藉此生成曝光訊號。具體而言，第1訊號生成部410對基準時脈，以形成所希望的曝光圖案的方式變更頻率，考慮雷射光源31的輸出及阻劑層的特性，控制脈衝波的負載比，藉此生成曝光訊號。
第2訊號生成部420被配備在波形生成裝置450，將所被供給的基準時脈進行訊號處理，藉此生成旋轉控制訊號。具體而言，第2訊號生成部420對基準時脈，以旋轉台的轉軸馬達45成為所希望的旋轉數的方式變更 頻率，藉此生成旋轉控制訊號。
在此，若將六方格子的排列圖案進行曝光，第1訊號生成部410所生成的曝光訊號、與第2訊號生成部420所生成的旋轉控制訊號，其頻率並非互為整數倍。此在旋轉控制訊號發出整數的脈衝數的期間，曝光訊號以發出0.5的小數的脈衝數的方式設定頻率之故。因此，無法在同一訊號生成電路生成，如圖6中所示，分別在個別的訊號生成電路予以生成。此外，曝光訊號與旋轉控制訊號，其頻率雖未互為整數倍，但是在共有基準時脈的訊號生成電路予以生成，因此形成為取得同步的訊號。
其中，在圖6中例示在波形生成裝置450的內部設置基準時脈生成部400的構成，惟本發明並非限定於該例示。例如，在旋轉台的轉軸馬達45亦內置有訊號生成電路，因此由轉軸馬達45亦可取出已與旋轉控制訊號取得同步的輸出訊號，因此亦可使用該輸出訊號而生成曝光訊號。在如上所示之情形下，亦可獲得與旋轉控制訊號取得同步的曝光訊號。
(2.4.曝光裝置的構成)
接著，參照圖7，說明使用藉由在圖6中所示之構成所生成的曝光訊號及旋轉控制訊號，對圓筒或圓柱形狀的基材10進行曝光的曝光裝置3的具體構成。圖7為說明被使用在基材10的曝光的曝光裝置3的具體構成的區塊圖。
如圖7所示，曝光裝置3具備有：雷射光源31、第1反射鏡33、光二極體(Photo Diode：PD)34、聚 光透鏡36、電光學偏向元件(Electro Optic Deflector：EOD)39、準直透鏡38、第2反射鏡41、擴束器(Beam expander：BEX)43、及接物鏡44。
雷射光源31藉由控制機構47所生成的曝光訊號予以控制，由雷射光源31被出射的雷射光30被照射在載置於旋轉台46上的基材10。此外，載置有基材10的旋轉台46藉由利用波形生成裝置450所生成的旋轉控制訊號予以控制的轉軸馬達45進行旋轉。在此，在格式器48、及波形生成裝置450被供給共通的基準時脈，因此曝光訊號及旋轉控制訊號呈同步。
雷射光源31如上所述，為出射將成膜在基材10的外周面的阻劑層進行曝光的雷射光30的光源。雷射光源31亦可為例如發出400nm~500nm的藍色光帶寬的波長的雷射光的半導體雷射光源。由雷射光源31被出射的雷射光30照平行射束的原樣直進且在第1反射鏡33被反射。
此外，在第1反射鏡33被反射的雷射光30在藉由聚光透鏡36被聚光在電光學偏向元件39之後，藉由準直透鏡38，再度被平行射束化。經平行射束化的雷射光30藉由第2反射鏡41被反射，且被水平導至擴束器43。
第1反射鏡33由偏光分光鏡所構成，具有使偏光成分的其中一方作反射，使偏光成分的另一方透過的功能。透過第1反射鏡33的偏光成分藉由光二極體34被光電轉換，經光電轉換的受光訊號被輸入至雷射光源31。藉此，雷射光源31可根據藉由被輸入的受光訊號所致之反 饋，調整雷射光30的輸出。
電光學偏向元件39為可以奈米程度的距離來控制雷射光30的照射位置的元件。曝光裝置3可藉由電光學偏向元件39，微調被照射在基材10的雷射光30的照射位置。
擴束器43將藉由第2反射鏡41被導引的雷射光30整形成所希望的射束形狀，透過接物鏡44，將雷射光30照射在成膜在基材10的外周面的阻劑層。
旋轉台46支持基材10，藉由轉軸馬達45予以旋轉，藉此使基材10旋轉。旋轉台46可一邊使基材10旋轉，一邊以基材10的軸方向(亦即箭號R方向)使雷射光30的照射位置移動，因此可在基材10的外周面以螺旋狀進行曝光。其中，雷射光30的照射位置的移動亦可藉由使包含雷射光源31的雷射頭、或支持基材10的旋轉台46的任一者沿著滑件移動來進行。
控制機構47具備有：格式器48、及驅動器49，藉由控制來自雷射光源31的雷射光30的出射，控制雷射光30的照射時間及照射位置。
驅動器49根據格式器48所生成的曝光訊號，控制由雷射光源31出射雷射光30。具體而言，驅動器49若曝光訊號為高準位，亦可以被照射雷射光30的方式控制雷射光源31。此外，轉軸馬達45根據在波形生成裝置450所生成的旋轉控制訊號，使旋轉台46旋轉。具體而言，轉軸馬達45若藉由旋轉控制訊號被輸入預定數的脈衝時，亦 可以旋轉台46進行1次旋轉的方式控制旋轉。
藉由如以上所示之曝光裝置3，可進行對基材10形成曝光圖案。藉由曝光裝置3，可在基材10的外周面精密地形成任意排列的曝光圖案。
其中，藉由曝光裝置3所被曝光的基材10如上所述，藉由經由顯影工序、及蝕刻工序，在基材10的外周面形成凹凸構造12。藉此，製造本實施形態之母盤1。
<3.母盤之使用例>
接著，參照圖8，說明使用本實施形態之母盤1有效率地製造轉印物的方法。具體而言，藉由使用圖8中所示之轉印裝置5，可連續製造轉印出形成在母盤1的外周面的凹凸構造12的轉印物。圖8為顯示使用本實施形態之母盤1來製造轉印物的轉印裝置5的構成的模式圖。
如圖8所示，轉印裝置5具備有：母盤1、基材供給輥51、捲取輥52、導引輥53、54、軋輥55、剝離輥56、塗布裝置57、及光源58。亦即，圖8所示之轉印裝置5為輥對輥方式的壓印轉印裝置。
基材供給輥51為例如片狀基材61被捲成輥狀的輥，捲取輥52為捲取將被轉印有凹凸構造12的樹脂層62進行積層的轉印物的輥。此外，導引輥53、54為在轉印前後，搬送片狀基材61的輥。軋輥55為將積層有樹脂層62的片狀基材61按壓在母盤1的輥，剝離輥56為在將凹凸構造12轉印至樹脂層62之後，將積層有樹脂層62的片狀基材61由母盤1剝離的輥。
塗布裝置57具備有塗布機等塗布手段，將光硬化樹脂組成物塗布在片狀基材61，形成樹脂層62。塗布裝置57亦可為例如凹版塗布機、線棒塗布機、或模具塗布機等。此外，光源58為發出可將光硬化樹脂組成物硬化的波長的光的光源，亦可為例如紫外線燈等。
其中，光硬化性樹脂組成物為藉由被照射預定波長的光而硬化的樹脂。具體而言，光硬化性樹脂組成物亦可為丙烯酸酯樹脂丙烯酸酯類、環氧丙烯酸酯等紫外線硬化樹脂。此外，光硬化性樹脂組成物亦可視需要，包含起始劑、填料、功能性添加劑、溶劑、無機材料、顏料、帶電抑制劑、或敏化色素等。
其中，樹脂層62亦可由熱硬化性樹脂組成物所形成。若為如上所示之情形，在轉印裝置5配備有加熱器，而非光源58，藉由加熱器將樹脂層62加熱，藉此使樹脂層62硬化且將凹凸構造12轉印。熱硬化性樹脂組成物亦可為例如酚醛樹脂、環氧樹脂、三聚氰胺樹脂、或尿素樹脂等。
在轉印裝置5中，首先由基材供給輥51透過導引輥53連續送出片狀基材61。對被送出的片狀基材61，藉由塗布裝置57被塗布光硬化樹脂組成物，藉此在片狀基材61積層樹脂層62。此外，積層有樹脂層62的片狀基材61藉由軋輥55被按壓在母盤1。藉此，形成在母盤1的外周面的凹凸構造12被轉印在樹脂層62。被轉印有凹凸構造12的樹脂層62藉由來自光源58的光的照射予以硬化。藉此， 凹凸構造12的反轉構造形成在樹脂層62。被轉印出凹凸構造12的片狀基材61藉由剝離輥56由母盤1被剝離，透過導引輥54被送出至捲取輥52而被捲取。
藉由如上所示之轉印裝置5，可效率佳地連續製造轉印形成在母盤1的外周面的凹凸構造12的轉印物。
[實施例]
以下一邊參照實施例及比較例，一邊更進一步具體說明本實施形態之母盤。其中，以下所示之實施例為用以顯示本實施形態之母盤及其製造方法之實施可能性及效果的一條件例，本發明之母盤及其製造方法並非為限定於以下實施例者。
(實施例1)
藉由以下工序，製作實施例1之母盤。首先，在由圓筒形狀的石英玻璃所成之基材(軸方向長度480mm×外徑直徑140mm)的外周面，以含有氧化鎢的材料，以濺鍍法將阻劑層成膜約50nm~60nm。接著，使用如圖7中所示之曝光裝置，進行藉由雷射光所為之熱反應微影，在阻劑層形成潛影。其中，在基準時脈，使用10MHz及負載比50%的脈衝訊號，根據該基準時脈，分別生成曝光訊號及旋轉控制訊號。
例如，相當於轉軸馬達的1周的脈衝數(相當於控制轉軸馬達的旋轉編碼器1周份的計數數)為4096脈衝，若使基材10以900rpm旋轉，旋轉控制訊號的頻率成 為61.44kHz(4096×900÷60=61440)。
此外，外徑直徑140mm的圓筒形基材的外周1周的長度為約440mm，因此例如若形成以約270nm間距排列圓形的點的六方格子狀的曝光圖案，1周的點數成為1628973.5個。因此，若使基材10以900rpm旋轉，曝光訊號的頻率成為24.4346025MHz(1628973.5×900÷60=24434602.5)。
此外，若點距為270nm，為了使圓形的點排列成六方格子狀，以基材的軸方向鄰接的各周彼此的間隔(軌距)成為約234nm。因此，為了以約234nm的間隔曝光成螺旋狀，旋轉台與雷射光的照射位置以3.51μm/sec(234×900÷60=3510)的相對速度移動。
使用上述頻率為24.4346025MHz的曝光訊號、及頻率為61.44kHz的旋轉控制訊號(負載比均設為50%)，一邊使雷射光的照射位置以基材的軸方向以3.51μm/sec移動，一邊在基材的外周面照射雷射光，進行曝光。
接著，將曝光後的基材以NMD3(四甲基氫氧化銨2.38質量%水溶液)(東京應化工業製)進行顯影處理，藉此將潛影部分的阻劑溶解，在阻劑層形成點陣列狀的凹凸構造。接著，將顯影後的阻劑層形成為遮罩，使用CHF3氣體(30sccm)，以氣體壓力0.5Pa、投入電力200W進行反應性離子蝕刻(Reactive Ion Etching：RIE)，將基材蝕刻60~120分鐘。之後，將殘留的阻劑層去除。
藉由以上工序，製造在外周面形成有凹凸構造的母盤。此外，使用所製造出的母盤，製造轉印物。具體而言，使用圖8中所示之轉印裝置，將形成在母盤的外周面的凹凸構造轉印在紫外線硬化樹脂，藉此製造實施例1之轉印物。此外，在轉印物的片狀基材使用聚對苯二甲酸乙二酯薄膜，紫外線硬化樹脂藉由金屬鹵化物燈，照射1000mJ/cm2的紫外線1分鐘，藉此使其硬化。
(比較例1)
除了在曝光訊號與旋轉控制訊號之間未共有基準時脈，將旋轉控制訊號(61.44kHz)進行400倍增，藉此生成24.576MHz取得同步的曝光訊號之外，以與實施例1相同的方法製造母盤及轉印物。在比較例1中，為了形成六方格子狀的曝光圖案，以每旋轉1次便以一定的時序發出的起動脈衝作為基準，使曝光訊號的相位按每周進行180°反轉。
(比較例2)
除了在曝光訊號與旋轉控制訊號之間未共有基準時脈，將旋轉控制訊號(61.44kHz)進行400倍增，藉此生成24.576MHz取得同步的曝光訊號之外，以與實施例1相同的方法製造母盤及轉印物。在比較例2中，為了形成六方格子狀的曝光圖案，以每旋轉1次便以一定的時序發出的起動脈衝作為基準，按每周計測來自起動脈衝的脈衝數，來控制曝光訊號的輸出時序。
(評估結果)
在圖9~圖11中顯示以掃描型電子顯微鏡(Scanning Electron Microscope：SEM)觀察使用實施例1、比較例1之母盤所製造的轉印物，且以放大倍率1萬倍、或6萬倍進行攝像的畫像。圖9為對實施例1之轉印物以放大倍率1萬倍進行攝像的SEM畫像，圖10為對實施例1之轉印物以放大倍率6萬倍進行攝像的SEM畫像。此外，圖11為對比較例1之轉印物以放大倍率6萬倍進行攝像的SEM畫像。
其中，在圖9~圖11中，X方向相當於基材的周方向，Y方向相當於基材的軸方向，Z方向相當於相對基材的外周面呈垂直的方向。此外，圖10及圖11為對發出起動脈衝時進行曝光的區域的凹凸構造進行攝像的畫像。
若參照圖9，可知在實施例1之母盤及轉印物中，未形成有未形成凹凸構造的空白區域或圖案混亂的錯誤區域等，形成有凸部以六方格子狀連續排列的凹凸構造。
此外，若將圖10及圖11進行比較，可知在比較例1之轉印物中，形成有凸部被排列成六方格子狀，但是圖案排列混亂的錯誤區域。在比較例1中，以發出起動脈衝的時序重置曝光訊號，且使相位反轉，因此在其間被曝光的區域，曝光圖案由所希望的圖案混亂。另一方面，在實施例1之轉印物中，可知未以發出起動脈衝的時序進行曝光訊號的重置等，因此並未形成圖案混亂的錯誤區域，而形成有連續的圖案。
其中，比較例2之轉印物的SEM觀察結果未圖示，大概與比較例1相同。具體而言，在比較例2之轉印 物中，雖然凸部被排列成六方格子狀，但是形成有未形成圖案的空白區域。此在比較例2中，以發出起動脈衝的時序計測脈衝數來控制曝光訊號的開始位置，因此在其間的區域，沒有形成曝光圖案的情形之故。
如以上說明所示，藉由本發明之一實施形態，可提供不包含空白區域、即在基材的軸方向上未形成有凹部或凸部的區域、及錯誤區域、即凹部或凸部的排列混亂所形成的區域之任一者，而連續地形成凹凸構造的母盤。因此，藉由本發明之一實施形態，可提供具有更高量產性之母盤、及該母盤的製造方法。此外，亦可使本實施形態之母盤之轉印物的量產性提升。
以上一邊參照所附圖示，一邊詳加說明本發明之較適實施形態，惟本發明並非限定於該例。清楚可知若為本發明所屬技術領域中具通常知識者，在申請專利範圍所記載的技術思想範圍內，可思及各種變更例或修正例，關於該等，亦理解當然屬於本發明之技術範圍。
3:曝光裝置
10:基材
30:雷射光
31:雷射光源
33:第1反射鏡
34:光二極體
36:聚光透鏡
38:準直透鏡
39:電光學偏向元件
41:第2反射鏡
43:擴束器
44:接物鏡
45:轉軸馬達
46:旋轉台
47:控制機構
48:格式器
49:驅動器
450:波形生成裝置

Claims (5)

  1. 一種母盤的製造方法，其包含以下步驟：以複數個訊號生成電路共有基準時脈，並以前述複數個訊號生成電路的各個生成旋轉控制訊號、及曝光訊號；及根據前述旋轉控制訊號，使圓筒或圓柱形狀的基材，以前述基材的中心軸為軸進行旋轉，並且根據前述曝光訊號，一邊朝前述基材的軸方向掃描一邊對前述基材的外周面照射雷射光，而在前述基材的外周面形成圖案，前述旋轉控制訊號的頻率與前述曝光訊號的頻率並非互為整數倍。
  2. 一種母盤的製造方法，其包含以下步驟：以複數個訊號生成電路共有基準時脈，並以前述複數個訊號生成電路的各個生成旋轉控制訊號、及曝光訊號；及根據前述旋轉控制訊號，使圓筒或圓柱形狀的基材，以前述基材的中心軸為軸進行旋轉，並且根據前述曝光訊號，一邊朝前述基材的軸方向掃描一邊對前述基材的外周面照射雷射光，而在前述基材的外周面形成圖案，前述基材進行1次旋轉時，以前述旋轉控制訊號所發出的脈衝數為整數，以前述曝光訊號所發出的脈衝數並非為整數。
  3. 如請求項1或2之母盤的製造方法，其中，前述旋轉控制訊號與前述曝光訊號彼此同步。
  4. 如請求項1或2之母盤的製造方法，其中，在前述基材的外周面設置有藉由前述雷射光的照射而形成圖案的阻劑層，該母盤的製造方法更包含有以下步驟：將藉由前述雷射光的照射而形成有圖案的阻劑層作為遮罩而將前述基材進行蝕刻，藉此在前述基材的外周面形成凹凸構造。
  5. 如請求項1或2之母盤的製造方法，其中，藉由前述雷射光的照射所為之圖案形成是藉由熱微影來進行。
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