WO2015093308A1 - 円筒基材、原盤、及び原盤の製造方法 - Google Patents
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Definitions
- the state of the exposure beam changes as the surface properties (waviness, roughness) and outer shape (roundness) of the cylindrical quartz substrate change.
- the pattern accuracy deteriorates due to the interaction between the distortion of the quartz substrate and the heat generation of the inorganic resist.
- FIG. 1 is a perspective view showing an outline of a cylindrical base material.
- 2A is a perspective view showing an example of the configuration of the roll master
- FIG. 2B is an enlarged plan view of a part of the surface of the roll master shown in FIG. 2A.
- FIG. 3 is a schematic view showing an example of the configuration of an exposure apparatus for producing a roll master.
- FIG. 4 is a schematic view showing an example of the configuration of an etching apparatus for producing a roll master.
- FIG. 5A is a cross-sectional view showing an outline of a cylindrical base material
- FIG. 5B is a cross-sectional view showing an outline of a cylindrical base material with a resist layer formed on the outer peripheral surface
- FIG. 5C is an exposure of the resist layer.
- the amplitude of waviness with a period of 10 mm or less in the circumferential direction on the outer peripheral surface of the cylindrical substrate 11 is preferably less than 100 nm, and more preferably 50 nm or less.
- the circumferential period on the outer peripheral surface of the cylindrical base material 11 is 10 mm or less.
- the amplitude of the undulation is less than 100 nm, the focus servo mechanism of the exposure apparatus can follow, and the size variation of the exposure pattern can be suppressed. For example, when a moth-eye-shaped antireflection pattern is exposed, an antireflection characteristic having a uniform in-plane distribution can be obtained.
- the circumferential undulation on the outer peripheral surface of the cylindrical substrate 11 can be obtained by measuring the coordinate data of the cylindrical curved surface using, for example, a stylus type surface shape roughness measuring machine.
- Examples of the exposure apparatus that can be used in the exposure process and the etching apparatus that can be used in the etching process include apparatuses having the following configuration examples.
- the mirror 23 is composed of a polarization beam splitter, and has a function of reflecting one polarization component and transmitting the other polarization component.
- the polarized light component transmitted through the mirror 23 is received by the photodiode 24, and the electro-optic element 22 is controlled based on the received light signal, and the phase modulation of the laser light 20 is performed.
- a substrate 61 such as a sheet is wound around the substrate supply roll 51 in a roll shape, and is arranged so that the substrate 61 can be continuously fed through the guide roll 53.
- the take-up roll 52 is disposed so as to take up the laminate having the resin layer 62 having the concavo-convex shape transferred by the transfer device.
- the guide rolls 53 and 54 are arranged on a conveyance path in the transfer unit so that the laminated body of the base body 61 and the resin layer 62 can be conveyed.
- the nip roll 55 is arranged so that the substrate 61 fed from the substrate supply roll 51 and coated with the photocurable resin composition can be nipped with the roll-shaped master 10.
- the master 10 has a transfer surface for forming the resin layer 62.
- the peeling roll 56 is disposed so that the resin layer 62 obtained by curing the photocurable resin composition can be peeled off from the transfer surface of the master 10.
- Example 2 when the amplitude of the waviness with a period of 10 mm or less in the circumferential direction on the outer peripheral surface of the cylindrical base material is less than 100 nm, it is possible to suppress the variation in size of the exposure pattern, and the reflected light intensity distribution was uniform.
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Abstract
Description
1.円筒基材及び原盤
2.原盤の製造方法
3.光学素子の製造方法
4.実施例
<1.円筒基材及び原盤>
図1は、円筒基材の概略を示す斜視図である。円筒基材11は、円筒形状の石英ガラスからなり、外周面に微細パターンが形成された中空円柱状のロール金型の基材として最適に用いられる。石英ガラスは、SiO2純度が高いものであれば、特に限定されるものではなく、溶融石英ガラス、又は合成石英ガラスのいずれを用いてもよい。
図2Aは、ロール原盤の構成の一例を示す斜視図であり、図2Bは、図2Aに示すロール原盤の表面の一部を拡大した平面図である。この原盤10は、いわゆるロールマスタであり、前述の円筒基材11と、円筒基材11の外周表面に複数配列された凹部又は凸部からなる構造体12とを備える。
次に、本実施の形態に係る原盤の製造方法について説明する。本実施の形態に係る原盤の製造方法は、前述の円筒基材の外周表面にレジスト層を成膜するレジスト成膜工程と、レジスト層に潜像を形成する露光工程と、潜像が形成されたレジスト層を現像する現像工程と、現像されたレジスト層のパターンをマスクとしてエッチングし、円筒基材の外周表面に複数配列された凹部又は凸部からなる構造体を形成するエッチング工程とを有する。
図3は、ロール原盤を作製するための露光装置の構成の一例を示す概略図である。この露光装置は、光学ディスク記録装置をベースとして構成されている。
図4は、ロール原盤を作製するためのエッチング装置の構成の一例を示す概略図である。エッチング装置は、いわゆるRIE(Reactive Ion Etching)装置であり、図4に示すように、エッチング反応槽41と、カソード(陰極)である円柱電極42と、アノード(陽極)である対向電極43とを備える。円柱電極42は、エッチング反応槽41の中央に配置されている。対向電極43が、エッチング反応槽41の内側に設けられている。円柱電極42は、円筒基材11を着脱可能な構成を有している。円柱電極42は、例えば、円筒基材11の円筒面とほぼ同一または相似の円柱面、具体的には、円筒基材11の内周面よりも多少小さい径を有する円柱面を有する。円柱電極43が、ブロッキングコンデンサ44を介して、例えば13.56MHzの高周波電源(RF)45に対して接続される。対向電極43は、アースに対して接続される。
続いて、図5及び図6を参照して本実施の形態に係る原盤の製造方法の各工程について順次説明する。
まず、図5Aに示すように、前述の円筒基材11を準備する。この円筒基材11は、例えば石英ガラスである。次に、図5Bに示すように、円筒基材11の外周面にレジスト層13を成膜する。レジスト層の材料としては、例えば有機系レジスト、又は無機系レジストのいずれを用いてもよい。有機系レジストとしては、例えばノボラック系レジストや化学増幅型レジストを用いることができる。また、無機系レジストとしては、例えば、タングステン、モリブデンなどの1種または2種以上の遷移金属からなる金属酸化物を用いることができる。
次に、図3に示す露光装置を用いて、円筒基材11を回転させると共に、レーザ光(露光ビーム)20をレジスト層13に照射する。このとき、レーザ光20を円筒基材11の高さ方向(中心軸に平行な方向)に移動させながら、レーザ光20を間欠的に照射することにより、レジスト層13を全面にわたって露光する。これにより、図5Cに示すように、レーザ光20の軌跡に応じた潜像14が、可視光波長と同程度のピッチでレジスト層13の全面にわたって形成される。潜像14は、例えば、円筒基材11の外周表面において、複数列のトラックをなすように配置されるとともに、六方格子パターン又は準六方格子パターンを形成する。潜像14は、例えば、トラックの延在方向に長軸方向を有する楕円形状である。
次に、レジスト層13上に現像液を滴下して、レジスト層13を現像処理する。レジスト層13をポジ型のレジストにより形成した場合には、レーザ光20で露光した露光部は、非露光部と比較して現像液に対する溶解速度が増すので、図6Aに示すように、潜像14(露光部)に応じたパターンがレジスト層13に形成される。
次に、円筒基材11上に形成されたレジスト層13のパターン(レジストパターン)をマスクとして、円筒基材11の表面をエッチング処理する。これにより、図6Bに示すように、トラックの延在方向に長軸方向を持つ楕円錐形状又は楕円錐台形状の凹部、すなわち構造体12を得ることができる。エッチングの方法としては、ドライエッチング、又はウェットエッチングのいずれを用いてもよいが、例えば図4に示すエッチング装置を用いたドライエッチングが好ましく用いられる。ドライエッチングによれば、レジスト層13の3倍以上の深さ(選択比3以上)のガラスマスターを作製することができ、構造体12の高アスペクト比化を図ることができる。以上により、例えば、深さ200nm程度から350nm程度の凹形状の六方格子パターン又は準六方格子パターンを有する原盤10を得ることができる。
本実施の形態に係る光学素子の製造方法は、前述の原盤の外周表面に光硬化樹脂層を密着させ、光硬化樹脂層を硬化させて剥離し、原盤の構造体を光硬化樹脂層に転写する。
以下、本発明の実施例について説明する。本実施例では、内部歪み又は表面うねりの異なる円筒基材を用いて原盤を作製し、反射光強度分布、及びパターン配列について評価した。なお、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
歪測定器(SVP-縦型、旭テクノグラス製)を用いて、円筒基材の内部歪みを測定した。
表面形状粗さ測定機(フォームタリサーフPGI 1250A、テーラーホブソン製)を用いて、円筒基材の表面うねりを測定した。
原盤を回転させるとともに、レーザ(λ=650nm)と受光素子(PDフォトダイオード)を搭載する測定ヘッドを原盤の高さ方向に移動させながら、レーザ光の反射強度を測定し、ロギングし、マップ化して原盤の反射光強度分布を示す2次元画像を得た。
走査型電子顕微鏡(SEM:Scanning Electron Microscope)を用いて、原盤表面の観察を行った。
内部歪みが20nm/cm未満、外周表面の周期10mm以下のうねりの振幅が100nm以下である石英ガラスの円筒基材を準備した。図8は、実施例1の円筒基材の内部歪みを示す画像である。歪測定器により内部の残留応力によって引き起こされる複屈折量に応じた色画像が得られ、20nm/cm未満の内部歪みを示した。
内部歪みが約70nm/cmの帯状領域を含み、外周表面の周期10mm以下のうねりの振幅が100nm以下である石英ガラスの円筒基材を準備した。図11は、比較例1の円筒基材の内部歪みを示す画像である。歪測定器により内部の残留応力によって引き起こされる複屈折量に応じた色画像が得られ、内部歪みが約70nm/cmの帯状領域が現れた。この円筒基材を用い、実施例1と同様にしてガラスロールマスタ(原盤)を作製した。
内部歪みが20nm/cm未満、外周表面の周期10mm以下のうねりの振幅が約50nmである石英ガラスの円筒基材を準備した。図14は、実施例2の円筒基材の表面うねりを示すグラフである。実施例2の外周表面における円周方向のうねりの振幅は50nm程度と小さかった。この円筒基材を用い、実施例1と同様にしてガラスロールマスタ(原盤)を作製した。
内部歪みが20nm/cm未満、外周表面の周期10mm以下のうねりの振幅が約100nmである石英ガラスの円筒基材を準備した。図16は、比較例2の円筒基材の表面うねりを示すグラフである。比較例2の外周表面における円周方向のうねりは、5mmピッチで振幅は100nm程度であった。この円筒基材を用い、実施例1と同様にしてガラスロールマスタ(原盤)を作製した。
比較例1に示すように、レジスト材料の熱変化を利用した熱リソグラフィー法を用いて、所望のパターンを露光する際、円筒基材の内部歪みが70nm/cm以上の場合、露光時の熱により石英表面が変動し、露光パターン乱れを引き起こしてしまい、反射光強度に帯状の分布が発生した。また、パターン配列乱れに伴う透過散乱光により、透過光検査にて白濁領域が発生した。
Claims (10)
- 円筒形状の石英ガラスからなり、
内部歪みが、複屈折量で70nm/cm未満である円筒基材。 - 前記内部歪みが、複屈折量で20nm/cm以下である請求項1記載の円筒基材。
- 外周表面における円周方向の周期10mm以下のうねりの振幅が、100nm未満である請求項1又は2記載の円筒基材。
- 外周表面における円周方向の周期10mm以下のうねりの振幅が、50nm以下である請求項1又は2記載の円筒基材。
- 前記請求項1乃至4のいずれか1項に記載の円筒基材と、
前記円筒基材の外周表面に複数配列された凹部又は凸部からなる構造体と
を備える原盤。 - 前記請求項1乃至4のいずれか1項に記載の円筒基材の外周表面にレジスト層を成膜するレジスト成膜工程と、
前記レジスト層に潜像を形成する露光工程と、
前記潜像が形成されたレジスト層を現像する現像工程と、
前記現像されたレジスト層のパターンをマスクとしてエッチングし、前記円筒基材の外周表面に複数配列された凹部又は凸部からなる構造体を形成するエッチング工程と
を有する原盤の製造方法。 - 前記露光工程では、前記レジスト層にレーザ光を照射して潜像を形成する請求項6記載の原盤の製造方法。
- 前記露光工程では、熱リソグラフィーにより潜像を形成する請求項7記載の原盤の製造方法。
- 前記エッチング工程では、ドライエッチングにより構造体を形成する請求項6記載の原盤の製造方法。
- 前記請求項5項に記載の原盤の外周表面に光硬化樹脂層を密着させ、該光硬化樹脂層を硬化させて剥離し、前記原盤の構造体を光硬化樹脂層に転写する光学素子の製造方法。
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