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TWI452414B - Method of Making Surface Bump - Google Patents

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TWI452414B
TWI452414B TW095136742A TW95136742A TWI452414B TW I452414 B TWI452414 B TW I452414B TW 095136742 A TW095136742 A TW 095136742A TW 95136742 A TW95136742 A TW 95136742A TW I452414 B TWI452414 B TW I452414B
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light
mask
photosensitive film
producing
light source
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Inventor
Hideki Etori
Original Assignee
Kimoto Kk
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Description

表面凹凸之製作方法
本發明為一種關於材料表面上製作細微凹凸之方法，特別是適合於在光擴散板、光控制薄膜、微透鏡等透明材料之表面上製作具有凹凸之光學材料的表面凹凸製作方法。
在各種光學機器或銀幕、液晶顯示器等顯示裝置上，為了控制透過光或反射光的射出方向，使用表面上具備細微凹凸之光控制薄膜或微透鏡等之光學材料。作為此種之光學材料，被提案有並非單純具備無規則凹凸，而是為了控制光路，將凹部與凸部形狀、間隔等都高度精密地規定的技術。(例如：專利文獻1)
以一般將材料表面設為凹凸的手法來講，在形成表面之層內，採用混合消光材的化學消光法或浮雕、衝壓等手法。然而，因為以化學消光除了在消光材本身上具備粒子徑分佈，分散的狀態也不完全均一，所以無法形成具備規則性的表面形態與被高度精密規定的表面形態。另外在浮雕衝壓的情況之下，雖然因為凹凸形狀之不同，模具的製作也有困難的時候，但是其優點為只要製作一次模具，之後便可以簡易地製作表面凹凸。然而因材料材質與押壓時的壓力等條件不同，即使是使用同一模具所製作出的表面凹凸也不一定一樣，在所有的材料上都形成具備良好再現性的凹凸是較困難的。
另一方面，在半導體裝置的製造等上，被提出採用一般手法的光微影技術(Photo Lithography)來製作擴散板與微透鏡的方法(專利文獻2，專利文獻3)。在專利文獻3所述之技術，公開了可藉著使用灰階遮罩(Grayscale－Mask)圖形，控制經由曝光而可融化的抗蝕劑之厚度，藉以製造出具備所期望的形狀凸部之微透鏡的方法。所謂灰階遮罩圖形，為一藉著濃淡圖形形成光之透過率分佈的遮罩，在專利文獻3上記載有藉著設置在遮罩薄膜上開口的大小與數目來控制透過率者。
專利文獻1 國際公開2004/021052號公報專利文獻2 日本特開2004－294745號公報專利文獻3 日本特開2004－310077號公報
然而，藉由開口大小與數目來控制光透過率的灰階遮罩(Grascale－Mask)，為了要形成一個凸或凹部，必須在小領域上設置間隔以及大小被控制的多數開口，即使使用縮小投影型曝光裝置，作為一遮罩而言，需要非常嚴密的加工。另外，為了使凹凸之形狀為一沒有段差的連續曲面，必須使用數種遮罩來進行多重曝光，因此使得凹凸形成工程變得煩瑣。
因此本發明的目的，在於提供不必使用灰階遮罩，而是使用平常的光遮罩，就可簡易並高度精密地形成所期待的凹凸形狀之方法。
本發明之表面凹凸製作方法，係為在材料之表面上製作細微凹凸的方法，其特徵為，包含有：在由感光性樹脂組成物所形成的感光膜之其中一側，對前述感光膜保持間隔來配置具備有光透過部與光不透過部之遮罩部件之步驟：和從配置在該遮罩部件側的光源來照射光，通過前述遮罩部件的光透過部，而將前述感光膜曝光之步驟：和藉著顯像來除去前述感光膜之曝光部份或未曝光部份，在前述感光膜上製作由曝光部或未曝光部的形狀來決定的凹凸之步驟，在前述曝光步驟中，控制曝光條件，以及控制前述曝光部或未曝光部的形狀。
在本發明的表面凹凸製作方法中，曝光條件包括，例如，光源與遮罩部件遮光面的距離以及/或者是光源之大小。並且在此所稱之遮罩部件遮光面為一被形成有遮光圖形的面。
另外，在本發明的表面凹凸製作方法中，理想係為，將光源大小設為D，將通過光源中心法線(通過中心，與遮罩部件垂直的線)與遮罩部件遮光面的交點，和光源中心的距離設為L時，以θ＝2tan－ 1 (D/2L)所定義之角度θ(以下稱之為視直徑)的最大值會控制在超過0°並且低於30°以下。在此所稱之光源的大小D，意指從被照射側所看到的光射出面之大小(單位為長度)，當被照射側所看到的光射出面為圓形時，其大小D為其圓之直徑；而當光射出面為圓形以外的形狀時，其大小D為其形狀的最大長度。
在本發明的表面凹凸製作方法中，例如，光源形狀為圓形。
另外，本發明的表面凹凸製作方法，在配置遮罩部件之步驟中，包括控制遮罩部件與感光膜之間間隔之步驟。
另外，本發明的表面凹凸製作方法之特徵在於，其感光膜是由藉著曝光所硬化的負型感光性樹脂組成物所組成的。
另外，本發明的表面凹凸製作方法，其特徵為，將把遮罩部件的遮光面與感光膜的間隔，除以存在於彼此之間的介質折射率後所得的值，設為2mm以下。
另外，本發明的表面凹凸製作方法，其特徵為，前述感光膜形成於，或密著地被設置於實際透明的基材上，從基材側被曝光。
另外，本發明的表面凹凸製作方法，其特徵為：在曝光步驟之後，將面向前述遮罩部件的前述感光膜之面貼合於其他基材上後，顯像並於該基材上製作凹凸表面。
接著，本發明的表面凹凸製作方法，其特徵為使用在表面形成有細微凹凸的模具，來製作表面上具備與前述模具所形成的表面凹凸相反之凹凸的部件之製作方法；前述模具是以上述表面凹凸製作方法所製成的模具。
另外，本發明的表面凹凸製作方法，其特徵為使用表面有細微凹凸形成的模具，來製作表面上具備有與前述模具所形成的表面凹凸相反之凹凸的部件之製作方法；前述模具為利用以上述表面凹凸製作方法製作的第一模具所製造出的第二模具，並在前述部件上形成與第一模具相同的凹凸。
另外，本發明的表面凹凸製作方法，其特徵為於表面形成凹凸之材料為光擴散板、光控制薄膜、與微透鏡等等的光學材料。
在本發明中，光不只有可視光，亦包括了紫外線與遠紫外線。
以下就本發明的概念進行說明。
以形成製版等的一定膜厚之凹凸作為目的之光微影技術，為了正確再現遮罩圖形，其條件是用於曝光的光線必須是平行光。即使是以往的使用灰階遮罩(Grayscale－Mask)的表面凹凸形成方法，也是以平行光為前提，藉著控制遮罩側的光透率對曝光部位給與曝光量分佈。
此外在凸部高度(膜厚)高的特殊的凹凸形狀的形成上，為防止曝光不足和顯像不足，將抗蝕劑形成於透明的基板上，然後從基板側(背面)進行曝光的手法也被提案(專利文獻4)，不過通常為防止因光的繞射使抗蝕劑的曝光部的邊緣形狀受到破壞，遮罩被與抗蝕劑緊貼著配置。
(專利文獻4)日本特開2000－103062號公報
相對於此，在本發明的表面凹凸製作方法上，不是將遮罩與感光膜(抗蝕劑)貼緊，而是有間隔地配置遮罩，隔著該遮罩將光照在感光膜上，並利用對應於從遮罩至抗蝕劑的光入射面之間的距離所產生的光的繞射以及經由從光源到遮罩的距離所產生的光的擴寬(平行性的潰散)，給予曝光量分佈。也就是，如圖1所示，在隔著遮罩將平行光照在感光膜的時候，通過遮罩開口部分的光線將發生繞射，比開口徑稍微擴寬一些。將光從塗有感光膜的基材的背面照射的時候，對應相當於基材之厚度的遮罩與感光膜間的距離T，由於光的繞射，光的擴寬將擴大，在光束的周邊部光量變少。
另外實際上，因光源具有大小，如圖2所示，不只是因繞射而產生擴寬，同時還有相當於入射到遮罩開口部的入射光的入射角的光的擴寬。入射光的入射角依存於光源的大小D以及光源與遮罩的遮光面間的距離L。這樣入射到感光膜的光就會因光的擴寬而產生曝光量的分佈。於是這個曝光量分佈就依存於遮罩與感光膜間的距離T，光源的大小D以及光源與遮罩間的距離L。
在此，把光源30的大小作為D，把通過光源中心的法線和遮罩部件的遮光面的交點與光源中心的距離作為L的時候，如果使用θ=2tan-1 (D/2L)所定義之角度θ(本說明書中把該角度稱作光源的視直徑，單位為度)，D與L這兩個參數就可以當作一個參數來處理。因此，曝光量分佈就依存於遮罩與感光膜間的距離T以及視直徑θ。
另一方面，光硬化樹脂(抗蝕劑)光硬化時所需要的曝光量叫做臨界曝光量Ec，給予該光硬化樹脂指定的曝光量E0的時候的硬化深度Cd與臨界曝光量Ec之間係周知存在下式所示的關係。
在此，Dp是指照射到樹脂表面的紫外線光的強度成為1/e時的深度(叫做透過深度)，是樹脂固有的值。
於是，照射產生曝光量分佈的光線的時候，對應於該分佈將產生硬化深度分佈，結果就可能形成高度或深度發生變化的凸部或凹部。在本發明中，是藉由遮罩與抗蝕劑間的距離T，以及光源的視直徑θ這兩個參數以及光源的條件(光源的能量與形狀)來控制曝光量分佈，由此可以形成所期望的表面凹凸。
根據本發明，藉著調整曝光條件，不用使用灰階遮罩(Grayscale－Mask)就可以高精度地製作所期望的凹凸圖形。
下面就本發明的實施形態進行說明。
本發明的表面凹凸製作方法之概要如圖3所示。本發明的表面凹凸之製造方法，主要有，準備由經曝光硬化或可溶化的感光性樹脂組成物所構成的感光膜10之步驟(a)，經由遮罩20對感光膜10進行曝光的曝光步驟(b)，以及將曝光後的感光膜10進行顯像，除去曝光部或非曝光部的顯像步驟(c)。
在曝光步驟上，如圖3(b)所示，相對於感光膜10，按特定的間隔配置遮罩20，將來自光源30的光線通過遮罩20的開口部照射到感光膜10上，進行曝光。另外，雖然圖中感光膜10是在基材40上形成的，不過基材40並非必須。在顯像步驟上，對感光膜10進行顯像，除去曝光部或非曝光部，在感光膜上製作由曝光部或非曝光部的形狀所決定的凹凸15。此後，根據需要，讓未被除去而剩下的感光膜的部分硬化。在本發明的表面凹凸之製造方法上，是通過適當選擇光源30的大小D，通過光源30中心的法線和遮罩20的遮光面(遮光圖形被形成的面20a)的交點與光源中心的距離L，以及遮罩20的遮光面與感光膜10的間隔T來控制該凹凸形狀。
以下，就本發明的在表面凹凸製作方法的曝光步驟上的凹凸形狀之控制進行說明。
如圖2所示，將來自具有指定大小之光源的光線通過遮罩的開口照射到感光膜上的時候，在遮罩開口產生的繞射光的擴寬，可基於表示點光源的光繞射的Fresnel－Kirchhoff的繞射積分(下式(2))來求值。
在式2中，U(P)為相對於遮罩開口在與光源相反側的任意點P的繞射光的振幅，A為入射光的振幅，λ為繞射光的波長，r,s分別表示從點光源到遮罩開口上的特定點Q的距離以及從點Q到點P的距離，k(＝2 π/λ)為波數，cos(n,r)為連結點光源和點Q的向量與遮罩遮光面的法線的餘弦，cos(n,s)為連結點P和點Q的向量與遮罩遮光面的法線的餘弦。
在任意點P上的來自點光源的繞射光之強度，可藉由將U(P)的絕對值進行平方來求值。在擁有大小的光源的情況，可把該光源看作點光源之集合，並藉由式(2)來求出來自各個點光源的繞射光強度。因這些點光源並非相關(coherent)，它們的和也就成為任意點P的繞射強度。
假設光源30的形狀為圓，讓遮罩20和感光膜10的距離T變化的時候之感光膜上之的繞射光強度，用上述式(2)計算後的結果如圖4所示。此外讓光源30的視直徑θ變化時的計算結果如圖5所示。在這些計算中，假定遮罩的開口為半徑25μm的圓形開口，在遮罩20和感光膜10之間(相當於T的部分)存在折射率為1.64的介質。另外在將結果表示於圖4的計算中，光源的視直徑為10度，在將結果表示於圖5的計算中，假定遮罩20與感光膜10之間的距離T為188μm。圖中，繞射光強度為將入射光的強度規格化為1後的數值。再者在圖4與圖5中，表示從遮罩開口的中心開始的僅一半。
如圖4所示，遮罩20與感光膜10間的距離T越小繞射光的擴寬就越少，曝光量就會變得均一，與此相比，隨著距離T增大，繞射光的擴寬就會變大，在光束的周邊部光量將緩緩減少。另外如圖5所示，因視直徑θ越小繞射光的擴寬就越少，曝光量就會變得均一，與此相比，隨著視直徑θ增大，繞射光的擴寬就會變大，在光束的周邊部光量將緩緩減少。
這種光量的分佈，就如上述式(1)所示一般，因與經由曝光而成為不溶或可溶的感光膜10的深度(Cd)相關，故藉著調整距離T以及/或者視直徑θ，就有可能控制經由曝光以及此後的顯像所形成的凹凸形狀。另外曝光的深度因依存於曝光的光能量，藉著調節光源的光能量，就可控制凸部的高度或凹部的深度。
在圖6中所示的是，當遮罩之開口為圓形時，形狀以及長寬比(凸部的高度對底面寬度的比)不同的凸部的具體例。在圖示的例子中，雖然只表示單一的凸部，不過藉著使用設有多數微小開口(光透過部)的遮罩，多數微小的凸部將被形成。
在本發明的凹凸製作方法上，視直徑θ的最大值以大於0°而在30°以下為宜，最佳是控制在20°以下。雖然不依存於視直徑也可形成凹凸，但是藉著小的視直徑能得到長寬比高的凹凸。另外關於遮罩20與感光膜10間的距離T，也因作為目的之凹凸形狀的不同而異，不過當凹凸形狀(高度，底面的寬度)在亞微米到數百微米級的時候，把介於遮罩20與感光膜10間的介質的折射率當作n時，T/n以2mm以下為宜，以5μm以上1mm以下為更佳。用折射率n除間隔T，是因為折射率越高波數(式(2)的k)就越大，而為了得到同樣的光的擴寬效果，波數必須相同之故。在同樣的凹凸形狀的設計上，例如介於存在有折射率低的介質的時候，比起介於存在有高折射率介質的時候，間隔(材料之厚度)係成為更薄。另外兩種以上的介質存在的時候，把各介質的厚度作為t1,t2...,折射率作為n1,n2...時，使t1/n1＋t2/n2＋..滿足上述範圍即可。而且間隔沒有必要一定，根據作為目的的凹凸的分佈，亦可以在1次元方向或2次元方向附加傾斜，或因應位置而對間隔本身施加變化。
此外關於遮罩的開口，不限於圓形，可採用任意形狀。例如，遮罩開口為狹縫狀時，就成為細長狀的凸部。再者凹凸的排列與間距由形成在遮罩上的開口的排列及間距來決定。
這樣在本發明的表面凹凸製作方法中，在曝光步驟上，藉著調整遮罩20與感光膜10間的距離T以及/或者視直徑θ和光源的光能量(曝光量)，就可以控制凸部或凹部的斷面形狀以及該長寬比(凸部的高度對底面寬度的比)。具體如實施例所示，若遮罩的開口徑相同的話，視直徑θ越大，凸部或凹部的底面的大小就越大。曝光量以及距離T的條件相同的話，視直徑θ越大，長寬比就越小，此外若視直徑θ以及距離T的條件相同的話，曝光量越小，長寬比也就越小。
在顯像步驟上，把溶解構成感光膜的感光性樹脂組成物的溶劑作為顯像液使用，將感光膜的經由曝光而成為不溶的部分以外的部分除去(負型)。或者將經由曝光而成為可溶的部分除去(正型)。不管是哪種情況，將在基材上形成的感光膜的表面(與基材相反側的面)顯像，在該當表面上就能形成微小的凸部。然後，應需要進而讓未被除去而剩下的感光膜的部分硬化。
接著就用於實施本發明的凹凸製作方法的材料進行說明。
感光膜10也可以是當作單一的薄膜所製作的材料，不過為保持在曝光步驟上的感光膜10與遮罩20間的間隔，使用在基材40上經塗敷．乾燥所形成的材質，或者是緊貼著設置於基材40上面的材質為宜。在基材40上形成的時候，感光膜10既可是固體也可是液狀。藉著將遮罩20緊貼於基材40之與感光膜10被形成的面相反側的面(以下，稱為背面)，由基材40的厚度決定的間隔T在感光膜10與遮罩20間被形成。或者藉由介於存在有由光透過性的材料構成的薄膜或薄板而將遮罩20緊貼到基材40的背面，由基材40與介於存在的薄膜的厚度之總厚度決定的間隔T在感光膜10與遮罩20間被形成。
作為形成感光膜10的感光性樹脂組成物，一般可使用在光微影技術領域被使用的抗蝕劑或光硬化性樹脂。作為經由光而成為不溶或可溶的樹脂，可以舉出例如在聚乙烯醇，酚醛清漆樹脂，丙烯酸系樹脂，環氧系樹脂等等裏導入肉桂酸殘基，查酮(chalcone)殘基，丙烯酸殘基，重氮鹽殘基，疊氮基苯殘基，o－醌疊氮殘基，香豆素殘基，2,5－二甲氧基二苯乙烯殘基，苯乙烯基吡啶殘基，α－苯基馬來酰亞胺，蒽(anthracene)殘基，吡喃酮殘基等等的感光基的感光性聚合物。
另外作為光硬化性樹脂，可使用經由光的照射而橋聯硬化的光聚合性預聚合物。作為光聚合性預聚合物，可以舉出環氧系丙烯酸酯，聚酯系丙烯酸酯，聚氨酯系丙烯酸酯，多價醇系丙烯酸酯等具有丙烯基的樹脂，聚硫醇－聚烯樹脂等等。光聚合性預聚物也可單獨使用，不過為提高橋聯硬化性，橋聯硬化膜的硬度，也可添加光聚合性單體。作為光聚合性單體，2－乙基丙烯酸己酯，2－羥基丙烯酸乙酯，2－羥基丙烯酸丙酯，丁氧基丙烯酸乙酯等等的單官能丙烯單體，1,6－己二醇丙烯酸酯，新戊甘醇二丙烯酸酯，二甘醇二丙烯酸酯，聚乙二醇二丙烯酸酯，羥基特戊酸酯新戊甘醇丙烯酸酯等等的2官能丙烯單體，二季戊四醇六丙烯酸酯，三丙烯酸三甲基丙烷，季戊四醇三丙烯酸酯等等的多官能丙烯單體等的1種或兩種以上係被使用。
感光性樹脂組成物，除上述的感光性聚合物或光聚合性預聚物以及光聚合性單體外，根據需要，還可以添加光聚合引發劑或紫外線增感劑。作為光聚合引發劑，可以使用苯並醚系，縮酮系，苯乙酮系，噻噸酮(Thioxanthone)系等等的自由基型聚合引發劑，重氮鹽，二芳基碘鎓鹽，三芳基鋶鹽，三芳基吡喃鎓鹽，苄基吡啶鎓硫氰酸鹽，二烷基苯甲酰甲基鋶鹽，二烷基羥基苯基鋶鹽，二烷基羥基苯基鏻鹽等等或複合系的陽離子型光聚合引發劑等等。
表面凹凸形成後直接使用到光擴散薄膜，光控制薄膜等的光學薄膜的場合，作為感光膜，使用具有光透過性的材料比較適宜。作為這樣的材料，在上述的感光性樹脂中，丙烯系樹脂特別適宜。把在感光膜上形成的凹凸作為模具使用的時候，或是因應形成有表面凹凸的部件的用途，感光膜亦可以被著色。
感光膜10的厚度沒有特別的限制，只要是比所要形成的凸部的高度(凹部的深度)厚即可。
作為基材40，只要是對於用於曝光的光線具有透過性的材料，就沒有特別的限制，可以使用玻璃和塑膠做成的板或薄膜。具體上，聚對苯二酸乙二酯，聚對苯二酸丁二酯，聚萘二甲酸乙二酯，聚碳酸酯，聚丙烯，聚乙烯，聚芳基，丙烯，乙酰基纖維素，聚氯乙烯等等的塑膠薄膜或薄板可以使用，在尺寸穏定性這一點上，特別是經過延伸加工，又特別是經過雙軸延伸加工的材料比較適宜。
基材40的厚度，如上所述，是指將感光膜10進行曝光的時候，感光膜10與遮罩20(遮罩的遮光圖形被形成的面)間給以最小間隔的厚度，該厚度可根據在感光膜上10所應形成的凹凸形狀來適當選擇。例如，凹凸形狀(高度，底面的寬度)在亞微米到數百微米級的時候，把構成基材的材料的折射率當作n時，T/n以2mm以下為宜，5μm以上1mm以下為更理想。在相同凹凸形狀的設計上，例如使用折射率低的材料，比起使用高折射率材料的時候，厚度變得更薄。
作為遮罩20，一般而言可利用於光微影技術(Photo Lithography)領域中廣被利用的光遮罩。當感光膜為負型時，可使用對應目的形狀有多數細微開口(孔)的遮罩20；當感光膜為正型時，則使用對應目的形狀有遮光圖形形成的遮罩20。至於開口或遮光圖形的形狀，例如有圓形或橢圓形，但並不限於此。即使細長細縫狀的開口或者遮光圖形亦可。至於開口或遮光圖形的排列，因目的凹凸而有所不同，其排列有可能為無規則或規則。凸部的底面形狀，在光源為圓形時，幾乎是與遮罩20的開口或遮光圖形的形狀一樣。另外，即使遮罩開口形狀一樣，當光源形狀不同時，其凸部底面的形狀也會不同。具體而言，當開口或遮光圖形的形狀為圓形時，雖然圓的直徑或T/n值會有所影響，但是可以藉著將光源設為橢圓使凸部的底部形狀為橢圓。
對於遮罩的圓形開口，當使開口徑不同時的凸部斷面形狀變化以及對遮罩直徑高度比(平面長寬比)的變化如圖7、圖8所示。
光源30，只要是為可發生上述感光性樹脂組成物所反應的波長光即可。具體而言，若為反應紫外線的感光性樹脂，可使用高壓水銀燈，鹵化金屬燈，氙燈等UV燈。另外，光源最好為具備能夠使射出光均一的光擴散板之物。
就如同前述般，本發明中光源30之大小，雖然意指從被照射側看出的光射出面之大小，但當光源具備光擴散板時，意味著從被照射側看出的光擴散板的光射出面之大小。
根據本發明的表面凹凸製作方法所製出的，在表面被製作有微細之凹凸，並硬化後的感光膜(稱之為表面凹凸部件)，在透明的情況下，可以直接用作光學部件，或與其他光學部件組合使用。又或者如圖九所示，將根據本發明表面凹凸製作方法所製出的表面凹凸部件50作為模具，再藉此製作出電鑄模具60，並且使用此電鑄模具60可以用任意的材料大量生產與表面凹凸部件同一表面形狀的部件70。具體來說，在表面凹凸部件50的表面上藉由噴鍍裝置等形成導電膜61後，在導電膜的表面以一般的電鑄法來形成電鑄層，除去表面凹凸部件50後，製作電鑄模具60。在此電鑄模具60上，灌滿例如光硬化性樹脂71後，再以透明的薄膜72覆蓋，藉由透過薄膜72來照射光，使光硬化樹脂71硬化，由此製作出具備與原本的表面凹凸部件50相同凹凸的部件70。
在這般利用電鑄模具60的情況下，因為材料的選擇範圍廣闊，選擇目的用途(如光學部件)所要求的優良特性材料，便可以輕易並大量製作出具有高度精密凹凸的目的部件。例如，藉著作為感光膜來使用透明的材料，可製作出光擴散板，光控制薄膜，微透鏡等光學材料。
實施例
以下說明本發明表面凹凸製作方法的實施例。
<實施例1>
在厚度50μm與100μm的聚酯薄膜(商品名：Cosmoshine A4300，東洋紡公司，折射率1.64)之上，各自塗布抗蝕劑(EKIRESIN PER－800 RB－2203、互應化學工業公司)使之乾燥後形成膜厚100μm的感光膜。在與此聚酯薄膜的感光膜相反面，配置由直徑各異的複數圓形開口(直徑：20μm，40μm)所形成的鉻遮罩(以下稱Cr遮罩)使遮光面與聚酯薄膜相接，從Cr遮罩側進行以下條件的曝光。
1、曝光的條件
曝光是用高壓水銀燈為光源的曝光器(JET LIGHT JL－2300，ORC Manufacturing)來進行曝光。
以使光垂直射入遮罩面的方式，將Cr遮罩設置於離光源中心約1m的距離位置上。另外，以使光源中心與遮罩相接的直線能垂直的方式，放置有一個圓形開口的平面遮光銀幕。在此，前述直線與圓形開口的中心是使之幾乎一致。並且，在遮光銀幕的圓形開口部份放置光擴散薄膜，使銀幕開口部能成為面光源。
將從遮罩的Cr面到遮光銀幕的距離L設為450mm，改變遮光銀幕的圓型開口部直徑(開口徑)D，使視直徑改變。表一為視直徑與開口徑D的關係。
曝光量是藉積算光量計(UIT-102(受光部：UVD-365PD)Ushio電機(株))、來測量以365mm為中心的光，使之變化為8mJ/cm2 、15mJ/cm2 、30mJ/cm2 。
2、遮罩一抗蝕劑間距離(T)
以T=50μm(厚度50μm的聚酯薄膜上密切貼著Cr遮罩時)，T=100μm(厚度100μ m的聚酯薄膜上密切貼著Cr遮罩時)以及T=200μm(厚度100μ m的聚酯薄膜與Cr遮罩之間，夾著與基材相同的聚酯薄膜時)三種條件下進行曝光。由於聚酯薄膜的折射率為1.64，所以將T以折射率去除時，各自的值即為30.5μm、70.0μm與122.0μm。
曝光後，利用顯像液(碳酸鈉1%水溶液)來顯像，此後用流水沖洗，乾燥後即可在基材上得到凹凸所形成的試樣。
以各曝光條件所得到的試樣表面形狀可由雷射顯微鏡(VK-9500，KEYENCE社)來測定。所測定之通過表面形狀中心的部份之斷面形狀如圖10~圖17所示。
圖10~圖12，為關於遮罩－抗蝕劑間距離(T)各為50μm、100μm與200μm的情形；固定遮罩開口徑與視直徑時，曝光量導致的形狀差異圖；而圖13~圖15，則關於當遮罩－抗蝕劑間距離(T)各為50μm、100μm與200μm時，固定曝光量與視直徑時，開口徑所導致的形狀差異圖。
例如圖10左上方的圖表，則顯示出在遮罩－抗蝕劑間距離(T)為50μm，遮罩開口徑為40μm，視直徑為5°的條件下，將曝光量改變為8mJ/cm2 、15mJ/cm2 、30mJ/cm2 時，凸部形狀的變化。另外，在圖13左上方的圖表，則表示了在遮罩－抗蝕劑間距離(T)為50μm，曝光量為30mJ/cm2 ，視直徑為5°的條件下，將遮罩開口徑改變為20μm以及40μm時凸部形狀的變化。
從圖10到圖15所示之結果可以瞭解，當曝光量增加時，凸部的高度會變高，凸部的體積也幾乎線狀增加。另外，雖然隨著遮罩的開口徑變大，凸部的底部大小也會變大，但斜度幾乎沒有改變。另一方面，從關於各圖視直徑相異情況的結果比較可以得知，即使是相同遮罩開口徑，當視直徑不同時，凸部的形狀，特別是傾斜度係有變化。例如，比較圖12左端的圖表(視直徑5°)所呈現的形狀，與右端的圖(視直徑30°)所顯示的形狀，可以發現視直徑30°時的傾斜情況為一非常平緩(低高度)的凸部。這個現象在遮罩－抗蝕劑間距離(T)為200μm(圖12與圖15)時也十分明顯；在距離(T)為50μm與100μm時也可發現。
另外，圖16與圖17為表示固定視直徑與遮罩開口徑時，遮罩－抗蝕劑間距離(T)的變化所導致之形狀差異圖(圖16為遮罩開口徑40μm Φ，圖17為遮罩開口徑20μm Φ)。從這些圖中，可以發現即使是相同視直徑，藉著再次改變遮罩－抗蝕劑間距離T，可以使凸部的形狀改變。也就是說，即使使用相同曝光量(在此為30mJ/cm2 )，相同開口徑(例如40μm)的遮罩，還是可以藉著改變視直徑與遮罩－抗蝕劑間距離T，使傾斜程度由陡峭的凸變化為平坦的凸。
<實施例2>
在厚度100μm的聚酯薄膜上(商品名：REMIRROR T60、TORAY，折射率1.64)，形成與實施例1相同的抗蝕層。此聚酯薄膜感光膜的反面，則配置有數個直徑相異圓形開口(直徑：20μm、40μm)所形成的Cr遮罩，在從Cr遮罩側以曝光量30mJ/cm2 ，視直徑5度之條件下，與實施例1進行相同的曝光。當曝光結束後，剝離聚酯薄膜，藉由黏著劑將因剝離而顯露的感光膜面與鋁板貼合。並且在此之後，與實施例1同樣進行顯像，水洗，乾燥後，在鋁板表面上得到凹凸所形成的試樣。
在本實施例所得之試樣的表面形狀，與實施例1相同條件下所得之形狀幾乎相同。
從此結果可看出，當與曝光後遮罩相接的感光膜面與其他基材貼合後，藉著顯像也可在其他的基材上形成凹凸。因此，即使是光無法透過的基材，藉著使用本方法也可能形成凹凸。
<實施例3>
在實施例1所製作出的試樣(視直徑10°，遮罩開口徑40μm，T/n 30.5cm(聚酯薄膜厚度為50μm)，在曝光量30mJ/cm2 的條件下所製出的試樣)的凹凸表面上灌入2液硬化型矽樹脂(KE－108，硬化劑CAT－108，信越化學工業社)，待硬化後剝離凹凸表面，得到表面形成有凹凸的矽樹脂。
由本實施例所得之矽樹脂的表面凹凸，為一具有與原本表面凹凸相反的凹凸之形狀。
<實施例4>
在實施例1所製作的試樣(視直徑10°，遮罩開口徑40μm，T/n 30.5cm(聚酯薄膜厚度為50μm)，以曝光量30mJ/cm2 的條件所製出的試樣)的凹凸表面上，如圖9所示般，利用噴鍍裝置形成鎳薄膜61，並使表面導電化。在此表面上藉由一般的鎳電鑄法來形成鎳層60。此鎳層的表面為一具有與原本表面凹凸相反的凹凸之形狀。再著，將此鎳層60作為一模具，在此模具內灌滿光硬化性樹脂71，再以透明的聚酯薄膜72覆蓋，藉著通過聚酯薄膜照射光，使光硬化性樹脂硬化，可以在聚酯薄膜上形成具備與原本表面凹凸相同凹凸之形狀。
10．．．感光膜
20．．．遮罩
30．．．光源
40．．．基材
[圖1]係依本發明的凹凸形成原理之說明圖。
[圖2]係依本發明的凹凸形成原理之說明圖[圖3]係一本發明的表面凹凸製作方法一實施形態之示意圖。
[圖4]係一因遮罩與感光膜間距離不同所導致的曝光量分佈之變化示意圖。
[圖5]係一因視直徑所導致的曝光量分佈之變化示意圖。
[圖6]係一形狀與長寬比之不同時其凸部的具體例子示意圖。
[圖7]係一使遮罩開口徑相異時其凸部形狀之變化示意圖。
[圖8]係一遮罩開口徑與長寬比之間的關係示意圖。
[圖9]係一本發明表面凹凸製作法以外的實施形態之示意圖。
[圖10]係一當固定遮罩開口徑與視直徑時，曝光量所導致的凸形狀變化示意圖。
[圖11]表示當固定遮罩開口徑與視直徑時，曝光量所導致的凸形狀變化圖。
[圖12]表示當固定遮罩開口徑與視直徑時，曝光量所導致的凸形狀變化圖。
[圖13]表示在固定曝光量與視直徑時的遮罩開口徑所導致的凸形狀差異圖。
[圖14]表示在固定曝光量與視直徑時的遮罩開口徑所導致的凸形狀差異圖。
[圖15]表示在固定曝光量與視直徑時的遮罩開口徑所導致的凸形狀差異圖。
[圖16]表示固定視直徑與遮罩直徑時，遮罩－抗蝕劑間距離變化所導致的凸形狀差異圖。
[圖17]表示固定視直徑與遮罩直徑時，遮罩－抗蝕劑間距離T變化所導致的凸形狀差異圖。
D．．．光源大小
L．．．光源與遮光面距離
T．．．遮罩部件與感光膜間之光學距離

Claims (11)

  1. 一種表面凹凸之製作方法，係為在材料之表面上製作細微凹凸的方法，其特徵為，包含有：在由感光性樹脂組成物所形成的感光膜之其中一側，對前述感光膜保持間隔來配置具備有光透過部與光不透過部之遮罩部件之步驟：和從配置在該遮罩部件側的光源來照射光，通過前述遮罩部件的光透過部，而將前述感光膜曝光之步驟：和藉著顯像來除去前述感光膜之曝光部份或未曝光部份，在前述感光膜上製作由曝光部或未曝光部的形狀來決定的凹凸之步驟，在前述曝光步驟中，作為曝光條件，當將通過光源中心的光源法線與遮罩部件遮光面之交點和光源中心之距離設為L，並將前述光源之大小設為D(單位長度)時，以將由θ=2tan-1 (D/2L)所定義之角度θ的最大值，控制在10°以上30°以下的方式，來對於前述光源與遮罩部件遮光面之間的距離以及光源之大小作控制，而控制前述曝光部或未曝光部的形狀。
  2. 如申請專利範圍第1項所記載之表面凹凸之製作方法，其中，當將前述遮罩構件之遮光面與前述感光膜之間的間隔設為T，並將存在於前述遮罩構件之遮光面與前述感光膜之間的媒體之折射率設為n時，係將把前述T以前述n來作除算之值T/n，作為前述曝光條件而更進而作控制。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所記載之表面凹凸之製作方法，其中，前述光源之形狀為圓形。
  4. 如申請專利範圍第1項或第2項所記載之表面凹凸之製作方法，其中，在配置前述遮罩部件之步驟中，包含控制前述遮罩部件與前述感光膜間之間隔的步驟。
  5. 如申請專利範圍第1項或第2項所記載之表面凹凸之製作方法，其中，前述感光膜是由藉著曝光所硬化的負型感光性樹脂組成物所組成。
  6. 如申請專利範圍第2項所記載之表面凹凸之製作方法，其中，將前述T/n之值，設為2mm以下。
  7. 如申請專利範圍第1項或第2項所記載之表面凹凸之製作方法，其中，前述感光膜係形成於或密著地被設置於實際為透明的基材上，並從基材側被曝光。
  8. 如申請專利範圍第1項或第2項所記載之表面凹凸之製作方法，其中，在曝光步驟之後，將面向前述遮罩部件的前述感光膜之面貼合於其他基材上後，顯像並於該基材上製作凹凸表面。
  9. 如申請專利範圍第1項或第2項所記載之表面凹凸之製作方法，其中，於表面被形成有凹凸之材料為光擴散板、光控制薄膜、微透鏡等之光學材料。
  10. 一種表面凹凸之製造方法，係使用表面被形成有細微凹凸的模具，來製作於表面上具備有與前述模具所形成的表面凹凸為相反之凹凸的部件，其特徵為：前述模具為以如申請專利範圍第1項至第8項中之任1 項所記載之表面凹凸之製造方法所製作出的模具。
  11. 一種表面凹凸之製造方法，係使用表面被形成有細微凹凸形成的模具，來製作於表面上具備有與前述模具所形成的表面凹凸為相反之凹凸的部件，其特徵為：前述模具，係使用由如申請專利範圍第1項至第8項中之任1項所記載之表面凹凸之製造方法製作的第一模具所製造出的第二模具，並在前述部件上，形成與前述第一模具相同之凹凸。
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