(57)【要約】【課題】反射防止構造に起因する回折を抑制し実効的な透過率を増大させることができる技術を提供する。【解決手段】ランダムなパターンを有するフィルムフォトマスク１００を作製する工程と、基材１１の上にレジスト層１２を形成する工程と、フィルムフォトマスク１００を介してレジスト層１２を露光・現像することでフィルムフォトマスク１００のパターンをレジスト層１２に転写しレジストパターンを形成する工程と、レジストパターンをエッチングマスクとしてエッチング処理を行い基材１１にランダムなパターンの凹凸構造を形成する工程とにより、光学素子を成形する成形型を製造する。そして、この成形型を用いて光学素子を成形することにより、ランダムなパターンの反射防止構造を有する光学素子を得ることができる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ランダムなパターンを有するフォトマスクを作製する工程と、
基材の上にレジスト層を形成する工程と、
前記フォトマスクを介して前記レジスト層を露光・現像することで当該フォトマスクのパターンを当該レジスト層に転写しレジストパターンを形成する工程と、
前記レジストパターンをエッチングマスクとしてエッチング処理を行い前記基材にランダムなパターンの凹凸構造を形成する工程と
を備えることを特徴とする成形型の製造方法。
【請求項２】
前記フォトマスクは、フィルム状の基板と、当該基板上に形成された遮光層とを有し、
前記フォトマスクを作製する工程は、周期的なパターンを有する遮光層が基板上に形成された状態で加圧または加熱することにより当該周期的なパターンをランダムなパターンに変形する工程を
含むことを特徴とする請求項１に記載の成形型の製造方法。
【請求項３】
前記変形する工程では、前記フォトマスクの前記遮光層が前記基板から剥離しないように加圧または加熱することを特徴とする請求項２に記載の成形型の製造方法。
【請求項４】
前記変形する工程では、前記凹凸構造の凹部または凸部の平均ピッチが０．５〜５．０μｍとなるように加圧または加熱することを特徴とする請求項２または３に記載の成形型の製造方法。
【請求項５】
基材の上に形成されたレジストパターンをエッチングマスクとしてエッチング処理が施されることにより当該基材に凹凸構造が形成される成形型であって、
前記レジストパターンは、基材の上に形成されたレジスト層に対してランダムなパターンを有するフォトマスクを介して露光し現像することにより形成され、
前記基材には前記エッチング処理により前記ランダムなパターンの凹凸構造が形成される
ことを特徴とする成形型。
【請求項６】
前記フォトマスクは、フィルム状の基板と、当該基板上に形成された遮光層とを有し、周期的なパターンを有する遮光層が基板上に形成された状態で加圧または加熱されることにより前記ランダムなパターンが形成されることを特徴とする請求項５に記載の成形型。
【請求項７】
前記凹凸構造は、当該凹凸構造の凹部または凸部の平均ピッチが０．５〜５．０μｍであることを特徴とする請求項５または６に記載の成形型。
【請求項８】
所定の波長帯域の赤外線を透過する光学素子であって、
ランダムなパターンを有するフォトマスクを介して露光・現像することにより形成されたレジストパターンをエッチングマスクとしてエッチング処理を施すことにより成形した成形型を用いてインプリントされ、
ランダムなパターンの凹凸構造を有することを特徴とする光学素子。
【請求項９】
前記凹凸構造は、当該凹凸構造の凹部または凸部の平均ピッチが０．５〜５．０μｍであることを特徴とする請求項８に記載の光学素子。
【請求項１０】
前記フォトマスクは、フィルム状の基板と、当該基板上に形成された遮光層とを有し、周期的なパターンを有する遮光層が基板上に形成された状態で加圧または加熱されることにより前記ランダムなパターンが形成されることを特徴とする請求項８または９に記載の光学素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成形型の製造方法、成形型および光学素子に関し、特に、光学素子に反射防止構造を付与する成形型の製造方法等に関する。
【背景技術】
【０００２】
赤外光を透過するための光学素子は、例えば、ホームセキュリティの人体検知センサ、サーモグラフィカメラ等に用いられており、近年、その需要が急増している。
赤外光を透過するための光学素子は、素材の屈折率が高く、反射率が大きいため、透過率が小さい。
【０００３】
そのため、光の干渉を利用して反射を抑制するべく、光学素子の表面に反射防止膜を形成することも考えられる。しかし反射防止膜を形成するには、多層膜の個々の膜厚を非常に精密に制御する必要がある。また、反射防止膜を形成するための蒸着装置やスパッタ装置などは、大型の設備が必要なことから、光学素子の生産コスト上昇の一因となっている。さらに、反射防止膜は、反射防止効果の波長依存性や入射角依存性が大きいという問題もある。
【０００４】
他方、光学素子表面における入射光の反射を防止するための別の手法として、光学素子の表面に、反射防止構造と呼ばれる非常に微細な凹凸構造が周期的に配列された構造を形成する技術が提案されている。これは、光の波長より短いピッチで、アスペクト比でおよそ１以上の凹凸構造の表面に光を入射させた場合、その構造のピッチよりも長い波長の光がほとんど透過する現象を利用したものである。
【０００５】
そして、近年、この反射防止構造を光学素子表面に形成するプロセスとしてインプリント技術が注目されている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１には、微細パターンが形成されたスタンパを被転写体に接触させて、被転写体の表面にスタンパの微細パターンを転写する微細構造転写装置について記載されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−０１２８４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
反射防止構造の微細パターンは、通常、電子線リソグラフィ、Ｘ線リソグラフィ、紫外線リソグラフィ、ＦＩＢリソグラフィ、二光束干渉露光、機械加工等の方法で作製される。これらの方法では大面積を一括に加工するために、規則単位の重ね合わせで作製することとなり、微細パターンは、周期的な形状を有する。
【０００８】
そして、この微細パターンに基づいて作製された成形型も必然的に周期的な形状を有することとなり、この成形型により形状が転写される光学素子には、周期的な形状を有する反射防止構造が付与されることとなる。
そして、光学素子の反射防止構造が周期的な形状を有すると、回折が発生して透過光が一部曲げられてしまい、実効的な透過率が減少するおそれがある。
【０００９】
本発明は、反射防止構造に起因する回折を抑制し実効的な透過率を増大させることができる光学素子、光学素子を成形する成形型およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
かかる目的のもと、本発明に係る成形型の製造方法は、ランダムなパターンを有するフォトマスクを作製する工程と、基材の上にレジスト層を形成する工程と、フォトマスクを介してレジスト層を露光・現像することでフォトマスクのパターンをレジスト層に転写しレジストパターンを形成する工程と、レジストパターンをエッチングマスクとしてエッチング処理を行い基材にランダムなパターンの凹凸構造を形成する工程とを備えることを特徴とする。
【００１１】
ここで、フォトマスクは、フィルム状の基板と、基板上に形成された遮光層とを有し、フォトマスクを作製する工程は、周期的なパターンを有する遮光層が基板上に形成された状態で加圧または加熱することにより周期的なパターンをランダムなパターンに変形する工程を含むことが好適である。変形する工程では、フォトマスクの遮光層が基板から剥離しないように加圧または加熱することが好適である。また、変形する工程では、凹凸構造の凹部または凸部の平均ピッチが０．５〜５．０μｍとなるように加圧または加熱することが好適である。
【００１２】
また、本発明に係る成形型は、基材の上に形成されたレジストパターンをエッチングマスクとしてエッチング処理が施されることにより基材に凹凸構造が形成される成形型であって、レジストパターンは、基材の上に形成されたレジスト層に対してランダムなパターンを有するフォトマスクを介して露光し現像することにより形成され、基材にはエッチング処理によりランダムなパターンの凹凸構造が形成されることを特徴とする。
【００１３】
ここで、フォトマスクは、フィルム状の基板と、基板上に形成された遮光層とを有し、周期的なパターンを有する遮光層が基板上に形成された状態で加圧または加熱されることによりランダムなパターンが形成されることが好適である。また、凹凸構造は、凹凸構造の凹部または凸部の平均ピッチが０．５〜５．０μｍであることが好適である。
【００１４】
また、本発明に係る光学素子は、所定の波長帯域の赤外線を透過する光学素子であって、ランダムなパターンを有するフォトマスクを介して露光・現像することにより形成されたレジストパターンをエッチングマスクとしてエッチング処理を施すことにより成形した成形型を用いてインプリントされ、ランダムなパターンの凹凸構造を有することを特徴とする。
【００１５】
ここで、凹凸構造は、凹凸構造の凹部または凸部の平均ピッチが０．５〜５．０μｍであることが好適である。また、フォトマスクは、フィルム状の基板と、基板上に形成された遮光層とを有し、周期的なパターンを有する遮光層が基板上に形成された状態で加圧または加熱されることによりランダムなパターンが形成されることが好適である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、反射防止構造に起因する回折を抑制し実効的な透過率を増大させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、本実施の形態に係る光学素子１の形状を示す図である。図１（ａ）は光学素子１の全体斜視図であり、図１（ｂ）は光学素子１の部分拡大図であり、図１（ｃ）は図１（ｂ）のＡ−Ａ部の断面図である。
本発明は、光学素子に付与される反射防止構造、反射防止構造が付与された光学素子を成形する成形型、およびそのような成形型を製造する方法に特徴がある。図１においては、光学素子１として、矩形の板状の光学フィルタを例示しているが、反射防止構造を有することが好適な光学素子であれば特に図示した形態に限定されるものではない。
【００１８】
そして、本実施の形態に係る光学素子１は、図１（ｂ），（ｃ）に示すように、反射防止構造の凹凸パターンにランダム性を有する点に特徴がある。より具体的には、光学素子１の表面には、略円錐状（山形状）に形成された凸部１ａが複数配設されており、これら凸部１ａのピッチ（図１（ｃ）におけるＰ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４）には周期性がない点が特徴である。但し、凸部１ａのピッチは、使用する光の波長以下であることが必要である。例えば、光学素子１が、ホームセキュリティの人体検知センサ等に用いられる、波長８μｍ〜１２μｍの赤外光線に対して使用する光学素子である場合には、凸部１ａのピッチを８μｍ以下にすることが好適である。
【００１９】
そして、このような反射防止構造を有する光学素子１は、インプリント技術を用いて成形することができる。そのためには、光学素子１への形状転写元となる成形型の表面に、光学素子１の反射防止構造の転写パターンが形成されていることが必要である。
【００２０】
以下では、本実施の形態に係る光学素子１を成形するための成形型１０の製造方法について説明する。
概略としては、先ず、成形型１０（図５参照）の転写パターンに対応するランダム性を有するパターンが形成されたフィルムフォトマスク１００を用いる（図４参照）。フィルムフォトマスク１００を介して、成形型１０の基材１１上に塗布した光感光性樹脂からなるレジスト層１２を露光・現像し、これにより形成されたレジストパターンをマスクとしてエッチング処理を施すことにより反射防止構造の転写構造を有する成形型１０を製造する（図５参照）。
【００２１】
すなわち、本実施の形態に係る成形型１０の製造方法は、ランダムなパターンを有するフィルムフォトマスク１００を作製する工程と、基材１１の上にレジスト層１２を形成する工程と、フィルムフォトマスク１００を介してレジスト層１２を露光・現像することでフィルムフォトマスク１００のパターンをレジスト層１２に転写しレジストパターンを形成する工程と、レジストパターンをエッチングマスクとしてエッチング処理を行い基材１１にランダムなパターンの凹凸構造を形成する工程とを備える。
【００２２】
具体的に、先ずは、フィルムフォトマスク１００の製造方法について説明する。
図２、図３、図４は本実施の形態が適用されるフィルムフォトマスク１００の製造方法の一例を説明した図である。図２（ａ）〜（ｅ）、図３および図４（ａ），（ｂ）では、フィルムフォトマスク１００を製造する方法を製造工程順に示している。
【００２３】
先ず、基板としての透明フィルム１０１にレジスト層１０２を形成する（図２（ａ））。透明フィルム１０１は、後述する図５（ｂ）におけるリソグラフィを行う際に照射する露光光に対して透明なものであれば特に限定されるものではないが、後述する変形処理において、加圧および／または加熱して変形させる必要があるため熱可塑性樹脂からなるフィルムであることが好ましい。また可撓性を有するフィルムであることが好ましい。具体的には、例えば、ポリエチレンレテフタレート（ＰＥＴ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリメチルメタアクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリカーボネイト（ＰＣ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）等からなるフィルムが使用できる。また、透明フィルム１０１の厚さは、例えば５０μｍであることが好適である。
レジスト層１０２は、例えば、ポジタイプのフォトレジスト液を透明フィルム１０１にスピンコート法により、例えば５０μｍの厚さで塗布し、１１０℃で加熱固化することにより形成することができる。
【００２４】
次に、ガラスフォトマスク１０３をレジスト層１０２の上に設置して露光を行い、ガラスフォトマスク１０３のパターンを転写する（図２（ｂ））。
ガラスフォトマスク１０３は、４μｍのピッチで正方格子状に配列された直径２μｍの円形状のドットを有している。そして、ドットの部分は光が遮光され、ドットとドットの間では光が透過するため、露光を行うことにより、ガラスフォトマスク１０３に形成されたパターンがレジスト層１０２に転写される。ここで、露光は、超高圧水銀ランプを光源とした一括露光機を使用して、露光時間を３０秒とすることで行うことができる。
なお、ガラスフォトマスク１０３は、ガラス上にフォトエマルジョンを塗布し乾燥させた乾板上に、４μｍのピッチで正方格子状に配列された直径２μｍのドットを有するパターンを紫外線で直接描画し、現像し定着することにより製造することができる。
【００２５】
次に、露光したレジスト層１０２に対し、露光現像液を浸漬させ、現像を行う（図２（ｃ））。
現像の結果、露光された部分のレジスト層１０２が除去され、その他の部分は残存する。そのためレジスト層１０２には、直径が２μｍであり、４μｍのピッチで正方格子状に配列した円柱状の凸部１０２ａが形成される。この凸部１０２ａ以外の部位は、レジスト層１０２が除去され、透明フィルム１０１が露出している。
【００２６】
次に、遮光層としてのニッケル膜（遮光膜）１０４の形成を行う（図２（ｄ））。ニッケル膜１０４は、例えば、スパッタ法を利用し、５０μｍの厚さで成膜を行うことで形成することができる。この工程により、残存した凸部１０２ａの上、および凸部１０２ａが残存している部位以外の部位（凸部１０２ａと凸部１０２ａとの間）に露出した透明フィルム１０１の上にニッケル膜１０４が形成される。
なお、ニッケル膜１０４は、後述する図５（ｂ）におけるリソグラフィを行う際に照射する露光光に対して遮光するものであれば、他の材料からなる膜でもよい。但し、成膜の容易性等の観点から金属材料により形成される金属膜であることが好ましい。具体的な金属材料としては、ニッケル(Ni)の他に、コバルト（Co）、クロム（Cr）等の単体またはこれらを含む合金が挙げられる。また、金属材料以外のリンでもよい。
【００２７】
次に、レジスト除去液を用いて、残存したレジスト層１０２を除去する（図２（ｅ））。これにより、凸部１０２ａが残存していた部位以外の部位に形成されたニッケル膜１０４は残存するが、凸部１０２ａの上に形成されたニッケル膜１０４は、レジスト層１０２が除去されるためにレジスト層１０２と共に除去される。その結果、ニッケル膜１０４は、透明フィルム１０１上に、４μｍのピッチで正方格子状に配列した直径が２μｍの円形状の部位以外の部位に形成されることになる。そして、直径が２μｍの円形状が４μｍのピッチで正方格子状に配列した部位では、透明フィルム１０１が露出する。
なお、レジスト除去液は、例えば、アセトンを使用することができる。そして、アセトンに浸漬し、超音波を印加することにより、簡易に残存したレジスト層１０２を除去することができる。
【００２８】
そして、図２（ａ）〜（ｅ）を用いて説明した工程により、直径Ｄが２μｍの円柱状の孔部１０５が４μｍのピッチＰで正方格子状に配列した遮光膜としてのニッケル膜１０４が透明フィルム１０１上に形成された、遮光膜付きフィルム１１０（図３参照）が製造される。
【００２９】
次に、この遮光膜付きフィルム１１０を変形させる処理を施す。この処理は、遮光膜付きフィルム１１０を変形させ、遮光膜付きフィルム１１０に周期的に並んだ円柱状の孔部１０５の配列規則性を壊し、ランダムに並ぶようにするための処理である。ゆえに、この処理により、遮光膜付きフィルム１１０が塑性変形し、変形後の形状が維持されることが重要である。そして、この処理の例としては、（１）遮光膜付きフィルム１１０を、フィルム状の面に平行な方向に加圧する処理である延伸処理、（２）遮光膜付きフィルム１１０の任意の箇所を局所的に加熱する処理、であることを例示することができる。
【００３０】
延伸処理を施す際には、先ず、遮光膜付きフィルム１１０が変形し易いように、遮光膜付きフィルム１１０を昇温させる。その温度は、透明フィルム１０１の材質に依るが、透明フィルム１０１の材質が、例えばポリエチレンレテフタレート（ＰＥＴ）である場合には、約１１０℃であることが好適である。そして、その後、遮光膜付きフィルム１１０を、図３に示すように、多方向に引っ張る。延伸処理の際の引張力および引っ張り時間は、遮光膜付きフィルム１１０を変形する度合いに応じて決定する。フィルムマスクを変形する度合いは、遮光膜付きフィルム１１０の上に形成された遮光膜、例えばニッケル膜１０４が透明フィルム１０１から剥がれない範囲内、例えば５％以内とする。
【００３１】
そして、遮光膜付きフィルム１１０を変形させた後に、変形後の遮光膜付きフィルム１１１を平坦化する。平坦化する方法は、例えば１２０℃の温度下で変形後の遮光膜付きフィルム１１１に対してプレス処理を施す。より具体的には、変形後の遮光膜付きフィルム１１１を、プレス型１５ａ，１５ｂに挟み込み、押圧を行う（図４（ａ））。プレス処理の際の押圧力および押圧時間は、変形後の遮光膜付きフィルム１１１が破壊されないように決定することが重要である。例えば、遮光膜付きフィルム１１１に形成された遮光膜、例えばニッケル膜１０４が破壊されないようにする。なお、変形前に円柱状であった孔部１０５の形状が変形後に楕円柱状の形状に変形したとしても許容できる。以下では、楕円柱状の孔部も含めて円柱状の孔部という。
そして、これまでの一連の処理により、円柱状の孔部１０５の配列に対してランダム性が付与されたフィルムフォトマスク１００を得ることができる（図４（ｂ））。
【００３２】
次に、本実施の形態に係る成形型１０の製造方法についてより具体的に説明する。図５は、本実施の形態に係る成形型１０の製造方法について説明した図である。図５（ａ）〜（ｅ）では、成形型１０を製造する方法を製造工程順に示している。
【００３３】
本実施の形態に係る成形型１０の製造方法においては、先ず、成形型１０の基材１１に、ポジ型のレジスト液を塗布し、スピンコート等により余分なレジスト液を除去して、ポジ型のレジスト層１２を形成する（図５（ａ））。レジスト層１２の厚さは、例えば５μｍである。なお、基材１１は、例えば、グラッシーカーボン、タングステンカーバイト、炭化珪素、インコネル、スタバックス、ダイス鋼、グラファイト、ＤＬＣ（Diamond like Carbon）からなる群から選択された少なくとも１つの材料を含むことが好適である。
【００３４】
その後、先に製造しておいたフィルムフォトマスク１００をかぶせ（図５（ｂ））、レーザー光線、電子線（ＥＢ：Electron Beam）等によりフィルムフォトマスク１００側から露光を行う。ここで、フィルムフォトマスク１００は、ニッケル膜１４がレジスト層１２に接するようにして設置される。そして、フィルムフォトマスク１００の側から照射された光は、フィルムフォトマスク１００に形成された孔部１０５の部分が露光される。その結果、レジスト層１２が円柱状に露光される（図５（ｃ））。
【００３５】
ポジ型のレジスト層１２の露光が完了したら、フィルムフォトマスク１００を外し、アルカリ溶液を用いてレジスト層１２を現像する。ポジ型のレジスト層１２は、露光されると現像液に対する溶解性が増大するため、孔部１０５に対応する部分が除去される（図５（ｄ））。
【００３６】
その後、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：Reactive Ion Etching）法を用いて、乾式エッチングを行う。エッチングの際には、現像により残存するレジスト層１２がマスクの働きをし、基板１１にエッチングが行われる。その結果、基板１１に、凹部１０５がランダムに配列されてなる反射防止構造の転写パターンが形成された成形型１０が完成する（図５（ｅ））。なお、凹部１０５の角はエッチング処理によりなまされ、ゆるやかに形状変化した略円錐状（山形状）の反転パターンの凹部が形成される。
【００３７】
次に、反応性イオンエッチングを行う装置、エッチング条件等について説明する。
図６は、反応性イオンエッチングを行う処理装置２０の概略構成を示す図である。
図６で示した反応性イオンエッチングを行う処理装置２０は、被処理物２１が設置される設置台２２と、設置台２２に対向して配置される対向電極２３とを有する。また、処理装置２０は、被処理物２１の周囲環境に所定の処理ガスを導入する処理ガス導入バルブ２４と、設置台２２と対向電極２３との間に高周波電圧を印加する高周波電源２５と、周囲環境から空気又は処理ガスを排気する排気バルブ２６及び排気ポンプ２７とを有して構成される。
【００３８】
被処理物２１は、上述した図５（ｄ）におけるレジスト層１２が上面に残った基材１１が該当する。
設置台２２は、被処理物２１を搭載できる強度を有した、例えば、ステンレス等の導電体で構成される。そして、設置台２２は、対向電極２３と共に、高周波電源２５に接続される。
対向電極２３は、例えば、ステンレス等の導電体で構成される。対向電極２３は、被処理物２１が搭載された設置台２２に対してほぼ平行になるように、対向電極２３は設置台２２に対して対向配置される。
【００３９】
処理ガス導入バルブ２４は、後述する排気バルブ２６と排気ポンプ２７とが、設置台２２と対向電極２３との間に形成される被処理物２１の周囲環境から空気を排出して所定の真空度に達した後に、処理ガスを導入するためのものである。
【００４０】
高周波電源２５は、設置台２２と対向電極２３との間に高周波電圧を印加する。印加される高周波電圧は、処理ガス導入バルブ２４によって導入される処理ガスが励起されてプラズマを生起させる程度の周波数及び電圧を有する。
高周波放電に使用されるいわゆるＲＦプラズマの場合、設置台２２を接地して対向電極２３に高周波電圧を印加するグラウンドモード、設置台２２に高周波電圧を印加して対向電極２３を接地するＲＦモード、および設置台２２にＤＣ電源（図示せず）を印加し設置台２２と対向電極２３に高周波電圧を印加するＤＣバイアスモード、更に設置台２２と対向電極２３共にラジオ波を印加するＲＦバイアスモードがある。本実施の形態では、加工速度の観点から、図２において示した設置台２２に高周波電圧を印加して対向電極２３を接地するＲＦモードを用いるが、特に限定されるものではない。
【００４１】
排気バルブ２６及び排気ポンプ２７は、設置台２２と対向電極２３との間に形成される被処理物２１の周囲環境から、所定の真空度に達するまで空気を排出する。また、排気バルブ２６及び排気ポンプ２７は、処理が終了した後に、処理ガスを排気する際に使用される。
【００４２】
以上の構成を有する処理装置２０を使用して反応性イオンエッチングを行う方法を以下に説明する。
まず、被処理物２１が設置台２２上の所定位置に載せられた後、排気バルブ２６及び排気ポンプ２７が協働して、所定の真空度に達するまで被処理物２１の周囲環境から空気を排出する。所定の真空度に達した後、処理ガス導入バルブ２４から、処理ガスを導入する。
そして、設置台２２と対向電極２３との間に、高周波電源２５によって高周波電圧を印加する。印加された高周波電圧により処理ガスが分解されて、ラジカルやイオンが生成される。生成されたラジカルやイオンは、被処理物２１の基材１１に衝突し、基材１１が例えばグラッシーカーボンである場合には、基材１１の主成分である炭素と化学反応を起こして気化させ除去する。これにより、基材１１はエッチングが行われる。
【００４３】
次に、上述した製造方法により製造された成形型１０を用いて、光学フィルタ等の光学素子５０に対してインプリントを行う装置と方法について説明する。
図７は、インプリントを行うインプリント装置４０の概略構成を示す図である。
図７に示したインプリント装置４０は、成形室６０内に、光学素子５０に押し付けプレスするための、上成形型４１ａと下成形型４１ｂとを有する成形型４１を備えている。上成形型４１ａが、上述した製造方法により製造された、反射防止構造の転写パターンが形成された成形型１０である。
【００４４】
インプリント装置４０は、上成形型４１ａを、下成形型４１ｂ上に載せられた光学素子５０に押し付けプレスするための駆動装置４２と、上成形型４１ａを支持し固定する支持部４３と、下成形型４１ｂを保持し固定する保持部４４とを備えている。そして、支持部４３と保持部４４は、それぞれ固定する上成形型４１ａ，下成形型４１ｂを加熱するヒータ（不図示）を内部に備え、プレスのときに上成形型４１ａ，下成形型４１ｂを所定温度に昇温させることができる。
【００４５】
また、インプリント装置４０は、保持部４４の下部に配置され光学素子５０に加わる力を検知する圧力センサ４５と、圧力センサ４５からの検知信号に基づいて駆動装置４２を制御する制御部４６とを主要部として備える。また、インプリント装置４０は、支持部４３を上下動可能に支持する水平部材４７ａと、保持部４４と圧力センサ４５とを支持し固定する水平台４７ｂと、水平台４７ｂに固定され水平部材４７ａを支持する縦部材４８とを備える。
【００４６】
このようなインプリント装置４０を使用して、光学素子５０にインプリントを行うには、まず、光学素子５０を下成形型４１ｂ上に載せ、保持部４４内のヒータに通電することで加熱して、下成形型４１ｂを所定温度に昇温させる。また、支持部４３内のヒータに通電することで加熱して、上成形型４１ａを所定温度に昇温させる。
次に、駆動装置４２を駆動し、所定温度に昇温させた上成形型４１ａを光学素子５０に接近させ、押し付けてプレスする。この際に、プレス圧が圧力センサ４５より計測され、制御部４６によりプレス圧を制御する。そして、光学素子５０をプレスした状態で所定時間保持してから、成形型４１ａ，４１ｂを冷却する。
【００４７】
そして、十分に冷却後、駆動装置４２を駆動し、上成形型４１ａを光学素子５０から離れる方向に移動させ、光学素子５０を下成形型４１ｂから離型させる。これにより、上成形型４１ａの転写パターンが光学素子５０に転写され、インプリントが行われる。
図１は、図７に示すインプリント装置４０の上成形型４１ａとして成形型１０を用いてインプリントした光学素子１の図である。図１に示すように、この光学素子１の表面上には、凸部１ａがランダムに配設された反射防止構造が形成されている。
【００４８】
（実施例）
以下に、実施例に基づき本実施の形態をさらに詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。
【００４９】
実施例に係る光学フィルタとして、以下のプロセスにより、ランダム性を有する反射防止構造が付与された光学フィルタを作製する。なお、以下のプロセスは上述した製造工程に基づくものである。
（１）先ず、ＵＶリソグラフィにより、直径２μｍのドットをピッチ４μｍで正方格子状に配列したガラスフォトマスクを作製する。
（２）５０μｍ厚のＰＥＴフィルム上に、５０μｍの厚さのレジスト層を形成し、そのレジスト層上に（１）で作製したガラスフォトマスクを載置する。
（３）ガラスフォトマスク側から露光を行い、ガラスフォトマスクのパターンをレジスト層に転写する。その後、露光したレジスト層を現像する。
（４）スパッタ法を利用してニッケル膜を形成し、遮光膜付きフィルムを得る。
（５）遮光膜付きフィルムを１１０℃に昇温して、フィルム状の面に平行な方向に多方向に引っ張る延伸処理を施す。変形量は５％以下とする。その後、変形後の遮光膜付きフィルムを１２０℃の温度下でプレスして平坦化する。
そして、これまでの工程により、パターンにランダム性が付与されたフィルムフォトマスクを得る。
（６）グラッシーカーボン製の基材の上にスピンコートにより厚さ５μｍのレジスト層を形成する。
（７）レジスト層の上に、（１）〜（５）の工程に基づいて先に作製しておいたフィルムフォトマスクを載置する。
（８）フィルムフォトマスク側から露光し、現像する。そして、これにより、基材の上に、孔がランダムに配されたパターンをレジスト層に形成する。
（９）処理装置２０を使用して、反応性イオンエッチング法を用いた、酸素プラズマ処理により、レジスト層に形成したレジストパターンを基に、基材に凹凸構造を形成して成形型を作製する。なお、凹部の角はエッチング処理によりなまされ、ゆるやかに形状変化した略円錐状（山形状）の反転パターンの凹部が形成される。
（１０）（９）で作製した成形型を上成形型４１ａとして用いたインプリント装置４０にて、カルコゲナイドガラスにインプリントし、ランダム性を有する反射防止構造が付与された、図１に示すような光学フィルタを得る。
【００５０】
（比較例１）
比較例１に係る光学フィルタとして、以下のプロセスにより、実施例に係る光学フィルタとは異なる反射防止構造が付与された光学フィルタを作製する。
（１）先ず、ＵＶリソグラフィにより、４μｍのピッチで正方格子状に配列された直径２μｍの円形部分は光が透過し、円形部分と円形部分の間は光が遮光されるように形成されたガラスフォトマスクを作製する。
（２）グラッシーカーボン製の基材の上にスピンコートにより厚さ５μｍのレジスト層を形成する。
（３）（２）で形成したレジスト層の上に、先に（１）で作製した作製しておいたガラスフォトマスクを載置する。
（４）ガラスフォトマスク側から露光し、現像する。そして、これにより、レジスト層に、ピッチ４μｍで正方格子状に周期的に配列された、直径２μｍの円柱状の凹部が形成される。
【００５１】
（５）処理装置２０を使用して、反応性イオンエッチング法を用いた、酸素プラズマ処理により、レジスト層に形成したレジストパターンを基に、基材に凹凸構造を形成し、直径２μｍ、深さ２μｍの略円錐状の凹部をピッチ４μｍで正方格子状に周期的に有する成形型を作製する。なお、凹部の角がエッチング処理によりなまされることにより、略円錐状（山形状）の反転パターンの凹部が形成される。
（６）（５）で作製した成形型を上成形型４１ａとして用いたインプリント装置４０にて、カルコゲナイドガラスにインプリントし、反射防止構造が付与された光学フィルタを得る。
比較例１に係る光学フィルタは、円錐状（山形状）の凸部がピッチ４μｍで正方格子状に周期的に並んだ反射防止構造を有する。
【００５２】
（比較例２）
比較例２に係る光学フィルタとして、反射防止構造が付与されていないカルコゲナイドガラス製の光学フィルタを作製する。
【００５３】
（評価方法）
上述のようにして作製された実施例、比較例１および比較例２に係る光学フィルタの、８μｍの波長の赤外線に対する実効的な透過率を計測した。その結果を示したのが以下に示した表１である。
【００５４】
【表１】
2010046950.tif 000003
【００５５】
表１に示すように、反射防止構造が付与されていない比較例２に係る光学フィルタの透過率に対して、反射防止構造が付与されている実施例および比較例１に係る光学フィルタの透過率は格段によい。これにより、反射防止構造を付与することにより、赤外線に対しても透過率を向上させることができる。
また、凸部が周期的に形成された比較例１に係る光学フィルタの透過率よりも、凸部がランダムに形成された実施例に係る光学フィルタの透過率の方がよい。これは、反射防止構造がランダムに形成されているため、回折が生じず、実効的な透過率を増大したからであると考えられる。
【００５６】
なお、上述した実施の形態および実施例においては、反射防止構造の凹凸のピッチとして４μｍを例示したが、４μｍに限定するものではない。このピッチは、使用する光の波長より短いピッチであることが好適であり、例えば、波長８μｍ〜１２μｍの赤外光線に対して使用する光学素子においては、ピッチは８μｍ以下であることが好適である。
【００５７】
実施の形態に係る成形型の製造方法においては、周期的なパターンを有する遮光層（遮光膜）が基板上に形成された状態の遮光膜付きフィルム１１０を、加圧および／または加熱することにより、周期的なパターンをランダムなパターンに変形し、ランダムなパターンを有するフィルムフォトマスク１００を得る。そして、フィルムフォトマスク１００を基に作製された成形型１０は、ランダムなパターンの凹凸構造を有する。そして、かかる成形型１０により成形された光学素子は、ランダムなパターンの反射防止構造を有することとなる。ゆえに、光学素子に形成された反射防止構造のピッチは一定ではない。かかる場合においても、波長８μｍ〜１２μｍの赤外光線に対して使用する光学素子においては、反射防止構造のピッチは８μｍ以下であることが好適である。
【００５８】
他方、波長８μｍ〜１２μｍの赤外光線に対して使用する光学素子においては、反射防止構造の凹凸のピッチは０．０５μｍ以上あれば十分である。
したがって、波長８μｍ〜１２μｍの赤外光線に対して使用する光学素子であって、ランダムなパターンの反射防止構造を有する光学素子においては、反射防止構造の凹凸の平均ピッチは、０．５μｍ〜５μｍであることが好適である。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】実施の形態に係る光学素子の形状を示す図である。
【図２】実施の形態に係るフィルムフォトマスクの製造方法の一例を説明した図である。
【図３】実施の形態に係るフィルムフォトマスクの製造方法の一例を説明した図である。
【図４】実施の形態に係るフィルムフォトマスクの製造方法の一例を説明した図である。
【図５】実施の形態に係る成形型の製造方法について説明した図である。
【図６】反応性イオンエッチングを行う処理装置の概略構成を示す図である。
【図７】インプリント装置の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
【００６０】
１…光学素子、１０…成形型、１１…基材、１２…レジスト層、２０…処理装置、４０…インプリント装置、１００…フィルムフォトマスク、１０１…透明フィルム、１０２…レジスト層、１０３…ガラスフォトマスク、１０４…ニッケル膜、１０５…孔部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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