(57)【要約】【課題】  光束干渉によるホログラム露光を用いた反射防止効果の高い反射防止構造体の製造方法を提供する。【解決手段】  所定形状を構造単位とし、当該所定形状が反射率を低減すべき光の波長以下のピッチでアレイ状に配列されてなる反射防止構造体を有する部材の製造方法であって、少なくとも構造体形成面が感光性材料からなる前記部材となる基板上に、直接、二本の光束を重ね合わせることにより形成される干渉縞パターンからなる光強度分布を生成し、当該基板を露光する第１の露光工程と、前記基板上に生成される前記干渉縞パターンが、前記第１の露光工程において露光された前記干渉縞パターンとは所定角をなす関係になるように、前記基板と前記干渉縞パターンとの相対的な位置関係を変更した後、前記基板を露光する露光工程を、少なくとも２回含む第２の露光工程と、露光された前記基板を現像する現像工程とを備える。【選択図】  図４
2006243633.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定形状を構造単位とし、当該所定形状が反射率を低減すべき光の波長以下のピッチでアレイ状に配列されてなる反射防止構造体を有する部材の製造方法であって、
少なくとも構造体形成面が感光性材料からなる前記部材となる基板上に、直接、二本の光束を重ね合わせることにより形成される干渉縞パターンからなる光強度分布を生成し、当該基板を露光する第１の露光工程と、
前記基板上に生成される前記干渉縞パターンが、前記第１の露光工程において露光された前記干渉縞パターンとは所定角をなす関係になるように、前記基板と前記干渉縞パターンとの相対的な位置関係を変更した後、前記基板を露光する露光工程を、少なくとも２回含む第２の露光工程と、
露光された前記基板を現像する現像工程とを備える、反射防止構造体を有する部材の製造方法。
【請求項２】
前記第２の露光工程が、ｎ回（ｎ＝２，３，４・・・）の前記露光工程を含むとき、前記干渉縞パターンと前記基板とが以下の関係式を満足する位置でそれぞれ前記基板を露光する、請求項１に記載の反射防止構造体を有する部材の製造方法：
θｉ＝｛１８０／（ｎ＋１）｝＊ｉ
ただし、
ｉ：１以上ｎ以下の整数、
θｉ：回転後の前記干渉縞パターンが、前記第１の露光工程において露光された前記干渉縞パターンとなす角であって、小さい順にｉ番目のなす角、
である。
【請求項３】
前記感光性材料は、感光性レジストであり、
前記現像工程の後に、当該現像工程によってパターン形成された前記感光性レジストをマスクとして前記部材をドライエッチングするエッチング工程をさらに備えることを特徴とする、請求項１に記載の反射防止構造体を有する部材の製造方法。
【請求項４】
前記感光性レジストからなる層の下には、さらに、反射防止膜を形成した請求項３記載の反射防止構造体を有する部材の製造方法。
【請求項５】
前記感光性材料は、感光性レジストであり、前記感光性レジストからなる層の下にはエッチングマスク用の材料からなるエッチングマスク層を有し、
前記現像工程の後に、当該現像工程によってパターン形成された前記感光性レジストをマスクとして、前記エッチングマスク層をウェットエッチングあるいはドライエッチングする第１のエッチング工程と、前記第１のエッチング工程によってパターン形成されたエッチングマスク層をマスクとして前記部材をドライエッチングする第２のエッチング工程とをさらに備えることを特徴とする、請求項１に記載の反射防止構造体を有する部材の製造方法。
【請求項６】
前記感光性レジストからなる層の下には、さらに、反射防止膜を形成した請求項５記載の反射防止構造体を有する部材の製造方法。
【請求項７】
請求項１に記載の部材の製造方法により製造された部材から電鋳もしくはプレス成形によって複製型を製造し、当該複製型を用いて部材を成形する、反射防止構造体を有する部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反射防止構造体を有する部材の製造方法に関し、特定的には二光束干渉によるホログラム露光を用いて形成される反射防止構造体を有する部材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
入射光に対する反射防止処理が施されたレンズなどの光学素子やカメラ鏡筒などの光学部品は、様々な用途で用いられている。これらの光学素子や光学部品の光学機能面には、蒸着、スパッタリング、および塗装等の手法により反射防止処理が一般的に施されており、低屈折率層からなる単層膜や低屈折率層と高屈折率層とを積層した多層膜等の反射防止膜が形成されている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
このような反射防止膜は、蒸着やスパッタリングという一般的な方法で形成できるため広く用いられていたが、反射防止膜の光学的膜厚を高精度に制御するためには複雑な工程が必要となるため、生産性やコスト面での改善が望まれていた。また、このような反射防止膜は、波長依存性があるため、所定の波長以外での反射防止効果は小さくなり、撮像光学機器において必要とされる可視光領域全域で良好な反射防止を達成することは非常に困難であり、さらに、入射角が大きくなると反射防止効果が小さくなるという角度依存性の問題もあるため、波長依存性と角度依存性とが改善された反射防止の方法が望まれていた。
【０００４】
そこで、これらの問題点を改善する方法として、近年、光学素子あるいは光学部品の表面に、反射防止構造体と呼ばれる、非常に微細な錐状凹凸形状をアレイ状に配列した構造体を形成する技術が注目を集めている。反射防止構造体とは、より具体的には、錐状凹凸形状が入射光の波長以下のピッチ（例えば、可視光であればサブミクロンピッチ）でアレイ状に並べられたものであり、この錐状凹凸形状のピッチと高さの比であるアスペクト比は１以上である。
【０００５】
このような反射防止構造体を光学素子あるいは光学部品の表面に形成すると、表面の屈折率分布は非常に滑らかに変化するようになり、錐状凹凸形状の配列ピッチよりも長い波長の入射光は、ほとんど全て光学素子あるいは光学部品内部に進入する。したがって、光学素子あるいは光学部品の表面からの光の反射を防止することができる。また、入射光の入射角度が大きくなっても、反射防止効果はそれほど小さくならないという特徴を持つ。このように、光学素子あるいは光学部品の表面に反射防止構造体を形成できれば、反射防止膜での課題である波長依存性と入射角依存性が解決できる。
【０００６】
反射防止構造体を形成するには、サブミクロンレベル以下の超微細加工技術が必要となる。例えば、特許文献２に記載された方法では、まず、石英ガラス等からなる光学素子の材料表面に、電子ビーム（ＥＢ）描画法によりパターニングすることによりレジストパターンを形成し、このレジストパターンを元にして、光学素子の材料表面に直接にサブミクロンピッチのクロム（Ｃｒ）マスクを形成する。そして、光学素子材料のマスクで覆われた以外の部分をドライエッチング処理により微細加工し、反射防止構造体を形成するものである。
【０００７】
特許文献２のように、サブミクロンピッチの非常に細かなパターンの形成には、ＥＢ描画法が用いられるのが一般的である。しかしながら、サブミクロンパターンのパターニングにＥＢ描画法を用いると、非常に長時間の描画時間を要する。描画するパターン形状や条件にもよるが、例えば、５ｍｍ角の領域に０．２５μｍピッチで円形パターン（直径０．２μｍ）を描画するには、約５時間の描画時間を要する。したがって、カメラ鏡筒の内面全体に対応する面積（５０ｍｍ角）に描画するには、５００時間もの描画時間が必要となり、直接に、光学材料に反射防止構造体を形成して量産することは現実的に不可能である。
【０００８】
また、特許文献３では、試料の表面に光誘起表面レリーフ材料を成膜し、この光誘起表面レリーフ材料にレーザ光束を干渉させて光強度分布を生成して、レリーフ（反射防止構造体）を形成する技術を開示している。特許文献３は、レーザの二光束干渉により生成した１次元の周期的な光強度分布を用いて試料（基板）を露光した後、試料（基板）を９０度回転させ、再びレーザの二光束干渉により生成した１次元の周期的な光強度分布を用いて試料を露光して、２次元の周期的な構造を製造する技術を開示している（例えば、［００２３］および［００２４］の記載）。
【特許文献１】特開２００１−１２７８５２号公報
【特許文献２】特開２００１−２７２５０５号公報
【特許文献３】特開２００４−１７０６３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
図９（Ａ）及び（Ｂ）は、従来のレーザの二光束干渉により生成される干渉縞パターン、すなわち、光の強弱の繰り返しによって形成されるラインアンドスペースパターン（以下、Ｌ／Ｓパターンという）を表す正面図である。また、図１０（Ａ）は、従来の反射防止構造体を有する部材の製造方法において、２回のホログラム露光後の基板上に形成される光強度分布を示す模式図である。また、図１０（Ｂ）は、従来の反射防止構造体を有する部材の製造方法において、２回のホログラム露光後の基板上に照射された光強度分布を立体的に示した斜視拡大図である。
【００１０】
Ｌ／Ｓパターンは、二光束干渉により生成される干渉縞であり、光束が干渉して強度を強め合う部分９１と、光束が干渉して強度を弱め合う部分９２とからからなる。従来の反射防止構造体を有する部材の製造方法において、ホログラム露光は、二光束干渉を用いて図９（Ａ）のＬ／Ｓパターンとなるように行われた後、基板を基板の法線方向を軸として９０度回転させて、図９（Ｂ）の配置にして行われる。このように露光すると、Ｌ／Ｓパターンが９０度の角度をなす状態に重畳された正方格子パターンが基板上に照射される。
【００１１】
基板上に露光されるパターンは、図１０（Ａ）に示すように、露光量が、大、中、小のほぼ３レベルの正方格子が並んだような３次元構造となる。すなわち、最も露光量の少ない領域（図１０（Ａ）中、「０」と記す）と、最も露光量の多い領域（図１０（Ａ）中、「２」と記す）と、それらの中間の露光量である領域（図１０（Ａ）中、「１」と記す）とが形成される。
【００１２】
以上のようにして、図１０（Ｂ）に示す単位構造が周期的に形成された形状に対応する光強度分布を得ることができる。このような光強度分布を持つ光により露光された基板を現像することにより、図１０（Ｂ）に示す単位構造が反転した形状、すなわち露光量の多い部分がより深く現像される周期的な構造体を得ることが可能である。
【００１３】
現像した結果得られた周期的な構造体をそのまま利用したり、さらにドライエッチングなどを行ったりして、所望の反射防止構造体を得ることができる。このように、ホログラム露光により基板に直接パターニングを行う方法は、フォトマスクを準備する必要がなく、照射する光束の角度などを変化させることによりパターンのピッチを変化させることができるため、パターンニングが容易であるというメリットがある。しかしながら、特許文献３に記載されたような基板を９０度回転させて製造された反射防止構造体は、図１０（Ｂ）に示すような、露光量の分布をしているので、中間的な露光量の部分が半分以上を占めている。従って、同じ露光量の部分は、ほぼ同じ深さに現像されるので、図１０（Ａ）に示す形状で、反射防止効果を示す部分は、「０」と「２」の領域だけであり、反射防止効果は半分以下となってしまうという問題がある。
【００１４】
本発明の目的は、二光束干渉によるホログラム露光を用いた反射防止効果の高い反射防止構造体の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的は、以下の構成を備える反射防止構造体を有する部材の製造方法により達成される。所定形状を構造単位とし、当該所定形状が反射率を低減すべき光の波長以下のピッチでアレイ状に配列されてなる反射防止構造体を有する部材の製造方法であって、少なくとも構造体形成面が感光性材料からなる前記部材となる基板上に、直接、二本の光束を重ね合わせることにより形成される干渉縞パターンからなる光強度分布を生成し、当該基板を露光する第１の露光工程と、前記基板上に生成される前記干渉縞パターンが、前記第１の露光工程において露光された前記干渉縞パターンとは所定角をなす関係になるように、前記基板と前記干渉縞パターンとの相対的な位置関係を変更した後、前記基板を露光する露光工程を、少なくとも２回含む第２の露光工程と、露光された前記基板を現像する現像工程とを備える。
【００１６】
なお、この明細書および特許請求の範囲の欄において、反射防止構造体とは、所定の波長を有する反射を抑制すべき光の反射を抑制するために、光学機能面の表面に形成される微細形状の集合を意味し、所定の波長の反射を抑制すべき光を完全に反射させない態様だけではなく、所定の波長の反射を抑制すべき光の反射を抑制する効果を持つ態様を含む。
【００１７】
また、この明細書および特許請求の範囲の欄において、部材とは、反射防止効果が必要なあらゆる部材を含む。部材の例としては、例えば、光路中に配置され光学機能面を持つレンズ素子、プリズム素子およびミラー素子等の光学素子、それら光学素子の保持に用いられる構造部材や光学素子を含む機器全体を保護する筐体部材、各種光デバイス（半導体レーザ素子や発光ダイオードなどの発光素子、フォトダイオードなどの受光素子、ＣＣＤやＣＭＯＳなどの撮像素子、光通信に用いられる光スイッチや分岐器など）において反射防止処理が必要な構造部分、液晶表示パネルや有機エレクトロルミネッセンスパネル、プラズマ発光パネルなどのディスプレイパネルの表示部分などが挙げられる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、二光束干渉によるホログラム露光を用いた反射防止効果の高い反射防止構造体の製造方法を提供することができ、非常に安価で大面積の反射防止構造体を備えた光学素子などの部材を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
（実施の形態１）
以下に、本発明の第１の実施形態に係る反射防止構造体を有する部材の製造方法について説明する。図１は、実施の形態１にかかる反射防止構造体を有する部材の製造方法において使用されるホログラム露光装置の構成図である。図１において、ホログラム露光装置は、レーザとレンズなどから構成される平行光線を出射する光源Ｓと、ハーフミラーＨＭ１と、反射ミラーＭ１とＭ２とを備える。
【００２０】
光源Ｓから放射された平行光はハーフミラーＨＭ１に入射し、入射した光束はほぼ１対１に分割される。ハーフミラーＨＭ１を透過した第１の光束（実線で表示）は、ミラーＭ１により反射されて、基板Ｑ１上に形成されたフォトレジスト１１に導かれる。一方、ハーフミラーＨＭ１を反射した第２の光束（破線で表示）は、ミラーＭ２により反射されて、同じように基板Ｑ１上に形成されたフォトレジスト１１に導かれる。このとき、第１の光束のハーフミラーＨＭ１を透過した光と、第２の光束のハーフミラーＨＭ１から反射した光が基板Ｑ１上で同じ入射角度θで重ね合わせたとき、基板Ｑ１上に形成されたフォトレジスト１１上にピッチがλ／（２×ｓｉｎθ）のＬ／Ｓパターンである干渉縞パターンが形成される。（λは波長である）
【００２１】
図２（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）は、実施の形態１において光束干渉により生成されるＬ／Ｓパターンを表す正面図である。図２（Ａ）は、最初の露光に使用されるＬ／Ｓパターンを示し、図２（Ｂ）は、２回目の露光に使用されるＬ／Ｓパターンを示し、図２（Ｃ）は、３回目の露光に使用されるＬ／Ｓパターンを示す。Ｌ／Ｓパターンは、二光束干渉により生成される干渉縞であり、光束が干渉して強度を強め合う部分１と、光束が干渉して強度を弱め合う部分２を表している。
【００２２】
実施の形態１にかかる反射防止構造体を有する部材の製造方法は、Ｌ／Ｓパターン同士が互いに６０度の角度をなすように、それぞれ光束を露光することにより、基板上に３つのパターンを重畳した光束の強度分布を形成する。すなわち、この部材の製造方法は、はじめにＬ／Ｓパターンを図２（Ａ）の配置で露光した後、基板を右方向に６０度回転させて図２（Ｂ）の配置で露光し、さらに、基板を右方向に６０度回転させて図２（Ｃ）の配置で露光することに特徴を持っている。
【００２３】
図３（Ａ）は、実施の形態１にかかる反射防止構造体を有する部材の製造方法において、露光後の基板上に形成される光束の強度分布を示す模式図である。また、図３（Ｂ）は、実施の形態１にかかる反射防止構造体を有する部材の製造方法において、露光後の基板上に照射された光束の強度分布を立体的に示した斜視拡大図である。
【００２４】
以下、実施の形態１の原理を説明する。露光は、図２（Ａ）のＬ／Ｓパターンにより行われた後、基板Ｑ１をＬ／Ｓパターンの強度分布において二光束が強め合う部分１と弱め合う部分２との境界部分において基板の法線方向を軸として６０度回転させて、図２（Ｂ）の配置にして行われ、さらに、基板Ｑ１をＬ／Ｓパターンの強め合う部分１と弱め合う部分２との境界部分において基板の法線方向を軸として６０度回転させて、図２（Ｃ）の配置にして行われる。このように露光すると、Ｌ／Ｓパターンが光束の強め合う部分１と弱め合う部分２との幅が１対１になるよう形成されているので、３つのＬ／Ｓパターンが６０度の角度をなす状態に重畳された三角格子パターンが基板上に照射される。
【００２５】
基板上に露光されるパターンは、図３（Ａ）に示すように、露光量が４レベルの三角格子である。すなわち、露光後の基板上には、最小の露光量の領域（図３（Ａ）中、「０」と記す）と、１回だけ光束が露光された領域（図３（Ａ）中、「１」と記す）と、２回だけ光束が露光された領域（図３（Ａ）中、「２」と記す）と、最大の露光量の領域（図３（Ａ）中、「３」と記す）と、が形成される。これによって、従来の２回重ね合わせで形成される３レベルの形状の時に存在する中間的な領域（図１０（Ａ）の「１」）がなくなりほとんどの部分が急激な傾斜角を持つ斜めの領域となる。
【００２６】
このように露光された基板を現像すると、光束が露光された領域は、すべて現像により凹部となる。このとき、凹部の形成深さは、照射される光束の強度が多いと深くなる。したがって、凹部は、いずれも光束が露光された領域、２回だけ光束が露光された領域、１回だけ光束が露光された領域の順に、深くなる。以上のようにして、図３（Ｂ）に示す４レベルの単位構造が周期的に形成された形状に対応する光束の強度分布の反転形状となる反射防止構造体を得ることができる。この構造は、４レベルの単位構造が反射率を低減すべき光の波長以下のピッチでアレイ状に配列されており、表面に入射する反射防止効果を奏する。
【００２７】
以下、以上説明した実施の形態１にかかる反射防止構造体を有する部材の製造方法を具体的に説明する。図４は、実施の形態１にかかる反射防止構造体を有する部材の製造方法を説明する模式図である。
【００２８】
石英ガラスを材料とする直径１５ｍｍ、曲率半径４０ｍｍ、厚み５ｍｍを持つ平凸レンズを研削加工で高精度に加工し、石英ガラス基板Ｑ１とした。この基板Ｑ１は、表面を中心線表面粗さＲａ＝２ｎｍ程度まで研磨加工されている。この石英ガラス基板Ｑ１の表面に、スピンコート法を用いてフォトレジスト１１を０．５μｍの厚みで形成し、図１に示した装置を用いて、ＫｒＦレーザを光源として、波長２４８ｎｍの紫外線の入射角度を３０度として、二光束干渉によるホログラム露光を行い、照度７．７ｍＷ／ｃｍ2 で５秒間露光を行った（第１の露光工程：図４（Ａ））。
【００２９】
次に、石英ガラス基板Ｑ１を、曲面の頂点の法線方向を軸として回転させ、Ｌ／Ｓパターンが回転の前後で６０度の角度をなすようにして、同様に図１に示した装置を用いてホログラム露光を行った（第２の露光工程：図４（Ｂ））。このホログラム露光の時間は、照度７．７ｍＷ／ｃｍ2 で５秒間である。さらに、石英ガラス基板Ｑ１を、再び曲面の頂点の法線方向を軸として回転させ、Ｌ／Ｓパターンが回転の前後で６０度の角度をなすようにして、ホログラム露光を行った（第２の露光工程：図４（Ｃ））。このホログラム露光の時間は、照度７．７ｍＷ／ｃｍ2 で５秒間である。
【００３０】
露光の後、石英ガラス基板Ｑ１をアルカリ現像液に１分間無攪拌浸漬してポストベーキング処理を施し、フォトレジスト１１を、図３（Ｂ）に示す形状の反転構造を持つ高さ４８０ｎｍ、ピッチ２４０ｎｍの微細形状１３に加工した（現像工程：図４（Ｄ））。その後、微細形状１３が形成された石英ガラス基板Ｑ１をＲＦドライエッチング装置の中に入れ、ＣＨＦ3 ＋Ｏ2 ガスを用いて、石英ガラス基板Ｑ１表面をエッチング処理し、図３（Ｂ）に示す形状の反転形状である高さ２４０ｎｍの三角錐に近い形状を持つ構造単位がピッチ２４０ｎｍで配置された反射防止構造体１５を持つ石英ガラス基板１６を形成した（構造形成工程：図４（Ｅ））。従って、アスペクト比が１である反射防止構造体１５が石英ガラス基板１６の表面に形成された。この場合、フォトレジスト１１と石英ガラスＱ１のエッチングレート比は２：１であった。反射防止構造体１５が形成された石英ガラス基板１６の表面の反射率を測定したところ、波長が２５０ｎｍ以上の光について平均で約０．１５％の値を示した。
【００３１】
以上、説明したように、実施の形態１にかかる反射防止構造体の製造方法は、二光束干渉によるホログラム露光を行ってパターニングを行う際に、二光束干渉の結果生成されるＬ／Ｓパターンを３回露光するため、形成される反射防止構造体に平面部分が少なく、反射防止効果の高い構造を得ることができる。また、実施の形態１にかかる反射防止構造体の製造方法は、高精度の製造が必要であり高価なフォトマスクを用いないので、非常に安価で大面積の反射防止構造体を製造することができる。
【００３２】
実施の形態１では、基板を６０度回転させて露光し、さらに基板を６０度回転させて露光して、Ｌ／Ｓパターンを重畳する例を示したがこれに限られない。例えば、基板を１２０度回転させて露光し、さらに１２０度回転させて露光して、Ｌ／Ｓパターンを重畳したり、基板を６０度回転させて露光し、さらに逆方向に１２０度回転させて露光して、Ｌ／Ｓパターンを重畳したり、基板を１２０度回転させて露光し、さらに逆方向に６０度回転させて露光して、Ｌ／Ｓパターンを重畳するなどしてもよい。要は、最終的に、Ｌ／Ｓパターン同士がそれぞれ６０度の角度をなす関係になるように基板を回転させればよい。また、基板を回転させる代わりにホログラム露光の装置の光束照射部分を可動にして、Ｌ／Ｓパターンが回転するように構成してもよい。
【００３３】
また、基板を４５度ずつ回転させたり、３０度ずつ回転させれば、更に、露光量のレベルを小刻みに変化させることができるようになり、より、反射防止効果を高めることは言うまでもない。すなわち、上記の実施の形態１では、回転後に露光されるべきＬ／Ｓパターンが、第１の露光工程において露光されたＬ／Ｓパターンとそれぞれ６０度の角度をなす関係にあるときにそれぞれ露光する場合を示したが、これに限られず、さらに一般化して複数回の露光を行ってもよい。
【００３４】
例として、第２の露光工程が、ｎ回（ｎ＝２，３，４・・・）の回転露光工程を含むとき、干渉縞パターンと基板とが以下の関係式を満足する位置でそれぞれ基板を露光する。
θｉ＝｛１８０／（ｎ＋１）｝＊ｉ
ただし、
ｉ：１以上ｎ以下の整数、
θｉ：回転後の干渉縞パターンが、前記第１の露光工程において露光された前記干渉縞パターンとなす角であって、小さい順にｉ番目のなす角、
である。
【００３５】
上記関係式を満足する位置でそれぞれ基板を露光することにより、（ｎ＋１）レベルの段差を持つ形状を得るための光束の強度分布を形成することが可能である。このため、露光回数を増やすほど側面の傾斜が急で、アスペクト比が大きい３次元形状を得ることができるが、その分だけ製造工程が複雑になるので、反射防止構造体の性能と製造の容易さのバランスをみて回数を決定すればよい。
【００３６】
露光は、干渉縞パターンと基板とがそれぞれ上記関係式を満足する位置で行えばよく、その関係にするプロセスは問わないことはいうまでもない。したがって、露光の間に行われる回転の方向や角度は適宜定めればよい。なお、実施の形態１において説明した３回露光は、上記関係式において、ｎ＝２である場合に相当する。
【００３７】
（実施の形態２）
続いて、更に反射防止効果を高めるための具体例を、図５を用いて説明する。図５は、実施の形態２にかかる反射防止構造体を有する部材の製造方法を説明する模式図である
【００３８】
石英ガラスを材料とする直径１５ｍｍ、曲率半径４０ｍｍ、厚み５ｍｍを持つ平凸レンズを研削加工で高精度に加工し、石英ガラス基板Ｑ１とした。この基板Ｑ１は、表面を中心線表面粗さＲａ＝２ｎｍ程度まで研磨加工されている。この石英ガラス基板Ｑ１の表面に、スパッタリング法を用いてエッチングマスクであるＣｒ膜１２を０．１μｍの厚みで形成した。さらに、Ｃｒ膜１２の上に、スピンコート法を用いてフォトレジスト１１を０．５μｍの厚みで形成し、図１に示した装置を用いて、ＫｒＦレーザを光源として、波長  ２４８  ｎｍの紫外線の入射角度を３０度として、二光束干渉によるホログラム露光を行い、照度７．７ｍＷ／ｃｍ2 で５秒間露光を行った（第１の露光工程：図５（Ａ））。
【００３９】
次に、石英ガラス基板Ｑ１を、曲面の頂点の法線方向を軸として回転させ、Ｌ／Ｓパターンが回転の前後で６０度の角度をなすようにして、同様に図１に示した装置を用いてホログラム露光を行った（第２の露光工程：図５（Ｂ））。このホログラム露光の時間は、照度７．７ｍＷ／ｃｍ2 で５秒間である。さらに、石英ガラス基板Ｑ１を、再び曲面の頂点の法線方向を軸として回転させ、Ｌ／Ｓパターンが回転の前後で６０度の角度をなすようにして、ホログラム露光を行った（第２の露光工程：図５（Ｃ））。このホログラム露光の時間は、照度７．７ｍＷ／ｃｍ2 で５秒間である。
【００４０】
露光の後、石英ガラス基板Ｑ１をアルカリ現像液に１分間無攪拌浸漬してポストベーキング処理を施し、フォトレジスト１１を、図３（Ｂ）に示す形状の反転構造を持つ高さ４８０ｎｍ、ピッチ２４０ｎｍの微細形状１３に加工した（現像工程：図５（Ｄ））。その後、微細形状１３をマスクとしてＡｒガスを用いたイオンミリング装置によって、ドライエッチング処理することにより、Ｃｒからなる微細形状１４をエッチングマスクとして形成した（構造形成工程：図５（Ｅ））。この時、微細形状１４は高さ８０ｎｍ、ピッチ２４０ｎｍであった。従って、この場合、フォトレジスト１１とＣｒ膜１２のエッチングレート比は６：１であった。最後に、微細形状１４が形成された石英ガラス基板Ｑ１をＲＦドライエッチング装置の中に入れ、ＣＨＦ3 ＋Ｏ2 ガスを用いて、石英ガラス基板Ｑ１表面をエッチング処理し、高さ４８０ｎｍの三角錐に近い形状を持つ構造単位がピッチ２４０ｎｍで配置された反射防止構造体１５を持つ石英ガラス基板１６を形成した（構造形成工程：図５（Ｆ））。この場合、Ｃｒ膜１２と石英ガラス基板Ｑ１のエッチングレート比は１：６であった。従って、アスペクト比が２である反射防止構造体１５が石英ガラス基板１６の表面に形成された。この時の、石英ガラス基板１６の表面の反射率を測定したところ、波長が２５０ｎｍ以上の光について平均で約０．０７％の値を示した。
【００４１】
なお、エッチングマスクの材料として、具体的にＣｒ膜を挙げたがこれに限られない。石英などの最終部材とのエッチングにおける選択比が大きい材料であればよい。例えば、エッチングマスクが、Ｃｒ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｃ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｆｅ、Ｐｔ、Ａｕ等のいずれの膜であってもよい。
【００４２】
以上、説明したように、実施の形態２にかかる反射防止構造体の製造方法は、二光束干渉によるホログラム露光を行ってパターニングを行う際に、二光束干渉の結果生成されるＬ／Ｓパターンを３回露光するため、形成される反射防止構造体に平面部分が少なく、反射防止効果の高い構造を得ることができる。また、実施の形態２にかかる反射防止構造体の製造方法は、高精度の製造が必要であり高価なフォトマスクを用いないので、非常に安価で大面積の反射防止構造体を製造することができる。
【００４３】
実施の形態２では、基板を６０度回転させて露光し、さらに基板を６０度回転させて露光して、Ｌ／Ｓパターンを重畳する例を示したがこれに限られない。例えば、基板を１２０度回転させて露光し、さらに１２０度回転させて露光して、Ｌ／Ｓパターンを重畳したり、基板を６０度回転させて露光し、さらに逆方向に１２０度回転させて露光して、Ｌ／Ｓパターンを重畳したり、基板を１２０度回転させて露光し、さらに逆方向に６０度回転させて露光して、Ｌ／Ｓパターンを重畳するなどしてもよい。要は、最終的に、Ｌ／Ｓパターン同士がそれぞれ６０度の角度をなす関係になるように基板を回転させればよい。また、基板を回転させる代わりにホログラム露光の装置の光束照射部分を可動にして、Ｌ／Ｓパターンが回転するように構成してもよい。
【００４４】
また、回転角度を４５度ずつ回転させたり、３０度ずつ回転させれば、更に、露光量のレベルを小刻みに変化させることができるようになり、より、反射防止効果を高めることは言うまでもない。すなわち、上記の実施の形態２では、回転後に露光されるべきＬ／Ｓパターンが、第１の露光工程において露光されたＬ／Ｓパターンとそれぞれ６０度の角度をなす関係にあるときにそれぞれ露光する場合を示したが、これに限られず、さらに一般化して複数回の露光を行ってもよい。
【００４５】
例として、第２の露光工程が、ｎ回（ｎ＝２，３，４・・・）の回転露光工程を含むとき、干渉縞パターンと基板とが以下の関係式を満足する位置でそれぞれ基板を露光する。
θｉ＝｛１８０／（ｎ＋１）｝＊ｉ
ただし、
ｉ：１以上ｎ以下の整数、
θｉ：回転後の干渉縞パターンが、前記第１の露光工程において露光された前記干渉縞パターンとなす角であって、小さい順にｉ番目のなす角、
である。
【００４６】
上記関係式を満足する位置でそれぞれ基板を露光することにより、（ｎ＋１）レベルの段差を持つ形状を得るための光束の強度分布を形成することが可能である。このため、露光回数を増やすほど側面の傾斜が急で、アスペクト比が大きい３次元形状を得ることができるが、その分だけ製造工程が複雑になるので、反射防止構造体の性能と製造の容易さのバランスをみて回数を決定すればよい。
【００４７】
露光は、干渉縞パターンと基板とがそれぞれ上記関係式を満足する位置で行えばよく、その関係にするプロセスは問わないことはいうまでもない。したがって、露光の間に行われる回転の方向や角度は適宜定めればよい。なお、実施の形態２において説明した３回露光は、上記関係式において、ｎ＝２である場合に相当する。
【００４８】
（実施の形態３）
本実施形態では、第１あるいは第２の実施形態に係る方法により作成された反射防止構造体を有する部材を用いて、電鋳処理により複製型を製造する方法について説明する。図６は、実施の形態３にかかる反射防止構造体を有する部材の製造方法に用いる電鋳型の製造方法を説明する模式図である。実施の形態３にかかる反射防止構造体を有する部材の製造方法は、型を電鋳複製することを特徴としている。以下、実施の形態１の製造方法により作成された反射防止構造体が形成された石英ガラス基板１６を電鋳複製するプロセスを例に説明を行う。
【００４９】
はじめに、実施の形態１において説明したものと同様の製造方法により製造された反射防止構造体６２を有する石英ガラスからなるレンズ原盤６１を準備した（図６（Ａ））。まず、石英ガラスからなるレンズ原盤６１は、導電性ではないので、増感処理を行った後、Ｐｄによる活性化処理を行った後、無電解メッキ用Ｎｉ／Ｂ溶液６３に浸漬して、反射防止構造体６２の表面に無電解メッキ層６４を形成した（図６（Ｂ））。石英ガラスからなるレンズ原盤６１の反射防止構造体６２に形成された無電解Ｎｉ／Ｂメッキ層６４は、４０ｎｍの厚みを有していた。
【００５０】
続いて、無電解メッキ層６４を形成した石英ガラスからなるレンズ原盤６１をスルファミン酸ニッケル電解液６５に浸漬し、電気メッキを行って石英ガラスからなるレンズ原盤６１の表面にＮｉメッキ層６６を形成させた（図６（Ｃ））。その後、Ｎｉメッキした石英ガラスからなるレンズ原盤６１をメッキ液から取り出し（図６（Ｄ））、石英ガラスからなるレンズ原盤６１からＮｉ複製型６８を機械的に引き離した（図６（Ｅ））。Ｎｉ複製型６８の厚さは４．０ｍｍであった。
【００５１】
以上のように複製された型は、加熱軟化された樹脂やガラス等を直接成形する型として用いることができる。実施の形態３によれば、反射防止構造体を成形するために用いる型を電子ビーム描画などの高コストで生産性の低い方法によらずに製造することが可能になる。
【００５２】
（実施の形態４）
本実施形態では、第１あるいは第２の実施形態に係る方法により反射防止構造体が形成された部材を成形型として用い、プレス成形により、表面に反射防止構造体が形成された部材を製造する方法について説明する。
【００５３】
図７（Ａ）は、プレス成形を行う成形機の構成を示す断面図である。図７（Ａ）において、チャンバー７６は、その内部を全て窒素（Ｎ2 ）ガスに置換されており、上型７２と下型７３とが対向して配置されている。上型７２は、第２の実施形態に係る製造方法により反射防止構造体が形成された石英ガラスからなる凹レンズであり、図示されていない駆動軸によって上下可動に構成されている。下型７３は、炭化タングステン（ＷＣ）を主成分とした材料からなり、レンズの成形材料を保持できるように凹部が成形されている。そして、上型７２の成形面および下型７３の凹部には、離型性の向上を図るために、離型膜７１が形成されている。離型膜７１は、スパッタリング法により形成されたＩｒ−Ｒｈ合金薄膜であり、上型７２に形成された離型膜７１の厚みは０．０１μｍであり、下型７３に形成された離型膜７１の厚みは０．０３μｍである。
【００５４】
下型７３の凹部には、レンズの成形材料となるガラス基板７４が載置されている。ガラス基板７４は、クラウン系硼珪酸ガラス（転移点Ｔｇ：５０１°Ｃ、屈伏点Ａｔ：５４９°Ｃ）からなり、その表面には、窒化硼素（ＢＮ）を主成分とする離型剤７５が形成されている。
【００５５】
図７（Ｂ）は、ガラス基板７４にプレス加工を行う状態を示す。図７（Ｂ）において、上型７２は下降して、ガラス基板７４を５９０℃、１０００Ｎの条件下で３分間プレス成形する。プレス加工が終了すると、冷却処理を行うことなく、図７（Ｃ）に示すように、上型７２を上昇させる。これにより、成形されたガラスレンズ７４の表面には、上型７２に形成された反射防止構造体とは反転形状を有する反射防止構造体が形成される。
【００５６】
図７（Ｄ）は、チャンバー７６内から取り出したレンズ７７を示す断面図である。レンズ７７の表面反射率を測定したところ、波長が２５０ｎｍ以上の光について平均で約０．０７％の値を示した。なお、表面保護の薄膜がなければ、ガラス材料は部分的に直接型に接触し、融着を起こして型から離型させることができなくなってしまう。無理に離型しようとすると、ガラス材料あるいは型が割れてしまう。
【００５７】
以上のように、実施の形態４によれば、実施の形態１あるいは２に示した方法で作製した部材を型として、加熱軟化された樹脂やガラス等を直接成形して、反射防止構造体を有する光学素子などの部材を、非常に安価に容易に、そして、大量生産する事を可能としたものである。
【００５８】
（実施の形態５）
次に、図８を参照して、反射防止構造体を有する部材を製造する別の方法を説明する。図８は、実施の形態５にかかる反射防止構造体を有する部材の製造方法を説明する模式図である。実施の形態５は、実施の形態３で説明した方法で作製した電鋳複製された型を用いて光学樹脂からなる部材を成形することを特徴としている。
【００５９】
先に説明した電鋳型８３をインサート型として、ベース型８１に組み込み、樹脂が充填されるキャビティ内面全体にシランカップリング剤を塗布して、表面保護離型層８２を形成した（図８（Ａ））。次に、電鋳型８３を８０°Ｃに加熱し、流動状態にあるポリオレフィン樹脂８４を型内に射出し（図８（Ｂ））、充填した（図８（Ｃ））。樹脂が冷却により固化したら、型を開き樹脂を取り出し、反射防止構造体が形成された樹脂８５を得た。反射防止構造体が形成された樹脂８５の表面の反射率を測定したところ、波長が２５０ｎｍ以上の光について平均で約０．１５％の値を示した。なお、本実施の形態はアクリル、テフロン（登録商標）、ポリエチレン、ポリオレフィンなどが樹脂材料として用いることができる。
【００６０】
（実施の形態６）
実施の形態６は、実施の形態３で説明した方法で作製した電鋳複製型を用いて光学樹脂かならなる部材を成形することを特徴としている。シランカップリング剤により表面保護膜を形成した電鋳複製型を用いて、実施の形態４と同様の成形機（図７）を用いて、光学樹脂材料をプレス成形した。表面保護膜を形成した電鋳複製型を上型とし、ＷＣを主成分とする超硬合金を下型に用いた。上型、下型、及びＰＭＭＡ樹脂基板をセットし、１８０°Ｃ、２０ＭＰａでプレス成形し、樹脂基板表面に反射防止構造体を形成した。反射防止構造体が形成された樹脂表面の反射率を測定したところ、波長が２５０ｎｍ以上の光について平均で約０．１５％の値を示した。なお、本実施の形態はアクリル、テフロン（登録商標）、ポリエチレン、ポリオレフィンなどを樹脂基板として用いることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明は、デジタルカメラやプリンタ装置などに用いられるレンズ素子、プリズム素子など光路中の光線に対する反射防止処理が必要な光学機能面を持つ光学素子に好適である。また、本発明は、それら光学素子の保持に用いられる構造部材や光学素子を含む機器全体を保護する筐体部材などに適用することにより、不要光を防止する反射防止面とすることができる。さらに、本発明は、半導体レーザ素子や発光ダイオードなどの発光素子や、フォトダイオードなどの受光素子、ＣＣＤやＣＭＯＳなどの撮像素子や、光通信に用いられる光スイッチや分岐器などの各種デバイスにおいて、反射防止処理が必要な部分に形成することにより、各デバイスの機能を向上させることができる。さらに、本発明は、液晶表示パネルや有機エレクトロルミネッセンスパネル、プラズマ発光パネルなどのディスプレイパネルの表示部分に適用してもよい。その他、本発明は、光学機器に用いられる反射防止処理が必要なあらゆる部材に対して広く適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】実施の形態１にかかる反射防止構造体を有する部材の製造方法において使用されるホログラム露光装置の構成図
【図２】実施の形態１において光束干渉により生成される干渉縞パターンを表す正面図
【図３】（Ａ）は、実施の形態１にかかる反射防止構造体を有する部材の製造方法において、露光後の基板上に形成される光束の強度分布を示す模式図、（Ｂ）は、実施の形態１にかかる反射防止構造体を有する部材の製造方法において、露光後の基板上に照射された光束の強度分布を立体的に示した斜視拡大図
【図４】実施の形態１にかかる反射防止構造体を有する部材の製造方法を説明する模式図
【図５】実施の形態２にかかる反射防止構造体を有する部材の製造方法を説明する模式図
【図６】実施の形態３にかかる反射防止構造体を有する部材の製造方法に用いる電鋳型の製造方法を説明する模式図
【図７】実施の形態４にかかる反射防止構造体を有する部材の製造方法を説明する模式図
【図８】実施の形態５にかかる反射防止構造体を有する部材の製造方法を説明する模式図
【図９】従来のレーザの光束干渉により生成される干渉縞パターン表す正面図
【図１０】（Ａ）は、従来の反射防止構造体を有する部材の製造方法において、２回のホログラム露光後の基板上に形成される光強度分布を示す模式図、（Ｂ）は、従来の反射防止構造体を有する部材の製造方法において、２回のホログラム露光後の基板上に照射された光強度分布を立体的に示した斜視拡大図
【符号の説明】
【００６３】
Ｑ１  基板
１  光束が干渉して強度を強め合う部分
２  光束が干渉して強度を弱め合う部分
１１  フォトレジスト
１２  Ｃｒ膜
１３  微細形状
１４  微細形状
１５  反射防止構造体
１６  石英ガラス基板
６１  石英ガラスからなるレンズ原盤
６２  反射防止構造体
６３  Ｎｉ／Ｂ溶液
６４  無電解メッキ層
６５  スルファミン酸ニッケル電解液
６６  Ｎｉメッキ層
６８  Ｎｉ複製型
７１  離型膜
７２  上型
７３  下型
７４  成形用材料
７５  離型剤
７６  チャンバー
７７  レンズ
８１  ベース型
８２  表面保護離型層
８３  電鋳型
８４  流動状態のポリオレフィン樹脂
８５  樹脂
９１  光束が干渉して強度を強め合う部分
９２  光束が干渉して強度を弱め合う部分
【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】
2006243633.tif 000008
【図７】
2006243633.tif 000009
【図８】
2006243633.tif 000010
【図９】
2006243633.tif 000011
【図１０】
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