(57)【要約】【課題】  回折光学素子等のミクロンオーダー以下の微細な凹凸部の加工が可能なサンドブラスト加工法。【解決手段】  パターニングしたレジスト２がマスクとして積層された基板１に研磨微粒子１２を吹き付けて基板１表面を選択的に切削除去するサンドブラスト加工法において、研磨微粒子１２にナノ粒子を用いる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パターニングしたレジストがマスクとして積層された基板に研磨微粒子を吹き付けて基板表面を選択的に切削除去するサンドブラスト加工法において、前記研磨微粒子にナノ粒子を用いることを特徴とするサンドブラスト加工法。
【請求項２】
前記ナノ粒子がダイアモンド粒子、アルミナ粒子、炭化シリコン又は炭酸カルシウム粒子からなることを特徴とする請求項１記載のサンドブラスト加工法。
【請求項３】
前記研磨微粒子を吹き付ける方向を、前記基板に対して垂直な方向から傾けることを特徴とする請求項１又は２記載のサンドブラスト加工法。
【請求項４】
請求項１から３の何れか１項記載のサンドブラスト加工法により表面に溝又は穴が形成されてなることを特徴とする基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サンドブラスト加工法に関し、特に、寸法がミクロンオーダー以下（１０μｍ以下）の微細な凹凸部の加工が必要な素子、特に光学素子のサンドブラスト加工法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、寸法がミクロンオーダー以下の微細な凹凸部の加工方法として代表的なものは、エッチングがあげられる。
【０００３】
エッチングには、大きな分類で、等方性エッチング、異方性エッチング、あるいは、別の切り口で、ウェットエッチング、ドライエッチングと分類できる。そして、さらに細かい分類もある。
【０００４】
ところが、通常のエッチングの何れの方法も、例えば対角数１０インチ等の大面積化は困難である。
【０００５】
ここで、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）等の作製に用いられるサンドブラスト加工法（特許文献１〜３）は、見方によればエッチングの１種とも分類できるが、ＰＤＰ作製においては既に大面積化が達成されている。
【０００６】
しかしながら、現状のサンドブラスト加工法では、研磨材となる粉体であるところのブラスト粒子の粒径は通常数μｍ程度以上であるため、それ以下の寸法を持つ凹凸パターンは作製できなかった。
【特許文献１】特開平１１−９０８２７号公報
【特許文献２】特開２０００−７６５号公報
【特許文献３】特開２０００−２４９２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は従来技術のこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、回折光学素子等のミクロンオーダー以下の微細な凹凸部の加工が可能なサンドブラスト加工法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成する本発明のサンドブラスト加工法は、パターニングしたレジストがマスクとして積層された基板に研磨微粒子を吹き付けて基板表面を選択的に切削除去するサンドブラスト加工法において、前記研磨微粒子にナノ粒子を用いることを特徴とする方法である。
【０００９】
この場合、ナノ粒子としてダイアモンド粒子、アルミナ粒子、炭化シリコン又は炭酸カルシウム粒子を用いることができる。
【００１０】
また、研磨微粒子を吹き付ける方向を、基板に対して垂直な方向から傾けるようにすることもできる。
【００１１】
本発明は以上のサンドブラスト加工法により表面に溝又は穴が形成されてなる基板を含むものである。
【発明の効果】
【００１２】
以上の本発明のサンドブラスト加工法によると、寸法がミクロンオーダー以下の微細な凹凸の加工を大面積で行うことができるようになる。例えば回折光学素子では、凹凸のピッチが使用波長の赤外光（数１０００〜７００ｎｍ）〜可視光（４００〜７００ｎｍ）〜紫外光（４００ｎｍ以下）に応じた同程度のオーダーで微細となる。その中で特に表示装置用途等では大面積化が必要なニーズもあり、本発明のサンドブラスト加工法により、そのニーズに合致した加工ができる。また、深さ／ピッチで示されるアスペクト比が１を超える比較的高いアスペクト比の形状の加工も可能である。また、場合によっては断面形状に傾きのあるスラント形状の凹凸の加工も可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明のサンドブラスト加工法を図面を参照にして説明する。
【００１４】
本発明のサンドブラスト加工法は、サンドブラスト加工法に用いるブラスト粒子として粒径（個数平均粒径）が１００ｎｍ以下の微粒子（以下、ナノ粒子と呼ぶ。）を用いて、寸法がミクロンオーダー以下（１０μｍ以下）の微細な溝、穴等の凹凸部を形成する方法である。
【００１５】
図１は、本発明のサンドブラスト加工法の原理を示す図であり、図１（ａ）に示すように、被加工基板１表面にマスクとしてレジストパターン２を積層し、ブラスト粒子としてナノ粒子（粒径１００ｎｍ以下）を用いて、サンドブラスト装置のノズル１１から高圧気体の気流中にそのナノ粒子のブラスト粒子を含むブラスト１２をレジストパターン２を介して基板１表面に吹き付けて、図１（ｂ）に示すように、レジストパターン２の開口パターンに対応する所定深さの溝又は穴１３を切削し、図１（ｃ）に示すように、残ったレジストパターン２を除去することで、所望の凹凸形状が表面に形成された素子２０が完成する。
【００１６】
図２は、図１の変形例を示す図であり、図２（ａ）に示すように、基板１’表面に所定厚さの被ブラスト材３を積層し、その上に図１（ａ）と同様のレジストパターン２を積層し、同様にブラスト粒子としてナノ粒子（粒径１００ｎｍ以下）を用いて、サンドブラスト装置のノズル１１から高圧気体の気流中にそのナノ粒子のブラスト粒子を含むブラスト１２をレジストパターン２を介して基板１’上の被ブラスト材３の表面に吹き付けて、図２（ｂ）に示すように、被ブラスト材３にレジストパターン２の開口パターンに対応する溝又は穴１３を切削し、図２（ｃ）に示すように、残ったレジストパターン２を除去することで、基板１’上の所定厚の被ブラスト材３に所望の凹凸形状が表面に形成された素子２０が完成する。この方法では、被ブラスト材３にサンドブラスト加工で比較的切削しやすい材料を用い、基板１’の材料に比較的切削し難い材料を用いることで、一定の深さの溝又は穴１３を容易に形成することができる。
【００１７】
図３は、図２の変形例を示す図であり、図２の場合は、気流と微粒子のブラスト１２を基板１又は１’に垂直に吹き付けていたが、図３の場合は、斜め方向から吹き付けるようにして、形成される溝又は穴１３の断面が基板１又は１’の面に対して断面斜めになるようにする点で異なっており、他は図２の場合と同様である。被ブラスト材３を省いて基板１’に直接断面斜めの溝又は穴１３を形成するようにすることももちろんできる（図１）。
【００１８】
次に、図４と図５を参照にして、本発明のサンドブラスト加工法の１実施例を説明する。図４はその工程を示す図であり、図５は、サンドブラスト装置のノズル１１の配置、ノズル１１のスキャン方向、及び、被加工基板の送り方向の関係を示す側面図（ａ）と平面図（ｂ）である。
【００１９】
この実施例において、通常用いられる市販のサンドブラスト装置に、ブラスト粒子としてナノダイアモンド（粒径４〜６ｎｍ）を用いてサンドブラスト加工を行った。ブラスト粒子の粒径は、通常のサンドブラスト加工の場合は数μｍ以上なので、本実施例では、１／１０００以下の微粒子を用いることになる。なお、粉塵の危険性については、サンドブラスト装置が密閉式であり、かつ、ブラスト加工後すぐに集塵機でブラスト粒子を集塵しているため、安全性に問題はない。
【００２０】
このようなサンドブラスト装置を用い、図４（ａ）に示すように、ブラスト加工する基板１は、大きさ３００ｍｍ×４００ｍｍで、５ｍｍ厚のガラスを用い、その上に３００ｎｍ厚のレジストを塗布し、そのレジストに二光束干渉により略全面を露光し、現像して、ピッチ１５０ｎｍのライン＆スペース（寸法比１：１）のレジストパターン２を形成した。
【００２１】
この基板１を、図５に示すように、サンドブラスト装置の複数（３本）のノズル１１の下を相対的に送りながら、その送り方向と直交する方向にノズル１１を往復スキャンさせることで、基板１の表面を均一にブラスト加工した。そのブラスト加工条件は、ブラスト圧力５ｋｇｆ／ｃｍ2 、ブラスト粒子噴射量１００ｇ／ｍｉｎ、ノズル径φ１２ｍｍ、ノズル本数３本、基板−ノズル間距離７０ｍｍ、ノズルスキャン速度５００ｍｍ／ｓｅｃ、基板送り速度０．８ｍｍ／ｓｅｃで加工した。
【００２２】
その結果、図４（ｂ）に示すように、ガラス１表面に周期的で一定深さの溝１３’が形成された。溝１３’間の突起上にブラストによって細ったレジストパターン２を剥離することにより、図４（ｃ）に示すように、各溝１３’の断面形状が矩形に近い略台形で、その寸法は、幅が加工前のレジストの周期に等しく１５０ｎｍのライン＆スペースで、寸法比約３：７、深さ約２００ｎｍの回折格子２１が得られた。溝１３’の断面形状が略台形であるのと寸法比が約３：７なのは、二光束干渉により加工前のレジストパターン２の断面形状が略正弦波状であるためと考えられる。
【００２３】
このような回折格子２１の用途は、例えば反射防止や位相マスク等があげられるが、それに限らない。
【００２４】
以上は、本発明のサンドブラスト加工法の原理と実施例であるが、本発明のサンドブラスト加工法でブラスト粒子として用いるナノ粒子は、粒径（個数平均粒径）が１００ｎｍ以下の微粒子であれば、粒径４〜６ｎｍに限定されず、粒径が１０ｎｍや１００ｎｍのオーダーのものであってもよい。
【００２５】
さらに、ブラスト粒子としては、ダイアモンド粒子だけでなく、アルミナや炭化シリコンや炭酸カルシウム等のナノ粒子でもよい。
【００２６】
また、図２、図３に示したように、基板表面に別の材料（被ブラスト材）を積層した後、マスクとしてレジストパターンを積層し、そしてブラスト条件を選んでブラスト加工することで、被ブラスト材を主として加工することもできる。この場合の用途は、例えば被ブラスト材にＡｌ等の金属を用いたワイヤーグリッド（偏光分離素子）等があげられるが、それに限られるものではない。
【００２７】
以上の説明から明らかなように、本発明のサンドブラスト加工法によると、寸法がミクロンオーダー以下の微細な凹凸の加工を大面積で行うことができるようになる。例えば回折光学素子では、凹凸のピッチが使用波長の赤外光（数１０００〜７００ｎｍ）〜可視光（４００〜７００ｎｍ）〜紫外光（４００ｎｍ以下）に応じた同程度のオーダーで微細となる。その中で特に表示装置用途等では大面積化が必要なニーズもあり、本発明のサンドブラスト加工法により、そのニーズに合致した加工ができる。また、深さ／ピッチで示されるアスペクト比が１を超える比較的高いアスペクト比の形状の加工も可能である。また、場合によっては断面形状に傾きのあるスラント形状の凹凸の加工も可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明のサンドブラスト加工法の原理を示す図である。
【図２】図１の変形例を示す図である。
【図３】図２の変形例を示す図である。
【図４】本発明のサンドブラスト加工法の１実施例の工程を示す図である。
【図５】図４の実施例に用いるノズルの配置、ノズルのスキャン方向、被加工基板の送り方向の関係を示す側面図（ａ）と平面図（ｂ）である。
【符号の説明】
【００２９】
１、１’…基板
２…レジストパターン
３…被ブラスト材
１１…サンドブラスト装置のノズル
１２…ブラスト
１３…溝又は穴
１３’…溝
２０…素子
【図１】
2006224281.tif 000003
【図２】
2006224281.tif 000004
【図３】
2006224281.tif 000005
【図４】
2006224281.tif 000006
【図５】
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