(57)【要約】      （修正有）【課題】  微小光学部品などに応用可能なダイヤモンドドーム部品を再現性および生産性よく製造する。【解決手段】  ダイヤモンド基体１上に、ダイヤモンドとは異なる材料からなる第一層２を設け、その第一層２上に第二層５を設ける。第二層５の表面はドームを有している。第一層２および第二層５にドライエッチングを施して、第二層５を除去するとともに、第二層５のドームの形状を第一層に転写して、ドームを形成する。第一層および基体にドライエッチングを施して、第一層を除去するとともに、第一層のドームの形状を基体に転写して、基体１上にダイヤモンドドームを形成し、ダイヤモンドドーム部品を得る。【選択図】  図１
2006062923.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイヤモンドからなる基体上に、前記ダイヤモンドとは異なる材料からなる第一層を設ける工程と、
表面にドームを有する第二層を前記第一層上に設ける工程と、
前記第一層および前記第二層にドライエッチングを施して、前記第二層を除去するとともに前記第二層のドームの形状を前記第一層に転写し、前記第一層の表面にドームを形成する工程と、
前記第一層および前記基体にドライエッチングを施して、前記第一層を除去するとともに前記第一層のドームの形状を前記基体に転写し、前記基体の表面にダイヤモンドドームを形成する工程と
を備えるダイヤモンドドーム部品の製造方法。
【請求項２】
前記第二層を前記第一層上に形成する工程は、前記第一層上に感光性材料を塗布し、リソグラフィープロセスにより略円柱状の感光性材料パターンを形成し、その感光性材料パターンを加熱処理によってドーム状に変形させ、その後、硬化させることにより前記第二層を形成する、請求項１に記載のダイヤモンドドーム部品の製造方法。
【請求項３】
前記第二層の表面は、複数のドームを有しており、
前記基体の表面にダイヤモンドドームを形成する工程は、前記ダイヤモンドドームを複数形成する、
請求項１または２に記載のダイヤモンドドーム部品の製造方法。
【請求項４】
第一および第二の主面を有し、ダイヤモンドからなる平板状の基体の該第一の主面上に、前記ダイヤモンドとは異なる材料からなる第一層を設ける工程と、
表面にドームを有する第二層を前記第一層上に設ける工程と、
前記第一層および前記第二層にドライエッチングを施して、前記第二層を除去するとともに前記第二層のドームの形状を前記第一層に転写し、前記第一層の表面にドームを形成する工程と、
前記第一層および前記基体をドライエッチングして、前記第一層を除去するとともに前記第一層のドームの形状を前記基体の第一の主面に転写し、その第一の主面に第一のダイヤモンドドームを形成する工程と、
前記第二の主面上に、前記ダイヤモンドとは異なる材料からなる第三層を設ける工程と、
前記第一のドームと実質的に同じ二次元位置に配置されたドームを表面に有する第四層を前記第三層上に設ける工程と、
前記第三層および前記第四層をドライエッチングして、前記第四層を除去するとともに前記第四層のドームの形状を前記第三層に転写し、前記第三層の表面にドームを形成する工程と、
前記第三層および前記基体をドライエッチングして、前記第三層を除去するとともに前記第三層のドームの形状を前記基体の第二の主面に転写し、その第二の主面に第二のダイヤモンドドームを形成する工程と
を備えるダイヤモンドドーム部品の製造方法。
【請求項５】
前記第二のダイヤモンドドームを形成する工程の後、前記基体のうち前記第一および第二のドームの周囲に位置する平坦部分を、前記第一および第二のダイヤモンドドームの形状を維持したままドライエッチングにより除去する工程を更に備える請求項４に記載のダイヤモンドドーム部品の製造方法。
【請求項６】
前記第二層および第四層の各々の表面は、複数のドームを有しており、
前記第一の主面に第一のダイヤモンドドームを形成する工程は、前記第一のダイヤモンドドームを複数形成し、
前記第二の主面に第二のドームを形成する工程は、前記第二のダイヤモンドドームを複数形成する、請求項４または５に記載のダイヤモンドドームの製造方法。
【請求項７】
第一および第二の主面を有し、単結晶ダイヤモンドからなる平板状の基体と、
前記第一の主面および第二の主面の少なくとも一方に設けられ、０．５ｍｍ以下の直径を有し、単結晶ダイヤモンドからなる球面状ドームと
を備えるダイヤモンドドーム部品。
【請求項８】
第一および第二の主面を有し、単結晶ダイヤモンドからなる平板状の基体と、
前記第一および第二の主面の少なくとも一方に設けられ、０．５ｍｍ以下の直径を有し、単結晶ダイヤモンドからなる複数の球面状ドームと
を備えるダイヤモンドドーム部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダイヤモンドの３次元形状精密加工法ならびに加工品に関し、特に微小光学部品やナノインプリント用金型、精密軸受け用ベアリング等に応用可能なダイヤモンドドーム部品およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ダイヤモンドは赤外領域の一部を除き、紫外からマイクロ波領域までの広い波長範囲で優れた光透過性を示し、かつ高硬度、高耐圧、高熱伝導、低誘電損失である。このため、ダイヤモンドは、耐久性、信頼性が求められる光学部品として、主に赤外線やマイクロ波用の窓材や金型に利用されてきた。一方で、近年では、短波長半導体レーザーの進展に伴い、種々の材料を用いた紫外線用光学部品の開発が進められている。しかし、特に３００ｎｍ以下の紫外短波長領域では、光学レンズなどの光学素子に求められる高屈折率かつ高透過率を示す材料は見つかっていない。ダイヤモンドは紫外光学部品用の材料としても上記の必要条件を満たし有望であるが、物質中最高の硬度を有するので、紫外光学素子に必要な外径０．５ｍｍ以下の３次元精密形状を、機械的な加工によって得ることは極めて困難である。
【０００３】
上記の問題を解決するため、例えば下記の特許文献１には、凹部を形成した第１の材料の中に第２の材料を充填し、第１の材料を除いて、第２の材料からなる微小レンズを得る方法が開示されている。
【０００４】
また、下記の特許文献２では、ダイヤモンドの表面にダイヤモンドとは異なる材料を含む液状の塗布材を滴下して硬化させることにより球面状の被膜を形成し、ドライエッチングにより球面状のダイヤモンド表面を得る方法が開示されている。
【特許文献１】特開２０００−６６０１０号公報
【特許文献２】特開平７−４１３８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載されるような、凹部を形成した第１の材料の中に第２の材料（ここではダイヤモンド）を充填する方法としては、現状では化学気相合成（ＣＶＤ）が挙げられる。ところが第１の材料がダイヤモンド以外の場合、ＣＶＤで充填する限り多結晶ダイヤモンドが成長する。多結晶ダイヤモンドは、光透過率が単結晶ダイヤモンドに比べて劣るだけでなく、結晶粒界の散乱や歪みの影響から光を曲げてしまうので、レンズとしては利用できない。また、凹部の径が小さい場合（典型的には０．５ｍｍ以下）、凹部の底までダイヤモンドが形成されにくく、凹部をダイヤモンドで完全に充填することは困難である。仮に第１の材料が単結晶ダイヤモンドとすれば凹部に単結晶ダイヤモンドを成長させることは可能であるが、第１の材料と第２の材料（すなわちダイヤモンド同士）を分離して第２の材料からなるレンズを得ることは極めて困難である。
【０００６】
次に、特許文献２に記載されるような、ダイヤモンド上に液状の塗布材を滴下し硬化させてからダイヤモンドをドライエッチングする方法では、実用上、次の問題が生じる。まず第１に、任意の位置に再現性よく、かつ任意のサイズ（特に０．５ｍｍ以下の小さな直径）で球面状の皮膜を形成することが困難なことがある。位置および形状の精度を高めるためには、フォトレジストを用いたフォトリソグラフィープロセスが有効である。しかし、ダイヤモンド上に直接フォトレジストパターンを形成すると、ドライエッチングの際にレジストパターンがダイヤモンドよりも先に消失してしまい、良好なレンズ形状を得ることができない。これを避けるため、ダイヤモンドとのエッチング選択比が高い塗布剤（例えばスピンオングラス）を使用すると、その感光性の低さのためにリソグラフィープロセスを実施することができなくなる。第２に、単一のダイヤモンド板への直接滴下によって複数の球面被膜を形成する場合、ダイヤモンド球面の形成密度やサイズの制約が大きいいう問題がある。これは、被膜同士の結合を避けるために被膜を十分に離して形成する必要があるからである。第３に、ダイヤモンド球面の形状制御性や再現性が不十分である。被膜を用いたダイヤモンド球面の形成にはダイヤモンドの濡れ性（表面張力）が深く関わるが、ダイヤモンドの濡れ性は表面原子の終端状態に応じて大きく変化することが知られている。したがって、ダイヤモンドの表面状態に応じてダイヤモンド球面の形状が変化するので、良好な形状制御性や再現性を得ることは難しい。
【０００７】
本発明は、上記の課題を克服すべくなされたもので、微小光学部品やナノインプリント用金型などに応用可能なダイヤモンドドーム部品を再現性および生産性よく製造することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するため、本発明は次の（１）〜（８）の態様を有する。
【０００９】
（１）ダイヤモンドからなる基体上に、ダイヤモンドとは異なる材料からなる第一層を設ける工程と、表面にドームを有する第二層を第一層上に設ける工程と、第一層および第二層にドライエッチングを施して、第二層を除去するとともに第二層のドームの形状を第一層に転写し、第一層の表面にドームを形成する工程と、第一層および基体にドライエッチングを施して、第一層を除去するとともに第一層のドームの形状を基体に転写し、基体の表面にダイヤモンドドームを形成する工程とを備えるダイヤモンドドーム部品の製造方法。
【００１０】
（２）第二層を第一層上に形成する工程は、第一層上に感光性材料を塗布し、リソグラフィープロセスにより略円柱状の感光性材料パターンを形成し、その感光性材料パターンを加熱処理によってドーム状に変形させ、その後、硬化させることにより第二層を形成する、（１）に記載のダイヤモンドドーム部品の製造方法。なお、リソグラフィープロセスは、フォトリソグラフィープロセス、電子線リソグラフィープロセスなど、任意である。また、感光性材料は、リソグラフィープロセスにおいて露光可能な材料、すなわち露光に使われる量子線（光、電子線など）に対して感応性を有する材料である。
【００１１】
（３）第二層の表面は、複数のドームを有しており、基体の表面にダイヤモンドドームを形成する工程は、ダイヤモンドドームを複数形成する、（１）または（２）に記載のダイヤモンドドーム部品の製造方法。
【００１２】
（４）第一および第二の主面を有し、ダイヤモンドからなる平板状の基体の該第一の主面上に、ダイヤモンドとは異なる材料からなる第一層を設ける工程と、表面にドームを有する第二層を第一層上に設ける工程と、第一層および第二層にドライエッチングを施して、第二層を除去するとともに第二層のドームの形状を第一層に転写し、第一層の表面にドームを形成する工程と、第一層および基体をドライエッチングして、第一層を除去するとともに第一層のドームの形状を基体の第一の主面に転写し、その第一の主面に第一のダイヤモンドドームを形成する工程と、第二の主面上に、ダイヤモンドとは異なる材料からなる第三層を設ける工程と、第一のドームと実質的に同じ二次元位置に配置されたドームを表面に有する第四層を第三層上に設ける工程と、第三層および第四層をドライエッチングして、第四層を除去するとともに第四層のドームの形状を第三層に転写し、第三層の表面にドームを形成する工程と、第三層および基体をドライエッチングして、第三層を除去するとともに第三層のドームの形状を基体の第二の主面に転写し、その第二の主面に第二のダイヤモンドドームを形成する工程とを備えるダイヤモンドドーム部品の製造方法。
【００１３】
（５）第二のダイヤモンドドームを形成する工程の後、基体のうち第一および第二のドームの周囲に位置する平坦部分を、第一および第二のダイヤモンドドームの形状を維持したままドライエッチングにより除去する工程を更に備える（４）に記載のダイヤモンドドーム部品の製造方法。
【００１４】
（６）第二層および第四層の各々の表面は、複数のドームを有しており、第一の主面に第一のダイヤモンドドームを形成する工程は、第一のダイヤモンドドームを複数形成し、第二の主面に第二のドームを形成する工程は、第二のダイヤモンドドームを複数形成する、（４）または（５）に記載のダイヤモンドドーム部品の製造方法。
【００１５】
（７）第一および第二の主面を有し、単結晶ダイヤモンドからなる平板状の基体と、
第一の主面および第二の主面の少なくとも一方に設けられ、０．５ｍｍ以下の直径を有し、単結晶ダイヤモンドからなる球面状ドームとを備えるダイヤモンドドーム部品。
【００１６】
（８）第一および第二の主面を有し、単結晶ダイヤモンドからなる平板状の基体と、第一および第二の主面の少なくとも一方に設けられ、０．５ｍｍ以下の直径を有し、単結晶ダイヤモンドからなる複数の球面状ドームとを備えるダイヤモンドドーム部品。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の方法では、基体上に第一層を設け、その上にドームを有する第二層を更に設け、そのドームの形状をドライエッチングによって基体に転写するので、ダイヤモンドドーム部品を再現性および生産性よく製造できる。また、本発明のダイヤモンドドーム部品は、単結晶ダイヤモンドから構成された十分に小径のドームを有するので、微小光学部品やナノインプリント用金型、精密軸受け用ベアリング等として好適に利用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１９】
図１および図２は、本実施形態に係るダイヤモンドドーム部品の製造工程を示す側面図である。図１（ａ）に示されるように、まず、ダイヤモンドからなる基体１の表面に、ダイヤモンドと異なる材料からなる第一層２を形成する。基体１は、平坦な第一および第二の主面１ａおよび１ｂを有する平行平板である。ダイヤモンドとしては、多結晶ダイヤモンド、単結晶ダイヤモンド、天然ダイヤモンド、高温高圧法や気相合成法などを用いて製造される人工ダイヤモンド等のいずれもが利用できる。第一層２の材料は、ダイヤモンドと異なるものであればよいが、望ましくは、後で行うドライエッチングに際してエッチング速度がダイヤモンドと同じか、あるいはダイヤモンドより遅く、なおかつ横方向からのエッチング（サイドエッチ）が生じにくい材料が適している。この条件を満たす材料として、酸化物、窒化物、珪化物、あるいは金属などが利用できるが、成膜の容易性やダイヤモンドとの密着性の観点から酸化珪素又は窒化珪素、あるいはこれらの複合膜が好ましい。これらは公知の薄膜製造法を用いてダイヤモンド上に成膜することができる。
【００２０】
次に、図１（ｄ）に示されるように、表面にドーム５ａを有する第二層５を第一層２上に形成する。本実施形態では、ドーム５ａは球面状である。第二層５は、各種レジストやスピンオングラス等の材料を第一層２上に直接滴下し、加熱してから硬化させることにより形成してもよい。しかし、本実施形態では、より望ましい形成法として、図１（ｂ）〜（ｄ）に示される工程を採用する。つまり、第一層２の表面に感光性材料層３をスピンコート（回転塗布）し（図１（ｂ））、アライナーあるいはステッパーなどと、所望のフォトマスクとを用いたフォトリソグラフィープロセスにより、感光性材料からなる略円柱状のパターン４を形成する（図１（ｃ））。続いて、感光性材料パターン４に加熱処理を施して、その表面を球面ドーム状に変形させ、その後、感光性材料パターン４を硬化させる。こうして、ドーム５ａを有する第二層５が形成される（図１（ｄ））。
【００２１】
加熱処理前の感光性材料パターン４は、厳密に円柱である必要はない。例えば、感光性材料パターン４が、露光ずれ等のために裾が拡がった円柱状であったり、あるいは円形から多少ずれた多角形状の平面形状を有していても、加熱処理を施すことにより、球面状のドーム５ａを形成することができる。このように、本実施形態の方法によれば、球面状のドーム５ａを有する第二層５を任意の位置に再現性よく形成することができる。感光性材料パターン４を形成するためのフォトリソグラフィープロセスは、ネガ、ポジいずれのプロセスであってもよい。感光性材料としては、フォトレジストや感光性ポリイミドなどを利用することができる。また、フォトリソグラフィーの代わりに電子線露光装置を用いた電子線リソグラフィーなど、他のリソグラフィーによって円柱状のパターンを形成することも可能である。
【００２２】
次に、第二層５および第一層２にドライエッチングを施し、第二層５を除去するとともに、第二層５のドーム５ａの形状を第一層２に転写する。これにより、ドーム６ａを表面に有する第一層６が得られる（図２（ｅ））。ドライエッチングとしては、プラズマエッチング、イオンエッチング、集束イオンビームエッチングなど、公知の様々な方法が利用できるが、垂直エッチングが可能で形状転写の容易な反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）が特に望ましい。ＲＩＥを行う装置は、容量結合型（ＣＣＰ）、誘導結合型（ＩＣＰ）のいずれもよいが、良好な形状転写のためには、基体ホルダ（電極）に電圧を印可する形式の装置が望ましい。
【００２３】
なお、図２（ｅ）に示されるように、ドライエッチングによって第二層５が消失すると同時に第一層２のうちドーム６ａ以外の部分が消失することが好ましいが、図３に示されるように、ドライエッチングの後、第二層６に平坦部分１２が残ったままでもよい。この場合でも、その後のドライエッチングにより平坦部分１２を除去することができる。
【００２４】
続いて、第一層２および基体１にドライエッチングを施し、第一層２を除去するとともに、第一層６のドーム６ａの形状をダイヤモンド基体１に転写する。これにより、基体１の表面にダイヤモンドドーム８が形成され、ダイヤモンドドーム部品１０が得られる（図２（ｆ））。ダイヤモンドドーム８は、ダイヤモンドで構成された中実のドーム状突起である。ドライエッチングとしては、第二層／第一層のドライエッチングと同様の方法を利用できるが、通常は、第二層／第一層のエッチングと異なるエッチング条件を採用する。第二層／第一層、および第一層／ダイヤモンド基体のドライエッチングに用いられるガスとしては、Ａｒ、Ｈｅ、ＣＦ４、ＣＨＦ３、ＳＦ６、ＢＣｌ３、ＣＨＣｌ３、Ｏ２、Ｎ２等を単独で、あるいは任意に混合して用いることが可能である。特に、第一層の材料として酸化珪素あるいは窒化珪素を用いる場合、垂直エッチングを行って良好な形状転写を実現するために、Ａｒ、ＣＦ４、ＣＨＦ３またはＯ２、あるいはこれらを任意に混合したガスを用いることが好ましい。
【００２５】
図４に示されるように、ダイヤモンド基体１の一方の主面１ａに上述の方法でダイヤモンドドーム８を形成し、続いて、反対側の主面１ｂに同様の方法によりダイヤモンドドーム８を形成すれば、基体１の両面にダイヤモンドドーム８が設けられたダイヤモンドドーム部品２０を得ることができる。具体的には、主面１ａにダイヤモンドドーム８を形成した後、主面１ｂ上にダイヤモンドと異なる材料からなる第三層を形成し、さらに表面にドームを有する第四層を第三層上に形成する。第三層、第四層は、主面１ａ上に形成される第一層２、第二層５にそれぞれ対応する。第四層のドームは、主面１ａ上のダイヤモンドドーム８とほぼ同じ二次元位置に配置される。この結果、主面１ｂ上のダイヤモンドドーム８も、主面１ａ上のダイヤモンドドーム８とほぼ同じ二次元位置に形成される。主面１ａおよび１ｂ上のダイヤモンドドーム８は、互いに対向する底面を有することになる。
【００２６】
図４に示されるダイヤモンドドーム部品２０を形成した後、ドライエッチングを継続し、ダイヤモンドドーム８のドーム形状を維持したまま、ダイヤモンドドーム８の周囲に位置する平坦部分１３を取り除けば、図５に示されるように、板部分のないダイヤモンドドーム部品２２が得られる。ダイヤモンドドーム部品２２は、二つのダイヤモンドドーム８をそれらの底面同士を突き合わせて接合した形状を有する。このダイヤモンドドーム部品２２は、例えば、ダイヤモンドレンズとして利用することができる。
【００２７】
図６に示されるように、上述の方法は、単一のダイヤモンド基体１上に複数のダイヤモンドドーム８を形成することも可能である。すなわち、上述のフォトリソグラフィープロセスで複数の円柱状感光性材料パターン４を形成すれば、容易に複数のダイヤモンドドーム８を形成することができる。複数のダイヤモンドドーム８は、基体１の主面１ａおよび１ｂの一方にだけ形成してもよいし、双方に形成してもよい。
【００２８】
このように、本実施形態では、ドライエッチングによってダイヤモンドを加工するので、凹部にダイヤモンドを充填する従来の方法とは異なり、外径の小さい単結晶ダイヤモンドドームを容易に形成することができる。また、本実施形態では、ダイヤモンド基体１上に第一層２を設け、更にその上に第二層５を形成し、ドライエッチングを行って第二層５のドーム５ａの形状を基体１に転写する。このため、本実施形態の方法は、ダイヤモンド上に塗布材を直接滴下して形成したドームの形状をダイヤモンドに転写する従来の方法とは異なり、ダイヤモンドの濡れ性の影響を受けにくい。したがって、本実施形態の方法によれば、単結晶ダイヤモンドからなる基体上に、０．５ｍｍ以下の外径を有する単結晶ダイヤモンドドームを生産性および再現性よく形成することができる。本実施形態の方法により製造されたダイヤモンドドーム部品は、マイクロレンズなどの微小光学部品や、精密軸受け用ベアリングなどとして利用可能である。また、一つの単結晶ダイヤモンド基体上に複数のダイヤモンドドームが設けられたダイヤモンドドーム部品は、マイクロレンズアレイやマイクロレンズアレイ作製用の金型として利用可能である。
【００２９】
以下では、様々な実施例を挙げて本発明を更に説明する。
【実施例１】
【００３０】
本実施例では、高温高圧合成法で得られたＩＩａ型単結晶ダイヤモンドからなる基体１を用いてダイヤモンドドーム８を形成した。ダイヤモンド基体１は５ｍｍ×５ｍｍ×０．３ｍｍの立方体（平板）であり、両主面１ａ、１ｂは共に機械的に研磨済み（表面粗さＲａ＝５ｎｍ）である。このダイヤモンド基体１の歪み量を、直交ニコル法を用いる歪み検査器で検査したところ、結晶中の最大位相差は２ｎｍであり、光学部品として十分使用に耐えうることが確認された。このダイヤモンド基体１の一方の主面１ａ上に、公知のマグネトロンスパッタ装置を用いて非晶質窒化珪素（ＳｉＮ）を成膜した。これにより、図１（ａ）に示される第一層２として膜厚６００ｎｍのＳｉＮ膜が得られた。
【００３１】
次に、ジアゾナフトキノン系感光剤とノボラック樹脂とを混合したポジ型フォトレジストをスピンコートによって基体１の主面１ａ上に塗布し、図１（ｂ）に示されるように、膜厚７００ｎｍのフォトレジスト層３を形成した。
【００３２】
続いて、直径５μｍの単一の円形パターンを有するフォトマスクと、ｇ線アライナーとを用いて、フォトレジスト層３の表面にマスクパターンを等倍転写し、現像を行った。この結果、図１（ｃ）に示すような円柱状のレジストパターン４が形成された。そして、加熱炉を用いてレジストパターン４を２００℃の温度で１時間にわたって加熱処理すると、図１（ｄ）に示すような球面状ドーム５ａを表面に有するレジスト層、すなわち第二層５が得られた。ドーム５ａの直径Ｄ１は５μｍ、高さＨ１は６００ｎｍであった。なお、球面状ドームの直径とは、ドームの円形底面の直径を意味し、球面状ドームの高さとは、球面状ドームの底面から頂点までの距離を意味する。これは下記の説明でも同じである。
【００３３】
次に、公知の高周波電極間放電型（ＣＣＰ）の反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）装置を用いて第二層５と第一層２をエッチングした。エッチング条件は下記の表１の通りである。
【００３４】
表１
高周波周波数：１３．５６ＭＨｚ
高周波電力：１００Ｗ
チャンバ内圧力：３．０Ｐａ
ＣＦ４ガス流量：１０ｓｃｃｍ
エッチング時間：３０分
【００３５】
エッチングの結果、図２（ｅ）に示されるように、表面に球面状のドーム６ａを有する第一層６を得ることができた。ドーム６ａの直径Ｄ２は５μｍであり、高さＨ２は６００ｎｍであった。
【００３６】
この後、同じＲＩＥ装置を用いて、第一層６とダイヤモンド基体１にエッチングを施した。エッチング条件は下記の表２の通りである。
【００３７】
表２
高周波周波数：１３．５６ＭＨｚ
高周波電力：２００Ｗ
チャンバ内圧力：１．３Ｐａ
ＣＦ４ガス流量：１ｓｃｃｍ
Ｏ２ガス流量：５０ｓｃｃｍ
エッチング時間：３０分
【００３８】
エッチングの結果、図２（ｆ）に示すような球面状のダイヤモンドドーム８が得られた。ダイヤモンドドーム８の直径Ｄ３は５μｍであり、高さＨ３は１．５μｍであった。
【実施例２】
【００３９】
実施例１において一方の主面１ａにダイヤモンドドーム８を設けた後、ダイヤモンド基体１の反対側の主面１ｂに、実施例１と同様の手順でダイヤモンドドーム８を形成した。但し、主面１ｂ側の感光性材料パターン４の形成時には、円形マスクと主面１ａ側のダイヤモンドドーム８とで二次元位置が実質的に一致するように露光および現像を行った。言い換えると、円形マスクは、主面１ａおよび１ｂに対して垂直な方向から見て、主面１ａ側のダイヤモンドドーム８の底面と重なり合うように配置される。この結果、主面１ｂ側の第二層５は、主面１ａ側のダイヤモンドドーム８と実質的に同一の二次元位置に配置された球面状のドーム５ａを有していた。このようにして、図４に示されるように、ダイヤモンド基体１の両主面１ａ、１ｂにダイヤモンドドーム８が設けられたダイヤモンドドーム部品２０を製造することができた。
【実施例３】
【００４０】
実施例２において基体１の両主面にダイヤモンドドーム８を設けた後、表２のエッチング条件において時間のみを１００時間としたエッチングを行った。その結果、基体１の平坦部分１３が除去され、図５に示されるダイヤモンドドーム部品２２に類似した、板部分のないダイヤモンドドーム部品が得られた。このダイヤモンドドーム部品は、同じ形状の二つの球面状ドームをそれらの底面同士を突き合わせて接合した形状を有していた。このダイヤモンドドーム部品の直径Ｄ４は５μｍであり、厚さＴは３μｍであった。
【実施例４】
【００４１】
実施例１と同様の基体１と方法を用いて第一層２にフォトレジスト層３を塗布した後、１０μｍの間隔で配列された直径５μｍの複数の円形パターンからなるフォトマスクを用いて、複数の円柱レジストパターン４を形成した。その後、実施例１と同様にして加熱処理およびエッチングを実行したところ、図６に示されるように、単一の基体１の主面１ａ上に複数のダイヤモンドドーム８がアレイ状に並んだダイヤモンドドームアレイ部品３０を得ることができた。図７は、こうして製造したダイヤモンドドームアレイ部品３０の表面を示す電子顕微鏡写真である。各ダイヤモンドドーム８の直径は５μｍであり、高さは１．５μｍであった。また、これらのダイヤモンドドーム８の直径および高さのばらつき（標準偏差）は、ともに５０ｎｍであった。
【実施例５】
【００４２】
実施例４の方法でダイヤモンドドームアレイ部品３０を得た後、ダイヤモンド基体１の反対側の主面１ｂに、実施例４と同様の手順でダイヤモンドドーム８を形成した。但し、主面１ｂ側のレジストパターン４の形成時には、複数の円形マスクと主面１ａ側のダイヤモンドドーム８とで二次元位置が実質的に一致するように露光および現像を行った。言い換えると、円形マスクは、主面１ａおよび１ｂに対して垂直な方向から見て、主面１ａ側のダイヤモンドドーム８の底面と一対一に重なり合うように配置される。この結果、主面１ｂ側の第二層５は、主面１ａ側のダイヤモンドドーム８と実質的に同一の二次元位置に配置された球面状のドーム５ａを有していた。このようにして、図８に示されるように、ダイヤモンド基体１の両主面１ａ、１ｂにアレイ状のダイヤモンドドーム８が設けられたダイヤモンドドーム部品４０を製造することができた。
【実施例６】
【００４３】
実施例１と同じ形状および材質の基体１を９枚用意し、これらの基体１に対して実施例１と同様の方法でフォトレジストの塗布までの工程を実施した後、直径が１ｍｍ、７００μｍ、５００μｍ、３００μｍ、１００μｍ、５０μｍ、２５μｍ、１０μｍ、２μｍの円形フォトマスクを用いて９種類の円柱レジストパターン４をそれぞれの基体１に形成した。その後、実施例１と同様の方法で加熱処理およびエッチングを行ったところ、それぞれの円柱レジストパターン４と同じ直径を有するダイヤモンドドーム８がそれぞれの基体１上に形成された。
【実施例７】
【００４４】
実施例６と同じ９種類の直径を有する９個の円形パターンを並べた単一のフォトマスクを用意して、実施例６と同様の工程を実施したところ、１ｍｍから２μｍまでの９種類の直径を有する９個のダイヤモンドドームが単一の基体上にアレイ状に並んだダイヤモンドドームアレイ部品を得ることができた。
【００４５】
以上、本発明をその実施形態に基づいて詳細に説明した。しかし、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。例えば、本発明によって形成されるダイヤモンドドームは、球面状に限らず非球面状であってもよい。同様に、本発明において第一層および第二層のドームは、球面状に限らず非球面状であってもよい。ダイヤモンドドームが非球面の場合も、ダイヤモンドドームの底面の外径が０．５ｍｍ以下であれば、ダイヤモンドドーム部品を紫外光学素子として好適に利用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】ダイヤモンドドーム部品の製造工程を示す側面図である。
【図２】ダイヤモンドドーム部品の製造工程を示す側面図である。
【図３】エッチング後に残った第一層の平坦部分を示す側面図である。
【図４】両面ダイヤモンドドーム部品を示す側面図である。
【図５】板部分のないダイヤモンドドーム部品を示す側面図である。
【図６】片面ダイヤモンドドームアレイ部品を示す側面図である。
【図７】片面ダイヤモンドドームアレイ部品の表面を示す電子顕微鏡写真である。
【図８】両面ダイヤモンドドームアレイ部品を示す側面図である。
【符号の説明】
【００４７】
１…ダイヤモンド基体、１ａ，１ｂ…主面、２…第一層、３…感光性材料層、４…感光性材料パターン、５…第二層、５ａ…ドーム、６…ドーム付き第一層、６ａ…ドーム、８…ダイヤモンドドーム、１０…片面ダイヤモンドドーム部品、１２…第一層の平坦部分、１３…基体の平坦部分、２０…両面ダイヤモンドドーム部品、２２…板部分のないダイヤモンドドーム部品、３０…片面ダイヤモンドドームアレイ部品、４０…両面ダイヤモンドドームアレイ部品
【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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【図８】
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