(57)【要約】【課題】  反射防止効果に優れた反射防止構造体を、Ｘ線リソグラフィを用いて容易に製造できる反射防止構造体を有する部材の製造方法を提供する。【解決手段】  Ｘ線マスク１と部材２とを、Ｘ線マスク１の異なる領域を通過したＸ線同士が回折により干渉を生じる距離Ｄだけ離して配置し、Ｘ線マスク１を介して、少なくとも構造体形成面が感光性材料からなる部材２に向けてＸ線を露光する。次いで、露光された部材２を現像する。これにより、干渉と現像の際の化学的な作用との影響によって、光学機器において必要とされる波長の全域にわたって反射防止効果に優れた反射防止構造体を形成できる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線露光法により部材の表面に反射防止構造体を形成するための方法であって、
Ｘ線マスクに形成された複数のＸ線透過領域を介して、少なくとも構造体形成面が感光性材料からなる部材に向けてＸ線を露光する露光工程と、
露光された前記部材を現像する現像工程とを備え、
前記露光工程は、前記Ｘ線マスクと前記部材とを異なる前記Ｘ線透過領域を通過したＸ線同士が回折によって干渉を生じる距離だけ離して配置した状態でＸ線を露光することを特徴とする、反射防止構造体を有する部材の製造方法。
【請求項２】
前記Ｘ線マスクは、円柱形状又は多角柱形状のＸ線吸収領域あるいはＸ線透過領域が、反射を防止すべき光の波長以下のピッチでアレイ状に配列されたマスクパターンを有す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３】
前記部材は、光学素子または光学部品であ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】
前記光学素子は、レンズまたはマイクロレンズアレイであることを特徴とする、請求項３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５】
前記感光性材料は、ポリメタクリル酸メチルまたはフッ素系樹脂であ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】
前記反射防止構造体は、アスペクト比が１以上である錐形状を構造単位とし、当該錐形状が反射を防止すべき光の波長以下のピッチで部材の前記構造体形成面にアレイ状に配置されてな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７】
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８】
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９】
前記現像工程の後に、前記反射防止構造体が形成された部材を用いて電鋳処理を行うことにより複製型を形成する複製型形成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１０】
前記現像工程の後に、前記反射防止構造体が形成された部材を用いてプレス成形を行うことにより複製型を形成する複製型形成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１１】
前記複製型形成工程は、前記複製型の成形面に撥水処理を施す撥水処理工程を含むことを特徴とする、請求項９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１２】
前記複製型形成工程は、前記複製型の成形面に離型処理を施す離型処理工程を含むことを特徴とする、請求項１０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１３】
前記複製型形成工程の後に、前記複製型を用いて、樹脂材料あるいはガラス材料からなる成形用素材を成型加工する成型工程をさらに備えることを特徴とする、請求項９または請求項１０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１４】
前記成型工程は、射出成形法またはプレス成形法により行うことを特徴とする、請求項１３に記載の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、より特定的には、Ｘ線リソグラフィ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の内部に進入する。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とが解決できる。
【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する。次に、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することによって、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】
さらには、ＥＢ描画法を用いる方法では、レンズなどの曲面形状の表面に微細パターンを描画することは非常に困難であり、非常に特殊な３次元位置制御のできるステージを備えた電子ビーム描画装置が必要となる。
【０００９】
一方、最近では、Ｘ線リソグラフィの技術を用いた、サブミクロンレベルの微細な構造体を形成する技術が提案されている（例えば、特許文献３および特許文献４）。Ｘ線は、波長が短く直進性に優れているので、従来は困難であったサブミクロンレベルの微細な構造を加工するのに適している。図１２（ａ）は、Ｘ線リソグラフィによる微細な構造体の製造方法を説明する模式図である。図１２（ａ）において、Ｘ線マスク１は、Ｘ線吸収領域３およびＸ線透過領域４が、形成しようとする微細な構造体に対応して配置されたマスクパターンを有する。Ｘ線吸収領域３は、Ｘ線マスク１を構成する基板上にメンブレンを形成し、このメンブレン上にＸ線吸収体を配置することで形成される。部材２は、感光性材料にて形成される。Ｘ線マスク１と部材２とは、一定の距離Ｌを持って配置され、Ｘ線マスク１を介して部材２に向けてＸ線の露光が行われる。
【００１０】
Ｘ線リソグラフィにおいて、Ｘ線マスク１と部材２との間に一定の距離Ｌを設けるのは、上述のようにＸ線マスク１には、非常に薄く破壊されやすいメンブレンが使用されており、紫外線を用いたフォトリソグラフィの様にマスクと基板とを密着させて露光すると、Ｘ線マスク１が破壊されるおそれがあるためである。なお、Ｘ線は波長が短く直進性に優れているので、Ｘ線マスク１と部材２との間に距離Ｌを設けても、所望のパターン強度でＸ線を部材２上に露光することができる。したがって、Ｘ線リソグラフィは、レンズ面のように平面ではない部材の表面に反射防止構造体を形成する場合のように、Ｘ線マスク１と部材２との距離が大きくなる部分が生じることが避けられない場合に、特に有効である。
【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２０００−０３５５００号公報
【特許文献４】特許第３５２１２０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところで、上述のように、Ｘ線は直進性に優れた光であるので、図１２（ａ）に示すように、Ｘ線マスク１を透過したＸ線５はそのまま直進し、部材２の照射面に垂直に照射され、部材２の内部でも直進して、部材２を感光させる。露光後の部材２の表面には、マスクパターンに対応したＸ線強度分布を持った感光部分が形成される。そして、現像後の部材２の表面には、マスクパターンに対応した形状の凹部が形成され、図１２（ｂ）に示すように、柱形状を構造単位とした微細構造体１３が形成される。このように柱形状を構造単位とした微細構造体１３では、前述のような表面での滑らかな屈折率分布変化が得られないので、反射防止効果は得られない。そこで、特許文献３に記載のように、Ｘ線マスク１あるいは部材２の少なくとも一方を移動させて両者の相対的な位置関係を変更しながら複数回のＸ線露光を行う方法や、特許文献４に記載のように、部分露光と全面露光とを組み合わせた二重露光法を用いて、柱状構造の側壁部分が斜めになるように、部材２の感光した部分のＸ線強度分布を機械的に変化させる方法が提案されている。
【００１２】
このような露光方法を適用すれば、図１２（ｃ）に示すように、錐形状を単位とした反射防止構造体１４を得ることができるが、二重露光法やＸ線マスク１を高精度に移動させながらの露光方法等は、複数回の露光処理を要することから製造工程が煩雑であり、しかもＸ線マスク１や部材２の移動に際しては精密な管理が必要となる。
【００１３】
それ故に、本発明は、反射防止効果に優れた反射防止構造体を、Ｘ線リソグラフィを用いて容易に製造することができる反射防止構造体を有する部材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】
【００１４】
上記課題を解決する本発明は、以下の工程からなる反射防止構造体を有する部材の製造方法である。すなわち、まず、複数のＸ線透過領域を形成したＸ線マスクを介して、少なくとも構造体形成面が感光性材料からなる部材に向けてＸ線を照射する露光工程を行う。次に、露光された部材を現像する現像工程を行う。ここで、露光工程は、Ｘ線マスクと部材とを、異なるＸ線透過領域を通過したＸ線同士が回折によって干渉を生じる距離だけ離して配置した状態でＸ線を露光する。この点について具体的に説明すると、Ｘ線は、上述のように直進性に優れた光ではあるが、厳密には、ある程度の広がりを持った状態で照射面に向かって進む。Ｘ線露光時において、Ｘ線マスクを透過したＸ線は、非常にゆるやかな広がりを持って照射面へと進み、ある距離で、異なるＸ線透過領域を通過したＸ線同士による回折による干渉が発生する。
【００１５】
本発明においては、Ｘ線マスクと部材とを、このような干渉が発生する距離だけ離した状態でＸ線露光を行うことで、露光後の部材には、マスクパターンの形状をそのまま転写したような柱形状のＸ線強度分布が形成されるのではなく、輪郭があいまいとなった、先端の細くなった錐形状のＸ線強度分布が生じる。これにより、現像後の部材の表面には、干渉と現像の際の化学的な作用との影響により、輪郭があいまいで、かつ、先端の細くなった錐形状を単位とする構造体が形成され、反射防止効果に優れた反射防止構造体を得ることができる。また、反射防止構造体は、一度の露光処理を行うだけで容易に形成することができるため、製造工程の簡易化が図れる。
【００１６】
Ｘ線マスクは、円柱形状又は多角柱形状のＸ線吸収領域あるいはＸ線透過領域が、反射を防止すべき光の波長以下のピッチでアレイ状に配列されたマスクパターンを有するものが好適である。反射防止構造体が形成される部材は、光学素子または光学部品が挙げられる。光学素子とは、具体的には、レンズ、マイクロレンズアレイ、プリズム、フィルター、光学シート、および回折格子等である。光学部品とはレンズ鏡筒のような光学素子を保持するための機構部品等である。感光性材料には、ポリメタクリル酸メチルまたはフッ素系樹脂が好適に使用できる。また、反射防止構造体は、アスペクト比が１以上である錐形状を構造単位とし、この錐形状が反射を防止すべき光の波長以下のピッチで部材の構造体形成面にアレイ状に配置されてなるものが好ましい。
【００１７】
また、感光性材料が感光性レジストであるときには、現像工程の後に、この現像工程によってパターン形成された感光性レジストをマスクとして、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ていても良い。また、感光性材料が感光性レジストであり、この感光性レジストからなる層の下に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するときには、現像工程の後に、この現像工程によってパターン形成された感光性レジストをマスクとして、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、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部材をドライエッチングする第２のエッチング工程をさらに備えることが好ましい。
【００１８】
また、現像工程の後には、反射防止構造体が形成された部材を用いて電鋳処理あるいはプレス成形を行うことにより、複製型を形成する複製型形成工程をさらに備えていても良い。これにより、反射防止構造体が形成された部材を量産するための型を容易に得ることができる。そして、複製型形成工程の後には、複製型を用いて、樹脂材料あるいはガラス材料からなる成形用素材を成型加工する成型工程をさらに備えることで、反射防止構造体が形成された部材の量産が可能となる。
【００１９】
複製型形成工程において電鋳処理を行うときには、複製型の成形面に撥水処理を施す撥水処理工程を含んでいても良い。また、複製型形成工程においてプレス成形を行うときには、複製型の成形面に離型処理を施す離型処理工程を含んでいてもよい。また、成型工程には、具体的には、射出成形法またはプレス成形法を用いることが望ましい。
【発明の効果】
【００２０】
以上のように本発明によれば、Ｘ線マスクと部材とを、Ｘ線による干渉が積極的に生じるような距離を持って配置した状態でＸ線露光を行うことで、干渉と現像の際の化学的な作用との影響によって、錐形状を単位とする反射防止構造体を一度の露光処理で容易に形成することができ、光学機器において必要とされる波長の全域にわたって反射防止効果に優れた反射防止構造体を有する部材を容易に製造できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
（第１の実施形態）
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（ａ）は、Ｘ線リソグラフィによる反射防止構造体の製造方法を説明する模式図である。図１（ａ）において、Ｘ線マスク１は、Ｘ線吸収領域３およびＸ線透過領域４が、形成しようとする反射防止構造体に対応して配置されたマスクパターンを有する。部材２は、感光性材料にて形成される。Ｘ線マスク１と部材２とは、一定の距離Ｄを持って配置され、Ｘ線マスク１を介して部材２に向けてＸ線の露光が行われる。
【００２２】
ここで、本実施形態の特徴部分は、Ｘ線マスク１と部材２との距離Ｄを、異なるＸ線透過領域４を通過したＸ線同士が回折によって干渉を生じる距離に設定し、この状態でＸ線マスク１を介して部材２にＸ線露光を行う点にある。図１（ｂ）は、Ｘ線露光時におけるＸ線５の照射状態を示す模式図である。図１（ｂ）に示すように、Ｘ線５は、直進性に優れた光ではあるが、厳密には、ある程度の広がりを持った状態で照射面に向かって進んでいる。この広がりは非常に緩やかなものであるため、図１（ｂ）において仮想線２ａで示すように、Ｘ線マスク１からの距離がＰの範囲内に部材２があるときには、異なるＸ線透過領域４を通過したＸ線５同士が回折によって重なりあうことがない。したがって、露光後の部材２の表面には、Ｘ線マスク１のマスクパターンに対応した形状の凹部が形成され、従来例において説明したように、図１２（ｂ）に示すような柱状構造を単位とした微細構造体１３が形成される。
【００２３】
そして、図１（ｂ）において仮想線２ｂで示すように、Ｘ線マスク１からの距離がＰの範囲を超えてＭの範囲に部材２があるときには、異なるＸ線透過領域４を通過したＸ線５同士による回折による干渉が発生し、部材２の表面には、輪郭があいまいとなった、先端の細くなった錐形状のＸ線強度分布が生じる。これにより、現像後の部材２の表面には、干渉と現像の際の化学的な作用との影響により、輪郭があいまいで、かつ、先端の細くなった錐形状を単位とする構造体が形成される。
【００２４】
図１（ｃ）は、部材２とＸ線マスク１との距離がＭの範囲にあるときに露光した後、現像したときの部材２の状態を示す模式図である。図１（ｃ）において、部材２の表面には、錐形状に近い凸部１５が多数形成されており、この錐形状の凸部１５を構造単位とする反射防止構造体６が得られる。この反射防止構造体６は、上記した柱状構造を単位とした微細構造体１３に較べて、格段に反射防止効果に優れたものとなる。なお、図１（ｃ）に示す反射防止構造体６は、理想的な形状を模式的に示したものであり、実際には、現像の際の化学的な作用によって各構造単位のエッジ部がなまった形となることがある。また、反射防止構造体６は、Ｘ線５の干渉によって形成されたものであるため、距離Ｄの値によってはＸ線マスク１のパターン形状と反転分布を有する反射防止構造体が形成される場合もある。しかしながら、反転分布によって形成された反射防止構造体であっても、反射防止効果は保たれたままである。
【００２５】
このように、本実施形態においては、Ｘ線マスク１と部材２との距離Ｄを、積極的に干渉の影響を受けるような値に設定することで、Ｘ線マスク１や部材２の移動などを要することなく、一度の露光処理という簡易な処理で反射防止効果に優れた反射防止構造体６を部材２に形成することができる。
【００２６】
以下に、本実施形態について、より具体的に説明する。本実施形態に係る反射防止構造体６とは、ピッチと高さの比であるアスペクト比が１以上である構造単位が、反射を防止すべき光の波長以下のピッチでアレイ状に配列されているものである。このような配列を有する構造単位の形状は、上述のように、錐形状である。本実施形態において、錐形状とは、従来例において図１２（ｃ）に示した円錐形状や、図２に示すように多角錐形状を構造単位とする反射防止構造体６ａ等である。また、図３（ａ）および（ｂ）に示すような釣鐘形状を構造単位とする反射防止構造体６ｂおよび６ｃや、図３（ｃ）および（ｄ）に示すように先端部が平坦化された錐台形状を構造単位とする反射防止構造体６ｄおよび６ｅ等も含まれる。ただし、各構造単位は、円錐形状、多角錐形状、釣鐘形状および錐台形状といった厳密な幾何学的形状である必要はなく、実質的に円錐形状、多角錐形状、釣鐘形状および錐台形状であればよい。また、各構造単位は、前記した錐形状を有する凸部のみならず、この錐形状の反転形状である凹部により構成されたものであっても良い。
【００２７】
本実施形態に係るＸ線マスク１には、Ｘ線吸収領域３およびＸ線透過領域４を有し、一つのＸ線吸収領域３あるいはＸ線透過領域４を構造単位として、反射を防止すべき光の波長以下のピッチで配列されたマスクパターンを有するものが適用できる。構造単位の形状は特に限定されるものではなく、形成しようとする反射防止構造体６の形状に応じて適宜選択すれば良いが、円柱形状又は多角柱形状の構造単位を有するものが好ましい。例えば、図４（ａ）に示すように、円柱形状のＸ線吸収領域３を有するＸ線マスク１であれば、図１２（ｃ）に示すように円錐形状を構造単位とする反射防止構造体１４が形成される。逆に、円柱形状のＸ線透過領域４を有するＸ線マスク１であれば、円錐形状を反転した凹部を構造単位とする反射防止構造体が形成される。また、図４（ｂ）に示すように、多角柱状のＸ線吸収領域３を有するＸ線マスク１であれば、図２に示すように六角錐形状を構造単位とする反射防止構造体６ａが形成される。
【００２８】
Ｘ線マスク１は、例えば、シリコン（Ｓｉ）ウェハを基板とし、炭化珪素（ＳｉＣ）メンブレン上にＸ線吸収体材料からなる薄膜が形成されたＸ線吸収領域３と、Ｘ線吸収体材料からなる薄膜が形成されていないＸ線透過領域４とから構成される。Ｘ線吸収体材料としては、タンタル（Ｔａ）、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、クロム（Ｃｒ）、並びに鉄（Ｆｅ）等が挙げられる。Ｘ線吸収体材料は、ＥＢ描画法とドライエッチング法等により所望の形状にパターン形成される。
【００２９】
本実施形態に係る部材２とは、光学素子や光学部品である。光学素子としては、レンズ、マイクロレンズアレイ、プリズム、フィルター、光学シート、並びに回折格子等が挙げられる。光学部品としては、レンズ鏡筒のような光学素子を保持するための機構部品、光学素子や光学部品の成形に用いる成形型、並びに成形型を得るための原盤等が挙げられる。部材２は、少なくとも構造体形成面が感光性材料にて形成されているものであれば良く、全体が感光性材料にて形成されたものであっても良い。感光性材料としては、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）樹脂やフッ素系樹脂等の光学樹脂が好適に使用できる。
【００３０】
部材２の形状は特に限定されるものではなく、平板状のものや曲面形状を有するレンズ等であっても良い。ただし、レンズのように曲面形状を有する部材２に本実施形態を適用する場合には、レンズの中央部と外周部とでＸ線マスク１と部材２との距離Ｄが異なるため、レンズの部位によっては、干渉によって反転形状を有する反射防止構造体６が形成されることがある。しかしながら、このような場合においても、反射防止構造体６としての機能は損なわれることはない。
【００３１】
以下に、本実施形態を具体例に基づき説明する。図５は、ＰＭＭＡ樹脂にて形成された部材２に反射防止構造体６を形成する工程を説明する図である。図５（ａ）は、Ｘ線露光工程を説明する図である。図５（ａ）において、Ｘ線マスク１には、厚み０．５μｍのＴａからなる六角柱形状のＸ線透過領域４がピッチ２５０ｎｍで、アレイ状に３０ｍｍ×３０ｍｍの領域に形成されたものを用い、部材２には、５０ｍｍ×５０ｍｍ、厚さ２ｍｍのＰＭＭＡ樹脂を用いた。そして、Ｘ線マスク１と部材２とをＸ線による干渉が生じるように５００μｍの距離Ｄを持って対向させて、Ｘ線マスク１の側から１５Ａ・ｍｉｎでＸ線露光を行った。
【００３２】
図５（ｂ）は、現像後の部材２の状態を示す模式図である。このような状態の部材２を得るために、Ｘ線露光後の部材２を、２−（２−ｎ−ブトキシエトキシ）エタノールを主成分とする現像液に浸漬して現像処理を行った。これにより、部材２の表面には、ピッチ２５０ｎｍ、高さ３００ｎｍの六角錐形状の構造単位がアレイ状に配列された反射防止構造体６が形成された。
【００３３】
このようにして、反射防止構造体６が形成された部材２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、垂直反射率として平均で約０．２％の値を示した。また、入射角度を４５°まで傾けて反射率を測定したところ、反射率の変化はほとんどなかった。このように、本実施形態に係る製造方法によると、ＥＢ描画法等のように高コストで生産性の低い方法によらずに、しかも一度の露光処理で、反射防止効果に優れた反射防止構造体を容易に得ることができた。
【００３４】
図６は、射出成型法によって成形されたＰＭＭＡ樹脂からなるレンズ７に、反射防止構造体６を形成する工程を説明する図である。図６（ａ）は、Ｘ線露光工程を説明する図である。図６（ａ）において、Ｘ線マスク１は、前述の六角柱形状のＸ線透過領域４がピッチ２５０ｎｍで形成されたものを用い、レンズ７の形状は、サグ量：最大０．５ｍｍ、直径：３ｍｍ、曲率半径：２ｍｍの平凸レンズとなっている。そして、Ｘ線マスク１とレンズ７とを、Ｘ線による干渉が生じるように５００μｍの距離Ｄを持って対向させ、Ｘ線マスク１の側から２０Ａ・ｍｉｎでＸ線露光を行った。なお、ここでの距離Ｄとは、レンズ７の中心とＸ線マスク１との距離である。
【００３５】
図６（ｂ）は、現像後のレンズ７の状態を示す模式図である。このような状態の部材２を得るために、Ｘ線露光後のレンズ７を、２−（２−ｎ−ブトキシエトキシ）エタノールを主成分とする現像液に浸漬して現像処理を行った。これにより、レンズ７の表面には、ピッチ２５０ｎｍ、高さ３００ｎｍの六角錐形状の構造単位がアレイ状に配列された反射防止構造体６が形成された。反射防止構造体６が形成されたレンズ７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０．４％の値を示した。
【００３６】
以上のように本実施形態によると、サグ量が大きいレンズ７であっても、ＥＢ描画法等のように高コストで生産性の低い方法によらずに、しかも一度の露光処理で、反射防止効果に優れた反射防止構造体６をレンズ７の全面に容易に形成することができた。なお、ここでは、レンズ７の表面全体に均一な構成の反射防止構造体６を形成することができたが、Ｘ線マスク１とレンズ７との距離Ｄによっては、レンズ７の中央部と外周部とで異なった形状、例えば、レンズ７の中央部と外周部とで反転形状を有する反射防止構造体が形成されることがある。しかしながら、このような場合であっても、反射防止構造体の反射防止効果は損なわれるものではない。
【００３７】
（第２の実施形態）
以下に、本発明の第２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、具体例を挙げて説明する。本実施形態では、表面に感光性レジストを有する部材を用い、現像工程後に、さらにエッチング処理を行うことにより部材に反射防止構造体を形成する。それ以外の基本的な構成については、第１の実施形態と同様であるので、以下の説明では両者の違いについてのみ説明する。
【００３８】
図７は、本実施形態に係る反射防止構造体を有する部材の製造工程を説明する図である。図７（ａ）は、Ｘ線露光工程を説明する図である。図７（ａ）において、Ｘ線マスク１は、前述の図４（ａ）に示した六角柱形状のＸ線吸収領域３がピッチ２５０ｎｍで形成されたものを用いた。部材は、石英ガラス基板８の表面にＸ線レジスト層９が形成されたものを用いた。石英ガラス基板８は、２０ｍｍ×２０ｍｍ×５ｍｍサイズであり、その表面は、中心線表面粗さＲａが２ｎｍ程度まで平滑になるように研磨加工処理されている。Ｘ線レジスト層９は、研磨加工処理が施された石英ガラス基板８の表面にスピンコート法を用いてＸ線レジストを０．３μｍの厚みで塗布することにより形成したものである。Ｘ線マスク１とＸ線レジスト層９が形成された石英ガラス基板８とは、Ｘ線による干渉が生じるように５００μｍの距離Ｄを持って対向させて、Ｘ線マスク１の側から１５Ａ・ｍｉｎでＸ線露光を行った。
【００３９】
図７（ｂ）は、現像後の石英ガラス基板８の状態を示す模式図である。このような状態の石英ガラス基板８を得るために、Ｘ線露光後の石英ガラス基板８を、２−（２−ｎ−ブトキシエトキシ）エタノールを主成分とする現像液に浸漬して現像処理を行った。これにより、石英ガラス基板８の表面には、Ｘ線レジストにて形成されたピッチ２５０ｎｍ、高さ５００ｎｍの六角錐形状の構造単位がアレイ状に配列された反射防止構造体１０が形成された。
【００４０】
本実施形態では、Ｘ線レジストからなる反射防止構造体１０をマスクとして、石英ガラス基板８にエッチング処理を施す。図７（ｃ）は、エッチング処理後の石英ガラス基板８の状態を示す模式図である。このような状態の石英ガラス基板８を得るために、まず、反射防止構造体１０が形成された石英ガラス基板８を、ＲＦドライエッチング装置に入れた。そして、反応ガスとしてＣＨＦ3 ガスおよびＯ2 ガスを用いて、石英ガラス基板８の表面にエッチング処理を施した。これにより、石英ガラス基板８の表面には、ピッチ２５０ｎｍ、高さ２５０ｎｍの六角錐形状の構造単位がアレイ状に配列された反射防止構造体１１が形成された。この場合、Ｘ線レジスト層９と石英ガラス基板８とのエッチングレート比は２：１であった。反射防止構造体１１が形成された石英ガラス基板８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０．２％の値を示した。
【００４１】
以上のように本実施形態によると、表面が感光性レジストにて形成された部材であれば、現像処理後にエッチング処理を施すことで、第１の実施形態よりもさらに耐久性の良い石英ガラスなどの光学材料に、反射防止効果の高い反射防止構造体１１を形成することができるようになる。
【００４２】
（第３の実施形態）
以下に、本発明の第３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、具体例を挙げて説明する。本実施形態では、感光性レジスト層とエッチングマスク層とを有する部材を用いて、第１および第２のエッチング処理を行うことにより、部材の表面に、よりアスペクト比の大きな反射防止構造体を形成する。以下、第１および第２の実施形態と同様の構成をなすものには同一の符号を付けて説明を省略する。
【００４３】
図８は、本実施形態に係る反射防止構造体を有する部材の製造工程を説明する図である。図８（ａ）は、Ｘ線露光工程を説明する図である。図８（ａ）において、部材は、石英ガラス基板８とＸ線レジスト層９との間にエッチングマスク層２０を有する。エッチングマスク層２０は、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｆｅ等のエッチングマスク材料を用いて、スパッタリング法により形成することができるが、ここでは、Ｃｒからなる厚み２００ｎｍのエッチングマスク層２０を例に挙げて説明する。このような構成を有する部材を、Ｘ線による干渉が生じるように５００μｍの距離Ｄを持ってＸ線マスク１と対向させて配置し、Ｘ線マスク１の側から１５Ａ・ｍｉｎでＸ線露光を行った。
【００４４】
図８（ｂ）は、現像後の部材の状態を示す模式図である。このような状態の部材を得るために、Ｘ線露光後の部材を、２−（２−ｎ−ブトキシエトキシ）エタノールを主成分とする現像液に浸漬して現像処理を行った。これにより、部材の表面には、Ｘ線レジストにて形成されたピッチ２５０ｎｍ、高さ５００ｎｍの六角錐形状の構造単位がアレイ状に配列された反射防止構造体２１が形成された。
【００４５】
本実施形態では、Ｘ線レジストからなる反射防止構造体２１をマスクとして、エッチングマスク層２０に第１のエッチング処理を施す。図８（ｃ）は、第１のエッチング処理後における部材の状態を示す模式図である。このような状態の部材を得るために、反射防止構造体２１が形成された部材を、ＲＦドライエッチング装置に入れ、エッチングガスとしてＡｒガスを用いて、エッチングマスク層２０に第１のエッチング処理を施した。これにより、石英ガラス基板８の表面には、ピッチ２５０ｎｍ、高さ１５０ｎｍのＣｒからなる六角錐形状の構造単位がアレイ状に配列された反射防止構造体２２が形成された。ここで、Ｘ線レジストとＣｒからなるエッチングマスクとのエッチングレート比は１０：３であった。
【００４６】
さらに、Ｃｒからなる反射防止構造体２２をマスクとして、石英ガラス基板８に第２のエッチング処理を施す。図８（ｄ）は、第２のエッチング処理後における石英ガラス基板８の状態を示す模式図である。このような状態の石英ガラス基板８を得るために、Ｃｒからなる反射防止構造体２２が形成された石英ガラス基板８を、ＲＦドライエッチング装置に入れ、そして、反応ガスとしてＣＨＦ3 ガスおよびＯ2 ガスを用いて、石英ガラス基板８の表面にエッチング処理を施した。これにより、石英ガラス基板８の表面には、ピッチ２５０ｎｍ、高さ７５０ｎｍの六角錐形状の構造単位がアレイ状に配列された反射防止構造体２３が形成された。アスペクト比が３となった。この場合、Ｃｒからなるエッチングマスクと石英ガラス基板８のエッチングレート比は１：５であった。
【００４７】
反射防止構造体２３が形成された石英ガラス基板８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０．１％の値を示した。このように、表面が感光性レジストにて形成され、その下にエッチングマスク層が形成された部材を用いて、現像処理後に第１および第２のエッチング処理を行うことで、よりアスペクト比の大きな構造単位を有する反射防止構造体２３を得ることができ、反射防止効果を高めることができる。
【００４８】
なお、本実施形態では、第１のエッチング処理としてドライエッチング処理を行ったが、ウェットエッチング処理を行っても良い。このような構成によっても、上記と同様に、アスペクト比の大きな構造単位を有する反射防止構造体を得ることができる。
【００４９】
上記各実施形態では、Ｘ線リソグラフィにより部材の表面に直接に反射防止構造体を形成する方法について説明した。これらの方法により製造された反射防止構造体を有する部材は、光学素子や光学部品を成形するための成形型あるいはこの成形型を形成するためのマスタ型としても用いることができる。上記各実施形態に係る方法により製造された部材を成形型として用いるときには、部材がガラス材料や金属材料にて形成されていれば、プレス成形や射出成形等のように高温高圧雰囲気下で使用される成形型にも適用できる。しかしながら、部材が樹脂材料にて形成されているときには、プレス成形や射出成形等には適用できないため、この部材をマスタ型として複製金型を作成する必要がある。このように、上記各実施形態で作成した部材を成形型あるいはマスタ型として用いることで、反射防止構造体を備えた部材を、射出成形やプレス成形といった簡易な方法で量産することが可能となる。以下に、その詳細について説明する。
【００５０】
（第４の実施形態）
本実施形態では、第１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９は、本発明の第４の実施形態に係る複製型の製造工程を説明する図である。図９（ａ）は、第１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６を有するレンズ７の断面図である。レンズ７は、ＰＭＭＡ樹脂にて形成されていることから導電性を有するものではない。そこで、電鋳処理を行えるようにレンズ７に無電解Ｎｉ／Ｂメッキ層を形成して導電性を付与する。
【００５１】
図９（ｂ）は、無電解Ｎｉ／Ｂメッキ層を形成するための処理工程を説明する断面図である。反射防止構造体６を有するレンズ７に、増感処理、およびＰｄによる活性化処理を行った後、図９（ｂ）に示すように、前記処理が施されたレンズ７を、無電解メッキ用のＮｉ／Ｂメッキ溶液６０に浸漬する。これにより、反射防止構造体６を有するレンズ７の表面には、厚み４０ｎｍの無電解Ｎｉ／Ｂメッキ層６１が形成される。
【００５２】
図９（ｃ）および図９（ｄ）は、無電解Ｎｉ／Ｂメッキ層６１が形成されたレンズ７に電気メッキ処理を施すための電鋳処理工程を説明する断面図である。図９（ｃ）に示すように、無電解Ｎｉ／Ｂメッキ層６１が形成されたレンズ７をカソードとして、スルファミン酸ニッケル電解液６２に浸漬し、対極にＮｉ電極を用いて、０．５Ａ／ｄｍ2 〜５Ａ／ｄｍ2 の条件下で電気メッキを施した。これにより、無電解Ｎｉ／Ｂメッキ層６１で覆われた反射防止構造体６の形成面にＮｉメッキ層６３が２ｍｍの厚みで形成される。次いで、図９（ｄ）に示すように、Ｎｉメッキ層６３が形成されたレンズ７を、塩基性溶液６４に浸漬する。これにより、レンズ７が溶解され、複製型６５が形成される。
【００５３】
図９（ｅ）は、塩基性溶液６４から取り出した状態の複製型６５を示す断面図である。得られた複製型６５の最大厚みは２．０ｍｍであり、レンズ７の溶解面には、反射防止構造体６とは反対形状を有する反射防止構造体６６が形成されていた。
【００５４】
以上のように、本実施形態によると、射出成形やプレス成形に使用できる型を電鋳処理により容易に製造することができる。なお、電鋳処理により形成された複製型６５の成形面には、撥水処理が施されていても良い。撥水処理に使用する撥水処理剤には、従来公知の材料が使用でき、複製型６５の成形面にこのような撥水処理材料をコーティングすることで、成形加工に用いる際に、成形用素材、特に樹脂材料の付着が防止できるとともに低温での成形加工が可能となり、成形サイクルの短縮化が図れる。なお、本実施形態において、複製型６５とは、実際に成形加工に使用する型としての機能だけでなく、それ自身が光学機能を有する部材として機能することも可能である。
【００５５】
（第５の実施形態）
本実施形態では、第４の実施形態で作成した複製型６５を用いて、射出成形により、表面に反射防止構造体が形成されたレンズを製造する方法について説明する。図１０は、本発明の第５の実施形態に係るレンズを製造する過程における各段階での状態を示す図である。図１０（ａ）は、射出成形を行う成形機の構成を示す断面図である。図１０（ａ）において、成形機は、ベース型６７ａおよび６７ｂの間に、インサート型として、反射防止構造体６６が形成された複製型６５が組み込まれることにより、樹脂が充填されるキャビティが構成されている。キャビティの内面全体には、シランカップリング剤が塗布されることにより表面保護離型層６８が形成されている。
【００５６】
図１０（ｂ）は、キャビティ内に樹脂を充填する状態を示す図である。図１０（ｂ）において、複製型６５は８０°Ｃに加熱されており、キャビティ内には、ベース型６７ａおよび６７ｂの側部より流動状態にあるポリオレフィン樹脂６９が供給される。
【００５７】
図１０（ｃ）は、キャビティ内にポリオレフィン樹脂６９が充填された状態を示す図である。図１０（ｃ）において、ポリオレフィン樹脂６９は、完全に固化するまで冷却処理される。ポリオレフィン樹脂６９が完全に固化すると、ベース型６７ａおよび６７ｂが開かれて樹脂が取り出される。
【００５８】
図１０（ｄ）は、得られたレンズ７０の構成を示す断面図である。レンズ７０には、複製型６５に形成された反射防止構造体６６とは反対形状を有する反射防止構造体７１が形成されていた。反射防止構造体７１が形成されたレンズ７０の表面の反射率を測定したところ、第１の実施形態で示したレンズ７とまったく同じような低反射率が得られ、波長が２５０ｎｍ以上の光について、レンズ全体にわたって、平均で約０．４％の値を示した。
【００５９】
以上のように、本実施形態によると、レンズ７０のような曲面上にも容易に反射防止構造体７１を形成でき、しかも、短時間で生産性良くレンズ７０を量産できる。なお、上記説明では、ポリオレフィン樹脂６９を用いて射出成形を行ったが、その他、アクリル樹脂、フッ素系樹脂、あるいはポリエチレン樹脂等の樹脂やガラス等のように加熱軟化できる材料についても適用できる。また、上記説明では、反射防止構造体７１が形成される部材として、片側に凸面を持つレンズ７０を例に挙げて説明したが、複製型６５を上型および下型の両方に用いれば、両側に凸面を持つレンズであっても容易に曲面上に反射防止構造体を形成できる。また、複製型６５の形状や配置等を適宜変化させることにより様々な形状および用途に適用できる部材にも適用できる。さらに、本実施形態では、第４の実施形態に係る方法により電鋳処理が施された型を複製型６５として用いたが、耐熱性や強度を満たすものであれば、第１の実施形態に係る方法により製造された型であっても射出成形に用いる型として適用できる。
【００６０】
（第６の実施形態）
本実施形態では、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。図１１は、本発明の第６の実施形態に係るレンズを製造する過程における各段階での状態を示す図である。
【００６１】
図１１（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１１（ａ）において、チャンバー８０は、その内部を全て窒素（Ｎ2 ）ガスに置換されており、上型８１と下型８２とが対向して配置されている。上型８１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８２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８１の成形面および下型８２の凹部には、離型性の向上を図るために、離型膜８３が形成されている。離型膜８３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８１に形成された離型膜８３の厚みは０．０１μｍであり、下型８２に形成された離型膜８３の厚みは０．０３μｍである。
【００６２】
下型８２の凹部には、レンズの成形材料となる石英ガラス基板８４が載置されている。石英ガラス基板８４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８５が塗布されている。
【００６３】
図１１（ｂ）は、石英ガラス基板８４にプレス加工を行う状態を示す。図１１（ｂ）において、上型８１は下降して、石英ガラス基板８４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１１（ｃ）に示すように、上型８１を上昇させる。これにより、成形されたレンズ８６の表面には、上型８１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８７が形成される。
【００６４】
図１０（ｄ）は、チャンバー８０内から取り出したレンズ８６を示す断面図である。レンズ８６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０．２％の値を示した。
【００６５】
以上のように本実施形態によると、第２の実施形態に係る方法により製造された部材を成形型として用いることにより、反射防止構造体を有する部材を容易に製造でき、これにより、反射防止効果に優れた部材を容易に量産できる。また、得られた部材は、さらに射出成形やプレス成形に使用するための型として用いることも可能である。
【００６６】
なお、上記説明では、上型８１および下型８２の成形面に離型膜８３を形成したが、この離型膜８３がなければ、石英ガラス基板８４を構成するガラス材料が部分的ではあるが直接に型に接触して融着を生じてしまい、石英ガラス基板８４を型から離型できなくなることがある。このとき、ガラス材料を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ることがあるため、本実施形態においては、上型８１および下型８２の成形面に離型膜８３を形成することが好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
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】
【００６８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るＸ線露光の状態を示す模式図、Ｘ線の照射状態を示す模式図、並びに反射防止構造体が形成された部材の構成を示す模式図
【図２】同実施形態に係る反射防止構造体の構成を示す斜視図
【図３】同実施形態に係る反射防止構造体の構成を示す斜視図
【図４】同実施形態に係るＸ線マスクの平面図
【図５】同実施形態に係る反射防止構造体の製造工程を説明する図
【図６】同実施形態に係る反射防止構造体の製造工程を説明する図
【図７】本発明の第２の実施形態に係る反射防止構造体の製造工程を説明する図
【図８】本発明の第３の実施形態に係る反射防止構造体の製造工程を説明する図
【図９】本発明の第４の実施形態に係る反射防止構造体の製造工程を説明する図
【図１０】本発明の第５の実施形態に係る反射防止構造体の製造工程を説明する図
【図１１】本発明の第６の実施形態に係る反射防止構造体の製造工程を説明する図
【図１２】従来のＸ線露光の状態を示す模式図、Ｘ線の照射状態を示す模式図、並びに反射防止構造体の構成を示す斜視図
【符号の説明】
【００６９】
１  Ｘ線マスク
２  部材
３  Ｘ線吸収領域
４  Ｘ線透過領域
５  Ｘ線
６、６ａ〜６ｅ  反射防止構造体
７  レンズ
８  石英ガラス基板
９  Ｘ線レジスト層
１０、１１  反射防止構造体
１５  凸部
２０  エッチングマスク層
２１、２２、２３  反射防止構造体
６０  Ｎｉ／Ｂメッキ溶液
６１  無電解Ｎｉ／Ｂメッキ層
６２  スルファミン酸ニッケル電解液
６３  Ｎｉメッキ層
６４  塩基性溶液
６５  複製型
６６  反射防止構造体
６７ａ、６７ｂ  ベース型
６８  表面保護離型層
６９  ポリオレフィン樹脂
７０  レンズ
７１  反射防止構造体
８０  チャンバー
８１  上型
８２  下型
８３  離型膜
８４  石英ガラス基板
８５  離型剤
８６  レンズ
８７  反射防止構造体
【図１】
2006235195.tif 000003
【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】
2006235195.tif 000008
【図７】
2006235195.tif 000009
【図８】
2006235195.tif 000010
【図９】
2006235195.tif 000011
【図１０】
2006235195.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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