(57)【要約】  【課題】生産性が高く、かつ、反射防止特性に優れた光学素子およびその製造方法、ならびに光学素子作製用複製基板およびその製造方法を提供する。  【解決手段】光学素子の基体表面には、凸部または凹部からなる構造体が光の波長以下の微細ピッチで多数設けられている。各構造体は、基体表面において複数列の円弧状トラックをなしている共に、隣接する３列の円弧状トラック間において四方格子パターンまたは準四方格子パターンをなしている。【選択図】図１
2008304637.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
凸部または凹部からなる構造体が微細ピッチで基体表面に多数設けられている光学素子であって、
上記各構造体は、上記基体表面において複数列の円弧状トラックをなしている共に、隣接する３列の上記円弧状トラック間において四方格子パターンまたは準四方格子パターンをなしている
ことを特徴とする光学素子。
【請求項２】
上記四方格子パターンまたは準四方格子パターンは、円弧状トラックに対して４５度傾いて配設されている
ことを特徴とする請求項１記載の光学素子。
【請求項３】
上記各構造体は、楕円錐台形状であり、上記楕円錐台形状は、中央部の傾きが先端部および底部の傾きよりも急峻となるように形成されている、または、頂部の傾きが緩やかで中央部から底部に徐々に急峻な傾きとなるように形成されている
ことを特徴とする請求項１記載の光学素子。
【請求項４】
上記円弧状トラックに対して４５度方向における上記構造体の高さまたは深さは、上記円弧状トラックの径方向における上記構造体の高さまたは深さよりも小さい
ことを特徴とする請求項１記載の光学素子。
【請求項５】
凸部または凹部からなる構造体が微細ピッチで基体表面に多数設けられている光学素子作製用複製基板であって、
上記各構造体は、上記基体表面において複数列の円弧状トラックをなしていると共に、隣接する３列の上記円弧状トラック間において四方格子パターンまたは準四方格子パターンをなしている
ことを特徴とする光学素子作製用複製基板。
【請求項６】
凸部または凹部からなる構造体が微細ピッチで表面に多数設けられている光学素子作製用複製基板の製造方法であって、
表面にレジスト層が形成された基板を準備する第１の工程と、
上記基板を回転させると共に、レーザ光を上記基板の回転半径方向に相対移動させながら、上記レジスト層にレーザ光を間欠的に照射して、可視光波長よりも短いピッチで潜像を形成する第２の工程と、
上記レジスト層を現像して、上記基板の表面にレジストパターンを形成する第３の工程と、
上記レジストパターンをマスクとするエッチング処理を施すことで、上記基板の表面に凹凸構造を形成する第４の工程と、
上記基板の凹凸構造を転写して複製基板を作製する第５の工程とを有し、
上記第２の工程では、隣接する３列のトラック間において四方格子パターンまたは準四方格子パターンが構成されるように上記潜像を形成する
ことを特徴とする光学素子作製用複製基板の製造方法。
【請求項７】
上記第４の工程では、上記レジストパターンをマスクとするエッチング処理と上記レジストパターンに対するアッシング処理とを繰り返し行うことを特徴とする請求項６記載の光学素子作製用複製基板の製造方法。
【請求項８】
上記第５の工程では、上記基板の表面に光硬化樹脂層を形成した後剥離し、上記凹凸構造が転写された複製基板を作製することを特徴とする請求項６記載の光学素子作製用複製基板の製造方法。
【請求項９】
凸部または凹部からなる構造体が微細ピッチで表面に多数設けられている光学素子の製造方法であって、
表面にレジスト層が形成された基板を準備する第１の工程と、
上記基板を回転させると共に、レーザ光を上記基板の回転半径方向に相対移動させながら、上記レジスト層にレーザ光を間欠的に照射して、可視光波長よりも短いピッチで潜像を形成する第２の工程と、
上記レジスト層を現像して、上記基板の表面にレジストパターンを形成する第３の工程と、
上記レジストパターンをマスクとするエッチング処理を施すことで、上記基板の表面に凹凸構造を形成する第４の工程と、
上記基板の複製基板を作製し、上記複製基板の凹凸構造の上に金属メッキ層を形成する第５の工程と、
上記金属メッキ層を上記複製基板から剥離して、上記凹凸構造が転写された成形用金型を作製する第６の工程と、
上記成形用金型を用いて上記凹凸構造が表面に形成された透明基体を成形する第７の工程とを有し、
上記第２の工程では、隣接する３列のトラック間において四方格子パターンまたは準四方格子パターンが構成されるように上記潜像を形成する
ことを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項１０】
上記第７の工程の後、上記透明基体を所定サイズに切り出す第８の工程を有する
ことを特徴とする請求項９記載の光学素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学素子およびその製造方法、ならびに光学素子作製用複製基板およびその製造方法に関する。詳しくは、凸部または凹部からなる構造体が基体表面に多数設けられた光学素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ガラスやプラスチックなどの透光性基板を用いた光学素子においては、表面反射による光を減少させ、透過特性を上げるための方法として、光学素子表面に微細且つ緻密な凹凸（サブ波長構造体；蛾の目）形状を形成する方法がある。一般に、光学素子表面に周期的な凹凸形状を設けた場合、ここを光が透過するときには回折が発生し、透過光の直進成分が大幅に減少する。しかし、凹凸形状のピッチが透過する光の波長よりも短い場合には回折は発生せず、例えば凹凸形状を円錐形としたときに、そのピッチや深さなどに対応する単一波長の光に対して有効な反射防止効果と優れた透過特性を得ることができる。
【０００３】
例えば、非特許文献１には、上述の光学素子の作製方法が記載されている。まず、Ｓｉ基板上のフォトレジストに電子線記録により凹凸フォトレジストパターンを形成し、凹凸フォトレジストパターンをマスクにして、Ｓｉ基板をエッチングする。これにより、図１５に示すように、微細なテント形状のサブ波長構造体（ピッチ：約３００ｎｍ、深さ：約４００ｎｍ）を有するＳｉ原盤が作製される。
【０００４】
上述のようにして作製されたＳｉ原盤では、広い波長域を有する光に対しても反射防止効果を得ることができる。さらに、図１６に示すように、上記サブ波長構造体を六方格子状に形成することにより、可視光域において非常に高性能な反射防止効果（透過率１％以下）を得ることができる（図１７参照）。なお、図１７中、ｌ1、ｌ2はそれぞれＳｉ平坦部の反射率、パターン部の反射率を示す。
【０００５】
次に、図１８に示すように、作製したＳｉ原盤のＮｉめっきスタンパを作製する。このスタンパの表面の所定領域Ｒ１には、図１９に示すように、Ｓｉ原盤のものとは反対の凹凸構造が形成されている。次に、このスタンパを用いて、ポリカーボネートの透明樹脂に凹凸パターンを転写する。これにより、目的とする光学素子（複製基板）が得られる。この光学素子も高性能な反射防止効果（透過率１％以下）を得ることができる（図２０参照）。なお、図２０中、ｌ3、ｌ4はそれぞれパターン無しの反射率、パターン有りの反射率を示す。但し、非特許文献１には、上記光学素子の透過特性については記載がなく、また、上記光学素子を用いてディスプレイなどの導光性能を改善することについても記載されてはいない。
【０００６】
ところで、近年、ディスプレイ、光エレクトロニクス、光通信、太陽電池、照明装置などの種々の光学デバイスの反射防止素子や高透過素子に対して、サブ波長構造体の表面凹凸形状を適用する試みが広く行われている。以下、サブ波長構造体の表面凹凸形状の適用例として、液晶ディスプレイについて説明する。
【０００７】
近年、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）ディスプレイに代わり、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）や、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ：Plasma Display Panel）といった非常に薄型のディスプレイが実用化されている。特に、液晶ディスプレイは、低消費電力での駆動が可能であることや、大型のカラー液晶表示パネルの低価格化などに伴い、加速的に普及しつつある。
【０００８】
液晶ディスプレイでは、透過型のカラー液晶表示パネルを背面側からバックライト装置にて照明することでカラー画像を表示させるバックライト方式が主流となっている。バックライト装置の光源としては、蛍光管を使った白色光を発光する冷陰極蛍光管（ＣＣＦＬ：Cold Cathode Fluorescent Lamp）が多く用いられている。
【０００９】
しかし、冷陰極蛍光管は蛍光管内に水銀を封入するため、環境への悪影響を及ぼす虞がある。そのため、バックライト装置の光源として、冷陰極蛍光管に代わる光源が求められている。近年の青色発光ダイオードの開発により、光の３原色である赤色光、緑色光、青色光をそれぞれ発光する発光ダイオードが揃ったため、冷陰極蛍光管に代わる光源として発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）が有望視されるようになっている。発光ダイオードから出射される赤色光、緑色光、青色光を混色することで、色純度の高い白色光を得ることができる。
【００１０】
この発光ダイオードをバックライト装置の光源とすることで、カラー液晶表示パネルを介した色光の色純度が高くなるため、色再現範囲をＮＴＳＣ（National Television System Committee）方式で規定される程度、さらには、それを超える程度まで広げることが期待されている。
【００１１】
このように、赤色光、緑色光、青色光をそれぞれ発光する発光ダイオードを、カラー液晶表示パネルを照明する照明光を生成するバックライト装置の光源とした場合、各色光を効率的に透過させる技術が必要となる。そこで、上述したように、サブ波長構造体の表面凹凸形状を液晶ディスプレイに適用する検討がなされている。
【００１２】
例えば、特許文献１には、レジスト膜に対して電子線描画処理を行ない、その後現像処理を施すことにより、レジストパターンを形成し、所定のエッチングガスを用い、レジストパターンを介してエッチング処理を施すことにより、第２の半導体層を直接的にエッチング処理し、反射防止フィルタ（サブ波長構造体）を形成することが開示されている。また、この反射防止フィルタを有する半導体発光素子は、反射防止フィルタを有しないものに比較して、約３０％発光強度が増大させることが記載されている。
【００１３】
しかし、電子線露光は作業時間が長いという欠点を有しており、工業的な生産には適さない。例えば、一番細いパターンを描くときの使う１００ｐＡのビームで、カリックスアレーンのような数十ｍＣ／ｃｍ2のドーズ量を要求するレジストへ描いた場合、２４時間露光しても一辺が２００μｍの正方形を塗りつぶせない。また、現在一般的に用いられている携帯電話用の２．５インチ小型ディスプレイ（５０．８ｍｍ×３８．１ｍｍ）の面積を露光する場合、約２０日も要することになる。
【００１４】
一方、非特許文献２に記載の方法では、光ディスクの記録技術を用いるため、高速、低コスト、大面積作製技術の実現を図ることが可能である。しかしながら、この方法で作製された光学素子は、反射率の波長依存特性が悪く、１％以下の低反射率を実現できないため、反射防止構造としては実用に向かない。これは、ナノドットパターンの密度（開口率）が低い（５０％以下）ためと考えられる。
【００１５】
また、上述のサブ波長構造体以外にも、無機多層膜を液晶ディスプレイに適用する検討がなされている。例えば、特許文献２では、低屈折率層を形成する誘電体材料として酸化珪素（ＳｉＯ2）、高屈折率層を形成する誘電体材料として五酸化ニオブ（Ｎｂ2Ｏ5）を用い、誘電体を２４層積層することで、上述したような光学特性を有する光学フィルタを形成し、赤色光（６４０ｎｍ）、緑色光（５３０ｎｍ）、青色光（４５０ｎｍ）の透過率をそれぞれ、８０％、８０％、５０％と向上させることが開示されている。しかし、このような光学フィルタでは、十分な透過率特性の改善は得られないため、更なる透過特性の改善、特に青色光の透過特性の改善が望まれる。
【００１６】
【非特許文献１】ＮＴＴアドバンストテクノロジ（株）、“波長依存性のない反射防止体（モスアイ）用成形金型原盤“、[online]、［平成１８年５月２１日検索］、インターネット＜http://keytech.ntt-at.co.jp/nano/prd_0016.html＞
【非特許文献２】独立行政法人産業技術総合研究所、“ナノメータサイズの微細加工を可能とする卓上型装置を開発”、[online]、［平成１８年５月２１日検索］、インターネット＜http://aist.go.jp/aist_i/press_release/pr2006/pr20060306/pr20060306.html＞
【特許文献１】特許第３７２３８４３号公報
【特許文献２】特開２００６−１４５８８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
したがって、本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、生産性が高く、かつ、反射防止特性に優れた光学素子およびその製造方法、ならびに光学素子作製用複製基板およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上述の課題を解決するために、本願第１の発明は、
凸部または凹部からなる構造体が微細ピッチで基体表面に多数設けられている光学素子であって、
各構造体は、基体表面において複数列の円弧状トラックをなす共に、隣接する３列の円弧状トラック間において四方格子パターンまたは準四方格子パターンをなしている
ことを特徴とする光学素子である。
【００１９】
本願第２の発明は、
凸部または凹部からなる構造体が微細ピッチで基体表面に多数設けられている光学素子作製用複製基板であって、
各構造体は、基体表面において複数列の円弧状トラックをなすと共に、隣接する３列の円弧状トラック間において四方格子パターンまたは準四方格子パターンをなしている
ことを特徴とする光学素子作製用複製基板である。
【００２０】
本願第３の発明は、
凸部または凹部からなる構造体が微細ピッチで表面に多数設けられている光学素子作製用複製基板の製造方法であって、
表面にレジスト層が形成された基板を準備する第１の工程と、
基板を回転させると共に、レーザ光を基板の回転半径方向に相対移動させながら、レジスト層にレーザ光を間欠的に照射して、可視光波長よりも短いピッチで潜像を形成する第２の工程と、
レジスト層を現像して、基板の表面にレジストパターンを形成する第３の工程と、
レジストパターンをマスクとするエッチング処理を施すことで、基板の表面に凹凸構造を形成する第４の工程と、
基板の凹凸構造を転写して複製基板を作製する第５の工程とを有し、
第２の工程では、隣接する３列のトラック間において四方格子パターンまたは準四方格子パターンが構成されるように潜像を形成する
ことを特徴とする光学素子作製用複製基板の製造方法である。
【００２１】
本願第４の発明は、
凸部または凹部からなる構造体が微細ピッチで表面に多数設けられている光学素子の製造方法であって、
表面にレジスト層が形成された基板を準備する第１の工程と、
基板を回転させると共に、レーザ光を基板の回転半径方向に相対移動させながら、レジスト層にレーザ光を間欠的に照射して、可視光波長よりも短いピッチで潜像を形成する第２の工程と、
レジスト層を現像して、基板の表面にレジストパターンを形成する第３の工程と、
レジストパターンをマスクとするエッチング処理を施すことで、基板の表面に凹凸構造を形成する第４の工程と、
基板の複製基板を作製し、複製基板の凹凸構造の上に金属メッキ層を形成する第５の工程と、
金属メッキ層を複製基板から剥離して、凹凸構造が転写された成形用金型を作製する第６の工程と、
成形用金型を用いて凹凸構造が表面に形成された透明基体を成形する第７の工程とを有し、
第２の工程では、隣接する３列のトラック間において四方格子パターンまたは準四方格子パターンが構成されるように潜像を形成する
ことを特徴とする光学素子の製造方法である。
【００２２】
本発明では、微細ピッチで基体表面に多数配設けられた構造体が、複数列の円弧状トラックをなしていると共に、隣接する３列のトラック間において四方格子パターンまたは準四方格子パターンをなしているので、表面における構造体の充填密度を高くすることができ、これにより可視光の反射防止効率を高め、反射防止特性に優れ、透過率の極めて高い光学素子を得ることができる。また、構造体の作製に光ディスクの記録技術を利用可能であるので、上記構成の光学素子を作製するための光学素子作製用原盤を短時間で効率良く製造することができると共に、基板の大型化にも対応でき、これにより光学素子の生産性の向上を図ることができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、反射防止特性に優れ、透過率の極めて高い光学素子を得ることができる。また、このような光学素子を高い生産性で製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００２５】
（光学素子の構成）
図１Ａは、本発明の実施形態による光学素子１の構成の一例を示す概略平面図である。図１Ｂは、図１Ａに示した光学素子１の一部を拡大して表す平面図である。図１Ｃは、図１ＢのトラックＴ１、Ｔ３、・・・における断面図である。図１Ｄは、図１ＢのトラックＴ２、Ｔ４、・・・における断面図である。図１Ｅは、図１ＢのトラックＴ１、Ｔ３、・・・に対応する潜像形成に用いられるレーザ光の変調波形を示す略線図である。図１Ｆは、図１ＢのトラックＴ２、Ｔ４、・・・に対応する潜像形成に用いられるレーザ光の変調波形を示す略線図である。図２は、図１Ａに示した光学素子１の一部を拡大して表す斜視図である。この光学素子１は、ディスプレイ、光エレクトロニクス、光通信（光ファイバー）、太陽電池、照明装置など種々の光デバイスに適用して好適なものであり、例えば、種々の波長域を有する光ファイバーやディスプレイ導光板に適用可能である。また、入射光の入射角に応じた透過率を有する光学フィルタ（サブ波長構造体）およびこの光学フィルタを用いたディスプレイパネルを照明するバックライト装置に適用可能である。
【００２６】
本実施形態による光学素子１は、基体２の表面に凸部形状または凹部形状の構造体３が可視光の波長（例えば約４００ｎｍ）以下の微細ピッチで多数配設された構成を有している。この光学素子１は、基体２を図２の−Ｚ方向に透過する光について、構造体３とその周囲の空気との界面における反射を防止する機能を有している。
【００２７】
基体２は、透光性を有する透明基体であり、例えば、ポリカーボネート（ＰＣ）やポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などの透明性合成樹脂、ガラスなどからなる。その形態は特に限られず、フィルム状、シート状、プレート状、ブロック状でもよい。上述したように、本実施形態の光学素子１は、ディスプレイ、光エレクトロニクス、光通信、太陽電池、照明装置など所定の反射防止機能が必要とされる各種光学デバイスに適用して好適なものであり、これら光学デバイスの本体部分や、これらの光学デバイスに取り付けられるシート状あるいはフィルム状の反射防止機能部品の形状などに合わせて、基体２の形態が決定される。
【００２８】
構造体３は、例えば、基体２と一体的に形成されている。各構造体３はそれぞれ同一の形状を有しているが、これに限られない。構造体３は、例えば、底面が長軸と短軸をもつ楕円形、長円形あるいは卵形の錐体構造であり、その頂部が曲面または平坦な形状（以下、これらを総称して「楕円錐台形状」という。）に形成されている。特に、中央部の傾きが底部および頂部より急峻な楕円錐台形状であることが好ましい。また、頂部の傾きが緩やかで中央部から底部に徐々に急峻な傾きとなる楕円錐台形状、すなわち、釣鐘型の楕円錐台形状であることも好ましい。
【００２９】
構造体３は、例えば、凸形状または凹形状を有する。各構造体３は、基体表面において複数列の円弧状トラックをなしている共に、隣接する３列の円弧状トラック間において四方格子パターンまたは準四方格子パターンをなしている。構造体３の高さまたは深さは特に限定されず、例えば、１５９ｎｍ〜３１２ｎｍ程度である。円周（約）４５度方向ピッチＰ３は、例えば、２７５ｎｍ〜２９７ｎｍ程度である。構造体３のアスペクト比（高さ／配置ピッチ）は、例えば、０．５４〜１．１３程度である。更に、各構造体３のアスペクト比は全て同一である場合に限らず、各構造体３一定の高さ分布をもつように構成されていてもよい。
【００３０】
図３は、ディスク状光学素子１Ｗの構成の一例を示す概略平面図である。光学素子１は、図３に示すように、ディスク状光学素子１Ｗの表面ほぼ全域に構造体３が形成された後、光学素子１Ｗから所定の製品サイズに合わせて切り出されて形成される。構造体３は、後述するように光学ディスク記録装置をベースにして構成された露光装置を用いて形成した露光パターンをもとに形成される。上述のように、ディスク状光学素子１Ｗを所定サイズに切り出して光学素子１を作製するので、光学素子１の各構造体３は、図１Ｂに示したように、基体２の表面において複数列の円弧状のトラックＴ１、Ｔ２、Ｔ３、・・・（以下総称して「トラックＴ」ともいう。）をなすような配置形態を有する。
【００３１】
各構造体３は、例えば、底面の長軸方向をトラックＴの円周方向に向けて配置されている。各構造体３の底部には、例えば、円弧状トラックＴの円周方向に沿って延びる裾部を有していてもよい。トラックＴの円周に対して４５度方向における構造体３の高さＨ１は、例えば、円弧状トラックＴの径方向における構造体３の高さＨ２よりも小さい。すなわち、Ｈ１＜Ｈ２の関係にある。
【００３２】
各構造体３は、隣接する２つのトラックＴ間において、一方のトラック（例えばＴ１）に配列された各構造体３の中間位置（半ピッチずれた位置）に、他方のトラック（例えばＴ２）の構造体３が配置されている。その結果、図１Ｂに示すように、隣接する３列のトラック（Ｔ１〜Ｔ３）間においてａ１〜ａ４の各点に構造体３の中心が位置する四方格子パターンまたは準四方格子パターンを形成するように各構造体３が配置されている。円周方向ピッチＰ２は半径方向ピッチＰ１の２倍の間隔であり、円周４５度方向ピッチＰ３は半径方向ピッチＰ１の√２倍である。半径方向ピッチＰ１は、例えば２００ｎｍであり、円周方向ピッチＰ２は、例えば４００ｎｍであり、円周４５度方向ピッチＰ３は、例えば２８３ｎｍである。
【００３３】
ここで、「四方格子パターン」とは、トラックＴの円弧に沿って歪み、かつ、円周方向ピッチＰ２が半径方向ピッチＰ１の２倍になっている四方格子パターンのことをいう。「準四方格子パターン」とは、トラックＴの円弧に沿って歪み、かつ、円周方向ピッチＰ２が半径方向ピッチＰ１の２倍になっていない四方格子パターンのことをいう。
【００３４】
また、「半径方向ピッチＰ１」とは、隣接する２トラック間における構造体３の配置ピッチ（例えばトラックＴ１−Ｔ２間距離）のことをいう。「円周方向ピッチＰ２」とは、同一トラック（例えばＴ２）内における各構造体３の配置ピッチ（ａ２−ａ４間距離）のことをいう。「円周（約）４５度方向ピッチＰ３」とは、円周方向に対して（約）４５度方向における構造体３の配置ピッチ（例えばａ１−ａ２間距離）のことをいう。
【００３５】
（光学素子の製造方法）
次に、図４〜７を参照しながら、以上のように構成される光学素子の製造方法の一例について説明する。この光学素子の製造方法では、光学素子作製用原盤の製造工程と、光学素子作製用複製基板の製造工程と、光学素子作製用金型の製造工程と、光学素子の作製工程とを経て、上述した構成の光学素子１が製造される。
【００３６】
［光学素子作製用原盤の製造工程］
まず、図４Ａに示すように、ディスク状（円盤状）の基板１１を準備する。この基板１１は、例えば石英基板などである。次に、図４Ｂに示すように、基板１１の表面にレジスト層１２を形成する。レジスト層１２は、例えば有機系レジストまたは無機レジストからなる。有機系レジストとしては、例えばノボラック系レジスト、化学増幅型レジストなどを用いることができる。
【００３７】
次に、図４Ｃに示すように、基板１１を回転させると共に、レーザ光（露光ビーム）１３をレジスト層１２に照射する。このとき、レーザ光１３を基板１１の半径方向に移動させながら、レーザ光１３を間欠的に照射することで、レジスト層１２を全面にわたって露光する。これにより、レーザ光１３の軌跡に応じた潜像１４が、可視光波長よりも短いピッチでレジスト層１２の全面にわたって形成される。レーザ光１３は、例えばその変調波形がサイン波状、矩形波状、鋸波状となるように強度変調されて、レジスト層１２に照射される。また、レーザ光１３の変調波形の振幅が、例えば周期的または非周期的（ランダム）に変化するようにしてもよい。なお、この露光工程の詳細については後述する。
【００３８】
この露光工程では、例えば、レジスト層１２に対するレーザ光１３の照射周期を１トラック毎に変化させながら行うことにより、隣接する３列のトラック間において潜像（構造体）１２ａを四方格子状または準四方格子状に設けることが好ましい。また、レーザ光１３の照射周期は、例えば、基板１１を角速度一定で回転させ、円周方向ピッチＰ２が一定となるようにレーザ光１３のパルス周波数を最適化することにより調整される。具体的には、トラック位置が基板中心から遠ざかるに従い、レーザ光１３の照射周期が短くなるように変調制御する。これにより、図３に示すように、基体全面において空間周波数が一様であり、円弧状トラックの円周方向に対して４５度傾いた正方形状や菱形状などに配置されたナノパターンを形成することが可能となる。
【００３９】
次に、基板１１を回転させながら、レジスト層１２上に現像液１４を滴下して、図４Ｄに示すように、レジスト層１２を現像処理する。これより、四方格子状または準四方格子状のレジストパターンがレジスト層１２に形成される。なお、レジスト層１２をポジ型のレジストにより形成した場合には、レーザ光１３で露光した露光部は、非露光部と比較して現像液に対する溶解速度が増すので、露光部（潜像１４）に応じたパターンがレジスト層１２に形成される。
【００４０】
次に、基板１１の上に形成されたレジスト層１２のパターン（レジストパターン）をマスクとして、基板１１の表面をエッチング処理する。これにより、図４Ｅに示すように、四方格子状または準四方格子状の凹部１５ａのパターンが基板上に形成される。エッチング方法としては、例えばドライエッチング法を用いることができる。このとき、エッチング処理とアッシング処理とを交互に繰り返し行うことにより、例えば楕円錐台形状の凹部１５ａのパターンを形成することができると共に、レジスト層１２の３倍以上の深さ（選択比３以上）のマスターを作製でき、構造体３の高アスペクト比化を図ることができる。
【００４１】
上述のようにして潜像１４を現像し、得られたレジストパターンをマスクとするエッチング処理を施すことにより、例えば、円弧状トラックの円周方向に長軸方向をもつ楕円錐台形状などの構造体３を得ることができる。特に、楕円錐台形状の構造体３としては、中央部の傾きが先端部および底部の傾きよりも急峻に形成されるものが好ましい。これにより、耐久性および転写性を向上させることが可能であるからである。また、円周方向ピッチＰ２が半径方向ピッチＰ１と等しい四方格子パターンまたは、円周方向ピッチＰ２が半径方向ピッチＰ１よりも長い準四方格子パターンなどを得ることができ、これにより、構造体３の充填密度の更なる向上を図れるようになる。
【００４２】
以上の工程により、目的とする光学素子作製用原盤１５が製造される。この光学素子作製用原盤１５は、図１に示した光学素子１を形成するマスター原器である。すなわち、この光学素子作製用原盤１５の凹部１５ａからなる表面凹凸構造に基づいて、光学素子１の構造体３が形成される。したがって、光学素子作製用原盤１５の凹部１５ａは、例えば、光学素子作製用原盤１５の円周に沿って歪んだ四方格子パターンまたは準四方格子パターンを形成するように設けられている。
【００４３】
次に、図５を参照して、図４Ｃに示した露光工程の詳細について説明する。図５に示す露光装置は、光学ディスク記録装置をベースにして構成されている。
【００４４】
レーザ２１は、基板１１の表面に着膜されたレジスト層１２を露光するための光源であり、例えば波長λ＝２６６ｎｍの遠紫外線レーザ光１３を発振するものである。レーザ２１から出射されたレーザ光１３は、平行ビームのまま直進し、電気光学変調器（ＥＯＭ：Electro Optical Modulator）２２へ入射する。電気光学変調器２２を透過したレーザ光１３は、ミラー２３で反射され、変調光学系２５に導かれる。
【００４５】
ミラー２３は、偏光ビームスプリッタで構成されており、一方の偏光成分を反射し他方の偏光成分を透過する機能を有する。ミラー２３を透過した偏光成分はフォトダイオード２４で受光され、その受光信号に基づいて電気光学変調器２２が制御されてレーザ光１３の位相変調が行われる。
【００４６】
変調光学系２５において、レーザ光１３は、集光レンズ２６により、石英（ＳｉＯ2）などからなる音響光学変調器（ＡＯＭ：Acoust-Optic Modulator）２７に集光される。レーザ光１３は、音響光学変調器２７により強度変調され発散した後、レンズ２８によって平行ビーム化される。変調光学系２５から出射されたレーザ光１３は、ミラー３１によって反射され、移動光学テーブル３２上に水平かつ平行に導かれる。
【００４７】
移動光学テーブル３２は、ビームエキスパンダ３３、ミラー３４および対物レンズ３５を備えている。移動光学テーブル３２に導かれたレーザ光１３は、ビームエキスパンダ３３により所望のビーム形状に整形された後、ミラー３４および対物レンズ３５を介して、基板１１上のレジスト層１２へ照射される。基板１１は、スピンドルモータ３６に接続されたターンテーブル（図示省略）の上に載置されている。そして、基板１１を回転させると共に、レーザ光１３を基板１１の回転半径方向に移動させながら、レジスト層１２へレーザ光１３を間欠的に照射することにより、レジスト層１２の露光工程が行われる。形成された潜像１４は、例えば円周方向に長軸を有する略楕円形になる。レーザ光１３の移動は、移動光学テーブル３２を矢印Ｒ方向へ移動することにより行われる。
【００４８】
図５に示した露光装置は、図１Ｂに示した四方格子パターンまたは準四方格子パターンの２次元パターンに対応する潜像１４をレジスト層１２に形成するための制御機構３７を備えている。制御機構３７は、フォーマッタ２９とドライバ３０とを備える。フォーマッタ２９は、極性反転部を備え、この極性反転部が、レジスト層１２に対するレーザ光１３の照射タイミングを制御する。ドライバ３０は、極性反転部の出力を受けて、音響光学変調器２７を制御する。
【００４９】
制御機構３７は、潜像１４の２次元パターンが空間的にリンクするように、１トラック毎に、音響光学変調器２７によるレーザ光１３の強度変調と、スピンドルモータ３６の駆動回転速度と、移動光学テーブル３２の移動速度とをそれぞれ同期させる。基板１１は、例えば角速度一定（ＣＡＶ：Constant Angular Velocity）で回転制御される。そして、スピンドルモータ３６による基板１１の適切な回転数と、音響光学変調器２７によるレーザ光強度の適切な周波数変調と、移動光学テーブル３２によるレーザ光１３の適切な送りピッチとでパターニングを行う。これにより、レジスト層１２に対して四方格子パターンまたは準四方格子パターンの潜像１４が形成される。
【００５０】
例えば、円周方向ピッチＰ２を４００ｎｍ、円周（約）４５度方向ピッチＰ３を２８３ｎｍにする場合、送りピッチを２００ｎｍにすればよい。更に、極性反転制御部の制御信号を、空間周波数（潜像１４のパターン密度、円周方向ピッチＰ２：４００ｎｍ）が一様になるように徐々に変化させる。より具体的には、レジスト層１２に対するレーザ光１３の照射周期を１トラック毎に変化させながら露光を行い、各トラックＴにおいて円周方向ピッチＰ２がほぼ４００ｎｍとなるように制御機構３７においてレーザ光１３の周波数変調を行う。すなわち、トラック位置が基板中心から遠ざかるに従い、レーザ光の照射周期が短くなるように変調制御する。これにより、基板全面において空間周波数が一様なナノパターンを形成することが可能となる。
【００５１】
次に、図６を参照して、光学素子作製用原盤１５から光学素子１が作製されるまでの工程について説明する。
【００５２】
光学素子作製用原盤１５は、上述したように、基板１１の表面にレジスト層１２のパターンを形成した状態（図６Ａ）から、このレジストパターンをマスクとするエッチング処理を施し、基板１１の表面に凹部１５ａを含む凹凸構造を形成することで作製される（図６Ｂ）。
【００５３】
ここで、レジスト層１２のパターンは、基板１１の半径方向と円周（約）４５度方向とで現像後の層厚が異なっており、半径方向の層厚よりも円周方向の層厚が薄い。これは、露光工程において基板１１を回転させながらレーザ光１３を照射するため、レーザ光１３の照射時間が円周（約）４５度方向よりも円周方向の方が長くなり、これが現像後においてレジスト層１２の層厚の違いとなって現れるからである。その後のエッチング処理においては、基板１１の円周方向と円周（約）４５度方向でのレジスト層１２の層厚の違いによって、形成される凹部１５ａに形状の異方性が付される。
【００５４】
［光学素子作製用複製基板の製造工程］
まず、作製した光学素子作製用原盤１５の凹凸構造面に紫外線硬化樹脂などの光硬化樹脂を塗布し、その上にアクリル板などの透明基板を重ねて配置する。そして、透明基板の上から紫外線などを照射し光硬化樹脂を硬化させた後、光学素子作製用原盤１５から剥離する。これにより、図６Ｃに示すように、透明基板１６ａの一主面に光硬化樹脂からなる構造体１６ｂが設けられ、光学素子作製用複製基板１６が作製される。
【００５５】
［光学素子作製用金型の製造工程］
次に、作製した光学素子作製用複製基板１６の凹凸構造面に導電化膜を無電界メッキ法などにより形成した後、電界メッキ法などによって金属メッキ層を形成する。これら無電解メッキ膜および電界メッキ層の構成材料には、例えばニッケル（Ｎｉ）が好適である。そして、金属メッキ層の形成後、光学素子作製用複製基板１６から金属メッキ層を剥離し、必要に応じて外形加工を施す。これにより、図６Ｄに示すように、凹部１７ａが一主面に設けられた光学素子作製用金型１７が作製される。
【００５６】
［光学素子の作製工程］
次に、作製した光学素子作製用金型１７を射出成形機の所定位置に設置し、金型を閉じキャビティを形成した後、ポリカーボネートなどの溶融樹脂を充填する。次に、溶融樹脂を冷却した後に金型を開き、固化した樹脂を取り出す。これにより、図６Ｅに示したように、構造体３が基体２の一主面に一体形成されたディスク状光学素子１Ｗが作製される。
【００５７】
［切り出し工程］
次に、ディスク状光学素子１Ｗを所定の製品サイズに応じて切り出す。例えば、ディスク状光学素子１Ｗが直径２００ｍｍを有する円形状である場合、図７Ａに示すように、ディスク状光学素子１Ｗから携帯電話機用（例えば横２．５インチ）などの光学素子１を４枚、あるいは、図７Ｂに示すように、ディスク状光学素子１Ｗから携帯ゲーム装置用（例えば横４．３インチ）などの光学素子１を２枚切り出すことができる。以上により、図１Ａに示す光学素子１が作製される。
【００５８】
以上、本実施形態によれば、基体２の表面に可視光波長以下の微細ピッチで多数配置された構造体３が、複数列の円弧状トラックをなすように配置されていると共に、隣接する３列のトラック間において四方格子パターンまたは準四方格子パターンを形成しているので、基体表面における構造体３の充填密度を高くすることができ、これにより可視光の反射防止効率を高め、反射防止特性に優れ、透過率の極めて高い光学素子１を得ることができる。
【００５９】
また、本実施形態によれば、各構造体３を上述したような楕円錐台形状としたことにより、図１５に示した従来の錐体形状のサブ波長構造体構造に比べて、凹凸構造面の耐久性を高めることができると共に、光学素子作製用複製基板１６、光学素子作製用金型１７および光学素子１の各凹凸構造面の転写性を高めることが可能となる。
【００６０】
また、本実施形態によれば、光ディスク記録装置を応用した露光装置を用いて光学素子作製用原盤１５を作製するようにしているので、上記構成の光学素子１を短時間で効率良く製造することができると共に光学素子１の大型化にも対応可能となり、これにより生産性の向上を図ることができる。また、マスター原器である光学素子作製用原盤１５を低コストかつ短時間で作製できる。
【００６１】
また、本実施形態によれば、レジスト層１２に対するレーザ光１３の照射周期を１トラック毎に変化させながら露光を行うことにより、隣接する３列のトラック間において潜像１４を四方格子パターンまたは準四方格子パターン状に配置形成し、形成した潜像１４を現像し、この現像により得られたレジストパターンをマスクとするエッチング処理を施すので、円弧状トラックの円周方向に対して４５度傾いた正方形状や菱形状に配置された楕円錐台形状の構造体３を得ることができる。特に、この楕円錐台形状の構造体３は、中央部の傾きが先端部および底部の傾きよりも急峻に形成されるのが好ましく、これにより、耐久性および転写性を向上させることが可能となる。また、同一トラック内における構造体３の配置ピッチが、隣接する２トラック間における構造体３の配置ピッチよりも２倍長い四方格子パターン、または、同一トラック内における構造体３の配置ピッチが、隣接する２トラック間における構造体３の配置ピッチよりも２倍以上長い準四方格子パターンなどを得ることができる。
【実施例】
【００６２】
以下、本発明の実施例について説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。なお、以下の実施例においては、上述の実施形態と対応する部分には同一の符号を付す。
【００６３】
実施例１〜３では、四方格子パターンまたは準四方格子パターンにサブ波長構造体３を形成すると共に、そのサブ波長構造体３の空間周波数を３種類変化させることにより、光学素子作製用複製基板１６を作製した。比較例では、準六方格子パターンにサブ波長構造体３を形成することにより、光学素子作製用複製基板１６を作製した。
【００６４】
（実施例１）
［光学素子作製用原盤の作製］
石英基板１１上に、化学増幅型またはノボラック系ポジ型レジスト層１２を厚さ１５０ｎｍ程度塗布し、このレジスト層１２に、図５に示した露光装置を用いて、半径方向ピッチ（半径周期）Ｐ１：１９０ｎｍ、円周方向ピッチ（円周周期）Ｐ２：４００ｎｍ、円周約４５度方向のピッチ（円周約４５度方向周期）Ｐ３：２７５ｎｍの準四方格子パターンの潜像１４をレジスト層１２に形成した。レーザ光１３の波長は２６６ｎｍ、レーザパワーは０．５０ｍＪ／ｍとした。なお、レジスト層１２に対するレーザ光１３の照射周期を１トラック毎に変化させた。その後、レジスト層１２に対して現像処理を施して、準四方格子パターンのレジストパターンを作製した。現像液としては、無機アルカリ性現像液（東京応化社製）を用いた。
【００６５】
次に、Ｏ2アッシングによりレジストパターンを除去し開口径を広げるプロセスと、ＣＨＦ3ガス雰囲気中でのプラズマエッチングで石英基板１１をエッチングするプロセスとを繰り返し行った。その結果、石英基板１１の表面が露出している準四方格子パターン径が徐々に広がりながら、エッチングが進行し、その他の領域はレジストパターンがマスクとなりエッチングされず、釣鐘型楕円錐体状を有する凹部１５ａが形成された。なお、エッチング量はエッチング時間によって変化させた。最後に、Ｏ2アッシングによりレジストパターンを完全に除去した。
【００６６】
ここで、上述のアッシングおよびエッチングのプロセスの詳細について説明する。まず、アッシングおよびエッチングのプロセスを、（１）Ｏ2アッシング５秒、ＣＨＦ3エッチング１分、（２）Ｏ2アッシング５秒、ＣＨＦ3エッチング２分、（３）Ｏ2アッシング５秒、ＣＨＦ3エッチング３分、（４）Ｏ2アッシング５秒、ＣＨＦ3エッチング４分の順序で行った。最後に、Ｏ2アッシングを１０秒行うことにより、レジストパターンを完全に除去した。
【００６７】
以上により、半径方向ピッチ（半径周期）Ｐ１：１９０ｎｍ、円周方向ピッチ（円周周期）Ｐ２：４００ｎｍ、円周約４５度方向のピッチ（円周約４５度方向周期）Ｐ３：２７５ｎｍ、深さ：２２０〜３１２ｎｍ、アスペクト比：０．８０〜１．１３、準四方格子パターンの光学素子作製用原盤（サブ波長構造体石英マスター）１５が作製された。
【００６８】
［光学素子作製用複製基板の作製］
次に、作製した光学素子作製用原盤１５上に紫外線硬化樹脂を塗布した後、アクリル板１６ａを紫外線硬化樹脂上に密着させた。そして、紫外線を照射して紫外線硬化樹脂を硬化させ、光学素子作製用原盤１５から剥離した。次に、光学素子作製用原盤１５上に紫外線硬化樹脂を塗布した後、光学素子作製用複製基板１６の平面側を紫外線硬化樹脂上に密着させた。そして、紫外線を照射して紫外線硬化樹脂を硬化させ、光学素子作製用原盤１５から剥離した。以上により、準四方格子パターンを両面に有する光学素子作製用複製基板（サブ波長構造体紫外線硬化複製基板）１６が作製された。
【００６９】
（実施例２）
［光学素子作製用原盤の作製］
半径方向ピッチ（半径周期）Ｐ１：２００ｎｍ、円周方向ピッチ（円周周期）Ｐ２：４００ｎｍ、円周４５度方向ピッチ（円周４５度方向周期）Ｐ３：２８３ｎｍの四方格子パターンの潜像１４をレジスト層１２に形成する以外は実施例１と同様にして、四方格子パターンのレジストパターンを作製した。
【００７０】
次に、アッシングおよびエッチングのプロセスを、（１）Ｏ2アッシング５秒、ＣＨＦ3エッチング１分、（２）Ｏ2アッシング５秒、ＣＨＦ3エッチング２分、（３）Ｏ2アッシング５秒、ＣＨＦ3エッチング３分、（４）Ｏ2アッシング５秒、ＣＨＦ3エッチング４分の順序で行った。最後に、Ｏ2アッシングを１０秒行うことにより、レジストパターンを完全に除去した。
【００７１】
以上により、半径方向ピッチ（半径周期）Ｐ１：２００ｎｍ、円周方向ピッチ（円周周期）Ｐ２：４００ｎｍ、円周４５度方向ピッチ（円周４５度方向周期）Ｐ３：２８３ｎｍ、深さ：１７８〜２２０ｎｍ、アスペクト比：０．６３〜０．７８、四方格子パターンの光学素子作製用原盤１５が作製された。
【００７２】
［光学素子作製用複製基板の作製］
次に、上述のようにして作製した光学素子作製用原盤１５を用いる以外は実施例１と同様にして、四方格子パターンを両面に有する光学素子作製用複製基板１６を作製した。
【００７３】
（実施例３）
［光学素子作製用原盤の作製］
半径方向ピッチ（半径周期）Ｐ１：２１０ｎｍ、円周方向ピッチ（円周周期）Ｐ２：４２０ｎｍ、円周４５度方向ピッチ（円周４５度方向周期）Ｐ３：２９７ｎｍの四方格子パターンの潜像１４をレジスト層１２に形成する以外は実施例１と同様にして、四方格子パターンのレジストパターンを作製した。
【００７４】
次に、アッシングおよびエッチングのプロセスを、（１）Ｏ2アッシング５秒、ＣＨＦ3エッチング１分、（２）Ｏ2アッシング５秒、ＣＨＦ3エッチング２分、（３）Ｏ2アッシング５秒、ＣＨＦ3エッチング３分、（４）Ｏ2アッシング５秒、ＣＨＦ3エッチング４分の順序で行った。最後に、Ｏ2アッシングを１０秒行うことにより、レジストパターンを完全に除去した。
【００７５】
以上により、半径方向ピッチ（半径周期）Ｐ１：２１０ｎｍ、円周方向ピッチ（円周周期）Ｐ２：４２０ｎｍ、円周４５度方向ピッチ（円周４５度方向周期）Ｐ３：２９７ｎｍ、深さ：１５９〜２１２ｎｍ、アスペクト比：０．５４〜０．７１、四方格子パターンの光学素子作製用原盤１５が作製された。
【００７６】
［光学素子作製用複製基板の作製］
次に、上述のようにして作製した光学素子作製用原盤１５を用いる以外は実施例１と同様にして、四方格子パターンを両面に有する光学素子作製用複製基板１６を作製した。
【００７７】
（比較例）
円周方向ピッチ（円周周期）Ｐ２：３３０ｎｍ、円周約６０°方向ピッチ（円周約６０°方向周期）Ｐ３：３００ｎｍの準六方格子パターンの潜像１４をレジスト層１２に形成する以外は実施例１と同様にして、準六方格子パターンのレジストパターンを作製した。
【００７８】
次に、アッシングおよびエッチングのプロセスを、（１）Ｏ2アッシング４秒、ＣＨＦ3エッチング１分、（２）Ｏ2アッシング４秒、ＣＨＦ3エッチング１．５分、（３）Ｏ2アッシング４秒、ＣＨＦ3エッチング２分、（４）４．Ｏ2アッシング４秒、ＣＨＦ3エッチング３分、（５）Ｏ2アッシング４秒、ＣＨＦ3エッチング４分、（６）Ｏ2アッシング４秒、ＣＨＦ3エッチング５分のプロセスの順序で行った。最後に、Ｏ2アッシングを１０秒行うことにより、レジストパターンを完全に除去した。
【００７９】
以上により、図８に示すように、円周方向ピッチ（円周周期）Ｐ２：３３０ｎｍ、円周約６０°方向ピッチ（円周約６０°方向周期）Ｐ３：３００ｎｍ、深さ：３００ｎｍ〜３８０ｎｍ、アスペクト比：０．９６〜１．２２、準六方格子パターンの光学素子作製用原盤１５が作製された。
【００８０】
［光学素子作製用複製基板の作製］
次に、上述のようにして作製した光学素子作製用原盤１５を用いること、ポリカーボネートからなる、屈折率１．５９の基板１６ａを用いること以外は実施例１と同様にして、準六方格子パターンを両面に有する光学素子作製用複製基板１６を作製した。
【００８１】
（形状の評価１）
上述のようにして作製した実施例１の光学素子作製用複製基板１６について、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ：Scanning Electron Microscope）により観察を行った。その結果を図９Ａ、図９Ｂに示す。なお、図９Ａは光学素子１の要部平面ＳＥＭ写真であり、図９Ｂは図９Ａの円周方向の４５度方向から見た光学素子１の要部斜視ＳＥＭ写真である。
【００８２】
図９Ａ、図９Ｂから以下のことが分かる。
光学素子作製用複製基板上には、透明基体上に四方格子パターンをなすように複数のサブ波長構造体１６ｂが配設されている。また、サブ波長構造体１６ｂは、頂部の傾きが緩やかで中央部から底部に徐々に急峻な傾きの楕円錐台形状を有する凸部である。このような形状のサブ波長構造体１６ｂは、光学素子作製用原盤の作製工程において、サブ波長構造体３の先端部から中央部、底部にかけて徐々にエッチング時間を長くすることで得ることができる。
【００８３】
（形状の評価２）
上述のようにして作製した実施例１〜３、比較例の光学素子作製用複製基板１６について、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ：Atomic Force Microscope）により観察を行った。そして、ＡＦＭの断面プロファイルから各光学素子作製用複製基板１６のサブ波長構造体１６ｂの高さを求めた。その結果を表１に示す。なお、パターンの円周４５度方向の高さは、半径方向の高さよりも小さかった。また、パターンの円周４５度方向以外の部分の高さが半径方向の高さとほぼ同一であったことから、パターンの高さを半径方向の高さで代表した。
【００８４】
【表１】
2008304637.tif 000003
【００８５】
表１から以下のことが分かる。
エッチング時間を変えることにより、サブ波長構造体１６ｂの形状を変えられることが分かる。したがって、エッチング時間を変えることにより、所望の特性を有する光学素子１を作製できることが分かる。
【００８６】
（透過特性・反射特性の評価）
上述のようにして作製した実施例１〜３、比較例の光学素子作製用複製基板１６の透過率を測定した。また、実施例１の光学素子作製用複製基板１６の反射率を測定した。その測定結果を図１０〜図１４に示す。なお、測定には、紫外可視分光光度計（日本分光社株式会社製、商品名：Ｖ−５００）を用いた。
【００８７】
図１０〜図１４から、実施例１〜３、比較例の光学素子作製用複製基板１６それぞれの特性について以下のことが分かる。
【００８８】
実施例１では、図１０に示すように、低入射角度（０度、１０度）の透過率に波長依存性があるが、波長４２０〜８００ｎｍにおいて平均透過率が９８〜９９％であり、格段に優れた透過特性が得られている。また、３５０ｎｍ紫外線領域の透過率は、低入射角度０度で８５％、高入射角度６０度で７２％であり、紫外線導光板といて十分な特性が得られている。
【００８９】
実施例２では、図１１に示すように、低入射角度（０度、１０度）の透過率に波長依存性があるが、波長４４０〜８００ｎｍにおいて平均透過率が９８％であり、優れた透過特性が得られている。また、波長３５０ｎｍの紫外線領域の透過率は、低入射角度０度で８４％、高入射角度６０度で７４％であり、紫外線導光板といて十分な特性が得られている。
【００９０】
実施例３では、図１２に示すように、低入射角度（０度、１０度）の透過率に波長依存性があるが、波長４４０〜８００ｎｍにおいて平均透過率が９８％であり、優れた透過特性が得られている。また、波長３５０ｎｍの紫外線領域の透過率は、低入射角度０度で８４％、高入射角度６０度で８１％であり、紫外線導光板として格段に優れた透過特性が得られている。
【００９１】
比較例では、図１３に示すように、入射角５０度以上で青色光（４５０ｎｍ）の透過特性が悪化している。また、紫外線領域で、透過特性が悪化している。
【００９２】
実施例１では、図１４に示すように、高入射角度（４０〜６０度）の長波長領域の反射率がやや悪いが、低入射角度（０〜３０度）の反射率は、平均０．３％程度であり、優れた反射特性が得られている。
【００９３】
図１０〜図１４を参照して、実施例１〜３の光学素子と、比較例の光学素子１、先行技術文献１〜２に記載された光学素子とを対比すると、以下のことが分かる。
先行技術文献１に記載された光学素子と、実施例１〜３の光学素子１とを対比すると、以下の点において相違している。先行技術文献１に記載された光学素子では、反射防止フィルタ（サブ波長構造体）を形成することで、５０〜６０度の１０度の範囲のみで、優れた透過特性が得られる。これに対して、実施例１〜３の光学素子１では、四方格子パターンまたは準四方格子パターンにサブ波長構造体３を形成することにより光学素子１を作製することで、入射角依存性を少なくし、０〜±４０度の範囲で優れた透過特性が得られる。
【００９４】
先行技術文献２に記載された光学素子と、実施例１〜３の光学素子１とを対比すると、以下の点において相違している。先行技術文献２に記載の光学素子では、誘電体を２４層積層することにより光学特性を有する光学フィルタを形成することで、赤色光（６４０ｎｍ）、緑色光（５３０ｎｍ）、青色光（４５０ｎｍ）の透過率をそれぞれ、８０％、８０％、５０％に向上させている。これに対して、実施例１〜３の光学素子１では、四方格子パターンまたは準四方格子パターンにサブ波長構造体３を形成することにより光学素子１を作製することで、赤色光（６４０ｎｍ）、緑色光（５３０ｎｍ）、青色光（４５０ｎｍ）の透過率をそれぞれ、９９％、９９％、９９％に格段に向上させている。特に、青色光（４５０ｎｍ）透過特性は５０％から９９％と２倍の性能になっている。これにより、青色光（４５０ｎｍ）吸収による素子の劣化が起こりにくくなると考えられる。したがって、極めて高い信頼性の光学フィルタ素子およびディスプレイを提供できる。また、Ｎｂ（ニオブ）などの希土類を用いていないため、地球環境汚染の少ない光学素子およびディスプレイを提供できる。
【００９５】
比較例の光学素子１と実施例１〜３の光学素子１とを対比すると、格子パターンにサブ波長構造体３を形成することにより光学素子１を作製することで、赤色光（６４０ｎｍ）、緑色光（５３０ｎｍ）、青色光（４５０ｎｍ）の透過率をそれぞれ、９９％、９９％、９９％に格段に向上させている点において、両者は類似している。しかし、比較例の光学素子１と実施例１〜３の光学素子１とは以下の点において、相違している。実施例１〜３の光学素子１では、四方格子パターンまたは準四方格子パターンにサブ波長構造体３を形成することにより光学素子１を作製することで、透過率の波長依存性は多少あるが、可視光領域から紫外線領域（３５０〜４００ｎｍ）の平均透過率が９０％程度であり、格段に優れた透過特性が得られている。また、可視光領域（波長３５０〜８００ｎｍ）における平均透過率が９５％であり、格段に優れた透過特性が得られている。これに対して、比較例の光学素子１では、準六方格子パターンにサブ波長構造体３を形成することにより光学素子１を作製することで、優れた透過特性を実現しているが、５０度以上の青色光（４５０ｎｍ）の透過特性が悪化し、また、紫外線領域で透過特性が悪化してしまっている。
【００９６】
以上の結果から、円周（約）４５度方向ピッチ（円周（約）４５度方向周期）Ｐ３が２７５ｎｍ（実施例１）、２８３ｎｍ（実施例２）、２９７ｎｍ（実施例３）である四方格子パターンまたは準四方格子パターンでは、格段に優れた透過特性が得られる。すなわち、円周（約）４５度方向ピッチＰ３が２７５〜２９７ｎｍである場合、格段に優れた透過特性が得られる。
【００９７】
また、基体上にサブ波長構造体を四方格子パターンまたは準四方格子パターンに配設する共に、そのサブ波長構造体の形状を凸形状の楕円錐台形状とし、かつ、アスペクト比が０．５４〜１．１３となるパターン高さ分布にすることで、非常に優れた透過特性を得ることができる。
【００９８】
また、可視光領域（波長３５０〜８００ｎｍ）において格段に優れた透過特性を有する光学素子１を提供できるので、この光学素子１をＬＥＤディスプレイや蛍光ランプディスプレイなどの表示装置、照明装置の導光素子などの光学デバイスに適用した場合、これらの表示装置や光学デバイスの性能を向上できる。
【００９９】
実施例４では、光学素子作製用金型１７を作製し、この光学素子作製用金型１７を用いて射出成形によりディスク状光学素子１Ｗを作製した。
【０１００】
（実施例４）
［光学素子作製用原盤の作製］
石英基板１１上に、化学増幅型またはノボラック系ポジ型レジスト層１２を厚さ１５０ｎｍ程度塗布し、このレジスト層１２に、図５に示した露光装置を用いて四方格子パターンまたは準四方格子パターンの潜像１４を形成した。レーザ光１３の波長は２６６ｎｍ、レーザパワーは０．５０ｍＪ／ｍとした。なお、レジスト層１２に対するレーザ光１３の照射周期を１トラック毎に変化させた。その後、レジスト層１２に対して現像処理を施して、四方格子パターンまたは準四方格子状のレジストパターンを作製した。現像液としては、無機アルカリ性現像液（東京応化社製）を用いた。
【０１０１】
次に、Ｏ2アッシング（５秒）によりレジストパターンを除去し開口径を広げるプロセスと、ＣＨＦ3ガス雰囲気中でのプラズマエッチング（３分）で石英基板１１をエッチングするプロセスとを繰り返し行った。その結果、石英基板１１の表面が露出している四方格子パターンまたは準四方格子パターン径が徐々に広がりながら、エッチングが進行し、その他の領域はレジストパターンがマスクとなりエッチングされず、図６Ｂに模式的に示したような断面略三角形状の凹部３が形成された。エッチング量はエッチング時間によって変化させた。最後に、Ｏ2アッシングによりレジストパターンを完全に除去した。
【０１０２】
以上により、半径方向ピッチ（半径周期）Ｐ１が２００ｎｍ、円周方向ピッチ（円周周期）Ｐ２が４００ｎｍ、円周約４５度方向ピッチ（円周約４５度周期）Ｐ３が２８３ｎｍ、深さ１５９ｎｍ程度から３１２ｎｍ程度の凹部四方格子パターンまたは準四方格子パターンを有する光学素子作製用原盤１５が作製された。
【０１０３】
［光学素子作製用複製基板の作製］
次に、作製した光学素子作製用原盤１５上に紫外線硬化樹脂を塗布した後、アクリル板を紫外線硬化樹脂上に密着させた。そして、紫外線を照射して紫外線硬化樹脂を硬化させ、石英マスターから剥離した。以上により、凸部四方格子パターンまたは準四方格子パターンを有する光学素子作製用複製基板１６が作製された。
【０１０４】
［光学素子作製用金型の作製］
次に、作製した光学素子作製用複製基板１６の凹凸パターン上に、無電界メッキ法によりニッケル皮膜からなる導電化膜を形成した。そして、導電化膜層が形成された光学素子作製用複製基板１６を電鋳装置に設置し、電気メッキ法により導電化膜上に３００±５μｍ程度の厚さのニッケルメッキ層を形成した。続いて、光学素子作製用複製基板１６からニッケルメッキ層をカッターなどを用いて剥離した後、転写された凹凸構造面をアセトンで洗浄した。以上により、凹部四方格子パターンまたは準四方格子パターンを有する光学素子作製用金型（サブ波長構造体Ｎｉ金属マスター）１７が作製された。
【０１０５】
［光学素子の作製］
次に、作製した光学素子作製用金型１７を用いてポリカーボネート樹脂の射出成形基板を作製し、表面に凸部四方格子パターンまたは準四方格子パターンを有するディスク状光学素子１Ｗを得た。その後、このディスク状光学素子１Ｗを所定サイズに切り出した。以上により、目的とする光学素子１が作製された。
【０１０６】
（光学素子の評価）
上述のようにして作製した光学素子１の透過特性・反射特性を評価した。その結果、光学素子１においても、上述の実施例１〜３の光学素子作製用複製基板１６と同様に、優れた透過特性と反射特性とが得られた。
【０１０７】
以上、本発明の実施形態および実施例について具体的に説明したが、この発明は、上述の実施形態および実施例に限定されるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
【０１０８】
例えば、上述の実施形態および実施例において挙げた数値はあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる数値を用いてもよい。
【０１０９】
また、上述の実施形態および実施例では、基板をエッチング処理して光学素子作製用原盤を形成する場合について説明したが、レジスト層のパターンが形成された基板をそのまま光学素子作製用原盤として用いることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１１０】
【図１】本発明の実施形態による光学素子の構成の一例を示す概略図である
【図２】図１に示した光学素子の一部を拡大して表す斜視図である。
【図３】ディスク状光学素子の構成の一例を示す概略平面図である。
【図４】光学素子作製用原盤の製造工程を説明するための模式図である。
【図５】光学素子作製用原盤の製造工程に用いる露光装置の概略構成図である。
【図６】光学素子作製用原盤から光学素子を作製するまでの概略工程を説明するための模式図である。
【図７】光学素子の切り出し工程を説明するための模式図である。
【図８】比較例の光学素子作製用複製基板の構成を示す概略平面図である。
【図９】実施例１の光学素子作製用複製基板のＳＥＭ写真を示す図である。
【図１０】実施例１の透過特性を示すグラフである。
【図１１】実施例２の透過特性を示すグラフである。
【図１２】実施例３の透過特性を示すグラフである。
【図１３】比較例の透過特性を示すグラフである。
【図１４】実施例１の反射特性を示すグラフである。
【図１５】従来のＳｉ原盤の構成を示す図である。
【図１６】従来のＳｉ原盤の構成を示す図である。
【図１７】従来のＳｉ原盤における波長と反射率との関係を示すグラフである。
【図１８】従来のＳｉ原盤のＮｉめっきスタンパの構成を示す図である。
【図１９】図１７に示したＮｉめっきスタンパを拡大して示す図である。
【図２０】従来の光学素子における波長と反射率との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【０１１１】
１    光学素子
１Ｗ    ディスク状光学素子
２    基体
３，１６ｂ    構造体
１１    基板
１２    レジスト層
１２ａ    潜像
１３    レーザ光
１４    潜像
１５    光学素子作製用原盤
１５ａ，１７ａ    凹部
１６    光学素子作製用複製基板
１６ａ    透明基板
１７    光学素子作製用金型
２１    レーザ
２２    電気光学変調器
２３，３１，３４    ミラー
２４    フォトダイオード
２５    変調光学系
２６    集光レンズ
２７    音響光学変調器
２８    コリメータレンズ
２９    フォーマッタ
３０    ドライバ
３２    移動光学テーブル系
３３    ビームエキスパンダ
３５    対物レンズ
３６    スピンドルモータ
３７    制御機構
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１７】
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【図１８】
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【図２０】
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【図９】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１９】
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