(57)【要約】【課題】  ガラス基板に対し均一にエッチングを施すことができるエッチング液、エッチング方法、そのような方法を用いて製造された凹部付き基板、マイクロレンズ基板、透過型スクリーンおよびリア型プロジェクタを提供すること。【解決手段】  本発明のエッチング液は、フッ化アンモニウムと、酸とを含むことを特徴とする。フッ化アンモニウムは、主として一水素二フッ化アンモニウムで構成されたものである。酸は、主として硫酸で構成されたものである。エッチング液中のフッ化アンモニウムの含有量をＡ［ｇ／Ｌ］、酸の含有量をＢ［ｇ／Ｌ］としたとき、１．０≦Ｂ／Ａ≦４の関係を満足する。フッ化アンモニウムの含有量は、１〜５００ｇ／Ｌである。酸の含有量は、１．７〜９２０ｇ／Ｌである。【選択図】  無し【特許請求の範囲】
【請求項１】
フッ化アンモニウムと、酸とを含むことを特徴とするエッチング液。
【請求項２】
前記フッ化アンモニウムは、主として一水素二フッ化アンモニウムで構成されたものである請求項１に記載のエッチング液。
【請求項３】
前記酸は、主として硫酸で構成されたものである請求項１または２に記載のエッチング液。
【請求項４】
エッチング液中の前記フッ化アンモニウムの含有量をＡ［ｇ／Ｌ］、前記酸の含有量をＢ［ｇ／Ｌ］としたとき、１．０≦Ｂ／Ａ≦４の関係を満足する請求項１ないし３のいずれかに記載のエッチング液。
【請求項５】
前記フッ化アンモニウムの含有量は、１〜５００ｇ／Ｌである請求項１ないし４のいずれかに記載のエッチング液。
【請求項６】
前記酸の含有量は、１．７〜９２０ｇ／Ｌである請求項１ないし５のいずれかに記載のエッチング液。
【請求項７】
過酸化水素を含むものである請求項１ないし６のいずれかに記載のエッチング液。
【請求項８】
ガラス基板上にマスクを形成してエッチングを施すエッチング方法であって、
請求項１ないし７のいずれかに記載のエッチング液を用いることを特徴とするエッチング方法。
【請求項９】
前記マスクは、主としてＣｒおよび／またはＣｒＯで構成されたものである請求項８に記載のエッチング方法。
【請求項１０】
前記マスクの平均厚さは、５〜５００ｎｍである請求項８または９に記載のエッチング方法。
【請求項１１】
開口部を有する前記マスクに対してエッチングを施すエッチング方法であって、
前記開口部の平均径は、１０μｍ以下である請求項８ないし１０のいずれかに記載のエッチング方法。
【請求項１２】
前記ガラス基板は、主として、ソーダガラスで構成されたものである請求項８ないし１１のいずれかに記載のエッチング方法。
【請求項１３】
直径が１０〜５００μｍの凹部を形成する請求項８ないし１２のいずれかに記載のエッチング方法。
【請求項１４】
エッチングにより、マイクロレンズ形成用の凹部を形成する請求項８ないし１３のいずれかに記載のエッチング方法。
【請求項１５】
請求項８ないし１４のいずれかに記載のエッチング方法を用いて製造されたことを特徴とする凹部付き基板。
【請求項１６】
請求項１５に記載の凹部付き基板を用いて製造されたことを特徴とするマイクロレンズ基板。
【請求項１７】
請求項１６に記載のマイクロレンズ基板を備えたことを特徴とする透過型スクリーン。
【請求項１８】
光の出射側にフレネルレンズが形成されたフレネルレンズ部と、
前記フレネルレンズ部の光の出射側に配置された前記マイクロレンズ基板とを備える請求項１７に記載の透過型スクリーン。
【請求項１９】
請求項１７または１８に記載の透過型スクリーンを備えたことを特徴とするリア型プロジェクタ。
【請求項２０】
投射光学ユニットと、導光ミラーとを備えた請求項１９に記載のリア型プロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エッチング液、エッチング方法、凹部付き基板、マイクロレンズ基板、透過型スクリーンおよびリア型プロジェクタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
スクリーン上に画像を投影する表示装置が知られている。このような表示装置としては、ホームシアター用モニター、大画面テレビ等に適用されるリア型プロジェクタが知られており、近年、その需要が高まりつつある。
このようなリア型プロジェクタでは、その画像形成に主として透過型スクリーンが用いられる。
【０００３】
このようなリア型プロジェクタに用いられる透過型スクリーンとしては、特に広視野角特性が求められている。このような広視野角特性を有する透過型スクリーンとしては、フレネルレンズが形成されたフレネルレンズ部と、多数のマイクロレンズが形成されたマイクロレンズ基板とを有するものが知られている。この透過型スクリーンは、マイクロレンズによる光屈折作用により、上下方向ともに良好な視野角特性が得られるという利点を有している。
【０００４】
このような透過型スクリーンに用いるマイクロレンズ基板の製造方法としては、所定パターンの開口を有するマスクを用いたエッチングにより製造する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
しかし、特許文献１に記載の方法では、エッチングを施して凹部を形成する際に、ガラス基板の表面付近にエッチング液とガラスを構成する成分との反応によって水に難溶性の生成物（副生成物）が生じ、エッチングを妨げる場合があった。このため、形成される各凹部の形状にバラツキが大きくなるといった問題があった。このようなバラツキは、特に、マスクに設けられた開口の大きさが小さいほどより顕著に現れる傾向がある。
【０００５】
【特許文献１】特開平９−１０１４０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、ガラス基板に対し均一にエッチングを施すことができるエッチング液、エッチング方法、そのような方法を用いて製造された凹部付き基板、マイクロレンズ基板、透過型スクリーンおよびリア型プロジェクタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明のエッチング液は、フッ化アンモニウムと、酸とを含むことを特徴とする。
これにより、難溶性の副生成物の生成を抑制することができ、ガラス基板に対し均一にエッチングを施すことができる。
本発明のエッチング液では、前記フッ化アンモニウムは、主として一水素二フッ化アンモニウムで構成されたものであることが好ましい。
これにより、ガラス基板に対して、より効率よくエッチングを施すことができる。
【０００８】
本発明のエッチング液では、前記酸は、主として硫酸で構成されたものであることが好ましい。
これにより、エッチング液とガラスとの反応の副生成物をより効果的に除去することができる。また、特に、マスクとして、Ｃｒ、ＣｒＯの膜を用いた場合に、硫酸を含むエッチング液を用いることで、マスクへの影響をより効果的に抑制しつつ、ガラス基板に対してより均一にエッチングを施すことができる。
【０００９】
本発明のエッチング液では、エッチング液中の前記フッ化アンモニウムの含有量をＡ［ｇ／Ｌ］、前記酸の含有量をＢ［ｇ／Ｌ］としたとき、１．０≦Ｂ／Ａ≦４の関係を満足することが好ましい。
これにより、エッチング液とガラスとの反応の副生成物をより効果的に除去しつつ、ガラス基板に対してより均一にかつ効率的にエッチングを施すことができる。
【００１０】
本発明のエッチング液では、前記フッ化アンモニウムの含有量は、１〜５００ｇ／Ｌであることが好ましい。
これにより、ガラス基板に対して、より効率よくエッチングを施すことができる。
本発明のエッチング液では、前記酸の含有量は、１．７〜９２０ｇ／Ｌであることが好ましい。
これにより、エッチング液とガラスとの反応の副生成物をより効果的に除去することができる。
【００１１】
本発明のエッチング液では、過酸化水素を含むものであることが好ましい。
これにより、ガラス基板に対してより均一にエッチングを施すことができる。
本発明のエッチング方法は、ガラス基板上にマスクを形成してエッチングを施すエッチング方法であって、
本発明のエッチング液を用いることを特徴とする。
これにより、難溶性の副生成物の生成を抑制することができ、ガラス基板に対し均一にエッチングを施すことができる。また、Ｎａ等の不純物含有量が多いガラスにおいて副生成物が発生しやすいが、このようなガラスにおいても均一にエッチングできる。
【００１２】
本発明のエッチング方法では、前記マスクは、主としてＣｒおよび／またはＣｒＯで構成されたものであることが好ましい。
これにより、マスク全体としての内部応力を調整し、所望の形状や大きさの初期孔を精度よく形成することができ、結果として、凹部の形状や大きさを容易かつ確実に制御することができる。
【００１３】
本発明のエッチング方法では、前記マスクの平均厚さは、５〜５００ｎｍであることが好ましい。
これにより、エッチングに対する耐性を保持しつつ、初期孔の形成が容易になり、開口部の大きさをより容易に制御することができる。
本発明のエッチング方法では、開口部を有する前記マスクに対してエッチングを施すエッチング方法であって、
前記開口部の平均径は、１０μｍ以下であることが好ましい。
これにより、エッチング工程において形成される凹部の中心部付近の曲率半径を好適なものとすることができ、最終的に得られるマイクロレンズの中心部付近での光の屈折率をより好適なものとすることができる。また、凹部内に含まれる平坦部面積を少なくできるため、最終的に得られるマイクロレンズスクリーン（マイクロレンズ基板）の視野角特性を向上させることができる。
【００１４】
本発明のエッチング方法では、前記ガラス基板は、主として、ソーダガラスで構成されたものであることが好ましい。
ソーダガラスは、加工が容易であるとともに、得られる凹部付き基板を好適な光学的特性を有するものとすることができる。また、ソーダガラスは、比較的安価であり、製造コストの面からも有利である。
【００１５】
本発明のエッチング方法では、直径が１０〜５００μｍの凹部を形成することが好ましい。
これにより、本発明のエッチング方法をより好適に適用することができる。
本発明のエッチング方法では、エッチングにより、マイクロレンズ形成用の凹部を形成することが好ましい。
これにより、形状や大きさのバラツキの小さいマイクロレンズを製造することができる。
【００１６】
本発明の凹部付き基板は、本発明のエッチング方法を用いて製造されたことを特徴とする。
これにより、形状や大きさのバラツキの小さいマイクロレンズ基板を製造することができる。
本発明のマイクロレンズ基板は、本発明の凹部付き基板を用いて製造されたことを特徴とする。
これにより、形状や大きさのバラツキの小さいマイクロレンズを有するマイクロレンズ基板を提供することができる。
【００１７】
本発明の透過型スクリーンは、本発明のマイクロレンズ基板を備えたことを特徴とする。
これにより、大型スクリーンにおいて輝度ムラが少なく、全方向に光を広げることに優れた透過型スクリーンを提供することができる。
本発明の透過型スクリーンでは、光の出射側にフレネルレンズが形成されたフレネルレンズ部と、
前記フレネルレンズ部の光の出射側に配置された前記マイクロレンズ基板とを備えることが好ましい。
これにより、透過型のスクリーンとして、輝度分布・視野角特性に優れた透過型スクリーンを提供することができる。
【００１８】
本発明のリア型プロジェクタは、本発明の透過型スクリーンを備えたことを特徴とする。
これにより、透過型のスクリーンとして、輝度分布・視野角特性に優れたリア型プロジェクタを提供することができる。
本発明のリア型プロジェクタでは、投射光学ユニットと、導光ミラーとを備えたことが好ましい。
これにより、透過型のスクリーンとして、輝度分布・視野角特性に優れたリア型プロジェクタ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】
以下、本発明のエッチング液、エッチング方法、凹部付き基板、マイクロレンズ基板、透過型スクリーンおよびリア型プロジェクタについて、添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。
まず、本発明のエッチング液の説明に先立ち、本発明のエッチング方法について説明する。
【００２０】
以下の説明では、本発明のエッチング方法をマイクロレンズ形成用凹部を有する凹部付き基板の製造に適用した場合について説明する。
図１は、本発明のエッチング方法をマイクロレンズ形成用凹部の形成に適用した場合の製造工程を示す模式的な縦断面図、図２は、本発明のエッチング方法を用いて得られる凹部付き基板の縦断面図、図３は、凹部付き基板を用いて形成したマイクロレンズ基板の縦断面図である。
【００２１】
まず、凹部付き基板２の製造に際し、ガラス基板５を用意する。
このガラス基板５は、厚さが均一で、たわみや傷のないものが好適に用いられる。また、ガラス基板５は、洗浄やエッチング等により、その表面が清浄化または平滑化されているものが好ましい。
【００２２】
ガラス基板５の構成材料は、特に限定されず、例えば、無アルカリガラス、ソーダガラス、結晶性ガラス、石英ガラス、鉛ガラス、カリウムガラス、ホウ珪酸ガラス等が挙げられる。例えば、凹部付き基板２を用いてマイクロレンズ基板を製造する場合、ガラス基板５の構成材料としては、無アルカリガラス、ソーダガラス、結晶性ガラス（例えば、ネオセラム等）が好ましい。中でも、ソーダガラスは、加工が容易であるとともに、得られる凹部付き基板２を好適な光学的特性を有するものとすることができる。また、ソーダガラスは、比較的安価であり、製造コストの面からも有利である。また、特に、ソーダガラスは、従来のエッチング液との反応によって水に難溶性の生成物（副生成物）が生じるという問題が起こりやすいため、後に詳述するような本発明のエッチング液を用いると、本発明の効果がより顕著に現れる。
ガラス基板５の厚さは、ガラス基板５を構成する材料、屈折率等の種々の条件により異なるが、通常、０．３〜２０ｍｍ程度であるのが好ましく、２〜８ｍｍ程度であるのがより好ましい。厚さをこの範囲内とすると、例えば、必要な光学特性を備えたコンパクトなマイクロレンズ用凹部付き基板２を得ることができる。
【００２３】
＜１＞図１（ａ）に示すように、用意したガラス基板５の表面に、マスク６を形成する（マスク形成工程）。また、これとともに、ガラス基板５の裏面（マスク６を形成する面と反対側の面）に裏面保護膜６９を形成する。もちろん、マスク６および裏面保護膜６９は同時に形成することもできる。
本実施形態では、図示の構成のように、マスク６は、第１の膜６１と、第２の膜６２との２つの膜で構成されている。
【００２４】
第１の膜６１と第２の膜６２とは互いに隣接しており、第１の膜６１は、第２の膜６２よりもガラス基板５側に設けられている。
本実施形態では、第１の膜６１は、内部応力として圧縮応力を有しており、第２の膜６２は、内部応力として引張応力を有している。なお、本明細書中での「内部応力」とは、平板状のガラス基板に、直径１０ｃｍの大きさの膜を形成した場合の、室温における当該膜の内部応力のことを指す。また、圧縮応力と引張応力とは、互いに相殺または緩和する方向に働くものであり、すなわち、内部応力が、負の値のものを「圧縮応力」と言い、正の値のものを「引張応力」と言う。
【００２５】
このような構成のマスク６を用いることにより、マスク６全体としての内部応力を調整し、所望の形状や大きさの初期孔を精度よく形成することができ、結果として、凹部の形状や大きさを容易かつ確実に制御することができる。また、このような構成のマスクを用いることで、マスクと基板との密着性も向上させることができる。また、マスク全体の内部応力を調整することにより、サイドエッチングの速度を制御することができ、その結果、球面レンズや非球面レンズに対応した凹部を容易に形成することができる。
【００２６】
第１の膜６１の内部応力（圧縮応力）は、−１７００〜−７００ｍＰａであるのが好ましく、−１５００〜−９００ｍＰａであるのがより好ましい。これにより、より確実にマスク６全体としての内部応力を制御することができ、所望の形状や大きさの初期孔をより高い精度で形成することができる。
第２の膜６２の内部応力（引張応力）は、５００〜１５００ｍＰａであるのが好ましく、７００〜１３００ｍＰａであるのがより好ましい。これにより、第１の膜６１の内部応力をより容易に相殺または緩和することができ、所望の大きさの初期孔をより高い精度で形成することができる。
【００２７】
マスク６全体としての内部応力は、−４００〜４００ｍＰａであるのが好ましく、−２５０〜２５０ｍＰａであるのがより好ましい。これにより、所望の大きさの初期孔をより高い精度で形成することができ、結果として、凹部の形状をより確実に制御することができる。また、このようなマスク６を用いることで、マスク６とガラス基板５との密着性も向上させることができる。
【００２８】
第１の膜６１を形成する材料としては、特に限定されず、例えば、ＣｒＯ、ＴｉＯ、Ｔａ３Ｏ５、ＮｉＯ、ＴｉＷＯ等が挙げられる。中でも、第１の膜６１は、主としてＣｒＯで構成されたものであるのが好ましい。このように第１の膜６１が主としてＣｒＯで構成されたものであると、マスク６全体としての内部応力をより容易に制御することができる。また、初期孔を容易に形成することができるとともに、エッチングを施す際に、エッチングに対する耐性に優れたものとなる。また、比較的大きなガラス基板に対して容易に均一な膜を形成することができる。また、第１の膜６１が主としてＣｒＯで構成されたものであると、例えば、第２の膜６２が主としてＣｒで構成されたものである場合には、第２の膜６２との密着性が向上する。また、ガラス基板５との密着性も向上する。
【００２９】
第２の膜６２を形成する材料としては、特に限定されず、例えば、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｎｉ、ＴｉＷ等が挙げられる。中でも、第２の膜６２は、主としてＣｒで構成されたものであるのが好ましい。このように第２の膜６２が主としてＣｒで構成されたものであると、第１の膜６１の内部応力をより容易に相殺または緩和することができる。また、初期孔を容易に形成することができるとともに、エッチングを施す際に、エッチングに対する耐性に特に優れたものとなる。また、比較的大きなガラス基板に対して容易に均一な膜を形成することができる。
【００３０】
また、第１の膜６１と第２の膜６２の平均厚さの比を調整することにより、マスク６全体としての内部応力を制御するのが好ましい。これにより、所望の大きさの初期孔をより高い精度で形成することができ、結果として、凹部の形状をより確実に制御することができる。
また、第１の膜６１の平均厚さをＸ［ｎｍ］、第２の膜６２の平均厚さをＹ［ｎｍ］としたとき、０．０１≦Ｘ／Ｙ≦０．８の関係を満足するのが好ましく、０．１≦Ｘ／Ｙ≦０．５の関係を満足するのがより好ましい。このような関係を満足することにより、より確実にマスク６全体としての内部応力を制御することができ、所望の大きさの初期孔をより高い精度で形成することができる。これに対し、Ｘ／Ｙが前記下限値未満であると、第２の膜の応力が強く第２の膜の応力が残存し、深さ方向よりサイドエッチング量が多くなるか、滑らかな輪郭を得ることが出来ない。一方、Ｘ／Ｙが前記上限値を超えると、第１の膜の応力が強く第１の膜の応力が残存し、深さ方向よりサイドエッチング量が多くなるか、滑らかな輪郭を得ることが出来ない。
【００３１】
マスク６の平均厚さは、５〜５００ｎｍであるのが好ましく、４０〜１５０ｎｍであるのがより好ましい。マスク６の平均厚さがこのような範囲のものであると、エッチングに対する耐性を保持しつつ、初期孔の形成が容易になり、初期孔の大きさをより容易に制御することができる。
マスク６の形成方法としては、特に限定されず、例えば、蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ法、イオンプレーティング法等の乾式めっき法や、電解めっき、無電解めっき等の湿式めっき等を用いることができる。また、第１の膜６１と第２の膜６２とで、方法が異なっていてもよいし、条件が異なっていてもよい。
【００３２】
なお、裏面保護膜６９は、次工程以降でガラス基板５の裏面を保護するためのものである。この裏面保護膜６９により、ガラス基板５の裏面の侵食、劣化等が好適に防止される。この裏面保護膜６９は、マスクと同様の材料で構成されていなくてもよいし、マスク６と同様の材料で構成されていてもよい。後者の場合、裏面保護膜６９は、マスク６を形成するのと同時に設けることができる。また、後者の場合、裏面保護膜６９の内部応力が比較的小さいものとすることができるため、ガラス基板５に対する歪み等が抑制され、所望の大きさや形状の凹部３をよりいっそう高い精度で形成することができる。
【００３３】
また、マスク６は、第１の膜６１、第２の膜６２以外の第３の膜を有していてもよい。このような第３の膜は、例えば、第２の膜６２上や、第１の膜６１よりも基板側に設けることができる。前者のような構成の場合、第３の膜として、主としてＡｕで構成されたものを用いることができる。第３の膜が主としてＡｕで構成されたものである場合、第２の膜６２の表面を保護することができるとともに、マスク６全体のエッチングに対する耐性を向上させることができる。また、後者のような構成の場合、例えば、ガラス基板５と第１の膜６１との密着性が比較的低いときに、第３の膜を設けることによって、マスク６とガラス基板５との密着性を高いものとすることができる。
なお、第３の膜を設ける場合、第３の膜は、比較的薄いのが好ましい。具体的には、２００ｎｍ以下であるのが好ましい。
【００３４】
＜２＞次に、図１（ｂ）に示すように、マスク６に、後述するエッチングの際のマスク開口となる、複数個の初期孔（開口部）６３を形成する（初期孔形成工程）。
初期孔６３は、いかなる方法で形成されるものであってもよく、物理的方法やレーザ光の照射等により形成することができる。これにより、例えば、凹部付き基板を生産性良く製造することができる。特に、大面積の基板にも簡単に凹部を形成することができる。
【００３５】
初期孔６３を形成する物理的方法としては、例えば、ショットブラスト、サンドブラスト等のブラスト処理、エッチング、プレス、ドットプリンタ、タッピング、ラビング等の方法が挙げられる。ブラスト処理により初期孔６３を形成する場合、比較的大きい面積（凹部３を形成すべき領域の面積）のガラス基板５でも、より短時間で効率良く、初期孔６３を形成することができる。
【００３６】
また、レーザ光の照射により初期孔６３を形成する場合、使用するレーザ光の種類は、特に限定されないが、ルビーレーザ、半導体レーザ、ＹＡＧレーザ、フェムト秒レーザ、ガラスレーザ、ＹＶＯ４レーザ、Ｎｅ−Ｈｅレーザ、Ａｒレーザ、ＣＯ２レーザ、エキシマレーザ等が挙げられる。また、各レーザのＳＨＧ、ＴＨＧ、ＦＨＧ等の波長を使っても良い。レーザ光の照射により初期孔６３を形成する場合、形成される初期孔６３の大きさや、隣接する初期孔６３同士の間隔等を容易かつ精確に制御することができる。
形成された初期孔６３は、マスク６の全面に亘って偏りなく形成されているのが好ましい。
【００３７】
このような初期孔（開口部）６３の大きさは、比較的小さいものとするのが好ましい。このように初期孔６３の大きさが小さいものであると、後述するエッチング工程において形成される凹部３の中心部付近の曲率半径を好適なものとすることができ、最終的に得られるマイクロレンズ４の中心部付近での光の屈折率をより好適なものとすることができる。また、凹部３内に含まれる平坦部面積を少なくできるため、最終的に得られるマイクロレンズスクリーン（マイクロレンズ基板）の視野角特性を向上させることができる。
このような初期孔（開口部）６３の平均径は、具体的には、１０μｍ以下であるのが好ましく、５μｍ以下であるのがより好ましく、０．１〜３μｍであるのがさらに好ましい。初期孔６３の平均径がこのような範囲のものであると、本発明のエッチング方法をより好適に適用することができる。
【００３８】
＜３＞次に、図２（ｃ）および（ｄ）に示すように、マスク６を用いてガラス基板５にエッチング（ウェットエッチング）を施し、ガラス基板５上に多数の凹部３を形成する（エッチング工程）。
【００３９】
初期孔６３が形成されたマスク６で被覆されたガラス基板５に対して、エッチング（ウェットエッチング）を施すことにより、図１（ｃ）および（ｄ）に示すように、ガラス基板５は、マスク６が存在しない部分、すなわち初期孔６３より食刻され、ガラス基板５上に多数の凹部３が形成される。
ところで、従来のエッチング液を用いてウェットエッチングを施した場合、ガラス基板に対してエッチングを施すと、エッチング液がガラス基板を浸食するのと同時に、水に難溶性の副生成物が生成され、エッチング液によるガラス基板の浸食を阻害するという問題があった。その結果、得られる凹部の形状や大きさにバラツキが生じてしまうという問題があった。特に、前述したように、マスク６に設けられた開口部（初期孔６３）が比較的小さいものであると、生成した前記副生成物で開口部が根詰まりしたり、前記副生成物がガラス基板に再付着してしまう場合があり、エッチング液がガラス基板に適度に供給されなくなり、得られる凹部の形状や大きさのバラツキが特に大きくなる傾向があった。また、後述するようなリア型プロジェクタ等に適用できるような比較的大型の基板に対して、比較的小さいマイクロレンズ形成用の凹部を形成する場合において、このような傾向が顕著であった。
【００４０】
そこで、本発明者は、鋭意検討した結果、フッ化アンモニウムと、酸とを含むエッチング液（本発明のエッチング液）を用いることにより、難溶性の副生成物の生成を抑制することができ、ガラス基板に対し、均一なエッチングを施すことができることを見出した。これは、前記難溶性の副生成物が、エッチング液に含まれる酸と反応して、可溶性の物質に変化するためであると考えられる。
【００４１】
このように本発明のエッチング液を用いると、ガラス基板に対し、均一なエッチングを施すことができ、その結果、形成される凹部の形状や大きさのバラツキを小さいものとすることができるが、本実施形態では、特に、上述したように、マスク６に形成された初期孔６３が高い精度で形成されているため、相乗効果により、形成される凹部３の形状や大きさをより確実に所望のものとすることができる。
【００４２】
フッ化アンモニウムとしては、正塩（ＮＨ４Ｆ）と、水素塩（ＮＨ４ＨＦ２：一水素二フッ化アンモニウム）とがあり、本発明では、いずれのものを用いてもよいし、その両方を含むものを用いてもよい。
特に、フッ化アンモニウムとして、一水素二フッ化アンモニウムを主成分とするものを用いた場合、ガラス基板５に対して、より効率よくエッチングを施すことができる。また、後述するような酸とより好適に併用することができる。
【００４３】
エッチング液中のフッ化アンモニウムの含有量は、特に限定されないが、１〜５００ｇ／Ｌであるのが好ましく、１〜２００ｇ／Ｌであるのがより好ましく、１０〜１００ｇ／Ｌであるのがさらに好ましい。これにより、ガラス基板５に対して、より効率よくエッチングを施すことができる。これに対して、フッ化アンモニウムの含有量が前記下限値未満であると、エッチング液の温度等の条件等によっては、十分なエッチング速度が得られない可能性がある。また、フッ化アンモニウムの含有量が前記上限値を超えると、含有量に見合うだけの十分な効果が得られない場合がある。
【００４４】
本発明のエッチング液に用いる酸としては、水に溶けた際に、Ｆ−イオンやＨＦ２−イオン等を生じない酸であれば、特に限定されず、例えば、硫酸、塩酸、硝酸等の無機酸、酢酸、コハク酸等の有機酸が挙げられ、これらのうち、１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。これらの中でも、無機酸を用いるのが好ましく、硫酸、硝酸等のオキソ酸を用いるのがより好ましく、硫酸を用いるのがさらに好ましい。これにより、エッチング液とガラスとの反応の副生成物をより効果的に除去することができる。また、特に、本実施形態のようにマスク６として、Ｃｒ、ＣｒＯの膜を用いた場合に、硫酸を含むエッチング液を用いることで、マスク６への影響をより効果的に抑制しつつ、ガラス基板５に対してより均一にエッチングを施すことができる。
【００４５】
エッチング液中の酸の含有量は、特に限定されないが、１．７〜９２０ｇ／Ｌであるのが好ましく、１．７〜３７０ｇ／Ｌであるのがより好ましく、１．７〜１９０ｇ／Ｌであるのがさらに好ましい。これにより、エッチング液とガラスとの反応の副生成物をより効果的に除去することができる。これに対して、酸の含有量が前記下限値未満であると、ガラス基板５の組成やフッ化アンモニウムの含有量等によっては、前述のような効果が十分に発揮されない場合がある。また、酸の含有量が前記上限値を超えると、マスク６の組成やフッ化アンモニウムの含有量等によっては、マスク６に不本意な影響を与えてしまう場合がある。
【００４６】
エッチング液中のフッ化アンモニウムの含有量をＡ［ｇ／Ｌ］、酸の含有量をＢ［ｇ／Ｌ］としたとき、１．０≦Ｂ／Ａ≦４．０の関係を満足するのが好ましく、１．０≦Ｂ／Ａ≦３．０の関係を満足するのがより好ましく、１．３≦Ｂ／Ａ≦２．７の関係を満足するのがさらに好ましい。これにより、エッチング液とガラスとの反応の副生成物をより効果的に除去しつつ、ガラス基板５に対してより均一にかつ効率的にエッチングを施すことができる。
【００４７】
なお、本発明のエッチング液には、前述したフッ化アンモニウム、酸の他に、水等の溶媒を含んでいてもよい。
また、本発明のエッチング液には、上記成分の他、過酸化水素、界面活性剤等の添加物を含んでいてもよい。このような添加物を含むことにより、ガラス基板５に対してより均一にエッチングを施すことができる。
【００４８】
前述した中でも、特に過酸化水素を含む場合には、前述の効果がより顕著なものとなる。
マスク６が形成されたガラス基板５に、前述した本発明のエッチング液を付与することにより、エッチングが施される。
エッチング液をガラス基板５に付与する方法としては、例えば、ガラス基板５をエッチング液に浸漬する方法、ガラス基板５にエッチング液を噴射する方法等が挙げられる。
【００４９】
ウェットエッチングを行う際のエッチング液の温度は、１０〜８０℃であるのが好ましく、２０〜３０℃であるのがより好ましい。この温度範囲内のものであると、好適にガラス基板５を食刻することができる。
エッチング液をガラス基板５に接触させる時間、すなわち、エッチング時間は、１〜１０時間程度が好ましく、２〜５時間程度がより好ましい。
なお、エッチングを施した後、純水等を用いて洗浄し、Ｎ２ガス等を用いて乾燥（純水等の除去）を行ってもよい。
【００５０】
＜４＞次に、図２（ｅ）に示すように、マスク６を除去する（マスク除去工程）。また、この際、マスク６の除去とともに、裏面保護膜６９も除去する。
マスク６の除去は、例えば、硝酸第二セリウムアンモニウムと過塩素酸とを含む混合物を用いたエッチングを行うことによって行うことができる。
その後、純水等を用いて洗浄し、Ｎ２ガス等を用いて乾燥（純水等の除去）を行う。
【００５１】
以上により、図２（ｅ）に示すように、ガラス基板５上に多数の長円形状の凹部３が形成された凹部付き基板２（本発明の凹部付き基板）が得られる。
凹部付き基板２を平面視した際の凹部３の直径は、１０〜５００μｍであるのが好ましく、３０〜２００μｍであるのがより好ましい。凹部３の直径がこのような範囲のものであると、本発明のエッチング方法をより好適に適用することができる。
【００５２】
また、凹部３は、比較的緻密に形成されているのが好ましい。具体的には、凹部付き基板２を平面視したときに、凹部３が形成されている有効領域において、凹部３が占める面積の割合が９０％以上であるのが好ましく、９６％以上であるのがより好ましい。
このようにして得られた凹部付き基板２を用いて、マイクロレンズ基板を形成することができる。
【００５３】
例えば、得られた凹部付き基板２の凹部３に、所定の屈折率、特にガラス基板５より高い屈折率の材料（例えば樹脂（接着剤）など）を充填することにより、図３に示すような凸レンズとしてのマイクロレンズ４を有するマイクロレンズ基板１（本発明のマイクロレンズ基板）を形成することができる。
このマイクロレンズ基板１は、凹部付き基板２と付いた状態で用いられるものであってもよいし、凹部付き基板２をはずして用いられるものであってもよい。
【００５４】
なお、凹部付き基板２をそのままマイクロレンズ基板として用いてもよい。この場合、マイクロレンズが凹レンズとなる。
以上のようにして得られるマイクロレンズ基板１は、例えば、透過型スクリーン、リア型プロジェクタ、投射型表示装置の液晶ライトバルブの構成部材等に用いることができる。
【００５５】
次に、上述したようなマイクロレンズ基板１を備えた透過型スクリーン１０について説明する。
図４は、図３に示すマイクロレンズ基板を備えた、本発明の透過型スクリーンを示す模式的な縦断面図である。
図４に示すように、透過型スクリーン１０は、フレネルレンズ部２と、前述したマイクロレンズ基板１とを備えている。フレネルレンズ部２は、光（画像光）の入射側に設置されており、フレネルレンズ部２を透過した光が、マイクロレンズ基板１に入射する構成になっている。
【００５６】
フレネルレンズ部２は、出射側表面に、ほぼ同心円状に形成されたプリズム形状のフレネルレンズ２１を有している。このフレネルレンズ部２は、投射レンズ（図示せず）からの画像光を屈折させ、マイクロレンズ基板１の主面の垂直方向に平行な平行光Ｌａにするものである。
以上のように構成された透過型スクリーン１０では、投射レンズからの映像光が、フレネルレンズ部２によって屈折し、平行光Ｌａとなる。そして、この平行光Ｌａは、マイクロレンズ基板１に入射し、各マイクロレンズ４によって集光された後、光は拡散し、観察者に平面画像として観測される。
【００５７】
次に、前記透過型スクリーンを用いたリア型プロジェクタについて説明する。
図５は、本発明のリア型プロジェクタの構成を模式的に示す図である。
同図に示すように、リア型プロジェクタ３００は、投写光学ユニット３１０と、導光ミラー３２０と、透過型スクリーン１０とが筐体３４０に配置された構成を有している。
そして、このリア型プロジェクタ３００は、その透過型スクリーン１０として、上述した透過型スクリーン１０を用いているので、表示品質の良い優れたリア型プロジェクタとなる。
【００５８】
以上、本発明のエッチング液、エッチング方法、凹部付き基板、マイクロレンズ基板、透過型スクリーンおよびリア型プロジェクタについて、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これらに限定されるものではない。
例えば、本発明のエッチング方法では、必要に応じて、任意の目的の工程を追加することもできる。
【００５９】
また、前述した実施形態では、本発明のエッチング液およびエッチング方法を、ガラス基板に凹部を形成するのに適用した場合について説明したが、これに限定されず、例えば、ガラス基板の表面の清浄化や平滑化等に適用してもよい。
また、前述した実施形態では、マスク６が第１の膜６１と第２の膜６２の２つの膜で構成されたものとして説明したが、これに限定されず、例えば、１つの膜で構成されたものであってもよいし、第１の膜６１、第２の膜６２以外に、膜（第３の膜）を１つ以上有していてもよい。
【００６０】
また、前述した実施形態では、第１の膜６１が第２の膜６２よりもガラス基板５側に設けられた構成について説明したが、第２の膜６２が第１の膜６１よりもガラス基板５側に設けられた構成であってもよい。このようにマスク６の構成が前記実施形態と反対のものであっても、マスク６全体としての内部応力は比較的小さいものとすることができるから、前述と同様の効果を得ることができる。また、特に、ガラス基板５側にＣｒで構成された膜（Ｃｒ膜）、その上にＣｒＯで構成された膜（ＣｒＯ膜）という構成であると、Ｃｒ膜が内面側にあることから、Ｃｒの酸化などを効果的に防止することができる。
【００６１】
また、前述した実施形態では、マスク６が、Ｃｒ膜、ＣｒＯ膜で構成されたものとして説明したが、これに限定されない。
また、前述した実施形態では、ガラス基板５に裏面保護膜６９を形成してエッチングを施すものとして説明したが、このような裏面保護膜６９は無くてもよい。
また、前述した実施形態では、透過型スクリーンが、マイクロレンズ基板とフレネルレンズとを備えるものとして説明したが、本発明の透過型スクリーンは、必ずしも、フレネルレンズを備えたものでなくてもよい。例えば、本発明の透過型スクリーンは、実質的に、本発明のマイクロレンズ基板のみで構成されたものであってもよい。
【００６２】
また、前述した実施形態では、マイクロレンズ基板は、透過型スクリーン、リア型プロジェクタを構成する部材であるものとして説明したが、本発明のマイクロレンズ基板は、透過型スクリーン、リア型プロジェクタに適用されるものに限定されず、いかなる用途のものであってもよい。例えば、本発明のマイクロレンズ付き基板は、投射型表示装置の液晶ライトバルブの構成部材に適用されるものであってもよい。
【実施例】
【００６３】
（実施例１）
以下のようにして、凹部付き基板を製造した。
まず、ガラス基板として、１．２ｍ×０．７ｍ角、厚さ５ｍｍのソーダガラス基板を用意した。
このソーダガラス基板（以下、単に基板とも言う）を、３０℃に加熱した洗浄液（ＨＦ１０％水溶液（グリセリンを若干含む））に浸漬して洗浄を行い、その表面を清浄化した。
【００６４】
このようにして洗浄を行った基板の表面に、ＣｒＯで構成された第１の膜と、Ｃｒで構成された第２の膜とで構成されたマスクを形成した。
第１の膜の形成は、以下に説明するようなイオンプレーティングにより行った。
まず、イオンプレーティング装置の処理室内に基板を設置し、処理室内を予熱しながら、処理室内を３×１０−３Ｐａまで排気（減圧）した。
【００６５】
次に、クリーニング用アルゴンガスを処理室内に導入して、５分間のクリーニング処理を行った。クリーニング処理は、３５０Ｖの直流電圧を印加することにより行った。
その後、処理室内に酸素ガスを導入し、処理室内の圧力を５３Ｐａとし、４００Ｖの直流電圧を印加して３０分保持した。このような状態で、ターゲットとしてＣｒを用い、イオン化電圧：３０Ｖ、イオン化電流：１４０Ａに設定し、５分間保持することにより、ＣｒＯで構成される第１の膜を形成した。
【００６６】
次に、第１の膜が形成された基板に対して、引き続き、上記のイオンプレーティングを用いて、以下のようにしてＣｒで構成される第２の被膜を形成した。
まず、処理室内を予熱しながら、処理室内を３×１０−３Ｐａまで排気（減圧）した。
次に、処理室内にアルゴンガスを導入し、処理室内の圧力を５３Ｐａとし、４００Ｖの直流電圧を印加して３０分保持した。このような状態で、ターゲットとしてＣｒを用い、イオン化電圧：３０Ｖ、イオン化電流：１４０Ａに設定し、１５分間保持することにより、Ｃｒで構成される第２の膜を形成した。
以上のようにして、基板上にマスクが形成された。
【００６７】
マスクの平均厚さは、４０ｎｍであった。また、第１の膜と第２の膜との平均厚さの比（第１の膜／第２の膜）は、約０．３３であった。
また、マスク全体としての内部応力は、−２００ｍＰａであった。
なお、上記と同様の条件で、平板状のガラス基板上に、φ１０ｃｍの大きさの第１の膜に相当する膜と第２の膜に相当する膜をそれぞれ形成した。そうしたところ、第１の膜の内部応力は、−１２００ｍＰａ、第２の膜の内部応力は、１０００ｍＰａであった。
【００６８】
次に、マスクに対してレーザ加工を行い、マスクの中央部１１３ｃｍ×６５ｃｍの範囲に多数の初期孔を形成した。
なお、レーザ加工は、ＹＡＧレーザを用いて、エネルギー強度１ｍＷ、ビーム径３μｍ、照射時間６０×１０−９秒という条件で行った。
これにより、マスクの上記範囲全面に亘って、初期孔が形成された。初期孔の平均径は５μｍであった。このように形成された初期孔は、大きさや形状のバラツキが極めて小さかった。
【００６９】
次に、ソーダガラス基板にウェットエッチングを施し、ソーダガラス基板上に多数の凹部を形成した。形成された多数の凹部は、互いにほぼ同一の曲率半径（３５μｍ）を有するものであった。
なお、ウェットエッチングは、エッチング液として、一水素二フッ化アンモニウム４０ｇ／Ｌと硫酸７４ｇ／Ｌとを含む水溶液を用い、浸漬時間は５時間とした。
【００７０】
次に、硝酸第二セリウムアンモニウムと過塩素酸との混合物を用いてエッチングすることにより、マスクおよび裏面保護膜を除去した。
その後、純水洗浄およびＮ２ガスを用いた乾燥（純水の除去）を行った。
これにより、ソーダガラス基板上に、複数の凹部が形成されたウエハー状の凹部付き基板を得た。
【００７１】
（実施例２）
エッチング液として、一水素二フッ化アンモニウム４０ｇ／Ｌと硫酸７４ｇ／Ｌと過酸化水素８０ｇ／Ｌとを含む水溶液を用い、浸漬時間を２．５時間とした以外は、前記実施例１と同様にして凹部付き基板を製造した。
（実施例３）
エッチング液として、一水素二フッ化アンモニウム４０ｇ／Ｌと硫酸１５０g/Lとを含む水溶液を用い、浸漬時間を２．５時間とした以外は、前記実施例１と同様にして凹部付き基板を製造した。
【００７２】
（実施例４）
エッチング液として、一水素二フッ化アンモニウム４０ｇ／Ｌと硫酸１１０ｇ／Ｌとを含む水溶液を用い、浸漬時間を２．５時間とした以外は、前記実施例１と同様にして凹部付き基板を製造した。
（実施例５）
エッチング液として、一水素二フッ化アンモニウム４０ｇ／Ｌと硫酸２８ｇ／Ｌとを含む水溶液を用い、浸漬時間を４時間とした以外は、前記実施例１と同様にして凹部付き基板を製造した。
【００７３】
（比較例１）
エッチング液として、酸を含まないで一水素二フッ化アンモニウム４０ｇ／Ｌを含む水溶液を用い、浸漬時間を８時間とした以外は、前記実施例１と同様にして凹部付き基板を製造した。
（比較例２）
マスクの形成および該マスクへの初期孔の形成を以下のように行い、エッチング液として、フッ化水素４０ｇ／Ｌを含む水溶液を用い、浸漬時間を８時間とした以外は、前記実施例１と同様にして凹部付き基板を製造した。
【００７４】
まず、前記実施例１と同様にして洗浄した基板を、６００℃、８０Ｐａに設定したＣＶＤ炉内に入れ、ＳｉＨ４を３００ｍＬ／分の速度で供給し、ＣＶＤ法にて、マスクおよび裏面保護膜として、多結晶シリコン膜を形成した。
次に、形成したマスク上に、フォトレジストによりマイクロレンズのパターンを有するレジストを形成し、次いで、マスクに対してＣＦガスによるドライエッチングを行い、次いで、前記レジストを除去して、マスクに初期孔を形成した。
なお、マスクの平均厚さは、７５ｎｍであった。また、マスクの内部応力は、−７００ｍＰａであった。
【００７５】
［評価］
各実施例で得られた凹部付き基板の凹部の形状、大きさは、各凹部間でのバラツキも小さかった。特に、フッ化アンモニウムと酸との含有量の比が最も好ましい範囲のものである実施例１、２は、大きさや形状のバラツキが特に小さかった。
これに対し、各比較例の凹部付き基板では、形状や大きさの精度に劣り、また、各凹部間でのバラツキが大きかった。
【００７６】
各実施例、各比較例で得られた凹部付き基板の凹部に、樹脂材料を充填することにより、図３に示すような凸レンズとしてのマイクロレンズを有するマイクロレンズ基板を形成した。得られたマイクロレンズ基板を用いて、図４に示すような透過型スクリーンを製造し、該透過型スクリーンを用いてリア型プロジェクタを製造した。
各実施例に係るリア型プロジェクタは、いずれも、上下方向の視野角特性に優れており、また、均一な明るさで画像を表示するものであった。これに対して、各比較例に係るリア型プロジェクタは、輝度ムラが多く均一に画像を表示できないといった問題があった。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明のエッチング方法をマイクロレンズ形成用凹部の形成に適用した場合の製造工程を示す模式的な縦断面図である。
【図２】本発明のエッチング方法を用いて得られる凹部付き基板の縦断面図である。
【図３】凹部付き基板を用いて製造したマイクロレンズ基板の縦断面図である。
【図４】図３に示すマイクロレンズ基板を備えた、本発明の透過型スクリーンを示す模式的な縦断面図である。
【図５】本発明のリア型プロジェクタの構成を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【００７８】
１……マイクロレンズ基板  ２……凹部付き基板  ２１……フレネルレンズ  ３……凹部  ４……マイクロレンズ  ５……ガラス基板  ６……マスク  ６１……第１の膜  ６２……第２の膜  ６３……初期孔  ６９……裏面保護膜  １０……透過型スクリーン  ３００……リア型プロジェクタ  ３１０……投写光学ユニット  ３２０……導光ミラー  ３４０……筐体
【図１】
2005231919.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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