(57)【要約】【課題】  金属製のパターン膜を用いて基材上にマスク膜を形成しても、基材表面が酸化されずエッチング加工に影響を及ぼさない微細格子の作製方法を提供する。【解決手段】  基材１０の表面に微細格子１２を形成する方法において、  基材１０の表面に保護膜２０を形成する工程と、  保護膜２０上に金属膜を成膜し、金属膜を陽極酸化して微細格子に対応したホールパターンを有するパターン膜３０を形成する工程と、  パターン膜３０の上から薄膜を成膜した後、パターン膜３０を除去して保護膜２０上にパターン膜３０のホールパターンと反転したパターンの微細溝５１を有するマスク膜５０を形成する工程と、  保護膜２０にエッチング加工を施して食刻し、微細溝５１を基材１０に到達させる工程と、  基材１０にエッチング加工を施して食刻し、微細格子１２を形成する工程とを有する。【選択図】  図１
2005274651.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材の表面にエッチング加工により微細格子を形成する微細格子作製方法において、
上記基材の表面に薄膜を成膜して保護膜を形成する工程と、
上記保護膜上に金属膜を成膜し、該金属膜を陽極酸化して上記微細格子に対応した多数の微細孔からなるホールパターンを有するパターン膜を形成する工程と、
上記パターン膜の上から薄膜を成膜した後、上記パターン膜を除去して上記保護膜上に上記パターン膜のホールパターンと反転したパターンの微細溝を有するマスク膜を形成する工程と、
上記微細溝により露出した保護膜にエッチング加工を施して食刻し、上記微細溝を上記基材に到達させる工程と、
上記微細溝により露出した基材にエッチング加工を施して食刻し、上記微細格子を形成する工程とを有することを特徴とする微細格子作製方法。
【請求項２】
上記保護膜を酸化物により形成することを特徴とする請求項１記載の微細格子作製方法。
【請求項３】
上記保護膜を二酸化ケイ素により形成することを特徴とする請求項２記載の微細格子作製方法。
【請求項４】
上記パターン膜をアルミにより形成することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の微細格子作製方法。
【請求項５】
上記保護膜上にマスク膜を形成した後、該マスク膜の微細溝の位置に該微細溝よりも幅狭の微細凹部を有する第二マスク膜を形成する工程と、
上記第二マスク膜にエッチング加工を施して食刻し、上記微細凹部を略同幅のまま上記保護膜表面に到達させる工程とを有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の微細格子作製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は基材に対して微細格子を作製する方法に関し、より詳細にはエッチング加工により基材に微細格子を作製する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、レンズや回折格子等の光学部材は、光学部材の模型材に対して電鋳加工を行うことにより金型を作製し、この金型を用いた射出成形により製造する方法が一般的となっている。
ここで光学部材の光学面には、光の反射を防止するため、格子の間隔（周期）が入射光の波長の半分以下の反射防止格子を設けることがある。このような反射防止格子を光学部材の光学面に形成するためには、金型を作製するための光学部材の模型材にも、同様に反射防止格子に対応する微細格子を形成する必要がある。
【０００３】
このような微細格子を基材表面に形成する方法としては、基材にエッチング加工を施すことにより形成する方法がある。ここで、基材にエッチング加工を施すためには、基材表面にエッチングマスクを形成する必要がある。このエッチングマスクを形成する方法としては、例えば特許文献１に記載されているように、金属膜を用いてエッチングマスクを形成する方法がある。すなわち、まず基材上にアルミ膜などの金属膜を成膜し、この金属膜に微細格子に対応する微細孔からなるパターンを形成してパターン膜を形成する。
次に、このパターン膜の上から二酸化ケイ素などからなる薄膜を成膜し、酸性の溶解剤や電解液を用いてパターン膜を除去することにより、基材上には微細孔のパターンが反転したマスクパターンを有するマスク膜が残る。このマスク膜をエッチングマスクとして、基材にエッチング加工を施すことで、基材の露出部分が食刻されて溝が形成され、食刻されなかった残存部分が微細格子となる。
【特許文献１】特開平１０−０９６８０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、このように金属製のパターン膜を用いてエッチングマスクとなるマスク膜を形成すると、パターン膜を溶解させる際、基材におけるマスク膜からの露出部にも溶解剤や電解液が接触し、基材の露出部が酸化してしまう。例えば図２（ａ）に示すように、基材１００がシリコン（Ｓｉ）からなる場合、基材１００の露出部１１０は二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）に酸化される。
このように、基材１００の露出部１１０が酸化すると、エッチング加工時の食刻状態が変化してしまう。すなわち、基材１００がシリコンからなる場合、上述のように基材１０の露出部１１０は二酸化ケイ素となるが、この二酸化ケイ素はシリコンに比べ、幅方向に食刻されにくいという特性を有している。
【０００５】
これにより、このように露出部１１０が酸化された状態で基材１００にエッチング加工を施すと、基材１００の露出部１１０は二酸化ケイ素であるため厚さ方向に食刻されていき、露出部１１０からやや内側に入った部分は酸化されておらず組成がシリコンのままであるため、厚さ方向に加えて幅方向にも食刻される。
この結果、形成される溝１２０は、上部に図２（ｂ）に示すような末広がり状の逆傾斜部１３０を有する形状となる。溝１２０がこのような逆傾斜部１３０を有すると、この基材１００に対して電鋳加工を施して金型を形成した場合、金型には逆傾斜部１３０が反転したアンダーカット部ができて、この金型を用いて射出成形を行うと、光学部材の材料がこのアンダーカット部にも充填されるので、離型が困難となる。
【０００６】
本発明は以上の問題点を鑑みてなされたものであり、金属製のパターン膜を用いて基材上にマスク膜を形成しても、基材表面が酸化されずエッチング加工に影響を及ぼさない微細格子の作製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】
【０００７】
上記の課題を解決するため本発明に係る微細格子作製方法は、基材の表面にエッチング加工により微細格子を形成する微細格子作製方法において、上記基材の表面に薄膜を成膜して保護膜を形成する工程と、上記保護膜上に金属膜を成膜し、該金属膜を陽極酸化して上記微細格子に対応した多数の微細孔からなるホールパターンを有するパターン膜を形成する工程と、上記パターン膜の上から薄膜を成膜した後、上記パターン膜を除去して上記保護膜上に上記パターン膜のホールパターンと反転したパターンの微細溝を有するマスク膜を形成する工程と、上記微細溝により露出した保護膜にエッチング加工を施して食刻し、上記微細溝を上記基材に到達させる工程と、上記微細溝により露出した基材にエッチング加工を施して食刻し、上記微細格子を形成する工程とを有することを特徴として構成されている。
【０００８】
また本発明に係る微細格子作製方法は、上記保護膜を酸化物により形成することを特徴として構成されている。
【０００９】
また本発明に係る微細格子作製方法は、上記保護膜を二酸化ケイ素により形成することを特徴として構成されている。
【００１０】
また本発明に係る微細格子作製方法は、上記パターン膜をアルミにより形成することを特徴として構成されている。
【００１１】
また本発明に係る微細格子作製方法は、上記保護膜上にマスク膜を形成した後、該マスク膜の微細溝の位置に該微細溝よりも幅狭の微細凹部を有する第二マスク膜を形成する工程と、上記第二マスク膜にエッチング加工を施して食刻し、上記微細凹部を略同幅のまま上記保護膜表面に到達させる工程とを有することを特徴として構成されている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る微細格子作製方法によれば、基材の表面に薄膜を成膜して保護膜を形成する工程と、保護膜上に金属膜を成膜し、金属膜を陽極酸化して微細格子に対応した多数の微細孔からなるホールパターンを有するパターン膜を形成する工程と、パターン膜の上から薄膜を成膜した後、パターン膜を除去して保護膜上にパターン膜のホールパターンと反転したパターンの微細溝を有するマスク膜を形成する工程と、微細溝により露出した保護膜にエッチング加工を施して食刻し、微細溝を基材に到達させる工程と、微細溝により露出した基材にエッチング加工を施して食刻し、微細格子を形成する工程とを有することから、パターン膜を除去する際に基材が保護膜によって被覆されているので、基材表面が酸化されず、従って基材に形成する溝の上部に逆傾斜部が形成されることもない。
【００１３】
また本発明に係る微細格子作製方法によれば、保護膜を酸化物により形成することから、保護膜が既に酸化されているので、酸性の溶解剤や電解液によっても酸化されず組成が変化しないので、より確実に基材を溶解剤や電解液から保護することができる。
【００１４】
また本発明に係る微細格子作製方法によれば、保護膜を二酸化ケイ素により形成することから、保護膜が既に酸化されているので、酸性の溶解剤や電解液によっても酸化されず組成が変化しないので、より確実に基材を溶解剤や電解液から保護することができる。また、二酸化ケイ素は厚さ方向に食刻されやすく幅方向に食刻されにくいという特性を有するので、微細溝を略同幅のまま基材表面に到達させやすくなり、容易に所望の幅の微細溝からなるマスクパターンを有するエッチングマスクを形成することが可能となる。
【００１５】
また本発明に係る微細格子作製方法によれば、パターン膜をアルミにより形成することから、微細孔の形成が容易となると共に、微細孔の大きさ、配列間隔などを制御しやすくなり、容易に微細格子に対応した多数の微細孔からなるホールパターンを形成可能となる。
【００１６】
また本発明に係る微細格子作製方法によれば、保護膜上にマスク膜を形成した後、マスク膜の微細溝の位置に微細溝よりも幅狭の微細凹部を有する第二マスク膜を形成する工程と、第二マスク膜にエッチング加工を施して食刻し、微細凹部を略同幅のまま保護膜表面に到達させる工程とを有することから、描画可能な原画パターンの最小単位が大きい安価な露光装置を用いても、所望の幅の微細溝を有するエッチングマスクを形成することができる。これにより基材に幅の狭い溝を安価に作製することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。図１は本発明の実施形態における模型材に反射防止格子を形成する工程を示す図である。模型材１０はシリコンからなり、光学部材を射出成形するための金型の形成に用いられるものであり、金型はこの模型材１０に対して電鋳加工を行うことにより形成される。
【００１８】
このような模型材１０に対して反射防止格子１２を形成する工程においては、まず初めに、スパッタ法、ＣＶＤ法等により模型材１０の表面に二酸化ケイ素からなる保護膜２０を成膜する（図１（ａ））。この保護膜２０は後述する酸性の溶解剤や電解液から模型材１０を保護する役割を果たす。
【００１９】
次に、この保護膜２０の上からアルミ膜３０ａを成膜する（図１（ｂ））。そして、アルミ膜３０ａと共に模型材１０を酸性電解液中に浸し、アルミ膜３０ａを陽極酸化する。つまりアルミ膜３０ａを陽極として用いて酸性電解液の電気分解を行う。このように、アルミ膜３０ａを酸性電解液内で陽極酸化すると、まずアルミ膜３０ａの表面に酸化被膜が形成され、この酸化被膜には酸の作用により表面に規則性の高い配列状の凹部が形成される。そしてさらに電気分解を続けると、この凹部の形成が促進されてアルミ膜３０ａを浸食し、最終的にアルミ膜３０ａに規則性の高い配列状の微細孔３１、３１が形成されることがわかっている。
この微細孔３１、３１の大きさ、配列間隔等は印加電圧や電解液の種類、濃度等を変更することにより制御可能であることから、ここではアルミ膜３０ａを陽極酸化することにより、反射防止格子１２に対応した微細孔３１、３１からなるホールパターンを有するパターン膜３０を形成する（図１（ｃ））。
【００２０】
そして、このパターン膜３０の上からスパッタ法、ＣＶＤ法等により二酸化ケイ素、クロム等からなる第一マスク膜４０を成膜する（図１（ｄ））。そして、第一マスク膜４０を成膜した後、酸性の溶解剤や電解液等を用いてパターン膜３０を除去すると、パターン膜３０上に成膜された第一マスク膜４０も一緒に除去され、模型材１０上にはパターン膜３０のホールパターンが反転したパターンの微細溝４１がマスクパターンとして形成された第一マスク膜４０が形成される（図１（ｅ））。
【００２１】
このように、微細孔３１、３１が形成されたパターン膜３０を用いて第一マスク膜４０を形成することにより、塗布装置によるレジストの塗布、露光装置による原画パターンの描画、また現像装置による原画パターンの現像という工程が不要となり、反射防止格子１２の形成工程を簡略化することが可能となる。
また、模型材１０の表面は二酸化ケイ素からなる保護膜２０によって被覆されているので、模型材１０が酸性の溶解剤や電解液によって酸化されることもなく、また保護膜２０自体も酸化物であるため、酸化されて特性が変化するようなことはない。
なおここでは、先に模型材１０上にアルミ膜３０ａを成膜し、アルミ膜３０ａと共に模型材１０を酸性電解液中に浸し、アルミ膜３０ａを陽極酸化することにより、微細孔３１、３１を有するパターン膜３０を形成することとしたが、微細孔３１、３１を形成したパターン膜３０を模型材１０上に配置するようにしてもよい。
【００２２】
次に、マスクパターンとなる微細溝４１が形成された第一マスク膜４０の上から、さらに二酸化ケイ素からなる第二マスク膜５０を成膜する（図１（ｆ））。ここで、第一マスク膜４０には微細溝４１が形成されているので、第一マスク膜４０の上に第二マスク膜５０を成膜すると、第一マスク膜４０の微細溝４１の位置に成膜される第二マスク膜５０は微細溝４１に落ち込む形で成膜され、その結果、図１（ｆ）に示すように、第二マスク膜５０における第一マスク膜４０の微細溝４１の位置には、微細溝４１よりも幅狭の微細凹部５１が形成される。
【００２３】
次にこの状態で、さらに第二マスク膜５０に対してエッチングガスによりドライエッチングを行う。ここで、二酸化ケイ素は厚さ方向に食刻されやすく、幅方向に食刻されにくいという特性を有することから、第二マスク膜５０は厚さ方向に略一様に食刻され、その結果、微細凹部５１が略同幅のままの保護膜２０の表面に到達する。
そしてさらに微細凹部５１から露出した保護膜２０を食刻する。ここで、保護膜２０も二酸化ケイ素からなることから、保護膜２０は第二マスク膜５０の微細凹部５１から露出した部分が厚さ方向に略一様に食刻され、その結果、微細凹部５１が略同幅のまま模型材１０の表面に到達し、この微細凹部５１から模型材１０が露出する状態となる（図１（ｇ））。
【００２４】
そして、第一マスク膜４０、第二マスク膜５０、及び保護膜２０をエッチングマスクとして、模型材１０に対してエッチングガスによりドライエッチングを行う（図１（ｈ））。これにより、模型材１０の微細凹部５１から露出した部分が食刻される。シリコンは厚さ方向と共に、幅方向にも食刻されやすいので、模型材１０に対する食刻が進行すると、図１（ｈ）に示すような、厚さ方向に徐々に幅狭となる傾斜溝１１が形成される。そして食刻されずに残存した部分が錐状の反射防止格子１２となる。最後に、ふっ酸処理装置を用いて第一マスク膜４０、第二マスク膜５０、及び保護膜２０を除去する（図１（ｉ））。
【００２５】
このように、微細溝４１を形成した第一マスク膜４０上に、更に第二マスク膜５０を成膜して微細溝４１よりも幅狭の微細凹部５１を形成し、これをエッチング加工することで、保護膜２０上に第一マスク膜４０の微細溝４１よりも幅狭の微細溝を有するエッチングマスクを形成することができ、保護膜２０にも幅狭な微細凹部５１を形成することができる。これにより、模型材１０に幅の狭い傾斜溝１１を形成することができ、所望の形状の反射防止格子１２を形成することが可能となる。
【００２６】
また、上述したように模型材１０の表面は二酸化ケイ素からなる保護膜２０によって被覆されており模型材１０が酸性の溶解剤や電解液によって酸化されていないので、模型材１０の表面部分も他の部分と同様に食刻され、その結果、食刻によって形成される傾斜溝１１の上部も傾斜溝１１の下部と同様に厚さ方向に幅が狭くなる傾斜状に形成される。
【００２７】
以上、本発明の実施形態について説明した。上記実施形態においては、光学部材の模型材の表面に反射防止格子を形成する場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれ以外にも、基材上に微細格子を形成する場合には広く適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施形態における模型材に反射防止格子を形成する工程を示す図である。
【図２】従来における模型材に反射防止格子を形成する工程を示す図である。
【符号の説明】
【００２９】
１０      模型材
１１      傾斜溝
１２      反射防止格子
２０      保護膜
３０      パターン膜
３０ａ    アルミ膜
３１      微細孔
４０      第一マスク膜
４１      微細溝
５０      第二マスク膜
５１      微細凹部
【図１】
2005274651.tif 000003
【図２】
2005274651.tif 000004