(57)【要約】【課題】凹凸構造の形成から平坦部の形成に至る光学基材の表面加工に対する一連のプロセスを同じ製造装置内で行うことを可能とした光学基材の製造装置及びその製造方法を提供すること。【解決手段】光学基材の製造装置（３０）は、表面に凹凸構造が形成された支持体と前記支持体の表面に積層されたレジスト層とを有する感光性基材（１０）の、前記レジスト層の支持体と相対する主面側を基板（２０）に貼合して積層体を形成する貼合部（３１）と、前記積層体から前記支持体を剥離する剥離部（３２）と、前記基板上に配置された前記レジスト層に露光領域と非露光領域を形成する露光部（３３）と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に凹凸構造が形成された支持体と前記支持体の表面に積層されたレジスト層とを有する感光性基材の、前記レジスト層の支持体と相対する主面側を基板に貼合して積層体を形成する貼合部と、
前記積層体から前記支持体を剥離する剥離部と、
前記基板上に配置された前記レジスト層に露光領域と非露光領域を形成する露光部と、
を備えることを特徴とする光学基材の製造装置。
【請求項２】
前記露光部が、直接描画装置にて構成されることを特徴とする請求項１に記載の光学基材の製造装置。
【請求項３】
前記露光部が、光源と露光マスクを有して構成されることを特徴とする請求項１に記載の光学基材の製造装置。
【請求項４】
さらに加熱部を有することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の光学基材の製造装置。
【請求項５】
前記貼合部と前記露光部との間に前記剥離部が配置されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の光学基材の製造装置。
【請求項６】
前記露光部に続いて前記剥離部が配置されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の光学基材の製造装置。
【請求項７】
支持体の凹凸構造が形成された表面にレジスト層を積層してなる感光性基材の、前記レジスト層の支持体と相対する主面側を基板に貼合して積層体を形成する貼合工程と、
前記積層体から前記支持体を剥離する剥離工程と、
前記レジスト層に対して露光領域と非露光領域を有する露光工程と、
を含むことを特徴とする光学基材の製造方法。
【請求項８】
前記レジスト層の非露光領域を現像により除去することにより、表面に前記凹凸構造が転写された前記露光領域の前記レジスト層を前記基板の表面に残す工程と、
前記凹凸構造が転写された前記露光領域の前記レジスト層の各凸部間のレジストを除去して、前記基板の表面に凹凸領域と前記平坦面とを形成する工程と、
を含むことを特徴とする請求項７に記載の光学基材の製造方法。
【請求項９】
前記レジスト層の露光領域を現像により除去することにより、表面に前記凹凸構造が転写された前記非露光領域の前記レジスト層を前記基板の表面に残す工程と、
前記凹凸構造が転写された前記非露光領域の前記レジスト層の各凸部間のレジストを除去して、前記基板の表面に凹凸領域と前記平坦面とを形成する工程と、
を含むことを特徴とする請求項７に記載の光学基材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学基材の製造装置及び光学基材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光半導体素子の光取り出し面に微細凹凸構造を形成させると、光取り出し効率が向上することが知られている。一方で半導体素子の電極パッド形成部は平坦部に設けられることが好ましい。例えば特許文献１には、被成形品の表面に凹凸構造を転写する発明が開示されているが、凹凸構造とともに平坦部を形成する点については開示がなされていない。また凹凸構造の形成から平坦部の形成に至る一連のプロセスを同じ製造装置内で行うことは従来においては行われていなかった。一般的な光半導体素子は枚葉形態で製造されるため、凹凸構造の形成と平坦部形成を別の装置で実施すると、各装置でのサンプル取外し、取付けの時間を余分に必要とするだけでなく、装置間の移送による異物付着により、収率低下を招くという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−０２０２７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、かかる問題に鑑みてなされたものであり、凹凸構造の形成から平坦部の形成に至る光学基材の表面加工に対する一連のプロセスを同じ製造装置内で行うことを可能とした光学基材の製造装置及びその製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の光学基材の製造装置は、表面に凹凸構造が形成された支持体と前記支持体の表面に積層されたレジスト層とを有する感光性基材の、前記レジスト層の支持体と相対する主面側を基板に貼合して積層体を形成する貼合部と、前記積層体から前記支持体を剥離する剥離部と、前記基板上に配置された前記レジスト層に露光領域と非露光領域を形成する露光部と、を備えることを特徴とする。
【０００６】
本発明では、前記露光部が、直接描画装置にて構成されることが好ましい。あるいは、本発明では、前記露光部が、光源と露光マスクを有して構成されることが好ましい。また本発明では、さらに加熱部を有することが好ましい。
【０００７】
また本発明では、前記貼合部と前記露光部との間に前記剥離部が配置されることが好ましい。
【０００８】
また本発明では、前記露光部に続いて前記剥離部が配置されることが好ましい。
【０００９】
また本発明における光学基材の製造方法は、支持体の凹凸構造が形成された表面にレジスト層を積層してなる感光性基材の、前記レジスト層の支持体と相対する主面側を基板に貼合して積層体を形成する貼合工程と、前記積層体から前記支持体を剥離する剥離工程と、前記レジスト層に対して露光領域と非露光領域を有する露光工程と、を含むことを特徴とする。
【００１０】
本発明では、前記レジスト層の非露光領域を現像により除去することにより、表面に前記凹凸構造が転写された前記露光領域の前記レジスト層を前記基板の表面に残す工程と、前記凹凸構造が転写された前記露光領域の前記レジスト層の各凸部間のレジストを除去して、前記基板の表面に凹凸領域と前記平坦面とを形成する工程と、を含むことが好ましい。
【００１１】
または本発明では、前記レジスト層の露光領域を現像により除去することにより、表面に前記凹凸構造が転写された前記非露光領域の前記レジスト層を前記基板の表面に残す工程と、前記凹凸構造が転写された前記非露光領域の前記レジスト層の各凸部間のレジストを除去して、前記基板の表面に凹凸領域と前記平坦面とを形成する工程と、を含むことが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、凹凸構造の形成から平坦部の形成に至る光学基材の表面加工に対する一連のプロセスを同じ製造装置内で行うことを可能とする。これにより、プロセス時間の短縮及び収率向上を可能とする。ひいては、光学基材の生産効率の向上が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施の形態に係る光学基材の製造装置の全体構成図である。
【図２】本実施の形態に係る感光性基材の形成工程を示す概略図である。
【図３】本実施の形態に係る感光性基材及び光学基材の製造装置を使用し、被処理体に対し、微細パタンを形成する工程を説明するための工程図である。
【図４】本実施の形態に係る基板への微細凹凸パタン形成の概略図である。
【図５】本実施の形態に係る基板への微細凹凸パタン形成の概略図である。
【図６】本実施の形態に係る基板への微細凹凸パタン形成の概略図である。
【図７】本実施の形態に係る基板への微細凹凸パタン形成の概略図である。
【図８】本実施の形態に係る半導体発光素子の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施の形態（以下、「実施の形態」と略記する。）について、図１から図７を参照しながら、詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。
【００１５】
本実施の形態に係る光学基材の製造装置は、表面に凹凸構造が形成された支持体と支持体の表面に積層されたレジスト層とを有する感光性基材の、レジスト層の支持体と相対する主面側を基板に貼合して積層体を形成する貼合部と、積層体から支持体を剥離する剥離部と、基板上に配置されたレジスト層に露光領域と非露光領域を形成する露光部と、を備えることを特徴とする。
【００１６】
これにより、凹凸構造の形成から平坦部の形成に至る光学基材の表面加工に対する一連のプロセスを同じ製造装置内で行うことが可能となる。これにより、プロセス時間の短縮及び収率向上を可能とし、光学基材の生産効率を向上することができる。
【００１７】
図１は、本実施の形態に係る光学基材の製造装置の全体構成図である。光学基材の製造装置３０は、貼合部３１と、剥離部３２と、露光部３３とを有する。また図１に示すように製造装置３０は、後述する感光性基材を送り出す送出しローラ３４を具備する。送出しローラ３４は、感光性基材を所定の速度で送出する。
【００１８】
図１に示すように、貼合部３１は、送出しローラ３４よりも流れ方向ＭＤの更に後段に設けられている。貼合部３１は、押圧部（不図示）が備えられており、感光性基材を被処理体（基板）２０に圧着する。これにより、感光性基材と被処理体２０とを有する積層体が構成される。
【００１９】
剥離部３２は、貼合部３１よりも流れ方向ＭＤ後段に設けられている。剥離部３２においては、積層体から、感光性基材の一構成である支持体を剥離する。図１に示すように、図示しない剥離用ローラによって剥離された支持体を、巻取りローラ３５にて巻き取ることができる。露光時に感光性基材のレジスト層からアウトガスが生じる場合、アウトガスによりレジスト層に転写された凹凸構造の変形や欠陥が生じてしまうおそれがあり、先に支持体を剥離する方が欠陥なく凹凸構造を形成することが可能となるため、剥離部３２は露光部３３の前に設置してもよい。剥離部３２は、積層体から支持体のみを剥離できれば、露光部３３の前後のどちらに設置してもよく、レジスト層の光硬化性や、レジスト層と被処理体２０との密着性、欠陥の抑制の観点から選択できる。図１Ａでは剥離部３２が露光部３３の前段にある場合、図１Ｂでは剥離部３２が露光部３３の後段にある場合をそれぞれ示した。
【００２０】
図１Ａに示すように、剥離部３２よりも流れ方向ＭＤ後段には、露光部３３が設けられている。露光部３２において、感光性基材のレジスト層を活性光に露光し、露光領域と非露光領域を形成させる。前述の通り、露光時にレジスト層からアウトガスが発生し、凹凸構造欠陥を発生させる可能性が有る場合は、剥離部３２に続いて露光部３３が配置される方が好ましく、レジスト層への異物の付着を懸念する場合や、露光時にレジスト層からアウトガスが発生しない場合は、図１Ｂに示すように、露光部３３に続いて剥離部３２が配置される方が好ましい。ここで「続いて」とは、露光部３３と剥離部３２が連続して配置される場合に限らず、露光部３３と剥離部３２の間に他の構成が入る場合を含む。例えば、「露光部３３に続いて剥離部３２が配置される」とは、露光部３２の後段に剥離部３３が配置されることを意味する。
【００２１】
支持体の剥離工程までにおいては、感光性基材自体が被処理体２０のキャリアフィルムとして使用されているが、剥離部３２において支持体が積層体から剥離されるため、支持体剥離後の被処理体２０はコンベア等の保持機構により、搬送される。また、支持体が剥離された後の積層体については凹凸構造形成面に接触して傷が発生しないように、非凹凸構造形成面あるいは、積層体の周囲のみが保持されることが好ましい。
【００２２】
ここで、本実施の形態に係る感光性基材１０について説明する。図２は、本実施の形態に係る感光性基材の形成工程を示す概略図である。
【００２３】
感光性基材１０の形成工程としては、まず、図２Ａに示すように支持体１１の凹凸構造１３の凹部１３ａの内部に第１のレジスト層１２ａを充填する。支持体１１は、例えば、フィルム状あるいはシート状の成形体である。第１のレジスト層１２ａは、例えば、ゾルゲル材料からなる。ここでフィルム状とは連続したロール形態のものをいい、シート状とは枚葉形態のものをいう。
【００２４】
次に、図２Ｂに示すように、第１の積層体Ｉの第１のレジスト層１２ａを含む凹凸構造１３の上に、第２のレジスト層１２ｂを成膜する。この第２のレジスト層１２ｂは、後述するように被処理体２０のパターニングに用いられる。第２のレジスト層１２ｂは、例えば、光硬化性樹脂、熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂からなる。
【００２５】
本実施の形態に係る感光性基材１０は、図２Ｂに示すように凹凸構造１３を有する支持体１１と凹凸構造１３が形成された表面に積層されたレジスト層１２とを有して構成される。凹凸構造は、複数の凹部１３ａ及び凸部１３ｂを有している。感光性基材１０は、表面に凹凸構造１３を有する支持体１１の凹部内部に第１のレジスト層１２ａが充填されている。また、第１のレジスト層１２ａを覆うように第２のレジスト層１２ｂが成膜されている。第２のレジスト層１２ｂは支持体１１の凹部内部に設けられていてもよい。支持体１１の凹凸構造上に積層されたレジスト層の最外層にあたる第２のレジスト層１２ｂは、凹凸構造１３の凸部１３ｂの表面を覆うように形成されている。
【００２６】
なお、本実施の形態に係る光学基材の製造装置においては、フィルム状の感光性基材１０を使用する場合又はシート状の感光性基材１０を使用することができる。なお、貼合部３１において、被処理体（基板）２０と圧着される面は、レジスト層１２の最外層である、例えば第２のレジスト層１２ｂの露出面である。
【００２７】
また、図２Ｃに示すように、レジスト層を３層とし、第１のレジスト層１２ａと第２のレジスト層１２ｂの間に第３のレジスト層１２ｃを設けることが出来る。または、第２のレジスト層１２ｂ及び凹凸構造１３の凸部上に第３のレジスト層１２ｃを設けてもよい。
【００２８】
さらに図２Ｄに示すように、フィルム状の感光性基材１０を使用する場合は、第２のレジスト層１２ｂの上側にはカバーフィルム１４を具備することが好ましい。カバーフィルム１４は、例えば、第２のレジスト層１２ｂを保護するものであり、必須ではない。
【００２９】
次に、本実施の形態に係る光学基材の製造装置についてより詳細に説明する。
【００３０】
感光性基材１０がフィルム状である場合は、送出しローラ３４により巻き出され、巻取りローラ３５により巻き取られる。即ち、送出しローラよ３４よりも、流れ方向ＭＤ後段において上記した感光性基材１０と被処理体２０との圧着が行われると共に、圧着よりも更に流れ方向ＭＤ後段且つ巻取りローラ３５よりも前段において上記した支持体の剥離が行われる。
【００３１】
更に、上記圧着と剥離の間において、被処理体２０は感光性基材１０の搬送に伴い移動することができる。換言すれば感光性基材１０が被処理体２０のキャリアとしての機能を果たす。シート状の感光性基材１０を使用する場合は、別途キャリアフィルムを送出しローラ３４より送り出し、巻取りローラ３５により巻き取ることにより、フィルム状の感光性基材１０と同様に上記工程を実施することが出来る。
【００３２】
（貼合部）
本実施の形態において、貼合部３１では、感光性基材１０を被処理体２０に圧力をかけて密着させる。図３は、本実施の形態に係る感光性基材及び光学基材の製造装置を使用し、被処理体に対し、微細パタンを形成する工程を説明するための工程図である。
【００３３】
貼合部３１よりも前に図３Ａに示す被処理体２０が被処理体供給部２１により貼合部３１に供給される（図１参照）。被処理体供給部２１の機構については、貼合部３１へ被処理体２０を供給可能であれば特に限定されない。
【００３４】
貼合部３１には、押圧部（不図示）が備えられており、図３Ｂに示すように、被処理体２０の主面上に、感光性基材１０の第２のレジスト層１２ｂの露出面を、被処理体２０の主面に対面させて圧着する。この結果、感光性基材１０及び被処理体２０を積層してなる積層体１５を得ることができる。なお、図１においては、被処理体２０を感光性基材１０の上面に図示しているが、図３Ｂにおいては、図４以降の説明をしやすくするために被処理体２０を感光性基材１０の下面に配置した図とした。
【００３５】
被処理体２０は、例えば、平板状の無機基板であり、窒化物半導体基板、サファイア基板、ＳｉＣ（炭化ケイ素）基板、Ｓｉ（シリコン）基板、スピネル基板である。圧着方法としては、例えば、ラミネーションが挙げられ、特に熱ラミネーションが好適である。
【００３６】
押圧の方法については、特に限定されず、圧着ローラや弾性プレス等の一般的な方法を用いることが出来るが、感光性基材１０と被処理体２０との間のエアの噛みこみや応力緩和の観点から圧着ローラを使用することが好ましい。この際、圧着ローラは感光性基材１０を押圧の均等性の観点から、弾性ローラが好ましい。弾性ローラの表面の材質としては、シリコーンゴム、ニトリルゴム、フッ素ゴム、ポリイソプレン（天然ゴム）、ポリブタジエン、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロン６、ナイロン６６、ポリエチレンテレフタレート、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリメタクリル酸メチル、及び、ポリスチレンが挙げられる。また圧着時に圧着ロールの押圧の均等性を上げ、レジストの流動性を促進させることによって、被処理体２０と第２のレジスト層１２ｂの密着性を高めることが出来るように、圧着ローラは加熱して使用できることが好ましい。
【００３７】
また、被処理体２０を保持する保持部（不図示）としては、感光性基材１０が被処理体２０に圧着される面に接触しないものであれば、特に限定されないが、被処理体２０の位置ずれや振動を抑制し、圧着時の押圧の均等性を得るために、保持部には被処理体２０の形状に近しく、厚みが被処理体２０の厚み以下の凹部が形成されていることが好ましい。また、減圧チャックは、被処理体２０の位置ずれや振動を抑制すると共に減圧を開放することで基板を離脱させることが可能となるため、保持部に有することが好ましい。さらに、保持部は加熱が出来ることが好ましい。これにより、圧着時のレジスト層１２の流動性を向上させることが出来、圧着の精度が向上する。
【００３８】
（冷却部）
圧着後、冷却部を設けてもよい。支持体１１を剥離する場合は、感光性基材１０が、好ましくは５℃〜８０℃になるまで、更に好ましくは１８℃〜３０℃になるまで冷却した後に、剥離部に移動することが好ましい。なお、冷却方法については、感光性基材１０が前記の温度範囲内に冷却されれば、特に限定されない。
【００３９】
（剥離部）
本実施の形態において、剥離部３２では感光性基材１０が被処理体２０に圧着された状態の積層体１５から、支持体１１のみを剥離できれば、特に限定されず、前述のように露光部３３の前後のどちらに設置してもよい（図１Ａ、図１Ｂ参照）。
【００４０】
図４は、本実施の形態に係る基板への微細凹凸パタン形成の概略図である。剥離部３２では、図４に示すように、支持体１１を、レジスト層１２から剥離する。この結果、被処理体２０、第２のレジスト層１２ｂ及び第１のレジスト層１２ａからなる中間体２１が得られる。
【００４１】
剥離部３２は、感光性基材１０と被処理体２０からなる積層体１５から、支持体１１を剥離できれば特に限定されない。即ち、積層体１５において、被処理体２０は固定されその主面に対して垂直方向の移動をほぼ起こさないと共に、支持体１１がレジスト層１２より引き離される。特に、剥離部３２が、感光性基材１０の流れを利用して剥離できるものであれば、感光性基材１０の捩れをより抑制すると共に、転写精度を向上できるため好ましく、剥離用ローラ（不図示）や剥離用エッジを利用できる。例えば、積層体１５の被処理体２０の露出する面を保持して固定し、感光性基材１０の流れ方向ＭＤが剥離用ローラ又はエッジにより変化することで、転写精度高く支持体１１を剥離することができる。
【００４２】
剥離時に被処理体２０の位置ずれを抑制するために、剥離部には被処理体２０が保持できる機構があることが好ましい。例えば、減圧チャックや静電チャック、あるいは基板の少なくとも一部を把持するもの、カセット支持が挙げられる。
【００４３】
図４には被処理体２０の剥離後に中間体２１のレジスト層１２ａ、１２ｂを上面とし、以降の工程に流れるように図示してあるが、レジスト層１２ａ、１２ｂに接触しない、あるいはレジスト層１２ａ、１２ｂに傷が付かない機構であれば、特に限定しない。
【００４４】
（露光部）
本実施の形態において、露光部３３においては、図５に示すように露光機５０を用いて感光性のレジスト層１２ａ、１２ｂを活性光に露光し、図６Ａに示すように露光領域１３２と非露光領域１３１を形成することができる。レジスト層１２ａ、１２ｂの中で、上記の活性光が露光される部分を露光領域、活性光が露光されない部分を非露光領域とする。
【００４５】
上記の剥離部３２における支持体１１の剥離の後に、露光部３３で露光領域１３２と非露光領域１３１を形成する工程を実施するが、前述のようにこの工程は剥離部３２における支持体１１の剥離の前後どちらで実施されても構わない（図１Ａ、図１Ｂ参照）。図１Ｂに示すように、露光工程が、支持体１１の剥離前に実施される場合、露光部３３においては感光性基材１０を被処理体２０のキャリアフィルムとして使用できる。
【００４６】
露光は所望により、支持体１１を剥離した後に行うことができる。露光について露光マスクと光源を使用する方式とマスクレスで直接描画装置を使用する２つが挙げられ、露光マスクを使用する場合、露光マスクをレジスト層１２ａに接触させるコンタクト露光方式と、レジスト層１２ａから５μｍ〜１００μｍの距離で露光マスクを離して配置するプロキシミティ露光方式が挙げられる。その際、露光量は、光源照度及び露光時間により決定され、光量計を用いて測定してもよい。一般的に露光マスクを使用する場合、一括露光が可能となるため、直接描画と比較して処理時間が短く、ステッパーを使用した縮小投影露光ではフォトリソグラフィの解像度が高いというメリットがある。マスクレス露光においては露光マスクを使用せず基板上に直接描画装置によって露光する。光源としては波長３５０ｎｍ〜４１０ｎｍの半導体レーザー又は超高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ等が用いられる。描画パタンはコンピューターによって制御され、この場合の露光量は、露光光源の照度及び基板または光源の移動速度によって決定される。一般的に、直接描画ではフォトマスクを作製する必要がないため、装置以外の追加コストが少なく、多様なパタンに対応可能というメリットがある。
【００４７】
露光と支持体１１剥離の関係について記述する。露光前に支持体１１を剥離しない場合のメリットとしては、露光マスクとレジスト層１２が接触するおそれがないため、露光マスクの汚染が少ない。デメリットとしては、支持体１１の厚みの分だけ、露光マスクとレジスト層１２の距離が離れることとなるため、フォトリソグラフィの解像度が低下する可能性がある。
【００４８】
露光前に支持体１１を剥離する場合のメリットとしては、露光マスクとレジスト層１２の距離を短くすることが出来るため、フォトリソグラフィの解像度が得られやすい。デメリットとしては、露光マスクとレジスト層１２が直接触れて、露光マスクが汚染させる可能性が挙げられる。
【００４９】
（加熱部）
貼合部３１の前に、感光性基材１０を予備加熱するための加熱部（不図示）を備えていてもよい。これによりレジスト層１２ａ、１２ｂの流動性を上げ、貼合部３１での感光性基材１０と被処理体２０との圧着時間の短縮につながる。また、露光後に露光部のレジストの化学反応を促進させ、第２のレジスト層１２ｂと被処理体２０との密着性を向上させるために、被処理体２０または感光性基材１０を加熱する加熱部を備えていてもよい。
【００５０】
得られた中間体２１は、搬送によって回収部（不図示）に移動し、回収される。その後、中間体２１は一時保管、或いは直ぐに後述する現像工程及び被処理体のドライエッチング工程へ、と回される。
【００５１】
（現像工程）
続いて図６Ｂに示すように、レジスト層１２ａ、１２ｂのうち非露光領域１３１を現像により除去する。これにより被処理体２０の一部に凹凸領域が残され、それ以外の部分では被処理体２０の主面２０ａが露出した状態になる。レジスト層１２ａ、１２ｂがポジ型の場合は、現像によって除去される部分は上記の逆となる。
【００５２】
（エッチング工程）
レジスト層１２ａ、１２ｂをマスクとして被処理体２０をエッチングする工程について説明する。
【００５３】
図７Ａに微細パタンマスク層１３３が被処理体２０の主面２０ａに形成された状態を示す。第１のレジスト１２ａをマスクとして、被処理体２０がエッチングされずに第２のレジスト層１２ｂのみがエッチングされる条件でエッチングを行うことにより、図７Ａに示す第２のレジスト層１２ｂ及び第１のレジスト層１２ａで構成されるマスク層（微細パタンマスク層１３３）を被処理体２０の主面２０ａに形成する。
【００５４】
図７Ｂに示すように露光領域１３２にのみ形成された微細パタンマスク層１３３をマスクとして被処理体２０をエッチングすることにより、被処理体２０の主面２０ａに凹凸領域７及び平坦面８を同一面内に併設する微細パタンが形成される。
【００５５】
被処理体２０のエッチングとしては、ウェットエッチングやドライエッチングのような一般的に知られているエッチング方法を用いることができるが、微細形状の加工精度の観点からドライエッチングが好ましい。エッチング条件は被処理体２０やレジスト層１２ａ、１２ｂの材料により種々設計できるが、例えば、ドライエッチングを用いる場合は、次のようなエッチング条件が挙げられる。
【００５６】
被処理体２０をエッチングするという観点から、塩素系ガスやフロン系ガスを用いたエッチングを行うことができる。塩素系ガスに、酸素ガス、アルゴンガス、又は酸素ガスとアルゴンガスとの混合ガスを添加してもよい。基板を反応性エッチングすることが容易なフロン系ガス（ＣｘＨｚＦｙ：ｘ＝１〜４、ｙ＝１〜８、ｚ＝０〜３の範囲の整数）のうち、少なくとも１種を含む混合ガスを使用する。フロン系ガスとしては例えば、ＣＦ４、ＣＨＦ３、Ｃ２Ｆ６、Ｃ３Ｆ８、Ｃ４Ｆ６、Ｃ４Ｆ８、ＣＨ２Ｆ２、ＣＨ３Ｆ等が挙げられる。さらに、基板のエッチングレートを向上させるため、フロン系ガスにＡｒガス、Ｏ２ガス、及びＸｅガスを、ガス流量全体の５０％以下混合したガスを使用する。フロン系ガスでは反応性エッチングすることが難しい基板（難エッチング基板）や堆積性の高い反応物が発生してしまう基板をエッチングする場合は、反応性エッチングすることが可能な塩素系ガスのうち少なくとも１種を含む混合ガスを使用する。塩素系ガスとしては、例えば、Ｃｌ２、ＢＣｌ３、ＣＣｌ４、ＰＣｌ３、ＳｉＣｌ４、ＨＣｌ、ＣＣｌ２Ｆ２、ＣＣｌ３Ｆ等が挙げられる。さらに難エッチング基板のエッチングレートを向上させるため、塩素系ガスに酸素ガス、アルゴンガス、又は酸素ガスとアルゴンガスとの混合ガスを添加してもよい。
【００５７】
また、被処理体２０のドライエッチングを行った後において被処理体上に微細パタンマスク層１３３が残っている場合は、マスク層を除去する工程を含んでもよい。被処理体２０の表面からマスク層を除去する方法としては、ドライエッチングでマスク層を選択的にエッチングする方法やウェットエッチングで被処理体２０の表面を溶かし、マスク層を剥離する方法、有機溶剤、アルカリ性剥離液、酸性水溶液などに浸しマスク層を膨潤もしくは溶解させて剥離する方法、酸化剤などでマスク層を分解して除去する方法などが挙げられる。被処理体２０がダメージを受けない手法が好ましい。
【００５８】
上述した、凹凸領域７及び平坦面８を同一面内に有する被処理体２０を光学基材として用い、半導体発光素子を形成することができる。
【００５９】
図８は、本実施の形態に係る半導体発光素子の模式図である。図８Ａは、本実施の形態に係る半導体発光素子の断面模式図であり、図８Ｂは、半導体発光素子の平面模式図である。
【００６０】
図８Ａに示すように、本実施の形態に係る半導体発光素子８０は、基体１と、基体１の表面（上面）に設けられた第１半導体層２と、第１半導体層２の表面に形成された発光層３と、発光層３の表面に形成された第２半導体層４と、第２半導体層４の発光層３から発生した光の出射面側（第２半導体層４の表面側）に形成された微細構造層６と、を有する。基体１は形成されていなくてもよい。
【００６１】
図８Ａに示すように、第１半導体層２と第２半導体層４との間に発光層３が介在している。
【００６２】
図８Ａに示すように、微細構造層６の表面（上面；発光層３から離れた側の面）には、複数の凸部１６あるいは凹部から構成される凹凸領域７と、半導体発光素子８０の電極形成部として利用可能な平坦面８とが形成されている。図８Ａに示すように、平坦面８には、電極パッド５が設置されている。
【００６３】
また図８Ａでは、出光面である微細構造層６の表面のｐ面側に電極パッド５を設けており、出光の妨げにならない面積にて平坦面８が形成される。
【００６４】
図８Ａ、図８Ｂに示すように、発光層３、第２半導体層４及び微細構造層６の平面は、基体１よりも小さく形成され、基体１の表面に形成された第１半導体層２の一部が、発光層３、第２半導体層４及び微細構造層６の側部から外方に延出し露出している。その露出した第１半導体層２の表面に電極パッド９が配置されている。電極パッド５はアノード電極であり、電極パッド９はカソード電極である。
【００６５】
本実施の形態によれば、光出射面側である微細構造層６の表面に凹凸領域７を設けたことで、光取出し効率を向上させることができる。また凹凸領域７を微細構造層６の表面全域に設けたのでなく一部に平坦面８を設けたことで、この平坦面８を電極パッド５の形成部として利用することが可能になり、適切に平坦面８に電極パッド５を設置することができる。平坦面８は光取り出し効率の低減の妨げにならない大きさとされ且つ図８Ｂに示すように端のほうに設置されるのが好ましい。
【００６６】
（凹凸構造）
本実施の形態において、支持体１１に形成された凹凸構造１３の形状は特に限定されず、例えば、複数の柵状体が配列したラインアンドスペース構造、複数のドット（凸部、突起）状構造が配列したドット構造、及び複数のホール（凹部）状構造が配列したホール構造を採用することができる。ドット構造やホール構造としては、例えば、円錐、円柱、円錐台形、四角錐、四角柱、六角錐、六角柱、多角錐、多角柱、及び二重リング状、多重リング状の構造等が挙げられる。なお、これらの形状は底面の外径が歪んだ形状や、側面が湾曲した形状を含む。なお、ドット構造とは、複数の凸部が互いに独立して配置された構造である。即ち、各凸部１３ｂは連続した凹部により隔てられる。なお、各凸部１３ｂは連続した凹部により滑らかに接続されてもよい。一方、ホール構造とは、複数の凹部１３ａが互いに独立して配置された構造である。即ち、各凹部１３ａは連続した凸部１３ｂにより隔てられる。なお、各凹部１３ａは連続した凸部１３ｂにより滑らかに接続されてもよい。
【００６７】
複数の凹凸構造１３は、ランダムに配列されていてもよいし、周期配列パタンを有していてもよいが、回折効果を高くする観点から、周期配列パタンを有することが好ましい。周期配列パタンは、正六方配列、六方配列、準六方配列、準四方配列、四方配列、及び正四方配列などが例示されるが、これらに限定されるものではない。また、面内の配列の一部がランダムになっていても、複数の配列パタンを有していてもよい。
【００６８】
凹凸構造１３の大きさは、各凹凸構造１３の平均間隔が０．１μｍ以上５μｍ以下、高さは０．１μｍ以上３μｍ以下であることが好ましい。凹凸構造１３の平均間隔、高さがこの範囲内にあると、入射光を回折する効果が十分に得られる。
【００６９】
(支持体)
支持体１１としては、表面に凹凸構造１３が形成された樹脂や金属、ガラスが挙げられ、例えば、樹脂としては、ポリメタクリル酸メチル樹脂、ポリカーボネート（以下ＰＣ）樹脂、ポリスチレン（以下ＰＳＴ）樹脂、シクロオレフィン（以下ＣＯＰ）樹脂、架橋ポリエチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリアリレート（以下ＰＡＲ）樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、変性ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリエーテルイミド（以下ＰＥＩ）樹脂、ポリエーテルサルフォン（以下ＰＥＳ）樹脂、ポリサルフォン樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（以下ＰＥＮ）樹脂、ポリエチレン（以下ＰＯＭ）樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、芳香族ポリエステル樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリアミド樹脂、トリアセテートセルロース（以下ＴＡＣ）樹脂やシリコーン樹脂、あるいは、アクリル系、エポキシ系、ウレタン系などの紫外線硬化性樹脂や熱硬化性樹脂も挙げられる。
【００７０】
凹凸構造１３の形成方法については特に制限されず、上記支持体１１と元型による熱転写や、熱硬化樹脂やＵＶ硬化樹脂と元型による熱転写やＵＶ転写、リソグラフィが挙げられ、熱硬化樹脂やＵＶ硬化樹脂は一般的なものが使用できる。支持体１１にレジスト層１２ａ、１２ｂを積層して感光性基材１０とし、被処理体２０に圧着し、支持体１１を剥離する場合、支持体１１は剥離がしやすいように曲げ性が良好でフレキシブルであることが好ましく、露光の観点から、露光波長での透過率が高い方が好ましい。
【００７１】
（レジスト層）
次にレジスト層１２について詳しく説明する。図２Ｂに示すようにレジスト層１２は、第１のレジスト層１２ａ及び第２のレジスト層１２ｂで構成されている。なお、レジスト層１２は、図２Ｂに示す構成に限定されず、図２Ｃに示すように３層以上の層で構成されていても良い。あるいはレジスト層１２は一層で構成されてもよい。
【００７２】
レジスト層１２を構成する材料については、後述するエッチング選択比を満たせば特に限定されず、溶剤に希釈可能な種々の樹脂、無機前駆体、無機縮合体、メッキ液（クロムメッキ液など）、金属酸化物フィラー、金属酸化物微粒子、ＨＳＱ、ＳＯＧ（スピンオングラス）などを適宜選択することができる。露光及び現像工程によって凹凸領域７と平坦面８を同一面内に有する微細パタンレジスト層を形成できるという点から、レジスト層１２は感光性樹脂材を含むことが好ましい。
【００７３】
感光性樹脂材としては光重合開始剤、光酸発生剤、光塩基発生剤等、光に反応して、活
性物質を生成する化合物を用いることができる。好ましくは、感光性化合物の光への反応
性、感光性化合物から発生した活性物質の反応性の観点から、光重合開始剤が好ましい。
【００７４】
微細パタンにおける形状精度の観点からレジスト層１２は２層以上の多層膜であることが好ましく、例えば、図２Ｂに示すような第１のレジスト層１２ａと第２のレジスト層１２ｂとを設けた場合、以下の材料を用いることが好ましい。
【００７５】
第１のレジスト層１２ａを構成する材料については、後述するエッチング選択比を満たせば特に限定されず、適宜、材料の選択が可能である。
【００７６】
第１のレジスト層１２ａは、微細パタンレジスト層の形成工程における耐ドライエッチング性の観点から、金属元素を含むことが好ましい。さらに、第１のレジスト層１２ａは、金属酸化物微粒子を含むことにより、無機材料で構成された基材をドライエッチングする際の加工が、より容易になるため好ましい。
【００７７】
希釈溶剤としては、特に限定されないが、単一溶剤の沸点が４０℃〜２００℃の溶剤が
好ましく、６０℃〜１８０℃がより好ましく、６０℃〜１６０℃がさらに好ましい。希釈
剤は２種類以上を使用してもよい。
【００７８】
また、溶剤希釈した第１のレジスト層１２ａを構成する材料の濃度は、単位面積上に塗工された塗膜の固形分量が単位面積上（下）に存在する微細凹凸構造の空隙（凹部）の体積以下となる濃度であれば、特に限定されない。
【００７９】
微細パタンレジスト層の形成工程に用いられるドライエッチングについて、第１のレジスト層１２ａのエッチングレート（Ｖｍ１）と、後述する第２のレジスト層１２ｂのエッチングレート（Ｖｏ１）から算出されるエッチング選択比（Ｖｏ１／Ｖｍ１）が、１０≦Ｖｏ１／Ｖｍ１を満たす樹脂を含有することが好ましい。第１のレジスト層１２ａと第２のレジスト層１２ｂのエッチング選択比（Ｖｏ１／Ｖｍ１）がＶｏ１／Ｖｍ１＞１を満たすとき、これは、第１のレジスト層１２ａが第２のレジスト層１２ｂよりもエッチングされにくいことを意味する。特に、Ｖｏ１／Ｖｍ１≧１０を満たすことで、厚みのある第２のレジスト層１２ｂをドライエッチングにより容易に加工でき、ドライエッチング微細加工されたアスペクト比の高い微細凹凸構造を有するレジスト層１２（第１レジスト層１２ａ及び第２レジスト層１２ｂからなる微細パタン）を被処理体２０上に形成できるため好ましい。
【００８０】
なお、微細レジストパタンに対するドライエッチングレートは、微細パタンに大きく影響するため、これらのエッチング選択比は、各種材料のフラット膜（ベタ膜）に対し測定される値である。
【００８１】
第１のレジスト材料１２ａは、ゾルゲル材料を含むことが好ましい。ゾルゲル材料を含むことで、耐ドライエッチング性の良好な第１のレジスト層１２ａの支持体１１の凹凸内部への充填が容易になるのに加えて、第２のレジスト層１２ｂをドライエッチングする際の、縦方向のドライエッチングレート（Ｖｒ⊥）と、横方向のドライエッチングレート（Ｖｒ//）との比率（Ｖｒ⊥／Ｖｒ//）を大きくすることができる。ゾルゲル材料としては、単一の金属種を持つ金属アルコキシドのみを用いても、異なる金属種を持つ金属アルコキシドを併用しても良い。特に、金属種Ｍ１（ただし、Ｍ１は、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｚｎ，Ｓｎ，Ｂ，Ｉｎ，Ａｌからなる群から選択される少なくとも１種の金属元素）を持つ金属アルコキシドと、金属種Ｓｉを持つ金属アルコキシドとの、少なくとも２種類の金属アルコキシドを含有することが好ましい。あるいは、第１のレジスト層１２ａの材料として、これらのゾルゲル材料と、感光性樹脂材とを組み合わせた材料も使用できる。
【００８２】
また、第１のレジスト層１２ａの耐ドライエッチング性の観点から、ゾルゲル材料は、金属種の異なる、少なくとも２種類の金属アルコキシドを含むことが好ましい。金属種の異なる２種類の金属アルコキシドの、金属種の組み合わせとしては、例えば、ＳｉとＴｉ，ＳｉとＺｒ，ＳｉとＴａ等が挙げられる。耐ドライエッチング性の観点から、Ｓｉを金属種に持つ金属アルコキシドのモル濃度（ＣＳｉ）と、Ｓｉ以外の金属種Ｍ１を持つ金属アルコキシド（ＣＭ１）との比率ＣＭ１／ＣＳｉは、０．２〜１５であることが好ましい。塗工乾燥時の安定性の観点から、ＣＭ１／ＣＳｉは０．５〜１５であることが好ましい。物理的強度の観点から、ＣＭ１／ＣＳｉは５〜８であることがより好ましい。
【００８３】
第１のレジスト層１２ａは、第１のレジスト層１２ａの転写精度と耐ドライエッチング性の観点から、無機のセグメントと有機のセグメントとを含むこと（ハイブリッド）が好ましい。組み合わせとしては、例えば、無機微粒子と、感光性樹脂材との組み合わせ、無機前駆体と感光性樹脂材との組み合わせ、有機ポリマーと無機セグメントが共有結合にて結合した分子との組み合わせ、等が挙げられる。無機前駆体としてゾルゲル材料を使用する場合は、シランカップリング剤を含むゾルゲル材料の他に、感光性樹脂材を含むことが好ましい。組み合わせの場合、例えば、金属アルコキシド、光重合性基を具備したシランカップリング材、ラジカル重合系樹脂等を混合することができる。より転写精度を高めるために、これらにシリコーンを添加してもよい。また、ドライエッチング耐性を向上させるために、ゾルゲル材料部分は、予め予備縮合を行ってもよい。シランカップリング剤を含む金属アルコキシドと、感光性樹脂材との混合比率は、耐ドライエッチング性と転写精度の観点から、３：７〜７：３の範囲が好ましい。より好ましくは、３．５：６．５〜６．５：３．５の範囲である。
【００８４】
希釈した第１のレジスト層１２ａを、支持体１１の凹凸上に直接塗工した際の濡れ性が悪い場合は、界面活性剤やレベリング材を添加してもよい。これらは、公知市販のものを使用することができるが、同一分子内に感光性樹脂材と重合できる官能基を具備していることが好ましい。添加濃度は、塗工性の観点から、第１のレジスト層１２ａの１００重量部に対して４０重量部以上が好ましく、６０重量部以上がより好ましい。一方で、耐ドライエッチング耐性の観点から、５００重量部以下であることが好ましく、３００重量部以下であると、より好ましく、１５０重量部以下であると、なお好ましい。
【００８５】
一方、第１のレジスト層１２ａの分散性の向上や、転写精度を向上させる観点から、界面活性剤やレベリング材を使用する場合は、これらの添加濃度は、第１のレジスト材料１２ａに対し２０重量％以下であることが好ましい。２０重量％以下であることで分散性が大きく向上し、１５重量％以下であることで転写精度も向上するため好ましい。より好ましくは、１０重量％以下である。これらの界面活性剤やレベリング材は、特に、カルボキシル基、ウレタン基、イソシアヌル酸誘導体を有する官能基の、少なくとも１つの官能基を含むことが、相溶性の観点から好ましい。なお、イソシアヌル酸誘導体には、イソシアヌル酸骨格を有するもので、窒素原子に結合する少なくとも１つの水素原子が他の基で置換されている構造のものが包含される。これらを満たすものとして、例えば、ダイキン工業社製のオプツールＤＡＣが挙げられる。添加剤は、溶剤に溶かした状態で、第１レジスト材料と混合することが好ましい。
【００８６】
第１のレジスト層１２ａの材料中に、希釈塗工後の溶剤揮発過程において様態が変化する材料を含むと、材料自体の面積を小さくするというドライビングフォースも同時に働くと推定されるため、より効果的に第１のレジスト層１２ａの材料が支持体１１の凹部内部へと充填されるため好ましい。様態の変化とは、例えば、発熱反応や、粘度の大きくなる変化が挙げられる。例えば、ゾルゲル材料を含むと、溶剤揮発過程で、空気中の水蒸気と反応し、ゾルゲル材料が重縮合する。これにより、ゾルゲル材料のエネルギーが不安定化するため、溶剤乾燥に伴い低下する溶剤液面（溶剤と空気界面）から遠ざかろうとするドライビングフォースが働き、結果、ゾルゲル材料が良好にモールド凹内部へと充填されると想定される。
【００８７】
第２のレジスト層１２ｂを構成する材料は、上記した微細パタンレジスト層の形成工程におけるエッチングレート比（エッチング選択比）を満たせば、特に限定されないが、感光性樹脂材を用いることが好ましい。
【００８８】
ドライエッチング時の、第１のレジスト層１２ａの物理的安定性とハンドリングの観点から、硬化後の第１のレジスト層１２ａのＴｇ（ガラス転位温度）は、３０℃〜３００℃であることが好ましく、６０℃〜２５０℃であるとより好ましい。
【００８９】
第２のレジスト層１２ｂと被処理体２０、及び、第２のレジスト層１２ｂと第１のレジスト層１２ａとの密着性の観点から、第２のレジスト層１２ｂの比重法による収縮率は、１０％以下であることが好ましく、５％以下であることがより好ましい。
【００９０】
また、支持体１１、第１のレジスト層１２ａ及び第２のレジスト層１２ｂが積層された感光性基材１０を使用し、被処理体２０へ貼合する際のハンドリングの観点から、第２のレジスト層１２ｂは、ドライフィルムレジストに代表される熱圧着可能な樹脂であると好ましい。ここで、ドライフィルムレジストとは、少なくともバインダーポリマー、反応性希釈材及び重合開始材を含む有機材であり、熱圧着が可能な樹脂を意味する。特に、支持体１１がフィルム状（可撓性のシート状）であることが好ましい。この場合、支持体１１、第１のレジスト層１２ａ、及び第２のレジスト層１２ｂからなる感光性基材１０を作製し、カバーフィルム１４を合わせ、巻き取り回収することができる。このロールを繰り出し、被処理体２０へと熱圧着により容易に貼合することができる。このような使用方法は、この微細パタン形成用の感光性基材１０を用いることで、ナノインプリント（転写）の転写材の充填や剥離といったノウハウを排除でき、また、特殊な装置を必要としないことを意味する。熱圧着できる樹脂としては、２００℃以下で圧着可能な樹脂が好ましく、１５０℃以下がより好ましい。例えば、公知のドライフィルムレジストを、支持体１１、第１のレジスト層１２ａに積層し、支持体１１、第１のレジスト層１２ａ、第２のレジスト層１２ｂの積層体とする。ドライフィルムレジストとしては、第１のレジスト層１２ａとの接着性の観点から、感光性樹脂を含むドライフィルムレジストであるとより好ましい。
【００９１】
（感光性基材）
感光性基材１０は図２Ｂ及び図２Ｃに示すように、凹凸構造１３を表面に有する支持体１１に少なくとも２層のレジストが積層されている。前述したように感光性基材１０にカバーフィルム１４を合わせて回収したロールを、送り出しローラを含む送出し部にセットして使用する場合は、貼合部３１で被処理体２０と圧着されるまでに、カバーフィルム１４がカバーフィルム巻取りローラにより回収される。
【００９２】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００９３】
本発明は、感光性基材を光学素子や光学装置に貼り付けることにより、光学基材を製造する製造装置及び光学基材の製造方法であって、光学基材の表面に凹凸構造を形成し、光学基材の光取り出し効率の向上が期待できるため、例えば、液晶表示装置(ＬＣＤ)やプラズマディスプレイパネル(ＰＤＰ)、有機ＥＬ素子、ＥＬ素子等に好適に適用することができる。
【符号の説明】
【００９４】
１１  支持体
１２  レジスト層
１３  凹凸構造
２０  被処理体（基板）
２１  被処理体供給部
３０  光学基材の製造装置
３１  貼合部
３２  剥離部
３３  露光部
３４  送出しローラ
３５  巻取りローラ
【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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