CN102084273A - 具有防反射构造的光学部件及上述光学部件的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种光学部件及其制造方法，光学部件具备不依赖偏振光方向而能够始终维持反射率、且不易产生缺口部、并可实现较高反射率的防反射构造。在光学部件的光的入射面设置有防反射构造(1)。防反射构造(1)中将具有沿X方向延伸的突条部(11x)及槽部(12x)的第一区域(2A、2B)和具有沿Y方向延伸的突条部(11y)及槽部(12y)的第二区域(3A、3B)交替地形成。由此，可实现不依赖所入射的光的偏振光方向的反射率。另外，在相邻的区域间突条部及槽部的角度相差90度，因此在相邻的区域的边界部不易形成缺口部。

Description

具有防反射构造的光学部件及上述光学部件的制造方法

技术领域

本发明涉及透镜及衍射光栅等光学部件，特别涉及在光的入射面形成有微细的凹凸形状的防反射构造的光学部件及其制造方法。

背景技术

透镜及衍射光栅等光学部件中，在光的入射面设置有防反射构造。作为该防反射构造具有：在上述入射面层叠折射率不同的多个薄膜而形成的构造，或者如以下专利文献1～3所述在上述入射面形成有微细的凹凸的构造。

作为上述防反射构造形成有微细的凹凸的构造，与层叠多个薄膜形成的构造相比，具有能够使可防止反射的光的波长带较大范围地形成、且能够使光的透过率提高的优点。

专利文献1：日本特开2003-222701号公报

专利文献2：日本特开2005-181740号公报

专利文献3：日本特开2006-039450号公报

在光学部件的入射面形成具有微细的凹凸图案的防反射构造的制造方法中，在模型的表面形成抗蚀剂层，使该抗蚀剂层按照上述凹凸图案进行部分曝光且显影，而使一部分抗蚀剂层残留。而且，在除去抗蚀剂层的部分对光学部件的上述入射面进行蚀刻或者进行研磨，在模型的表面形成具有微细的凹凸的转印图案。在使用该模型形成光学部件时，将上述转印图案转印到光学部件的入射面而形成防反射构造。

由于上述防反射构造的上述凹凸的间距微细，因此通常对抗蚀剂层的表面由电子束扫描而进行曝光。该情况下，由于由电子束可曝光的范围的面积受到限制，因此需要将上述抗蚀剂层的表面划分为多个区域、且按各个区域进行电子束扫描而使抗蚀剂层曝光。

但是，在使电子束的扫描范围从扫描完毕的区域向相邻的区域移动时，不能避免在电子束照射部和模型之间的相对的传送距离产生误差。由于该误差，在相邻的区域间曝光区域彼此重叠，在相邻的区域的边界部容易产生抗蚀剂层的缺口部。若在区域的边界部形成上述缺口部，则在入射面的光的反射率降低等的问题容易产生。

发明内容

本发明是为了解决上述现有的课题而作成的，其目的在于提供光学部件及其制造方法，能够容易地防止在光的入射面形成防反射构造时在划分为多个区域的边界部形成缺口部等、且始终较高地维持入射面的光的反射率。

本发明提供一种在光的入射或者射出的面形成有防反射构造的光学部件，其特征在于，

所述防反射构造中，所述面被划分为多个区域，在各个所述区域将平行且直线形延伸的多个突条部和多个槽部交替地重复形成，并且在相邻的区域，所述突条部及所述槽部的延伸方向相差90度。

在本发明中，可构成为所述防反射构造包含：在相邻的所述区域的边界部沿相差90度的方向延伸的所述突条部之间连接的部分、在相邻的所述区域的边界部沿相差90度的方向延伸的所述槽部之间连接的部分。

例如，各个所述区域为四边形。

本发明提供一种光学部件的制造方法，其特征在于，所述制造方法具有在模型的表面形成凹凸的转印图案的工序、和在由所述模型形成光学部件时将所述转印图案转印到光学部件的光的入射面而形成凹凸状的防反射构造的工序，

转印有所述转印图案的所述防反射构造中，被划分为多个区域，在各个所述区域将平行且直线形延伸的多个突条部和多个槽部交替地重复形成，并且在相邻的区域，所述突条部及所述槽部的延伸方向相差90度。

另外，本发明的光学部件的制造方法中，在所述模型的表面形成抗蚀剂层，用电子束使所述抗蚀剂层曝光并显影，残留一部分所述抗蚀剂层，在不存在所述抗蚀剂层部分除去所述模型的表面，由此形成所述转印图案。

例如本发明，对所述抗蚀剂层以所述区域单位照射所述电子束，并且以所述区域单位使所述抗蚀剂层曝光。

本发明的光学部件的制造方法，通过所述模型对光学材料进行挤压，由此形成所述光学部件；通过向所述模型内供给熔融的光学材料且使其冷却，由此形成所述光学部件。

本发明的光学部件中，光的入射或者射出面被划分为四边形优选为正方形的多个区域，在各个所述区域将直线形且平行的突条部和槽部形成，在邻接的区域，所述突条部和槽部的朝向为正交。因此，即使区域间的配置间距产生若干误差，也能够防止在邻接的区域的边界部产生宽度较大的缺口部等。

本发明的光学部件中，由于相邻区域的突条部和槽部的朝向相差90度，因此，与向入射面入射的光及由射出面射出的光的偏振光方向无关，能够发挥始终稳定的防反射效果。而且，由于在相邻的区域的边界面不易形成较大的缺口部等，因此能够抑制起因于区域的排列间距的混乱的防反射效率的降低。

另外，本发明的光学部件的制造方法中，使用电子束可高精度地形成微细间距的突条部和槽部。另外，即使区域的间距产生混乱，也可制造能够抑制在入射面及射出面的防反射效率的降低的光学部件。

具体实施方式

图1是表示在本发明的实施方式的光学部件上形成的防反射构造的一部分的平面图。图2是将图1所示的防反射构造放大的放大平面图。图3是表示用电子束使抗蚀剂层曝光的工序的说明图。图4是表示比较例的光学部件的防反射构造的平面图。图5是图4所示的比较例的放大平面图。图6(A)(B)是说明上述比较例的问题点的说明图。图7是表示本发明的实施方式的优点的说明图。图8是表示对上述比较例的防反射构造的防反射效率进行测定的结果的线图。图9是表示对本发明的实施方式的防反射构造的防反射效率进行测定的结果的线图。

图1和图2所示的防反射构造1，被形成在光学部件的光的入射面或射出面。光学部件是透镜、衍射光栅、棱镜、射线分离器、还有在收容有发光元件及受光元件的壳体的光通过区域所设置的透明罩等，均由透光率较高的实质上透明的光学材料形成。

例如，所述光学部件是通过加热的玻璃由模型挤压而被形成的，该情况下，在上述模型的表面形成的微细凹凸的转印图案，被转印在光学部件的入射面及射出面，由此形成上述防反射构造1。或者，上述光学部件是将熔融的有机光学材料向模型内注射而被形成的，在该情况下，也将在上述模型的表面形成的具有微细的凹凸的转印图案，转印在光学部件的入射面及射出面，由此形成上述防反射构造1。

如图1所示，防反射构造1中，将具有沿X方向平行延伸的突条部及槽部的第一区域2和沿Y方向平行延伸的突条部及槽部的第二区域3朝向X方向和Y方向两个方向交替地配置。第一区域2和第二区域3分别为四边形，优选为正方形。

图2中放大表示两个第一区域2A、2B和与其邻接的两个第二区域3A、3B的构造及排列状态。在图2中，用B1表示作为第一区域2A和第二区域3A之间的边界及第一区域2B和第二区域3B之间的边界的且沿Y方向延伸的设计上的边界线。另外，用B2表示作为第一区域2A和第二区域3B之间的边界与第一区域2B和第二区域3A的边界的且沿X方向延伸的设计上的边界线。

如图2所示，在第一区域2A、2B中，多个突条部11x和多个槽部12x朝向X方向呈直线形延伸。突条部11x和槽部12x朝向Y方向交替地配置，多个突条部11x彼此平行，多个槽部12x彼此也平行，因此突条部11x和槽部12x也互相平行。在第二区域3A、3B中，多个突条部11y和多个槽部12y朝向Y方向呈直线形延伸。突条部11y和槽部12y朝向X方向交替地配置，多个突条部11y彼此平行，多个槽部12y彼此也平行，因此突条部11y和槽部12y也互相平行。

突条部11x、11y的宽度尺寸和槽部12x、12y的宽度尺寸均为100～500nm程度。另外，槽部12x、12y的深度尺寸和突条部11x、11y的深度尺寸为相同程度。而且，第一区域2A、2B的一边的长度尺寸为200～400μm程度。

接下来，对在光学部件上形成所述防反射构造1的方法进行说明。

在形成光学部件的模型中的转印入射面及射出面的模型表面形成抗蚀剂层，使用电子束曝光装置，使抗蚀剂层部分地曝光。图3中表示在抗蚀剂层20的相当于第一区域2的区划区域21使带状的图案曝光的工序。从电子束曝光装置的电子束枪间断性地照射电子束23，在抗蚀剂层20形成微小斑点并曝光。

如图3所示，在相当于第一区域2的区划区域21内，使微小斑点在X方向和Y方向顺次移动，通过该电子束23的扫描，形成带状的感光部24x。多个带状的感光部24x互相平行且朝向X方向直线延伸。另外，在感光部24x和感光部24x之间形成带状的非感光部25x。多个带状的非感光部25x互相平行且朝向X方向直线延伸。

如图3所示，在与第一区域2相对应的区划区域21内形成感光部24x和非感光部25x后，在电子束曝光装置内，将保持有模型的X-Y工作台向X方向或者Y方向移动，使电子束23的照射区域移动1区域间距的量。而且，在与曝光已经完毕的区划区域21邻接的区划区域31，同样地使相当于第二区域3的带状的图案曝光。在该邻接的区划区域31中，将感光部和非感光部以向Y方向直线延伸的方式形成。

在模型的转印入射面的表面的大致整个区域中与第一区域2相对应的区划区域21和与第二区域3相对应的区划区域31的曝光完毕后，移至显影工序。在抗蚀剂层为正片用的情况下，除去感光部24x的抗蚀剂层，残留非感光部25x的抗蚀剂层。然后，在除去抗蚀剂层的部分对模型的表面进行蚀刻或者进行研磨，将模型的表面在带状的区域除去。之后，通过除去残留的抗蚀剂层，在模型的表面形成微细的凹凸的转印图案。

使用所述模型通过对光学材料进行挤压成形、或者对光学材料进行注射成形，不仅形成光学部件，并且在光学部件的入射面及射出面转印形成图1和图2所示的防反射构造1。

图4和图5所示的比较例的防反射构造101被划分为多个区域103。区域103为四边形，按与实施方式的第一区域2及第二区域3相同的面积形成。区域103在X方向和Y方向交替地排列。在图5中，用B11表示在相邻的区域103的边界沿Y方向延伸的边界线，用B12表示沿X方向延伸的边界线。

在区域103中，虽然突条部111y和槽部112y朝向X方向交替地配置，但就比较例而言，在所有的区域103中，突条部111y和槽部112y朝向Y方向直线延伸且互相平行地形成。

比较例是通过和上述实施方式相同的制造方法所形成的。即，在模型的表面形成抗蚀剂层，对在该抗蚀剂层的表面被划分的区划区域照射电子束，形成沿Y方向延伸的感光部和非感光部。使X-Y工作台移动进而进行曝光，在相邻的所有的区划区域形成感光部和非感光部后，使抗蚀剂层显影。然后，通过蚀刻或研磨在模型的表面形成微细的凹凸，通过该模型的表面转印光学部件的入射面，形成图4和图5所示的防反射构造101。比较例的防反射构造的突条部111y和槽部112y的宽度尺寸等和实施方式的突条部11x、11y的宽度尺寸及槽部12x、12y相同。

在图2所示的本发明的实施方式的防反射构造1和图5所示的比较例的防反射构造101相比较的情况下，实施方式与比较例相比，在相邻的区域的边界部不易形成缺口部。即，如图5所示，在比较例中，若X方向相邻的区域103、103的区域间的排列间距产生混乱，则沿Y方向延伸的边界线B11的部分，容易形成比突条部111y的间距P更宽的宽度尺寸D的缺口部130。

图6(A)(B)中用剖面图表示使在模型的表面形成的抗蚀剂层120曝光并显影的状态。图6(A)(B)中表示在抗蚀剂层120形成了照射电子束23的感光部124和没有照射电子束的非感光部125后，通过显影除去感光部124的抗蚀剂层后的状态。

图6(A)中表示出照射电子束而扫描微小斑点的区划区域的区域间的排列间距被高精度地设定，且在相邻的区域之间感光部124和非感光部125以一定的间距P被形成。该情况下，在相邻的区划区域的边界部不易形成抗蚀剂层的缺口。

但是，实际上，在由电子束完成一个区划区域的曝光后，在使X-Y工作台移动而使相邻的区划区域曝光时，不能避免相邻的区划区域的排列间距产生混乱。图6(B)中表示在X方向邻接的区划区域的区域排列间距产生感光部124的间距P的1/5程度的误差，且两个区划区域接近的状态。该情况下，在相邻的区域的边界部，相邻的感光部124a和感光部124b变得过于接近，由感光部124a和感光部124b夹持的非感光部126的宽度尺寸比正规的非感光部125的宽度尺寸小。其结果，在使抗蚀剂层120显影时，宽度尺寸较小的非感光部126容易脱落，在抗蚀剂层120形成宽度尺寸为D的缺口部的可能性较大。

如图6(B)所示，若利用产生了宽度尺寸为D的缺口部的抗蚀剂层的图案对模型的表面进行蚀刻，使用该模型形成光学部件，则如图5所示，在光的入射面所转印的防反射构造101中，在相邻的区域103的边界线B11-B11上形成有宽度尺寸为D的缺口部130。即，通过电子束曝光的区划区域的区域排列间距，仅仅只接近1/5×P的量，就形成比间距P更大的缺口部130。

图7中表示在本发明实施方式通过电子束使抗蚀剂层20曝光时、在X方向邻接的区划区域与图6同样地接近1/5×P程度的状态。在图7中，在右侧的区划区域31形成沿Y方向延伸的感光部24y和非感光部25y，在左侧的区划区域21形成沿X方向延伸的感光部24x和非感光部25x。而且，通过区划区域31和区划区域21接近1/5×P程度，区划区域31的最靠左边的非感光部36的宽度尺寸Wa，比其它的非感光部25y的尺寸Wo小。但是，就该非感光部36而言，由于沿X方向延伸的感光部25x连接，因此在显影后，宽度尺寸为Wa的非感光部36不会脱落，不易形成如图6(B)所示的宽度尺寸D的缺口部。

其结果，如图2所示，在光学部件的入射面所形成的防反射构造1中，在相邻的区域2A、3A的边界部、区域3B和区域2B的边界部不易形成缺口部。

例如，如图2所示，在第一区域2A和第二区域3A之间的边界线B1上，即使有时沿X方向延伸的突条部11x和沿Y方向延伸的突条部11y相连，在该边界线B1上也不易形成像图5所示的边界线B11上的那样大的缺口部。另外，在如图2所示的第一区域2B和第二区域3B之间的边界线B1上，即使沿X方向延伸的槽部12x和沿Y方向延伸的槽部12y互相连接并连通，在该边界线B1上也不易形成像图5所示的边界线B11上的那样大的缺口部。

即，在相邻的区域，通过使沿互相正交的方向延伸的突条部之间连接的部分和沿互相正交的方向延伸的槽部之间连接的部分混杂存在，能够防止在区域的边界部形成较大的缺口。

图8是表示在比较例中形成的防反射构造101的反射率的测定结果，图9是表示所述实施方式的防反射构造1的反射率的测定结果。

实施方式的防反射构造1和比较例的防反射构造101中，区域2、3、103均为300μm×300μm的正方形。另外，实施方式和比较例的突条部的宽度尺寸均为300nm，槽部的底部的宽度尺寸为200，槽部的深度尺寸为300nm。

在Si晶片的表面形成各自的防反射构造，对各自的防反射构造垂直照射紫外线，在相对于照射方向的角度为5度的反射方向，用反射率计测定反射率。

在实施方式和比较例两方中，使用直线偏振光的紫外线。波长为从400nm到700nm的范围。图8和图9中，横轴为照射的紫外线的波长，纵轴为反射率。

图8的比较例中，用(i)表示紫外线的偏振光方向和Y轴的角度为0度时的反射率，用(ii)表示上述角度为45度时的反射率，用(iii)表示上述角度为90度时的反射率。图9为实施方式的测定结果。对于实施方式而言，尽管使偏振光方向相对于Y轴为0度、45度、90度地进行照射，但各种角度的反射率大致相同。

若比较图8和图9的测定结果，则在本发明的实施方式中，无论光的偏振光方向为哪个朝向，也能够发挥同等的防反射效果。另外，若比较图8所示的比较例的45度的反射率(ii)和图9所示的实施方式的反射率，则图9所示的实施方式的反射率稍微变大。即，在比较例中，由于相邻的区域的排列间距的误差而形成图5所示的缺口部130，从而相对于所有的波长，反射率稍微降低，但在本实施方式中，不易形成上述缺口部130，作为其结果可知，能够抑制反射率的降低。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式的光学部件的防反射构造的一部分的平面图；

图2是将图1所示的防反射构造放大的放大平面图；

图3是表示在防反射构造的制造工序中，用电子束使抗蚀剂层曝光的工序的说明图；

图4是表示比较例的防反射构造的一部分的平面图；

图5是将图4所示的防反射构造的一部分放大的放大平面图；

图6是表示在比较例的防反射构造的制造过程中，使抗蚀剂层曝光并显影的状态的放大平面图，(A)是表示曝光的区划区域的区域排列间距为正常的状态，(B)是表示所述区划区域的区域排列间距产生混乱的状态；

图7是在本发明的实施方式的防反射构造的制造过程中，使抗蚀剂层曝光并显影的状态的平面图，表示曝光的区划区域的区域排列间距产生混乱的状态；

图8是表示比较例的防反射构造的反射率的测定结果的线图；

图9是表示本发明的实施方式的防反射构造的反射率的测定结果的线图。

符号说明

1         防反射构造

2、2A、2B、3、3A、3B  区域

11x、11y  突条部

12x、12y  槽部

20        抗蚀剂层

21、31    区划区域

24x、24y  感光部

25x、25y  非感光部

36        非感光部

Claims (9)

1.一种光学部件，是在光的入射或者射出的面形成有防反射构造的光学部件，其特征在于，

所述防反射构造中，所述面被划分为多个区域，在各个所述区域将平行且直线形延伸的多个突条部和多个槽部交替地重复形成，并且在相邻的所述区域，所述突条部及所述槽部的延伸方向相差90度。

2.如权利要求1所述的光学部件，其中，

所述防反射构造包含：在相邻的所述区域的边界部沿相差90度的方向延伸的所述突条部之间连接的部分、在相邻的所述区域的边界部沿相差90度的方向延伸的所述槽部之间连接的部分。

3.如权利要求1或2所述的光学部件，其中，

各个所述区域为四边形。

4.一种光学部件的制造方法，其特征在于，

所述制造方法具有：在模型的表面形成凹凸的转印图案的工序；在由所述模型形成光学部件时，将所述转印图案转印到光学部件的光的入射面，来形成凹凸状的防反射构造的工序，

转印有所述转印图案的所述防反射构造中，被划分为多个区域，在各个所述区域将平行且直线形延伸的多个突条部和多个槽部交替地重复形成，并且在相邻的所述区域，所述突条部及所述槽部的延伸方向相差90度。

5.如权利要求4所述的光学部件的制造方法，其中，

所述防反射构造包含：在相邻的所述区域的边界部沿相差90度的方向延伸的所述突条部之间连接的部分、在相邻的所述区域的边界部沿相差90度的方向延伸的所述槽部之间连接的部分。

6.如权利要求4或5所述的光学部件的制造方法，其中，

在所述模型的表面形成抗蚀剂层，用电子束使所述抗蚀剂层曝光并显影，残留一部分所述抗蚀剂层，在不存在所述抗蚀剂层的部分除去所述模型的表面，由此形成所述转印图案。

7.如权利要求6所述的光学部件的制造方法，其中，

对所述抗蚀剂层以所述区域单位照射所述电子束，并且以所述区域单位使所述抗蚀剂层曝光。

8.如权利要求4～7中任一项所述的光学部件的制造方法，其中，

通过所述模型对光学材料进行挤压，由此形成所述光学部件。

9.如权利要求4～7中任一项所述的光学部件的制造方法，其中，

通过向所述模型内供给熔融的光学材料且使其冷却，由此形成所述光学部件。

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