JP2001174607A

JP2001174607A - 曲面形成方法および光学素子

Info

Publication number: JP2001174607A
Application number: JP35744399A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Umeki; 和博梅木; Takakatsu Yoshida; 孝勝吉田
Original assignee: Ricoh Optical Industries Co Ltd
Current assignee: Ricoh Optical Industries Co Ltd
Priority date: 1999-12-16
Filing date: 1999-12-16
Publication date: 2001-06-29

Abstract

(57)【要約】【課題】従来にない全く新たな方法で選択比を変化させ
て曲面形成を行う新規な方法と、この方法により光学的
曲面を形成された光学素子を提供する。【解決手段】基板１０上に形成されたレジスト層１２に
所望の第１表面形状を形成し、第１表面形状を出発形状
として、基板１０とレジスト層１２とに対して反応性イ
オンエッチングを行いつつ、エッチングの選択比を制御
して、第１表面形状を、所望の第２表面形状に変形して
基板１０に転写する曲面形成方法において、反応性イオ
ンエッチングを行う反応性イオンエッチング装置におけ
る、上部電極ＲＦパワー、基板バイアスＲＦパワー、コ
イル電流、基板温度のうちの任意の１を変化させること
により、エッチングの選択比を変化させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は曲面形成方法およ
び光学素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】ガラスや金属の表面に曲面を形成する方
法として、ガラスや金属による基板の表面にレジスト層
を形成し、このレジスト層に所望の曲面形状を表面形状
として形成し、ついで、レジスト層と基板とに対して異
方性エッチング（侵刻が一方向に進行するエッチング）
を行って、レジスト層表面の曲面形状を基板に表面形状
として転写する方法が知られている。この方法は曲面形
成方法として大変優れている。それは、異方性エッチン
グを行う際の出発形状となるレジスト層の表面形状とし
て、所望の曲面形状を、電子ビーム描画や、グラデーシ
ョンマスクを介した露光で極めて精度良く形成でき、ま
た、この曲面形状を異方性エッチングにより基板の表面
形状として精度良く転写できるため、所望の曲面形状を
精度良く形成できるためである。さらに、異方性エッチ
ングを行う際に、選択比（基板の侵刻速度／レジスト層
の侵刻速度）を１以外の値に設定することにより、出発
形状の持つ凹凸形状の高低差を拡大したり縮小して基板
に転写することもできるし、選択比を時間的に変化さ
せ、選択比の時間的変化を制御することにより、出発形
状を所望形状に変形して転写することもできる。このよ
うな方法を利用すると、例えば非球面等を形成すること
ができる。また、型成形や研磨による方法と異なり、極
めて小さい曲面の形成も可能であるため、マイクロレン
ズをはじめとするマイクロ光学素子の屈折面形状や反射
面形状の形成方法として適している。選択比を変化させ
る方策としては「シリカ製基板とフォトレジストの組み
合わせにつき、異方性エッチングを行う反応性イオンエ
ッチング装置内への導入ガスの成分や比率を変化させ
る」ことが知られている（特許第２７９８６００号特許
公報）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、従来にな
い全く新たな方法で選択比を変化させて曲面形成を行う
新規な曲面形成方法と、この方法により光学的曲面を形
成された光学素子の提供を課題とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】この発明の曲面形成方法
は「基板上に形成されたレジスト層に所望の第１表面形
状を形成し、第１表面形状を出発形状として、基板とレ
ジスト層とに対して反応性イオンエッチングを行いつ
つ、エッチングの選択比を制御して、第１表面形状を、
所望の第２表面形状に変形して基板に転写する曲面形成
方法」であって、以下の点を特徴とする（請求項１）。
即ち、反応性イオンエッチング（侵刻が１方向に進行す
る異方性エッチングである）を行う反応性イオンエッチ
ング装置における、上部電極ＲＦパワー、基板バイアス
ＲＦパワー、コイル電流、基板温度のうちの任意の１を
変化させることにより、エッチングの選択比を変化させ
るのである。即ち、上部電極ＲＦパワー、基板バイアス
ＲＦパワー、コイル電流、基板温度のうち「上部電極Ｒ
Ｆパワー」を変化させ、他を一定に保ってエッチングの
選択比を変化させても良いし（請求項２）、「基板バイ
アスＲＦパワー」のみを変化させてエッチングの選択比
を変化させることもできる（請求項３）。また、「コイ
ル電流」のみを変化させてエッチングの選択比を変化さ
せてもよいし（請求項４）、「基板温度」のみを変化さ
せてエッチングの選択比を変化させても良い（請求項
５）。上記上部電極ＲＦパワー、基板バイアスＲＦパワ
ー、コイル電流、基板温度は、導入ガスの成分や比率を
変化させるのに比して、容易に変化させることができ、
変化の制御も易しい。特に、上部電極ＲＦパワー、基板
バイアスＲＦパワー、コイル電流は、極めて容易且つ瞬
時に変化させることが可能であるので、選択比の精妙な
変化を実現できる。上記請求項１〜５の任意の１に記載
の曲面形成方法において、基板が合成石英基板でレジス
ト層がフォトレジスト層である場合、導入ガスとしては
ＣＨＦ₃，ＣＦ₄，Ｏ₂，Ａｒ，Ｃｌ₂，ＢＣｌ₃，ＳＦ₆等
を挙げることができるが、特に、ＣＨＦ₃，ＣＦ₄，Ｏ₂
の混合ガスは好適である（請求項６）。導入ガスとして
ＣＨＦ₃，ＣＦ₄，Ｏ₂の混合ガスを用いる場合、その比
率（成分比）を、例えばＣＨＦ₃：ＣＦ₄：Ｏ₂＝１：１
０：２とすることができる。上記請求項１〜６の任意の
１に記載の曲面形成方法において、選択比は、これを、
経時に「連続的および／または段階的」に変化させるこ
とができる（請求項７）。選択比の変化は、「選択比を
所望の選択比に調整する」ために行っても良く、例え
ば、選択比を１より大きい（小さい）一定値に設定すれ
ば、第１表面形状における凹凸の高低差を拡大（縮小）
して第２表面形状とすることができる。この発明の「光
学素子」は、上記請求項１〜７の任意の１に記載の曲面
形成方法により、光学的曲面を形成されたことを特徴と
する（請求項８）。この場合、光学的曲面は反射面とし
て形成することもできるが、光学的曲面を屈折面とし、
光学素子をレンズとして構成することができる（請求項
９）。このように形成されるレンズは、レンズ径の小さ
いものを容易に構成できるので、マイクロレンズとして
構成することができ（請求項１０）、これらを１次元的
もしくは２次元的に配列したマイクロレンズアレイとし
て構成することもできる。付言すると、「基板」は、基
本的には、上記合成石英基板のほか、特許２７９８６０
０号公報に記載されたガラス等の一般のシリカ（ＳｉＯ
₂）材、あるいは金属であることができる。金属の基板
を用いる場合、その表面に形成された曲面は光学的曲面
としての反射面として使用することもできるし、成形型
の「型面」として使用することもできる。即ち、この発
明の曲面形成方法は「金型製造」に利用することもでき
る。「レジスト層」を構成するレジスト材料としては、
上述したフォトレジストのほかに、電子ビームレジスト
を用いることができる。レジスト層を電子ビームレジス
トで形成する場合には、電子ビーム描画により「所望の
第１表面形状」を形成すれば良い。

【０００５】フォトレジストによりレジスト層を形成す
る場合、所望の第１表面形状を形成する方法は、従来か
ら種々の方法が知られている。例えば、第１表面形状が
「球面状の凸曲面」である場合、前記特許２７９８６０
０号公報に記載された例のように、基板表面に形成した
フォトレジストによるレジスト層に、フォトリソグラフ
ィ技術のパターニングにより「レジスト層厚を高さとす
る円柱状」のレジスト層を形成し、これを加熱し、レジ
スト層を流動化させて「レジスト層に作用する表面張力
の作用」により表面を曲面化する方法がある。あるい
は、レジスト層に対し適宜の露光パターン（円形や楕円
形、多角形等）をデフォーカスにより「ぼやけ」させて
露光し、露光部の光強度分布によって第１表面形状を形
成することもできるし、レーザ光束の持つガウス分布状
の光強度分布とレジスト層の感光の閾値を利用して「釣
鐘の上部の形状」として第１表面形状を形成することも
できる。即ち、フォトレジストによるレジスト層に「所
望の第１表面形状」を形成する方法としては、公知の適
宜のものを利用することができる。また、特表平８−５
０４５１５号公報や特開平９−１４６２５９号公報に開
示されたグラデーションマスクを介しての露光をデフォ
ーカス状態で行ったり、特開平６−２１１１４号公報や
特開平７−２２０８７２号公報、特開平７−２４１８８
３号公報に記載されたグラデーションマスクを介しての
露光によっても、これらグラデーションマスクの光透過
分布を適宜に設定することにより、フォトレジストによ
るレジスト層に所望の第１表面形状を形成できる。な
お、第１表面形状を基板に転写して第２表面形状を形成
する過程において、選択比を経時に「連続的および／ま
たは段階的に変化」させる場合、上部電極ＲＦパワー、
基板バイアスＲＦパワー、コイル電流、基板温度のなか
で「変化させる対象を切り換える」ようにしてもよい。
例えば、当初は上部電極ＲＦパワーのみを変化させ、次
の段階では基板バイアスＲＦパワーのみを変化させる、
というようにして選択比の経時の変化を行うことができ
る。この明細書における「曲面」は、広い意味での曲面
を意味するものであり必ずしも「曲面の全体が滑らか」
である必要はなく、段差のような「１階の空間微分が不
連続となる部分」を有していてもよい。

【０００６】選択比を変化させることのできるパラメー
タとしては、上記４つのパラメータの他に「反応室内に
おける真空度」が考えられる。一般に、反応室内の真空
度が高くなると、反応後の離脱速度が大きくなるため、
基板のエッチング速度が増大し、選択比が増大する傾向
が見られる。反応室内にはイオン化された粒子とともに
電気的に中性なラジカル粒子が存在する。反応室内にお
ける真空度の変化は、導入ガス分子やイオンの「平均自
由工程」を変化させる。レジスト層のエッチングにはラ
ジカル粒子が寄与し、真空度が低くなってラジカル粒子
の平均自由工程が小さくなると、レジスト層に衝突する
ラジカル粒子の衝突の方向が大きくばらつくため、レジ
スト層に形成される出発形状（第１表面形状）の精度を
低下させる原因となる。上記パラメータのうち、上部電
極ＲＦパワーは、これを増大させることで、反応室内の
プラズマのエネルギを高め、反応室内におけるイオン数
を増大させることができる。また、基板バイアスＲＦパ
ワーを増大すると、基板に大きな負のバイアス電圧が印
加され、反応室内のイオンを基板に引き寄せるので、基
板に衝突するイオンの数や衝突エネルギが増大する。コ
イル電流が増大すると、反応室内のプラズマを閉じ込め
る空間が小さくなるためプラズマ密度が上昇し、プラズ
マ温度も上昇する。このため、導入ガスのイオン化が促
進されることになる。基板温度の変化が基板のエッチン
グに及ぼす影響は基板の種類により異なる。例えば、石
英基板では基板温度が低いほどエッチング速度が大きい
が、Ｓｉ基板では基板温度が高いほうがエッチング速度
は大きい。レジスト層のエッチングには、上述したよう
にラジカル粒子が影響するが、基板温度は、ラジカル粒
子の作用には影響しない。このため、レジスト層のエッ
チングには基板温度の与える影響は小さい。従って、基
板温度の変化がエッチングに与える影響は、基板とレジ
スト層とで異なる。このため、基板温度の変化により、
選択比の調整が可能である。

【０００７】

【発明の実施の形態】図１に即して、この発明の曲面形
成方法の実施の形態を幾つか説明する。図１（ａ）は、
ガラス板等による基板１０の表面に形成されたレジスト
層１２に「所望の第１表面形状」を形成した状態を示
す。この図の例では、第１表面形状は「球面形状」であ
る。このような第１表面形状の形成は、前述の「フォト
レジストによるレジスト層にフォトリソグラフィ技術の
パターニングにより、レジスト層厚を高さとする円柱状
のレジスト層を形成し、過熱によりレジスト層を流動化
させてレジスト層に作用する表面張力の作用により表面
を曲面化する方法」や「レジスト層に対し円形の露光パ
ターンをデフォーカスさせて露光する方法」、「レーザ
光束の持つガウス分布状の光強度分布とレジスト層の感
光の閾値を利用する方法」、「グラデーションマスクを
用いて露光する方法」等で実行することができる。この
ような第１表面形状を反応性イオンエッチングにより基
板１０に転写すると、エッチングの進行と共に、第１表
面形状の「山形」の「裾野部分」から転写が始まり、次
いで「中腹部分」が転写され、最後に「頂上部分」が転
写されることになる。その際、選択比を一貫して「１」
に保てば、第１表面形状と同一形状が基板１０に第２表
面形状として転写されることになる。また、選択比を
「１より大きい（小さい）一定値」に保ってエッチング
を行えば、転写により形成される第２表面形状は、第１
表面形状における山形の高低差を拡大（縮小）したもの
になる。先ず、説明の簡単のために、図１（ａ）に示す
第１表面形状の山形を、図の如く３つの領域Ｉ，ＩＩ，
ＩＩＩに分けて考える。領域Ｉは「裾野部分」、領域Ｉ
Ｉは「中腹部分」、領域ＩＩＩは「頂上部分」である。
第１表面形状を転写する反応性イオンエッチングにおけ
る選択比を、上記領域Ｉ，ＩＩ，ＩＩＩの転写に応じて
段階的に切り換える場合を考えてみる。

【０００８】第１の場合として、領域Ｉの転写において
は選択比を「１より大き」く設定し、領域ＩＩの転写に
際しては選択比を「略１」に設定し、領域ＩＩＩの転写
を行うときには選択比を再び「１より大き」く設定した
場合を考えてみる。この場合、領域Ｉは「１より大きい
選択比」で転写されるので、転写された形状は「領域Ｉ
の持つ傾きよりも強い勾配」を持つ。領域ＩＩの転写で
は選択比が略１であるので、転写された形状は領域ＩＩ
と略同形状である。また領域ＩＩＩは「１より大きい選
択比」で転写されるから、頂上近傍の山形形状は高低差
を拡大されて転写されることになる。その結果、転写に
より基板１０に形成された第２表面形状は、図１（ｂ）
に示す如き形状となる。第２の場合として、領域Ｉの転
写においては選択比を「１より小さ」く設定し、領域Ｉ
Ｉの転写に際しては選択比を「１より大き」く設定し、
領域ＩＩＩの転写を行うときには選択比を再び「１より
小さ」く設定した場合を考えてみると、この場合には、
転写された第２表面形状で領域Ｉ，ＩＩＩの勾配は第１
表面形状の勾配よりも小さく、第１表面形状の領域ＩＩ
の高低差は拡大されて第２表面形状となるので、得られ
る第２表面形状は、例えば図１（ｃ）に示す如きものと
なる。このことから分かるように、エッチングによる転
写を行いつつ、選択比を上記の如く変化させることによ
り、「球面形状」である第１表面形状を「非球面」であ
る第２表面形状に変形して基板１０に転写することがで
きる。また、図１（ａ）に示す第１表面形状を出発形状
として反応性イオンエッチングを行いつつ、選択比を連
続的に且つ単調に増大させ、選択比の変化をうまく調整
すると、例えば、図１（ｄ）に示すような「円錐形状」
の第２表面形状を得ることができる。逆に、選択比を当
初「１より大き」く設定し、領域ＩＩ，ＩＩＩの転写で
は選択比を「次第に小さ」くすると、図１（ｅ）に示す
ような「台地形状」の第２表面形状を得ることができ
る。

【０００９】図２は、反応性イオンエッチング装置を説
明図的に示している。図２において、符号２０は「反応
室」、符号２２は「上部電極」、符号２３は上部電極２
２に「上部電極ＲＦパワー」を印加するための「ＲＦパ
ワー電源」、符号２４は「下部電極」、符号２５は下部
電極２４に「基板バイアスＲＦパワー」を印加するため
の「ＲＦパワー電源」、２６は「絶縁部材」、符号２７
は「コイル」、符号２８Ａは導入ガスを反応室内に導入
するための「導入管」、符号２８Ｂは反応室内を排気す
るために反応室内を真空ポンプに連結する「排気管」、
符号２９は下部電極２４と絶縁部材２６を介して基板を
冷却し、基板温度を制御する「冷却装置」を示してい
る。図２に示す如く、「所望の第１表面形状」を形成さ
れたレジスト層１２を有する基板１０を、反応室２０内
の下部電極２４上に絶縁部材２６を介して設置し、真空
ポンプを動作させて、排気管２８Ｂを通じて反応室２０
内を排気し、導入管２８Ａを通じて導入ガスを反応室２
０内に導入する。この状態で、ＲＦパワー電源２３によ
り、上部電極２２に上部電極ＲＦパワーを印加して反応
室内のプラズマ種の発生を制御し、適当なプラズマを生
成させ、コイル２７に電流を通じ、発生する磁界により
上記プラズマを基板１０の上部の空間部分に閉じ込め
る。さらに、ＲＦパワー電源２５により下部電極２４に
基板バイアスＲＦパワーを印加し、エッチング対象物
（第１表面形状を形成されたレジスト層１２を有する基
板１０）を打撃するイオン量を増大させてエッチング効
率を高める。同様に、エッチング効率を高めるために冷
却装置２９により下部電極２４を冷却し、エッチング対
象物の温度を制御する。この反応性イオンエッチング装
置では、ＲＦパワー電源２３，２５によるＲＦパワー、
コイル２７に通じるコイル電流、冷却装置２９により冷
却される基板温度を独立して制御することが可能であ
る。これらの制御により「上部電極ＲＦパワー、基板バ
イアスＲＦパワー、コイル電流、基板温度のうちの任意
の１」を変化させることにより、エッチングの選択比を
変化させる。

【００１０】図２の如き反応性エッチング装置を用い、
合成石英の基板上の一部に、フォトレジスト（ＯＦＰＲ
−５０００８００ＣＰ：商品名（株）東京応化製）
をスピンコートし、ベーキングを行って、厚さ：５μの
レジスト層としたものを試料とし、上記の選択比の変化
の特性を調べた。実験例１反応室２０内に、導入ガスとしてＣＨＦ₃，ＣＦ₄，Ｏ₂
を、導入ガスの比率が、ＣＨＦ₃：ＣＦ₄：Ｏ₂＝１：１
０：２となるように導入した。そして、コイル電流、基
板バイアスＲＦパワー、基板温度を、それぞれ以下のよ
うに設定した。コイル電流：４０Ａ（５０Ｖ）基板バイアスＲＦパワー：−５００Ｗ基板温度：−１０度Ｃ選択比を変化させるために「上部電極ＲＦパワー」を変
化させたところ図３に示す如き結果を得た。即ち、上部
電極ＲＦパワーの調整により、選択比を０（０Ｗ）〜
２．１（１２００Ｗ）の範囲で変化させることができ
る。実験例２反応室２０内に、導入ガスとしてＣＨＦ₃，ＣＦ₄，Ｏ₂
を、導入ガスの比率が、ＣＨＦ₃：ＣＦ₄：Ｏ₂＝１：１
０：２となるように導入した。そして、上部電極ＲＦパ
ワー、コイル電流、基板温度を、それぞれ以下のように
設定した。上部電極ＲＦパワー：１０００Ｖコイル電流：４０Ａ（５０Ｖ）基板温度：−１０度Ｃ選択比を変化させるため「基板バイアスＲＦパワー」を
変化させたところ、図４に示す如き結果を得た。即ち、
基板バイアスＲＦパワーの調整により、選択比を０．５
（０Ｗ）〜２．２（−１０００Ｗ）の範囲で変化させる
ことができる。実験例３反応室２０内に、導入ガスとしてＣＨＦ₃，ＣＦ₄，Ｏ₂
を、導入ガスの比率が、ＣＨＦ₃：ＣＦ₄：Ｏ₂＝１：１
０：２となるように導入した。そして、上部電極ＲＦパ
ワー、基板バイアスＲＦパワー、基板温度をそれぞれ以
下のように設定した。上部電極ＲＦパワー：１０００Ｖ基板バイアスＲＦパワー：−５００Ｗ基板温度：−１０度Ｃ選択比を変化させるために、コイル電流（印加電圧は５
０Ｖ）を変化させたところ、図５に示す如き結果を得
た。即ち、コイル電流の調整により、選択比を０（０
Ａ）〜２．５（４０Ａ）の範囲で変化させることができ
る。実験例４反応室２０内に、導入ガスとしてＣＨＦ₃，ＣＦ₄，Ｏ₂
を、導入ガスの比率が、ＣＨＦ₃：ＣＦ₄：Ｏ₂＝１：１
０：２となるように導入した。そして、上部電極ＲＦパ
ワー、基板バイアスＲＦパワー、コイル電流を、それぞ
れ以下のように設定した。上部電極ＲＦパワー：１０００Ｖ基板バイアスＲＦパワー：−５００Ｗコイル電流：４０Ａ（５０Ｖ）選択比を変化させるために、基板温度を変化させたとこ
ろ、図６に示す如き結果を得た。即ち、基板温度の調整
により、選択比を０．５（０度Ｃ）〜２．５（−１０度
Ｃ）の範囲で変化させることができる。なお、上記実験
例１〜４において、反応室２０内における真空度は、
１．５×１０^-3Ｔｏｒｒに設定し、自動的にこの値を保
持した。

【００１１】

【実施例】「エッチング対象物」として、合成石英の平
行平板を基板とし、その上にフォトレジスト（ＯＦＰＲ
−５０００８００ＣＰ：商品名（株）東京応化製）
をスピンコートし、ベーキングを行って厚さ：５μのレ
ジスト層とし、第１表面形状として「マイクロレンズ用
に微小径の凸球面部をアレイ配列したもの（図２参
照）」を形成した。上記凸球面部は図１（ａ）に示す如
きものである。実施例１上記エッチング対象物を反応性イオンエッチング装置に
セットし、エッチング条件を実験例１の如くに設定し
た。この状態で、上部電極ＲＦパワーを、先ず「１００
０Ｗ（選択比：１．９）」に設定して１５分間エッチン
グを行い、次に「５００Ｗ（選択比：１．０）」に設定
して１５分間エッチングを行い、最後に再び「１０００
Ｗ（選択比：１．９）」に設定して１５分間エッチング
を行ってエッチングを完了した。その結果、図１（ｂ）
に示す如き「非球面形状」を持つマイクロレンズアレイ
を得ることができた。実施例２上記エッチング対象物を反応性イオンエッチング装置に
セットし、エッチング条件を実験例２の如くに設定し
た。この状態で、基板バイアスＲＦパワーを、先ず「０
Ｗ（選択比：０．５）」に設定して１５分間エッチング
を行い、次に「−８００Ｗ（選択比：２．０）」に設定
して１５分間エッチングを行い、最後に再び「０Ｗ（選
択比：０．５）」に設定して１５分間エッチングを行っ
てエッチングを完了した。その結果、図１（ｃ）に示す
如き「非球面形状」を持つマイクロレンズアレイを得る
ことができた。なお、実施例１，２において、上部電極
Ｒｆパワー、基板バイアスＲＦパワーの切り換えは「１
分間の時間をかけ」て行い、切り替えの際、選択比が連
続的且つ滑らかに変化するようにした。

【００１２】実施例３上記エッチング対象物を反応性イオンエッチング装置に
セットし、エッチング条件を実験例３の如くに設定し
た。この状態で、コイル電流を「２０Ａ（選択比：１．
１）」に設定し、エッチングを行いつつ次第にコイル電
流を増大させ、コイル電流の変化を調整することによ
り、図１（ｄ）に示す如き、円錐レンズのアレイを得る
ことができた。実施例４上記エッチング対象物を反応性イオンエッチング装置に
セットし、エッチング条件を実験例４の如くに設定し
た。この状態で、基板温度を「−１０度Ｃ（選択比：
２．５）」に設定し、エッチングを行いつつ次第に基板
温度を高め、基板温度の変化を調整することにより、図
１（ｅ）に示す如き、台形形状のマイクロレンズのアレ
イを得ることができた。上には形成される第２表面形状
として「軸対称なマイクロレンズ」の場合を説明した
が、第１表面形状やエッチングの際の選択比の変化の条
件に応じて、他の形状の第２表面形状、例えば「シリン
ダ面やプリズム面、回転楕円面等」の作成が可能であ
る。

【００１３】図１、図２に即して説明した実施の形態
は、基板１０上に形成されたレジスト層１２に所望の第
１表面形状を形成し、第１表面形状を出発形状として、
基板１０とレジスト層１２とに対して反応性イオンエッ
チングを行いつつ、エッチングの選択比を制御して、第
１表面形状を、所望の第２表面形状に変形して基板１０
に転写する曲面形成方法において、反応性イオンエッチ
ングを行う反応性イオンエッチング装置における、上部
電極ＲＦパワー、基板バイアスＲＦパワー、コイル電
流、基板温度のうちの任意の１を変化させることによ
り、エッチングの選択比を変化させることを特徴とする
曲面形成方法（請求項１）である。実施例１は、反応性
イオンエッチング装置の上部電極ＲＦパワーを変化させ
てエッチングの選択比を変化させるものであり（請求項
２）、実施例２は、反応性イオンエッチング装置の基板
バイアスＲＦパワーを変化させてエッチングの選択比を
変化させるものであり（請求項３）、実施例３は、反応
性イオンエッチング装置のコイル電流を変化させてエッ
チングの選択比を変化させるものであり（請求項４）、
実施例４は、反応性イオンエッチング装置の基板温度を
変化させてエッチングの選択比を変化させるものである
（請求項５）。また、図２に即して説明した実施の形態
および実施例１〜４では、基板１０が合成石英基板、レ
ジスト層１２がフォトレジスト層で、導入ガスがＣＨＦ
₃，ＣＦ₄，Ｏ₂であリ（請求項６）、実施例１〜４は何
れも、導入ガスの比率が、ＣＨＦ₃：ＣＦ₄：Ｏ₂＝１：
１０：２である。

【００１４】実施例１〜４はまた、選択比を経時に、連
続的および／または段階的に変化させるものであり（請
求項７）。これら実施例１〜４によれば、光学的曲面を
形成された光学素子が得られ（請求項８）、これら光学
素子は「光学的曲面が屈折面であるレンズ」であり（請
求項９）、レンズは「マイクロレンズ」である（請求項
１０）。

【００１５】

【発明の効果】以上に説明したように、この発明によれ
ば新規な曲面形成方法および光学素子を実現することが
できる。この曲面形成方法によれば、上に説明したよう
に、支持基板に所望の曲面を形成できる。このように形
成された曲面は光学素子の屈折面や反射面形状として利
用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の曲面形成方法における、選択比を変
化させることの意義を説明するための図である。

【図２】曲面形成方法の実施に用いる反応性イオンエッ
チング装置を説明するための図である。

【図３】上部電極ＲＦパワーの変化による選択比の変化
の様子を示す図である。

【図４】基板バイアスＲＦパワーの変化による選択比の
変化の様子を示す図である。

【図５】コイル電流の変化による選択比の変化の様子を
示す図である。

【図６】基板温度の変化による選択比の変化の様子を示
す図である。

【符号の説明】

１０基板１２レジスト層２０反応室２２上部電極２４下部電極２３ＲＦパワー電源２５ＲＦパワー電源２７コイル

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に形成されたレジスト層に所望の第
１表面形状を形成し、上記第１表面形状を出発形状とし
て、上記基板とレジスト層とに対して反応性イオンエッ
チングを行いつつ、エッチングの選択比を制御して、上
記第１表面形状を、所望の第２表面形状に変形して上記
基板に転写する曲面形成方法において、反応性イオンエッチングを行う反応性イオンエッチング
装置における、上部電極ＲＦパワー、基板バイアスＲＦ
パワー、コイル電流、基板温度のうちの任意の１を変化
させることにより、エッチングの選択比を変化させるこ
とを特徴とする曲面形成方法。
【請求項２】請求項１記載の曲面形成方法において、反応性イオンエッチング装置の上部電極ＲＦパワーを変
化させて、エッチングの選択比を変化させることを特徴
とする曲面形成方法。
【請求項３】請求項１記載の曲面形成方法において、反応性イオンエッチング装置の基板バイアスＲＦパワー
を変化させて、エッチングの選択比を変化させることを
特徴とする曲面形成方法。
【請求項４】請求項１記載の曲面形成方法において、反応性イオンエッチング装置のコイル電流を変化させ
て、エッチングの選択比を変化させることを特徴とする
曲面形成方法。
【請求項５】請求項１記載の曲面形成方法において、反応性イオンエッチング装置の基板温度を変化させて、
エッチングの選択比を変化させることを特徴とする曲面
形成方法。
【請求項６】請求項１〜５の任意の１に記載の曲面形成
方法において、基板が合成石英基板、レジスト層がフォトレジスト層で
あって、導入ガスが、ＣＨＦ₃，ＣＦ₄，Ｏ₂であることを特徴と
する曲面形成方法。
【請求項７】請求項１〜６の任意の１に記載の曲面形成
方法において、選択比を経時に、連続的および／または段階的に変化さ
せることを特徴とする曲面形成方法。
【請求項８】請求項１〜７の任意の１に記載の曲面形成
方法により、光学的曲面を形成されたことを特徴とする
光学素子。
【請求項９】請求項８記載の光学素子において、光学的曲面が屈折面であるレンズとして形成された光学
素子。
【請求項１０】請求項９記載の光学素子において、レンズがマイクロレンズであることを特徴とする光学素
子。