JP2004361635A - 曲面微細構造の形成方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】曲面に対して微細構造を精度良く位置合わせして形成することが可能な曲面微細構造の形成方法を提供する。
【解決手段】曲面１ｃを有する母材１に可撓性膜２を曲面１ｃから離間した状態で取り付け、可撓性膜２の母材１と反対側の一面２ｂに微細構造３ａを形成し、可撓性膜２を母材１の曲面１ｃに沿って接合させることを特徴とする曲面微細構造の形成方法を採用する。
【選択図】 図１
【解決手段】曲面１ｃを有する母材１に可撓性膜２を曲面１ｃから離間した状態で取り付け、可撓性膜２の母材１と反対側の一面２ｂに微細構造３ａを形成し、可撓性膜２を母材１の曲面１ｃに沿って接合させることを特徴とする曲面微細構造の形成方法を採用する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、曲面微細構造の形成方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
回折格子等の微細構造を曲面上に形成する方法として、特許文献１に記載された方法が知られている。この従来の方法は、マザー基板上に、ピッチが中心から外側に向かって広がる回折格子の形状を形成し、回折格子の形状を膜状の可撓性材料で型取り、この可撓性材料を曲面を有するマスター基板の前記曲面上に貼り付ける工程とから構成されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−５５０９号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の方法では、回折格子の形状を形成してからマスター基板に貼り付けているため、マスター基板の曲面に対して回折格子を精密に位置合わせすることが困難であるという問題があった。特に従来の方法では、ミクロン（マイクロメートル）オーダーの加工精度を有する回折格子を対象としており、サブミクロンオーダーの加工精度が要求される反射防止材などの形成には適用できないという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、曲面に対して微細構造を精度良く位置合わせして形成することが可能な曲面微細構造の形成方法の提供を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明は以下の構成を採用した。
本発明の曲面微細構造の形成方法は、曲面を有する母材に可撓性膜を前記曲面から離間した状態で取り付け、前記可撓性膜の前記母材と反対側の一面に微細構造を形成し、前記可撓性膜を前記母材の曲面に沿って接合させることを特徴とする。この構成により、可撓性膜を前記母材に仮固定した状態で、前記可撓性膜の一面に微細構造を形成し、その後に可撓性膜を母材に接合させるので、母材の曲面に対する微細構造の位置合わせを精密に行うことができる。
尚、前記可撓性膜は、支持層と被加工層とが積層されてなるものであっても良い。
【０００７】
また、本発明の曲面微細構造の形成方法は、先に記載の曲面微細構造の形成方法であり、土台基板に前記可撓性膜を積層してから、前記可撓性膜を前記母材に取り付け、前記土台基板を除去した後、前記微細構造を形成することを特徴とする。この構成により、土台基板に可撓性膜を保持させた状態で母材に可撓性膜を土台基板ごと取り付けるので、可撓性膜が薄くても母材に容易に取り付けることができる。また、可撓性膜を薄くできるため、可撓性膜を曲面上に接合させた場合に可撓性膜の曲率半径と母材の曲面の曲率半径がほぼ同程度になり、加工精度の高い微細構造を形成することができる。
【０００８】
また、本発明の曲面微細構造の形成方法は、先に記載の曲面微細構造の形成方法であり、前記可撓性膜が、前記土台基板に積層される被加工層と、該被加工層に積層される支持層により構成されることを特徴とする。この構成により、土台基板に対して被加工層を形成するので、薄膜上に形成する場合よりも容易でプロセスの自由度が高まり、被加工層における応力制御がしやすくなり、歩留まりも向上できる。
【０００９】
また、本発明の曲面微細構造の形成方法は、先に記載の曲面微細構造の形成方法であり、前記母材は、前記曲面と、前記曲面の周囲に設けられて前記可撓性膜が接合される被接合部とから構成されることを特徴とする。この構成により、曲面が凹曲面、凸曲面のいずれの場合にも適用することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態を図面を参照して説明する。図１には本実施形態の曲面微細構造の形成方法の工程図を示す。図１Ａには母材に可撓性膜を取り付ける工程を示し、図１Ｂには可撓性膜上に被加工層を形成する工程を示し、図１Ｃには可撓性膜上に微細構造を形成する工程を示し、図１Ｄには可撓性膜を母材に接合させる工程を示している。尚、これらの図において図示される各部の大きさや厚さや寸法等は、実際の曲面微細構造の形成工程における大きさ、厚さ、寸法等とは異なっている（第２の実施形態以降についても同様である）。
【００１１】
まず、図１Ａに示すように、曲面を有する母材１に可撓性膜２を取り付ける。ここで用いる母材１は、板状の母材本体１ａから構成されている。母材本体１ａの上面１ｂ側には凹曲面部１ｃ（曲面）が設けられており、また上面１ｂの凹曲面部１ｃを囲む部分が被接合部１ｄとされている。また、凹曲面部１ｃ及び被接合部１ｄの表面には図示略の接着層が形成されている。母材１の材質としては、Ａｌ、Ｎｉ、ステンレス、Ｓｉ、ガラスなどを例示できる。
【００１２】
母材本体１ａの上面１ｂからの凹曲面部１ｃの深さｄは例えば１００〜３００μｍ程度であり、凹曲面部１ｃの曲率半径ｒは例えば５〜２０ｍｍ程度である。尚、凹曲面部１ｃの深さｄ及び曲率半径ｒは例示した範囲に限定されるものではない。
【００１３】
また、可撓性膜２は、厚さ１０〜１００μｍ程度の金属、酸化物、樹脂等からなるものである。具体的な材質の例として、Ａｌ、Ｎｉ、Ａｕ、Ｓｉ、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、ガラス、パリレン、ポリイミドなどを例示できる。
【００１４】
図１Ａに示すように、可撓性膜２の下面２ａを母材１の被接合部１ｄに接合させて、母材１に対して可撓性膜２を凹曲面部１ｃから離間させた状態で取り付ける。可撓性膜２は被接合部１ｄに形成された図示略の接着層に密着させることが好ましい。これにより、可撓性膜２と凹曲面部１ｃの間に密閉された空間Ｓが形成される。
【００１５】
次に、図１Ｂに示すように、可撓性膜２の母材１と反対側の一面２ｂ上に被加工層３を形成する。被加工層３は、厚さ０．１〜１０μｍ程度の金属、酸化物、樹脂等からなるものである。具体的な材質の例として、Ａｌ、Ｎｉ、Ａｕ、Ｓｉ、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、ガラス、パリレン、ポリイミド、レジストなどを例示できる。被加工層３の材質は、可撓性膜２と同じでも別でも良い。被加工層３の形成は、被加工層３の材質によって、蒸着法、スパッタリング法、塗布法などを選択して行うことができる。
【００１６】
次に、図１Ｃに示すように、被加工層３に対して加工を行って、可撓性膜２の母材１と反対側の一面２ｂ上に微細構造３ａを形成する。被加工層３に対する加工方法としては、被加工層３が金属若しくは酸化物の場合にはエッチング法等の公知の方法を用いることが好ましい。また、被加工層３が樹脂の場合にはエッチング法やフォトリソグラフィ法等の公知の方法を用いることが好ましい。
【００１７】
次に、図１Ｄに示すように、微細構造３ａが形成された被加工層３及び可撓性膜２を母材１の凹曲面部１ｃに接合させる。可撓性膜２及び被加工層３を凹曲面部１ｃに接合するには、可撓性膜２と凹曲面部１ｃとの間の密閉空間Ｓを減圧して、可撓性膜２を凹曲面部１ｃ側に変形させる。これにより、可撓性膜２及び被加工層３に触れることなく可撓性膜２を凹曲面部１ｃ全面に沿わせて接合できる。尚、可撓性膜２及び凹曲面部１ｃは、凹曲面部１ｃ上に形成した接着層によって接合される。
【００１８】
図２には、被加工層３に形成した微細構造３ａの一例を示す。図２Ａは被加工層３の平面模式図であり、図２Ｂは図２ＡのＸ−Ｘ線に対応する断面模式図である。図２Ａ及び図２Ｂに示すように、本実施形態の微細構造３ａは、被加工層３の表面にすり鉢状の微細孔３ｂ…が多数形成されて構成されている。被加工層３の表面における微細孔３ｂの直径Ｒは０．１〜０．２μｍ程度であり、隣接する微細孔３ｂ、３ｂ同士のピッチＰは０．１〜０．３μｍ程度であり、微細孔３ｂの深さＤは０．２〜０．３μｍ程度であり、微細孔３ｂの形成密度は２×１０７〜３×１０７個／ｍｍ２程度である。
【００１９】
上記のようにして得られた微細構造３ａを有する被加工層３は、成形型として用いることができる。すなわち、微細構造３ａを成形型として用いることにより、微細構造３ａの形状に対応した成形面を有する成型品を得ることができる。この成型品は例えば、反射防止材などに利用することができる。
【００２０】
上記の曲面微細構造３ａの形成方法によれば、凹曲面部１ｃ上に微細構造３ａを容易に形成させることができる。
また、可撓性膜２を母材１に仮固定した状態で、可撓性膜２の一面２ｂに微細構造３ａを形成し、その後に可撓性膜２を母材１に接合させるので、母材１の凹曲面部１ｃに対する微細構造３ａの位置合わせを精密に行うことができる。
【００２１】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態を図面を参照して説明する。図３には本実施形態の曲面微細構造の形成方法の工程図を示す。図３Ａには母材上に可撓性膜及び被加工層を形成する工程を示し、図３Ｂには被加工層を加工して可撓性膜上に微細構造を形成する工程を示し、図３Ｃには可撓性膜を母材に接合させる工程を示している。尚、図３に示す構成要素のうち、図１に示した第１の実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付してその説明を省略する。
【００２２】
まず、図３Ａに示すように、曲面を有する母材１１に可撓性膜２を取り付け、更に被加工層３を形成する。
本実施形態で用いる母材１１は、板状の母材本体１１ａから構成されている。母材本体１１ａの上面１１ｂ側に凹部１１ｃが設けられ、かつ凹部１１ｃ内に凸球面部１１ｄが設けられている。上面１１ｂの凹部１１ｃを囲む部分が被接合部１１ｅとされている。被接合部１１ｅは、凸球面部１１ｄの頂部１１ｄ１とほぼ同じ高さか、或いは凸球面部１１ｄの頂部１１ｄ１よりも高い位置に形成されている。また、被接合部１１ｅ、凸球面部１１ｄ及び凹部１１ｃの全面には図示略の接着層が形成されている。
【００２３】
母材本体１１ａの上面１１ｂからの凹部１１ｃの深さｄは例えば１００〜３００μｍ程度であり、凸曲面部１１ｄの曲率半径ｒは例えば５〜２０ｍｍ程度であり、凹部１１ｃの底面から凸曲面部の頂部１１ｄ１までの高さｈは例えば１００〜３００μｍ程度である。尚、これらの寸法は例示した範囲に限定されるものではない。母材１１の材質としては、Ａｌ、Ｎｉ、ステンレス、Ｓｉ、ガラスなどを例示できる。
【００２４】
図３Ａに示すように、可撓性膜２の下面を母材１１の被接合部１１ｅに接合させることにより、母材１１に対して可撓性膜２を凸球面部１１ｄから離間させた状態で取り付ける。可撓性膜２は被接合部１１ｅに形成された図示略の接着層に密着させることが好ましい。これにより、可撓性膜２と凸球面部１１ｄの間に密閉された空間Ｓが形成される。更に、可撓性膜２の母材１１と反対側の一面２ｂ上に被加工層３を形成する。
【００２５】
次に、図３Ｂに示すように、第１の実施形態の場合と同様に被加工層３に対する加工を行って、可撓性膜２の母材１１と反対側の一面２ｂ上に微細構造３ａを形成する。
次に、図２Ｃに示すように、微細構造３ａが形成された被加工層３及び可撓性膜２を母材１１の凸球面部１１ｄに接合させる。可撓性膜２及び被加工層３を凸球面部１１ｄに接合するには、第１の実施形態の場合と同様にして、可撓性膜２と凹曲面部１ｃとの間の密閉空間Ｓを減圧し、可撓性膜２を凸球面部１１ｄ側に変形させて、可撓性膜２を凸球面部１１ｄの全面に沿わせて接合させる。
【００２６】
上記の曲面微細構造の形成方法によれば、凸球面部１１ｄ上に微細構造３ａを容易に形成させることができる。また、第１の実施形態と同様に、凸球面部１１ｄに対する微細構造３ａの位置合わせを精密に行うことができる。
【００２７】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態を図面を参照して説明する。図４には本実施形態の曲面微細構造の形成方法の工程図を示す。図４Ａには土台基板に可撓性膜を取り付ける工程を示し、図４Ｂには母材に土台基板及び可撓性膜を取り付ける工程を示し、図４Ｃには土台基板を取り除く工程を示し、図４Ｄには可撓性膜上に被加工層を形成する工程を示し、図４Ｅには被加工層を加工して可撓性膜上に微細構造を形成する工程を示し、図４Ｆには可撓性膜を母材に接合させる工程を示している。尚、図４に示す構成要素のうち、図１に示した第１の実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付してその説明を省略する。
【００２８】
まず、図４Ａに示すように、土台基板５に可撓性膜２をスパッタリング法などにより積層する。
本実施形態で用いる土台基板５には、厚さ１００〜５００μｍ程度のＳｉ板、若しくはガラス板を用いることができる。土台基板５は平坦性に優れたものが好ましい。また、可撓性膜２としては、厚さ０．５〜１００μｍ程度の金属、酸化物、樹脂等からなるものが好ましく、具体的な材質の例として、Ａｌ、Ｎｉ、Ａｕ、Ｓｉ、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、ガラス、パリレン、ポリイミドなどを例示できる。特に、第１の実施形態の可撓性膜２と比較して薄いものを用いることができる。
【００２９】
次に、図４Ｂに示すように、凹曲面部１ｃを有する母材１に可撓性膜２を土台基板５とともに取り付ける。本実施形態で用いる母材１は、第１の実施形態で説明したものと同一のものを用いることができる。図４Ｂに示すように、可撓性膜２の下面２ａを母材１の被接合部１ｄに接合させることにより、母材１に対して可撓性膜２を凹曲面部１ｃから離間させた状態で取り付ける。このようにして、母材１側に可撓性膜２を配置させ、その上に土台基板５を配置させる。
【００３０】
次に、図４Ｃに示すように、土台基板５を除去して可撓性膜２を露出させる。土台基板５としてＳｉ板を用いる場合には、例えばＸｅＦガスを用いたエッチング等により除去する。また土台基板５としてガラス板を用いる場合には、例えば湿式エッチング等により除去する。
【００３１】
次に、図４Ｄに示すように可撓性膜２上に被加工層３を形成し、更に図４Ｅに示すように被加工層３に対して加工を行って可撓性膜２の母材１と反対側の一面２ｂ上に微細構造３ａを形成する。
そして図４Ｆに示すように、微細構造３ａが形成された被加工層３及び可撓性膜２を母材１の凹曲面部１ｃに接合させる。可撓性膜２及び被加工層３を凹曲面部１ｃに接合するには、第１の実施形態の場合と同様にして、可撓性膜２と凹曲面部１ｃとの間の密閉空間Ｓを減圧し、可撓性膜２を凹曲面部１ｃ側に変形させて、可撓性膜２を凹曲面部１ｃの全面に沿わせて接合させる。
【００３２】
上記の曲面微細構造の形成方法によれば、凹曲面部１ｃ上に微細構造３ａを容易に形成させることができる。また、第１の実施形態と同様に、凹曲面部１ｃに対する微細構造３ａの位置合わせを精密に行うことができる。更に、土台基板５に可撓性膜２を保持させた状態で母材１に可撓性膜２を土台基板５ごと取り付けるので、可撓性膜２が薄くても母材１に容易に取り付けることができる。従って、可撓性膜２を薄くできるため、可撓性膜２を凹曲面部１ｃ上に接合させた場合に可撓性膜２の曲率半径と母材１の凹曲面部１ｃの曲率半径がほぼ同程度になり、加工精度の高い微細構造３ａを形成することができる。
【００３３】
（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態を図面を参照して説明する。図５には本実施形態の曲面微細構造の形成方法の工程図を示す。図５Ａには土台基板上に被加工層と可撓性膜を形成する工程を示し、図５Ｂには母材に土台基板及び可撓性膜及び被加工層を取り付ける工程を示し、図５Ｃには土台基板を取り除く工程を示し、図５Ｄには被加工層を加工して可撓性膜上に微細構造を形成する工程を示し、図５Ｅには可撓性膜を母材に接合させる工程を示している。尚、図５に示す構成要素のうち、図１に示した第１の実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付してその説明を省略する。
【００３４】
まず、図５Ａに示すように、土台基板５に被加工層３及び支持層１２（可撓性膜）をスパッタリング法、蒸着法、塗布法などにより順次積層する。
本実施形態で用いる土台基板５は、第３の実施形態の土台基板５と同一構成のものを用いることができる。また支持層１２（可撓性膜）としては、厚さ０．５〜１００μｍ程度の金属、酸化物、樹脂等からなるものが好ましく、具体的な材質の例として、Ａｌ、Ｎｉ、Ａｕ、Ｓｉ、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、ガラス、パリレン、ポリイミドなどを例示できる。特に、第１の実施形態の可撓性膜２と比較して薄いものを用いることができる。更に被加工層３としては第１〜第３の実施形態の被加工層３と同一構成のものを用いることができる。
【００３５】
次に、図５Ｂに示すように、曲面を有する母材１に支持層１２及び被加工層３を土台基板５とともに取り付ける。本実施形態で用いる母材１は、第１の実施形態で説明したものと同一のものを用いることができる。図５Ｂに示すように、支持層１２の下面１２ａを母材１の被接合部１ｄに接合させることにより、母材１に対して支持層１２を凹曲面部１ｃから離間させた状態で取り付ける。このようにして、母材１側に支持層１２を配置させ、その上に被加工層３を配置させ、更にその上に土台基板５を配置させる。
【００３６】
次に、図５Ｃに示すように、土台基板５を除去して被加工層３を露出させる。土台基板５としてＳｉ板を用いる場合には、例えばＸｅＦガスを用いたエッチング等により除去する。また土台基板５としてガラス板を用いる場合には、例えば湿式エッチング等により除去する。
【００３７】
次に、図５Ｄに示すように被加工層３に対して加工を行って支持層の母材１と反対側の一面１２ｂ上に微細構造３ａを形成する。
そして図５Ｅに示すように、微細構造３ａが形成された被加工層３及び支持層１２を母材１の凹曲面部１ｃに接合させる。支持層１２及び被加工層３を凹曲面部１ｃに接合するには、第１の実施形態の場合と同様にして、支持層１２と凹曲面部１ｃとの間の密閉空間Ｓを減圧し、支持層１２を凹曲面部１ｃ側に変形させて、支持層１２を凹曲面部１ｃ全面に沿わせて接合させる。
【００３８】
上記の曲面微細構造の形成方法によれば、凹曲面部１ｃ上に微細構造３ａを容易に形成させることができる。また、第１の実施形態と同様に、母材１の凹曲面部１ｃに対する微細構造３ａの位置合わせを精密に行うことができる。更に、土台基板５に支持層１２を保持させた状態で母材１に支持層１２を土台基板５ごと取り付けるので、支持層１２が薄くても母材１に容易に取り付けることができる。従って、支持層１２を薄くできるため、支持層１２を凹曲面部１ｃ上に接合させた場合に支持層１２の曲率半径と母材１の曲面の曲率半径がほぼ同程度になり、加工精度の高い微細構造３ａを形成することができる。また、土台基板５に対して被加工層３を形成するので、薄膜上に形成する場合よりも容易でプロセスの自由度が高まり、被加工層３における応力制御がしやすくなり、歩留まりも向上できる。
【００３９】
なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば、可撓性膜２と凹曲面部１ｃまたは凸球面部１１ｄとの接合に接着層を用いた例を説明したが、本発明はこれに限らず、可撓性膜２と母材１が金属同士であれば金属融着させても良く、可撓性膜２を母材１に静電引力で接合させても良く、真空引きを保持させた状態で接合させても良い。また、可撓性膜２を熱膨張性の高い金属で形成し、可撓性膜２と母材１を加熱して可撓性膜２を膨張変形させることで凹曲面部１ｃまたは凸球面部１１ｄに接合させても良い。また、加熱により可撓性膜２を軟化させることで可撓性膜２を凹曲面部１ｃまたは凸球面部１１ｄに接合させても良い。
【００４０】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明の曲面微細構造の形成方法によれば、可撓性膜を前記母材に仮固定した状態で、前記可撓性膜の一面に微細構造を形成し、その後に可撓性膜を母材に接合させるので、母材の曲面に対する微細構造の位置合わせを精密に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態である曲面微細構造の形成方法の工程図。
【図２】第１の実施形態の曲面微細構造の形成方法により形成された微細構造を示す模式図。
【図３】第２の実施形態である曲面微細構造の形成方法の工程図。
【図４】第３の実施形態である曲面微細構造の形成方法の工程図。
【図５】第４の実施形態である曲面微細構造の形成方法の工程図。
【符号の説明】
１、１１…母材、１ｃ…凹曲面部（曲面）、１ｄ、１１ｅ…被接合部、１１ｄ…凸球面部（曲面）、２…可撓性膜、２ｂ…母材と反対側の一面、３…被加工層、３ａ…微細構造、５…土台基板、１２…支持層（可撓性膜）
【発明の属する技術分野】
本発明は、曲面微細構造の形成方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
回折格子等の微細構造を曲面上に形成する方法として、特許文献１に記載された方法が知られている。この従来の方法は、マザー基板上に、ピッチが中心から外側に向かって広がる回折格子の形状を形成し、回折格子の形状を膜状の可撓性材料で型取り、この可撓性材料を曲面を有するマスター基板の前記曲面上に貼り付ける工程とから構成されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−５５０９号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の方法では、回折格子の形状を形成してからマスター基板に貼り付けているため、マスター基板の曲面に対して回折格子を精密に位置合わせすることが困難であるという問題があった。特に従来の方法では、ミクロン（マイクロメートル）オーダーの加工精度を有する回折格子を対象としており、サブミクロンオーダーの加工精度が要求される反射防止材などの形成には適用できないという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、曲面に対して微細構造を精度良く位置合わせして形成することが可能な曲面微細構造の形成方法の提供を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明は以下の構成を採用した。
本発明の曲面微細構造の形成方法は、曲面を有する母材に可撓性膜を前記曲面から離間した状態で取り付け、前記可撓性膜の前記母材と反対側の一面に微細構造を形成し、前記可撓性膜を前記母材の曲面に沿って接合させることを特徴とする。この構成により、可撓性膜を前記母材に仮固定した状態で、前記可撓性膜の一面に微細構造を形成し、その後に可撓性膜を母材に接合させるので、母材の曲面に対する微細構造の位置合わせを精密に行うことができる。
尚、前記可撓性膜は、支持層と被加工層とが積層されてなるものであっても良い。
【０００７】
また、本発明の曲面微細構造の形成方法は、先に記載の曲面微細構造の形成方法であり、土台基板に前記可撓性膜を積層してから、前記可撓性膜を前記母材に取り付け、前記土台基板を除去した後、前記微細構造を形成することを特徴とする。この構成により、土台基板に可撓性膜を保持させた状態で母材に可撓性膜を土台基板ごと取り付けるので、可撓性膜が薄くても母材に容易に取り付けることができる。また、可撓性膜を薄くできるため、可撓性膜を曲面上に接合させた場合に可撓性膜の曲率半径と母材の曲面の曲率半径がほぼ同程度になり、加工精度の高い微細構造を形成することができる。
【０００８】
また、本発明の曲面微細構造の形成方法は、先に記載の曲面微細構造の形成方法であり、前記可撓性膜が、前記土台基板に積層される被加工層と、該被加工層に積層される支持層により構成されることを特徴とする。この構成により、土台基板に対して被加工層を形成するので、薄膜上に形成する場合よりも容易でプロセスの自由度が高まり、被加工層における応力制御がしやすくなり、歩留まりも向上できる。
【０００９】
また、本発明の曲面微細構造の形成方法は、先に記載の曲面微細構造の形成方法であり、前記母材は、前記曲面と、前記曲面の周囲に設けられて前記可撓性膜が接合される被接合部とから構成されることを特徴とする。この構成により、曲面が凹曲面、凸曲面のいずれの場合にも適用することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態を図面を参照して説明する。図１には本実施形態の曲面微細構造の形成方法の工程図を示す。図１Ａには母材に可撓性膜を取り付ける工程を示し、図１Ｂには可撓性膜上に被加工層を形成する工程を示し、図１Ｃには可撓性膜上に微細構造を形成する工程を示し、図１Ｄには可撓性膜を母材に接合させる工程を示している。尚、これらの図において図示される各部の大きさや厚さや寸法等は、実際の曲面微細構造の形成工程における大きさ、厚さ、寸法等とは異なっている（第２の実施形態以降についても同様である）。
【００１１】
まず、図１Ａに示すように、曲面を有する母材１に可撓性膜２を取り付ける。ここで用いる母材１は、板状の母材本体１ａから構成されている。母材本体１ａの上面１ｂ側には凹曲面部１ｃ（曲面）が設けられており、また上面１ｂの凹曲面部１ｃを囲む部分が被接合部１ｄとされている。また、凹曲面部１ｃ及び被接合部１ｄの表面には図示略の接着層が形成されている。母材１の材質としては、Ａｌ、Ｎｉ、ステンレス、Ｓｉ、ガラスなどを例示できる。
【００１２】
母材本体１ａの上面１ｂからの凹曲面部１ｃの深さｄは例えば１００〜３００μｍ程度であり、凹曲面部１ｃの曲率半径ｒは例えば５〜２０ｍｍ程度である。尚、凹曲面部１ｃの深さｄ及び曲率半径ｒは例示した範囲に限定されるものではない。
【００１３】
また、可撓性膜２は、厚さ１０〜１００μｍ程度の金属、酸化物、樹脂等からなるものである。具体的な材質の例として、Ａｌ、Ｎｉ、Ａｕ、Ｓｉ、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、ガラス、パリレン、ポリイミドなどを例示できる。
【００１４】
図１Ａに示すように、可撓性膜２の下面２ａを母材１の被接合部１ｄに接合させて、母材１に対して可撓性膜２を凹曲面部１ｃから離間させた状態で取り付ける。可撓性膜２は被接合部１ｄに形成された図示略の接着層に密着させることが好ましい。これにより、可撓性膜２と凹曲面部１ｃの間に密閉された空間Ｓが形成される。
【００１５】
次に、図１Ｂに示すように、可撓性膜２の母材１と反対側の一面２ｂ上に被加工層３を形成する。被加工層３は、厚さ０．１〜１０μｍ程度の金属、酸化物、樹脂等からなるものである。具体的な材質の例として、Ａｌ、Ｎｉ、Ａｕ、Ｓｉ、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、ガラス、パリレン、ポリイミド、レジストなどを例示できる。被加工層３の材質は、可撓性膜２と同じでも別でも良い。被加工層３の形成は、被加工層３の材質によって、蒸着法、スパッタリング法、塗布法などを選択して行うことができる。
【００１６】
次に、図１Ｃに示すように、被加工層３に対して加工を行って、可撓性膜２の母材１と反対側の一面２ｂ上に微細構造３ａを形成する。被加工層３に対する加工方法としては、被加工層３が金属若しくは酸化物の場合にはエッチング法等の公知の方法を用いることが好ましい。また、被加工層３が樹脂の場合にはエッチング法やフォトリソグラフィ法等の公知の方法を用いることが好ましい。
【００１７】
次に、図１Ｄに示すように、微細構造３ａが形成された被加工層３及び可撓性膜２を母材１の凹曲面部１ｃに接合させる。可撓性膜２及び被加工層３を凹曲面部１ｃに接合するには、可撓性膜２と凹曲面部１ｃとの間の密閉空間Ｓを減圧して、可撓性膜２を凹曲面部１ｃ側に変形させる。これにより、可撓性膜２及び被加工層３に触れることなく可撓性膜２を凹曲面部１ｃ全面に沿わせて接合できる。尚、可撓性膜２及び凹曲面部１ｃは、凹曲面部１ｃ上に形成した接着層によって接合される。
【００１８】
図２には、被加工層３に形成した微細構造３ａの一例を示す。図２Ａは被加工層３の平面模式図であり、図２Ｂは図２ＡのＸ−Ｘ線に対応する断面模式図である。図２Ａ及び図２Ｂに示すように、本実施形態の微細構造３ａは、被加工層３の表面にすり鉢状の微細孔３ｂ…が多数形成されて構成されている。被加工層３の表面における微細孔３ｂの直径Ｒは０．１〜０．２μｍ程度であり、隣接する微細孔３ｂ、３ｂ同士のピッチＰは０．１〜０．３μｍ程度であり、微細孔３ｂの深さＤは０．２〜０．３μｍ程度であり、微細孔３ｂの形成密度は２×１０７〜３×１０７個／ｍｍ２程度である。
【００１９】
上記のようにして得られた微細構造３ａを有する被加工層３は、成形型として用いることができる。すなわち、微細構造３ａを成形型として用いることにより、微細構造３ａの形状に対応した成形面を有する成型品を得ることができる。この成型品は例えば、反射防止材などに利用することができる。
【００２０】
上記の曲面微細構造３ａの形成方法によれば、凹曲面部１ｃ上に微細構造３ａを容易に形成させることができる。
また、可撓性膜２を母材１に仮固定した状態で、可撓性膜２の一面２ｂに微細構造３ａを形成し、その後に可撓性膜２を母材１に接合させるので、母材１の凹曲面部１ｃに対する微細構造３ａの位置合わせを精密に行うことができる。
【００２１】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態を図面を参照して説明する。図３には本実施形態の曲面微細構造の形成方法の工程図を示す。図３Ａには母材上に可撓性膜及び被加工層を形成する工程を示し、図３Ｂには被加工層を加工して可撓性膜上に微細構造を形成する工程を示し、図３Ｃには可撓性膜を母材に接合させる工程を示している。尚、図３に示す構成要素のうち、図１に示した第１の実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付してその説明を省略する。
【００２２】
まず、図３Ａに示すように、曲面を有する母材１１に可撓性膜２を取り付け、更に被加工層３を形成する。
本実施形態で用いる母材１１は、板状の母材本体１１ａから構成されている。母材本体１１ａの上面１１ｂ側に凹部１１ｃが設けられ、かつ凹部１１ｃ内に凸球面部１１ｄが設けられている。上面１１ｂの凹部１１ｃを囲む部分が被接合部１１ｅとされている。被接合部１１ｅは、凸球面部１１ｄの頂部１１ｄ１とほぼ同じ高さか、或いは凸球面部１１ｄの頂部１１ｄ１よりも高い位置に形成されている。また、被接合部１１ｅ、凸球面部１１ｄ及び凹部１１ｃの全面には図示略の接着層が形成されている。
【００２３】
母材本体１１ａの上面１１ｂからの凹部１１ｃの深さｄは例えば１００〜３００μｍ程度であり、凸曲面部１１ｄの曲率半径ｒは例えば５〜２０ｍｍ程度であり、凹部１１ｃの底面から凸曲面部の頂部１１ｄ１までの高さｈは例えば１００〜３００μｍ程度である。尚、これらの寸法は例示した範囲に限定されるものではない。母材１１の材質としては、Ａｌ、Ｎｉ、ステンレス、Ｓｉ、ガラスなどを例示できる。
【００２４】
図３Ａに示すように、可撓性膜２の下面を母材１１の被接合部１１ｅに接合させることにより、母材１１に対して可撓性膜２を凸球面部１１ｄから離間させた状態で取り付ける。可撓性膜２は被接合部１１ｅに形成された図示略の接着層に密着させることが好ましい。これにより、可撓性膜２と凸球面部１１ｄの間に密閉された空間Ｓが形成される。更に、可撓性膜２の母材１１と反対側の一面２ｂ上に被加工層３を形成する。
【００２５】
次に、図３Ｂに示すように、第１の実施形態の場合と同様に被加工層３に対する加工を行って、可撓性膜２の母材１１と反対側の一面２ｂ上に微細構造３ａを形成する。
次に、図２Ｃに示すように、微細構造３ａが形成された被加工層３及び可撓性膜２を母材１１の凸球面部１１ｄに接合させる。可撓性膜２及び被加工層３を凸球面部１１ｄに接合するには、第１の実施形態の場合と同様にして、可撓性膜２と凹曲面部１ｃとの間の密閉空間Ｓを減圧し、可撓性膜２を凸球面部１１ｄ側に変形させて、可撓性膜２を凸球面部１１ｄの全面に沿わせて接合させる。
【００２６】
上記の曲面微細構造の形成方法によれば、凸球面部１１ｄ上に微細構造３ａを容易に形成させることができる。また、第１の実施形態と同様に、凸球面部１１ｄに対する微細構造３ａの位置合わせを精密に行うことができる。
【００２７】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態を図面を参照して説明する。図４には本実施形態の曲面微細構造の形成方法の工程図を示す。図４Ａには土台基板に可撓性膜を取り付ける工程を示し、図４Ｂには母材に土台基板及び可撓性膜を取り付ける工程を示し、図４Ｃには土台基板を取り除く工程を示し、図４Ｄには可撓性膜上に被加工層を形成する工程を示し、図４Ｅには被加工層を加工して可撓性膜上に微細構造を形成する工程を示し、図４Ｆには可撓性膜を母材に接合させる工程を示している。尚、図４に示す構成要素のうち、図１に示した第１の実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付してその説明を省略する。
【００２８】
まず、図４Ａに示すように、土台基板５に可撓性膜２をスパッタリング法などにより積層する。
本実施形態で用いる土台基板５には、厚さ１００〜５００μｍ程度のＳｉ板、若しくはガラス板を用いることができる。土台基板５は平坦性に優れたものが好ましい。また、可撓性膜２としては、厚さ０．５〜１００μｍ程度の金属、酸化物、樹脂等からなるものが好ましく、具体的な材質の例として、Ａｌ、Ｎｉ、Ａｕ、Ｓｉ、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、ガラス、パリレン、ポリイミドなどを例示できる。特に、第１の実施形態の可撓性膜２と比較して薄いものを用いることができる。
【００２９】
次に、図４Ｂに示すように、凹曲面部１ｃを有する母材１に可撓性膜２を土台基板５とともに取り付ける。本実施形態で用いる母材１は、第１の実施形態で説明したものと同一のものを用いることができる。図４Ｂに示すように、可撓性膜２の下面２ａを母材１の被接合部１ｄに接合させることにより、母材１に対して可撓性膜２を凹曲面部１ｃから離間させた状態で取り付ける。このようにして、母材１側に可撓性膜２を配置させ、その上に土台基板５を配置させる。
【００３０】
次に、図４Ｃに示すように、土台基板５を除去して可撓性膜２を露出させる。土台基板５としてＳｉ板を用いる場合には、例えばＸｅＦガスを用いたエッチング等により除去する。また土台基板５としてガラス板を用いる場合には、例えば湿式エッチング等により除去する。
【００３１】
次に、図４Ｄに示すように可撓性膜２上に被加工層３を形成し、更に図４Ｅに示すように被加工層３に対して加工を行って可撓性膜２の母材１と反対側の一面２ｂ上に微細構造３ａを形成する。
そして図４Ｆに示すように、微細構造３ａが形成された被加工層３及び可撓性膜２を母材１の凹曲面部１ｃに接合させる。可撓性膜２及び被加工層３を凹曲面部１ｃに接合するには、第１の実施形態の場合と同様にして、可撓性膜２と凹曲面部１ｃとの間の密閉空間Ｓを減圧し、可撓性膜２を凹曲面部１ｃ側に変形させて、可撓性膜２を凹曲面部１ｃの全面に沿わせて接合させる。
【００３２】
上記の曲面微細構造の形成方法によれば、凹曲面部１ｃ上に微細構造３ａを容易に形成させることができる。また、第１の実施形態と同様に、凹曲面部１ｃに対する微細構造３ａの位置合わせを精密に行うことができる。更に、土台基板５に可撓性膜２を保持させた状態で母材１に可撓性膜２を土台基板５ごと取り付けるので、可撓性膜２が薄くても母材１に容易に取り付けることができる。従って、可撓性膜２を薄くできるため、可撓性膜２を凹曲面部１ｃ上に接合させた場合に可撓性膜２の曲率半径と母材１の凹曲面部１ｃの曲率半径がほぼ同程度になり、加工精度の高い微細構造３ａを形成することができる。
【００３３】
（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態を図面を参照して説明する。図５には本実施形態の曲面微細構造の形成方法の工程図を示す。図５Ａには土台基板上に被加工層と可撓性膜を形成する工程を示し、図５Ｂには母材に土台基板及び可撓性膜及び被加工層を取り付ける工程を示し、図５Ｃには土台基板を取り除く工程を示し、図５Ｄには被加工層を加工して可撓性膜上に微細構造を形成する工程を示し、図５Ｅには可撓性膜を母材に接合させる工程を示している。尚、図５に示す構成要素のうち、図１に示した第１の実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付してその説明を省略する。
【００３４】
まず、図５Ａに示すように、土台基板５に被加工層３及び支持層１２（可撓性膜）をスパッタリング法、蒸着法、塗布法などにより順次積層する。
本実施形態で用いる土台基板５は、第３の実施形態の土台基板５と同一構成のものを用いることができる。また支持層１２（可撓性膜）としては、厚さ０．５〜１００μｍ程度の金属、酸化物、樹脂等からなるものが好ましく、具体的な材質の例として、Ａｌ、Ｎｉ、Ａｕ、Ｓｉ、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、ガラス、パリレン、ポリイミドなどを例示できる。特に、第１の実施形態の可撓性膜２と比較して薄いものを用いることができる。更に被加工層３としては第１〜第３の実施形態の被加工層３と同一構成のものを用いることができる。
【００３５】
次に、図５Ｂに示すように、曲面を有する母材１に支持層１２及び被加工層３を土台基板５とともに取り付ける。本実施形態で用いる母材１は、第１の実施形態で説明したものと同一のものを用いることができる。図５Ｂに示すように、支持層１２の下面１２ａを母材１の被接合部１ｄに接合させることにより、母材１に対して支持層１２を凹曲面部１ｃから離間させた状態で取り付ける。このようにして、母材１側に支持層１２を配置させ、その上に被加工層３を配置させ、更にその上に土台基板５を配置させる。
【００３６】
次に、図５Ｃに示すように、土台基板５を除去して被加工層３を露出させる。土台基板５としてＳｉ板を用いる場合には、例えばＸｅＦガスを用いたエッチング等により除去する。また土台基板５としてガラス板を用いる場合には、例えば湿式エッチング等により除去する。
【００３７】
次に、図５Ｄに示すように被加工層３に対して加工を行って支持層の母材１と反対側の一面１２ｂ上に微細構造３ａを形成する。
そして図５Ｅに示すように、微細構造３ａが形成された被加工層３及び支持層１２を母材１の凹曲面部１ｃに接合させる。支持層１２及び被加工層３を凹曲面部１ｃに接合するには、第１の実施形態の場合と同様にして、支持層１２と凹曲面部１ｃとの間の密閉空間Ｓを減圧し、支持層１２を凹曲面部１ｃ側に変形させて、支持層１２を凹曲面部１ｃ全面に沿わせて接合させる。
【００３８】
上記の曲面微細構造の形成方法によれば、凹曲面部１ｃ上に微細構造３ａを容易に形成させることができる。また、第１の実施形態と同様に、母材１の凹曲面部１ｃに対する微細構造３ａの位置合わせを精密に行うことができる。更に、土台基板５に支持層１２を保持させた状態で母材１に支持層１２を土台基板５ごと取り付けるので、支持層１２が薄くても母材１に容易に取り付けることができる。従って、支持層１２を薄くできるため、支持層１２を凹曲面部１ｃ上に接合させた場合に支持層１２の曲率半径と母材１の曲面の曲率半径がほぼ同程度になり、加工精度の高い微細構造３ａを形成することができる。また、土台基板５に対して被加工層３を形成するので、薄膜上に形成する場合よりも容易でプロセスの自由度が高まり、被加工層３における応力制御がしやすくなり、歩留まりも向上できる。
【００３９】
なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば、可撓性膜２と凹曲面部１ｃまたは凸球面部１１ｄとの接合に接着層を用いた例を説明したが、本発明はこれに限らず、可撓性膜２と母材１が金属同士であれば金属融着させても良く、可撓性膜２を母材１に静電引力で接合させても良く、真空引きを保持させた状態で接合させても良い。また、可撓性膜２を熱膨張性の高い金属で形成し、可撓性膜２と母材１を加熱して可撓性膜２を膨張変形させることで凹曲面部１ｃまたは凸球面部１１ｄに接合させても良い。また、加熱により可撓性膜２を軟化させることで可撓性膜２を凹曲面部１ｃまたは凸球面部１１ｄに接合させても良い。
【００４０】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明の曲面微細構造の形成方法によれば、可撓性膜を前記母材に仮固定した状態で、前記可撓性膜の一面に微細構造を形成し、その後に可撓性膜を母材に接合させるので、母材の曲面に対する微細構造の位置合わせを精密に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態である曲面微細構造の形成方法の工程図。
【図２】第１の実施形態の曲面微細構造の形成方法により形成された微細構造を示す模式図。
【図３】第２の実施形態である曲面微細構造の形成方法の工程図。
【図４】第３の実施形態である曲面微細構造の形成方法の工程図。
【図５】第４の実施形態である曲面微細構造の形成方法の工程図。
【符号の説明】
１、１１…母材、１ｃ…凹曲面部（曲面）、１ｄ、１１ｅ…被接合部、１１ｄ…凸球面部（曲面）、２…可撓性膜、２ｂ…母材と反対側の一面、３…被加工層、３ａ…微細構造、５…土台基板、１２…支持層（可撓性膜）
Claims (4)
- 曲面を有する母材に可撓性膜を前記曲面から離間した状態で取り付け、前記可撓性膜の前記母材と反対側の一面に微細構造を形成し、前記可撓性膜を前記母材の曲面に沿って接合させることを特徴とする曲面微細構造の形成方法。
- 土台基板に前記可撓性膜を積層してから、前記土台基板とともに前記可撓性膜を前記母材に取り付け、前記土台基板を除去した後、前記微細構造を形成することを特徴とする請求項１に記載の曲面微細構造の形成方法。
- 前記可撓性膜が、前記土台基板に積層される被加工層と、該被加工層に積層される支持層により構成されることを特徴とする請求項２に記載の曲面微細構造の形成方法。
- 前記母材は、前記曲面と、前記曲面の周囲に設けられて前記可撓性膜が接合される被接合部とから構成されることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の曲面微細構造の形成方法。
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