JP2005257867A - 三次元形状面への微細格子作製方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 基材の三次元形状面に対して容易に微細格子を作製する方法を提供する。【解決手段】 基材１０の三次元形状面１１に微細格子１３を作製する方法において、 基材１０の三次元形状面１１上に金属膜３０ａを成膜し、金属膜３０ａを陽極酸化して微細格子１３に対応した多数の微細孔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を除去して三次元形状面１１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４１を有するマスク膜４０を形成する工程と、 微細溝４１により露出した基材１０の三次元形状面１１にエッチング加工を施して食刻し、微細格子１３を形成する工程とを有する。【選択図】 図１

Description

本発明は基材の表面に微細格子を作製する方法に関し、より詳細には凸レンズ面、凹レンズ面などの三次元形状面に微細格子を作製する方法に関する。

従来、レンズや回折格子などの光学部材において、光学面における入射光の反射を防止する方法としては、光学面に格子の周期（間隔）が入射光の波長の半分以下の反射防止格子を設ける方法がある。
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、光学部材にエッチング加工を施すことにより反射防止格子を形成する方法がある。具体的には、光学部材の光学面上にレジストを塗布し、露光装置により反射防止格子のパターンに対応する原画パターンをレジストに描画し、この原画パターンを現像することで、反射防止格子のパターンに対応する間隔でレジスト部と微細溝が繰り返すレジストパターンを有するレジストマスクを形成する。
そして、このレジストマスクをエッチングマスクとして、光学部材にエッチング加工を施すことで、光学部材の露出部分が食刻されて厚さ方向に徐々に幅が狭くなる傾斜状の溝が形成され、食刻されなかった残存部分が反射防止格子となる。
特開平９−２５４１６１号公報

ところで、レジストにレジストパターンを形成するためには、レジストに電子ビームなどを露光して原画パターンを描画し、この原画パターンを現像する必要がある。しかし、光学部材の光学面が凸レンズ面、凹レンズ面など、三次元形状面である場合には、露光の際の電子ビームの焦点が光学面上のレジスト全体には合わないので、レジストパターンをレジスト全体にうまく形成できず、従ってエッチングによって所望の形状の反射防止格子を形成することも難しい。

本発明は以上の問題点を鑑みてなされたものであり、基材の三次元形状面に対して容易に微細格子を作製する方法を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため本発明に係る三次元形状面への微細格子作製方法は、基材の三次元形状面に微細格子を作製する方法において、上記基材の三次元形状面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三次元形状面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上記基材の三次元形状面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。

また本発明に係る三次元形状面への微細格子作製方法は、基材の三次元形状面に微細格子を作製する方法において、上記基材の三次元形状面上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の三次元形状面に到達させる工程と、上記微細溝により露出した基材の三次元形状面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。

また本発明に係る三次元形状面への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。

また本発明に係る三次元形状面への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。

本発明に係る三次元形状面への微細格子作製方法によれば、基材の三次元形状面上に金属膜を成膜し、金属膜を陽極酸化して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三次元形状面上に微細溝を有するマスク膜を形成する工程と、基材の三次元形状面にエッチング加工を施して微細格子を形成する工程とを有することから、三次元形状面上にエッチングマスクを形成可能となり、従って三次元形状面に微細格子を形成可能となる。

また本発明に係る三次元形状面への微細格子作製方法によれば、基材の三次元形状面上に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微細溝を基材の三次元形状面に到達させる工程と、基材の三次元形状面にエッチング加工を施して微細格子を形成する工程とを有することから、三次元形状面上にエッチングマスクを形成可能となり、従って三次元形状面に微細格子を形成可能となる。また金属膜を陽極酸化してパターン膜を形成する際やパターン膜を酸性の溶解剤によって除去する際に基材の三次元形状面が保護膜によって被覆されているので、三次元形状面が酸化されず、エッチング加工によって形成される微細格子の形状が変化することもない。

また本発明に係る三次元形状面への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、酸性の電解液や溶解剤によっても酸化されず組成が変化しない。従ってより確実に基材の三次元形状面を電解液や溶解剤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三次元形状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。

また本発明に係る三次元形状面への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。

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の凹レンズ面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、金型により射出成形しようとする光学部材と同形状に形成され、金型はこの模型材１０に対して電鋳加工を施すことにより形成される。
本実施形態においては、光学部材として凹レンズ面を有するレンズ部材を形成することとする。そして、模型材１０は切削加工などにより凹レンズ面１１や外形状がレンズ部材と略同形状に形成されているものとし、ここではこの模型材１０の凹レンズ面１１に、レンズ部材の反射防止格子に対応する反射防止格子１３を形成する工程を説明する。

本実施形態において、模型材１０の凹レンズ面１１に反射防止格子１３を形成するにはまず、スパッタ法、ＣＶＤ法等により模型材１０の凹レンズ面１１に二酸化ケイ素からなる保護膜２０を成膜する（図１ａ）。この保護膜２０は後述する酸性の電解液や溶解剤から凹レンズ面１１を保護する役割を果たす。

次に、保護膜２０上にアルミ膜３０ａを成膜し、上面を研磨加工等で平坦にする（図１ｂ）。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１３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１ｃ）。

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、クロム等からなるマスク膜４０を成膜する（図１ｄ）。そして、マスク膜４０を成膜した後、酸性の溶解剤等を用いてパターン膜３０を除去すると、パターン膜３０上に成膜されたマスク膜４０も一緒に除去され、保護膜２０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マスク膜４０が形成される（図１ｅ）。

ここで、模型材１０の凹レンズ面１１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、凹レンズ面１１が酸性の電解液や溶解剤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。
ただし、模型材１０の材質が酸化物である場合、あるいはパターン膜３０を酸性の電解液や溶解剤を用いずに除去する場合には、模型材１０が酸化されないので、このような保護膜２０の形成は省略してもよい。

次に、このマスク膜４０をエッチングマスクとして、保護膜２０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１ｆ）。これにより、模型材１０の微細溝４１から露出した部分が食刻される。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、微細溝４１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、微細溝４１が略同幅のままの模型材１０の凹レンズ面１１に到達する。

そして、マスク膜４０と保護膜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１ｇ）。これにより、模型材１０の微細溝４１から露出した部分が食刻される。模型材１０に対する食刻が進行すると、凹レンズ面１１には図１ｇに示すような、厚さ方向に徐々に幅狭となる傾斜溝１２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１３となる。最後に、ふっ酸処理装置を用いてマスク膜４０と保護膜２０を除去する。

このように、アルミ製のパターン膜３０を用いて微細溝４１からなるマスクパターンを有するマスク膜４０を形成することにより、三次元形状面である凹レンズ面１１に対してもエッチングマスクを形成することが可能となり、凹レンズ面１１に反射防止格子１３を形成することが可能となる。

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、模型材の凹レンズ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。しかし本発明の適用対象は特にこれに限られるものではなく、凸レンズ面、凹レンズ面を有する光学部材や、これらを射出成形するための成形型など、三次元形状面を有するエッチング可能な基材であれば広く適用可能である。

本発明の実施形態における模型材の凹レンズ面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

１０ 模型材
１１ 凹レンズ面
１２ 傾斜溝
１３ 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 マスク膜
４１ 微細溝

Claims (4)

1. 基材の三次元形状面に微細格子を作製する方法において、
   上記基材の三次元形状面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三次元形状面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上記基材の三次元形状面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三次元形状面への微細格子作製方法。
2. 基材の三次元形状面に微細格子を作製する方法において、
   上記基材の三次元形状面上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の三次元形状面に到達させる工程と、
   上記微細溝により露出した基材の三次元形状面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。
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。
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項に記載の三次元形状面への微細格子作製方法。

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