JP2006199542A

JP2006199542A - 光学素子の表面加工方法

Info

Publication number: JP2006199542A
Application number: JP2005013812A
Authority: JP
Inventors: Toshiro Abe; 俊郎安部
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 2005-01-21
Filing date: 2005-01-21
Publication date: 2006-08-03

Abstract

【課題】光学素子の表面に微細構造からなる反射防止構造を低コスト、短時間で形成する光学素子の表面加工方法を提供する。
【解決手段】光学素子の表面に入射する又は透過する光の反射防止構造を形成する光学素子の表面加工方法において、光学素子１の表面にＡｌ膜２を形成する工程と、Ａｌ膜２を陽極酸化して複数の孔３ａの形成されたＡｌ陽極酸化膜３を形成する工程と、Ａｌ陽極酸化膜３上にＣｒ膜４を形成する工程と、Ｃｒ膜４をマスクとして光学素子１の表面をエッチングして、Ａｌ陽極酸化膜３に形成された複数の孔３ａに対応して光学素子１の表面に円筒状の孔１ｂを形成する工程とを有する。
【選択図】図３

Description

本発明は、光学素子の表面に反射防止構造を形成するための光学素子の表面加工方法に関するものである。

従来より、ガラス等から成る光学素子においては、表面反射による戻り光を減少させ、且つ透過光を増加させるために、表面処理が行われている。具体的には、その一つとして、光学素子表面上に、複数の誘電体膜から成る反射防止膜を形成することにより、光学素子の反射率をコントロールするのが一般的である。
しかし、誘電体多層膜では光学素子表面の反射率を十分にコントロールできない場合がある。特に、広帯域にわたって反射率を低減する必要があるときには、誘電体膜の層数が非常に多くなり、均一に多層膜を制御良く形成することが困難であり、また多層誘電体膜の成膜に長時間費やすといった欠点がある。

そこで、波長オーダーの微細構造を光学素子表面に形成することにより、反射率をコントロールする提案がなされた。それは、光学素子表面にレジストを塗布し電子線で微細パターンを描画し、この上に所定の金属膜を形成し、次にリフトオフ法により微細金属パターンを形成する。この金属パターンをマスクとして、光学素子表面をエッチングすることにより、光学素子表面に微細構造を形成し、広帯域の光の反射率を低下させるものである（例えば、特許文献１参照。）。

一方、光学素子とは異なり、自ら発光する発光素子として、例えば発光ダイオードが知られており、これは長寿命、省電力等の観点から注目されている。しかしながら、従来の発光ダイオードは光の取り出し効率が低いという欠点があった。
その欠点を改善する目的で、発光面に波長オーダーの規則的な凹凸を形成することが提案されている。それは、発光ダイオードの発光面にレジストを塗布し、電子線を用いて微細パターンを形成する。その後、レジストをマスクとしてエッチングにより発光面を加工し、発光面表面に微細構造を形成し、発光面からの取り出し光を増加させるものである（例えば、特許文献２参照。）。
特開２００１−２７２５０５公報特開２００３−８６８３５号公報

ところで、光学素子（又は発光素子）の表面に、エッチングにより微細構造を形成するために微細パターンマスクを、従来のように、電子線を用いて描画して形成する方法では、その描画に長時間費やすため、コストアップとなり大面積の加工を精密に行うことも困難であるという問題があった。

そこで本発明は、光学素子の表面に微細構造からなる反射防止構造を低コスト、短時間で形成する光学素子の表面加工方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための手段として、表面をナノオーダーの凹凸で加工する光学素子の表面加工方法において、前記光学素子の表面にＡｌ膜を形成した後、前記Ａｌ膜のシュウ酸処理を行って陽極酸化して多孔質なＡｌ陽極酸化膜を形成し、次に、前記Ａｌ陽極酸化膜上に金属膜を形成し、前記Ａｌ陽極酸化膜から露出した前記光学素子のドライエッチングを行い、次に、前記金属膜及び前記Ａｌ陽極酸化膜をウェットエッチングして、前記ナノオーダーの凹凸を得ることを特徴とする光学素子の表面加工方法提供する。

本発明によれば、前記光学素子の表面にＡｌ膜を形成した後、前記Ａｌ膜のシュウ酸処理を行って陽極酸化して多孔質なＡｌ陽極酸化膜を形成し、次に、前記Ａｌ陽極酸化膜上に金属膜を形成し、前記Ａｌ陽極酸化膜から露出した前記光学素子のドライエッチングを行い、次に、前記金属膜及び前記Ａｌ陽極酸化膜をウェットエッチングすることにより、光学素子の表面に微細構造からなる反射防止構造を低コスト、短時間で形成できる。

以下、本発明の実施の形態につき、好ましい実施例により、図面を参照して説明する。

図１は、本発明の光学素子の表面加工方法の実施例１により得られる光学素子の断面構成図である。
同図に示すように、本実施例１により得られる光学素子１Ａは、一方の面上で光が達する領域に、広帯域の波長の光に対し反射率を低減させる表面構造を有している。すなわち、波長オーダーの所定高さＬａを有する円錐形の孔１ａが所定ピッチＰａでマトリクス状に配置された構造を有する。

光学素子１Ａは表面が波長オーダーに加工されているため、光学素子１Ａの屈折率と大気の屈折率が連続的に変化する。光の反射は屈折率が急激に変化することによって発生する。よって、光学素子１Ａにおいては全波長域において反射が抑えられる。また、光学素子１Ａと大気の界面における全反射条件を決定する臨界角も大きくなる。この効果から光学素子１Ａの内部における光の閉じ込めが減少され、内部から外部へ少ない損失で光が射出される。

ここで、光学素子１Ａは、例えば、レンズ、プリズム、波長板、カバーガラス等をいう。
光学素子１Ａは、光学ガラス、石英ガラス、青板ガラス等のガラス、或いは、ポリカーボネート、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンナフタレート等のプラスチックより構成される。

次に、光学素子１Ａが有する、広帯域の光に対して反射率を低減させる表面構造の加工方法を、図２により説明する。
図２は、本発明の光学素子の表面加工方法の実施例１の工程図である。
まず、図２の（Ａ）に示すように、光学素子１の一方の平坦な表面上にＡｌ膜２を成膜する。成膜方法としては、蒸着法やスパッタリング法を用いればよく、成膜方法は限定されない。ここでは、例えば、ＲＦマグネトロンスパッタリング装置を使用して、成膜条件として、Ａｒ圧力を略１Ｐａとし、ＲＦパワーを５００Ｗとして、膜厚３００ｎｍのＡｌ膜２を形成する。

次に、図２の（Ｂ）に示すように、Ａｌ膜２を陽極酸化して、Ａｌ陽極酸化膜３を得る。この際、Ａｌ膜２の表面に、規則的な突起配列を有するモールドを押し付けることにより、理想的な孔３ａの配列したポーラスなＡｌ陽極酸化膜３を得ることが出来る。
ここで、陽極酸化条件としては、０．５Ｍのシュウ酸を電解液とし、浴温２０℃で、略２分間、電圧３０Ｖ印加するものとする。これを一例として、所定の条件での陽極酸化により、Ａｌ膜２から、高い規則性を有して孔３ａがマトリクス状に配置された多孔質（ポーラス）のＡｌ陽極酸化膜３が得られる。

次に、図２の（Ｃ）に示すように、ふっ素系ガスを用いて、光学素子１の表面をドライエッチングする。ＲＩＥ（ＲｅａｃｔｉｖｅＩｏｎＥｔｃｈｉｎｇ）装置を使用して、エッチングガスとしては、ＣＦ₃を３０ＳＣＣＭ、Ｈ₂を１０ＳＣＣＭ流し、圧力を略４Ｐａに保持して、ＲＦパワーを１００Ｗ印加して、エッチングする。ＲＩＥによるエッチングは、直進性が良好で、上記のエッチング条件では、エッチング速度は光学素子１の方がＡｌ陽極酸化膜３より早く、Ａｌ陽極酸化膜３を除去するまでエッチングすることにより、アスペクト比の高い（１より大きい）円錐状の孔１ａが所定ピッチＰａでマトリクス状に形成された光学素子１Ａが得られる。

以上のようにして作製された、複数の微小な円錐状の孔を有する構造はモスアイ構造といわれ、光学素子１Ａと空気の界面における反射率を低減させる。
なお、本構造をＥＬ等の発光面とカバーガラスとの界面に設置することで、界面における全反射の臨界角度を大きくして、結果として、光の取り出し効率の向上も達成される。
本実施例では、格子周期（ピッチＰａ）を略３００ｎｍ、高さＬａを略５００ｎｍとするモスアイ構造を光学素子１Ａの表面に形成することにより、波長４００ｎｍ〜８００ｎｍの帯域の光の反射率を０．５％以下に抑えることができた。

陽極酸化に要する時間は、電子線によりレジストをパターンニングする時間に比べて極めて短いものであり、また、陽極酸化に要する設備も、電子線のパターンニングに要する設備に対して極めて安価なものであり、本実施例の光学素子の表面加工方法によれば、光学素子の表面に微細構造からなる反射防止構造を低コスト、短時間で形成することが出来る。

図３は、本発明の光学素子の表面加工方法の実施例２により得られる光学素子の断面構成図である。
同図に示すように、本実施例２により得られる光学素子１Ｂは、一方の面上で光が達する領域に、単一波長の光に対して反射率を低減させる表面構造を有している。すなわち、波長オーダーの所定高さＬｂを有する円柱形の孔１ｂが所定ピッチＰｂでマトリクス状に配置された表面構造を有する。

表面構造が波長オーダーの円柱形の孔１ｂである場合は、単一波長の光に対し反射率を効率よく低減する効果がある。
なお、本構造をＥＬ等の発光素子とカバーガラスの界面に設置することで、発光素子内部の光（発光光）を完全に外部に放射させるライトコーンと呼ばれる条件が成立し、発光光の高い取り出し効率を実現出来る。
これは面（光学素子の表面）内方向へ進もうとする光の波数ベクトルを周期配列がもつ構造的な波数ベクトルで打ち消すことによって、光を上下方向に向けさせ、空気中に取り出す効果である。円柱の周期、直径、高さ等の構造パラメータを変えることで対象となる光の波長を限定できる。

次に、光学素子１Ｂが有する、単一波長の光に対して反射率を低減させる表面構造の加工方法を、図４により説明する。
図４は、本発明の光学素子の表面加工方法の実施例２の工程図である。
まず、図４の（Ａ）に示すように、光学素子１の一方の平坦な表面上にＡｌ膜２を、実施例１と同様にして、成膜する。Ａｌ膜２の厚さは、略３００ｎｍである。
次に、図４の（Ｂ）に示すように、Ａｌ膜２を、実施例１と同様にして、所定の条件で陽極酸化して、高い規則性を有して孔３ａがマトリクス状に配置された多孔質のＡｌ陽極酸化膜３を得る。

次に、図４の（Ｃ）に示すように、Ａｌ陽極酸化膜４上に、例えばＣｒ等の金属を成膜する。ここでは、Ａｌ陽極酸化膜３多孔質によって露出した光学素子１の表面上にＣｒを付着させることなく、Ａｌ陽極酸化膜３上にのみＣｒ膜４を成膜するために、斜め蒸着方を使用した。すなわち、ＥＢ斜め蒸着により、２０ｎｍ厚さのＣｒ膜４をＡｌ陽極酸化膜３上に形成した。

次に、図４の（Ｄ）に示すように、ふっ素系ガスを用いて、発光素子１の表面を、実施例１と同様にして、ドライエッチングする。
すなわち、ＲＩＥ装置を使用して、エッチングガスとしては、ＣＦ₃を３０ＳＣＣＭ、Ｈ₂を１０ＳＣＣＭ流し、圧力を略４Ｐａに保持して、ＲＦパワーを１００Ｗ印加して、エッチングする。ＲＩＥによるエッチングは、直進性が良好であり、上記のエッチング条件では、エッチング速度は光学素子１の方がＣｒ膜４より格段に早く、したがって、Ｃｒ膜４をマスクとして、光学素子１の露出した表面をエッチングできる。所定深さまでエッチングした後、エッチングを終了し、次に、ウエットエッチングにより、Ｃｒ膜４及びＡｌ陽極酸化膜３を除去する。エッチング液としては、例えば、１０ｗｔ％の硫酸水又は塩酸水を使用する。

このようにして、アスペクト比の高い（１より大きい）円柱状の孔１ｂが所定ピッチＰｂでマトリクス状に表面に形成された光学素子１Ｂが得られる。
このように、例えばＣｒ膜４のような金属膜を、Ａｌ陽極酸化膜３上に、成膜することにより、光学素子１Ｂの表面の加工形状をコントロールすることが可能になる。これは、Ｃｒ膜４は光学素子１よりエッチング速度が遅いためである。また、Ｃｒ膜４成膜時に斜め蒸着等の手法を用い細孔３内部への析出を抑えることで、より精密に加工形状をコントロールすることが可能になる。

本実施例２では、格子周期（ピッチＰｂ）を略７５０ｎｍ、円柱直径Ｄを５００ｎｍ、アスペクト比８（Ｌｂを４０００ｎｍとした）の微小円柱形の孔１ｂ構造を作製することで波長６５０ｎｍにおける反射率を０．３％にすることが出来た。
以上のようにして作製された円柱形の孔構造は周期や深さに対応する単一波長の光に対して有効に光の取り出し効率を向上させることができる。ところがレジストパターンを用いる製法では、円柱形の孔構造は作るのは困難であるのに対し、本実施例２に示すＡｌ陽極酸化膜３上に形成したＣｒ膜４をマスクとして用いてエッチングすることにより、精密で高アスペクト比な円柱形の孔構造を、低コストで、短時間で形成することができる。

本実施例３は、実施例１の光学素子の表面加工方法を、発光素子、例えば発光ダイオードに適用したものである。
図５は、実施例１の表面加工方法を適用して得られる発光ダイオードの断面構成図である。
同図に示すように、本実施例のダブルヘテロ構造を有する赤色発光ダイオード１０Ａは、ｐ−Ｇａ_0.35Ａｌ_0.65Ａｓ基板１１上に順次形成したｐ−Ｇａ_0.65Ａｌ_0.35Ａｓ層１２とｎ−Ｇａ_0.35Ａｌ_0.65Ａｓ層１３Ａより構成されている。さらに、ｐ−Ｇａ_0.35Ａｌ_0.65Ａｓ基板１１の下部とｎ−Ｇａ_0.35Ａｌ_0.65Ａｓ層１３Ａの上部にはＡｕ合金からなる電極１４、１５がそれぞれ形成されている。

ｎ−Ｇａ_0.35Ａｌ_0.65Ａｓ層１３Ａの大気と接する側の表面には、波長オーダーの円錐状の孔１３ａが所定ピッチＰａａでマトリクス状に配置した微細構造が形成されている。
なお、ｎ−Ｇａ_0.35Ａｌ_0.65Ａｓ層１３Ａ上に、この微細構造が表面に形成されてなく、平坦な表面である場合には、半導体層の屈折率と光が取り出される大気の屈折率差が大きいため、発光光の取り出し効率が悪くなる。

発光ダイオード１０Ａでは、上述したように、発光面が波長オーダーの円錐状の孔１３ａに加工されているため、ｎ−Ｇａ_0.35Ａｌ_0.65Ａｓ層１３Ａの屈折率と発光光が取り出される側の大気の屈折率が連続的に変化する。光の反射は屈折率が急激に変化することによって発生する。よって、発光ダイオード１０Ａでは、ｎ−Ｇａ_0.35Ａｌ_0.65Ａｓ層１３Ａと大気の界面の反射が抑えられ、発光効率が向上される。また、半導体と大気の界面における全反射条件を決定する臨界角も大きくなる。この効果からも発光表面における光の全反射が減少され発光効率が向上する。また、円錐状の孔１３ａを有する本構造では、高透過を必要とする光の波長に制限が加わらない。すなわち、広い波長帯域に対して効果がある。

次に、本実施例に示す発光ダイオード１０Ａの製造方法を図６により説明する。
図６は、実施例１の表面加工方法を発光ダイオードに適用した場合の工程図である。
なお、同図においては、表示の簡便のため発光ダイオード１０Ａを構成するｎ−Ｇａ_0.35Ａｌ_0.65Ａｓ層１３（１３Ａ）のみを表示してある。

まず、図６の（Ａ）に示すように、ｎ−Ｇａ_0.35Ａｌ_0.65Ａｓ層１３の発光面（大気側の面）上に、実施例１と同様にして、Ａｌ膜１６を形成する。得られるＡｌ膜１６の厚さは３００ｎｍである。
次に、図６の（Ｂ）に示すように、Ａｌ膜１６を、実施例１と同様にして、陽極酸化して、Ａｌ陽極酸化膜１７を得る。Ａｌ陽極酸化膜１７には、高い規則性を有して孔１７ａがマトリクス状に形成されている。

次に、図６の（Ｃ）に示すように、塩素系ガスを用いて発光面をドライエッチングする。エッチングには、ＩＣＰ（ＩｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙＣｏｕｐｌｅｄＰｌａｓｍａ）エッチング装置を使用して、エッチングガスとして、Ｃｌ₂を１ＳＣＣＭ、ＳｉＣｌ₄を０．５ＳＣＣＭ、Ａｒを５ＳＣＣＭ流して、圧力を０．５Ｐａに保持して、ＲＦパワーを２０Ｗ、ＩＣＰパワーを１００Ｗそれぞれ印加して、基板を５０℃に加熱して、行った。
ＩＣＰによるエッチングは、直進性が良好で、上記のエッチング条件では、エッチング速度はｎ−Ｇａ_0.35Ａｌ_0.65Ａｓ層１３の方がＡｌ陽極酸化膜１７より早く、Ａｌ陽極酸化膜１７を除去するまでエッチングすることにより、発光面上に、アスペクト比の高い（１より大きい）円錐状の孔１３ａが所定ピッチＰａａでマトリクス状に形成された光学発光ダイオード１０Ａが得られる。

以上のようにして作製された、複数の微小な円錐状の孔を有する構造はモスアイ構造といわれ、界面（発光面）における反射率を低減すると共に全反射の臨界角度を大きくする効果がある。結果として、光の取り出し効率向上が達成される。
本実施例では、格子周期（ピッチＰａａ）を略３００ｎｍ、高さＬａａを略５００ｎｍのモスアイ構造を発光ダイオード１０Ａの発光面に形成することにより、従来比５倍の発光光の取り出し効率が得られた。

ここで、陽極酸化に要する時間は、電子線によりレジストをパターンニングする時間に比べて極めて短いものであり、また、陽極酸化に要する設備も、電子線のパターンニングに要する設備に対して極めて安価なものであり、本実施例に適用した光学素子の表面加工方法によれば、光学素子の表面に微細構造からなる反射防止構造を低コスト、短時間で形成することが出来る。

本実施例４は、実施例２の光学素子の表面加工方法を、発光素子、例えば発光ダイオードに適用したものである。
図７は、実施例２の表面加工方法を適用して得られる発光ダイオードの断面構成図である。
同図に示すように、本実施例のダブルヘテロ構造を有する赤色発光ダイオード１０Ｂは、ｐ−Ｇａ_0.35Ａｌ_0.65Ａｓ基板１１上に順次形成したｐ−Ｇａ_0.65Ａｌ_0.35Ａｓ層１２とｎ−Ｇａ_0.35Ａｌ_0.65Ａｓ層１３Ｂより構成されている。さらに、ｐ−Ｇａ_0.35Ａｌ_0.65Ａｓ基板１１の下部とｎ−Ｇａ_0.35Ａｌ_0.65Ａｓ層１３Ｂの上部にはＡｕ合金からなる電極１４、１５がそれぞれ形成されている。

ｎ−Ｇａ_0.35Ａｌ_0.65Ａｓ層１３Ｂの大気と接する側の表面（発光面）には、波長オーダーの円柱状の孔１３ｂが所定ピッチＰａｂでマトリクス状に配置した微細構造が形成されている。
発光ダイオード１３Ｂでは発光面を、波長オーダーに周期配列をする円柱状の孔１３ｂ構造に加工することで発光ダイオード１３Ｂの発光光を完全に外部に放射させるライトコーンと呼ばれる条件が成立し、発光光の高い取り出し効率を実現出来る。これは、発光ダイオード内部で、発光面面内方向へ進もうとする発光光の波数ベクトルを周期配列がもつ構造的な波数ベクトルで打ち消すことによって光を上下方向にむけさせ、空気中に取り出す効果である。円柱の周期、直径、高さ等の構造パラメータを変えることで対象となる光の波長を限定できる。

次に、本実施例に示す発光ダイオード１０Ｂの製造方法を図８により説明する。
図８は、実施例２の表面加工方法を発光ダイオードに適用した場合の工程図である。
なお、同図においては、表示の簡便のため発光ダイオード１０Ｂを構成するｎ−Ｇａ_0.35Ａｌ_0.65Ａｓ層１３、１３Ｂのみを表示してある。
まず、図８の（Ａ）に示すように、ｎ−Ｇａ_0.35Ａｌ_0.65Ａｓ層１３の発光面（大気側の面）上に、実施例１と同様にして、Ａｌ膜１６を形成する。得られるＡｌ膜１６の厚さは３００ｎｍである。

次に、図８の（Ｂ）に示すように、Ａｌ膜１６を、実施例１と同様にして、陽極酸化して、Ａｌ陽極酸化膜１７を得る。Ａｌ陽極酸化膜１７には、高い規則性を有して孔１７ａがマトリクス状に形成されている。
次に、図８の（Ｃ）に示すように、Ａｌ陽極酸化膜１７上に、例えばＣｒ等の金属を、実施例２と同様にして（図４の（Ｃ）参照）成膜する。すなわち、Ａｌ陽極酸化膜１７多孔質によって露出したｎ−Ｇａ_0.35Ａｌ_0.65Ａｓ層１３の発光面上にＣｒを付着させることなく、Ａｌ陽極酸化膜１７上にのみＣｒ膜１８を成膜するために、斜め蒸着方を使用した。すなわち、ＥＢ斜め蒸着により、２０ｎｍ厚さのＣｒ膜１８をＡｌ陽極酸化膜１７上に形成した。

次に、図８の（Ｄ）に示すように、塩素系ガスを用いて発光面を、実施例３と同様にして（図６の（Ｃ）参照）、ドライエッチングする。すなわち、エッチングには、ＩＣＰ（ＩｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙＣｏｕｐｌｅｄＰｌａｓｍａ）エッチング装置を使用して、エッチングガスとして、Ｃｌ₂を１ＳＣＣＭ、ＳｉＣｌ₄を０．５ＳＣＣＭ、Ａｒを５ＳＣＣＭ流して、圧力を０．５Ｐａに保持して、ＲＦパワーを２０Ｗ、ＩＣＰパワーを１００Ｗそれぞれ印加して、基板を５０℃に加熱して、行った。

ＩＣＰによるエッチングは、直進性が良好であり、上記のエッチング条件では、エッチング速度はｎ−Ｇａ_0.35Ａｌ_0.65Ａｓ層１３の方がＣｒ膜１８より格段に早く、したがって、Ｃｒ膜１８をマスクとして、ｎ−Ｇａ_0.35Ａｌ_0.65Ａｓ層１３の露出した発光面をエッチングできる。所定深さまでエッチングした後、エッチングを終了し、次に、ウエットエッチングにより、Ｃｒ膜１８及びＡｌ陽極酸化膜１７を除去する。エッチング液としては、例えば、１０ｗｔ％の硫酸水又は塩酸水を使用する。
このようにして、アスペクト比の高い（１より大きい）円柱状の孔１３ｂが所定ピッチＰａｂでマトリクス状に発光面に形成された発光ダイオード１０Ｂが得られる。

このように、例えばＣｒ膜１８のような金属膜を、Ａｌ陽極酸化膜１７上に、成膜することにより、発光ダイオード１０Ｂの発光面の加工形状をコントロールすることが可能になる。これは、Ｃｒ膜１８はｎ−Ｇａ_0.35Ａｌ_0.65Ａｓ層１３よりエッチング速度が遅いためである。また、Ｃｒ膜１８成膜時に斜め蒸着等の手法を用い細孔１３ｂ内部への析出を抑えることで、より精密に加工形状をコントロールすることが可能になる。
本実施例４では、格子周期（ピッチＰａｂ）を略７５０ｎｍ、円柱直径Ｄｂを５００ｎｍ、アスペクト比８（Ｌａｂを４０００ｎｍとした）の微小円柱形の孔１３ｂ構造を作製することで、６５０ｎｍの波長の光を発光する発光ダイオード１０Ｂの発光取り出し効率を従来比で１０倍とすることが出来た。

以上のようにして作製された円柱形の孔構造は周期や深さに対応する単一波長の光に対して有効に光の取り出し効率を向上させることができる。ところがレジストパターンを用いる製法では、円柱形の孔構造は作るのは困難であるのに対し、本実施例４に示すＡｌ陽極酸化膜１７上に形成したＣｒ膜１８をマスクとして用いてエッチングすることにより、精密で高アスペクト比な円柱形の孔構造を、低コストで、短時間で形成することができる。

本発明の光学素子の表面加工方法の実施例１により得られる光学素子の断面構成図である。本発明の光学素子の表面加工方法の実施例１の工程図である。本発明の光学素子の表面加工方法の実施例２により得られる光学素子の断面構成図である。本発明の光学素子の表面加工方法の実施例２の工程図である。実施例１の表面加工方法を適用して得られる発光ダイオードの断面構成図である。実施例１の表面加工方法を発光ダイオードに適用した場合の工程図である。実施例２の表面加工方法を適用して得られる発光ダイオードの断面構成図である。実施例２の表面加工方法を発光ダイオードに適用した場合の工程図である。

符号の説明

１Ａ、１Ｂ光学素子
１ａ、１ｂ孔
２Ａｌ膜
３Ａｌ陽極酸化膜
３ａ孔
４Ｃｒ膜
１０Ａ、１０Ｂ発光ダイオード
１１ｐ−Ｇａ０．３５Ａｌ０．６５Ａｓ基板
１２ｐ−Ｇａ０．６５Ａｌ０．３５Ａｓ層
１３ｎ−Ｇａ０．３５Ａｌ０．６５Ａｓ層
１４Ａｕ合金電極
１５Ａｕ合金電極
１６Ａｌ膜
１７Ａｌ陽極酸化膜
１７ａ孔
１８Ｃｒ膜

Claims

表面をナノオーダーの凹凸で加工する光学素子の表面加工方法において、
前記光学素子の表面にＡｌ膜を形成した後、前記Ａｌ膜のシュウ酸処理を行って陽極酸化して多孔質なＡｌ陽極酸化膜を形成し、
次に、前記Ａｌ陽極酸化膜上に金属膜を形成し、前記Ａｌ陽極酸化膜から露出した前記光学素子のドライエッチングを行い、
次に、前記金属膜及び前記Ａｌ陽極酸化膜をウェットエッチングして、前記ナノオーダーの凹凸を得ることを特徴とする光学素子の表面加工方法。