JP2006315347A - 光学部品用金型の製造方法およびそれに用いる光学部品用金型の製造装置 - Google Patents
光学部品用金型の製造方法およびそれに用いる光学部品用金型の製造装置 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】 光学部品用金型の製造方法およびそれを用いる製造装置において、種々の形状を有する光学面が配列された光学用部品を高精度かつ効率的に製造することができるようにする。
【解決手段】 金型用部材１３の表面１３ａに感光性材料層１４を形成する工程と、感光性材料層１４を光学部品の形状の構造パターン１７に感光させる工程と、感光した感光性材料層１４を現像し、構造パターン１７の形状を凹凸形状パターン１８として形成する工程と、凹凸形状パターン１８をドライエッチングして、金型用部材１３内に、構造パターン１７に対応した形状を形成することにより光学部品用金型を製造する。
【選択図】 図３
【解決手段】 金型用部材１３の表面１３ａに感光性材料層１４を形成する工程と、感光性材料層１４を光学部品の形状の構造パターン１７に感光させる工程と、感光した感光性材料層１４を現像し、構造パターン１７の形状を凹凸形状パターン１８として形成する工程と、凹凸形状パターン１８をドライエッチングして、金型用部材１３内に、構造パターン１７に対応した形状を形成することにより光学部品用金型を製造する。
【選択図】 図３
Description
本発明は、光学部品用金型の製造方法およびそれに用いる製造装置に関する。例えば、マイクロレンズアレイやプリズムアレイ、それらを用いたバックライト用光学シート、プロジェクションスクリーンなどの光学部品、あるいは光導波路、導光路を有する光学シートなどの光学部品を成形するための光学部品用金型の製造方法およびそれに用いる製造装置に関する。
従来、マイクロレンズアレイやプリズムアレイ、それらを用いたバックライト用光学シート、プロジェクションスクリーンなどの光学部品は、高精度なレンズ面やプリズム面などの形状が多数形成されたシート状の光学部品であり、高精度に形成された金型であるスタンパの金型面の形状を合成樹脂などに転写することにより製造されている。このようなスタンパは、ウェットエッチングを行って製造する製造方法が知られている。
例えば、特許文献１には、スタンパ用ガラス基板上にマスクを配置して、湿式エッチング（ウェットエッチング）を施してスタンパを製造し、このスタンパの金型面形状が転写された樹脂を、平板状マイクロレンズを製造するためのＭＬＡ（マイクロレンズアレイ）ガラス基板上に配置し、その樹脂形状に沿ってリアクティブイオンエッチングしてガラス製の平板状マイクロレンズを製造する方法が記載されている。
一方、シート状の光学部品の製造効率を高めるために、スタンパをロール状に形成することが知られている。
例えば、特許文献２には、略半球状のレンズが複数２次元配置された比較的小面積の平面状原版を第１転写ロールに押し込み転写彫刻し、第１転写ロールの形状を第１転写ロールより大径の第２転写ロールに押し込み転写彫刻して原版ロールを形成し、原版ロールと第３転写ロールとを押し込みながら転動することにより、ロールスタンパを製造するマイクロレンズアレイシート用ロールスタンパの製造方法が記載されている。
特開２００１−２０１６０９号公報（第２−３頁、図１、２）
特開２００４−４２４７５号公報（第２−４頁、図１、２）
例えば、特許文献１には、スタンパ用ガラス基板上にマスクを配置して、湿式エッチング（ウェットエッチング）を施してスタンパを製造し、このスタンパの金型面形状が転写された樹脂を、平板状マイクロレンズを製造するためのＭＬＡ（マイクロレンズアレイ）ガラス基板上に配置し、その樹脂形状に沿ってリアクティブイオンエッチングしてガラス製の平板状マイクロレンズを製造する方法が記載されている。
一方、シート状の光学部品の製造効率を高めるために、スタンパをロール状に形成することが知られている。
例えば、特許文献２には、略半球状のレンズが複数２次元配置された比較的小面積の平面状原版を第１転写ロールに押し込み転写彫刻し、第１転写ロールの形状を第１転写ロールより大径の第２転写ロールに押し込み転写彫刻して原版ロールを形成し、原版ロールと第３転写ロールとを押し込みながら転動することにより、ロールスタンパを製造するマイクロレンズアレイシート用ロールスタンパの製造方法が記載されている。
しかしながら、上記のような従来の光学部品用金型の製造方法およびそれに用いる製造装置には、以下のような問題があった。
特許文献１に記載の技術では、レンズ形状を備える樹脂を形成するのに、等方性エッチングであるウェットエッチングを用いるため、半球もしくは半楕円体などの単純な形状に限定されてしまうという問題がある。ウェットエッチングのプロセスを多数繰り返すことにより形状を可変することも考えられるが、例えば光学性能を出すために正確な形状制御が必要な非球面レンズや、平面もしくは平面を湾曲させた形状からなるプリズムレンズなどの形成は困難である。また、形成可能な形状だとしてもきわめて製造の手間がかかるものとなるという問題がある。
特許文献２に記載の技術では、レンズ形状を形成した平板状の原版を３回押し込み転写彫刻することによりロールスタンパを作成するので、ウェットエッチングに比べて比較的自由なレンズ形状を備えるロールスタンパを形成できるものの、互いに異なる大きさを有する平板状の原版と複数の転写ロールとの間で複数回転写を繰り返して製造するので、転写ズレが起こりやすいという問題がある。そのため、このようなロールスタンパにより製造されるマイクロアレイレンズシートの光学性能が劣化してしまうという問題がある。また、転写ずれが大きくなると、ロールスタンパが不良となり、製造効率が低下するという問題がある。
特許文献１に記載の技術では、レンズ形状を備える樹脂を形成するのに、等方性エッチングであるウェットエッチングを用いるため、半球もしくは半楕円体などの単純な形状に限定されてしまうという問題がある。ウェットエッチングのプロセスを多数繰り返すことにより形状を可変することも考えられるが、例えば光学性能を出すために正確な形状制御が必要な非球面レンズや、平面もしくは平面を湾曲させた形状からなるプリズムレンズなどの形成は困難である。また、形成可能な形状だとしてもきわめて製造の手間がかかるものとなるという問題がある。
特許文献２に記載の技術では、レンズ形状を形成した平板状の原版を３回押し込み転写彫刻することによりロールスタンパを作成するので、ウェットエッチングに比べて比較的自由なレンズ形状を備えるロールスタンパを形成できるものの、互いに異なる大きさを有する平板状の原版と複数の転写ロールとの間で複数回転写を繰り返して製造するので、転写ズレが起こりやすいという問題がある。そのため、このようなロールスタンパにより製造されるマイクロアレイレンズシートの光学性能が劣化してしまうという問題がある。また、転写ずれが大きくなると、ロールスタンパが不良となり、製造効率が低下するという問題がある。
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、種々の形状を有する光学面が配列された光学用部品を高精度かつ効率的に製造することができる光学部品用金型の製造方法およびそれを用いる製造装置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に、請求項１に記載の発明では、被転写基材に光学部品の形状を転写する金型面を備える光学部品用金型の製造方法であって、金型用部材の表面に感光性材料層を形成する工程と、前記感光性材料層を前記光学部品の形状の構造パターンに感光させる工程と、感光した前記感光性材料層を現像し、前記構造パターンの形状を形成する工程と、現像された前記感光性材料層の前記構造パターンの形状を前記金型用部材に形成するためのドライエッチングを行うエッチング工程とを備える方法とする。
この発明によれば、金型用部材の表面に感光性材料層を形成し、その感光性材料層に光学部品の形状の構造パターンを感光させ、感光した感光性材料層を現像して構造パターンの形状を形成し、エッチング工程において、ドライエッチングにより構造パターンの形状を金型用部材に形成し、光学部品用金型を製造する。つまり、構造パターンを、感光性材料層に感光させて形成するので、例えばレーザ露光などの露光制御が容易な手段を用いることにより、ウェットエッチングでは形成困難な複雑な形状あるいは高精度な形状であっても、容易かつ迅速に形成できる。そして、ドライエッチングにより、その構造パターンを略一定方向にエッチングして（異方性エッチング）、金型用部材に正確な構造パターンを形成することができる。
この発明によれば、金型用部材の表面に感光性材料層を形成し、その感光性材料層に光学部品の形状の構造パターンを感光させ、感光した感光性材料層を現像して構造パターンの形状を形成し、エッチング工程において、ドライエッチングにより構造パターンの形状を金型用部材に形成し、光学部品用金型を製造する。つまり、構造パターンを、感光性材料層に感光させて形成するので、例えばレーザ露光などの露光制御が容易な手段を用いることにより、ウェットエッチングでは形成困難な複雑な形状あるいは高精度な形状であっても、容易かつ迅速に形成できる。そして、ドライエッチングにより、その構造パターンを略一定方向にエッチングして（異方性エッチング）、金型用部材に正確な構造パターンを形成することができる。
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の光学部品用金型の製造方法において、前記エッチング工程のドライエッチングが、イオンエッチング、反応性イオンエッチング、イオンビームエッチング、または反応性イオンビームエッチングである方法とする。
この発明によれば、ドライエッチングとして、イオンエッチング、反応性イオンエッチング、イオンビームエッチング、または反応性イオンビームエッチングを用いるので、良好な異方性エッチングを行うことができる。そのため、構造パターンに応じた形状が表面に形成された感光性材料層の表面をエッチングのマスター面として、略一定方向に異方性エッチングすることで、金型用部材に構造パターンに対応する形状を高精度に形成することができる。
なお、
この発明によれば、ドライエッチングとして、イオンエッチング、反応性イオンエッチング、イオンビームエッチング、または反応性イオンビームエッチングを用いるので、良好な異方性エッチングを行うことができる。そのため、構造パターンに応じた形状が表面に形成された感光性材料層の表面をエッチングのマスター面として、略一定方向に異方性エッチングすることで、金型用部材に構造パターンに対応する形状を高精度に形成することができる。
なお、
請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載の光学部品用金型の製造方法において、前記光学部品の形状の構造パターンが、複数のレンズを配列したマイクロレンズアレイを形成するためのものである方法とする。
この発明によれば、エッチング工程により、マイクロレンズアレイの形状の構造パターンが高精度に形成されるので、高性能を有するマイクロレンズアレイを容易に製造することができる。
この発明によれば、エッチング工程により、マイクロレンズアレイの形状の構造パターンが高精度に形成されるので、高性能を有するマイクロレンズアレイを容易に製造することができる。
請求項４に記載の発明では、請求項１または２に記載の光学部品用金型の製造方法において、前記光学部品の形状の構造パターンが、複数のプリズムを配列したプリズムアレイを形成するためのものである方法とする。
この発明によれば、エッチング工程により、プリズムアレイの形状の構造パターンが高精度に形成されるので、高性能を有するプリズムアレイを容易に製造することができる。
この発明によれば、エッチング工程により、プリズムアレイの形状の構造パターンが高精度に形成されるので、高性能を有するプリズムアレイを容易に製造することができる。
請求項５に記載の発明では、請求項１または２に記載の光学部品用金型の製造方法において、前記光学部品の形状の構造パターンが、光導波路を形成するためのものである方法とする。
この発明によれば、エッチング工程により、光導波路の形状の構造パターンが高精度に形成されるので、高性能を有する多数の光導波路を容易に製造することができる。
この発明によれば、エッチング工程により、光導波路の形状の構造パターンが高精度に形成されるので、高性能を有する多数の光導波路を容易に製造することができる。
請求項６に記載の発明では、請求項１〜５のいずれかに記載の光学部品用金型の製造方法において、前記金型用部材がドラム状形状である方法とする。
この発明によれば、金型用部材がドラム状形状であるので、高精度なロールスタンパを製造することができる。
この発明によれば、金型用部材がドラム状形状であるので、高精度なロールスタンパを製造することができる。
請求項７に記載の発明では、請求項１〜５のいずれかに記載の光学部品用金型の製造方法において、前記金型用部材が平板形状である方法とする。
この発明によれば、金型用部材が平板形状であるので、高精度な平板形状の金型を製造することができる。
この発明によれば、金型用部材が平板形状であるので、高精度な平板形状の金型を製造することができる。
請求項８に記載の発明では、被転写基材に光学部品の形状を転写する金型面を備える光学部品用金型の製造装置であって、前記光学部品の形状の構造パターンが形成された感光性材料層を表面に有する金型用部材を保持する保持機構と、該保持機構に保持された前記金型用部材に対向して、前記金型用部材をドライエッチングするためのエッチング物質を照射する照射機構と、少なくとも前記金型用部材をドライエッチング時に収容する真空槽とを備える構成とする。
この発明によれば、保持機構に、光学部品の形状の構造パターンが形成された感光性材料層を表面に有する金型用部材を保持し、真空槽に収容された金型用部材に対して、照射機構によりエッチング物質を照射するので、金型用部材を感光性材料層に形成された構造パターンに沿う形状にドライエッチングすることができる。
本製造装置は、請求項１〜７に記載の光学部品用金型の製造方法におけるエッチング工程を行うのに好適な製造装置となっている。
この発明によれば、保持機構に、光学部品の形状の構造パターンが形成された感光性材料層を表面に有する金型用部材を保持し、真空槽に収容された金型用部材に対して、照射機構によりエッチング物質を照射するので、金型用部材を感光性材料層に形成された構造パターンに沿う形状にドライエッチングすることができる。
本製造装置は、請求項１〜７に記載の光学部品用金型の製造方法におけるエッチング工程を行うのに好適な製造装置となっている。
請求項９に記載の発明では、請求項８に記載の光学部品用金型の製造装置において、前記金型用部材がドラム状形状を有し、前記保持機構に保持された前記金型用部材と、前記照射機構とが、前記金型用部材のドラム軸を中心として相対的に回転移動可能とされた構成とする。
この発明によれば、保持機構に保持された金型用部材と照射機構とが金型用部材のドラム軸を中心に相対的に回転移動可能とされるので、照射機構から照射されるエッチング物質を、照射機構が対向する金型用部材の被エッチング面の面積より狭い範囲に照射する場合でも金型用部材の被エッチング面全面をエッチングすることができる。そのため、照射機構を簡素化することができる。
また、エッチング物質の照射範囲を相対的に狭めることができ、例えばビーム状に照射してもよいので、指向性の高い異方性エッチングを行うことにより、構造パターンの形状に忠実な高精度のエッチングを行うことができる。
また、照射機構の照射ムラも少なくなるため、周方向に均一性の高いドライエッチングを施すことができる。
この場合、照射位置により本来のエッチング方向と異なる方向へのエッチングが進行しすぎて形状精度が劣化しないように、照射機構からのエッチング物質の照射領域を周方向において金型用部材のドラム径に対して十分狭い範囲とすることが好ましい。例えば、ドラム径に対して１０％以下の範囲で径方向に照射することが好ましい。また同じく５％以下の範囲であればより好ましい。
この発明によれば、保持機構に保持された金型用部材と照射機構とが金型用部材のドラム軸を中心に相対的に回転移動可能とされるので、照射機構から照射されるエッチング物質を、照射機構が対向する金型用部材の被エッチング面の面積より狭い範囲に照射する場合でも金型用部材の被エッチング面全面をエッチングすることができる。そのため、照射機構を簡素化することができる。
また、エッチング物質の照射範囲を相対的に狭めることができ、例えばビーム状に照射してもよいので、指向性の高い異方性エッチングを行うことにより、構造パターンの形状に忠実な高精度のエッチングを行うことができる。
また、照射機構の照射ムラも少なくなるため、周方向に均一性の高いドライエッチングを施すことができる。
この場合、照射位置により本来のエッチング方向と異なる方向へのエッチングが進行しすぎて形状精度が劣化しないように、照射機構からのエッチング物質の照射領域を周方向において金型用部材のドラム径に対して十分狭い範囲とすることが好ましい。例えば、ドラム径に対して１０％以下の範囲で径方向に照射することが好ましい。また同じく５％以下の範囲であればより好ましい。
請求項１０に記載の発明では、請求項８または９に記載の光学部品用金型の製造装置において、前記保持機構が、前記金型用部材をそのドラム軸を中心に回転可能に保持する構成とする。
この発明によれば、保持機構によりドラム形状の金型用部材をそのドラム軸を中心に回転させて、照射機構に対して回転移動を行うことができるので、照射機構を回転させることなく簡素な構成により、金型用部材の周方向に均一性の高いドライエッチングを施すことができる。
この発明によれば、保持機構によりドラム形状の金型用部材をそのドラム軸を中心に回転させて、照射機構に対して回転移動を行うことができるので、照射機構を回転させることなく簡素な構成により、金型用部材の周方向に均一性の高いドライエッチングを施すことができる。
請求項１１に記載の発明では請求項８〜１０のいずれかに記載の光学部品用金型の製造装置において、前記保持機構に保持された前記金型用部材と、前記照射機構とが、互いに平行な状態で前記金型用部材の表面に沿って１軸方向に相対的に移動可能とされた構成とする。
この発明によれば、金型用部材と照射機構とが、互いに平行な状態で記金型用部材の表面に沿って１軸方向に相対的に金型用部材のドラム軸に沿う方向に相対移動可能とされるので、照射機構の照射領域を相対的移動方向において、金型用部材の表面積よりも狭くすることができる。そのため照射機構を簡素な構成とすることができる。
この発明によれば、金型用部材と照射機構とが、互いに平行な状態で記金型用部材の表面に沿って１軸方向に相対的に金型用部材のドラム軸に沿う方向に相対移動可能とされるので、照射機構の照射領域を相対的移動方向において、金型用部材の表面積よりも狭くすることができる。そのため照射機構を簡素な構成とすることができる。
本発明の光学部品用金型の製造方法およびそれに用いる光学部品用金型の製造装置によれば、種々の形状を有する光学面が配列された光学用部品を高精度かつ効率的に製造することができるという効果を奏する。
以下では、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。すべての図面において、実施形態が異なる場合であっても、同一または相当する部材には同一の符号を付し、共通する説明は省略する。
［第１の実施形態］
本発明の第１の実施形態に係る光学部品用金型の製造方法およびそれにより製造される光学部品用金型について説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る光学部品用金型の一例について説明するため模式的な斜視説明図である。図２は、図１のＡ−Ａ線を含む平面に沿う断面説明図である。図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、本発明の第１の実施形態に係る光学部品用金型の製造方法の各工程について説明するための図１のＡ−Ａ線に直交する断面に沿う工程説明図である。図４（ｅ）、（ｆ）、（ｇ）は、同じく図３に続く各工程について説明する工程説明図である。
本発明の第１の実施形態に係る光学部品用金型の製造方法およびそれにより製造される光学部品用金型について説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る光学部品用金型の一例について説明するため模式的な斜視説明図である。図２は、図１のＡ−Ａ線を含む平面に沿う断面説明図である。図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、本発明の第１の実施形態に係る光学部品用金型の製造方法の各工程について説明するための図１のＡ−Ａ線に直交する断面に沿う工程説明図である。図４（ｅ）、（ｆ）、（ｇ）は、同じく図３に続く各工程について説明する工程説明図である。
本実施形態の光学部品用金型の製造方法で製造される光学部品用金型の一例である光学部品用金型１０について説明する。
光学部品用金型１０は、複数の光学素子がアレイ状に配列された光学部品を製造するための金型であり、特にシート状の光学素子アレイを製造するロールスタンパとして用いるのに好適となるものである。
光学部品用金型１０は、図１、２に示すように、例えば略中空円筒のドラム状形状をなす金型本体１１の外周面となる表面に、不図示の被転写基材に光学部品としての形状を転写する金型面１２が形成されてなる。
光学部品用金型１０は、複数の光学素子がアレイ状に配列された光学部品を製造するための金型であり、特にシート状の光学素子アレイを製造するロールスタンパとして用いるのに好適となるものである。
光学部品用金型１０は、図１、２に示すように、例えば略中空円筒のドラム状形状をなす金型本体１１の外周面となる表面に、不図示の被転写基材に光学部品としての形状を転写する金型面１２が形成されてなる。
金型本体１１は、少なくとも表面がドライエッチング可能で、被転写基材に形状を転写可能な強度を有する部材であれば、特に限定されない。例えば、金属、合成樹脂、Ｓｉ０２、ガラス、セラミックなどの各種材料を採用することができる。金属としては、例えば、銅（Ｃｕ）、クロム（Ｃｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、亜鉛（Ｚｎ）など、あるいはそれらを主成分とする合金などの金属を採用することができる。例えば、ロールスタンパとして、被転写基体上を加圧しつつ転動して金型本体１１の形状を転写するような場合には、強度、耐久性の面から、例えばＣｕなどの金属を採用することが好ましい。
金型面１２は、例えば、球面、適宜の湾曲面、平面、あるいはそれらの組合せからなる単位金型面１２ａが複数配列されたものである。そして、光学部品用金型１０で製造する光学部品の表面の形状が略反転された立体的な形状がパターンをなして形成されている。
光学部品は、配列される光学素子が、例えば、レンズ、プリズム、ミラー、偏光素子、位相差板、フィルタ、および光導波路などからなるものを挙げることができる。
光学部品は、配列される光学素子が、例えば、レンズ、プリズム、ミラー、偏光素子、位相差板、フィルタ、および光導波路などからなるものを挙げることができる。
この光学部品用金型１０によって成形される光学部品の一例としては、略半球状をなす微細なマイクロレンズが格子状に複数配列されたレンズアレイを有するマイクロレンズシートを挙げることができる。このようなマイクロレンズシートは、例えば、ＣＣＤ、液晶ディスプレイパネルおよびリアプロジェクションテレビの透過型スクリーンなどに用いられる光学部品として知られている、
この場合、金型面１２は、図１、２に示すように、上記レンズアレイのマイクロレンズ群の外形に対応して、略半球状をなす微細な凹部が格子状に複数配列されたものとなり、上記レンズアレイのレンズ面形状を反転させた凹形状とされている。
この場合、金型面１２は、図１、２に示すように、上記レンズアレイのマイクロレンズ群の外形に対応して、略半球状をなす微細な凹部が格子状に複数配列されたものとなり、上記レンズアレイのレンズ面形状を反転させた凹形状とされている。
ここで、光学部品用金型１０はロールスタンパとして用いるため、金型面１２の形状は、不図示の被転写基材に対して光学部品用金型１０を転動させたときに光学部品の形状が正確に転写される形状とされる。
例えば、マイクロレンズアレイのように、単位金型面１２ａの平面視の代表寸法（例えばレンズ径など）が、光学部品用金型１０のドラム径に比べて十分小さい場合、転動の影響が無視されるので、単位金型面１２ａの形状は光学部品の形状と同一形状とすることができる。
また、金型面１２は、例えば転写後の収縮や戻り変形など、成形工程上の生じる加工誤差に応じて、光学部品の形状とわずかに異なる形状とすることもできる。ただし、金型面１２は、光学部品の表面の形状に対応する最適な形状に形成されている。例えば、光学部品の表面の形状が、非球面であれば、金型面１２も略同じ非球面形状に形成される。
例えば、マイクロレンズアレイのように、単位金型面１２ａの平面視の代表寸法（例えばレンズ径など）が、光学部品用金型１０のドラム径に比べて十分小さい場合、転動の影響が無視されるので、単位金型面１２ａの形状は光学部品の形状と同一形状とすることができる。
また、金型面１２は、例えば転写後の収縮や戻り変形など、成形工程上の生じる加工誤差に応じて、光学部品の形状とわずかに異なる形状とすることもできる。ただし、金型面１２は、光学部品の表面の形状に対応する最適な形状に形成されている。例えば、光学部品の表面の形状が、非球面であれば、金型面１２も略同じ非球面形状に形成される。
なお、光学部品用金型１０によって成形される光学部品の例としては、上記マイクロレンズシートに限定されるものではなく、単位金型面１２ａの形状を変えることにより、種々の形状を有する他の光学部品を製造することが可能となる。他の光学部品としては、例えば、レンチキュラーレンズシート、クロスレンチレンズシート、フレネルレンズシート、光拡散シート、プリズムシート、偏光板、位相差板、液晶光学フィルムなどを挙げることができる。
また、いずれの光学部品の場合でも、金型面の構成要素として単位金型面１２ａに代えて、凹凸形状や平面視の大きさなどが異なる複数の部分金型面を組み合わせることにより金型面１２を構成するように変形することができる。例えばマイクロレンズであればレンズ曲率やレンズ径などが異なる部分金型面に代えることができる。その場合、部分金型面の凹凸形状や平面視の大きさは、規則的に変化させてもよいし、場所により不規則に変化させてもよい。また、配置位置も規則的でもよいし、不規則でもよい。
また、金型面１２は、単位金型面１２ａや部分金型面といった明確な構成要素を組み合わせた形状に限定されるものではなく、必要に応じて、連続的な形状、不規則な形状など、いかなる形状に形成されていてもよい。
また、いずれの光学部品の場合でも、金型面の構成要素として単位金型面１２ａに代えて、凹凸形状や平面視の大きさなどが異なる複数の部分金型面を組み合わせることにより金型面１２を構成するように変形することができる。例えばマイクロレンズであればレンズ曲率やレンズ径などが異なる部分金型面に代えることができる。その場合、部分金型面の凹凸形状や平面視の大きさは、規則的に変化させてもよいし、場所により不規則に変化させてもよい。また、配置位置も規則的でもよいし、不規則でもよい。
また、金型面１２は、単位金型面１２ａや部分金型面といった明確な構成要素を組み合わせた形状に限定されるものではなく、必要に応じて、連続的な形状、不規則な形状など、いかなる形状に形成されていてもよい。
次に、本実施形態による光学部品用金型１０の製造方法について説明する。
まず、図３（ａ）に示すように、少なくとも金型本体１１の形状を内部に含む外形を有することによりドライエッチングを行うための加工代を有する金型用部材１３を形成する。本実施形態の場合、金型用部材１３は、金型本体１１に外接するか、わずかに外形が大きい中空円筒を採用している。
具体的には、金型用部材１３として、例えばＣｕからなる金属により、例えば、長さ２ｍ、直径１００ｍｍ〜３００ｍｍ、厚み１０ｍｍ、表面（外周面）の表面精度が２〜３μｍ／ｍとなるような中空円筒を用意する。
なお、図３、４（以下、他の図面も同様）は、見やすさのため寸法比などを誇張しており、実際の寸法とは異なる。
まず、図３（ａ）に示すように、少なくとも金型本体１１の形状を内部に含む外形を有することによりドライエッチングを行うための加工代を有する金型用部材１３を形成する。本実施形態の場合、金型用部材１３は、金型本体１１に外接するか、わずかに外形が大きい中空円筒を採用している。
具体的には、金型用部材１３として、例えばＣｕからなる金属により、例えば、長さ２ｍ、直径１００ｍｍ〜３００ｍｍ、厚み１０ｍｍ、表面（外周面）の表面精度が２〜３μｍ／ｍとなるような中空円筒を用意する。
なお、図３、４（以下、他の図面も同様）は、見やすさのため寸法比などを誇張しており、実際の寸法とは異なる。
次に、図３（ｂ）に示すように、この金型用部材１３の外周側の表面１３ａに、例えば、特定波長の光に感度を有するポジ型レジストなどのポジ型感光性材料をディップコート法などで塗布することにより、金型用部材１３の表面に、後述する構造パターン１７を形成するのに必要な所定の厚みを有する感光性材料層１４を形成する。所定厚みは、例えば５μｍ〜１５０μｍとすることができる。
このとき、感光性材料層１４が乗りやすくなるように、必要に応じて金型用部材１３の表面１３ａに不図示の下地層を設けてから、感光性材料層１４を形成してもよい。
このとき、感光性材料層１４が乗りやすくなるように、必要に応じて金型用部材１３の表面１３ａに不図示の下地層を設けてから、感光性材料層１４を形成してもよい。
次に、図３（ｃ）に示すように、金型用部材１３の表面に形成された感光性材料層１４に、レーザ走査装置Ｍによってレーザビーム１６を照射し、感光性材料層１４内に構造パターン１７を露光する。
構造パターン１７は、金型面１２の形状に対応する凹凸であり、単位金型面１２ａに対応した形状の単位構造パターン１７ａが複数配列されたものである。
構造パターン１７は、レーザ走査装置Ｍの露光光学系１５により、例えばビーム径が１０μｍ程度の微小スポットに集光されたレーザビーム１６を強度変調しつつ露光し、感光性材料層１４の厚さ方向にわたる凹凸形状を描画することにより形成する。強度変調は、適宜の分解能のデジタル的な強度変調を採用することができる。
例えば、金型用部材１３とレーザ走査装置Ｍとを、金型用部材１３の周方向に相対的に回転移動し、軸方向に相対移動することができるように保持する。
そして、図示矢印方向に相対的に回転移動しつつレーザビーム１６を露光するとともに、描画形状に対応した強度変調を行い、周方向に凹凸を有する構造パターン１７を形成する。回転移動のピッチは、構造パターン１７の形状の分解能を考慮して設定する。例えば１μｍ程度とすれば、１μｍ程度の分解能を有する構造パターン１７を描画することができる。
また、図示奥行き方向（金型用部材１３の軸方向）に対しても、金型用部材１３とレーザ走査装置Ｍとを相対移動することにより、金型用部材１３の軸方向に対しても構造パターン１７を描画する。
これらの周方向、軸方向の移動は、周方向を描画してから軸方向に移動してもよいし、同時に移動することにより螺旋状の移動を行ってもよい。
このように感光性材料層１４が露光されると、所定強度以上の露光部分で、感光性材料層１４を構成する感光性材料の化学結合が切断される。
構造パターン１７は、金型面１２の形状に対応する凹凸であり、単位金型面１２ａに対応した形状の単位構造パターン１７ａが複数配列されたものである。
構造パターン１７は、レーザ走査装置Ｍの露光光学系１５により、例えばビーム径が１０μｍ程度の微小スポットに集光されたレーザビーム１６を強度変調しつつ露光し、感光性材料層１４の厚さ方向にわたる凹凸形状を描画することにより形成する。強度変調は、適宜の分解能のデジタル的な強度変調を採用することができる。
例えば、金型用部材１３とレーザ走査装置Ｍとを、金型用部材１３の周方向に相対的に回転移動し、軸方向に相対移動することができるように保持する。
そして、図示矢印方向に相対的に回転移動しつつレーザビーム１６を露光するとともに、描画形状に対応した強度変調を行い、周方向に凹凸を有する構造パターン１７を形成する。回転移動のピッチは、構造パターン１７の形状の分解能を考慮して設定する。例えば１μｍ程度とすれば、１μｍ程度の分解能を有する構造パターン１７を描画することができる。
また、図示奥行き方向（金型用部材１３の軸方向）に対しても、金型用部材１３とレーザ走査装置Ｍとを相対移動することにより、金型用部材１３の軸方向に対しても構造パターン１７を描画する。
これらの周方向、軸方向の移動は、周方向を描画してから軸方向に移動してもよいし、同時に移動することにより螺旋状の移動を行ってもよい。
このように感光性材料層１４が露光されると、所定強度以上の露光部分で、感光性材料層１４を構成する感光性材料の化学結合が切断される。
次に、図３（ｄ）に示すように、構造パターン１７の形状に沿って感光した感光性材料層１４をアルカリ現像液などで現像する。すると、化学結合が切断された部分の感光性材料が溶解して、現像された感光性材料層１４の表面に単位構造パターン１７ａ、構造パターン１７に対応して、単位凹凸形状１８ａ、凹凸形状パターン１８が形成される。
凹凸形状パターン１８が形成された感光性材料層１４は、マイクロレンズアレイのドラムレジストマスターを構成する。
凹凸形状パターン１８が形成された感光性材料層１４は、マイクロレンズアレイのドラムレジストマスターを構成する。
以上の工程では、レーザ露光によるフォトリソグラフィの技術を用いているので、構造パターン１７、凹凸形状パターン１８の形状制御が容易となり、例えばウェットエッチングに比べて種々の形状を高精度かつ高速に形成することができるという利点がある。
次に、図４（ｅ）に示すように、現像された感光性材料層１４の表面の凹凸形状パターン１８を金型用部材１３の径方向にドライエッチングするエッチング工程を行う。
ドライエッチングは、エッチングモードにより、反応性イオンエッチングとスパッタエッチング（イオンエッチング）、イオンビームエッチング（反応性イオンビームエッチングとイオンビームエッチング）などがある。これらのドライエッチングは、いずれの方式も良好な異方性エッチングを行うことができるので、本実施形態に採用することができる。
ドライエッチングは、エッチングモードにより、反応性イオンエッチングとスパッタエッチング（イオンエッチング）、イオンビームエッチング（反応性イオンビームエッチングとイオンビームエッチング）などがある。これらのドライエッチングは、いずれの方式も良好な異方性エッチングを行うことができるので、本実施形態に採用することができる。
イオンエッチング（Ion Etching、以下、ＩＥ）は、イオン源とワークとの間に電界をかけて、イオン源で発生したガス状の不活性イオンを加速し、ワークに照射することによりエッチングを行う工法である。ＩＥは、主としてイオンとワークとの物理的な相互作用によりエッチングが進行する。
反応性イオンエッチング（Reactive Ion Etching、以下、ＲＩＥ）は、イオン源とワークとの間に電界をかけて、イオン源で発生したガス状のイオンを加速してワークに照射することは、ＩＥと同様であるが、イオンとしてワークの材質に対して化学的活性を有するイオンを用いるか、ワークの材質に対して化学的活性を有する反応性ガスを用いる工法である。ＲＩＥによれば、物理的エッチングに加えて化学的エッチングが進行するので、エッチングの効率を向上することができる。
ＲＩＥの方式は、例えば、ＣＣＰ（Capacitively Coupled Plasma）−ＲＩＥ、ＥＣＲ（Electron Cyclotron Resonance Plasma）−ＲＩＥ、ＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）−ＲＩＥ、ＨＷＰ（Helicon Wave Plasma）−ＲＩＥ、ＮＬＤ（Magnetic Neutral Loop Discharge）−ＲＩＥなどが知られており、いずれを採用してもよい。
ＲＩＥの方式は、例えば、ＣＣＰ（Capacitively Coupled Plasma）−ＲＩＥ、ＥＣＲ（Electron Cyclotron Resonance Plasma）−ＲＩＥ、ＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）−ＲＩＥ、ＨＷＰ（Helicon Wave Plasma）−ＲＩＥ、ＮＬＤ（Magnetic Neutral Loop Discharge）−ＲＩＥなどが知られており、いずれを採用してもよい。
イオンビームエッチング（Ion Beam Etching、以下、ＩＢＥ）および反応性イオンビームエッチング（Reactive Ion Beam Etching、以下、ＲＩＢＥ）は、それぞれ不活性または活性イオンを発生するイオン源に加速電界を有し、ワークに対して指向性の高いイオンビームを照射できるようにした工法である。
金型用部材１３の材質とそれに使用するガスの種類との対応は、例えば、ＲＩＥの場合、以下のような組合せを採用することができる。ここで、スラッシュによる区切りは、複数のガスを併用することを意味する。
金型用部材１３がＣｕの場合、Ｃｌ２、ＳｉＣｌ４／Ｃｌ２／Ｎ２／ＮＨ３、ＳｉＣｌ４／Ａｒ／Ｎ２、ＢＣｌ３／ＳｉＣｌ４／Ｎ２／Ａｒ、ＢＣｌ３／Ｎ２／Ａｒなどのガスを用いることができる。
またＣｒの場合、ＣＣｌ４／Ｏ２、Ｃｌ２／Ｏ２／Ａｒ、ＣＣｌ４／Ｏ２／Ａｒなどのガスを用いることができる。
またＡｌの場合、ＣＣｌ４、ＣＣｌ４／Ａｒ、ＢＣｌ３、ＢＣｌ３／Ｃｌ２などのガスを用いることができる。
またＷの場合、ＣＦ４、ＣＦ４／Ｏ２、ＳＦ６、ＳＦ６／Ａｒなどのガスを用いることができる。
またＭｏの場合、ＣＦ４、ＣＦ／Ｏ２、ＣＦ４／ＳＦ６／Ｏ２などのガスを用いることができる。
金型用部材１３がＣｕの場合、Ｃｌ２、ＳｉＣｌ４／Ｃｌ２／Ｎ２／ＮＨ３、ＳｉＣｌ４／Ａｒ／Ｎ２、ＢＣｌ３／ＳｉＣｌ４／Ｎ２／Ａｒ、ＢＣｌ３／Ｎ２／Ａｒなどのガスを用いることができる。
またＣｒの場合、ＣＣｌ４／Ｏ２、Ｃｌ２／Ｏ２／Ａｒ、ＣＣｌ４／Ｏ２／Ａｒなどのガスを用いることができる。
またＡｌの場合、ＣＣｌ４、ＣＣｌ４／Ａｒ、ＢＣｌ３、ＢＣｌ３／Ｃｌ２などのガスを用いることができる。
またＷの場合、ＣＦ４、ＣＦ４／Ｏ２、ＳＦ６、ＳＦ６／Ａｒなどのガスを用いることができる。
またＭｏの場合、ＣＦ４、ＣＦ／Ｏ２、ＣＦ４／ＳＦ６／Ｏ２などのガスを用いることができる。
このようなドライエッチングによれば、照射範囲に対して均一性の高い物理的エッチングあるいは化学的エッチングを伴う物理的エッチングを行うことができるので、イオンの照射方向に向けて略一定のエッチング速度を有する異方性エッチングが行われる。
エッチング速度は、用いるガスやワークの材質により異なるが、ＲＩＢＥの例を挙げると、例えば、Ａｒガスを用いて、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｃｒのワークをエッチングする場合、それぞれ、２００μｍ／ｈ、２μｍ／ｈ、１μｍ／ｈ程度のエッチング速度が得られることが知られている。
エッチング速度は、用いるガスやワークの材質により異なるが、ＲＩＢＥの例を挙げると、例えば、Ａｒガスを用いて、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｃｒのワークをエッチングする場合、それぞれ、２００μｍ／ｈ、２μｍ／ｈ、１μｍ／ｈ程度のエッチング速度が得られることが知られている。
図４（ｅ）に示す矢印は、このようなエッチング工程において、不図示のイオン源から照射されるイオンの照射方向を示している。図４（ｆ）は、エッチングが進んで、感光性材料層１４の多くが消失し、金型用部材１３をエッチングする直前の様子を示す。
例えば、ＲＩＥ、ＲＩＢＥでは、相対的に低強度の感光性材料層１４では、物理的エッチングのみで凹凸形状パターン１８の形状が径方向に沿って中心に向かってエッチングされる。相対的の高強度の金型用部材１３が露出すると、反応性ガスにより化学的エッチングを伴って効率的にエッチングが進行する。
なお、図示では模式図のため、全周方向からエッチングが進行するように描いているが、実際に全周方向かつ軸方向の全長にわたって、同時進行する全面的なエッチングを行ってもよいし、金型用部材１３の表面積に比べて狭い範囲にイオンを照射し、その照射領域を移動させることにより、全面をエッチングするようにしてもよい。
照射領域の移動は、金型用部材１３と不図示のイオン源との間で周方向に相対的に回転移動し、軸方向に相対移動することができればよく、金型用部材１３とイオン源とのいずれを移動させてもよい。
例えば、ＲＩＥ、ＲＩＢＥでは、相対的に低強度の感光性材料層１４では、物理的エッチングのみで凹凸形状パターン１８の形状が径方向に沿って中心に向かってエッチングされる。相対的の高強度の金型用部材１３が露出すると、反応性ガスにより化学的エッチングを伴って効率的にエッチングが進行する。
なお、図示では模式図のため、全周方向からエッチングが進行するように描いているが、実際に全周方向かつ軸方向の全長にわたって、同時進行する全面的なエッチングを行ってもよいし、金型用部材１３の表面積に比べて狭い範囲にイオンを照射し、その照射領域を移動させることにより、全面をエッチングするようにしてもよい。
照射領域の移動は、金型用部材１３と不図示のイオン源との間で周方向に相対的に回転移動し、軸方向に相対移動することができればよく、金型用部材１３とイオン源とのいずれを移動させてもよい。
このようにして、エッチングが進行すると、凹凸形状パターン１８が、所定のエッチング速度で径方向に沿って感光性材料層１４、金型用部材１３内を順次移動し、金型用部材１３の表面に金型面１２が形成される。すなわち、図４（ｇ）に示すように、金型用部材１３の表面１３ａ（図示の２点鎖線）の内側に、単位凹凸形状１８ａに対応して略同形状の単位金型面１２ａが形成され、金型用部材１３の表面を覆うことにより、金型面１２が形成され、金型本体１１が得られる。
なお、図４は、模式図のため、単位凹凸形状１８ａと単位金型面１２ａとの形状に大きな差があるように見えるが、これは、誇張されている。金型面１２は微細構造を有するため、金型用部材１３の径に対して、エッチング深さは十分小さく、個々の単位金型面１２ａは、実際には単位凹凸形状１８ａと略同形状に形成される。
なお、図４は、模式図のため、単位凹凸形状１８ａと単位金型面１２ａとの形状に大きな差があるように見えるが、これは、誇張されている。金型面１２は微細構造を有するため、金型用部材１３の径に対して、エッチング深さは十分小さく、個々の単位金型面１２ａは、実際には単位凹凸形状１８ａと略同形状に形成される。
ここで、金型用部材１３の材質によっては、エッチング表面の強度が不十分な場合がある。その場合には、エッチング工程の後に、ドライエッチングされた金型用部材の表面に表面処理層を形成する工程を設けてもよい。
例えば、金型用部材１３として、Ａｌなどの金属を採用する場合、被転写基材の材質によっては強度や耐久性が不足する場合がある。この場合、金型面１２の表面にメッキなどにより硬質の金属層、例えばＣｒ層を０．５μｍ程度設けるなどすれば、良好な金型面１２が得られる。
例えば、金型用部材１３として、Ａｌなどの金属を採用する場合、被転写基材の材質によっては強度や耐久性が不足する場合がある。この場合、金型面１２の表面にメッキなどにより硬質の金属層、例えばＣｒ層を０．５μｍ程度設けるなどすれば、良好な金型面１２が得られる。
次に、本実施形態の光学部品用金型の製造方法に用いる製造装置について説明する。
図５は、本発明の第１の実施形態に係る光学部品用金型の製造方法に用いる光学部品用金型の製造装置の一例の概略構成について説明するための模式的な正面説明図である。図６（ａ）は、図５の平面視の概略構成について説明するための模式的な平面説明図である。
図５は、本発明の第１の実施形態に係る光学部品用金型の製造方法に用いる光学部品用金型の製造装置の一例の概略構成について説明するための模式的な正面説明図である。図６（ａ）は、図５の平面視の概略構成について説明するための模式的な平面説明図である。
エッチング装置２０（光学部品用金型の製造装置）は、プラズマイオン源を用いてＲＩＥを行うための装置であり、本実施形態の光学部品用金型の製造方法のエッチング工程を行うのに好適な製造装置である。その概略構成は、図５、図６（ａ）に示すように、真空槽２１、イオン源２２（照射機構）、保持機構４０、および高周波電界印加部２４（照射機構）からなる。
真空槽２１は、排気部３０が接続され、ドライエッチングを行うために必要な真空度を有する真空状態が真空槽２１の内部に形成できるようになっている。符号３９は、内圧を急峻に戻すためのリークバルブを示す。
排気部３０は、例えば、真空槽２１から粗引きバルブ３４ｂを介して接続されたロータリポンプ３７により、リークバルブ３５に排気することにより概略の真空状態を形成する経路と、真空槽２１からメインバルブ３４ａを介して接続されたトラップ３３、イオンポンプ３６により、補助バルブ３４ｃを介してリークバルブ３５に排気することにより高精度の真空状態を形成する経路とを備える真空ポンプ機構を採用することができる。ただし、排気部３０は、ドライエッチングに必要な真空度が得られればどのような構成でもよい。例えばイオンポンプ３６に代えて、真空容器内に極低温面を設置しこれに容器内の気体分子を凝縮または吸着させて捕捉し排気するクライオポンプ３８などを用いてもよい。
真空槽２１の内部には、上記に、図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、図４（ｅ）を参照して説明した工程により、金型用部材１３の表面に、構造パターン１７に対応する凹凸形状パターン１８が形成された感光性材料層１４を備えるワーク１９が配置されている。ここで、ワーク１９の外径をＤ、軸方向の有効加工領域の長さ寸法をＷ０とする。
なお、簡単のために、図５、６では、表面の凹凸形状パターン１８の詳細形状については図示を省略している。
真空槽２１は、排気部３０が接続され、ドライエッチングを行うために必要な真空度を有する真空状態が真空槽２１の内部に形成できるようになっている。符号３９は、内圧を急峻に戻すためのリークバルブを示す。
排気部３０は、例えば、真空槽２１から粗引きバルブ３４ｂを介して接続されたロータリポンプ３７により、リークバルブ３５に排気することにより概略の真空状態を形成する経路と、真空槽２１からメインバルブ３４ａを介して接続されたトラップ３３、イオンポンプ３６により、補助バルブ３４ｃを介してリークバルブ３５に排気することにより高精度の真空状態を形成する経路とを備える真空ポンプ機構を採用することができる。ただし、排気部３０は、ドライエッチングに必要な真空度が得られればどのような構成でもよい。例えばイオンポンプ３６に代えて、真空容器内に極低温面を設置しこれに容器内の気体分子を凝縮または吸着させて捕捉し排気するクライオポンプ３８などを用いてもよい。
真空槽２１の内部には、上記に、図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、図４（ｅ）を参照して説明した工程により、金型用部材１３の表面に、構造パターン１７に対応する凹凸形状パターン１８が形成された感光性材料層１４を備えるワーク１９が配置されている。ここで、ワーク１９の外径をＤ、軸方向の有効加工領域の長さ寸法をＷ０とする。
なお、簡単のために、図５、６では、表面の凹凸形状パターン１８の詳細形状については図示を省略している。
イオン源２２は、適宜のプラズマイオン源を採用することができる。すなわち、ＲＩＥの方式に応じて、それぞれＥＣＲ、ＩＣＰ、ＨＷＰなどのプラズマイオン源を採用することができる。これらは、それぞれ周知の機構を備えるが、いずれもプラズマを励起するための高周波電源２９を介して接地されている。そして、金型用部材１３の材質に応じて、適宜の反応性ガスと必要に応じて不活性ガスを混合して、バルブ３２から送り込むことにより、電離された反応性ガスのイオンを含む１種類または複数種類のイオン２３（エッチング物質）を形成し、高周波電圧印加部２４によりワーク１９に印加される所定の高周波電圧が形成する電界により、ワーク１９に向けて一定方向（図示矢印方向）にイオン２３を照射することができるようになっている。
このような高周波電圧印加部２４は、例えば、高周波電源２５、マッチング整合計２６、フィルタ２７などから構成されたものを採用することができる。
イオン源２２と高周波電圧印加部２４とは、エッチング物質を照射する照射機構を形成している。
このような高周波電圧印加部２４は、例えば、高周波電源２５、マッチング整合計２６、フィルタ２７などから構成されたものを採用することができる。
イオン源２２と高周波電圧印加部２４とは、エッチング物質を照射する照射機構を形成している。
イオン源２２の照射口の形状は、正面視が幅Ｈ（ただし、Ｈ＜Ｄ）、平面視が幅Ｗ（ただし、Ｗ≧Ｗ０）の矩形状とされている。
ここで、幅Ｈは、イオン２３の照射位置により本来のエッチング方向と異なる方向へのエッチングが進行しすぎて形状精度が劣化しないように、ワーク１９の外形Ｄに比べて十分狭い幅とすることが好ましい。例えば、幅Ｈは、Ｄに対して、１０％以下の幅が好ましく、５％以下の幅とすればより好ましい。
ここで、幅Ｈは、イオン２３の照射位置により本来のエッチング方向と異なる方向へのエッチングが進行しすぎて形状精度が劣化しないように、ワーク１９の外形Ｄに比べて十分狭い幅とすることが好ましい。例えば、幅Ｈは、Ｄに対して、１０％以下の幅が好ましく、５％以下の幅とすればより好ましい。
保持機構４０は、図６（ａ）に示すように、ワーク１９をその軸方向の両端部で、ワーク１９のドラム軸回りに回転可能に保持するものである。そして、ワーク１９の母線が、イオン源２２の照射口に略平行に対向し、イオン源２２から照射されるイオン２３が、ワーク１９の表面の法線方向に略沿って照射される状態にワーク１９を保持する。
保持機構４０の構成としては、例えば、ワーク１９を軸支持するためのチャック部が軸受に支持された機構などを採用することができる。そして、一端側のチャック部の軸が、回転制御部４２により速度制御される回転駆動源としてのモータ４１に接続されている。
保持機構４０は、真空環境下で、使用可能な機構であれば、ワーク１９とともに真空槽２１の内部に配置されていてもよいし、真空槽２１の一部として例えば側面部などに設けられていてもよい。
保持機構４０の構成としては、例えば、ワーク１９を軸支持するためのチャック部が軸受に支持された機構などを採用することができる。そして、一端側のチャック部の軸が、回転制御部４２により速度制御される回転駆動源としてのモータ４１に接続されている。
保持機構４０は、真空環境下で、使用可能な機構であれば、ワーク１９とともに真空槽２１の内部に配置されていてもよいし、真空槽２１の一部として例えば側面部などに設けられていてもよい。
このようなエッチング装置２０によれば、ワーク１９が保持機構４０、４０により回転可能に保持される。そして、イオン源２２により発生する反応性ガスイオンを含むイオン２３が、高周波電圧印加部２４によりイオン源２２とワーク１９との間で形成される電界の作用を受けて加速され、ワーク１９の表面に対してその法線方向に略沿って移動し、略幅Ｗ×Ｈの範囲に照射される。
一方、保持機構４０には、回転制御部４２により回転制御されたモータ４１が接続されているので、保持機構４０に保持されたワーク１９が、そのドラム軸回りに、図５の矢印方向に一定速度で回転する。そのため、イオン２３によるドライエッチングがワーク１９の径方向に進行するとともに、イオン２３の照射領域がワーク１９の表面の周方向に移動する。照射領域の移動速度は、エッチング速度および移動量の分解能に応じて回転制御部４２に適宜設定しておく。
その結果、イオン２３が照射された感光性材料層１４、金型用部材１３がワーク１９の径方向に異方性エッチングされ、図４（ｇ）に示すような金型面１２が形成される。
すなわち、エッチング装置２０は、上記に説明した本実施形態に係る光学部品用金型の製造方法におけるエッチング工程を行うのに好適な装置となっている。
一方、保持機構４０には、回転制御部４２により回転制御されたモータ４１が接続されているので、保持機構４０に保持されたワーク１９が、そのドラム軸回りに、図５の矢印方向に一定速度で回転する。そのため、イオン２３によるドライエッチングがワーク１９の径方向に進行するとともに、イオン２３の照射領域がワーク１９の表面の周方向に移動する。照射領域の移動速度は、エッチング速度および移動量の分解能に応じて回転制御部４２に適宜設定しておく。
その結果、イオン２３が照射された感光性材料層１４、金型用部材１３がワーク１９の径方向に異方性エッチングされ、図４（ｇ）に示すような金型面１２が形成される。
すなわち、エッチング装置２０は、上記に説明した本実施形態に係る光学部品用金型の製造方法におけるエッチング工程を行うのに好適な装置となっている。
次に、本実施形態の光学部品用金型の製造装置の第１変形例について説明する。
図６（ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係る光学部品用金型の製造方法に用いる光学部品用金型の製造装置の第１変形例の概略構成について説明するための模式的な平面説明図である。
図６（ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係る光学部品用金型の製造方法に用いる光学部品用金型の製造装置の第１変形例の概略構成について説明するための模式的な平面説明図である。
本変形例のエッチング装置２００（光学部品用金型の製造装置）は、上記実施形態のエッチング装置２０のイオン源２２に代えて、イオン源４３（照射機構）を備え、さらに、イオン源４３とワーク１９とをワーク１９の軸方向に相対的に平行移動する移動機構４４を備えている。以下、上記実施形態と異なる点を中心に説明する。
イオン源４３は、イオン源２２に対して、イオン２３の照射口の形状のみが異なり、ワーク１９の軸方向に沿う幅が、幅Ｗ１（ただし、Ｗ１＜Ｗ）とされる。
移動機構４４は、ワーク１９、イオン源４３のいずれを移動させてもよいが、図６（ｂ）には、イオン源４３をスライド移動可能に保持するスライド移動部４５と、スライド移動部４５の移動制御を行う移動制御部４６とからなる構成を示した。イオン源４３を固定して相対移動する構成は、特に図示しないが、移動機構４４の代えて、保持機構４０にワーク１９を軸方向の移動機構を形成すれば容易に実現できる。
移動機構４４は、ワーク１９、イオン源４３のいずれを移動させてもよいが、図６（ｂ）には、イオン源４３をスライド移動可能に保持するスライド移動部４５と、スライド移動部４５の移動制御を行う移動制御部４６とからなる構成を示した。イオン源４３を固定して相対移動する構成は、特に図示しないが、移動機構４４の代えて、保持機構４０にワーク１９を軸方向の移動機構を形成すれば容易に実現できる。
エッチング装置２００によれば、ドライエッチング時に、保持機構４０によりワーク１９がドラム軸回りに回転させるとともに、イオン源４３をドラム軸方向に相対的な平行移動させることができる。そのため、例えば、上記と同様にして、ワーク１９に対して幅Ｗ１だけ、エッチング工程を行い、次にＷ１だけ平行移動して、隣接する幅Ｗ１の領域をドライエッチングし、これを繰り返して、全幅に対してエッチング工程を行うことができる。
また、例えば、保持機構４０の回転と、イオン源４３の相対的平行移動とを同時に行って、ワーク１９に対して螺旋状にイオン２３を照射して、全面をドライエッチングするようにしてもよい。この場合、イオン源４３を軸方向に往復移動させることにより全面をドライエッチングしてもよい。
また、例えば、保持機構４０の回転と、イオン源４３の相対的平行移動とを同時に行って、ワーク１９に対して螺旋状にイオン２３を照射して、全面をドライエッチングするようにしてもよい。この場合、イオン源４３を軸方向に往復移動させることにより全面をドライエッチングしてもよい。
本変形例のエッチング装置２００によれば、イオン源４３の移動量を変えることにより、軸長の異なるワーク１９であっても容易にエッチングできるので、汎用性に富んだ装置とすることができるという利点がある。また、イオン源４３を小型化することができるので、簡素な装置とすることができる。また、上記実施形態の場合に比べて、イオン２３の照射領域を狭めることができるので、イオン２３の照射ムラを低減することができるため、より均一性に富んだドライエッチングを行うことができるという利点がある。
次に、本実施形態の光学部品用金型の製造装置の第２変形例について説明する。
図７は、本発明の第１の実施形態に係る光学部品用金型の製造方法に用いる光学部品用金型の製造装置の第２変形例の概略構成について説明するための模式的な正面説明図である。
図７は、本発明の第１の実施形態に係る光学部品用金型の製造方法に用いる光学部品用金型の製造装置の第２変形例の概略構成について説明するための模式的な正面説明図である。
本変形例のエッチング装置２０１（光学部品用金型の製造装置）は、ＩＢＥまたはＲＩＢＥによってエッチング工程を行うものであり、上記実施形態のエッチング装置２０のイオン源２２に代えて、イオンビーム源４７（照射機構）を備え、高周波電圧印加部２４を削除したものである。以下、上記実施形態と異なる点を中心に説明する。
イオンビーム源４７は、図７、図６（ａ）に示すように、バルブ３２から供給される反応性ガスなどからプラズマを形成し、エッチング物質として用いるイオンを適宜制御された電界により加速および収束せしめ、一定方向に、幅Ｗ×ｈの略矩形断面を有するイオンビーム４８（エッチング物質）を照射するプラズマイオン源である。
本変形例のエッチング装置２０１によれば、エッチング物質がイオンビーム源４７によりビーム状のイオンビーム４８としてワーク１９に照射される点が異なるのみなので、ＩＢＥまたはＲＩＢＥとして、上記実施形態と略同様にエッチング工程を行うことができる。
そして、イオンビーム４８のビーム形状を適宜制御することにより上記実施形態に比べて狭い照射領域にイオンビーム４８を集中して照射することができるから、より効率的なエッチング工程を行うことができる。
そして、イオンビーム４８のビーム形状を適宜制御することにより上記実施形態に比べて狭い照射領域にイオンビーム４８を集中して照射することができるから、より効率的なエッチング工程を行うことができる。
次に、本実施形態の光学部品用金型の製造装置の第３変形例について説明する。
図８は、本発明の第１の実施形態に係る光学部品用金型の製造方法に用いる光学部品用金型の製造装置の第３変形例の概略構成について説明するための模式的な正面説明図である。
図８は、本発明の第１の実施形態に係る光学部品用金型の製造方法に用いる光学部品用金型の製造装置の第３変形例の概略構成について説明するための模式的な正面説明図である。
本変形例のエッチング装置２０２（光学部品用金型の製造装置）は、イオン源としてＮＬＤを用いたＲＩＥによってエッチング工程を行うものであり、上記第２変形例のエッチング装置２００のイオン源４３、高周波電圧印加部２４に代えて、磁気中性線プラズマイオン源４９（照射機構）、高周波電源５２を備えたものである。以下、上記実施形態と異なる点を中心に説明する。
磁気中性線プラズマイオン源４９は、図８に示すように、３段に重ねたマグネットコイル５０の内側に高周波電源２９が接続された高周波電圧印加コイル５１が設けられ、バルブ３２から供給される反応性ガスなどからプラズマを形成するものである。
マグネットコイル５０のうち中央のコイルに上下のコイルと逆方向の電流を流すことにより、中央コイル内側にループ状の磁場ゼロの磁気中性線を含む領域を生じさせ、磁気中性線に沿って設けられた高周波電圧印加コイル５１により、放電プラズマを形成できるようになっている。そして、ワーク１９に向けてエッチング物質として用いるイオンを加速せしめ、イオンビーム４８を形成する。
磁気中性線プラズマイオン源４９は、プラズマの制御が容易なため、低圧で高密度低温のプラズマが得られ、均一性も良好となるという利点がある。そのため、微細加工に優れるものである。
マグネットコイル５０のうち中央のコイルに上下のコイルと逆方向の電流を流すことにより、中央コイル内側にループ状の磁場ゼロの磁気中性線を含む領域を生じさせ、磁気中性線に沿って設けられた高周波電圧印加コイル５１により、放電プラズマを形成できるようになっている。そして、ワーク１９に向けてエッチング物質として用いるイオンを加速せしめ、イオンビーム４８を形成する。
磁気中性線プラズマイオン源４９は、プラズマの制御が容易なため、低圧で高密度低温のプラズマが得られ、均一性も良好となるという利点がある。そのため、微細加工に優れるものである。
本変形例のエッチング装置２０２によれば、ＮＬＤにより、幅Ｗ１×Ｈの照射領域にエッチング物質を照射して、上記実施形態と略同様にエッチング工程を行うことができる。
次に、本実施形態の光学部品用金型の製造装置の第４変形例について説明する。
図９は、本発明の第１の実施形態に係る光学部品用金型の製造方法に用いる光学部品用金型の製造装置の第４変形例の概略構成について説明するための模式的な正面説明図である。図１０（ａ）は、図９の平面視の概略構成について説明するための模式的な平面説明図である。
図９は、本発明の第１の実施形態に係る光学部品用金型の製造方法に用いる光学部品用金型の製造装置の第４変形例の概略構成について説明するための模式的な正面説明図である。図１０（ａ）は、図９の平面視の概略構成について説明するための模式的な平面説明図である。
本変形例のエッチング装置２０３（光学部品用金型の製造装置）は、イオン源としてＣＣＰを用いたＲＩＥによってエッチング工程を行うものであり、上記実施形態のエッチング装置２０のイオン源２２に代えて、円筒電極５３（照射機構）を備えたものである。以下、上記実施形態と異なる点を中心に説明する。
円筒電極５３は、図９、１０（ａ）に示すように、真空槽２１内でワーク１９と同軸に配置された円筒形の電極である。そして、図９に示すように接地されている。
一方、ワーク１９には、金型用部材１３に高周波電圧印加部２４により高周波電圧が印加されるため、バルブ３２を介して導入された反応性ガスなどによりプラズマが形成されると、円筒電極５３と金型用部材１３との間に形成される電界によりエッチング物質となるイオン２３がワーク１９に向けて垂直に照射され、ＲＩＥによるエッチング工程を行うことができるようになっている。
すなわち、円筒電極５３と高周波電圧印加部２４とはエッチング物質をワーク１９に照射する照射機構を構成している。
一方、ワーク１９には、金型用部材１３に高周波電圧印加部２４により高周波電圧が印加されるため、バルブ３２を介して導入された反応性ガスなどによりプラズマが形成されると、円筒電極５３と金型用部材１３との間に形成される電界によりエッチング物質となるイオン２３がワーク１９に向けて垂直に照射され、ＲＩＥによるエッチング工程を行うことができるようになっている。
すなわち、円筒電極５３と高周波電圧印加部２４とはエッチング物質をワーク１９に照射する照射機構を構成している。
本変形例のエッチング装置２０３によれば、ＣＣＰにより、ワーク１９に全面的にエッチング物質を照射して、上記実施形態と略同様にエッチング工程を行うことができる。
次に、本実施形態の光学部品用金型の製造装置の第５変形例について説明する。
図１１は、本発明の第１の実施形態に係る光学部品用金型の製造方法に用いる光学部品用金型の製造装置の第５変形例の概略構成について説明するための模式的な正面説明図である。
図１１は、本発明の第１の実施形態に係る光学部品用金型の製造方法に用いる光学部品用金型の製造装置の第５変形例の概略構成について説明するための模式的な正面説明図である。
本変形例のエッチング装置２０４（光学部品用金型の製造装置）は、イオン源としてＣＣＰを用いたＲＩＥによってエッチング工程を行うものであり、上記第４変形例において、円筒電極５３を高周波電源２４Ａを介して接地する構成に変形したものである。
ここで、高周波電源２４Ａは、高周波電圧印加部２４とは異なる周波数の高周波電圧を円筒電極５３に印加するものであり、円筒電極５３、高周波電圧印加部２４、および高周波電源２４Ａは、エッチング物質の照射機構を構成している。
本変形例のエッチング装置２０４によれば、円筒電極５３とワーク１９との間で、複数の周波数を有する電界を形成してイオン２３を照射することができる。そのため、ワーク１９の材質やイオン２３の種類に応じてこれらの周波数の組み合わせを調整することにより、ＲＩＥの効率を向上することができる。
ここで、高周波電源２４Ａは、高周波電圧印加部２４とは異なる周波数の高周波電圧を円筒電極５３に印加するものであり、円筒電極５３、高周波電圧印加部２４、および高周波電源２４Ａは、エッチング物質の照射機構を構成している。
本変形例のエッチング装置２０４によれば、円筒電極５３とワーク１９との間で、複数の周波数を有する電界を形成してイオン２３を照射することができる。そのため、ワーク１９の材質やイオン２３の種類に応じてこれらの周波数の組み合わせを調整することにより、ＲＩＥの効率を向上することができる。
次に、本実施形態の光学部品用金型の製造装置の第６変形例について説明する。
図１２は、本発明の第１の実施形態に係る光学部品用金型の製造方法に用いる光学部品用金型の製造装置の第６変形例の概略構成について説明するための模式的な正面説明図である。図１３は、図１２の平面視の概略構成について説明するための模式的な平面説明図である。
図１２は、本発明の第１の実施形態に係る光学部品用金型の製造方法に用いる光学部品用金型の製造装置の第６変形例の概略構成について説明するための模式的な正面説明図である。図１３は、図１２の平面視の概略構成について説明するための模式的な平面説明図である。
本変形例のエッチング装置２０５（光学部品用金型の製造装置）は、イオン源としてＳＷＰ（Surface Wave Plasma）を用いたＲＩＥによってエッチング工程を行うものであり、上記実施形態のエッチング装置２０のイオン源２２に代えて、導波管５４（照射機構）を真空槽２１の外周部に備えたものである。以下、上記実施形態と異なる点を中心に説明する。
導波管５４は、マイクロ波を表面波として導波する誘電体が真空槽２１の外周に螺旋状に巻きつけられたものであり、導波されたマイクロ波を真空槽２１内部に導入する隙間であるスロットアンテナ５５を誘電体の真空槽２１側に備えている。
そのため、マイクロ波を導波管５４に導波すると、誘電体表面に沿ってマイクロ波による表面弾性波が伝搬し、真空槽２１内にバルブ３２を介して導入された反応性ガスなどにより誘電体の近傍で高密度のプラズマが生成される。そして、プラズマはスロットアンテナ５５を通して真空槽２１に導入される。
一方、ワーク１９には、金型用部材１３に高周波電圧印加部２４により高周波電圧が印加されるため、その電界によりエッチング物質となるイオン２３がワーク１９に向けて法線方向から均等に照射され、ＲＩＥによるエッチング工程を行うことができるようになっている。
すなわち、導波管５４と高周波電圧印加部２４とは、エッチング物質をワーク１９に照射する照射機構を構成している。
そのため、マイクロ波を導波管５４に導波すると、誘電体表面に沿ってマイクロ波による表面弾性波が伝搬し、真空槽２１内にバルブ３２を介して導入された反応性ガスなどにより誘電体の近傍で高密度のプラズマが生成される。そして、プラズマはスロットアンテナ５５を通して真空槽２１に導入される。
一方、ワーク１９には、金型用部材１３に高周波電圧印加部２４により高周波電圧が印加されるため、その電界によりエッチング物質となるイオン２３がワーク１９に向けて法線方向から均等に照射され、ＲＩＥによるエッチング工程を行うことができるようになっている。
すなわち、導波管５４と高周波電圧印加部２４とは、エッチング物質をワーク１９に照射する照射機構を構成している。
本変形例のエッチング装置２０５によれば、ＳＷＰにより、ワーク１９に全面的にエッチング物質を照射して、上記実施形態と略同様にエッチング工程を行うことができる。そのため無磁界でプラズマを形成することができるので、簡素な装置とすることができる。
次に、本実施形態の光学部品用金型の製造装置の第７変形例について説明する。
図１４（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係る光学部品用金型の製造方法に用いる光学部品用金型の製造装置の第７変形例の概略構成について説明するための模式的な正面説明図である。図１４（ｂ）は、図１４（ａ）の平面視の概略構成について説明するための模式的な平面説明図である。
図１４（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係る光学部品用金型の製造方法に用いる光学部品用金型の製造装置の第７変形例の概略構成について説明するための模式的な正面説明図である。図１４（ｂ）は、図１４（ａ）の平面視の概略構成について説明するための模式的な平面説明図である。
本変形例のエッチング装置２０６（光学部品用金型の製造装置）は、イオン源としてＴＣＰ（Tornado Coupled Plasma）を用いたＲＩＥによってエッチング工程を行うものであり、上記実施形態のエッチング装置２０のイオン源２２に代えて巻き電極５７（照射機構）を真空槽２１の内部に備えたものである。以下、上記実施形態と異なる点を中心に説明する。
巻き電極５７は、マイクロ波を発生させることにより、プラズマを形成するための機構であり、高周波電圧印加部２４とは異なる周波数の高周波電圧を印加する不図示の高周波電源に電気的に接続されている。そして、図１４（ａ）、（ｂ）に示すように、ワーク１９を略同心円上で覆うように設けられ、円周方向に４つ、軸方向に３つの合計１２個が配置されている。各巻き電極５７は、できるだけ平板電極に近いことが好ましく、そのためには製造コストが許す範囲で、円周方向および軸方向に配置数を増やすことが好ましい。
エッチング装置２０６によれば、巻き電極５７によりマイクロ波５６が発生され、バルブ３２を介して導入された反応性ガスなどによりプラズマが形成され、巻き電極５７と金型用部材１３との間に高周波電圧印加部２４により略一様な電界が形成される。そして、エッチング物質としてのイオンがワーク１９に法線方向から照射されて、ＲＩＥによるエッチング工程を行うことができるようになっている。
ここで、巻き電極５７と高周波電圧印加部２４とは、ワーク１９にエッチング物質を照射する照射機構を構成している。
ここで、巻き電極５７と高周波電圧印加部２４とは、ワーク１９にエッチング物質を照射する照射機構を構成している。
本変形例のエッチング装置２０６によれば、ＴＣＰにより、ワーク１９に全面的にエッチング物質を照射して、上記実施形態と略同様にエッチング工程を行うことができる。
［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態に係る光学部品用金型の製造方法およびそれにより製造される光学部品用金型について説明する。
図１５（ａ）、（ｂ）は、本発明の第２の実施形態に係る光学部品用金型の一例について説明するため模式的な平面説明図およびそのＢ−Ｂ断面図である。
次に、本発明の第２の実施形態に係る光学部品用金型の製造方法およびそれにより製造される光学部品用金型について説明する。
図１５（ａ）、（ｂ）は、本発明の第２の実施形態に係る光学部品用金型の一例について説明するため模式的な平面説明図およびそのＢ−Ｂ断面図である。
本実施形態の光学部品用金型の製造方法で製造される光学部品用金型は、第１の実施形態がドラム状に形成された金型であるのに対して、平板状に形成されたものである点が異なる。以下では、第１の実施形態と異なる点を中心に説明する。
まず、本実施形態の光学部品用金型の製造方法で製造される光学部品用金型の一例である光学部品用金型６０について説明する。
まず、本実施形態の光学部品用金型の製造方法で製造される光学部品用金型の一例である光学部品用金型６０について説明する。
光学部品用金型６０は、図１５（ａ）、（ｂ）に示すように、第１の実施形態の金型面１２の単位金型面１２ａが平板状の金型本体６１の表面に複数配列されて金型面６００が形成されたものであり、第１の実施形態と同様のマイクロレンズシートなどの光学部品を製造するための金型である。
次に光学部品用金型６０の製造方法について説明する。
図１６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、本発明の第２の実施形態に係る光学部品用金型の製造方法の各工程について説明するための図１５（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面視の工程説明図である。図１７（ｅ）、（ｆ）、（ｇ）は、同じく図１６に続く各工程について説明する工程説明図である。
図１６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、本発明の第２の実施形態に係る光学部品用金型の製造方法の各工程について説明するための図１５（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面視の工程説明図である。図１７（ｅ）、（ｆ）、（ｇ）は、同じく図１６に続く各工程について説明する工程説明図である。
本実施形態の光学部品用金型の製造方法は、第１の実施形態の金型用部材１３に代えて、平板状の金型用部材６２を用いる。それ以外は、第１の実施形態と全く同様の工程を備えるものである。
すなわち、本実施形態の図１６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、図１７（ｅ）、（ｆ）、（ｇ）に示す工程は、それぞれ第１の実施形態の図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、図４（ｅ）、（ｆ）、（ｇ）に示す工程に対応している。
したがって、上記第１の実施形態の説明のうち、金型用部材１３、金型面１２などを、金型用部材６２、金型面６００などと読み替えることで、容易に理解することができる。
すなわち、本実施形態の図１６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、図１７（ｅ）、（ｆ）、（ｇ）に示す工程は、それぞれ第１の実施形態の図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、図４（ｅ）、（ｆ）、（ｇ）に示す工程に対応している。
したがって、上記第１の実施形態の説明のうち、金型用部材１３、金型面１２などを、金型用部材６２、金型面６００などと読み替えることで、容易に理解することができる。
また、エッチング工程に用いる光学部品用金型の製造装置としては、第１の実施形態のエッチング装置２０、２００、２０１、２０２などの保持機構４０に代えて、平板状のワークを保持して必要に応じて２次元移動できるようにした保持機構を設けた装置を好適に用いることができる。また、エッチング装置２０３、２０４、２０５、２０６は、特に、ドラム状のワークに好適な装置構成により説明したが、それぞれ円筒電極５３、導波管５４、巻き電極５７などの形状を平板状とし、必要に応じてワークの２次元移動機構を備えることによりそれぞれ、ＣＣＰ−ＲＩＥ、ＳＷＰ−ＲＩＥ、ＴＣＰ−ＲＩＥなどを行うこともできる。
本実施形態に係るの光学部品用金型の製造方法によれば、平板状の光学部品用金型６０を高精度に製造することができるので、例えば光硬化性樹脂などによりシート状の光学部品を成形する金型を高精度かつ迅速に製造することができる。
なお、上記の説明では、本発明の製造方法により製造される光学部品用金型の例として、マイクロレンズシートの例で説明したが、ここで、他の光学部品用金型の例について説明する。図示の簡略化のため、平板状のもの、すなわち第２の実施形態の製造方法により製造されるものを示すが、第１の実施形態の製造方法によりドラム状に形成してもよいことは言うまでもない。
図１８は、本発明の第２の実施形態に係る光学部品用金型の製造方法により製造される光学部品用金型の他例について説明するため模式的な平面説明図およびそのＣ−Ｃ断面図である。図１９は、本発明の第２の実施形態に係る光学部品用金型の図１８とは異なる他例について説明するためその一部を抜出した模式的な斜視説明図である。
図１８は、本発明の第２の実施形態に係る光学部品用金型の製造方法により製造される光学部品用金型の他例について説明するため模式的な平面説明図およびそのＣ−Ｃ断面図である。図１９は、本発明の第２の実施形態に係る光学部品用金型の図１８とは異なる他例について説明するためその一部を抜出した模式的な斜視説明図である。
図１８（ａ）、（ｂ）に示す光学部品用金型６０１は、断面が三角形状のプリズムが平面視同心円状に形成された光学部品であるプリズムレンズシートを製造するための金型である。
光学部品用金型６０１は、例えばプロジェクション装置の投影スクリーンとして用いるプリズムレンズシートを好適に製造することができる金型である。
光学部品用金型６０１の概略構成は、例えば略平板状の金型本体６０２の一方の面に、断面が三角形状で、平面視同心円状の溝からなる金型面６０３が形成されてなる。金型本体６０２の材質は、金型本体１１と同様の材質を採用することができる。
光学部品用金型６０１は、上記第２の実施形態に係る光学部品用金型の製造方法における金型面６００の形状を金型面６０３の形状となるように、構造パターン１７を設定すればよい。
本例は、金型面が単位金型面の繰り返しを有しない場合の光学用金型の例となっている。
光学部品用金型６０１は、例えばプロジェクション装置の投影スクリーンとして用いるプリズムレンズシートを好適に製造することができる金型である。
光学部品用金型６０１の概略構成は、例えば略平板状の金型本体６０２の一方の面に、断面が三角形状で、平面視同心円状の溝からなる金型面６０３が形成されてなる。金型本体６０２の材質は、金型本体１１と同様の材質を採用することができる。
光学部品用金型６０１は、上記第２の実施形態に係る光学部品用金型の製造方法における金型面６００の形状を金型面６０３の形状となるように、構造パターン１７を設定すればよい。
本例は、金型面が単位金型面の繰り返しを有しない場合の光学用金型の例となっている。
図１９にその一部を示す光学部品用金型６０４は、他の光学部品として、例えば、Ｙ字状の導波路により光分岐素子を形成するのに好適に用いることができる金型である。すなわち、略平板状の金型本体６０５の一方の面に、Ｙ字状などの導波路の形状を反転させたＹ字溝などからなる金型面６０６が形成されたものである。
金型面６０６は、導波路の形状に応じてＹ字溝以外にも適宜の形状に形成することができる。
金型面６０６は、導波路の形状に応じてＹ字溝以外にも適宜の形状に形成することができる。
また、上記の説明では、金型用部材１３、６２として金型面１２、６００を形成する金属を用いる例で説明したが、金型面１２、６００の凹凸が小さい微細構造を有する場合には、それらと異なる材質からなる基体部の表面に、例えば、メッキなどによりＣｕなどの金属からなる適宜厚さの金型面形成層を設けてから、表面をドライエッチングして金型面１２、６００を形成してもよい。
基体部の材質としては、例えば、金属やセラミックなどが採用できる。これらの材質はドライエッチング可能である必要はないので、強度や部品コストなどから適宜の材質を選定することができる。
基体部の材質としては、例えば、金属やセラミックなどが採用できる。これらの材質はドライエッチング可能である必要はないので、強度や部品コストなどから適宜の材質を選定することができる。
また、上記の説明では、金型面上に形成する表面処理層として、表面の補強のための表面処理層の例で説明したが、必要に応じて、他の表面処理層を設けてもよい。例えば、酸化防止や離型性向上のための表面処理層などを形成してもよい。
また、上記の第１の実施形態の説明では、光学部品用金型が、単位金型面が複数配列された金型面を備える例で説明したが、単位金型面の配置は必要に応じて規則的でもよいし、不規則であってもよい。
また、上記の第２の実施形態の説明では、光学部品用金型が、所定断面に規則性を有する金型面を備える例で説明したが、本発明の光学部品用金型の製造方法では、例えばレーザ走査装置などにより感光させる構造パターンを自由に設定することができるので、このような規則性を有する金型面を形成する製造方法に限定されるものではない。例えば、金型面全体が、繰り返しパターンを有しない金型面や、所定方向に規則性を有しない金型面を備える光学部品用金型の製造方法にも適用できる。
また、上記の説明では、イオン源としてプラズマイオン源の例で説明したが、エッチング物質を照射できれば、イオン源はプラズマイオン源に限定されない。
また、上記の説明では、光学部品用金型の製造装置としてＲＩＥ、ＲＩＢＥを行う装置の例で説明したが、ＩＥとＲＩＥとの間の違い、およびＩＢＥとＲＩＢＥとの間の違いは、主としてエッチング物質に用いるのが不活性ガスか、反応性ガスが含まれるかの違いであるから、上記に説明したＲＩＥ、ＲＩＢＥを行うエッチング装置は、そのまま、あるいは適宜必要な変形を加えて、ＩＥ、ＩＢＥを行う装置として用いることができるのは言うまでもない。
また、上記の光学部品用金型の製造装置の説明では、照射機構が円筒形状の場合に、図１０（ａ）に示すように、軸方向にワーク１９を覆う構成の例で説明したが、図１０（ｂ）に示すように、例えば円筒電極５３に代えて、ワーク１９の軸方向長さよりも短い幅Ｗ１となる円筒電極５８を用いた構成として、ワーク１９と照射機構とを移動機構４４により軸方向に相対移動できるように変形してもよい。
また、上記に説明したすべての実施態様は、技術的に可能であれば適宜組み合わせて実施することができる。
１０、６０、６０１、６０４ 光学部品用金型
１１、６１、６０２、６０５ 金型本体
１２、６００、６０３、６０６ 金型面
１２ａ 単位金型面
１３、６２ 金型用部材
１４ 感光性材料層
１５ 露光光学系
１９ ワーク
１６ レーザビーム
１７ 構造パターン
２０、２００、２０１、２０２、２０３、２０４、２０５、２０６ エッチング装置（光学部品用金型の製造装置）
２１ 真空槽
２２、４３ イオン源（照射機構）
２３ イオン（エッチング物質）
２４ 高周波電圧印加部（照射機構）
２４Ａ 高周波電源（照射機構）
４０ 保持機構
４１ モータ
４２ 回転制御部
４４ 移動機構
４５ スライド移動部
４６ 移動制御部
４７ イオンビーム源（照射機構）
４８ イオンビーム（エッチング物質）
４９ 磁気中性線プラズマイオン源（照射機構）
Ｍ レーザ走査装置
１１、６１、６０２、６０５ 金型本体
１２、６００、６０３、６０６ 金型面
１２ａ 単位金型面
１３、６２ 金型用部材
１４ 感光性材料層
１５ 露光光学系
１９ ワーク
１６ レーザビーム
１７ 構造パターン
２０、２００、２０１、２０２、２０３、２０４、２０５、２０６ エッチング装置（光学部品用金型の製造装置）
２１ 真空槽
２２、４３ イオン源（照射機構）
２３ イオン（エッチング物質）
２４ 高周波電圧印加部（照射機構）
２４Ａ 高周波電源（照射機構）
４０ 保持機構
４１ モータ
４２ 回転制御部
４４ 移動機構
４５ スライド移動部
４６ 移動制御部
４７ イオンビーム源（照射機構）
４８ イオンビーム（エッチング物質）
４９ 磁気中性線プラズマイオン源（照射機構）
Ｍ レーザ走査装置
Claims (11)
- 被転写基材に光学部品の形状を転写する金型面を備える光学部品用金型の製造方法であって、
金型用部材の表面に感光性材料層を形成する工程と、
前記感光性材料層を前記光学部品の形状の構造パターンに感光させる工程と、
感光した前記感光性材料層を現像し、前記構造パターンの形状を形成する工程と、
現像された前記感光性材料層の前記構造パターンの形状を前記金型用部材に形成するためのドライエッチングを行うエッチング工程とを備えることを特徴とする光学部品用金型の製造方法。 - 前記エッチング工程のドライエッチングが、イオンエッチング、反応性イオンエッチング、イオンビームエッチング、または反応性イオンビームエッチングであることを特徴とする請求項１に記載の光学部品用金型の製造方法。
- 前記光学部品の形状の構造パターンが、複数のレンズを配列したマイクロレンズアレイを形成するためのものであることを特徴とする請求項１または２に記載の光学部品用金型の製造方法。
- 前記光学部品の形状の構造パターンが、複数のプリズムを配列したプリズムアレイを形成するためのものであることを特徴とする請求項１または２に記載の光学部品用金型の製造方法。
- 前記光学部品の形状の構造パターンが、光導波路を形成するためのものであることを特徴とする請求項１または２に記載の光学部品用金型の製造方法。
- 前記金型用部材がドラム状形状であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の光学部品用金型の製造方法。
- 前記金型用部材が平板形状であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の光学部品用金型の製造方法。
- 被転写基材に光学部品の形状を転写する金型面を備える光学部品用金型の製造装置であって、
前記光学部品の形状の構造パターンが形成された感光性材料層を表面に有する金型用部材を保持する保持機構と、
該保持機構に保持された前記金型用部材に対向して、前記金型用部材をドライエッチングするためのエッチング物質を照射する照射機構と、
少なくとも前記金型用部材をドライエッチング時に収容する真空槽とを備えることを特徴とする光学部品用金型の製造装置。 - 前記金型用部材がドラム状形状を有し、
前記保持機構に保持された前記金型用部材と、前記照射機構とが、前記金型用部材のドラム軸を中心として相対的に回転移動可能とされたことを特徴とする請求項８に記載の光学部品用金型の製造装置。 - 前記保持機構が、前記金型用部材をそのドラム軸を中心に回転可能に保持することを特徴とする請求項９に記載の光学部品用金型の製造装置。
- 前記保持機構に保持された前記金型用部材と、前記照射機構とが、互いに平行な状態で前記金型用部材の表面に沿って１軸方向に相対的に移動可能とされたことを特徴とする請求項８〜１０のいずれかに記載の光学部品用金型の製造装置。
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