JP2006317807A - 反射防止構造体を備える部材およびその部材の製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】 曲面上にも高精度に製造可能で反射防止効果が良好で均一な反射防止構造体を備えるレンズ素子の製造方法を提供する。
【解決手段】 反射を抑制すべき光が入射する表面に、反射防止構造体を備える部材であって、反射防止構造体は、多角形を底面とするアスペクト比が１以上の錐形状を構造単位とし、各構造単位が、反射を抑制すべき光の波長以下のピッチで、底面同士が互いの辺を共有することなく互いの頂点を共有するようにアレイ状に配列されている。この部材は、Ｘ線に感光する材料からなる基板、もしくは表面にＸ線に感光するＸ線レジストからなる層が形成された基板のいずれかを準備する準備工程と、基板に、Ｘ線マスクを介してＸ線を露光して、Ｘ線マスクのパターンに応じたＸ線強度分布を形成する露光工程と、露光された基板を、現像して反射防止構造体を形成する現像工程とを含む製造方法により製造される。
【選択図】 図４

Description

本発明は、反射防止構造体を備える部材およびその部材の製造方法に関し、より特定的には、Ｘ線リソグラフィを用いて製造される反射防止構造体を備える部材およびその部材の製造方法に関する。
入射光に対する反射防止処理が施されたレンズなどの光学素子や、鏡筒の機構部品などの光学部品（以下、単に光学素子等という）が、様々な用途で用いられている。反射防止処理は、光学素子の光学機能面や、光学部品の内の光路に露出した部分に施されることにより、迷光を防止し、フレアやゴーストなどの光学性能の劣化を防止する。従来、反射防止処理は、蒸着、スパッタリング、塗装などの手段により、当該面に処理が施される基材より低屈折率の物質からなる単層膜、あるいは、低屈折率の物質と高屈折率の物質とを交互に積層してなる多層膜を形成することにより製造されている（特許文献１）。
このような反射防止膜は、従来から広く用いられている。しかしながら、反射防止膜の反射防止効果を向上させるためには、精密な膜厚の制御が必要である。このため、反射防止膜は、製造時に高精度かつ複雑なプロセスが要求され、生産性の向上が難しく光学素子等のコストアップを招来している。また、反射防止膜は、波長依存性を持つため、デジタルスチルカメラやプロジェクター装置といった広い帯域の光を取り扱う機器に含まれる光学素子等に良好な反射防止処理を行うことは困難である。さらに、反射防止膜は、入射角依存性を持つため、曲率を持つレンズ面などの光学機能面に形成する場合、面全面で良好な反射防止処理を行うことは困難である。
これに対して、光学素子等の反射防止処理が施されるべき表面に、入射光の波長以下の大きさを持つ構造単位を波長以下のピッチでアレイ状に形成（以下、反射防止構造体という）する技術が知られている。例えば、非特許文献１は、反射を防止しようとする波長以下のピッチを持ち、当該波長の０．４倍以上の高さを持つ三角波状断面の構造単位を、光学素子表面に形成する例を開示している。非特許文献１によれば、表面に反射防止構造体を形成することにより、表面での屈折率の急激な変化を滑らかにすることができ、入射光を不要な反射光を生じさせることなく光学素子内部へと進入させることができる。
また、非特許文献２は、反射防止構造体による反射防止処理の波長依存性と入射角依存性について開示している。非特許文献２によれば、反射防止構造体による反射防止処理は、反射防止膜による反射防止処理と比較しても、波長依存性及び入射角依存性が共に改善される。
このように、反射防止構造体による反射防止処理は、波長依存性及び入射角依存性に非常に有効である。このような、反射防止構造体を形成する方法として、特許文献２は、光学素子等の材料（例えば、石英ガラス）表面に電子ビーム（ＥＢ）描画などの方法を用いて、直接サブミクロンピッチの構造のマスクを形成し、ドライエッチングにより光学素子材料のマスクで覆われた以外の部分を微細加工する方法を提案している。
また、最近、Ｘ線リソグラフィの技術を用いて、サブミクロンレベルの微細な構造を形成する技術が提案されている。Ｘ線は、波長が短く直進性に優れているので、従来加工が困難であったサブミクロンレベルの微細な構造を加工するのに適している。Ｘ線リソグラフィの技術を用いて微細な構造を加工する技術として、特許文献３および特許文献４に記載のプロセスが提案されている。
特開２００１−１２７８５２号公報 特開２００１−２７２５０５号公報 特開２０００−０３５５００号公報 特許第３５２１２０５号公報 ダニエル Ｈ．ラグイン(Daniel H. Raguin) Ｇ. マイケル モリス(G. Michael Morris)著、「アナリシス オブ アンチリフレクション ストラクチャード サーフェイス ウィズ コンティニュアス ワン ディメンジョナル サーフェイス プロフィールズ (Analysis of antireflection-structured surfaces with continuous one-dimensional surface profiles)」、アプライド・オプティクス（Applied Optics）、第３２巻 第１４号(Vol. 32, No.14)、 Ｐ．２５８２−２５９８、１９９３年 エリック Ｂ．グラン(Eric B. Grann)、Ｍ．Ｇ．モーラン(M. G. Moharam)、ドリュー Ａ．ポメ(Drew A. Pommet)、「オプティマル デザイン フォー アンチリフレクティブ テイパード ツゥー ディメンジョナル サブウェーブレンクス グレイティング ストラクチャーズ (Optimal design for antireflective tapered two-dimensional subwavelength grating structures)」、 ジャーナル・オブ・オプティカルソサエティ・オブ・アメリカ Ａ(Journal of the Optical Society of America A)、第１２巻 第２号(Vol. 12, No. 2)、 Ｐ．３３３−３３９、１９９５年
特許文献２のように、サブミクロンパターンのパターニングにＥＢ描画法を用いると、非常に長時間の描画時間を要する。描画するパターン形状や条件にもよるが、例えば、５ｍｍ角の領域に０．２５μｍピッチで円形パターン（直径０．２μｍ）を描画するには、約５時間の描画時間を要する。したがって、カメラ鏡筒の内面全体に対応する面積（５０ｍｍ角）に描画するには、５００時間もの描画時間が必要となり、直接に、光学材料に反射防止構造体を形成して量産することは現実的に不可能である。
一方、特許文献３や特許文献４に記載されているように、Ｘ線リソグラフィにより基板上に微細構造を形成する場合、微細構造に対応するパターンをもつＸ線マスクを介して基板を露光する露光工程が含まれる。ここで、Ｘ線マスクは、非常に薄く破壊されやすいメンブレンにＸ線を吸収する吸収体を配置することにより形成されている。したがって、Ｘ線マスクを保護するため、密着露光を行うことは困難であり、露光工程においてＸ線マスクと基板との間に一定の間隔を開けて露光すること必要になる。
ところが、微細なパターンをもつＸ線マスクと基板との間に一定の間隔が存在する状態でＸ線露光を行うと、Ｘ線マスクの異なる透過部を透過したＸ線同士が回折により干渉し、基板上に意図しない強度分布を生成してしまうという問題があった。Ｘ線の干渉により基板上に意図しない強度分布が生成されると、マスクに対応する所望のパターンを基板上に露光することができず、微細構造を形成することが困難になる。
特に、レンズなどの曲面上にＸ線リソグラフィを用いて反射防止構造体を形成しようとすると、マスクと基板との間の間隔は一定ではなくなり、基板上の干渉条件が場所によって変化するので、間隔が大きくなるような曲率の大きなレンズなどへの反射防止構造体の形成は困難であった。
本発明の目的は、曲面上にも高精度に製造可能で反射防止効果が良好で均一な反射防止構造体を備えるレンズ素子を提供することである。また、本発明の目的は、上記レンズ素子を製造する製造方法を提供することである。
上記目的の一つは、以下の反射防止構造体を備える部材によって達成される。反射を抑制すべき光が入射する表面に、反射防止構造体を備える部材であって、反射防止構造体は、多角形を底面とするアスペクト比が１以上の錐形状を構造単位とし、各構造単位が、反射を抑制すべき光の波長以下のピッチで、底面同士が互いの辺を共有することなく互いの頂点を共有するようにアレイ状に配列されている。前述の構成を備える反射防止構造体を形成するＸ線マスクを用いて露光することにより、前述のＸ線の干渉による意図しない強度分布を抑制することができ、部材表面に良好な反射防止構造体を形成することができる。
なお、反射防止構造体を備える部材とは、反射を抑制するために表面に微細な反射防止構造体が形成された部材を意味する。また、反射防止構造体とは、反射を低減すべき光を完全に反射させない態様だけではなく、所定波長の反射を低減すべき光の反射を抑制する効果を有する態様も含む。
本発明によれば、曲面上にも高精度に製造可能で反射防止効果が良好で均一な反射防止構造体を備えるレンズ素子を提供することができる。また、本発明によれば、上記レンズ素子を製造する製造方法を提供することができる。
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１の反射防止構造体を透過させて示した拡大模式図である。実施の形態１の反射防止構造体１０は、正三角形を底面１１とする三角錐形状１２（構造単位）が、底面１１同士が互いの辺を共有することなく互いの頂点を共有するようにアレイ状に配列された微細な周期構造を有している。
反射防止構造体１０は、反射を抑制すべき光の波長よりも小さいピッチＰ１で形成される。例えば、反射を抑制すべき光が可視光である場合、可視光の下限値である約４００ｎｍ程度より小さいピッチＰ１で形成される。各構造単位は、ピッチＰ１が２００ｎｍ、高さＨ１が３００ｎｍで形成されている。
なお、ピッチＰ１は、反射防止構造体中、界面での透過／反射特性の入射角依存性及び波長依存性をより一層低減させることができるという点から、反射を抑制すべき光の波長の１／２以下、さらには１／３以下であることが好ましい。他方、後述するような反射防止構造体の製造性を考慮すると、ピッチＰ１はある程度の大きさを有することが望ましく、通常照明光の最短波長の１／５程度以上であることが好ましい。
また、高さＨ１には特に限定がなく、反射防止構造体中、全ての構造単位の高さＨ１が必ずしも一定でなくてもよい。しかしながら、高さＨ１が高いほど、反射を抑制すべき光に対する反射防止機能が向上するという利点がある。したがって、高さＨ１は、少なくともピッチＰ１以上（最小の構造単位の高さがピッチ以上）、さらには少なくともピッチＰ１の３倍以上（最小の構造単位の高さがピッチの３倍以上）であることが好ましい。他方、後述するような反射防止構造体の製造性を考慮すると、高さＨ１がある程度の大きさまでであることが望ましく、通常高くともピッチＰ１の５倍程度以下（最大の構造単位の高さがピッチの５倍程度以下）であることが好ましい。すなわち、高さＨ１とピッチＰ１との比Ｈ１／Ｐ１を、アスペクト比とすると、アスペクト比は、１以上５未満であることが好ましく、３以上５未満であるとさらに好ましい。
図２は、実施の形態１にかかる反射防止構造体を形成するためのＸ線マスクの一部を拡大した模式図である。また、図３は、実施の形態１にかかる反射防止構造体を備える部材の製造方法に用いるＸ線マスクの製造方法を説明する模式図である。また、図４は、実施の形態１にかかる反射防止構造体を備える部材の製造方法を説明する模式図である。
図２において、Ｘ線マスクＡは、Ｘ線を吸収する吸収部２１と、Ｘ線を透過する透過部２２とを含む。吸収部２１は、Ｘ線を吸収する吸収体であるタンタル（Ｔａ）からなる。吸収部２１と透過部２２とは等しい形状を持ち、二次元の三角格子を形成している。透過部２２は、各三角形同士が互いの辺を共有することなく互いの頂点を共有するように配置されている。なお、Ｘ線を吸収する吸収体は、Ｔａ以外の、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、クロム（Ｃｒ）、鉄（Ｆｅ）等のいずれであってもよい。
次に、図３を参照して、Ｘ線マスクの製造方法を説明する。はじめに、シリコンウェハ３１上にＳｉＣメンブレン３２を形成する（図３（Ａ））。次に、ＳｉＣメンブレン３２上にＴａ吸収体薄膜３３を形成する（図３（Ｂ））。
さらに、露光に必要な部分に対応するシリコンウェハの一部を裏窓として除去し、Ｔａ吸収体薄膜３３上に電子ビームレジスト層３４を形成する（図３（Ｃ））。この状態のまま電子ビームレジスト層３４に電子ビーム描画を行い、前述した正三角形を単位とする三角格子による底面パターンを描画する。この結果、ＳｉＣメンブレン３２上に、ピッチ２００ｎｍの電子ビームレジストからなる三角柱形状を構造単位とする微細構造３５が形成される（図３（Ｄ））。このままドライエッチング処理を行って、Ｔａ吸収体薄膜３３を選択的に除去することにより、厚さ１μｍでピッチ２００ｎｍのＴａ吸収体薄膜からなる三角柱形状の吸収部３６が形成される。以上のようにして、三角柱形状にパターン化されたＴａ吸収体薄膜を持つＸ線マスクＡが得られる（図３（Ｅ））。
次に、図４を参照して、Ｘ線リソグラフィによりレンズの表面に反射防止構造体を形成する方法を説明する。はじめに、石英ガラスを材料とする曲面を持つ石英ガラス基板Ｌ１を準備し、石英ガラス基板Ｌ１の表面を中心線表面粗さＲａ＝２ｎｍ程度まで平滑に研磨加工する。加工した後、石英ガラス基板Ｌ１の表面に、スピンコート法を用いてＸ線レジスト４１を０．３μｍの厚みで形成する。以上の準備の後、Ｘ線レジスト４１が塗布された石英ガラス基板Ｌ１に、Ｘ線マスクＡを３０μｍのギャップを介して対向させ、Ｘ線マスクＡ側から１０Ａ・ｍｉｎでＸ線露光を行う（図４（Ａ））。Ｘ線露光の結果、Ｘ線レジストは、微小な三角錐形状を構造単位とするピッチ２００ｎｍの微細構造４３に加工される（図４（Ｂ））。
次に、微細構造４３が形成された石英ガラス基板Ｌ１をＲＦドライエッチング装置の中に入れ、ＣＨＦ3 ＋Ｏ2 ガスを用いて、表面をエッチング処理する。ＲＦエッチング処理によって、表面にピッチ２００ｎｍ、高さ３００ｎｍの三角錐形状を構造単位とする反射防止構造体４５を有するレンズ素子４６を形成した（図４（Ｃ））。反射防止構造体４５が形成されたレンズ素子４６の表面の反射率を測定したところ、波長が２２０ｎｍ以上の光について平均で約０．０７％の値を示した。
以上説明した製造方法では、石英ガラス基板Ｌ１とＸ線マスクＡとの間の距離は、Ｘ線露光を行う際、互いに異なるＸ線マスクＡの透過部を透過したＸ線同士が干渉する程度に離れている。特に、石英ガラス基板Ｌ１が有限の曲率半径を持つ光学機能面を持つレンズ素子であるため、石英ガラス基板Ｌ１とＸ線マスクＡとの間の距離は、一定ではなく干渉による影響が大きい。
しかしながら、以上説明した製造方法では、Ｘ線マスクＡにおいて、各三角形同士が互いの辺を共有することなく互いの頂点を共有するようにＸ線の透過部が配置されているので、Ｘ線マスクＡを通過したＸ線が干渉した結果、石英ガラス基板Ｌ１上に形成されるＸ線強度分布は、Ｘ線マスクＡと石英ガラス基板Ｌ１との距離によるが、本来形成されるべきＸ線強度分布、あるいは、本来形成されるべきＸ線強度分布に対して反転したものとなる。したがって、曲面上に微細構造４３を形成する際に、所望の微細形状、あるいは、所望の微細形状を反転したもの、さらに、所望の微細形状と所望の微細形状を反転したものとが混在したもののいずれかが形成されるが、反射防止効果が良好な反射防止構造体とすることが可能になる。
このように、実施の形態１によれば、曲面上にも高精度に製造可能で反射防止効果が良好で均一な反射防止構造体を備えるレンズ素子を提供することができる。また、実施の形態１によれば、上記レンズ素子を製造する製造方法を提供することができる。
（実施の形態２）
図５を用いて、実施の形態２にかかる反射防止構造体を備える部材の製造方法を示す。図５は、実施の形態２にかかる反射防止構造体を備える部材の製造方法を説明する模式図である。実施の形態２にかかる製造方法は、Ｘ線マスクＡを用いてポリメチルメタクリレート（以下、ＰＭＭＡという）からなる光学樹脂を直接露光して反射防止構造体を形成することを特徴としている。
図５において、実施の形態１の製造方法で説明したものと同一のＸ線マスクＡを、ＰＭＭＡ基板Ｌ２とギャップ３０μｍを介して対向させる。このＰＭＭＡ基板Ｌ２は、先に説明した石英ガラス基板Ｌ１と同様に、表面が平滑に成型されたレンズ基板である。このＰＭＭＡ基板Ｌ２に、Ｘ線の露光量は１０Ａ・ｍｉｎとしてＸ線露光を行う（図５（Ａ））。次に、Ｘ線マスクＡの無い状態でＰＭＭＡ基板Ｌ２全面にＸ線を照射する。この方法は二重露光法と呼ばれる方法である。なお、Ｘ線の露光量は１０Ａ・ｍｉｎで同一である。
この後、ＰＭＭＡ基板Ｌ２を２−２（２−ｎ−ブトキシエトキシ）エタノールエタノールを主成分とする現像液に浸漬することにより、基板表面にピッチ２００ｎｍ、高さ３００ｎｍの三角錐形状を構造単位とする反射防止構造体５１を有するレンズ素子５２を形成した（図５（Ｂ））。反射防止構造体５１が形成されたレンズ素子５２の表面の反射率を測定したところ、波長が２２０ｎｍ以上の光について平均で約０．０４％であった。
このように、実施の形態２によれば、実施の形態１と同様に曲面上にも高精度に製造可能で反射防止効果が良好で均一な反射防止構造体を備えるレンズ素子を提供することができる。また、実施の形態２によれば、実施の形態１の製造方法と比較して、レジスト層を形成する必要がなく、製造工程を簡素化することが可能である。
（実施の形態３）
図６は、実施の形態３の反射防止構造体を透過させて示した拡大模式図である。実施の形態３の反射防止構造体６０は、正方形を底面６１とする四角錐形状６２（構造単位）が、底面６１同士が互いの辺を共有することなく互いの頂点を共有するようにアレイ状に配列された微細な周期構造を有している。
反射防止構造体６０は、反射を抑制すべき光の波長よりも小さいピッチＰ２で形成される。例えば、反射を抑制すべき光が可視光である場合、可視光の下限値である約４００ｎｍ程度より小さいピッチＰ２で形成される。各構造単位は、ピッチＰ２が２００ｎｍ、高さＨ２が３００ｎｍで形成されている。すなわち、アスペクト比Ｈ２／Ｐ２は、１．５である。実施の形態２においても、アスペクト比は、１以上５未満であることが好ましく、３以上５未満であるとさらに好ましい。
図７は、実施の形態３にかかる反射防止構造体を形成するためのＸ線マスクの一部を拡大した模式図である。図７において、Ｘ線マスクＢは、Ｘ線を吸収する吸収部７１と、Ｘ線を透過する透過部７２とを含む。吸収部７１は、Ｘ線を吸収する吸収体であるタンタル（Ｔａ）からなる。吸収部７１と透過部２２とは等しい形状を持ち、二次元の正方格子を形成している。透過部７２は、各正方形同士が互いの辺を共有することなく互いの頂点を共有するように配置されている。なお、Ｘ線を吸収する吸収体は、Ｔａ以外の、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、クロム（Ｃｒ）、鉄（Ｆｅ）等のいずれであってもよい。
実施の形態３の反射防止構造体は、実施の形態１及び実施の形態２において説明した製造方法を用いて製造することが可能である。すなわち、実施の形態１及び実施の形態２において用いたＸ線マスクＡに代えて、Ｘ線マスクＢを用いるだけで、反射防止構造体６０あるいは、反射防止構造体６０を反転したもの、反射防止構造体６０と反射防止構造体６０を反転したものとが混在したもののいずれかを備える部材を製造することができる。したがって、実施の形態３は、実施の形態１及び実施の形態２と同様の効果を奏功させることが可能である。
（実施の形態４）
図８及び図９を用いて、実施の形態４にかかる反射防止構造体を備える部材の製造方法を説明する。図８は、実施の形態４にかかる反射防止構造体を備える部材の製造方法に用いる電鋳型の製造方法を説明する模式図である。図９は、実施の形態４にかかる反射防止構造体を備える部材の製造方法を説明する模式図である。実施の形態４にかかる反射防止構造体を備える部材の製造方法は、電鋳複製により複製型を製造し、その型を用いて反射防止構造体を備える部材を、樹脂材料を射出成型して製造することを特徴としている。
前述の実施の形態１あるいは実施の形態２による製造方法を用いることにより、反射防止構造体を備える部材を製造することは可能である。しかしながら、反射防止構造体を備える部材をすべてＸ線リソグラフィにより形成することは、製造工程を複雑化させるため、効率的ではない。したがって、実施の形態１あるいは実施の形態２により形成された部材を効率的に複製することが必要になる。
以下、ＰＭＭＡを材料とするレンズ素子を、マスタ８１として、その複製型を用いて製造する方法を説明する。マスタ８１は、実施の形態２の製造方法と同様の方法で製造されたＰＭＭＡを材料とするレンズ素子であり、表面に三角錐形状を構造単位とする反射防止構造体８２が形成されている（図８（Ａ））。
マスタ８１は、導電性ではないので、無電解メッキ用Ｎｉ／Ｂ溶液８３に浸漬して、反射防止構造体８２の表面に無電解メッキ層８４を形成する（図８（Ｂ））。マスタ８１の反射防止構造体８２に形成された無電解メッキ層８４は、３９ｎｍの厚みを有していた。
無電解メッキ層８４を形成したマスタ型をスルファミン酸ニッケル電解液８５に浸漬し、マスタ８１の表面にＮｉメッキ層８６を形成する（図８（Ｃ））。その後、Ｎｉメッキしたマスタ８１を塩基溶液に浸漬して、マスタ８１を引き離し（図８（Ｄ））、マスタ８１に形成された反射防止構造体の反転形状を持つＮｉ複製型８８が得られる（図８（Ｅ））。電鋳プロセス後、Ｎｉ複製型８８の厚さは、４．０ｍｍであった。
以上のように複製された型８８は、加熱軟化された樹脂やガラス等を直接成型する型として用いることができる。このようにして、反射防止構造体を成型するために用いる型を低コストで生産性の高い方法によって製造することができる。
次に、図９を用いて、反射防止構造体を備える部材の製造方法を説明する。はじめに、樹脂射出前の型空きの状態の一対の射出成型型９１ｂの内面に、シランカップリング剤を塗布し表面保護膜９２を形成する。ついで、型８８にも同様の表面保護膜９２を形成して、射出成型型をセットする（図９（Ａ））。次に、２２０°Ｃに加熱し流動状態にあるポリオレフィン樹脂９４を型内に射出し（図９（Ｂ））、充填する（図９（Ｃ））。樹脂が冷却により固化したら、型を開き樹脂を取り出すことにより、反射防止構造体が形成されたレンズ素子９５が得られる（図９（Ｄ））。反射防止構造体が形成されたレンズ素子９５の表面の反射率を測定したところ、波長が２２０ｎｍ以上の光について平均で約０．０９％の値を示した。
以上説明したように、実施の形態４によれば、反射防止構造体を成型するために用いる型を低コストで生産性の高い方法によって製造することができ、その型を用いて効率的に反射防止構造体を備える部材を量産することができる。なお、実施の形態４において、射出成型する際の樹脂材料としては、ＰＭＭＡ限定されることなく、アクリル、テフロン（登録商標）、ポリエチレン、ポリオレフィンなどを用いることができる。
（実施の形態５）
図１０を用いて、実施の形態５にかかる反射防止構造体を備える部材の製造方法を説明する。図１０は、実施の形態５にかかる反射防止構造体を備える部材の製造方法を説明する模式図である。実施の形態５にかかる反射防止構造体を備える部材の製造方法は、反射防止構造体を備える部材を、ガラス材料をプレス成型して製造することを特徴としている。
マスタ１０１（上型１０１ともいう）は、実施の形態１の製造方法と同様の方法で製造された石英ガラスを材料とするレンズ素子である。マスタ１０１は、表面に三角錐形状を構造単位とする反射防止構造体が形成されているが、表面の曲率は、最終的に形成すべきレンズ素子の反転形状である。すなわち、レンズ素子の凸面に反射防止構造体を形成する場合、マスタ１０１は凹面からなるものを用いる。
はじめに、マスタ１０１の表面に、スパッタリング法によって、Ｉｒ−Ｒｈからなる表面保護のための薄膜１０２を０．０１μｍの厚みで形成し、成型用上型とした。下型１０３は、ＷＣを主成分とする超硬合金表面にスパッタリング法により、Ｉｒ−Ｒｈからなる表面保護のための薄膜１０２を０．０３μｍの厚みで形成したものを用いた。成型用ガラス材料１０４には、クラウン系硼珪酸ガラス（転移点Ｔｇ：５０１°Ｃ、屈伏点Ａｔ：５４９°Ｃ）を用い、その表面に離型剤として窒化硼素（ＢＮ）を主成分とする薄膜１０５を形成した。
次に、上型１０１と下型１０３とを対向して成型機に設置し、その間に成型用ガラス材料１０４を置く（図１０（Ａ））。このとき、上型１０１と下型１０３と成型用ガラス材料１０４とは、すべて、窒素Ｎ2 に置換されたチャンバー１０６の内部に収納される。次に、温度５９０℃、１０００Ｎの加圧力で３分間プレス成型し（図１０（Ｂ））、冷却せずに上型１０１を離型し（図１０（Ｃ））、成型用ガラス材料１０４の表面に反射防止構造体の反転形状を形成して、レンズ素子１０７が得られる（図１０（Ｄ））。なお、表面保護の薄膜１０２がなければ、成型用ガラス材料９４は部分的に直接型１０１又は１０３に接触し、融着を起こして型１０１又は１０３から離型させることができなくなってしまう。さらに、無理に離型しようとすると、成型用ガラス材料１０４あるいは型１０１又は１０３が割れてしまう。
以上のように製造されたレンズ素子１０７は、加熱軟化されたガラスを直接成型することができるため、低コストで生産性が高い。なお、同様の方法を用いて、樹脂材料をプレス成形してもよい。
（実施の形態６）
実施の形態６は、実施の形態４で説明した電鋳複製された型８８を用いて反射防止構造体を備える部材を成型することを特徴としている。はじめに、シランカップリング剤により表面保護膜を形成した電鋳複製型を用いて、実施の形態５と同様の成型機を用いて、光学樹脂材料をプレス成型した。表面保護膜を形成した電鋳複製型を上型とし、ＷＣを主成分とする超硬合金を下型に用いた。上型、下型、及びＰＭＭＡ樹脂基板をセットし、１８０°Ｃ、２０ＭＰａでプレス成型し、樹脂基板表面に反射防止構造体を形成した。反射防止構造体が形成された樹脂表面の反射率を測定したところ、波長が２２０ｎｍ以上の光について平均で約０．０８％の値を示した。なお、本実施の形態はアクリル、テフロン（登録商標）、ポリエチレン、ポリオレフィンなどを樹脂基板として用いることができる。また、本実施形態において、ガラス材料を成型してもよい。
本発明は、デジタルカメラやプリンタ装置などに用いられるレンズ素子、プリズム素子など光路中の光線に対する反射防止処理が必要な光学機能面を持つ光学素子に好適である。また、本発明は、それら光学素子の保持に用いられる構造部材や光学素子を含む機器全体を保護する筐体部材などに適用することにより、不要光を防止する反射防止面とすることができる。さらに、本発明は、半導体レーザ素子や発光ダイオードなどの発光素子や、フォトダイオードなどの受光素子、ＣＣＤやＣＭＯＳなどの撮像素子や、光通信に用いられる光スイッチや分岐器などの各種デバイスにおいて、反射防止処理が必要な部分に形成することにより、各デバイスの機能を向上させることができる。さらに、本発明は、液晶表示パネルや有機エレクトロルミネッセンスパネル、プラズマ発光パネルなどのディスプレイパネルの表示部分に適用してもよい。その他、本発明は、光学機器に用いられる反射防止処理が必要なあらゆる部材に対して広く適用可能である。
実施の形態１の反射防止構造体を透過させて示した拡大模式図 実施の形態１にかかる反射防止構造体を形成するためのＸ線マスクの一部を拡大した模式図 実施の形態１にかかる反射防止構造体を備える部材の製造方法に用いるＸ線マスクの製造方法を説明する模式図 実施の形態１にかかる反射防止構造体を備える部材の製造方法を説明する模式図 実施の形態２にかかる反射防止構造体を備える部材の製造方法を説明する模式図 実施の形態３の反射防止構造体を透過させて示した拡大模式図 実施の形態３にかかる反射防止構造体を形成するためのＸ線マスクの一部を拡大した模式図 実施の形態４にかかる反射防止構造体を備える部材の製造方法に用いる電鋳型の製造方法を説明する模式図 実施の形態４にかかる反射防止構造体を備える部材の製造方法を説明する模式図 実施の形態５にかかる反射防止構造体を備える部材の製造方法を説明する模式図
符号の説明
Ａ Ｘ線マスク
Ｂ Ｘ線マスク
Ｌ１ 石英ガラス基板
Ｌ２ ＰＭＭＡ基板
１０ 反射防止構造体
１１ 底面
１２ 三角錐形状
２１ 吸収部
２２ 透過部
３１ シリコンウェハ
３２ ＳｉＣメンブレン
３３ Ｔａ吸収体薄膜
３４ 電子ビームレジスト層
３５ 微細構造
３６ 吸収部
４１ Ｘ線レジスト
４３ 微細構造
４５ 反射防止構造体
４６ レンズ素子
５１ 反射防止構造体
５２ レンズ素子
６０ 反射防止構造体
６１ 底面
６２ 四角錐形状
７１ 吸収部
７２ 透過部
８１ マスタ
８２ 反射防止構造体
８３ 無電解メッキ用Ｎｉ／Ｂ溶液
８４ 無電解メッキ層
８５ スルファミン酸ニッケル電解液
８６ Ｎｉメッキ層
８８ Ｎｉ複製型
９１ 射出成型型
９２ 表面保護膜
９４ 成型用ガラス材料
９５ レンズ素子
１０１ マスタ
１０２ 薄膜
１０３ 下型
１０４ 成型用ガラス材料
１０５ 薄膜
１０６ チャンバー
１０７ レンズ素子

Claims (13)

  1. 反射を抑制すべき光が入射する表面に、反射防止構造体を備える部材であって、
    前記反射防止構造体は、多角形を底面とするアスペクト比が１以上の錐形状を構造単位とし、各前記構造単位が、反射を抑制すべき光の波長以下のピッチで、前記底面同士が互いの辺を共有することなく互いの頂点を共有するようにアレイ状に配列されている、反射防止構造体を備える部材。
  2. 前記多角形は、正三角形である、請求項１に記載の反射防止構造体を備える部材。
  3. 前記多角形は、正方形である、請求項１に記載の反射防止構造体を備える部材。
  4. 前記表面は、有限の値の曲率を持つ曲面である、請求項１に記載の反射防止構造体を備える部材。
  5. 請求項１に記載の反射防止構造体を備える部材の製造方法であって、
    Ｘ線に感光する材料からなる基板、もしくは表面にＸ線に感光するＸ線レジストからなる層が形成された基板のいずれかを準備する準備工程と、
    前記基板に、Ｘ線マスクを介してＸ線を露光して、Ｘ線マスクのパターンに応じたＸ線強度分布を形成する露光工程と、
    前記露光された基板を、現像して反射防止構造体を形成する現像工程とを含み、
    前記Ｘ線マスクは、Ｘ線を透過する透過部と、Ｘ線を吸収する吸収部とを含み、前記透過部は、製造すべき前記反射防止構造体の底面に対応する多角形形状を有しており、
    前記透過部同士が互いの辺を共有することなく互いの頂点を共有するようにアレイ状に配列されている、反射防止構造体を備える部材の製造方法。
  6. 前記準備工程において、Ｘ線に感光する材料からなる基板はＰＭＭＡを材料とする樹脂基板である、請求項５に記載の反射防止構造体を備える部材の製造方法。
  7. 前記準備工程において、基板は石英ガラスを材料とするガラス基板であり、前記ガラス基板上にＸ線レジストからなる層が形成されている、請求項５に記載の反射防止構造体を備える部材の製造方法。
  8. 請求項５乃至請求項７のいずれかに記載の製造方法に続けて、
    請求項５乃至請求項７のいずれかに記載の製造方法により形成された部材をマスタとして、当該マスタの反射防止構造体の反転形状を持つ型を複製する複製工程と、
    前記複製工程によって複製された型を用いて、前記マスタと等しい形状を持つ反射防止構造体を備える部材を成型する成型工程とを含む、反射防止構造体を備える部材の製造方法。
  9. 前記複製工程において、マスタを電鋳して複製型を形成する請求項８に記載の反射防止構造体を備える部材の製造方法。
  10. 前記成型工程において、樹脂材料を射出成型することにより部材を成型する、請求項８に記載の反射防止構造体を備える部材の製造方法。
  11. 前記成型工程において、樹脂材料又はガラス材料のいずれかをプレス成型することにより部材を成型する、請求項８に記載の反射防止構造体を備える部材の製造方法。
  12. 請求項５乃至請求項７のいずれかに記載の製造方法に続けて、
    請求項５乃至請求項７のいずれかに記載の製造方法により形成された部材を型として、当該型の反射防止構造体の反転形状を持つ反射防止構造体を備える部材を成型する成型工程とを含む、反射防止構造体を備える部材の製造方法。
  13. 前記成型工程において、樹脂材料又はガラス材料のいずれかをプレス成型することにより部材を成型する、請求項１２に記載の反射防止構造体を備える部材の製造方法。

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