JP2009215104A - 微細凹凸構造の形成方法、及び微細凹凸構造を有する基板 - Google Patents
微細凹凸構造の形成方法、及び微細凹凸構造を有する基板 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】エッチング処理によって基板表面に凹凸構造を形成する方法であって、前記基板上に膜を成膜する工程、前記膜をエッチング処理することにより前記膜に微細な凹凸構造を形成する工程、及び前記膜に生じた微細な凹凸構造をエッチングマスクとして前記基板のエッチング処理を行う工程からなることを特徴とする基板表面に凹凸構造を形成する方法、並びに前記方法によって得られた凹凸構造を有する基板。
【選択図】図2
Description
(i)高精度・高性能・高額な処理装置が必要である。
(ii)処理工程が精細で複雑である。
(iii)大きな面積の基板への加工が難しく、また長い加工時間が必要である。
(iv)曲面への加工が難しい。
半導体作製技術を応用すれば、所望の微細形状を得ることが可能であるにもかかわらず、以上のような制約から、微細な反射防止構造を有する光学材料の実用化、量産化及び低価格化の実現が困難となっている。
本発明は、基板上に成膜した膜をエッチング処理することにより、エッチング初期の段階で膜に微細な凹凸が形成されること、及び前記膜に形成された微細凹凸形状をマスクとして基板をエッチングすることにより、前記膜の微細凹凸形状が基板に転写され、基板表面に微細な凹凸形状が形成されることを利用した微細凹凸構造の形成方法である。
基板上への膜の成膜は、従来からエッチングマスクの形成に用いられているスパッタ、蒸着、イオンプレーティング、CVD等の方法により行うことができる。成膜に用いる材料はNi、Cr、Cu、Al等の金属が好ましく、特にNiが好ましい。膜が成膜される基板の材料は、樹脂、ガラス等が好ましく、特に石英ガラスが好ましい。
エッチング工程における途中の過程で、エッチングマスクの表面が荒れたり凹凸が形成されたりする現象は以前から経験的に知られているが、そのような表面の荒れや凹凸の形成といった表面状態の変化は、エッチングマスクの機能としては好ましくないため、このような表面の荒れや凹凸が形成されるような、膜材料や成膜条件は今まで排除されてきた。しかし、本発明者は、このような膜材料及び成膜条件を最適化することにより、膜に数10 nm〜数100 nmの凹凸がエッチングにより比較的容易に、かつ再現性良く形成されること、そして膜に形成された前記凹凸をマスクとして基板を更にエッチングすることにより、膜に形成された凹凸の周期と同等の周期の凹凸を基板に形成できることを見出した。基板上に形成された凹凸の周期は数10 nm〜数100 nmであり、可視光の波長と同等又は小さいため、この凹凸は反射防止構造として機能する。このように、従来欠点であったエッチングマスクの表面の荒れや凹凸の形成を積極的に利用することにより、反射防止構造を簡便に形成することができる。
エッチング処理過程のSEM観察を基にして模式図化した膜及び基板の表面状態を図1に示す。この模式図を用いて、本発明の方法により基板上に微細凹凸が形成される仕組みについて以下に説明する。
膜及び基板のエッチング処理は、イオンビームエッチング、リアクティブイオンエッチング、高速原子線エッチング等の方法により行うことができる。特に、高速原子線(FAB)を照射するエッチング処理法を用いるのが好ましい。エッチング処理に用いるエッチングガス(反応性ガス)はSF6であるのが好ましい。基板のエッチング処理と膜のエッチング処理とは同じ方法で行ってもよいし、異なる方法で行っても良い。
エッチング中に膜に凹凸が形成される要因の詳細は不明であるが、膜の組成や結晶状態の局所的な違いに応じて、エッチング速度に差異が生じるためであると考えられる。
本発明の方法によって得られる凹凸構造は、数10 nm〜数100 nmの周期(間隔)を有するため、可視光の反射を防止する反射防止構造となる。また、前記凹凸構造は、前記反射防止構造の転写型とすることもできる。
本発明の方法によって作製された凹凸構造を有する基板は、反射防止性能を有する。本発明の方法は、比較的広い面積の基板や、平面以外(曲面、球面等)の基板にも適用可能である。
本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明はそれらに限定されるものではない。
2・・・膜
21・・・凹部
22・・・凸部
Claims (10)
- エッチング処理によって基板表面に凹凸構造を形成する方法であって、前記基板上に膜を成膜する工程、前記膜をエッチング処理することにより前記膜に微細な凹凸構造を形成する工程、及び前記膜に生じた微細な凹凸構造をエッチングマスクとして前記基板のエッチング処理を行う工程からなることを特徴とする基板表面に凹凸構造を形成する方法。
- 請求項1に記載の方法において、前記膜を形成する物質のエッチングレートが前記基板のエッチングレートより小さいことを特徴とする基板表面に凹凸構造を形成する方法。
- 請求項1又は2に記載の方法において、前記膜を形成する物質が金属であることを特徴とする基板表面に凹凸構造を形成する方法。
- 請求項3に記載の方法において、前記金属がNiであることを特徴とする基板表面に凹凸構造を形成する方法。
- 請求項1〜4のいずれかに記載の方法において、前記基板の材料が石英ガラスであることを特徴とする基板表面に凹凸構造を形成する方法。
- 請求項1〜5のいずれかに記載の方法において、前記エッチング処理法が、高速原子線(FAB)を照射するエッチング処理法であることを特徴とする基板表面に凹凸構造を形成する方法。
- 請求項1〜6のいずれかに記載の方法において、前記エッチング処理に用いるエッチングガス(反応性ガス)が、SF6であることを特徴とする基板表面に凹凸構造を形成する方法。
- 請求項1〜7のいずれかに記載の方法において、前記凹凸構造が反射防止構造であることを特徴とする基板表面に凹凸構造を形成する方法。
- 請求項1〜7のいずれかに記載の方法において、前記凹凸構造が反射防止構造転写型であることを特徴とする基板表面に凹凸構造を形成する方法。
- 請求項1〜9のいずれかに記載の方法によって形成された凹凸構造を有する基板。
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