JP2009216951A - モールド、光学基板及びモールドの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】光学基板に反射防止用の微細構造を良好に形成できるようにする。
【解決手段】モールド１００には凸形状の微細構造型体１２０を方形の格子状に配置し、これらの微細構造型体１２０間を連結する凹形状の連結型部１３０を配置し、連結型部１３０の高さ寸法を微細構造型体１２０の高さ寸法より小さく形成した。またモールドに凹形状の微細構造型体とこれを連結する凹形状連結型部を形成することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、モールド、光学基板及びモールドの製造方法に係り、特に反射防止処理用の微細構造体が形成された光学基板を成型するためのモールド、表面に反射防止処理用の微細構造体が形成された光学基板及び前記モールドの製造方法に関する。
に関する。

一般に、透光性材料を用いた光学基板では、光学基板の光入射面に入射光の反射を防止するため表面処理が施されている。このような表面処理としては、誘電体薄膜を光学基板表面に真空蒸着法等により積層する処理や、微細な凹凸パターン（微細構造体）を光学基板表面に形成する処理がある。
光学基板の表面に微細な凹凸パターンを形成する反射防止処理は、光学用合成樹脂を射出成形して光学基板を製造するに際して、表面に前記凹凸パターンを転写する微細構造型体を形成したモールドを使用することにより実現される。ここで、光学基板は、光学素子、光電変換デバイス又は発光デバイス用の基板等を含むものをいう。
特許文献１には、微細パターンが形成された光学素子を射出成形で作製する際の転写性を向上させるため、基板上に微細パターンを形成し、その微細パターン先端部分に二酸化シリコン膜を形成して先端部に太幅部分を設け、このパターンが形成された基板上に金型用金属を被着させた後、基板を取り除き、先端部がオーバーハングされた太幅部を有する微細パターンを備えた金型を形成するものが記載されている。
特開２００７−９８８３９公報

しかしながら、このような凹凸パターンは、パターンのサイズが小さい上、パターン幅又はパターン径とパターン高さとの比であるアスペクト比が大きいため、モールドの凹凸パターンに樹脂が十分に充填されずに転写不良が発生することがあり、十分な反射防止特性を得られない場合がある。従来、このような事態を防止し、微細な構造の転写性を良好なものとするためには、温度サイクルや樹脂充填時の圧力保持時間などを長時間かけて行うようにしており、光学素子を大量に生産するに際して時間がかかりコストの増加を招くことになる。
本発明は上記課題を解決するためになされたものであって、光学基板に反射防止用の微細構造を良好に形成できるモールド、モールドを使用して作製される光学基板及び前記モールドの製造方法を提供することを目的とする。

請求項１の発明は、転写されて作成される光学基板の表面に反射防止用の微細構造体を形成する凸形状及び凹形状のうちの少なくとも一方の形状をなす微細構造型体が複数形成されたモールドにおいて、前記微細構造型体間には、隣接する凸形状の微細構造型体を連結する凸形状の連結型部又は隣接する凸形状の微細構造型体間を連結する凹形状の連結型部が形成されており、前記凸形状の連結型部の高さ寸法は前記凸形状の微細構造型体の高さ寸法より小さく、前記凹形状の連結型部の深さ寸法は前記凹形状の微細構造型体の深さ寸法より小さく形成されていることを特徴とするモールドである。
請求項２の発明は、請求項１記載のモールドにおいて、前記微細構造型体の形状は、円柱形状、円錐形状、円錐台形状のいずれかであることを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１又は２記載のモールドにおいて、前記複数個の微細構造型体は一まとまりのブロックとして構成され、前記複数のブロックの間には、前記連結型部の幅寸法より大きな幅寸法を備え、前記ブロックを区切る凸形状又は凹形状の区分線型部が配置されることを特徴とする。
請求項４の発明は、請求項１乃至３のいずれか一項記載のモールドにおいて、前記微細構造型体は、成型される光学基板の反射防止構造を形成するためのものであって、微細構造型体は、反射を抑制すべき光の波長以下のピッチで形成されると共に、前記凸形状の微細構造型体の高さ寸法又は前記凹形状の微細構造型体の深さ寸法と、前記凸形状の連結型部の高さ寸法又は前記凹形状の連結型部の深さ寸法との比は、２．５から５であることを特徴とする。

請求項５の発明は、表面に反射防止用の凸形状及び凹形状のうちの少なくとも一方の形状の微細構造体が複数形成された光学基板において、前記微細構造体間には、隣接する凸形状の微細構造体を連結する凸形状の連結部又は隣接する凹形状の微細構造体を連結する凹形状の連結部が形成されており、前記凸形状の連結部の高さ寸法は前記凸形状の微細構造体の高さ寸法より小さく、前記凹形状の連結部の深さ寸法は前記凹形状の微細構造体の深さ寸法より小さく形成されていることを特徴とする光学基板である。
請求項６の発明は、請求項５記載の光学基板において、透光性を有する合成樹脂からなることを特徴とする。
請求項７の発明は、請求項１記載のモールドの製造方法であって、基板上に少なくともパターン形成層からなる無機レジスト層を形成する工程と、前記凸形状もしくは凹形状の微細構造型体、前記凸形状の連結型部及び前記凹形状の連結型部の形成パターンに応じてレーザ光の照射パワーを変化させて潜像を形成する工程と、エッチング処理により前記凸形状もしくは凹形状の微細構造型体、前記凸形状の連結型部又は前記凹形状の連結型部を形成する工程と、前記パターンをマスクとして基板をエッチングし、凸形状もしくは凹形状の微細構造型体、前記凸形状の連結型部又は前記凹形状の連結型部を形成する工程と、前記マスクを除去する工程と、を含むことを特徴とするモールドの製造方法である。

請求項１記載のモールドによれば、表面に形成される微細構造型体間には、隣接する凸形状の微細構造型体を連結する凸形状の連結型部、又は、隣接する凸形状の微細構造型体間を連結する凹形状の連結型部を形成し、これらの凸形状の連結型部の高さ寸法は前記凸形状の微細構造型体の高さ寸法より小さく、凹形状の連結型部の深さ寸法は前記凹形状の微細構造型体の深さ寸法より小さく形成したので、光学基板の成型時において合成樹脂が前記凸形状の連結型部又は凹形状の連結型部に沿って流れ、モールドに合成樹脂が十分に充填されるため、転写性が向上し、光学基板の反射防止用の微細構造を良好に形成できる。
請求項２記載のモールドによれば、微細構造型体の形状は、円柱形状、円錐形状、円錐台形状のいずれかとしたから、光学基板が必要とする反射防止処理が要求される仕様に従って光学基板の表面に適正な形状の微細構造体を形成することができる。

請求項３記載のモールドによれば、微細構造型体を一まとまりのブロックとし、ブロックの間に幅広の区分線型部を配置したので、光学基板の成型時に合成樹脂の流動性が更に向上するので微細構造型体の転写性が向上し、光学基板の反射防止用の微細構造を良好に形成できる。
請求項４記載のモールドによれば、微細構造型体は、反射を抑制すべき光の波長以下のピッチで形成されると共に、凸形状の微細構造型体の高さ寸法又は前記凹形状の微細構造型体の深さ寸法と、前記凸形状の連結型部の高さ寸法又は前記凹形状の連結型部の深さ寸法との比は、２．５から５であるから、転写性を良好なものとしつつ、光学基板に十分な反射防止効果を発揮させることができる。

請求項５記載の光学基板によれば、微細構造体間には、隣接する凸形状の微細構造体を連結する凸形状の連結部又は隣接する凸形状の微細構造体を連結する凹形状の連結部が形成され、凸形状の連結部の高さ寸法は前記凸形状の微細構造体の高さ寸法より小さく、凹形状の連結部の深さ寸法は前記凹形状の微細構造体の深さ寸法より小さく形成されているので、光学基板の製造時にモールドに合成樹脂が十分に充填されるため、転写性が向上し、光学基板の反射防止用の微細構造が良好に形成され、所望の反射防止効果が発揮される。
請求項６記載の光学基板によれば、光学基板は、透光性を有する合成樹脂で成型されるので光学素子、光電変換デバイス又は発光デバイス用の基板等の光学基板を大量に複製することができ、製造コストを低減することができる。
請求項７記載のモールドの製造方法によれば、モールドをヒートモードリソグラフィでパターンを形成するので、微細構造体型間に連結型部を形成した構造を他の方法より容易に製造することができ、コストを低減することができる。

以下本発明を実施するための最良の形態としての微細構造型体を有するモールドを図面に基づいて説明する。
図１は第１の実施の形態例に係る微細構造体を有するモールドの一部を拡大して示すものであり、（ａ）は平面図、（ｂ）は斜視図、図２は図１（ａ）中のＡ−Ａ線に相当する断面図である。
モールド１００は光学基板を成型するために使用されるものであり、光学基板には反射防止用の微細構造体が形成される。この光学基板製造用のモールド１００の基板１１０には、円柱形状の微細構造型体１２０が複数形成されている。ここで、光学基板に反射防止用に形成される微細な構造体を微細構造体といい、光学基板に微細構造体を転写するためモールドに形成される微細な構造を微細構造型体という。
モールド１００において微細構造型体１２０は、複数個がピッチｐ、ドットピッチｄを隔てて縦横方向に方形の格子状をなすよう形成されている。このモールド１００を用いて光学基板を製造すると、光学基板の表面には、微細構造型体１２０が転写されて形成される多数の凹形状の微細構造体が配置され、所望の反射防止効果が発揮される。
また、これらの微細構造型体１２０のうち隣接する微細構造型体１２０は、列方向（図１（ａ）中縦方向）に凸形状の連結型部１３０で連結されている。また、凸形状の連結型部１３０は、前記微細構造型体１２０の高さ寸法より小さい高さ寸法を備えている。このため本例では、光学基板の成型時において合成樹脂が前記凸形状の連結型部１３０に沿って流れ、モールド１００に合成樹脂が十分に充填されるため、転写性が向上し、光学基板の反射防止用の微細構造を良好に形成できる。
本例では、図２に示すように、微細構造型体１２０の高さをＨ、凸形状の連結型部１３０の高さをｈとしたとき、ｈとＨの比は２．５〜５とすることが望ましい。ｈとＨの比をこのようにすることにより、光学基板への微細構造体の転写性を良好なものとしつつ、光学基板に十分な反射防止効果を発揮させることができる。

次に第２の実施の形態例について説明する。図３は第２の実施形態例であるモールドを拡大して示すものであり、（ａ）は平面図、（ｂ）は斜視図である。モールド２００の基板２１０には、円柱形状の微細構造型体２２０が複数形成されている。微細構造型体２２０は、複数個がピッチｐ、ドットピッチｄを隔てて縦横方向に方形の格子状に配置して形成されている。また、本例に係るモールド２００では、四方に隣接する微細構造型体２２０間に図中縦方向及び横方向に凸形状の連結部２３０Ｈ、２３０Ｖを形成している。本例によれば、微細構造型体２２０は、４方で凸形状の連結部２３０Ｈ、２３０Ｖで連結されているから、合成樹脂の凸形状の連結部２３０Ｈ、２３０Ｖに沿って充填され、合成樹脂の転写性が向上する。
本例では、微細構造型体２２０の高さ、連結部２３０Ｈ、２３０Ｖの高さ寸法は、第１の実施の形態例と同様のものとすることが好ましい。

次に第３の実施の形態例について説明する。図４は第３の実施の形態例であるモールドを拡大して示すものであり、（ａ）は平面図、（ｂ）は斜視図である。モールド３００の基板３１０には、円柱形状の微細構造型体３２０が複数形成されている。微細構造型体３２０は、複数個がピッチｐ、ドットピッチｄを隔てて縦横方向に行列をなすよう形成されている。これらの微細構造型体３２０のうち隣接する微細構造型体３２０は、列方向（図４（ａ）中縦方向）に凸形状の連結型部３３０で連結されている。
また、この例に係るモールド３００は、微細構造体を複数列、例えば４列でまとめたブロック３４０として形成し、このブロック３４０を前記凸形状の連結型部３３０より幅の広い区分線型部３５０で挟むようにしている。また、この凸形状の連結型部３３０の高さ寸法は、前記微細構造型体３２０と同程度の寸法としている。なお、ブロック３４０を構成する微細構造型体３２０の列数は４列に限らず所望の値とすることができる。
本例に係るモールド３００によれば、光学基板の成型時に合成樹脂が区分線型部３５０を流れ、微細構造型体３２０、連結型部３３０への流動性が向上して微細構造型体３２０の転写性が向上し、光学基板の反射防止用の微細構造を良好に形成できる。

次に第４の実施の形態例について説明する。図５は第４の実施の形態例であるモールドを拡大して示すものであり、（ａ）は平面図、（ｂ）は斜視図である。モールド４００の基板４１０には、円柱形状の微細構造型体４２０が複数形成されている。微細構造型体４２０は、複数個がピッチｐ、ドットピッチｄを隔てて縦横方向に行列をなすよう形成されている。また、本例に係るモールド４００では、四方に隣接する微細構造型体４２０間に図中縦方向及び横方向に凸形状の連結部４３０Ｈ、４３０Ｖを形成している。
また、この例に係るモールド４００は、微細構造体を複数行列、例えば４行４列でまとめたブロック４４０として形成し、このブロック４４０の四方を前記凸形状の連結型部４３０より幅の広い区分線型部４５０で挟むようにしている。また、この凸形状の連結型部４３０の高さ寸法は、前記微細構造型体４２０と同程度の寸法としている。なお、ブロック４４０を構成する微細構造型体３２０の行列数は４行４列に限らず所望の値とすることができる。
本例に係るモールド４００によれば、光学基板の成型時に合成樹脂が区分線型部４５０を流れ、微細構造型体４２０、連結型部４３０への流動性が向上して微細構造型体４２０の転写性が向上し、光学基板の反射防止用の微細構造を良好に形成できる。
なお、上記各例では、微細構造型体の形状を円柱形状としているが、光学基板に要求される反射防止の仕様により、この形状は円柱の他、円錐、円錐台、四角柱、四角錐、四角錐台、楕円柱、楕円錐、楕円錐台、つり鐘形状のいずれの形状とすることができる。また他種類の形状を併存させることもできる。

また、前記各例では、微細構造型体及び連結部は基板の表面から凸設した凸形状としたが、微細構造型体は基板の表面から凹設した凹形状のものとすることができる。この場合、凹形状の微細構造型体は表面からへこんだ凹形状の連結型部で連結するようにする。そして、凹形状の連結型部の深さ寸法を、微細構造型体の深さ寸法より小さくするものとする。このとき、微細構造型体の深さ寸法と、凹形状の連結型部の深さ寸法との比は、２．５〜５とすることが望ましい。上記凸形状の微細構造型体を採用した場合と同様に、光学基板への微細構造体の転写性を良好なものとしつつ、光学基板に十分な反射防止効果を発揮させることができる。
なお、上記例では、モールドには、凸形状の微細構造型体及び凹形状の微細構造型体の一方だけを形成した例を示したが、モールドには、両方の形状の微細構造型体を混在させて形成することができる。この場合、凸形状の微細構造型体間には凸形状の連結型部を形成し、凹形状の微細構造型体間には凹形状の連結型部を形成する。
更に、上記各例では、微細構造型体を縦横に配置した正方格子構造としたが、三角格子構造でも六方格子構造でもよいし、整列していない不定状態としてもよい。

次に、第５の実施の形態例について説明する。本例は、モールド及び光学基板の製造方法である。モールドは、（１）〜（７）の工程により製造され、光学基板は、（８）の工程で製造される。図６は第５の実施の形態であるモールド及び光学基板の製造方法を示すものであり、（ａ）〜（ｈ）は各工程を示す模式図である。この例では、まず、製造すべき光学基板の転写型となる微細構造体及び連結部と同じ形状の石英製の母型を製造し、この母型にＮｉ鋳造を行い、ニッケル製のマスタダンパを製造する。従って、光学基板と母型とは同型であり、母型及び光学基板とマスタスタンパとは凹凸が逆形状となる。
（１）製膜工程
まず、図６（ａ）に示すように、原盤５００として、研磨、洗浄された石英基板５１０上に、光吸収層５２０としてＡｇＩｎＳｂＴｅを膜厚が１２ｎｍになるようにＤＣスパッタリング法で形成し、この光吸収層５２０の上にパターン形成層５３０となるＺｎＳ−ＳｉＯ₂を膜厚が７５ｎｍになるようにＲＦスパッタリング法で形成する。石英基板５１０上に形成された光吸収層５２０及びパターン形成層５３０が、フォトリソグラフィにおけるレジスト層に相当する。
（２）露光工程
次いで、図６（ｂ）に示すように、製膜工程で作成した原盤５００を露光装置６００で露光する。露光装置６００は、波長４１３ｎｍのレーザ光ＬＢをＮＡ０．９の対物レンズ６２１で集光し原盤５００に潜像を形成する。図７はこのモールドの製造方で使用される露光装置の概略構成図である。露光装置６００は、原盤５００を回転駆動するモーター６１０と、回転される原盤５００を図中左から右へ移動されて露光を行う光ピックアップ６２０とを備える。このため、原盤５００上には、潜像がうずまき状に形成されていく。なお、レーザ光の強度は図示していない光変調器によって行う。光ピックアップ６２０は、図６（ｂ）に示すように、凸レンズである対物レンズ６２１を備え、レーザ光ＬＢを原盤５００に集光する。また、光ピックアップ６２０は原盤表面上に常にフォーカス位置で集光するように、フォーカスサーボ機構を備えている。

図８は光ピックアップが照射するレーザ光のパワーの変調例を示す模式図である。図８（ａ）に示すように、原盤５００に形成される微細構造体５３５間に連結部５３６を形成する場合は、パターン形成層が所望の熱変質が起こるようレーザ光のパワーを変調する。一方、図８（ｂ）に示すように、微細構造体５３７間に連結部を形成しない場合は、微細構造体５３７間でのレーザ光のパワーをパターン形成層が熱変質しない程度の低いパワーとする。
レーザ光の照射によって光吸収層で熱が発生し、その熱によってパターン形成層５３０及び光吸収層５２０が熱変質する。ここで、光吸収層５２０には熱変質部５２１が形成され、パターン形成層５３０には熱変質部５３１及び領域５３２が形成される。パターン形成層５３０において、熱変質する領域はレーザパワーに依存し、高パワーで形成された熱変質部５３１はパターン形成層５３０の表面まで達し、低パワーで形成された熱変質部５３２はパターン形成層５３０の表面までは熱変質しない。この例では熱変質部５３１は、パターン形成層５３０の表面まで達しているのに対して、熱変質部５３２はパターン形成層５３０の表面まで達していない。

この処理は、光吸収層５２０及びパターン形成層５３０からなるレジスト層を熱変質させることによって、レジスト層に潜像を形成するヒートモードリソグラフィである。このヒートモードリソグラフィは、レーザ光の集光スポット径より小さいパターンが形成できる特徴を有する。このため、通常のフォトリソグラフィより微細なパターンが形成できる。また、電子線を用いるＥＢリソグラフィに比べて、装置コストの低減、露光時間の短縮化が可能になる。
なお、微細構造体５３７の形状は、図８に示した例では円形状としているが、微細構造体５３７の形状はレーザ光の照射時間で変更することができる。図９は他のレーザ光の照射例を示す模式図である。この例では、微細構造材５８１を楕円形とし、微細構造材５８１の長径方向に連続する連結部５８２を形成している。このように、連結部５８１を楕円にするには、形成時のレーザ照射時間を長くすればよい。このようにレーザ照射時間を変更するよって、微細構造材の形状を所望のものとすることができる。

（３）現像工程
次いで、図６（ｃ）に示すように、露光後の原盤５００をフッ酸水溶液でエッチングする。すると、レーザ光が照射されなかったパターン形成層５３０の部分がフッ酸水溶液で除去され、原盤上にレーザ照射に応じたＺｎＳ−ＳｉＯ₂及びＡｇＩｎＳｂＴｅのパターンが形成される。このとき、高いレーザパワーで照射された熱変質部５３１はパターン形成層５３０の表面まで達しているため厚くなり、低いレーザパワーで照射された熱変質部５３２は、表面まで熱変質していないため、その部分がエッチングにより除去されるので薄くなる
（４）光吸収層除去工程
次いで、図６（ｄ）に示すように、Ａｒイオンスパッタエッチングにより光吸収層５２０を除去し、レーザ光未照射部の原盤５００の石英基板５１０を露出する。次のエッチング工程では、残ったＺｎＳ−ＳｉＯ₂薄膜及びＡｇＩｎＳｂＴｅ薄膜で構成される熱変質部５３１、５３２がマスク層になる。

（５）エッチング工程
この工程では熱変質部５３１、５３２で構成されるパターンをマスクとして、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）により石英をエッチングする。ＺｎＳ−ＳｉＯ₂膜厚が微細構造体部に相当する熱変質部５３１と、連結部に相当する熱変質部５３２とでは異なることを利用して、微細構造体５１１と連結部５１２とを異なる高さに形成する。なお、微細構造体５１１の高さはエッチング時間で制御することができる。また、微細構造体５１１の壁面傾斜角は、Ａｒイオンスパッタエッチングの条件及びＲＩＥの条件によって制御できるので、円柱形状だけでなく、円錐形状、釣鐘形状の微細構造体を形成することができる。
（６）光吸収層、パターン形成層除去工程
図６（ｆ）に示すように、パターン形成層５３０を塩酸水溶液によりウエットエッチングした後、光吸収層５２０を水酸化ナトリウム水溶液でウエットエッチングにより除去後、十分な水洗を行い、石英基板５１０に微細構造体５１１及び連結部５１２が形成された母型５５０が得られる。このときの微細構造体５１１及び連結部５１２は、母型５５０の表面から突出する凸形状である。この母型５５０をモールドとして使用し、微細構造体が逆転形成された樹脂製の光学基板を製造することができるが、本例では、以下の工程により母型５５０と凹凸反転した形状のニッケル製のマスタスタンパ５６０を製造し、母型５５０と同型の光学基板を得る。

（７）スタンパ化工程
母型５５０にＮｉなどの導電性の薄膜を形成したのち、図６（ｇ）に示すように、Ｎｉ電鋳を行い、Ｎｉ製のマスタスタンパ５６０を作成する。このマスタスタンパ５６０においては、微細構造型体５６１及び連結型部５６２は、マスタスタンパ５６０表面に対して凹形状となる。このマスタスタンパ５６０を更に電鋳してサンスタンパを複製すれば、サンスタンパ表面には、凸形状の微細構造体を形成できる。光学基板を製造するためのモールドとして、必要に応じてマスタスタンパとサンスタンパのどちらを用いることもできる。
（８）光学基板転写工程
作製したマスタスタンパ５６０をモールドとして合成樹脂製の光学基板５７０の表面にマスタスタンパ５６０の表面形状を転写すると、微細構造を有する光学基板が得られる。転写方法としては、射出成形法、光硬化法、熱硬化法等があるが、効率よく基板が作製できる射出成形法が望ましい。

次に第６の実施の形態例について説明する。本例は、第５の実施の形態例に係るモールドの製造方法によって製造したモールドである。このモールドは、図１に示したモールド１００とは凹凸を反転した形状であり、凹形状の微細構造型体と、凹形状の連結型部とを備える。このモールドは、連結型部の深さが０、５０、１００、２００ｎｍであるニッケル製のもの（それぞれモールド１、モールド２、モールド３、モールド４とする）であり、微細構造体の転写性を評価した。各々のモールドには、ピッチｐ及びドットピッチｄが３００ｎｍ、ドット径が２００ｎｍ、高さが２５０ｎｍである微細構造体が形成されている。連結型部のパターン高さは、露光レーザパワーの制御によって行った。
モールド１〜４を用いて、射出成形法によりポリカーボネートの光学基板を作製し、基板とモールドの微細構造体の高さ（モールドでは深さ）をＡＦＭで測定した。表１に測定結果を示す。転写した基板の構造体の高さもしくは深さとモールドの構造体の深さもしくは高さとの比を転写率とすると、モールドのライン部深さが０ｎｍのとき、即ちラインがないときの転写率は６０％程度であるのに対して、ライン部高さを高くしていくと転写率が向上した。微細構造体間に深さ１００ｎｍ以上のラインを形成すると、形成しない場合に比べて転写率が約１．７倍向上した。

次に第７の実施の形態例について説明する。この例は、第５の実施の形態例に係るモールドの製造方法により製造したモールドである。このモールドは、連結型部の高さが０、５０、１００、２００ｎｍである石英製のもの（それぞれモールドａ、モールドｂ、モールドｃ、モールドｄとする）であり、微細構造体の転写率を評価した。基板の形状は図１に示したものと同様とし、石英モールド表面には、離型剤をディッピング法で塗布した。
モールドａ〜ｄを用いて、光硬化法で樹脂製の光学基板を製造した。光学基板の製造方法としては、まず透明なポリカーボネート製の光学基板上に紫外線硬化樹脂をスピンコート法で塗布し、この上に石英製モールドを圧着した後、モールド側から紫外線を照射し、樹脂を硬化させた。この後、光学基板をマスタスタンパから剥がして、光学基板上に微細構造を形成した。この光硬化法により各々のモールドから樹脂基板を作製して、基板の構造体高さを測定した。モールドａ、ｂ、ｃ、ｄから作製した基板の構造体の高さは、それぞれ２００、２５０、２５０、２５０ｎｍであった。光硬化法においても、ライン部を形成したことによる転写率の向上が見られた。

次に第８の実施の形態例について説明する。本例は、射出成形法により作製したポリカーボネート製の光学基板である。この光学基板の波長５００ｎｍでの反射率を測定した。第６の実施形態例に係るモールド１〜４を用いて作製した光学基板のそれぞれの反射率は、３、２、１、２％であった。微細構造体が形成されていないポリカーボネート基板の反射率約４％に対して、それぞれ反射防止の効果が見られた。特に、基板の構造体高さが高いほうがその効果が大きかった。モールド４においては、ライン部が深いために、構造体による反射防止効果が小さくなったものと思われる。ライン部の深さとしては、構造体の深さの１／５〜２／５程度のとき転写率の向上と反射防止効果とが両立する。即ち、モールドにおける構造体の高さとライン部の高さとの比が２．５から５のとき、転写性向上と反射防止効果が得られる。光硬化法によりモールドａ〜ｄを用いて作製した基板についても、同様の効果が得られた。
なお、光学基板材質をポリカーボネートやポレオレフィン等の透光性を有する樹脂基板にすれば、反射防止構造を有する回折格子やレンズ等の光学基板や、発光デバイスや光電変換デバイスに適用することができる。本発明によれば、光学基板を射出成形、光硬化法により大量に複製することができ、特に射出成形法においては、効率よく基板を作製することができることがわかる。

次に第９の実施の形態例について説明する。本例は、ニッケル製あり、複数の微細構造型体を方形の格子状に配置し、複数の行及び複数の列でまとめたブロックを形成し、各ブロックの四方に連結型部より幅の広い区分線型部を形成し（図５参照）、凹形状、凸形状の微細構造型体が混在させたものである。図１０は第９の実施の形態例を製造するために用いられる露光装置の概略図である。本例で使用した露光装置は、石英製の原盤５００上に光吸収層、パターン形成層を積層した原盤に、光ピックアップ８１０を使用してラスタスキャン方式でパターンを描画するものである。光ピックアップ８１０は、図２で示したものと同様に対物レンズ等を備える。図示しない光変調器でレーザパワー及びレーザ光の照射タイミングを制御し、原盤上に潜像を形成した。この後、前記モールドの製造方法の、現像工程以降と同じ工程（図６（ｃ）〜（ｈ））を経て、Ｎｉモールドを作製した。
区分線型部を形成したモールドと、区分線型部を形成していないモールドとで転写性を比較した。各モールドの微細構造型体の直径は１５０ｎｍ、ピッチｐ及びドットピッチｄは２５０ｎｍ、微細構造型体の高さは３００ｎｍであり、連結型部の幅は１００ｎｍ、連結型部の高さは５０ｎｍとした。区分線型部の幅は１５０ｎｍ、高さは３００ｎｍとした。区分線型部を形成したモールドから作製した光学基板の微細構造体の高さが２９０ｎｍであったのに対して、区分線型部を形成していないモールドから作製した光学基板の微細構造体の高さは２４０ｎｍであった。区分線型部を形成したことによって、合成樹脂の流動性が良好となり転写性が向上したことがわかる。

次に第１０の実施の形態例について説明する。本例はモールドの他の製造方法である。図１１は第１０の実施の形態例に係る製造方法で製造するモールドの構成を示す模式図、図１２は第１０の実施の形態例に係るモールドの製造方法を示すものであり、（ａ）〜（ｋ）は各行程を示す模式図である。本例に係る製造方法で製造されるモールド９００は、石英製であり、図１１に示すように、基板９１０に凹形状の微細構造型体９２０、隣接する微細構造型体９２０を連結する凹形状の連結型部９３０、凸形状の微細構造型体９４０、微細構造型体９４０を連結する凸形状の連結型部９５０が混在するものとして構成される。

以下（１）〜（５）の工程では凹形状の微細構造型体９２０及び連結型部９３０を形成し、次いで（６）〜（１１）の工程では凸形状の微細構造型体９４０及び連結型部９５０を形成する。
（１）製膜工程１
図１２（ａ）に示すように、研磨、洗浄された石英基板１０１０上に、パターン形成層１０２０としてＺｎＴｅの膜厚を７０ｎｍになるようにＲＦスパッタリング法で形成した。これが原盤１０３０となる。パターン形成層１０２０は、ＺｎＴｅとＳｉＯ₂との混合体としてもよい。
（２）露光工程１
制作した原盤１０３０を、図１２（ｂ）に示すように、光ピックアップ１１００を用い、波長４１３ｎｍ、対物レンズ１１０１のＮＡ０．９で集光したレーザ光ＬＢで露光し、潜像を形成する。凹形状の微細構造型体９２０に相当する部分では、レーザ光を連結型部９３０の部分より高いパワーで照射する。レーザ光ＬＢを照射することによってパターン形成層１０２０で熱が発生し、その熱によってパターン形成層の所定の領域に熱変質部１０２１が形成される。熱変質部１０２１の深さはレーザ光のパワーに依存し、高パワーで照射された熱変質部１０２１はパターン形成層１０２０の表面まで熱変質し、低パワーで照射された熱変質部１０２１は前記方面までは達しない。なお、図１２（ｂ）では、すべての熱変質部１０２１は同じ厚さに描いてあるが、熱変質部１０２１は、図６（ｂ）に示すように異なる厚さに形成される。

上述したように、微細構造型体９２０の形成時におけるレーザ照射時間によって、微細構造型体９２０の形状は円形、楕円形等に制御できる。微細構造型体間に連結型部９３０を形成しない場合は、図８（ｂ）に示すように、微細構造型体間でのレーザ光のパワーを、パターン形成層が熱変質しない程度の低いパワーに設定する。微細構造型体９２０間に連結型部９３０を形成する場合は、図８（ａ）に示すように、レーザ光をパターン形成層で所望の深さまで熱変質が起こる強度に変調する。
（３）現像工程１
図１２（ｃ）に示すように、露光後の原盤１０３０をフッ酸水溶液でエッチングすると、パターン形成層１０２０と１０２０のレーザ光が照射された領域１０２１がフッ酸水溶液で除去され、原盤１０３０上にレーザ照射に応じた除去部１０２２が形成されたＺｎＴｅのパターンが形成される。このとき、高いレーザパワーで照射された構造体の箇所は幅広い穴が開き、低いレーザパワーで照射されたラインの領域は、幅の狭い溝になる。
（４）エッチング工程１
図１２（ｄ）に示すように、パターンＺｎＴｅのパターンをマスクにして、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）により石英基板１０１０をエッチングする。これにより、石英基板１０１０におけるパターン形成層１０２０の除去部１０２２が除去され、凹形状部１０１１が形成される。このときパターンの幅寸法が微細構造型体と連結型部とで異なることを利用して、微細構造型体と連結型部とで異なる高さにすることができる。
（５）パターン形成層除去工程
図１２（ｅ）に示すように、パターン形成層１０２０を塩酸水溶液によりウエットエッチングした後、十分な水洗を行い、微細構造型体９２０に相当する凹形状部１０１１が形成された石英基板１０１０が得られる。なお、この段階で、石英基板１０１０をモールドとして、微細構造体が形成された樹脂基板を複製することもでき、また、この石英基板をもとに、Ｎｉモールドを作製できるが、本例は、更に処理を行い微細構造型体９４０を備えるモールドを作成する。

（６）製膜工程２
次に、図１２（ｆ）に示すように、（５）の処理で得られた原盤１０３０の石英基板１０１０の表面に、図６（ａ）に示した処理を実行する。即ち、石英基板１０１０上にＡｇＩｎＳｂＴｅからなる光吸収層１０４０と、ＺｎＳ−ＳｉＯ₂からなるパターン形成層１０５０とを塗布する。
（７）露光工程２
更に、図１２（ｇ）に示すように、（６）で得られた原盤１０３０について、図６（ｂ）で示した処理を実行する。即ち、光ピックアップ１１００のレーザ光で露光し、潜像を形成する。この工程では、凹形状の連結型部９３０及び微細構造型体９４０の間に凸形状となる微細構造型体９４０及び連結型部９５０に対応するパターンを露光する。これにより、光吸収層１０４０及びパターン形成層１０５０には、熱変質部１０４１及び熱変質部１０５１が形成される。このとき、高いレーザパワーで照射された熱変質部１０５１の膜厚は、熱変質がパターン形成層１０５０の表面まで達しているため厚くなり、低いレーザパワーで照射された熱変質部１０５１は、パターン形成層１０５０の表面まで熱変質していないため薄いものとなる。なお、図１２（ｇ）では、すべての熱変質部１０５１は同じ厚さに描いてあるが、熱変質部１０５１は、図６（ｂ）に示すように異なる厚さに形成される。
（８）現像工程２
次に、図１２（ｈ）に示すように、（７）の処理を行った原盤１０３０について図６（ｃ）に示した現像処理を実行する。現像処理により、原盤１０３０はフッ酸水溶液でエッチングされ、レーザ光が照射されなかったパターン形成層１０５０の部分がフッ酸水溶液で除去され、原盤１０３０上に熱変質部１０４１、熱変質部１０５１のパターンが形成される。このとき、高いレーザパワーで照射された熱変質部１０５１の膜厚は、熱変質がパターン形成層１０５０の表面まで達しているため厚くなり、低いレーザパワーで照射された熱変質部１０５１は、パターン形成層１０５０の表面まで熱変質していないため、その部分がエッチングにより除去されるので薄くなる

（９）光吸収層除去工程
次いで、図１２（ｉ）に示すように、原盤１０３０について図６（ｄ）で示した処理を実行する。この処理では、Ａｒイオンスパッタエッチングにより光吸収層１０４０を除去し、熱変質部１０４１及び熱変質部１０５１で構成されるパターンで覆われた石英基板１０１０を露出する。
（１０）エッチング工程２
次いで、図１２（ｊ）に示すように、（９）の処理を行った原盤１０３０に図６（ｅ）で示した処理を実行する。この処理では、熱変質部１０４１と、熱変質部１０５１で形成されるパターンをマスクとして、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）により石英をエッチングする。
（１１）光吸収層、パターン形成層除去工程
そして、図１２（ｋ）に示すように、（１０）の処理を行った原盤１０３０について図６（ｆ）で示した処理を実行する。この処理では、パターン形成層１０５０の熱変質部１０５１を塩酸水溶液によりウエットエッチングした後、光吸収層１０４０の熱変質部１０４１を水酸化ナトリウム水溶液でウエットエッチングにより除去する。その後、十分な水洗を行う。
これらの処理を行うことにより、凹形状の微細構造型体９２０と凸形状の微細構造型体９４０とが存在するモールド９００を作製することができる。

実施の形態例に係る微細構造体を有するモールドの一部を拡大して示すものであり、（ａ）は平面図、（ｂ）は斜視図、図２は図１（ａ）中のＡ−Ａ線に相当する断面図である。 図１（ａ）中のＡ−Ａ線に相当する断面図である。 第２の実施形態例であるモールドを拡大して示すものであり、（ａ）は平面図、（ｂ）は斜視図である。 第３の実施の形態例であるモールドを拡大して示すものであり、（ａ）は平面図、（ｂ）は斜視図である。 第４の実施の形態例であるモールドを拡大して示すものであり、（ａ）は平面図、（ｂ）は斜視図である。 第５の実施の形態であるモールド及び光学基板の製造方法を示すものであり、（ａ）〜（ｈ）は各工程を示す模式図である。 第５の実施の形態例に係る製造方法で使用される露光装置の概略構成図である。 光ピックアップが照射するレーザ光のパワーの変調例を示す模式図である。 他のレーザ光の照射例を示す模式図である。 図１０は第９の実施の形態例を製造するために用いられる露光装置の概略図である。 第１０の実施の形態例に係る製造方法で製造するモールドの構成を示す模式図である。 第１０の実施の形態例に係るモールドの製造方法を示すものであり、（ａ）〜（ｋ）は各行程を示す模式図である。

符号の説明

１００ モールド、１１０ 基板、１２０ 微細構造型体、１３０ 連結型部、２００ モールド、２１０ 基板、２２０ 微細構造型体、２３０Ｈ、２３０Ｖ 連結部、３００ モールド、３１０ 基板、３２０ 微細構造型体、３３０ 連結型部、３４０ ブロック、３５０ 区分線型部、４００ モールド、４１０ 基板、４２０ 微細構造型体、４３０ 連結型部、４３０Ｈ、４３０Ｖ 連結部、４４０ ブロック、４５０ 区分線型部、５００ 原盤、５１０ 石英基板、５１１ 微細構造体、５１２ 連結部、５２０ 光吸収層、５２１ 熱変質部、５３０ パターン形成層、５３１、５３２ 熱変質部、５５０ 母型、５６０ マスタスタンパ、５６１ 微細構造型体、５６２ 連結型部、５７０ 光学基板、５８１ 微細構造材、５８２ 連結部、６００ 露光装置、６１０ モーター、６２０ 光ピックアップ、６２１ 対物レンズ、８１０ 光ピックアップ、９００ モールド、９１０ 基板、９２０ 微細構造型体、９３０ 連結型部、９４０ 微細構造型体、９５０ 連結型部、１０１０ 石英基板、１０１１ 微細構造型体、１０２０ パターン形成層、１０２１ 熱変質部、１０２２ 除去部、１０３０ 原盤、１０４０ 光吸収層、１０４１ 熱変質部、１０５０ パターン形成層、１０５１ 熱変質部、１１００ 光ピックアップ

Claims (7)

1. 転写されて作成される光学基板の表面に反射防止用の微細構造体を形成する凸形状及び凹形状のうちの少なくとも一方の形状をなす微細構造型体が複数形成されたモールドにおいて、
   前記微細構造型体間には、隣接する凸形状の微細構造型体を連結する凸形状の連結型部又は隣接する凸形状の微細構造型体間を連結する凹形状の連結型部が形成されており、
   前記凸形状の連結型部の高さ寸法は前記凸形状の微細構造型体の高さ寸法より小さく、前記凹形状の連結型部の深さ寸法は前記凹形状の微細構造型体の深さ寸法より小さく形成されていることを特徴とするモールド。
2. 前記微細構造型体の形状は、円柱形状、円錐形状、円錐台形状、角柱形状、角錐形状、角錐台形状のいずれかである特徴とする請求項１記載のモールド。
3. 前記複数個の微細構造型体は一まとまりのブロックとして構成され、
   前記複数のブロックの間には、前記連結型部の幅寸法より大きな幅寸法を備え、前記ブロックを区切る凸形状又は凹形状の区分線型部が配置されることを特徴とする請求項１又は２記載のモールド。
4. 前記微細構造型体は、成型される光学基板の反射防止構造を形成するためのものであって、
   微細構造型体は、反射を抑制すべき光の波長以下のピッチで形成されると共に、
   前記凸形状の微細構造型体の高さ寸法又は前記凹形状の微細構造型体の深さ寸法と、前記凸形状の連結型部の高さ寸法又は前記凹形状の連結型部の深さ寸法との比は、２．５から５であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項記載のモールド。
5. 表面に反射防止用の凸形状及び凹形状のうちの少なくとも一方の形状の微細構造体が複数形成された光学基板において、
   前記微細構造体間には、隣接する凸形状の微細構造体を連結する凸形状の連結部又は隣接する凹形状の微細構造体を連結する凹形状の連結部が形成されており、
   前記凸形状の連結部の高さ寸法は前記凸形状の微細構造体の高さ寸法より小さく、前記凹形状の連結部の深さ寸法は前記凹形状の微細構造体の深さ寸法より小さく形成されていることを特徴とする光学基板。
6. 透光性を有する合成樹脂からなることを特徴とする請求項５記載の光学基板。
7. 請求項１に記載のモールドの製造方法であって、
   基板上に少なくともパターン形成層からなる無機レジスト層を形成する工程と、
   前記凸形状もしくは凹形状の微細構造型体、前記凸形状の連結型部及び前記凹形状の連結型部の形成パターンに応じてレーザ光の照射パワーを変化させて潜像を形成する工程と、
   エッチング処理により前記凸形状もしくは凹形状の微細構造型体、前記凸形状の連結型部又は前記凹形状の連結型部を形成する工程と、
   前記パターンをマスクとして基板をエッチングし、凸形状もしくは凹形状の微細構造型体、前記凸形状の連結型部又は前記凹形状の連結型部を形成する工程と、
   前記マスクを除去する工程と、
   を含むことを特徴とするモールドの製造方法。

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