JP6993837B2 - ドライエッチング法による成形型の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、ドライエッチング法による成形型の製造方法に関する。
光学的機能を有する光学素子は、例えば、樹脂またはガラス等の成形原料を、成形型を用いて成形することにより製造される。前記光学素子に、前記光学的機能として反射防止能を付与する場合は、例えば、表面に微細な凹凸構造を有する成形型が使用される。前記成形型を使用することで、得られる光学素子は、その表面に、前記成形型の凹凸構造が転写された反転凹凸構造が形成され、前記反転凹凸構造により反射防止能が発揮される。
微細な凹凸構造の形成方法としては、例えば、電子線描およびＵＶ露光等を使用して、レジストパターニングを行う方法があげられる（特許文献１、特許文献２）。しかしながら、電子線描を使用する場合、パターニングの面積および形状、ワーク厚み、ワーク材質等の制約があり、成形型の平面や曲面等の表面への微細な凹凸構造の形成は、困難である。
そこで、本発明は、例えば、前記成形型の表面に、パターニング等を必須とすることなく、反応性イオンエッチング法により、表面に微細な凹凸構造を形成できる、新たな成形型の製造方法を提供することを目的とする。
前記目的を達成するために、本発明の表面に凹凸構造を有する成形型の製造方法は、混合ガスの存在下、プラズマを発生させ、基板の表面に反応性イオンエッチングを行うエッチング工程を含み、
前記エッチング工程の前に、前記基板の表面にパターニングするパターニング工程を含まず、
前記混合ガスが、二種類のフッ素系ガスを含み、
前記二種類のフッ素系ガスのうち
一方が、六フッ化硫黄ガス（ＳＦ６）であり、
他方が、六フッ化硫黄ガス以外のフッ素系ガスであることを特徴とする。
前記エッチング工程の前に、前記基板の表面にパターニングするパターニング工程を含まず、
前記混合ガスが、二種類のフッ素系ガスを含み、
前記二種類のフッ素系ガスのうち
一方が、六フッ化硫黄ガス（ＳＦ６）であり、
他方が、六フッ化硫黄ガス以外のフッ素系ガスであることを特徴とする。
本発明の成形型は、前記本発明の製造方法により製造されることを特徴とする。
本発明の成形体の製造方法は、前記本発明の成形型を用いて、成形原料の成形を行う工程を含むことを特徴とする。
本発明の表面に凹凸構造を有する凹凸構造体の製造方法は、
混合ガスの存在下、プラズマを発生させ、基板の表面に反応性イオンエッチングを行うエッチング工程を含み、
前記エッチング工程の前に、前記基板の表面にパターニングするパターニング工程を含まず、
前記混合ガスが、二種類のフッ素系ガスを含み、
前記二種類のフッ素系ガスのうち
一方が、六フッ化硫黄ガス（ＳＦ６）であり、
他方が、六フッ化硫黄ガス以外のフッ素系ガスであることを特徴とする。
混合ガスの存在下、プラズマを発生させ、基板の表面に反応性イオンエッチングを行うエッチング工程を含み、
前記エッチング工程の前に、前記基板の表面にパターニングするパターニング工程を含まず、
前記混合ガスが、二種類のフッ素系ガスを含み、
前記二種類のフッ素系ガスのうち
一方が、六フッ化硫黄ガス（ＳＦ６）であり、
他方が、六フッ化硫黄ガス以外のフッ素系ガスであることを特徴とする。
本発明の製造方法によれば、少なくとも二種類のフッ素系ガスを含む混合ガスを使用することによって、例えば、パターニング等を行うことなく、その表面に微細な凹凸構造が形成された成形型を得ることができる。
本発明の製造方法は、例えば、六フッ化硫黄ガス以外の前記フッ素系ガスが、四フッ化メタン（ＣＦ４）、トリフルオロメタン（ＣＨＦ３）、および八フッ化シクロブタン（Ｃ４Ｆ８）からなる群から選択された少なくとも一つである。
本発明の製造方法は、例えば、前記混合ガスが、酸素を含まない混合ガスである。
本発明の製造方法は、例えば、前記混合ガスにおいて、前記六フッ化硫黄ガス（ＳＦ６）と前記六フッ化硫黄ガス以外のフッ素系ガスとの合計量に対する、前記六フッ化硫黄ガス以外のフッ素系ガスの割合は、２０％以上である。
本発明の製造方法は、例えば、前記混合ガスにおいて、前記六フッ化硫黄ガス（ＳＦ６）と、前記六フッ化硫黄ガス以外のフッ素系ガスとの合計割合が、８０％以上である。
本発明の製造方法は、例えば、前記混合ガスが、六フッ化硫黄ガス（ＳＦ６）と、六フッ化硫黄ガス以外の前記フッ素系ガスとからなる。
本発明の製造方法において、例えば、前記基板は、本体と表面層とを含み、前記表面層は、金属層である。
本発明の製造方法において、例えば、前記表面層は、前記混合ガスと反応する金属層である。
本発明の製造方法において、例えば、前記表面層は、タンタル（Ｔａ）、シリコン（Ｓｉ）、チタン（Ｔｉ）、およびタングステン（Ｗ）からなる群から選択された少なくとも一つの金属層である。
本発明の製造方法において、例えば、前記基板は、前記本体と前記表面層との間に、介在層を含み、前記介在層は、クロム（Ｃｒ）層である。
本発明について、以下に、図面を参照して具体的に説明する。なお、本発明は、下記の実施形態によって何ら限定および制限されない。
（成形型の製造方法）
図１（Ａ）～（Ｃ）は、本実施形態の成形型の製造方法の一実施形態を示す模式図である。図１において、（Ａ）は、前記エッチング工程に使用する前記基板を構成する本体の断面図であり、（Ｂ）は、前記エッチング工程に使用する前記基板の断面図であり、（Ｃ）は、前記基板への前記エッチング工程により得られる成形型の断面図である。なお、本発明において、「成形型」とは、成形のために用いる型を意味する。前記成形型は、特に制限されず、例えば、Ｓｉウエハ、ガラス基板等の表面に凹凸構造を形成し、インプリント成形等のモールドとして使用される型、凹凸構造を形成後、電鋳や熱硬化樹脂等で凹凸構造のコピー型を製造し、モールドとして使用される型等があげられる。
図１（Ａ）～（Ｃ）は、本実施形態の成形型の製造方法の一実施形態を示す模式図である。図１において、（Ａ）は、前記エッチング工程に使用する前記基板を構成する本体の断面図であり、（Ｂ）は、前記エッチング工程に使用する前記基板の断面図であり、（Ｃ）は、前記基板への前記エッチング工程により得られる成形型の断面図である。なお、本発明において、「成形型」とは、成形のために用いる型を意味する。前記成形型は、特に制限されず、例えば、Ｓｉウエハ、ガラス基板等の表面に凹凸構造を形成し、インプリント成形等のモールドとして使用される型、凹凸構造を形成後、電鋳や熱硬化樹脂等で凹凸構造のコピー型を製造し、モールドとして使用される型等があげられる。
本実施形態の成形型の製造方法は、まず、基板を用意する(準備工程)。前記エッチング工程に使用する前記基板の形態は、特に制限されず、例えば、本体と表面層とを有する基板があげられる。前記本体と前記表面層とを有する前記基板は、前記本体の表面に前記表面層が形成されている。例えば、図１（Ａ）に示すように、まず、本体１を用意し、つぎに、図１（Ｂ）に示すように、本体１の表面に、スパッタ、イオンプレーティング、蒸着等の方法によって表面層２を形成することによって、基板１０が得られる。
前記基板が、基板１０のように本体１と表面層２とを有する場合、本体１の材質は、例えば、金属である。前記金属は、特に制限されず、例えば、ステンレス鋼、プリハードン鋼、マルエージング鋼、ダイス鋼、非磁性鋼(超硬)、アズロールド鋼、銅、アルミニウム等があげられる。
表面層２の材質は、例えば、前記混合ガスと反応する金属が好ましい。前記混合ガスと反応する金属は、例えば、タンタル（Ｔａ）、シリコン（Ｓｉ）、チタン（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）、それらの合金等があげられる。表面層２の厚さは、特に制限されず、例えば、０．５～１μｍである。
前記基板が、基板１０のように本体１と表面層２とを有する場合、例えば、本体１と表面層２との間に、さらに、介在層を含んでもよい。前記介在層の材質は、例えば、金属であり、具体例としては、例えば、クロム（Ｃｒ）等があげられる。前記介在層の厚さは、特に制限されず、例えば、０．０５～０．１μｍである。
つぎに、前記基板の準備工程の後、本実施形態の成形型の製造方法は、前述のように、混合ガスの存在下、プラズマを発生させ、基板の表面に反応性イオンエッチングを行う（エッチング工程）。前記エッチング工程は、例えば、一般的な反応性イオンエッチング装置を用いて、前記混合ガスの存在下、プラズマを発生させることで行うことができる。前記装置は、特に制限されず、例えば、容量結合型イオンエッチング装置、誘導結合型イオンエッチング装置等があげられる。
前記装置は、一般的に、エッチングの際に、基板を配置する容器（チャンバー）を備えている。前記チャンバーは、例えば、一対の電極を有し、前記一対の電極間に高周波電圧をかけることで、プラズマを発生することができる。具体的には、前記混合ガスのプラズマ化によって、前記基板の表面がエッチングされ、図１（Ｃ）に示すように、その表面に複数の凹凸構造３を有する成形型２０が製造できる。
前記チャンバーへの前記混合ガスの導入は、例えば、前記チャンバー内を真空排気してから行うことが好ましい。前記チャンバーへの前記混合ガスの導入は、例えば、予め混合した混合ガスを導入してもよいし、前記混合ガスを構成する各種ガスを、それぞれ前記チャンバーに導入することによって、前記チャンバー中で混合ガスとしてもよい。前記チャンバーへの前記混合ガスの導入条件は、特に制限されない。前記混合ガスの組成は、例えば、前述の通りであり、具体例は後述する。前記混合ガスの流量は、特に制限されず、例えば、前記混合ガスに含まれる各種ガスを、後述の割合となるように導入すればよい。
前記チャンバー内のガス圧は、特に制限されず、例えば、０．１～２０Ｐａである。
前記エッチングにおける前記プラズマ発生の条件は、特に制限されない。前記高周波電圧の高周波は、例えば、１ＭＨｚ～１ＧＨｚである。前記高周波電圧の電力は、例えば、５０～５００Ｗであり、バイアス電力は、例えば、０～５００Ｗである。前記エッチング処理の時間は、特に制限されず、例えば、０．５～６０分であり、処理温度は、特に制限されず、例えば、－２０～３０℃である。
本実施形態において使用する前記混合ガスは、前述のように、二種類のフッ素系ガスを含み、二種類のフッ素系ガスのうち一方が、六フッ化硫黄ガス（ＳＦ６）であり、他方が、六フッ化硫黄ガス以外のフッ素系ガス（以下、非ＳＦ６フッ素系ガスともいう）である。本発明は、前記混合ガスを使用することが特徴であって、その他の工程および条件等は、何ら制限されない。
非ＳＦ６フッ素系ガスは、例えば、四フッ化メタン（ＣＦ４）、トリフルオロメタン（ＣＨＦ３）、八フッ化シクロブタン（Ｃ４Ｆ８）等があげられる。前記非ＳＦ６フッ素系ガスは、例えば、一種類でもよいし、二種類以上を併用してもよい。
前記混合ガスを構成するガスのうち、前記ＳＦ６ガスの流量は、例えば、４０～４００ｓｃｃｍ（６．７５ｘ１０－２～６．７５ｘ１０－１Ｐａ／ｍ３／ｓｅｃ）である。前記非ＳＦ６フッ素系ガスの流量は、例えば、前記ＳＦ６ガスの流量と、後述する前記ＳＦ６ガスに対する非ＳＦ６フッ素系ガスの割合とから、設定することができる。
前記混合ガスにおいて、前記ＳＦ６ガスと前記非ＳＦ６フッ素系ガスとの合計量に対する、前記非ＳＦ６フッ素系ガスの割合は、下限が、例えば、２０％以上、２５％以上、３０％以上、または３５％以上であり、上限が、例えば、７０％以下、６０％以下、５５％以下、または５０％以下であり、その範囲が、例えば、２０～７０％、２０～６０％、２０～５５％、２０～５０％、２５～７０％、２５～６０％、２５～５５％、２５～５０％、３０～７０％、３０～６０％、３０～５５％、３０～５０％、３５～７０％、３５～６０％、３５～５５％、または３５～５０％である。
前記混合ガスは、例えば、前記ＳＦ６ガスと前記非ＳＦ６フッ素系ガスとからなるガスでもよいし、前記ＳＦ６ガスと前記非ＳＦ６フッ素系ガスとその他のガスとを含んでもよい。前記その他のガスは、特に制限されず、例えば、アルゴンガス、等があげられる。前記混合ガスにおいて、前記ＳＦ６ガスと、前記非ＳＦ６フッ素系ガスとの合計割合は、例えば、８０％以上、８５％以上、９０％以上、１００％である。
前記混合ガスは、例えば、実質的に酸素を含まないことが好ましい。実質的に酸素を含まないとは、前記混合ガスにおける酸素の混合割合が、例えば、１％未満、０％であり、また、検出限界以下である。
本実施形態の製造方法によって製造された成形型２０は、その表面に、凹凸構造３を有する。凹凸構造３において、凸部は、例えば、円錐形状である。前記凸部の高さは、例えば、７０～２５０ｎｍ、７５～２４０ｎｍ、８０～１５０ｎｍ、または２００～５００ｎｍである。前記凸部のピッチに対応する前記凸部の底面の幅（直径）は、例えば、５０～３００ｎｍ、５０～２００ｎｍ、５５～１５０ｎｍ、または６０～１３０ｎｍである。
本実施形態の製造方法では、例えば、前記本体と前記表面層とを有する前記基板の代わりに、前記本体のみを有する基板を用いてもよい。前記基板が本体のみを有する場合、例えば、前述の表面層を設けることなく、前記混合ガスの存在下、プラズマを発生させ、前記本体からなる基板の表面に反応性イオンエッチングを行うことによって、成形型が得られる。
前記基板が、本体のみを有する場合、前記本体の材質は、例えば、前記混合ガスと反応する金属が好ましい。前記混合ガスと反応する金属は、例えば、タンタル（Ｔａ）、シリコン（Ｓｉ）、チタン（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）、それらの合金等があげられる。
本発明の製造方法によれば、前記エッチング工程により、容易に、表面に微細な凹凸構造を有する成形型を製造できる。また、本発明によれば、前記エッチング工程の前に、前記基板の表面にパターニングするパターニング工程が不要であり、前記混合ガスを用いて前記反応性イオンエッチングを行うのみで足りることから、例えば、前記基板の表面構造（例えば、平面、曲面）にかかわらず、容易に、凹凸構造の形成を行うことができる。
また、本実施形態における成形型の製造方法は、成形型に限らず、凹凸構造体の製造方法に用いることができる。この場合、上述した本発明の成形型の製造方法において、「成形型」を「凹凸構造体」に置き換えて、記載を援用することができる。
また、本発明により得られる成形型は、前記微細な凹凸構造を有することから、例えば、前記成形型を用いて製造される成形体には、前記凹凸構造が反転した反転凹凸構造の表面を形成できる。このため、前記成形型によれば、表面に前記反転凹凸構造を有する反射防止能を示す成形体を得ることができる。前記成形体としては、例えば、光学素子が好ましい。
前記成形型によれば、前記表面に前記凹凸構造を有することから、例えば、前記成形型を用いて成形体を製造した後、前記成形型からの前記成形体の離形性にも優れる。また、前記成形型によれば、前記成形体に、前記反転凹凸構造の表面を形成できることから、得られた前記成形体は、前記反転凹凸構造により、例えば、接着剤等の付着性が向上し、結果的に、接着性を向上させることができる。
（成形型）
本発明の成形型は、前述のように、前記本発明の成形型の製造方法により製造されることを特徴とする。本発明の成形型は、前述のように、表面に微細な凹凸構造を有する。本発明の成形型は、前記本発明の成形型の製造方法における記載を援用できる。
本発明の成形型は、前述のように、前記本発明の成形型の製造方法により製造されることを特徴とする。本発明の成形型は、前述のように、表面に微細な凹凸構造を有する。本発明の成形型は、前記本発明の成形型の製造方法における記載を援用できる。
本発明の成形型は、例えば、光学素子用の成形型であり、具体的には、例えば、反射防止能を示す光学素子用の成形型である。本発明の成形型が、前記反射防止能を示す光学素子用の場合、反射を防止する光の波長範囲は、特に制限されない。
（成形体の製造方法）
本発明の成形体の製造方法は、前述のように、前記本発明の成形型を用いて、成形原料の成形を行う成形工程を含むことを特徴とする。本発明の製造方法は、前記本発明の成形型を使用することが特徴であって、その他の工程および条件は、特に制限されない。
本発明の成形体の製造方法は、前述のように、前記本発明の成形型を用いて、成形原料の成形を行う成形工程を含むことを特徴とする。本発明の製造方法は、前記本発明の成形型を使用することが特徴であって、その他の工程および条件は、特に制限されない。
前記成形原料は、特に制限されず、例えば、目的の成形体の用途に応じて適宜決定できる。前記成形体が前記光学素子の場合、例えば、透明樹脂、ガラス等が使用でき、前記透明樹脂は、例えば、ポリメタクリル酸メチル樹脂（ＰＭＭＡ）、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）、環状オレフィン・コポリマー（ＣＯＣ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）等が使用できる。
前記成形工程における成形方法は、特に制限されず、例えば、射出成形等があげられる。
［実施例１］
実施例１として、ＳＦ６ガスとＣＨＦ３ガスとの混合ガスを使用し、ウエハに反応性イオンエッチング処理を行った。そして、処理後のウエハについて、表面の凹凸構造の確認と、反射率の測定を行った。
実施例１として、ＳＦ６ガスとＣＨＦ３ガスとの混合ガスを使用し、ウエハに反応性イオンエッチング処理を行った。そして、処理後のウエハについて、表面の凹凸構造の確認と、反射率の測定を行った。
具体的には、エッチング装置を用いて、以下のようにして行った（エッチング処理時間：３０分）。前記ウエハは、シリコン（Ｓｉ）層の表面にタンタル（Ｔａ）薄膜が積層された、直径５０ｍｍの円盤状板を用いた。前記Ｓｉ層の厚みは、０．５ｍｍ、前記Ｔａ薄膜の厚みは、０．６μｍとした。また、比較例１として、ＳＦ６ガスとＣＨＦ３ガスとの混合ガスに代えて、ＳＦ６ガスとＯ２ガスとの混合ガスを用いた以外は、実施例１と同様の条件（エッチング処理時間：２８～３０分）で反応性イオンエッチング処理を行い、処理後のウエハについて、同様にして、表面の凹凸構造の確認と、反射率の測定を行った。
エッチング後の前記ウエハの表面を、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で撮影した。また、参照例として、前記エッチング処理前のウエハにおけるＴａ薄膜について、同様にＳＥＭ撮影を行った。これらの結果を、図１に示す。図１において、（Ａ）は、実施例１の条件でエッチング処理したウエハの結果（倍率１００，０００倍、バー１００ｎｍ）であり、（Ｂ）は、比較例１の条件でエッチング処理したウエハの結果（倍率１５，０００倍、バー１μｍ）である。図１（Ｂ）に示すように、比較例１のウエハは、前記Ｓｉ層とＴａ薄膜との積層構造のまま、多数の孔が形成された形成されたのみであり、円錐状の凸部を有する凹凸構造は確認できなかった。具体的には、前記Ｔａ薄膜から前記Ｓｉ層内を貫通する、直径５００ｎｍの孔が形成されていた。これに対して、実施例１のウエハは、混合ガスの種類を変えるのみで、図１（Ａ）に示すように、前記Ｓｉ層上に微細で凹凸構造のパターンが確認され、凸部は、先端が鋭頭状の円錐形状であり、凸部の高さも高く、凸部のピッチも密集している構造であった。具体的に、前記凸部の高さは、２００～５００ｎｍであり、ピッチに対応する凸部の底面の幅（直径）は、約７０～１３０ｎｍであった。
成形型が凹凸構造を有する場合、前記成形型を用いて成形された成形体には、前記凹凸構造に対応する反転凹凸構造を有することになる。つまり、前記成形型の凹凸構造と、前記成形体の反転凹凸構造とは、対応関係にある。このため、エッチング後のウエハにおける反射率は、間接的に、エッチング後のウエハで成形した成形体における反射率を示すといえる。そこで、前記実施例１のウエハおよび前記比較例１のウエハについて、２５０ｎｍ～８５０ｎｍの光に対する反射率（％）を測定した。また、参照例として、前記エッチング処理前のウエハにおけるＴａ薄膜について、同様に反射率（％）を測定した。
これらの結果を、図２に示す。図２は、波長と反射率との関係を示すグラフであり、（Ａ）は、Ｘ軸の反射率（％）を０～５０％で示したグラフであり、（Ｂ）は、Ｘ軸の反射率を０～３％で示したグラフである。図２（Ａ）に示すように、実施例１のウエハは、前記エッチング処理前のウエハ（参照例）よりも、大幅に反射率を低下できた。また、図２（Ｂ）に示すように、比較例１のエッチング処理後のウエハは、狭い波長範囲（２８７～２８８ｎｍ）で反射率が０．２％であったのに対して、実施例１のエッチング処理後のウエハは、より広い波長範囲（４１７～４２５ｎｍ）でより低い反射率０．１２％を示した。つまり、実施例１のウエハは、比較例１のウエハよりも、微細凹凸構造が円錐状であることから、広い波長範囲の光がより多く前記微細凹凸構造体内へ吸収されて、反射光が抑えられているといえる。
［実施例２］
ガス流量比を変更して、前記実施例１および前記比較例１と同様に、エッチングを行い、エッチング処理後のウエハの表面の確認と、反射率の測定を行った。実施例２および比較例２のエッチング条件を、下記表２に示す。
ガス流量比を変更して、前記実施例１および前記比較例１と同様に、エッチングを行い、エッチング処理後のウエハの表面の確認と、反射率の測定を行った。実施例２および比較例２のエッチング条件を、下記表２に示す。
エッチング後の前記ウエハの表面を、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で撮影した。また、参照例として、前記エッチング処理前のウエハにおけるＴａ薄膜について、同様にＳＥＭ撮影を行った。これらの結果を、図３に示す。図３において、（Ａ）は、実施例２の条件でエッチング処理したウエハの結果（倍率１００，０００倍、バー１００ｎｍ）であり、（Ｂ）は、比較例２の条件でエッチング処理したウエハの結果（倍率１００，０００倍、バー１００ｎｍ）である。図３（Ｂ）に示すように、比較例２のウエハは、前記Ｓｉ層上に、凹凸構造のパターンは確認されたが、凸部の先端は鈍頭状であり、凸部の高さも低く、凸部のピッチもブロードな構造であった。具体的に、前記凸部の高さは、７０ｎｍであり、ピッチに対応する凸部の底面の幅（直径）は、約１４０ｎｍであった。これに対して、実施例２のウエハは、混合ガスの種類を変えるのみで、図２（Ａ）に示すように、前記Ｓｉ層上に微細で凹凸構造のパターンが確認され、凸部は、先端が鋭頭状の円錐形状であり、凸部の高さも高く、凸部のピッチも密集している構造であった。具体的に、前記凸部の高さは、８０～１５０ｎｍであり、ピッチに対応する凸部の底面の幅（直径）は、約５０～７０ｎｍであった。
つぎに、前記実施例２のウエハおよび前記比較例２のウエハについて、２５０ｎｍ～８５０ｎｍの光に対する反射率（％）を測定した。また、参照例として、前記エッチング処理前のウエハにおけるＴａ薄膜について、同様に反射率（％）を測定した。
これらの結果を、図４に示す。図４は、波長と反射率との関係を示すグラフであり、（Ａ）は、Ｘ軸の反射率（％）を０～５０％で示したグラフであり、（Ｂ）は、Ｘ軸の反射率を０～３％で示したグラフである。図４（Ａ）に示すように、実施例２のウエハは、前記エッチング処理前のウエハ（参照例）よりも、大幅に反射率を低下できた。また、図４（Ｂ）に示すように、比較例１のウエハは、狭い波長範囲（３３５～３３６ｎｍ）で反射率が０．２％であったのに対して、実施例２のウエハは、より広い波長範囲（３８０～３９５ｎｍ）でより低い反射率０．０８％を示した。つまり、実施例２のウエハは、比較例２のウエハよりも、先端が鋭頭状の円錐形状であり、広い波長範囲の光がより多く前記微細凹凸構造体内へ吸収されて。反射光が抑えられているといえる。
［実施例３］
ガス流量比を変更して、前記実施例１および前記比較例１と同様に、エッチングを行い、エッチング処理後のウエハの表面の確認と、反射率の測定を行った。実施例３および比較例３のエッチング条件を、下記表３に示す。
ガス流量比を変更して、前記実施例１および前記比較例１と同様に、エッチングを行い、エッチング処理後のウエハの表面の確認と、反射率の測定を行った。実施例３および比較例３のエッチング条件を、下記表３に示す。
エッチング後の前記ウエハの表面を、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で撮影した。また、参照例として、前記エッチング処理前のウエハにおけるＴａ薄膜について、同様にＳＥＭ撮影を行った。これらの結果を、図５に示す。図５において、（Ａ）は、実施例３の条件でエッチング処理したウエハの結果（倍率１００，０００倍、バー１００ｎｍ）であり、（Ｂ）は、比較例３の条件でエッチング処理したウエハの結果（倍率１００，０００倍、バー１００ｎｍ）である。図５（Ｂ）に示すように、比較例３のウエハは、前記Ｓｉ層上に、凹凸構造のパターンは確認されたが、凸部の先端は鈍頭状であり、凸部の高さも低く、凸部のピッチもブロードな構造であった。具体的に、前記凸部の高さは、７０ｎｍであり、ピッチに対応する凸部の底面の幅（直径）は、約７０ｎｍであった。これに対して、実施例３のウエハは、混合ガスの種類を変えるのみで、図５（Ａ）に示すように、前記Ｓｉ層上に微細で凹凸構造のパターンが確認され、凸部は、先端が鋭頭状の円錐形状であり、凸部の高さも高く、凸部のピッチも密集している構造であった。具体的に、前記凸部の高さは、８０～１３０ｎｍであり、ピッチに対応する凸部の底面の幅（直径）は、約５０～１００ｎｍであった。
つぎに、前記実施例３のウエハおよび前記比較例３のウエハについて、２５０ｎｍ～８５０ｎｍの光に対する反射率（％）を測定した。また、参照例として、前記エッチング処理前のウエハにおけるＴａ薄膜について、同様に反射率（％）を測定した。
これらの結果を、図６に示す。図６は、波長と反射率との関係を示すグラフであり、（Ａ）は、Ｘ軸の反射率（％）を０～５０％で示したグラフであり、（Ｂ）は、Ｘ軸の反射率を０～３％で示したグラフである。図６（Ａ）に示すように、実施例３のウエハは、前記エッチング処理前のウエハ（参照例）よりも、大幅に反射率を低下できた。また、図６（Ｂ）に示すように、比較例３のウエハは、４３２～４４３ｎｍで反射率が０．１２％であったのに対して、実施例３のウエハは、４１２～４２３ｎｍでより低い反射率０．０３％を示した。つまり、実施例３のウエハは、比較例３のウエハよりも、先端が鋭頭状の円錐形状であり、広い波長範囲の光がより多く前記微細凹凸構造体内へ吸収されて、反射光が抑えられているといえる。
前記実施例１～３に示すように、反応性イオンエッチングにおける混合ガスの種類を変えるのみで、混合ガス比率が同条件である各比較例に対して、より微細で鋭い凹凸構造を形成できることがわかった。
また、前記実施例１～３に示すように、前記混合ガスにおけるＳＦ６ガスとＣＨＦ３ガスとの比率を変化することで、凹凸構造における凸部のピッチや高さを調整することもできる。
以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は、上記実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
以上のように、本発明の製造方法によれば、少なくとも二種類のフッ素系ガスを含む混合ガスを使用することによって、例えば、パターニング等を行うことなく、その表面に微細な凹凸構造が形成された成形型を得ることができる。
Claims (13)
- 混合ガスの存在下、プラズマを発生させ、基板の表面に反応性イオンエッチングを行うエッチング工程を含み、
前記エッチング工程の前に、前記基板の表面にパターニングするパターニング工程を含まず、
前記混合ガスが、二種類のフッ素系ガスを含み、
前記二種類のフッ素系ガスのうち、
一方が、六フッ化硫黄ガス（ＳＦ６）であり、
他方が、六フッ化硫黄ガス以外のフッ素系ガスであることを特徴とする表面に凹凸構造を有する成形型の製造方法。 - 六フッ化硫黄ガス以外の前記フッ素系ガスが、四フッ化メタン（ＣＦ４）、トリフルオロメタン（ＣＨＦ３）、八フッ化シクロブタン（Ｃ４Ｆ８）からなる群から選択された少なくとも一つである、請求項１記載の製造方法。
- 前記混合ガスが、酸素を含まない混合ガスである、請求項１または２記載の製造方法。
- 前記混合ガスにおいて、前記六フッ化硫黄ガス（ＳＦ６）と前記六フッ化硫黄ガス以外のフッ素系ガスとの合計量に対する、前記六フッ化硫黄ガス以外のフッ素系ガスの割合は、２０％以上である、請求項１から３のいずれか一項に記載の製造方法。
- 前記混合ガスにおいて、前記六フッ化硫黄ガス（ＳＦ６）と、前記六フッ化硫黄ガス以外のフッ素系ガスとの合計割合が、８０％以上である、請求項１から４のいずれか一項に記載の製造方法。
- 前記混合ガスが、六フッ化硫黄ガス（ＳＦ６）と、六フッ化硫黄ガス以外の前記フッ素系ガスとからなる、請求項１から５のいずれか一項に記載の製造方法。
- 前記基板は、本体と表面層とを含み、
前記表面層は、金属層である、
請求項１から６のいずれか一項に記載の製造方法。 - 前記表面層は、前記混合ガスと反応する金属層である、請求項７記載の製造方法。
- 前記表面層は、タンタル（Ｔａ）、シリコン（Ｓｉ）、チタン（Ｔｉ）、およびタングステン（Ｗ）からなる群から選択された少なくとも一つの金属層である、請求項８記載の製造方法。
- 前記基板は、前記本体と前記表面層との間に、介在層を含み、
前記介在層は、クロム（Ｃｒ）層である、請求項７から９のいずれか一項に記載の製造方法。 - 光学素子用の成形型である、請求項１から１０のいずれか一項に記載の製造方法。
- 請求項１から１１のいずれか一項に記載の製造方法により製造される成形型を用いて、成形原料の成形を行う工程を含むことを特徴とする成形体の製造方法。
- 前記成形体が、光学素子である、請求項１２記載の製造方法。
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