KR101902580B1 - 광학 소자, 광학계, 촬상 장치, 광학 기기 및 원반 - Google Patents

광학 소자, 광학계, 촬상 장치, 광학 기기 및 원반 Download PDF

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Abstract

광학계는 복수의 서브-파장 구조체가 형성된 표면을 갖는 광학 소자, 및 광학 소자를 통해서 광을 수광하는 촬상 영역을 갖는 촬상 소자를 포함하고, 광학 소자의 표면은 입사광을 산란하여 산란광을 발생시키는 1 또는 2 이상의 구획을 갖고, 촬상 영역에 도달하는 산란광 성분의 총합은 촬상 영역 이외의 영역에 도달하는 산란광 성분의 총합보다 작다.

Description

광학 소자, 광학계, 촬상 장치, 광학 기기 및 원반 {OPTICAL ELEMENT, OPTICAL SYSTEM, IMAGING APPARATUS, OPTICAL INSTRUMENT, AND STAMPER}
본 발명은 광학 소자, 광학계, 촬상 장치, 광학 기기 및 원반에 관한 것이다. 구체적으로는, 본 발명은 표면 상에 서브-파장(sub-wavelength) 구조체가 설치된 광학 소자를 포함하는 광학계에 관한 것이다.
종래에, 광학 소자의 기술 분야에서는, 광의 표면 반사를 억제하기 위한 다양한 기술이 이용되었다. 그 기술의 하나로서, 광학 소자 표면 상에 서브-파장 구조체를 형성하는 것이 있다(예를 들어 문헌[OPTICAL AND ELECTRO-OPTICAL ENGINEERING CONTACT, Vol. 43, No. 11 (2005), 630-637] 참조).
일반적으로, 광학 소자 표면 상에 주기적인 요철 형상을 설치할 경우, 여기를 광이 투과할 때에 회절이 발생하고 투과광의 직진 성분이 대폭 감소한다. 그러나, 요철 형상의 피치가 투과하는 광의 파장보다 짧을 경우에는, 회절은 발생하지 않고, 따라서 양호한 반사 방지 효과를 얻을 수 있다.
전술한 반사 방지 기술은 우수한 반사 방지 특성을 갖고, 따라서 이것을 다양한 광학 소자 표면 상에 적용하는 것이 검토되었다. 예를 들어, 렌즈 표면 상에 서브-파장 구조체를 형성하는 기술이 제안되었다(예를 들어 일본 미심사 특허 출원 공개 제2011-002853호 참조).
요약
그러나, 서브-파장 구조체가 표면 상에 설치된 렌즈와 같은 광학 소자를 촬상 장치의 광학계에 이용하는 경우, 촬상 장치를 이용해서 휘점을 촬영하면, 촬영한 화상에 선형의 휘선 노이즈가 발생한다.
휘점 등을 촬영한 경우에도, 선형의 휘선 노이즈의 발생을 억제할 수 있는 광학 소자, 광학계, 촬상 장치, 광학 기기 및 원반을 제공하는 것이 요망된다.
본 발명의 한 실시양태에 따르면, 복수의 서브-파장 구조체가 형성된 표면을 갖는 광학 소자, 및 광학 소자를 통해서 광을 수광하는 촬상 영역을 갖는 촬상 소자를 포함하고, 광학 소자의 표면은 입사광을 산란하여 산란광을 발생시키는 1 또는 2 이상의 구획을 갖고, 촬상 영역에 도달하는 산란광 성분의 총합은 촬상 영역 이외의 영역에 도달하는 산란광 성분의 총합보다 작은 광학계를 제공한다.
상기 실시양태에서는, 촬상 영역에 도달하는 산란광 성분의 총합이 촬상 영역 이외의 영역에 도달하는 산란광 성분의 총합보다 작으므로, 촬상 소자에 입사하는 산란광을 저감시킬 수 있다. 따라서, 산란광에 기인하는 선형의 휘선 노이즈의 발생을 억제할 수 있다.
상기 실시양태에서는, 산란광의 강도 분포는 바람직하게는 이방성을 갖는다. 이 경우, 산란광의 강도 분포는 바람직하게는 개구수 NA에 따라 상이하고, 구체적으로는 산란광의 강도 분포의 단위 입체각당 강도는 바람직하게는 개구수 NA>0.8에서보다 개구수 NA≤0.8의 범위에서 더 작다.
상기 실시양태에서는, 촬상 영역에서의 산란광의 강도 분포의 최대값은 바람직하게는 촬상 영역의 외측 영역에서의 산란광의 강도 분포의 최대값보다 작다.
상기 실시양태에서는, 복수의 서브-파장 구조체는 바람직하게는 광학 소자의 표면 상에 복수의 열(line)을 형성하도록 배열되고, 구획에서는, 열의 피치(P)는 바람직하게는 기준 피치(P)에 비해서 변동된다. 열의 형상은 바람직하게는 선형 또는 원호형이다. 이러한 열의 형상을 채용하는 경우, 복수의 서브-파장 구조체는 바람직하게는 격자 패턴을 형성한다. 격자 패턴은 바람직하게는 육각형 격자 패턴, 준육각형 격자 패턴, 정사각형 패턴 및 준정사각형 패턴 중 적어도 하나이다.
상기 실시양태에서는, 바람직하게는 촬상 영역은 서로 대향하는 2조의 변을 갖는 직사각 형상을 갖고, 열 방향은 2조의 변 중 1조의 변의 연장 방향과 평행하다. 이 경우, 바람직하게는 2조의 변은 서로 대향하는 1조의 짧은 변 및 서로 대향하는 1조의 긴 변을 포함하고, 열 방향은 긴 변의 연장 방향과 평행하다. 또한, 바람직하게는 서브-파장 구조체는 장축과 단축을 갖는 타원형의 저면을 갖는 뿔체형이고, 저면의 장축의 방향은 열 방향과 일치한다.
다른 실시양태에 따르면, 표면 상에 형성된 복수의 서브-파장 구조체를 포함하고, 복수의 서브-파장 구조체는 격자 패턴을 형성하고, 복수의 서브-파장 구조체는 표면 상에 복수 열의 트랙을 형성하도록 배치되고, 표면은 입사광의 일부를 산란하고, 산란광의 강도의 합계가 입사광의 강도의 합계의 1/500 미만인 광학 소자를 제공한다.
상기 실시양태에서는, 산란광의 강도가 입사광의 강도의 1/500 미만이기 때문에, 산란광의 발생을 억제할 수 있다. 따라서, 산란광에 기인하는 휘선 노이즈의 발생을 억제할 수 있다.
상기 실시양태에서는, 트랙의 피치(Tp)는 바람직하게는 트랙 사이에서 변동한다.
상기 실시양태에서는, 격자 패턴은 바람직하게는 육각형 격자 패턴, 준육각형 격자 패턴, 정사각형 패턴 및 준정사각형 패턴 중 적어도 하나이다.
상기 실시양태에서는, 광학 소자는 바람직하게는 피사체로부터의 광이 입사하는 입사면, 및 입사면으로부터의 광을 출사하는 출사면을 갖고, 서브-파장 구조체는 바람직하게는 입사면 및 출사면 중 적어도 하나 상에 형성된다.
본 발명은 서브-파장 구조체가 표면 상에 형성된 광학 소자, 광학 소자를 갖는 광학계, 또는 광학 소자 또는 광학계를 갖는 촬상 장치 또는 광학 기기에 적용하기에 매우 적합하다. 광학 소자의 예로서는, 렌즈, 필터, 반투과형 미러, 조광 소자, 프리즘, 편광 소자 등을 들 수 있지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 촬상 장치의 예로서는, 디지털 카메라, 디지털 비디오 카메라를 들 수 있지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 광학 기기의 예로서는, 망원경, 현미경, 노광 장치, 측정 장치, 검사 장치, 분석 기기 등을 들 수 있지만, 이것에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 실시양태에 따르면, 휘점과 같은 광원을 촬영하는 경우에도 선형의 휘선 노이즈의 발생을 억제할 수 있다.
도 1a 및 도 1b는 휘선 노이즈의 발생 원인에 대해서 설명하는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시양태에 따른 촬상 장치의 구성의 일례를 나타내는 개략도이다.
도 3a는 본 발명의 제1 실시양태에 따른 반사 방지 광학 소자의 구성의 일례를 나타내는 평면도이고, 도 3b는 도 3a에 도시한 반사 방지 광학 소자의 일부의 확대 평면도이며, 도 3c는 도 3b의 트랙의 단면도이다.
도 4a 내지 도 4d는 반사 방지 광학 소자의 적층체의 형상예를 도시하는 사시도이다.
도 5a는 도 2에 도시한 촬상 광학계의 일부를 확대해서 나타내는 개략도이고, 도 5b는 도 5a에 도시한 촬상 광학계의 개구수의 정의를 설명하는 개략도이다.
도 6a는 도 5a에 도시한 촬상 광학계를 광이 입사하는 쪽에서 본 개략도이고, 도 6b는 도 6a에 도시한 촬상 광학계의 반사 방지 광학 소자의 일부의 확대도이다.
도 7a는 롤 원반의 구성의 일례를 나타내는 사시도이고, 도 7b는 도 7a에 도시한 롤 원반의 일부의 확대 평면도이고, 도 7c는 도 7b의 트랙의 단면도이다.
도 8은 롤 원반 노광 장치의 구성의 일례를 나타내는 개략도이다.
도 9a 내지 도 9d는 본 발명의 제1 실시양태에 따른 반사 방지 광학 소자의 제조 방법의 일례를 설명하는 공정도이다.
도 10a 내지 도 10c는 본 발명의 제1 실시양태에 따른 반사 방지 광학 소자의 제조 방법의 일례를 설명하기 위한 공정도이다.
도 11a는 본 발명의 제2 실시양태에 따른 반사 방지 광학 소자의 구성의 일례를 나타내는 평면도이고, 도 11b는 도 11a에 도시한 반사 방지 광학 소자의 확대 평면도이고, 도 11c는 도 11b의 트랙의 단면도이다.
도 12a는 본 발명의 제3 실시양태에 따른 반사 방지 광학 소자의 구성의 일례를 나타내는 평면도이고, 도 12b는 도 12a에 도시한 반사 방지 광학 소자의 확대 평면도이고, 도 12c는 도 12b의 트랙의 단면도이다.
도 13a는 본 발명의 제4 실시양태에 따른 반사 방지 광학 소자 표면의 일부의 확대 평면도이고, 도 13b는 가상 트랙의 정의를 설명하는 개략도이다.
도 14a는 구조체의 중심 위치의 변동 폭을 설명하는 개략도이고, 도 14b는 구조체의 변동 비율을 설명하는 개략도이다.
도 15a 및 도 15b는 구조체의 배치 형태의 제1 예를 나타내는 개략도이고, 도 15c는 구조체의 배치 형태의 제2 예를 나타내는 개략도이다.
도 16a는 본 발명의 제5 실시양태에 따른 반사 방지 광학 소자 표면의 일부의 확대 평면도이고, 도 16b는 구조체의 배치 피치의 변동 폭을 설명하는 개략도이다.
도 17은 본 발명의 제6 실시양태에 따른 촬상 장치의 일례를 나타내는 개략도이다.
도 18a는 시험예 1-1의 시뮬레이션 결과를 나타내는 도면이고, 도 18b는 시험예 1-2의 시뮬레이션 결과를 나타내는 도면이다.
도 19a는 시험예 2-1의 시뮬레이션 결과를 나타내는 도면이고, 도 19b는 시험예 2-1의 시뮬레이션 결과인 강도 분포를 나타내는 그래프이다.
도 20a는 시험예 2-2의 시뮬레이션 결과를 나타내는 도면이고, 도 20b는 시험예 2-2의 시뮬레이션 결과인 강도 분포를 나타내는 그래프이다.
도 21a는 시험예 2-3의 시뮬레이션 결과를 나타내는 도면이고, 도 21b는 시험예 2-3의 시뮬레이션 결과인 강도 분포를 나타내는 그래프이다.
본 발명의 실시양태에 대해서 도면을 참조하여 설명한다. 실시양태를 설명하기 위한 전체 도면에서는, 동일하거나 또는 대응하는 부분에는 동일한 참조 부호를 붙인다.
1. 제1 실시양태(촬상 영역에 도달하는 산란광을 저감시킨 광학계 및 그것을 갖는 촬상 장치의 예)
2. 제2 실시양태(구조체를 정사각형 격자 형상 또는 준정사각형 격자 형상으로 배열한 예)
3. 제3 실시양태(구조체를 오목형으로 한 예)
4. 제4 실시양태(구조체를 열간 방향으로 변동시킨 예)
5. 제5 실시양태(구조체를 열 방향으로 변동시킨 예)
6. 제6 실시양태(구조체를 디지털 비디오 카메라의 광학계에 적용한 예)
1. 제1 실시양태
제1 실시양태의 개요
제1 실시양태는 이하의 검토의 결과로서 안출되었다.
본 발명자들은 도 1a에 도시한 바와 같이, 서브-파장 구조체가 입사면 상에 형성된 반투과형 미러(광학 소자)(301) 및 촬상 소자(302)를 포함하는 촬상 광학계에 대해서, 선형의 휘선 노이즈의 발생을 억제하기 위해 예의 검토를 행하였다. 그 결과, 휘점과 같은 광원으로부터의 광(L)이 반투과형 미러(301)에 입사하면, 산란광(Ls)이 발생하고, 발생한 산란광(Ls)은 촬상 소자(302)의 촬상 영역(수광 영역)에 도달한다. 이때, 촬상 소자(302)에 의해 촬영한 화상에는 백색의 산란광(Ls)이 휘선 노이즈로서 나타남을 발견했다.
따라서, 본 발명자들은 반투과형 미러(301)에 의한 산란광(Ls)의 발생 원인에 대해서 예의 검토를 행하였다. 그 결과, 서브-파장 구조체의 배치 피치(Tp)의 변동이 산란광(Ls)의 발생 원인임을 발견했다. 즉, 포토리소그래피 기술을 이용해서 원반을 제조한 경우에는, 도 1b에 도시한 바와 같이, 노광 시의 피딩 길이(feed length)의 정밀도 문제로 인해 서브-파장 구조체(303)의 배치 피치(Tp)가 변동한다. 이러한 방식으로 배치 피치(Tp)가 변동하면, 배치 피치(Tp)가 이상적인 배치 피치(Tp)보다 큰 구획이 발생한다. 이러한 배치 피치(Tp)가 큰 구획에 휘점과 같은 광원으로부터의 광(L)이 조사되면, 산란광(Ls)이 발생한다.
따라서, 본 발명자들은 전술한 휘선 노이즈 발생 원인을 고려하여 휘선 노이즈의 발생을 억제하기 위해 예의 검토를 행하였다. 그 결과, 서브-파장 구조체(303)의 형상 등의 조정을 통해, 촬상 영역에 도달하는 산란광(Ls)의 성분을 촬상 영역 이외의 영역에 도달하는 산란광(Ls)에 비해 더 작게 함으로써, 휘선 노이즈의 발생을 억제할 수 있음을 발견했다.
촬상 장치의 구성
도 2는 본 발명의 제1 실시양태에 따른 촬상 장치의 구성의 일례를 나타내는 개략도이다. 도 2에 도시한 바와 같이, 제1 실시양태에 따른 촬상 장치(100)는 소위 디지털 카메라(디지털 스틸 카메라)이며, 케이스(101), 및 케이스(101) 내에 설치된 촬상 광학계(102)를 포함한다. 촬상 광학계(102)는 렌즈(111), 반사 방지 광학 소자(1), 촬상 소자(112) 및 자동 초점 센서(113)를 포함한다.
렌즈(111)는 피사체로부터의 광(L)을 촬상 소자(112)를 향해서 집광한다. 반사 방지 광학 소자(1)는 렌즈(111)에 의해 집광된 광(L)의 일부를 자동 초점 센서(113)를 향해서 반사하고, 광(L)의 나머지를 촬상 소자(112)를 향해서 투과한다. 촬상 소자(112)는 반사 방지 광학 소자(1)를 투과한 광을 수광하는 직사각형 촬상 영역(A1)을 갖고, 이 촬상 영역(A1)에서 수광한 광을 전기 신호로 변환하고, 변환된 전기 신호를 신호 처리 회로에 출력한다. 자동 초점 센서(113)는 반사 방지 광학 소자(1)에 의해 반사된 광을 수광하고, 수광한 광을 전기 신호로 변환하고, 변환된 전기 신호를 제어 회로에 출력한다.
반사 방지 광학 소자
이하, 제1 실시양태에 따른 반사 방지 광학 소자(1)의 구성에 대해서 구체적으로 설명한다.
도 3a는 본 발명의 제1 실시양태에 따른 반사 방지 광학 소자의 구성의 일례를 나타내는 평면도이다. 도 3b는 도 3a에 도시한 반사 방지 광학 소자의 일부의 확대 평면도이다. 도 3c는 도 3b의 트랙(T)의 단면도이다.
반사 방지 광학 소자(1)는 입사면 및 출사면을 갖는 반투과형 미러(2), 및 반투과형 미러(2)의 입사면에 형성된 복수의 구조체(3)를 포함한다. 구조체(3)는 반투과형 미러(2)와 별도로 또는 일체로 성형될 수 있다. 구조체(3)가 반투과형 미러(2)와 별도로 성형되는 경우에는, 구조체(3)와 반투과형 미러(2) 사이에 기저층(4)이 구비될 수 있다. 기저층(4)은 구조체(3)의 저면측에 구조체(3)와 일체로 형성되고, 구조체(3)와 마찬가지 방식으로 에너지선 경화성 수지 조성물을 경화함으로써 형성된다.
이하, 반사 방지 광학 소자(1)에 구비되는 반투과형 미러(2) 및 구조체(3)에 대해서 순차적으로 설명한다.
반투과형 미러
반투과형 미러(2)는 입사하는 광의 일부를 투과하고, 그의 나머지를 반사한다. 반투과형 미러(2)의 형상으로서는, 예를 들어 시트 형상, 판 형상을 들 수 있지만, 특히 이것들의 형상으로 한정되는 것은 아니다. 여기에서, 시트의 정의는 필름을 포함한다.
구조체
구조체(3)는 소위 서브-파장 구조체이며, 예를 들어 반투과형 미러(2)의 입사면에 대하여 볼록한 형상을 갖고, 반투과형 미러(2)의 입사면에 2차원 방식으로 배열된다. 구조체(3)는 반사 저감을 위한 광의 파장 대역 이하의 짧은 배치 피치로 주기적으로 2차원 방식으로 배열된다.
복수의 구조체(3)는 반투과형 미러(2)의 표면 상에 복수 열의 트랙(T)을 형성하는 그러한 배치 형태를 갖는다. 원반 제작 공정에서의 노광 시의 문제로 인해, 트랙(T)의 트랙 피치(Tp)는 도 3b에 도시한 바와 같이 변동된다. 본 발명에 있어서, 트랙은 구조체(3)가 열을 형성하도록 연결된 부분을 말한다. 트랙(T)의 형상은 직선형, 원호형 등일 수 있고, 그러한 형상의 트랙(T)은 워블링(wobble)될 수 있다. 이러한 방식으로 트랙(T)을 워블링시킴으로써, 외관상의 얼룩짐의 발생을 억제할 수 있다.
트랙(T)을 워블링시키면, 반투과형 미러(2) 상의 각 트랙의 워블은 바람직하게는 서로 동기(synchronize)된다. 즉, 워블은 바람직하게는 동기 워블이다. 워블을 서로 동기시킴으로써, 육각형 격자 또는 준육각형 격자와 같은 단위 격자 형상을 유지하고, 따라서 충전율을 높게 유지할 수 있다. 워블링된 트랙(T)의 파형으로서는, 예를 들어 사인 곡선, 삼각파 등을 들 수 있다. 워블링된 트랙(T)의 파형은 주기적인 파형에 한정되는 것이 아니라, 비주기적인 파형일 수 있다. 워블링된 트랙(T)의 워블 진폭은 예를 들어 ±10 ㎛로 선택된다.
반투과형 미러(2)의 표면은 휘점과 같은 광원으로부터의 입사광을 산란하여 산란광을 발생시키는 1 또는 2 이상의 구획을 가진다. 이 구획에서는, 예를 들어트랙 피치(Tp)는 기준으로 이용되는 트랙 피치(Tp)에 대하여 변화하고, 증가한다. 이러한 구획은 원반 제작 공정에서의 노광 시의 문제로 인해 발생하고, 이로써 휘선 노이즈가 발생되지 않거나 또는 과하게 불괘하지 않은 정도로 구획의 발생을 억제하는 것은 어렵다.
구조체(3)는 예를 들어 인접하는 2개의 트랙(T)에 있어서 반 피치 어긋난 위치에 배치된다. 구체적으로는, 인접하는 2개의 트랙(T)에 있어서, 한 트랙(예를 들어 T2)의 구조체(3)는 다른 트랙(예를 들어 T1)에 배열된 구조체(3)의 중간 위치(반 피치 어긋난 위치)에 배치된다. 그 결과, 도 3b에 도시한 바와 같이, 구조체(3)는 인접하는 3개의 트랙(T1 내지 T3)에 있어서 각 지점 a1 내지 a7에 구조체(3)의 중심이 위치하는 육각형 격자 패턴 또는 준육각형 격자 패턴을 형성하도록 배치된다. 이하, 구조체의 열이 연장되는 방향(트랙 연장 방향)을 트랙 방향(열 방향)(a)이라고 하고, 반투과형 미러(2)의 면내에 있어서 트랙 방향(a)에 수직인 방향을 트랙간 방향(열간 방향)(b)이라고 한다.
여기에서, 육각형 격자는 정육각형 격자를 말한다. 준육각형 격자는 왜곡된 정육각형 격자를 말한다. 예를 들어, 구조체(3)가 직선형으로 배치되는 경우에는, 준육각형 격자는 정육각형 격자를 직선형의 배열 방향(트랙 방향)으로 연장시켜서 왜곡시킨 육각형 격자를 말한다. 구조체(3)가 워블링되도록 배열된 경우에는, 준육각형 격자는 정육각형 격자를 구조체(3)의 워블 배열을 통해 왜곡시킴으로써 얻은 육각형 격자, 또는 정육각형 격자를 직선형의 배열 방향(트랙 방향)으로 연장시켜서 왜곡시키고, 또한 정육각형 격자를 구조체(3)의 워블 배열을 통해 왜곡시킴으로써 얻은 육각형 격자를 말한다.
구조체(3)가 준육각형 격자 패턴을 형성하도록 배치된 경우에는, 도 3b에 도시한 바와 같이, 동일 트랙에서의 구조체(3)의 배치 피치(P1)(예를 들어 a1와 a2 사이의 거리)는 바람직하게는 인접하는 2개의 트랙 사이의 구조체(3)의 배치 피치, 즉 트랙 연장 방향에 대하여 ±θ 방향으로 구조체(3)의 배치 피치(P2)(예를 들어 a1과 a7 또는 a2와 a7 사이의 거리)보다 길다. 이러한 방식으로 구조체(3)를 배치하면, 구조체(3)의 충전 밀도를 더 향상시킬 수 있다.
구조체(3)의 구체적인 형상으로서는, 뿔체형, 기둥형, 바늘형, 반구체형, 반타원체형, 다각형 등을 들 수 있지만, 이것들의 형상으로 한정되는 것이 아니라 다른 형상을 가질 수 있다. 뿔체형의 예로서는, 상부가 뾰족하거나 또는 평탄한 뿔체형 및 상부에 볼록형 곡면 또는 오목형 곡면을 갖는 뿔체형을 들 수 있지만, 이것들의 형상으로 한정되는 것은 아니다. 상부에 볼록형 곡면을 갖는 뿔체형으로서는, 포물선과 같은 2차 곡면 형상을 들 수 있다. 또한, 뿔체형의 뿔면을 오목형 또는 볼록형으로 만곡시킬 수 있다. 후술하는 롤 원반 노광 장치(도 8 참조)를 이용해서 롤 원반을 제조하는 경우에는, 구조체(3)의 형상으로서, 상부가 볼록형을 갖는 타원뿔형 또는 상부가 평탄한 원뿔대형을 채용하고, 이들의 저면을 형성하는 타원형의 장축 방향을 트랙(T)의 연장 방향과 일치시키는 것이 바람직하다.
반사 특성의 향상 관점으로부터, 도 4a에 도시한 바와 같이, 상부의 기울기가 완만하고 중앙부로부터 저부까지 서서히 가파른 뿔체형이 바람직하다. 또한, 반사 특성 및 투과 특성 향상의 관점으로부터, 도 4b에 도시한 바와 같이 중앙부의 기울기가 저부 및 상부보다 가파른 뿔체형, 또는 도 4c에 도시한 바와 같이 상부가 평탄한 뿔체형이 바람직하다. 구조체(3)가 타원뿔형 또는 원뿔대형을 가질 경우, 그의 저면의 장축 방향은 바람직하게는 트랙 연장 방향과 평행하다.
구조체(3)는 도 4a 및 도 4c에 도시한 바와 같이, 바람직하게는 저부의 주연부에 상부로부터 저부까지 완만하게 높이가 감소하는 곡면부(3a)를 갖는다. 이것은 반사 방지 광학 소자(1)의 제조 공정에 있어서 반사 방지 광학 소자(1)를 원반 등으로부터 용이하게 박리할 수 있기 때문이다. 또한, 곡면부(3a)는 구조체(3)의 주연부의 일부에 설치될 수 있고, 바람직하게는 박리 특성 향상의 관점으로부터 구조체(3)의 주연부의 전체에 설치될 수 있다.
돌출부(5)는 바람직하게는 구조체(3)의 주위의 일부 또는 전체에 설치된다. 이것은 구조체(3)의 충전율이 낮은 경우라도 반사율이 낮은 값을 가지도록 억제할 수 있기 때문이다. 성형의 용이함의 관점으로부터, 도 4a 내지 도 4c에 도시한 바와 같이, 돌출부(5)는 바람직하게는 인접하는 구조체(3) 사이에 설치된다. 또한, 도 4d에 도시한 바와 같이, 가늘고 긴 돌출부(5)가 구조체(3)의 주위 전체 또는 그의 일부에 설치될 수 있다. 가늘고 긴 돌출부(5)는, 예를 들어 구조체(3)의 상부로부터 하부까지 연장될 수 있지만, 특별히 이것에 한정되는 것은 아니다. 돌출부(5)의 형상으로서는, 삼각형 단면 및 정사각형 단면 등을 들 수 있지만, 특별히 이들 형상으로 한정되는 것이 아니라, 성형의 용이함을 고려해서 선택할 수 있다. 또한, 구조체(3)의 주위의 일부 또는 전체 표면을 거칠게 함으로써 미세한 요철을 형성할 수 있다. 구체적으로는, 예를 들어 인접하는 구조체(3) 사이의 표면을 거칠게 함으로써 미세한 요철을 형성할 수 있다. 또한, 구조체(3)의 표면, 예를 들어 상부에 미소 구멍을 형성할 수 있다.
또한, 도 3a 내지 도 4d에서는, 구조체(3)는 동일한 크기, 동일한 형상 및 동일한 높이를 갖지만, 구조체(3)의 형상은 이것에 한정되는 것이 아니라, 기체(base) 표면 상에 2종류 이상의 크기, 형상 및 높이를 갖는 구조체(3)를 형성할 수 있다.
구조체(3)는, 예를 들어 반사 저감을 위한 광의 파장 대역 이하의 짧은 피치로 규칙적(주기적)으로 2차원으로 배치된다. 이러한 방식으로 복수의 구조체(3)를 2차원으로 배열하면, 2차원 파면을 반투과형 미러(2)의 표면 상에 형성할 수 있다. 여기에서, 배치 피치는 배치 피치(P1) 및 배치 피치(P2)를 나타낸다. 반사의 저감을 위한 광의 파장 대역은, 예를 들어 자외광의 파장 대역, 가시광의 파장 대역 또는 적외광의 파장 대역이다. 여기에서, 자외광의 파장 대역은 10 nm 내지 360 nm이고, 가시광의 파장 대역은 360 nm 내지 830 nm이고, 적외광의 파장 대역은 830 nm 내지 1 mm이다. 구체적으로는, 배치 피치는 바람직하게는 175 nm 이상 350 nm 이하이다. 배치 피치가 175 nm 미만이면, 구조체(3)의 제조가 곤란한 경향이 있다. 한편, 배치 피치가 350 nm 초과이면, 가시광의 회절이 생기는 경향이 있다.
트랙 연장 방향으로의 구조체(3)의 높이(H1)는 바람직하게는 열 방향으로의 구조체(3)의 높이(H2)보다 작다. 즉, 구조체(3)의 높이 H1과 H2 사이의 관계는 바람직하게는 H1<H2를 충족시킨다. 이것은 H1≥H2의 관계를 충족시키도록 구조체(3)를 배열하면, 트랙 연장 방향으로의 배치 피치(P1)를 길게 할 필요가 있고, 따라서 트랙 연장 방향으로의 구조체(3)의 충전율이 저하하기 때문이다. 이러한 방식으로 충전율이 저하하면, 반사 특성이 저하된다.
구조체(3)의 높이는 특별히 한정되지 않고, 투과광의 파장 영역에 따라서 적절히 설정되고, 예를 들어 236 nm 이상 450 nm 이하, 바람직하게는 415 nm 이상 421 nm 이하의 범위 내에 설정된다.
구조체(3)의 애스펙트비(높이/배치 피치)는 0.81 이상 1.46 이하의 범위로 및 보다 바람직하게는 0.94 이상 1.28 이하의 범위로 설정된다. 이것은 0.81 미만에서는 반사 특성 및 투과 특성이 저하하는 경향이 있고, 1.46 초과의 범위에서는 구조체(3)를 형성하는 경우 박리 특성이 저하하기 때문에 레플리카가 명확하게 복제되지 않는 경향이 있기 때문이다. 또한, 반사 특성을 보다 향상시키는 관점으로부터, 구조체(3)의 애스펙트비는 바람직하게는 0.94 이상 1.46 이하의 범위로 설정된다. 또한, 투과 특성을 보다 향상시키는 관점으로부터, 구조체(3)의 애스펙트비는 바람직하게는 0.81 이상 1.28 이하의 범위로 설정된다.
여기에서, 높이 분포는 2종류 이상의 높이를 갖는 구조체(3)가 반투과형 미러(2)의 표면 상에 설치됨을 의미한다. 예를 들어, 기준 높이를 갖는 구조체(3) 및 구조체(3)의 기준 높이와는 상이한 높이를 갖는 구조체(3)가 반투과형 미러(2)의 표면 상에 설치될 수 있다. 이 경우, 기준 높이와는 상이한 높이를 갖는 구조체(3)는, 예를 들어 반투과형 미러(2)의 표면 상에 주기적 또는 비주기적으로(무작위로) 설치된다. 주기적인 방향으로서는, 예를 들어 트랙 연장 방향, 열 방향 등을 들 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서 애스펙트비는 이하의 수학식 1로 정의된다.
<수학식 1>
애스펙트비 = H/P
여기에서, H는 구조체의 높이를 나타내고, P는 평균 배치 피치(평균 주기)를 나타낸다.
여기에서, 평균 배치 피치(P)는 이하의 수학식 2로 정의된다.
<수학식 2>
평균 배치 피치(P) = (P1+P2+P2)/3
여기에서, P1은 트랙 연장 방향의 배치 피치(트랙 연장 방향 주기)를 나타내고, P2는 트랙 연장 방향에 대하여 ±θ 방향(단,θ=60°-δ, 여기에서 δ는 바람직하게는 0°<δ≤11°, 보다 바람직하게는 3°≤δ≤6°)의 배치 피치(θ 방향 주기)를 나타낸다.
또한, 구조체(3)의 높이(H)는 구조체(3)의 열 방향으로의 높이이다. 구조체(3)의 트랙 연장 방향(X 방향)으로의 높이는 열 방향(Y 방향)으로의 높이보다 작고, 구조체(3)의 트랙 연장 방향 이외의 부분의 높이는 열 방향의 높이와 거의 동일하기 때문에, 열 방향의 높이가 서브-파장 구조체의 높이를 대표한다. 그러나, 구조체(3)가 오목한 경우, 상기 수학식 1에서의 구조체(3)의 높이(H)는 구조체의 깊이(H)로 대체된다.
동일 트랙 내에서의 구조체(3)의 배치 피치를 P1이라 하고 인접하는 2개의 트랙 사이에서의 구조체(3)의 배치 피치를 P2라고 하면, 비율 P1/P2은 바람직하게는 1.00≤P1/P2≤1.1 또는 1.00<P1/P2≤1.1의 관계를 충족시킨다. 이러한 수치 범위에서, 타원뿔형 또는 원뿔대형을 갖는 구조체(3)의 충전율을 향상시킬 수 있고, 따라서 반사 방지 특성을 향상시킬 수 있다.
기체 표면 상에서의 구조체(3)의 충전율은, 100％를 상한으로 하여 65％ 이상, 바람직하게는 73％ 이상, 보다 바람직하게는 86％ 이상이다. 이러한 범위의 충전율에서, 반사 방지 특성을 향상시킬 수 있다. 충전율을 향상시키기 위해서는, 인접하는 구조체(3)의 하부를 서로 접합 혹은 서로 겹치거나, 또는 구조체 저면의 타원율의 조정을 통해 구조체(3)에 왜곡을 부여하는 것이 바람직하다.
여기에서, 구조체(3)의 충전율(평균 충전율)은 이하와 같이 얻어진 값이다.
우선, 반사 방지 광학 소자(1)의 표면을 주사형 전자현미경(SEM)을 이용해서 평면도로 촬영한다. 다음으로, 촬영한 SEM 사진으로부터 무작위로 단위 격자(Uc)를 선택하고, 단위 격자(Uc)의 배치 피치(P1) 및 트랙 피치(Tp)를 측정한다(도 3b 참조). 또한, 단위 격자(Uc)의 중앙에 위치하는 구조체(3)의 저면 면적(S)을 화상 처리를 통해 측정한다. 다음으로, 측정한 배치 피치(P1), 트랙 피치(Tp) 및 저면 면적(S)을 이용하는 이하의 수학식 3으로부터 충전율을 구한다.
<수학식 3>
충전율=(S(hex.)/S(unit))×100
단위 격자 면적: S(unit)=P1×2Tp
단위 격자 내에 위치하는 구조체의 저면 면적: S(hex.)=2S
전술한 충전율 산출 처리를 촬영한 SEM 사진으로부터 무작위로 선택된 10개의 단위 격자에 대해서 행한다. 또한, 측정값을 단순하게 평균(산술 평균)함으로써 충전율의 평균을 구하고, 기체 표면 상에 있어서의 구조체(3)의 충전율로서 이용한다.
구조체(3)가 서로 겹치거나 또는 구조체(3) 사이에 돌출부(5)와 같은 부구조체가 있을 때의 충전율은, 구조체(3)의 높이에 대하여 5％의 높이에 대응하는 부분을 임계값으로서 이용하여 면적비를 판정하는 방법을 통해 얻을 수 있다.
구조체(3)는 바람직하게는 그의 하부가 서로 겹치도록 서로 연결된다. 구체적으로는, 인접하는 구조체(3)의 하부의 일부 또는 전부는 바람직하게는 서로 겹치고, 바람직하게는 트랙 방향, θ 방향 또는 이들 양쪽 방향으로 서로 겹친다. 이러한 방식으로 구조체(3)의 하부를 서로 겹침으로써, 구조체(3)의 충전율을 향상시킬 수 있다. 구조체는 바람직하게는 굴절률을 고려한 광로에서 사용 환경 하의 광의 파장 대역의 최대값의 1/4 이하 부분에서 서로 겹친다. 이것은 우수한 반사 방지 특성을 얻을 수 있기 때문이다.
직경(2r) 대 배치 피치(P1)의 비((2r/P1)×100)는 85％ 이상, 바람직하게는 90％ 이상, 및 보다 바람직하게는 95％ 이상이다. 이것은 이 범위에서 구조체(3)의 충전율을 향상시키고, 따라서 반사 방지 특성을 향상시킬 수 있기 때문이다. 비((2r/P1)×100)가 커지고, 따라서 구조체(3)의 겹침이 지나치게 커지면 반사 방지 특성이 저감하는 경향이 있다. 따라서, 비((2r/P1)×100)의 상한값은 바람직하게는 굴절률을 고려한 광로에서 사용 환경 하의 광의 파장 대역의 최대값의 1/4 이하의 부분에서 구조체가 서로 접합되도록 설정한다. 여기에서, 배치 피치(P1)는 도 3b에 도시한 바와 같이, 구조체(3)의 트랙 방향의 배치 피치이며, 직경(2r)은 도 3b에 도시한 바와 같이, 구조체 저면의 트랙 방향의 직경이다. 또한, 구조체 저면이 원형인 경우 직경(2r)은 직경이고, 구조체 저면이 타원형인 경우 직경(2r)은 장축이다.
촬상 광학계
도 5a는 도 2에 나타낸 촬상 광학계의 일부를 확대해서 나타낸 개략도이다. 도 6a는 도 5a에 도시한 촬상 광학계를 광선(L0)이 입사하는 쪽에서 본 개략도이다. 도 6b는 도 6a에 도시한 촬상 광학계에 설치된 반사 방지 광학 소자의 일부의 확대도이다. 도 5a에서, 광선(L0)은 피사체로부터의 주광선을 나타내고, 광선(Lmin)은 반사 방지 광학 소자(1)에 대해 최소 입사각을 갖은 광선을 나타내고, 광선(Lmax)은 반사 방지 광학 소자(1)에 대해 최대 입사각을 갖는 광선을 나타낸다. 또한, 직사각형 촬상 영역(A1)의 긴 변에 평행한 방향을 X축 방향으로 정의하고, 짧은 변에 평행한 방향을 Y축 방향으로 정의한다. 또한, 촬상 소자(112)의 촬상면에 수직인 방향을 Z축 방향으로 정의한다.
반사 방지 광학 소자(1)의 입사면은 입사광을 산란하여 산란광(Ls)을 발생시키는 1 또는 2 이상의 구획을 갖는다. 산란광(Ls) 중 촬상 영역(A1)에 도달하는 성분의 총합은 바람직하게는 촬상 영역 외측의 영역(A2)에 도달하는 성분의 총합보다 작다. 이에 의해, 촬영된 화상에서 휘선 노이즈의 발생을 억제할 수 있다.
휘선 노이즈의 발생 억제의 관점으로부터, 촬상 영역(A1)에 있어서의 산란광(Ls)의 강도 분포의 최대값은 바람직하게는 촬상 영역(A1) 외측의 영역(A2)에 있어서의 산란광(Ls)의 강도 분포의 최대값보다 작다.
산란광(Ls)은 도 5a에 도시한 바와 같이 X축 방향으로는 거의 확산되지 않고 촬상 소자(112)의 촬상면을 포함하는 평면에 도달한다. 따라서, 산란광(Ls)의 강도 분포는 주로 Y축 방향으로만 변화한다. 즉, 산란광(Ls)의 강도 분포는 X축 방향과 Y축 방향에서 상이하고, 따라서 이방성을 갖는다. 본 명세서에서, 강도 분포는 Y축 방향의 강도 분포를 의미한다.
반사 방지 광학 소자(1)의 표면 상에 의해 산란하는 산란광(Ls)의 강도의 합계(Ib) 대 반사 방지 광학 소자(1)의 표면 상에 입사하는 입사광의 강도의 합계(Ia)의 비(Ib/Ia)는 바람직하게는 1/500 미만, 보다 바람직하게는 1/5000 이하, 및 가장 바람직하게는 1/105 이하의 범위 내이다. 비(Ib/Ia)가 1/500 미만이면, 선형의 휘선 노이즈의 발생을 억제할 수 있다.
도 5b는 도 5a에 도시한 촬상 광학계의 개구수 NA의 정의를 설명하는 개략도이다. 여기에서, 도 5b에 도시한 바와 같이, 반사 방지 광학 소자(1) 및 촬상 소자(112)의 광축을 광축(l)이라 정의하고, 반사 방지 광학 소자(1)의 입사면에서 산란한 산란광(Ls)의 방향을 산란 방향 s라 정의하고, 광축(l)의 방향과 산란광(Ls)의 방향에 의해 형성되는 각도를 각도 δ라 정의하고, 개구수 NA를 nsinδ(n은 반사 방지 광학 소자(1)와 촬상 소자(112) 사이의 매질(예를 들어 공기)의 굴절률)이라 정의한다.
이방성을 갖는 산란광(Ls)의 강도 분포는 개구수 NA에 따라 상이하다. 이 경우, 산란광의 강도 분포의 단위 입체각당 강도는 바람직하게는 개구수 NA>0.8에서보다 개구수 NA≤0.8의 범위에서 더 작다. 이것은 촬상 소자(112)의 촬상 영역(A1)에 도달하는 산란광(Ls)의 광량을 저감시킬 수 있기 때문이다.
도 6a에 도시한 바와 같이, 촬상 영역(A1)은, 예를 들어 서로 대향하는 2조의 변, 즉 1조의 짧은 변과 1조의 긴 변을 갖는 직사각형을 갖는다. 이 경우, 구조체(3)의 트랙 방향(a)은 바람직하게는 2조의 변 중 한쪽 조의 변인 긴 변의 연장 방향(X축 방향)과 평행하다. 이에 의해, 산란광(Ls)은 촬상 영역(A1)의 폭이 더 좁은 짧은 변의 연장 방향(Y축 방향)으로 광축(l)으로부터 멀어지도록 산란될 수 있고, 따라서 촬상 소자(112)의 촬상 영역(A1)에 도달하는 산란광(Ls)의 광량을 저감시킬 수 있다.
전술한 바와 같이, 구조체(3)의 트랙 방향(a)과 촬상 영역(A1)의 긴 변의 연장 방향(X축 방향)이 평행 관계를 갖는 경우, 도 6b에 도시한 바와 같이, (a) 구조체(3)를 저면이 장축과 단축을 포함하는 타원형인 뿔체형으로 형성하고, (b) 구조체(3) 저면의 장축의 방향을 트랙 방향(a)과 일치시키는 것이 바람직하다. (a) 구조체(3)를 저면이 장축과 단축을 포함하는 타원형인 뿔체형으로 형성함으로써, 구조체(3)의 저면을 원형으로 형성한 경우에 비해 트랙 피치(Tp)를 줄일 수 있다. 이에 의해, 구조체(3)의 저면을 원형으로 형성한 경우에 비해 휘점과 같은 광원으로부터의 광선(L0)을 광축(l)으로부터 더 멀어지도록 산란시킬 수 있다. (b) 저면의 장축 방향을 트랙 방향(a)과 일치시킴으로써, 휘점과 같은 광원으로부터의 광선(L0)을 촬상 영역(A1)의 폭이 더 좁은 짧은 변의 연장 방향으로 산란시킬 수 있다. 따라서, 전술한 구성 (a)와 구성 (b)의 조합을 통해, 휘점과 같은 광원으로부터의 광선(L0)을, 구조체(3)의 저면을 원형으로 형성한 경우에 비해 광축(l)으로부터 Y축 방향으로 멀어지도록 산란시킬 수 있다. 따라서, 촬상 소자(112)의 촬상 영역(A1)에 도달하는 산란광(Ls)의 광량을 더 저감시킬 수 있다.
롤 원반의 구성
도 7a는 롤 원반의 구성의 일례를 나타내는 사시도이다. 도 7b는 도 7a에 도시한 롤 원반의 일부의 확대 평면도이다. 도 7c는 도 7b의 트랙(T)의 단면도이다. 롤 원반(11)은 전술한 기체 표면 상에 복수의 구조체(3)를 성형하기 위한 원반이다. 롤 원반(11)은, 예를 들어 원주형 또는 원통형을 갖고, 원주면 또는 원통면은 기체 표면 상에 복수의 구조체(3)를 형성하기 위한 성형면이다. 성형면은 2차원적으로 배열된 복수의 구조체(12)를 갖는다. 구조체(12)는, 예를 들어 성형면에 대하여 오목형을 갖는다. 롤 원반(11)의 재료로서는, 예를 들어 유리를 이용할 수 있지만, 특별히 이 재료로 한정되는 것은 아니다.
롤 원반(11)의 성형면에 배치된 복수의 구조체(12)와, 전술한 반투과형 미러(2)의 표면 상에 배치된 복수의 구조체(3)는, 반전된 요철 관계를 갖는다. 즉, 롤 원반(11)의 구조체(12)의 형상, 배열 및 배치 피치는 반투과형 미러(2)의 구조체(3)와 동일하다.
노광 장치의 구성
도 8은 롤 원반을 제조하기 위한 롤 원반 노광 장치의 구성의 일례를 나타내는 개략도이다. 롤 원반 노광 장치는 광학 디스크 기록 장치에 기초한다.
레이저광원(21)은 기록 매체로서의 롤 원반(11)의 표면 상에 형성된 레지스트를 노광하기 위한 광원이며, 예를 들어 파장 λ=266 nm의 기록용 레이저광(14)을 발진시킨다.
레이저광원(21)으로부터 출사된 레이저광(14)은 평행 광선(beam) 상태로 직진하고, 전기 광학 소자(EOM; electro-optical modulator)(22)에 입사한다. 전기 광학 소자(22)를 투과한 레이저광(14)은 미러(23)에 의해 반사되어, 변조 광학계(25)로 유도된다.
미러(23)는 편광 빔 스플리터를 포함하고, 한 편광 성분을 반사하고 다른 편광 성분을 투과시킨다. 미러(23)를 투과한 편광 성분은 포토다이오드(24)에 의해 수광되고, 레이저광(14)의 위상은 수광 신호에 기초해서 전기 광학 소자(22)를 제어함으로써 변조된다.
변조 광학계(25)에 있어서, 레이저광(14)은 집광 렌즈(26)에 의해 유리(SiO2)로 이루어지는 음향 광학 소자(AOM; acousto-optic modulator)(27)에 집광된다. 레이저광(14)은 음향 광학 소자(27)에 의해 그의 강도가 변조되어 발산된 후, 렌즈(28)에 의해 평행 빔으로 바뀐다. 변조 광학계(25)로부터 출사된 레이저광(14)은 미러(31)에 의해 반사되어, 이동 광학 테이블(32) 위로 수평 및 평행 방식으로 유도된다.
이동 광학 테이블(32)은 빔 익스팬더(33) 및 대물 렌즈(34)를 포함한다. 이동 광학 테이블(32)에 유도된 레이저광(14)은 빔 익스팬더(33)에 의해 원하는 빔 형상을 가지도록 형성된 후, 대물 렌즈(34)를 통해 롤 원반(11) 상의 레지스트층에 조사된다. 롤 원반(11)은 스핀들 모터(35)에 연결된 턴테이블(36) 상에 놓여진다. 롤 원반(11)을 회전시키고 레이저광(14)을 롤 원반(11)의 높이 방향으로 이동시키면서, 레지스트층에 레이저광(14)을 간헐적으로 조사함으로써, 레지스트층에 대한 노광 공정이 행해진다. 형성된 잠상은 원주 방향에 장축을 갖는 대략 타원형을 갖는다. 레이저광(14)의 이동은 이동 광학 테이블(32)의 화살표 R 방향으로의 이동을 통해 행해진다.
노광 장치는 도 5b에 도시한 육각형 격자 또는 준육각형 격자의 2차원 패턴에 대응하는 잠상을 레지스트층에 형성하기 위한 제어 기구(37)를 갖는다. 제어 기구(37)는 포매터(formatter)(29) 및 드라이버(30)를 포함한다. 포매터(29)는 극성 반전 유닛을 포함하고, 극성 반전 유닛은 레지스트층에 대한 레이저광(14)의 조사 타이밍을 제어한다. 드라이버(30)는 극성 반전 유닛의 출력에 응답하여 음향 광학 소자(27)를 제어한다.
롤 원반 노광 장치에서는, 2차원 패턴이 공간적으로 링크하도록 극성 반전 포매터 신호를 기록 장치의 회전 제어기와 동기하기 위한 신호를 발생시키고, 그의 강도는 음향 광학 소자(27)에 의해 변조된다. 일정 각속도(CAV), 적절한 회전수, 적절한 변조 주파수 및 적절한 피딩 길이에서 패터닝함으로서 육각형 격자 패턴 또는 준육각형 격자 패턴을 기록할 수 있다.
반사 방지 광학 소자의 제조 방법
다음으로, 도 9a 내지 도 10c을 참조하여, 본 발명의 제1 실시양태에 따른 반사 방지 광학 소자(1)의 제조 방법에 대해서 설명한다.
레지스트층 형성 공정
우선, 도 9a에 도시한 바와 같이, 원주형 또는 원통형 롤 원반(11)을 준비한다. 롤 원반(11)은 예를 들어 유리 원반이다. 다음으로, 도 9b에 도시한 바와 같이, 롤 원반(11)의 표면 상에 레지스트층(13)을 형성한다. 레지스트층(13)의 재료로서는, 유기계 레지스트 또는 무기계 레지스트 중 어느 하나를 이용할 수 있다. 유기계 레지스트로서는, 예를 들어 노볼락계 레지스트, 화학증폭형 레지스트 등을 이용할 수 있다. 또한, 무기계 레지스트로서는, 예를 들어 1종 또는 2종 이상의 천이 금속을 포함하는 금속 화합물을 이용할 수 있다.
노광 공정
다음으로, 도 9c에 도시한 바와 같이, 롤 원반(11)의 표면 상에 형성된 레지스트층(13)에 레이저광(노광 빔)(14)을 조사한다. 구체적으로는, 롤 원반(11)을 도 8에 나타낸 롤 원반 노광 장치의 턴테이블(36) 상에 두고 회전시키고, 레이저광(노광 빔)(14)을 레지스트층(13)에 조사한다. 이때, 레이저광(14)을 롤 원반(11)의 높이 방향(a)(원주형 또는 원통형 롤 원반(11)의 중심축에 평행한 방향)으로 이동시키면서, 레이저광(14)을 간헐적으로 조사함으로써, 레지스트층(13)을 전체적으로 노광한다. 이에 의해, 레이저광(14)의 궤적에 따른 잠상(15)은, 예를 들어 가시광 파장과 실질적으로 동일한 피치로 레지스트층(13)의 전체 면에 형성된다. 이 노광 공정에 있어서, 레이저광(14)의 조사 상의 문제로 인해 트랙 피치(Tp)가 변동된다. 이 변동을 휘선 노이즈가 발생하지 않거나 또는 과하게 불쾌하지 않을 정도로 저감하는 것은 어렵다.
예를 들어, 잠상(15)은 롤 원반 표면 상에 복수 열의 트랙을 형성하도록 배치되고, 육각형 격자 패턴 또는 준육각형 격자 패턴을 형성한다. 잠상(15)은, 예를 들어 트랙 연장 방향에 장축 방향을 갖는 타원형이다.
현상 공정
다음으로, 예를 들어 롤 원반(11)을 회전시키면서, 레지스트층(13) 상에 현상액을 적하하고, 레지스트층(13)을 현상한다. 이에 의해, 도 9d에 도시한 바와 같이, 레지스트층(13)에 복수의 개구부가 형성된다. 레지스트층(13)을 포지티브형 레지스트를 이용하여 형성한 경우에는, 레이저광(14)으로 노광한 노광부는 비노광부보다 현상액에 대한 용해 속도가 크고, 따라서 도 9d에 도시한 바와 같이, 잠상(노광부)(16)에 대응하는 패턴이 레지스트층(13) 상에 형성된다. 개구부의 패턴은, 예를 들어 육각형 격자 패턴 또는 준육각형 격자 패턴과 같은 소정의 격자 패턴이다.
에칭 공정
다음으로, 롤 원반(11) 상에 형성된 레지스트층(13)의 패턴(레지스트 패턴)을 마스크로서 롤 원반(11)의 표면을 에칭한다. 이에 의해, 도 10a에 도시한 바와 같이, 트랙 연장 방향에 장축을 가지는 타원뿔형 또는 원뿔대형의 오목부, 즉 구조체(12)를 얻을 수 있다. 에칭 방법으로서는, 예를 들어 건식 에칭 또는 습식 에칭을 이용할 수 있다. 이때, 에칭과 에싱(ashing)을 교대로 행하면, 예를 들어 뿔체형 구조체(12)의 패턴을 형성할 수 있다.
전술한 바와 같이, 원하는 롤 원반(11)을 얻을 수 있다.
전사 공정
다음으로, 도 10b에 도시한 바와 같이, 롤 원반(11)을 반투과형 미러(2) 상에 도포된 전사 재료(16)와 밀착시킨 후, 적외선과 같은 에너지선을 에너지선원(17)으로부터 전사 재료(16)에 조사함으로써 전사 재료(16)를 경화시키고, 경화된 전사 재료(16)와 일체로 형성된 반투과형 미러(2)를 그로부터 박리한다. 이에 의해, 도 10c에 도시한 바와 같이, 복수의 구조체(3)를 기체 표면 상에 갖는 반사 방지 광학 소자(1)가 제조된다. 다음으로, 반사 방지 광학 소자(1)를 원하는 크기로 절단할 수 있다.
에너지선원(17)로서는, 전자선, 자외선, 적외선, 레이저선, 가시광선, 전리 방사선(X선, α선, β선, γ선 등), 마이크로파 및 고주파와 같은 에너지선을 방출할 수 있는 공급원일 수 있고 특별히 한정되는 것은 아니다.
전사 재료(16)로서는, 바람직하게는 에너지선 경화성 수지 조성물을 이용할 수 있다. 에너지선 경화성 수지 조성물로서는, 바람직하게는 자외선 경화성 수지 조성물을 이용한다. 에너지선 경화성 수지 조성물은 선택적으로 충전제, 관능성 첨가제 등을 포함한다.
자외선 경화성 수지 조성물은, 예를 들어 아크릴레이트 및 개시제를 포함한다. 자외선 경화성 수지 조성물은, 예를 들어 단관능성 단량체, 2관능성 단량체, 다관능성 단량체 등으로 이루어지고, 구체적으로는 이하에 도시하는 재료를 단독으로 또는 이들의 혼합물로 이용함으로써 형성된다.
단관능성 단량체의 예로서는, 카르복실산(아크릴산), 히드록시(2-히드록시에틸 아크릴레이트, 2-히드록시프로필 아크릴레이트, 4-히드록시부틸 아크릴레이트), 알킬 지환류(이소부틸 아크릴레이트, t-부틸 아크릴레이트, 이소옥틸 아크릴레이트, 라우릴 아크릴레이트, 스테아릴 아크릴레이트, 이소부틸 아크릴레이트, 시클로헥실 아크릴레이트), 기타 관능성 단량체(2-메톡시 에틸 아크릴레이트, 메톡시에틸렌 글리콜 아크릴레이트, 2-에톡시 에틸 아크릴레이트, 테트라히드로푸르프릴 아크릴레이트, 벤질 아크릴레이트, 에틸카르비톨 아크릴레이트, 페녹시에틸 아크릴레이트, N,N-디메틸 아미노에틸 아크릴레이트, N,N-디메틸 아미노프로필 아크릴아미드, N,N-디메틸 아크릴아미드, 아크릴로일모르폴린, N-이소프로필 아크릴아미드, N,N-디에틸 아크릴아미드, N-비닐피롤리돈), 2-(퍼플루오로옥틸)에틸 아크릴레이트, 3-퍼플루오로헥실-2-히드록시프로필 아크릴레이트, 3-퍼플루오로옥틸-2-히드록시프로필 아크릴레이트, 2-(퍼플루오로데실)에틸 아크릴레이트, 2-(퍼플루오로-3-메틸부틸)에틸 아크릴레이트), 2,4,6-트리브로모페놀 아크릴레이트, 2,4,6-트리브로모페놀 메타크릴레이트, 2-(2,4,6-트리브로모페녹시)에틸 아크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트 등을 들 수 있다.
2관능성 단량체의 예로서는, 트리(프로필렌 글리콜) 디아크릴레이트, 트리메틸올프로판 디알릴 에테르, 우레탄 아크릴레이트 등을 들 수 있다.
다관능성 단량체의 예로서는, 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트, 디펜타에리트리톨 펜타-/헥사-아크릴레이트, 디-트리메틸올프로판 테트라아크릴레이트 등을 들 수 있다.
개시제의 예로서는, 2,2-디메톡시-1,2-디페닐에탄-1-온, 1-히드록시-시클로헥실페닐 케톤, 2-히드록시-2-메틸-1-페닐프로판-1-온 등을 들 수 있다.
충전제로서는, 예를 들어 무기 미립자 및 유기 미립자 둘 다를 이용할 수 있다. 무기 미립자의 예로서는, SiO2, TiO2, ZrO2, SnO2, Al2O3 등과 같은 금속 산화물미립자를 들 수 있다.
관능성 첨가제의 예로서는, 레벨링제, 표면조정제, 소포제 등을 들 수 있다. 반투과형 미러(2)의 재료의 예로서는, 메틸 메타크릴레이트 (공)중합체, 폴리카르보네이트, 스티렌 (공)중합체, 메틸 메타크릴레이트-스티렌 공중합체, 셀룰로오스 디아세테이트, 셀룰로오스 트리아세테이트, 셀룰로오스 아세테이트 부티레이트, 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리에테르 술폰, 폴리술폰, 폴리프로필렌, 폴리메틸펜텐, 폴리비닐 클로라이드, 폴리비닐 아세탈, 폴리에테르 케톤, 폴리우레탄, 유리 등을 들 수 있다.
반투과형 미러(2)의 성형 방법은 특별히 한정되지 않고, 사출 성형, 압출 또는 캐스트 성형일 수 있다. 선택적으로, 코로나 처리와 같은 표면 처리를 기체 표면 상에 실시할 수 있다.
전술한 바와 같이, 원하는 반사 방지 광학 소자(1)를 얻을 수 있다.
2. 제2 실시양태
반사 방지 광학 소자의 구성
도 11a는 본 발명의 제2 실시양태에 따른 반사 방지 광학 소자의 구성의 일례를 나타내는 평면도이다. 도 11b는 도 11a에 도시한 반사 방지 광학 소자의 확대 평면도이다. 도 11c는 도 11b의 트랙(T)의 단면도이다.
제2 실시양태에 따른 반사 방지 광학 소자(1)는, 복수의 구조체(3)가 3열의 트랙(T)에 있어서 정사각형 패턴 또는 준정사각형 패턴을 형성하는 점에서 제1 실시양태에 따른 것과는 상이하다.
여기에서, 정사각형 격자는 정사각형인 격자를 말한다. 준정사각형 격자는 왜곡된 정사각형인 격자를 말한다. 예를 들어, 구조체(3)가 직선형으로 배치된 경우에는, 준정사각형 격자는 정사각형인 격자를 직선형의 배열 방향(트랙 방향)으로 연장시킴으로써 왜곡시킨 정사각형 격자를 말한다. 구조체(3)가 워블링되도록 배열된 경우에는, 준정사각형 격자는 정사각형인 격자를 구조체(3)의 워블 배열을 통해 왜곡시킴으로써 얻어진 정사각형 격자, 또는 정사각형인 격자를 직선형의 배열 방향(트랙 방향)으로 연장시킴으로써 왜곡시키고, 또한 구조체(3)의 워블 배열을 통해 왜곡시킴으로서 얻어진 정사각형 격자를 말한다.
동일 트랙에서의 구조체(3)의 배치 피치(P1)는 바람직하게는 인접하는 2개의 트랙 사이의 구조체(3)의 배치 피치(P2)보다 길다. 또한, 동일 트랙에서의 구조체(3)의 배치 피치가 P1이고 인접하는 2개의 트랙 사이의 구조체(3)의 배치 피치가 P2이면, 비 P1/P2는 바람직하게는 1.4<P1/P2≤1.5의 관계를 충족시킨다. 이 수치 범위에서, 타원뿔형 또는 원뿔대형을 갖는 구조체(3)의 충전율을 향상시킬 수 있고, 따라서 반사 방지 특성을 향상시킬 수 있다. 트랙에 대하여 45° 방향 또는 약 45° 방향으로의 구조체(3)의 높이 또는 깊이는 바람직하게는 트랙 연장 방향으로의 구조체(3)의 높이 또는 깊이보다 작다.
트랙 연장 방향에 대하여 경사진 구조체(3)의 배열 방향(θ 방향)의 높이(H2)는 바람직하게는 트랙 연장 방향으로의 구조체(3)의 높이(H1)보다 작다. 즉, 구조체(3)의 높이 H1과 H2의 관계는 바람직하게는 H1>H2를 충족시킨다.
구조체(3)가 정사각형 격자 또는 준정사각형 패턴을 형성하는 경우에는, 구조체 저면의 타원율(e)은 바람직하게는 140％≤e≤180％이다. 이것은 이 범위에서 구조체(3)의 충전율을 향상시키고, 따라서 반사 방지 특성을 향상시킬 수 있기 때문이다.
기체 표면 상에서의 구조체(3)의 충전율은, 100％를 상한으로 하여 65％ 이상, 바람직하게는 73％ 이상, 보다 바람직하게는 86％ 이상이다. 이 범위의 충전율에서, 반사 방지 특성을 향상시킬 수 있다.
여기에서, 구조체(3)의 충전율(평균 충전율)은 이하와 같이 얻어진 값이다.
우선, 반사 방지 광학 소자(1)의 표면을 주사형 전자현미경(SEM)을 이용해서 평면도로 촬영한다. 다음으로, 촬영한 SEM 사진으로부터 무작위로 단위 격자(Uc)를 선택하고, 단위 격자(Uc)의 배치 피치(P1) 및 트랙 피치(Tp)를 측정한다(도 11b 참조). 또한, 단위 격자(Uc)에 포함되는 4개의 구조체(3) 중 어느 하나의 저면 면적(S)을 화상 처리를 통해 측정한다. 다음으로, 측정한 배치 피치(P1), 트랙 피치(Tp) 및 저면 면적(S)을 이용하는 이하의 수학식 4로부터 충전율을 구한다.
<수학식 4>
충전율=(S(tetra)/S(unit))×100
단위 격자 면적: S(unit)=2×((P1×Tp)×(1/2))=P1×Tp
단위 격자 내에 위치하는 구조체의 저면 면적: S(tetra)=S
전술한 충전율 산출 처리를, 촬영한 SEM 사진으로부터 무작위로 선택한 10개의 단위 격자에 대해서 행한다. 또한, 측정값을 단순하게 평균(산술 평균)함으로써 충전율의 평균을 구하고, 이것을 기체 표면 상에서의 구조체(3)의 충전율로 이용한다.
직경(2r) 대 배치 피치(P1)의 비((2r/P1)×100)는 64％ 이상, 바람직하게는 69％ 이상, 및 보다 바람직하게는 73％ 이상이다. 이것은 이 범위에서 구조체(3)의 충전율을 향상시키고, 따라서 반사 방지 특성을 향상시킬 수 있기 때문이다. 여기에서, 배치 피치(P1)는 구조체(3)의 트랙 방향의 배치 피치이고, 직경(2r)은 구조체 저면의 트랙 방향의 직경이다. 또한, 구조체 저면이 원형인 경우 직경(2r)은 직경이고, 구조체 저면이 타원형인 경우 직경(2r)은 장축이다.
제2 실시양태는 상기 설명 이외에는 제1 실시양태와 마찬가지이다.
3. 제3 실시양태
도 12a는 본 발명의 제3 실시양태에 따른 반사 방지 광학 소자의 구성의 일례를 나타내는 평면도이다. 도 12b는 도 12a에 도시한 반사 방지 광학 소자의 확대 평면도이다. 도 12c는 도 12b의 트랙(T)의 단면도이다.
제3 실시양태에 따른 반사 방지 광학 소자(1)는 오목한 구조체(3)가 기체 표면 상에 다수 배열된 점에서 제1 실시양태에 따른 것과는 상이하다. 구조체(3)의 형상은 제1 실시양태에 따른 구조체(3)의 볼록 형상을 반전함으로써 얻어진 오목 형상이다. 또한, 전술한 바와 같이 구조체(3)가 오목 형상을 가지는 경우, 오목형인 구조체(3)의 개구부(오목부의 입구)를 하부로 정의하고, 반투과형 미러(2)의 깊이 방향의 최하부(오목부의 가장 깊은 부분)를 상부로 정의한다. 즉, 비실제적인 공간인 구조체(3)에 의해 상부 및 하부를 정의한다. 또한, 제3 실시양태에서는, 구조체(3)가 오목 형상을 가지기 때문에, 수학식 1 등에서의 구조체(3)의 높이(H)는 구조체(3)의 깊이(H)로 대체된다.
제3 실시양태는 상기 설명 이외에는 제1 실시양태와 마찬가지이다.
4. 제4 실시양태
제4 실시양태의 개요
제4 실시양태는 이하의 검토의 결과로서 안출되었다.
제1 실시양태에서 설명한 바와 같이, 본 발명자들은 예의 검토한 결과, 촬영된 화상에서 휘선 노이즈의 발생은 서브-파장 구조체의 배치 피치(Tp)의 변동에 기인하는 것임을 발견했다. 따라서, 본 발명자들은 제1 실시양태에 따른 것과는 상이한 기술을 이용하여 선형의 휘선 노이즈의 발생을 억제하는 것을 검토했다. 그 결과, 서브-파장 구조체의 열에 대하여 수직인 방향으로 서브-파장 구조체의 배치 위치를 변동시킴으로써, 휘점과 같은 광원으로부터의 광을 2차원적으로 넓게 확산시키고, 이에 의해 휘선 노이즈의 발생을 억제할 수 있는 것을 발견했다.
촬상 장치의 구성
본 발명의 제4 실시양태에 따른 촬상 장치는 반사 방지 광학 소자 표면 상에 형성된 구조체(3)의 배치 형태 이외에는 제1 실시양태와 마찬가지이다. 따라서, 구조체(3)의 배치 형태에 대해서 설명한다.
구조체의 배치 형태
도 13a는 본 발명의 제4 실시양태에 따른 반사 방지 광학 소자 표면의 일부의 확대 평면도이다. 도 13a에 도시한 바와 같이, 복수의 구조체(3)의 중심 위치(α)는 가상 트랙(Ti)에 대하여 트랙간 방향(열간 방향)(b)으로 변동된다. 구조체(3)의 중심 위치(α)를 변동시키면, 휘점과 같은 광원으로부터의 광을 2차원적으로 넓게 확산시킬 수 있다. 따라서, 촬영된 화상에서 휘선 노이즈의 발생을 억제할 수 있다. 구조체(3)의 중심 위치(α)의 변동은 규칙적 또는 불규칙적이고, 바람직하게는 촬영된 화상에서 휘선 노이즈의 발생 저감의 관점으로부터 불규칙적이다. 또한, 구조체(3)의 충전율을 향상시키는 관점으로부터, 도 13a에 도시한 구획 D와 같이, 바람직하게는 가상 트랙(Ti) 사이에서 서로 변동의 방향을 동기한다.
가상 트랙
도 13b는 가상 트랙(Ti)의 정의를 설명하는 개략도이다. 가상 트랙(Ti)은 구조체(3)의 중심 위치(α)의 평균 위치로부터 얻어진 가상 트랙이며, 구체적으로는 이하와 같이 얻어질 수 있다.
우선, 반사 방지 광학 소자의 표면을 주사형 전자현미경(SEM)을 이용해서 평면도로 촬영한다. 다음으로, 촬영한 SEM 사진으로부터 가상 트랙(Ti)이 얻어지는 구조체(3)의 1열을 선택한다. 다음으로, 선택한 열로부터 10개의 구조체(3)를 무작위로 선택한다. 다음으로, 구조체(3)의 변동 방향(b)에 대하여 수직인 직선(L)을 설정하고, 직선(L)에 대해 선택한 각 구조체(3)의 중심 위치(C1, C2, … , 및 C10)를 얻는다. 다음으로, 얻어진 10개의 구조체(3)의 중심 위치를 단순하게 평균(산술 평균)함으로써, 구조체(3)의 평균 중심 위치(Cm)(=(C1+C2+…+C10)/10)를 얻는다. 다음으로, 얻어진 평균 중심 위치(Cm)를 통과하고 직선(L)에 평행한 직선을 얻고, 이 직선을 가상 트랙(Ti)으로 이용한다. 또한, 원반 제작 공정에 있어서의 노광 시의 문제로 인해, 가상 트랙(Ti)의 트랙 피치(Tp)는 도 13a에 도시한 바와 같이 트랙 사이에서 변동된다.
변동 폭
도 14a는 구조체의 중심 위치의 변동 폭을 설명하는 개략도이다. 트랙 피치(Tp)의 변동 폭(ΔTp)의 최대값이 ΔTpmax이면, 구조체(3)의 중심 위치(α)의 변동 폭(ΔA)은 바람직하게는 ΔTpmax보다 크다. 이에 의해, 선형의 휘선 노이즈의 발생을 저감시킬 수 있다. 여기에서, 구조체(3)의 중심 위치(α)의 변동 폭(ΔA)은 기준으로서 가상 트랙(Ti)을 이용하는 변동 폭이다.
트랙 피치(Tp)의 최대 변동 폭(ΔTpmax)
트랙 피치(Tp)의 최대 변동 폭(ΔTpmax)은 이하와 같이 얻을 수 있다.
우선, 반사 방지 광학 소자(1)의 표면을 SEM을 이용해서 평면도로 촬영한다. 다음으로, 촬영한 SEM 사진으로부터 인접하는 구조체(3)의 열을 1조 선택한다. 다음으로, 선택한 1조의 구조체(3)의 열 각각으로부터 가상 트랙(Ti)을 얻는다. 다음으로, 얻어진 가상 트랙(Ti) 사이의 트랙 피치(Tp)를 얻는다. 전술한 트랙 피치(Tp)를 얻는 처리를 촬영한 SEM 사진으로부터 무작위로 선택한 10군데에 대해서 행한다. 또한, 10군데에서 얻어진 트랙 피치(Tp)를 단순하게 평균(산술 평균)함으로써 평균 트랙 피치(Tpm)를 얻는다.
다음으로, 전술한 바와 같이 얻은 평균 트랙 피치(Tpm)와 트랙 피치(Tp)의 차의 절대값(|Tp-Tpm|)을 얻고, 트랙 피치(Tp)의 변동 폭(ΔTp)으로서 이용한다. 복수의 평균 트랙 피치(Tp)의 변동 폭(ΔTp)을 전술한 바와 같이 얻고, 그로부터 최대값을 선택하고, 최대 변동 폭(ΔTpmax)으로 이용한다.
변동 비
도 14b는 구조체의 변동 비를 설명하는 개략도이다. 트랙 방향(a)으로의 구조체(3)의 배치 피치가 배치 피치(P)이면, 구조체(3)의 중심 위치(α)는 바람직하게는 선형의 휘선 노이즈의 발생을 억제할 수 있는 빈도에서 트랙간 방향(b)으로 변동한다. 구체적으로는, 구조체(3)의 중심 위치(α)는 바람직하게는 트랙 방향(a)에 대하여 소정 거리(소정 주기)(nP)(n은 자연수, 예를 들어 n=5) 이하의 거리에서 트랙간 방향(b)으로 변동한다. 보다 구체적으로는, 구조체(3)의 중심 위치(α)는 바람직하게는 트랙 방향(a)에 대하여 소정 개수(n)(n은 자연수, 예를 들어 n=5) 중 1개 이상의 비율로 트랙간 방향(b)으로 변동한다.
구조체의 배치 형태의 예
도 15a는 구조체의 배치 형태의 제1 예를 나타내는 개략도이다. 도 15a에 도시한 바와 같이, 제1 예에서는, 구조체(3)의 중심 위치(α)가 위블링하도록 변동된다. 구체적으로는, 구조체(3)의 중심 위치(α)를 워블링된 트랙(이하 워블 트랙이라 함)(Tw) 상에 배치한다.
워블 트랙(Tw)은 바람직하게는 서로 동기한다. 워블 트랙(Tw)을 서로 동기시킴으로써, (준)정사각형 격자 형상 또는 (준)육각형 격자 형상과 같은 단위 격자 형상을 유지하고, 따라서 충전율을 높게 유지할 수 있다. 워블 트랙(Tw)의 파형으로서는, 예를 들어 사인 곡선, 삼각파 등을 들 수 있지만, 이것에 한정되는 것은 아니다.
워블 트랙(Tw)의 주기(T) 및 진폭(A)은 규칙적이거나 또는 불규칙적이고, 선형의 휘선 노이즈의 발생 저감의 관점으로부터, 도 15b에 도시한 바와 같이, 주기(T) 및 진폭(A) 중 적어도 하나가 바람직하게는 불규칙적이고, 보다 바람직하게는 그들 둘 다가 불규칙적이다. 또한, 워블 트랙(Tw)의 진폭(A)의 변동은 주기 단위에 한정되는 것이 아니고, 진폭(A)은 1주기 내에서 변동할 수 있다.
도 15c는 구조체의 배치 형태의 제2 예를 나타내는 개략도이다. 도 15c의 구획(S1)에 도시한 바와 같이, 제2 예에서는, 각 구조체(3)의 중심 위치(α)를 독립적으로, 가상 트랙(Ti)에 대해 트랙간 방향(b)으로 서로에 대해 변동시킨다. 또한, 도 15c의 구획(S2)에 도시한 바와 같이, 트랙 방향(a)으로 서로 인접하는 소정개수의 구조체(3)에 의해 블록(구조체 군)(B)을 형성하고, 블록(B)을 1개의 변동 단위로 하여 구조체(3)의 중심 위치(α)를 변동시킬 수 있다. 여기에서, 구조체(3)의 중심 위치(α)의 변동은 규칙적이거나 또는 불규칙적이고, 바람직하게는 선형의 휘선 노이즈 발생 저감의 관점으로부터 불규칙적이다. 또한, 도 15c에는 1개의 열 내에 구획(S1) 및 구획(S2)으로 나타내는 2개의 배치 형태가 혼재하는 예를 나타내고 있지만, 배치 형태는 반드시 혼재되도록 사용할 필요는 없고, 어느 한쪽의 배치 형태를 반사 방지 광학 소자 표면 상에 형성할 수 있다.
산란광의 강도(Ib) 대 입사광의 강도(Ia)의 비
반사 방지 광학 소자의 표면 상에 의해 산란되는 산란광(Ls)의 강도(Ib)의 합계 대 반사 방지 광학 소자(1)의 표면 상에 입사하는 입사광의 강도(Ia)의 합계의 비(Ib/Ia)는 바람직하게는 1/500 미만, 보다 바람직하게는 1/5000 이하, 가장 바람직하게는 1/105 이하의 범위 내이다. 비(Ib/Ia)를 1/500 미만으로 하면, 선형의 휘선 노이즈의 발생을 억제할 수 있다.
5. 제5 실시양태
구조체의 배치 형태
도 16a는 본 발명의 제5 실시양태에 따른 반사 방지 광학 소자 표면의 일부의 확대 평면도이다. 도 16a에 도시한 바와 같이, 제5 실시양태는 동일 트랙 내에 서의 구조체(3)의 배치 피치(P)가 평균 배치 피치(Pm)에 대하여 변동하는 점에서 제4 실시양태와 상이하다.
변동 폭
도 16b는 구조체의 배치 피치(P)의 변동 폭을 설명하는 개략도이다. 트랙 피치(Tp)의 변동 폭(ΔTp)의 최대값을 ΔTpmax라고 할 경우, 배치 피치(P)의 변동 폭(ΔP)은 바람직하게는 ΔTpmax보다 크다. 이에 의해, 선형의 휘선 노이즈의 발생을 저감시킬 수 있다. 여기에서, 배치 피치(P)의 변동 폭(ΔP)은 기준으로서 평균 배치 피치(Pm)를 이용한 변동 폭이다.
평균 배치 피치(Pm)
평균 배치 피치(Pm)는 이하와 같이 얻을 수 있다.
우선, 반사 방지 광학 소자의 표면을 SEM을 이용해서 평면도로 촬영한다. 다음으로, 촬영한 SEM 사진으로부터 하나의 트랙(T)을 선택한다. 다음으로, 선택한 트랙(T) 상에 배치된 복수의 구조체(3)로부터 인접하는 2개의 구조체(3)를 1조 선택하고, 트랙 방향(a)의 배치 피치(P)를 얻는다. 전술한 배치 피치(P)를 얻는 처리를 촬영한 SEM 사진으로부터 무작위로 선택한 10군데에 대해서 행한다. 또한, 10군데에서 얻어진 배치 피치(P)를 단순하게 평균(산술 평균)함으로써 평균 트랙 피치(Pm)를 얻는다.
6. 제6 실시양태
제1 실시양태에서는, 촬상 장치로서 디지털 카메라(디지털 스틸 카메라)에 본 발명을 적용하는 경우를 예로서 설명했지만, 본 발명의 적용예는 이것에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 제6 실시양태에서는, 디지털 비디오 카메라에 본 발명을 적용한 예에 대해서 설명한다.
도 17은 본 발명의 제6 실시양태에 따른 촬상 장치의 구성의 일례를 나타내는 개략도이다. 도 17에 도시한 바와 같이, 제6 실시양태에 따른 촬상 장치(201)는 소위 디지털 비디오 카메라이며, 제1 렌즈군(L1), 제2 렌즈군(L2), 제3 렌즈군(L3), 제4 렌즈군(L4), 고체 촬상 소자(202), 저역 필터(203), 필터(204), 모터(205), 아이리스 날개(206) 및 전기 조광 소자(207)를 포함한다. 촬상 장치(201)에서는, 제1 렌즈군(L1), 제2 렌즈군(L2), 제3 렌즈군(L3), 제4 렌즈군(L4), 고체 촬상 소자(202), 저역 필터(203), 필터(204), 아이리스 날개(206) 및 전기 조광 소자(207)로 촬상 광학계를 형성한다.
제1 렌즈군(L1) 및 제3 렌즈군(L3)은 고정 렌즈이다. 제2 렌즈군(L2)은 줌 렌즈이다. 제4 렌즈군(L4)은 포커스 렌즈이다.
고체 촬상 소자(202)는 입사된 광을 전기 신호로 변환하여 신호 처리부(비도시)에 공급한다. 고체 촬상 소자(202)는, 예를 들어 CCD(전하 결합 소자)이다.
저역 필터(203)는, 예를 들어 고체 촬상 소자(202)의 전면에 설치된다. 저역 필터(203)는 화소 피치에 가까운 줄무늬 패턴의 화상을 촬영한 경우 생기는 가짜 신호(무아레)를 억제하는 데 이용되고, 예를 들어, 인공 수정으로 구성된다.
필터(204)는, 예를 들어 고체 촬상 소자(202)에 입사하는 광의 적외 영역을 커트하고 근적외 영역(630 nm 내지 700 nm)의 분광의 부유를 억제함으로써 가시 영역(400 nm 내지 700 nm)의 광 강도를 균일하게 하는 데 사용된다. 필터(204)는, 예를 들어 적외광 커트 필터(이하, IR 커트 필터)(204a), 및 IR 커트 필터(204a) 상에 IR 커트 코트를 적층시킴으로써 형성된 IR 커트 코트층(204b)을 포함한다. 여기에서, IR 커트 코트층(204b)은, 예를 들어 IR 커트 필터(204a)의 피사체측의 면 및 IR 커트 필터(204a)의 고체 촬상 소자(202)측의 면 중 적어도 하나에 형성된다. 도 17에는, IR 커트 필터(204a)의 피사체측의 면에 IR 커트 코트층(204b)이 형성되는 예를 나타낸다.
모터(205)는 제어부(비도시)로부터 공급된 제어 신호에 기초하여 제4 렌즈군(L4)을 이동시킨다. 아이리스 날개(206)는 고체 촬상 소자(202)에 입사하는 광량을 조정하는 데 사용되고, 모터(비도시)에 의해 구동된다.
전기 조광 소자(207)는 고체 촬상 소자(202)에 입사하는 광량을 조정하는 데 사용된다. 전기 조광 소자(207)는 적어도 염료계 색소를 포함한 액정으로 이루어지는 전기 조광 소자이며, 예를 들어 2색성 GH 액정으로 이루어진다.
촬상 광학계를 형성하는 제1 렌즈군(L1), 제2 렌즈군(L2), 제3 렌즈군(L3), 제4 렌즈군(L4), 저역 필터(203), 필터(204) 및 전기 조광 소자(207) 중 적어도 하나의 광학 소자 또는 광학 소자군(이하 광학부라 말함)의 표면 상에는 복수의 구조체가 형성된다. 구조체의 구성, 형상 및 배치 형태 등은, 예를 들어 전술한 제1 내지 제5 실시양태 중 임의의 하나와 동일할 수 있다.
구체적으로는, 촬상 광학계를 형성하는 광학부 중, 고체 촬상 소자(202)의 전방(피사체측)으로부터 이격하도록 설치된 필터(204) 또는 제3 렌즈군(L3)의 표면 상에 복수의 구조체를 형성하는 경우에는, 구조체의 구성, 형상 및 배치 형태 등은 바람직하게는 전술한 제1 내지 제5 실시양태 중 임의의 하나와 동일하다. 고체 촬상 소자(202)의 전방으로부터 이격하도록 설치된 필터(204) 및 제3 렌즈군(L3) 이외의 광학부의 표면 상에 복수의 구조체를 형성하는 경우에는, 구조체의 구성, 형상 및 배치 형태 등은 바람직하게는 전술한 제4 또는 제5 실시양태와 동일하다. 특히, 고체 촬상 소자(202)의 전방에 인접해서 설치된 저역 필터(203)의 표면 상에 복수의 구조체를 형성하는 경우에는, 구조체의 구성, 형상 및 배치 형태 등은 바람직하게는 전술한 제4 또는 제5 실시양태와 동일하다.
본 발명의 구성
또한, 본 발명은 이하의 구성도 가질 수 있다.
(1) 표면을 갖는 기체, 및 기체의 표면 상에 형성된 복수의 서브-파장 구조체를 포함하고, 복수의 서브-파장 구조체는 복수의 열을 형성하고, 서브-파장 구조체의 중심 위치는 열간 방향으로 변동하는 광학 소자. 여기에서, 광학 소자는 반사 방지 기능을 갖는 광학 소자이다. 기체는 서브-파장 구조체를 이용하여 반사 방지 기능을 부여하는 광학 소자 본체이다. 광학 소자 본체로서는, 예를 들어 렌즈, 필터, 반투과형 미러, 조광 소자, 프리즘, 편광 소자 등을 들 수 있지만, 이것에 한정되는 것은 아니다.
(2) 변동이 불규칙적인, (1)에 기재된 광학 소자.
(3) 열간 피치의 변동 폭(ΔTp)의 최대값을 ΔTpmax라고 할 경우, 서브-파장 구조체의 중심 위치가 열간 방향으로 ΔTpmax보다 크도록 변동되는, (1) 또는 (2)에 기재된 광학 소자.
(4) 열이 워블링된, (1) 또는 (2)에 기재된 광학 소자.
(5) 열의 워블 주기 또는 진폭 중 적어도 하나가 불규칙적인, (4)에 기재된 광학 소자.
(6) 서브-파장 구조체의 중심 위치가 열간 방향으로 서로에 대해 독립적으로 변동되는, (1) 또는 (2)에 기재된 광학 소자.
(7) 열 방향으로 인접한 서브-파장 구조체가 블록을 형성하고, 블록 단위로서 서브-파장 구조체의 중심 위치가 열간 방향으로 변동되는, (1) 또는 (2)에 기재된 광학 소자.
(8) 표면을 갖는 기체, 및 기체의 표면 상에 형성된 복수의 서브-파장 구조체를 포함하고, 복수의 서브-파장 구조체가 기체의 표면 상에 형성되어 복수의 열을 형성하고, 서브-파장 구조체의 배치 피치(P)가 평균 배치 피치(Pm)에 대하여 변동되는 광학 소자.
(9) 변동이 불규칙적인, (8)에 기재된 광학 소자.
(10) 열간 피치의 변동 폭의 최대값을 ΔTpmax라고 할 경우, 평균 배치 피치(Pm)에 대한 배치 피치(P)의 변동 폭(ΔP)이 ΔTpmax보다 크도록 변동되는, (8) 또는 (9)에 기재된 광학 소자.
(11) 서브-파장 구조체의 배치 피치(P)가 열 방향으로 서로에 대해 독립적으로 변동되는, (8) 또는 (9)에 기재된 광학 소자.
(12) 열 방향으로 인접한 서브-파장 구조체가 블록을 형성하고, 블록 단위로서 서브-파장 구조체의 배치 피치(P)가 열 방향으로 변동되는, (8) 또는 (9)에 기재된 광학 소자.
(13) 복수의 서브-파장 구조체가 형성된 표면을 갖는 1 또는 2 이상의 광학 소자를 포함하고, 광학 소자는 표면을 갖는 기체, 및 기체의 표면 상에 형성된 복수의 서브-파장 구조체를 포함하고, 복수의 서브-파장 구조체가 복수의 열을 형성하고, 서브-파장 구조체의 중심 위치가 열간 방향으로 변동되는 광학계.
(14) 변동이 불규칙적인, (13)에 기재된 광학계.
(15) 열간 피치의 변동 폭(ΔTp)의 최대값을 ΔTpmax라고 할 경우, 서브-파장 구조체의 중심 위치가 열간 방향으로 ΔTpmax보다 크도록 변동되는, (13) 또는 (14)에 기재된 광학계.
(16) 열이 워블링된, (13) 또는 (14)에 기재된 광학계.
(17) 열의 워블 주기 및 진폭 중 적어도 하나가 불규칙적인, (16)에 기재된 광학계.
(18) 서브-파장 구조체의 중심 위치가 열간 방향으로 서로에 대해 독립적으로 변동되는, (13) 또는 (14)에 기재된 광학계.
(19) 열 방향으로 인접한 서브-파장 구조체가 블록을 형성하고, 블록 단위로서 서브-파장 구조체의 중심 위치가 열간 방향으로 변동되는, (13) 또는 (14)에 기재된 광학계.
(20) 광학 소자를 통해서 광을 수광하는 촬상 소자를 더 포함하는, (13) 내지 (19) 중 어느 하나에 기재된 광학계.
(21) 복수의 서브-파장 구조체가 형성된 표면을 갖는 1 또는 2 이상의 광학 소자를 포함하고, 광학 소자는 표면을 갖는 기체, 및 기체의 표면 상에 형성된 복수의 서브-파장 구조체를 포함하고, 동일한 열 내에서의 서브-파장 구조체의 배치 피치(P)가 평균 배치 피치(Pm)에 대하여 변동되는 광학계.
(22) 변동이 불규칙적인, (21)에 기재된 광학계.
(23) 열간 피치의 변동 폭의 최대값을 ΔTpmax라고 할 경우, 평균 배치 피치(Pm)에 대한 배치 피치(P)의 변동 폭(ΔP)이 ΔTpmax보다 크도록 변동되는, (21) 또는 (22)에 기재된 광학계.
(24) 서브-파장 구조체의 개개의 배치 피치(P)가 열 방향으로 서로에 대해 독립적으로 변동되는, (21) 또는 (22)에 기재된 광학계.
(25) 열 방향으로 인접한 서브-파장 구조체가 블록을 형성하고, 블록 단위로서 서브-파장 구조체의 배치 피치(P)가 열 방향으로 변동되는, (21) 또는 (22)에 기재된 광학계.
(26) 광학 소자를 통해서 광을 수광하는 촬상 소자를 더 포함하는, (21) 내지 (25) 중 어느 하나에 기재된 광학계.
(27) (13) 내지 (26) 중 어느 하나에 기재된 광학계를 포함하는 촬상 장치.
(28) (13) 내지 (26) 중 어느 하나에 기재된 광학계를 포함하는 광학 기기.
(29) 복수의 서브-파장 구조체가 형성된 표면을 갖고, 복수의 서브-파장 구조체가 복수의 열을 형성하고, 서브-파장 구조체의 중심 위치가 열간 방향으로 변동되는 원반.
(30) 변동이 불규칙적인, (29)에 기재된 원반.
(31) 열간 피치의 변동 폭(ΔTp)의 최대값을 ΔTpmax라고 할 경우, 서브-파장 구조체의 중심 위치가 열간 방향으로 ΔTpmax보다 크도록 변동되는, (29) 또는 (30)에 기재된 원반.
(32) 열이 워블링되는, (29) 또는 (30)에 기재된 원반.
(33) 열의 워블 주기 및 진폭 중 적어도 하나가 불규칙적인, (32)에 기재된 원반.
(34) 서브-파장 구조체의 중심 위치가 열간 방향으로 서로에 대해 독립적으로 변동되는, (29) 또는 (30)에 기재된 원반.
(35) 열 방향으로 인접한 서브-파장 구조체가 블록을 형성하고, 블록 단위로서 서브-파장 구조체의 중심 위치가 열간 방향으로 변동되는, (29) 또는 (30)에 기재된 원반.
(36) 복수의 서브-파장 구조체가 형성된 표면을 갖고, 복수의 서브-파장 구조체가 복수의 열을 형성하고, 동일한 열 내에의 서브-파장 구조체의 배치 피치(P)가 평균 배치 피치(Pm)에 대하여 변동되는 원반.
(37) 변동이 불규칙적인, (36)에 기재된 원반.
(38) 열간 피치의 변동 폭의 최대값을 ΔTpmax라고 할 경우, 평균 배치 피치(Pm)에 대한 배치 피치(P)의 변동 폭(ΔP)이 ΔTpmax보다 크도록 변동되는, (36) 또는 (37)에 기재된 원반.
(39) 서브-파장 구조체의 배치 피치(P)가 열 방향으로 서로에 대해 독립적으로 변동되는, (36) 또는 (37)에 기재된 원반.
(40) 열 방향으로 인접한 서브-파장 구조체가 블록을 형성하고, 블록 단위로서 서브-파장 구조체의 배치 피치(P)가 열 방향으로 변동되는, (36) 또는 (37)에 기재된 원반.
실시예
본 발명을 실시예를 이용하여 설명하지만, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다.
트랙 피치와 산란광의 관계
RCWA(Rigorous Coupled Wave Analysis) 시뮬레이션을 통해, 트랙 피치와 산란광의 관계에 대해서 시험하였다.
시험예 1-1
표면 상에 복수의 서브-파장 구조체가 형성된 광학 소자를 상정하고, 광학 소자에 점광원으로부터 광이 조사된 경우에 산란광의 강도 분포를 시뮬레이션을 통해 얻었다.
시뮬레이션 조건은 이하와 같다.
서브-파장 구조체 배열: 사각형 격자
트랙 방향 배치 피치(P1): 250 nm
트랙 피치(Tp): 200 nm
서브-파장 구조체의 저면 형상: 타원형
서브-파장 구조체의 높이: 200 nm
구조체 형상: 포물선 형상(벨 형상)
편광: 무편광
굴절률: 1.5
시험예 1-2
시험예 1-2는 트랙 피치(Tp)가 250 nm인 것 이외에는, 시험예 1-1과 동일하였고, 산란광의 강도 분포를 시뮬레이션을 통해 얻었다.
도 18a는 시험예 1-1의 시뮬레이션 결과를 나타내는 도면이다. 도 18b는 시험예 1-2의 시뮬레이션 결과를 나타내는 도면이다. 도 18a 및 도 18b에서는, 종횡축(XY축):NA=±1.5의 범위의 산란광의 강도 분포를 나타내고 있고, 강도가 큰 위치를 밝게(희게) 표시하고 있다. 도 18a 및 도 18b의 중심(광축 부분)에 나타낸 산란광의 강도가 높은 부분은 입사광(0차 광)의 강도를 나타낸다.
전술한 시뮬레이션의 결과로부터 이하를 알 수 있었다.
시험예 1-1에서는, 산란광은 광축으로부터 멀어지고 있고, 따라서 시험예 1-1에서 상정한 광학 소자에서는, 시험예 1-2에서 상정한 광학 소자에 비해 NA<0.8의 범위 내에서 산란광의 강도가 작아지는 경향이 있다. 따라서, 시험예 1-1의 광학 소자에서는, 촬상 화상에 화상 노이즈(휘선 노이즈)를 저감시킬 수 있다.
시험예 1-2에서는, 산란광이 광축 근방에 존재하고, 따라서 NA<0.8의 범위에서 산란광의 강도가 커지는 경향이 있다. 따라서, 시험예 1-2의 광학 소자에서는, 촬상 화상에 화상 노이즈(휘선 노이즈)가 발생한다.
이상과 같이, 화상 노이즈의 발생 저감의 관점으로부터, 트랙 피치(트랙간 방향의 배치 피치)(Tp)는 바람직하게는 좁다.
트랙 피치의 변동량과 산란광의 관계
RCWA(Rigorous Coupled Wave Analysis) 시뮬레이션을 통해, 트랙 피치의 변동량 및 서브-파장 구조체의 배열 형태와 산란광의 관계에 대해서 시험하였다.
시험예 2-1
표면 상에 복수의 서브-파장 구조체가 형성된 광학 소자를 상정하고, 광학 소자에 대하여 점광원으로부터 광이 조사된 경우에 산란광의 강도 분포를 시뮬레이션을 통해 얻었다.
시뮬레이션 조건은 이하와 같다.
서브-파장 구조체 배열: 사각형 격자
트랙 방향 배치 피치(P1): 250 nm
트랙 피치(Tp)의 중심값: 250 nm
트랙 피치(Tp)의 변동량의 최대값: 32 nm
서브-파장 구조체의 저면 형상: 타원형
서브-파장 구조체의 높이: 200 nm
구조체 형상: 포물선 형상(벨 형상)
편광: 무편광
굴절률: 1.5
시험예 2-2
시험예 2-2는 트랙 피치(Tp)의 변동량의 최대값이 △Tp=8 nm인 것 이외에는, 시험예 2-1과 동일하고, 산란광의 강도 분포는 시뮬레이션을 통해 얻었다.
시험예 2-3
시험예 2-3은 트랙 피치(Tp)의 변동량의 최대값이 △Tp=8 nm이고 트랙이 워블링된 것 이외에는, 시험예 2-1과 동일하고, 산란광의 강도 분포는 시뮬레이션을 통해 얻었다.
도 19a 및 도 19b는 시험예 2-1의 시뮬레이션 결과를 나타내는 도면이다. 도 20a 및 도 20b는 시험예 2-2의 시뮬레이션 결과를 나타내는 도면이다. 도 21a 및 도 21b는 시험예 2-3의 시뮬레이션 결과를 나타내는 도면이다. 도 19a, 도 20a 및 도 21a에서는, 종횡축(XY축):NA=±1.5의 범위 내에서의 산란광의 강도 분포를 나타내고 있고, 강도가 큰 위치를 밝게(희게) 표시하고 있다. 또한, 도 19a, 도 20a 및 도 21a의 중심(광축 부분)에 나타낸 산란광의 강도가 높은 부분은 입사광(0차 광)의 강도를 나타낸다. 또한, 시험예 2-1의 헤이즈 값은 실측을 통해 얻어지는 헤이즈 값(모스-아이(moth-eye)에 상당하는 헤이즈 값)에 가깝고, 따라서 시험예 2-1 내지 시험예 2-3의 시뮬레이션에서 상정한 모델은 타당한 것으로 판단될 수 있다.
시험예 2-1 내지 2-3에 대해서, 띠 형상 산란광의 광량의 합계(ILb) 대 입사광의 광량의 합계(ILa)의 비((ILb/ILa)×100％)를 이하에 나타낸다.
시험예 2-1: 0.2％(산란광의 강도의 합계(Ib) 대 입사광의 강도의 합계(Ia)의 비(Ib/Ia): 1/500)
시험예 2-2: 0.02％(산란광의 강도의 합계(Ib) 대 입사광의 강도의 합계(Ia)의 비(Ib/Ia): 1/5000)
시험예 2-3: 0.001％(산란광의 강도의 합계(Ib) 대 입사광의 강도의 합계(Ia)의 비(Ib/Ia): 1/105)
전술한 시뮬레이션 결과로부터 이하를 알 수 있었다.
시험예 2-1의 시뮬레이션 결과로부터, 트랙 피치(Tp)의 변동량(ΔTp)의 최대값이 크면 휘선 노이즈가 발생함을 알 수 있었다.
시험예 2-2의 시뮬레이션 결과로부터, 트랙 피치(Tp)의 변동량(ΔTp)의 최대값이 작으면 휘선 노이즈의 발생을 억제할 수 있고, 따라서 트랙 피치의 변동량을 고정밀도로 조절함으로써, 휘선 노이즈의 발생 억제 효과를 달성할 수 있음을 알 수 있었다.
시험예 2-3의 시뮬레이션 결과로부터, 트랙 피치(Tp)의 변동량(ΔTp)의 최대값이 작고 트랙을 비주기적 주파수에서 워블링시켜 변동시키면, 휘선 노이즈의 발생을 더욱 억제할 수 있음을 알 수 있었다.
휘선 노이즈의 발생 억제의 관점으로부터, 산란광의 강도 대 입사광의 강도의 비율은 바람직하게는 1/500 미만, 보다 바람직하게는 1/5000 이하, 가장 바람직하게는 1/105 이하의 범위 내이다.
이상과 같이, 본 발명의 실시양태에 대해서 상세히 설명했지만, 본 발명은 전술한 실시양태에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상에 기초하여 다양한 변형이 가능하다.
예를 들어, 본 발명의 실시양태에 따른 광학 소자는 촬상 장치뿐 아니라, 현미경 또는 노광 장치 등에도 적용할 수 있다.
또한, 예를 들어, 실시양태에서 전술한 구성, 방법, 공정, 형상, 재료, 수치 등은 단지 일례이고, 필요에 따라 이것과 상이한 구성, 방법, 공정, 형상, 재료, 수치 등을 이용할 수 있다.
또한, 실시양태에서 전술한 구성, 방법, 공정, 형상, 재료, 수치 등은 본 발명의 사상을 일탈하지 않고 범주 내에서 서로 조합될 수 있다.
또한, 전술한 실시양태에서는, 본 발명을 촬상 장치에 적용하는 일례에 대해서 설명했지만, 본 발명은 이 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명은 복수의 서브-파장 구조체가 표면(입사면 또는 출사면 중 적어도 하나)에 형성된 광학 소자를 갖는 광학계 또는 그것을 구비한 광학 장치에 대하여 적용할 수 있다. 예를 들어, 본 발명은 현미경 및 노광 장치 등에 적용할 수 있다.
또한, 본 발명은 디지털식 촬상 장치에 적용한 일례를 설명했지만, 본 발명은 아날로그식 촬상 장치에 적용할 수 있다.
본 발명은 2011년 3월 23일자로 일본 특허청에 출원된 일본 우선권 특허 출원 제2011-064500호에 개시된 것과 관련된 주제를 포함하고, 그의 전문은 여기에 참조로서 포함된다.
첨부된 청구범위 또는 그의 균등물의 범주 내에서, 설계 요건 및 다른 인자에 따라서 다양한 변형, 조합, 부조합 및 변경이 일어날 수 있음을 당업계의 기술자들은 이해할 것이다.

Claims (21)

  1. 복수의 서브-파장(sub-wavelength) 구조체를 포함하는 표면을 갖는 광학 소자를 포함하고,
    상기 복수의 서브-파장 구조체는 상기 광학 소자의 상기 표면 또는 그 위에 복수 열의 트랙을 포함하고,
    상기 복수 열의 트랙 간의 제1 피치 Tp 는 트랙간 방향에서 변동하고,
    인접하는 서브-파장 구조체의 중심 위치 간의 제2 피치 P 는 상기 트랙간 방향에 수직인 방향에서 변동하고,
    상기 제2 피치 P의 변동에 의해 얻어진 변동 폭 ΔP 은 상기 제1 피치 Tp의 변동에 의해 얻어진 복수의 변동 폭 ΔTp 중 최대값인 ΔTpmax 보다 큰, 광학계
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광학 소자를 통해서 광을 수광하는 촬상 영역을 포함하는 촬상 장치를 더 포함하고,
    상기 광학 소자의 상기 표면은 입사광을 산란하여 산란광을 발생시키는 적어도 하나의 구획을 포함하고,
    상기 산란광의 강도 분포가 이방성을 갖는, 광학계.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 산란광의 강도 분포가 개구수 NA에 따라 상이한, 광학계.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 산란광의 강도 분포의 단위 입체각당 강도가 개구수 NA>0.8에서보다 개구수 NA≤0.8의 범위에서 더 작은, 광학계.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 촬상 영역에서의 상기 산란광의 강도 분포의 최대값이 상기 촬상 영역의 외측 영역에서의 상기 산란광의 강도 분포의 최대값보다 작은, 광학계.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 복수 열의 트랙 중 한 열의 트랙에서 상기 복수의 서브-파장 구조체 중 두 개의 중심 위치 간의 거리가 기준 피치에 비해서 변동하는, 광학계.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 복수 열의 트랙의 형상이 선형 또는 원호형인, 광학계.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 서브-파장 구조체가 격자 패턴을 형성하고,
    상기 격자 패턴은 육각형 격자 패턴, 준육각형 격자 패턴, 정사각형 패턴 및 준정사각형 패턴 중 적어도 하나인, 광학계.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 광학 소자를 통해 광을 수광하도록 구성된 촬상 영역을 갖는 광학 장치를 더 포함하고,
    상기 촬상 영역이 2조의 변을 갖는 직사각 형상을 갖고,
    상기 복수 열의 트랙의 방향이 상기 2조의 변 중 1조의 변의 연장 방향과 평행한, 광학계.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 2조의 변은 1조의 짧은 변 및 1조의 긴 변을 포함하고,
    상기 복수 열의 트랙의 방향은 상기 긴 변의 연장 방향과 평행한, 광학계.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 복수의 서브-파장 구조체의 각 서브-파장 구조체가 장축 및 단축을 갖는 타원형의 저면을 갖는 뿔체형이고,
    상기 저면의 상기 장축의 방향이 상기 복수 열의 트랙의 방향에 대응하는, 광학계.
  12. 복수의 서브-파장(sub-wavelength) 구조체를 포함하는 표면을 갖는 광학 소자를 포함하고,
    상기 복수의 서브-파장 구조체는 상기 광학 소자의 상기 표면 또는 그 위에 복수 열의 트랙을 포함하고,
    상기 복수 열의 트랙 간의 제1 피치 Tp 는 트랙간 방향에서 변동하고,
    인접하는 서브-파장 구조체의 중심 위치 간의 제2 피치 P 는 상기 트랙간 방향에 수직인 방향에서 변동하고,
    상기 제2 피치 P의 변동에 의해 얻어진 변동 폭 ΔP 은 상기 제1 피치 Tp의 변동에 의해 얻어진 복수의 변동 폭 ΔTp 중 최대값인 ΔTpmax 보다 큰, 촬상 장치.
  13. 복수의 서브-파장(sub-wavelength) 구조체를 포함하는 표면을 갖는 광학 소자를 포함하고,
    상기 복수의 서브-파장 구조체는 상기 광학 소자의 상기 표면 또는 그 위에 복수 열의 트랙을 포함하고,
    상기 복수 열의 트랙 간의 제1 피치 Tp 는 트랙간 방향에서 변동하고,
    인접하는 서브-파장 구조체의 중심 위치 간의 제2 피치 P 는 상기 트랙간 방향에 수직인 방향에서 변동하고,
    상기 제2 피치 P의 변동에 의해 얻어진 변동 폭 ΔP 은 상기 제1 피치 Tp의 변동에 의해 얻어진 복수의 변동 폭 ΔTp 중 최대값인 ΔTpmax 보다 큰, 광학 기기.
  14. 광학 소자로서,
    상기 광학 소자의 표면에 복수의 서브-파장(sub-wavelength) 구조체를 포함하고,
    상기 복수의 서브-파장 구조체는 격자 패턴으로 배치되고,
    상기 복수의 서브-파장 구조체는 상기 표면 또는 그 위에 복수 열의 트랙을 포함하고,
    상기 복수 열의 트랙 간의 제1 피치 Tp 는 트랙간 방향에서 변동하고,
    인접하는 서브-파장 구조체의 중심 위치 간의 제2 피치 P 는 상기 트랙간 방향에 수직인 방향에서 변동하고,
    상기 제2 피치 P의 변동에 의해 얻어진 변동 폭 ΔP 은 상기 제1 피치 Tp의 변동에 의해 얻어진 복수의 변동 폭 ΔTp 중 최대값인 ΔTpmax 보다 큰, 광학 소자.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 격자 패턴은, 육각형 격자 패턴, 준육각형 격자 패턴, 정사각형 패턴 및 준정사각형 패턴 중 적어도 하나인, 광학 소자.
  16. 제9항에 있어서,
    상기 광학 소자의 상기 표면은 입사광을 산란하여 산란광을 발생시키는 적어도 하나의 구획을 갖는, 광학계.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 촬상 영역에 도달하는 상기 산란광 성분의 총합은 상기 촬상 영역 이외의 영역에 도달하는 산란 광 성분의 총합보다 작은, 광학계.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 서브-파장 구조체의 중심 위치는 트랙 방향에 대하여 자연수 개수 중 한 개 이상의 비율로 트랙간 방향으로 변동하는, 광학계.
  19. 제14항에 있어서,
    상기 복수의 서브-파장 구조체의 중심 위치는 트랙 방향에 대하여 자연수 개수 중 한 개 이상의 비율로 트랙간 방향으로 변동하는, 광학 소자.
  20. 제6항에 있어서,
    상기 기준 피치는 상기 복수 열의 트랙 중 한 열의 트랙에서 상기 복수의 서브-파장 구조체의 중심 위치 간의 거리의 평균인, 광학계.
  21. 제1항에 있어서,
    상기 제2 피치와 제3 피치에 기초하여 기준 피치가 산출되고,
    상기 제3 피치는 상기 복수 열의 트랙 중 한 열의 트랙에 대하여 경사진 방향으로 측정되는, 광학계.
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