WO2005040864A1 - 反射防止構造体を有する光学素子、および反射防止構造体を有する光学素子の製造方法 - Google Patents

反射防止構造体を有する光学素子、および反射防止構造体を有する光学素子の製造方法 Download PDF

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optical element
molding
press
reflection structure
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Makoto Umetani
Yoshiyuki Shimizu
Yoshiharu Yamamoto
Michihiro Yamagata
Yasuhiro Tanaka
Hiroshi Yamaguchi
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Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
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    • Y02P40/57—Improving the yield, e-g- reduction of reject rates

Definitions

  • Optical element having anti-reflection structure and method of manufacturing optical element having anti-reflection structure
  • the present invention relates to an optical element having an anti-reflection structure and a method for manufacturing the element, and more particularly, to an optical element having an anti-reflection structure and made of multi-component glass, and a method for manufacturing the same. .
  • the proposed antireflection structure has very fine irregularities with submicron pitch and an aspect ratio of 1 or more.
  • a fine processing method using dry etching has been proposed.
  • Japanese Patent Publication No. Sho 62-28091 discloses that a hard metal or cermet containing WC as a main component is used as a mold material, and a noble metal-based protective film is formed on the surface of a mold manufactured using the mold material. Are disclosed. And by using a powerful configuration mold
  • the optical function surface of the mold main body which also has the power of boron nitride, chromium nitride, chromium carbide, chromium oxide, silicon carbide, carbon, platinum, or a cemented carbide, is less than lOnm.
  • a precious metal-based protective film is coated on the surface of a mold described in Japanese Patent Publication No. Sho 62-28091, which is manufactured using a cemented carbide or cermet containing WC as a main component as a mold material.
  • a mold described in Japanese Patent Publication No. Sho 62-28091
  • the mold releasability between the mold and the glass is fairly good.
  • An optical element having a prevention structure cannot be precisely molded.
  • the mold can be released without cooling.
  • the material of the mold body is formed in a concave-convex shape of the antireflection structure. It is very difficult to process it.
  • an optical element having an antireflection structure is manufactured by press molding
  • the pressing surface of the mold used for shaping must have an inverted shape of the optical element, but it may be very difficult to form the inverted shape depending on the shape of the optical element.
  • a microlens array or the like generally, after a cylindrical resist pattern is formed, the resist pattern is heated and softened, a lens shape is formed by surface tension, and then dry etching is performed. In this case, it is very difficult to form a concave shape with a force shape, which is easy to form a convex shape. Therefore, it is very difficult to manufacture a mold for forming a microlens array having a concave shape. Further, an antireflection structure is formed on the mold, and a mold for forming a microlens array having an antireflection structure is formed. Gaining additional difficulties.
  • the present invention has been made to solve the above-mentioned problems in the conventional technology, and is an optical element having a high-precision anti-reflection structure that is free from pattern displacement and has a large area.
  • An object of the present invention is to provide a method for manufacturing an optical element having an antireflection structure that can be molded, and an optical element having an antireflection structure manufactured by the method.
  • a multi-component glass element is provided with an anti-reflection structure having a plurality of cones arranged in units of cones having an aspect ratio of not less than a unit.
  • the present invention relates to a method for manufacturing an optical element comprising a multi-component glass having a surface having an anti-reflection structure in which a large number of cones are arranged in units of cones having an aspect ratio of not less than ⁇ . Heating the multi-component glass material with a mold having a shape corresponding to the antireflection structure to be formed, and pressing the molded multi-component glass material to a temperature at which the formed multi-component glass material does not deform. Releasing the mold before cooling.
  • the invention's effect is achieved by the following method for manufacturing an optical element.
  • the method for manufacturing an optical element of the present invention it is possible to release an optical material by press-molding a mold for forming an anti-reflection structure without cooling. Generation of thermal stress due to difference in thermal expansion coefficient between mold and press-formed optical material Can be prevented, and the accuracy of the pattern transferred to the optical material can be increased. As a result, it is possible to repeatedly mold an optical element having a high-precision anti-reflection structure that does not cause pattern shift over a large area.
  • the optical element is manufactured by press molding using an anti-reflection structure molding die. The optical element can be molded with good reproducibility. As a result, mass productivity is dramatically improved, and production costs can be significantly reduced.
  • FIG. 1 is a sectional view showing a mold for press-molding an optical element having an anti-reflection structure according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a process diagram showing a manufacturing process of an antireflection structure molding die according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a process diagram showing a molding process of an optical element having an anti-reflection structure according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a process diagram showing a method for press-molding an optical element having an antireflection structure according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a process diagram showing a manufacturing process of an antireflection structure molding die according to a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing a master mold for molding an antireflection structure for producing a press mold for an optical element having an antireflection structure according to a fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a process diagram showing a manufacturing process of a master mold for molding an antireflection structure according to a fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a process chart showing a molding process of a replica mold for molding an antireflection structure according to a fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a process diagram showing a press molding method of a replica mold for molding an anti-reflection structure according to a fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 shows an optical system having an antireflection structure according to a fifth embodiment of the present invention. Sectional view showing a die for press forming of elements
  • FIG. 11 is a process chart showing a molding process of an optical element having an anti-reflection structure according to a fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a process chart showing a method for press-molding an optical element having an anti-reflection structure according to a fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a process diagram showing a process of manufacturing a quartz microlens array serving as a base of a master for forming an anti-reflection structure according to an eighth embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a process diagram showing a molding process of a mold for forming an anti-reflection structure according to an eighth embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a sectional view showing a press-molding die for an optical element having an antireflection structure according to a first embodiment of the present invention.
  • reference numeral 1 denotes a 20 mm ⁇ 2 Omm ⁇ 5 mm quartz glass substrate. Quartz glass is a material having excellent high-temperature strength, heat resistance, and low surface roughness due to dry etching.
  • the antireflection structure 2 was formed.
  • a quartz glass substrate 1 is used as a mold 3 for forming an antireflection structure.
  • FIG. 2A the surface (pressed surface) of the quartz glass substrate 1 was smoothed by high precision grinding and polishing (Ra about 2 nm).
  • a Cr film 20 having a thickness of 0.1 m was formed on the surface (pressed surface) of the smoothed quartz glass substrate 1 by using a sputtering method.
  • FIG. 2C a PMMA resist 21 having a thickness of 0.3 ⁇ m was formed on the surface of the Cr film 20 by spin coating.
  • a cylindrical pattern 22 of 0.15 m in diameter made of PMMA resist was formed at a pitch of 0.15 m on the surface of the Cr film 20 by using an EB (electron beam) drawing method.
  • the Cr film 20 was wet-etched to form a cylindrical pattern of Cr corresponding to the antireflection structure 2 on the surface (pressed surface) of the quartz glass substrate 1 as a mask. (Cr mask 23).
  • the Cr masks 23 are formed in an array at a pitch equal to or less than the wavelength used.
  • the quartz glass substrate 1 on which the cylindrical Cr mask 23 is formed is placed in an RF dry etching apparatus, and the surface of the quartz glass substrate 1 is cleaned using CHF + 0 gas.
  • the Cr mask 23 is etched little by little together with the quartz glass substrate 1, and the width is reduced.
  • a conical antireflection structure 2 having a pitch of 0.15 ⁇ m and a height of 0.15 ⁇ m is formed on the surface (pressed surface) of the quartz glass substrate 1.
  • the surface roughness after etching was almost the same as the slightly polished surface.
  • an Ir Rh alloy film with a thickness of 0.05 m for surface protection is formed on the surface (pressed surface) of the quartz glass substrate 1 on which the conical anti-reflection structure 2 is formed, using a sputtering method. Formed.
  • the anti-reflection structure forming mold 3 was obtained.
  • the lower mold 4 has the following structure. That is, as shown in FIG. 1, a 15 mm X 15 mm X 0.5 mm depression 4a was formed in the center portion of a cemented carbide mainly composed of 20 mm X 2 Omm X 5 mm WC, and the depression 4a was formed. On the surface, an Ir-Rh alloy film for protecting the surface is formed at a thickness of 0.5 / zm by using a sputtering method.
  • FIG. 3 shows an optical system having an anti-reflection structure according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a process chart showing a process for forming an element, and
  • FIG. 4 is a process chart showing a press-forming method for an optical element having an antireflection structure according to the first embodiment of the present invention.
  • the above-described anti-reflection structure molding die 3 is fixed to an upper head 5 of a molding machine covered with a chamber 15 as an upper die 6. Together with the press stage 8 was heated to a predetermined temperature (here, 590 ° C.). The temperature of preheating stage 7 also increased to 590 ° C.
  • a crown-type borosilicate glass of 15 mm XI 5 mm X I.
  • the lower mold 10 on which the optical material 11 was placed was transferred from the preheating stage 7 to the press stage 8 also set at 590 ° C.
  • the cylinder 13 was lowered, and the optical material 11 was pressed at 1000 N for 3 minutes by the upper die 6 set at 590 ° C. and fixed to the upper head 5 (FIGS. 4A and 4B). reference).
  • the upper die 6 is raised together with the upper head 5, and the upper die 6 is released from the press-formed optical material 11 (see FIG. 4B, C).
  • the reason that the upper mold 6 can be released from the press-molded optical material 11 without cooling (at a high temperature) is that the wettability with the optical material 11 is poor. . In other words, oxides and metals cannot be released without cooling (at high temperature). Carbon (C) (or boron nitride (BN)) has very poor wettability. It can be released without cooling (at high temperature).
  • the press-molded optical material 11 is placed on the lower mold 10.
  • the lower mold 10 on which the press-molded optical material 11 is placed is transferred from the press stage 8 to the cooling stage 9 set at 300 ° C., where it is placed for 3 minutes. Cooled.
  • optical material 11 press-molded together with the lower mold 10 is taken out from the mold outlet 14 of the chamber 15, and the press-molded optical material 11 is removed from the lower mold 10.
  • the release agent 16 was removed.
  • an optical element 17 having an anti-reflection structure was obtained (see FIG. 4C).
  • the upper mold 6 (the anti-reflection structure molding mold 3) from the press-molded optical material 11 without cooling.
  • the upper mold 6 (the anti-reflection structure molding mold 3) and the optical material 11 to be pressed are prevented from generating thermal stress due to a difference in the coefficient of thermal expansion, and the pattern transferred to the optical material 11 is prevented. Accuracy can be improved. As a result, it is possible to repeatedly mold the optical element 17 having a high-precision anti-reflection structure without a pattern shift over a large area.
  • the optical element 17 is manufactured by press molding using the anti-reflection structure molding die 3, so that the optical element 17 having the anti-reflection structure is molded with good reproducibility. can do. As a result, mass productivity is dramatically improved, and production costs can be significantly reduced.
  • quartz glass is used as a mold material having excellent high-temperature strength, heat resistance, and low surface roughness due to dry etching.
  • the material is not necessarily limited to quartz glass.
  • silicon, a Ni alloy, a material obtained by forming an SiO film or a Si film on a hard metal and the like may be used as a mold material.
  • a crown-based borosilicate glass is used as the optical material 11.
  • a multi-component optical material is not necessarily limited to the crown-based borosilicate glass. It may be glass or resin. Aluminosilicate glass, flint glass, phosphate glass and the like are used in addition to borosilicate glass as the multi-component glass, and acrylic, fluorine resin, polyethylene, polyolefin and the like are used as the resin. Since the anti-reflection structure is formed by molding, it is possible to obtain an optical element having a large aspect ratio and an anti-reflection structure even if multi-component glass or resin is used as the optical material 11.
  • an Ir-Rh alloy film is used as a thin film for surface protection, but an Ir Rh alloy film is not necessarily used as a thin film for surface protection. It is not limited.
  • the thin film for protecting the surface only needs to contain at least one metal selected from the group consisting of Pt, Pd, Ir, Rh, Os, Ru, Re, W and Ta.
  • Release agent 16 is light If the surface of the optical material 11 is uniformly applied to the surface of the optical material 11 or there is no thin film for protecting the surface, the optical material 11 partially directly contacts the mold, is completely welded, and is completely released. You will not be able to let them. If the mold is forcibly released, the optical material 11 is cracked. A thin film for protecting the surface, such as an Ir Rh alloy film, is to prevent this.
  • a cylindrical Cr mask corresponding to the antireflection structure 2 is formed on the surface (pressed surface) of the quartz glass substrate 1, but this is not necessarily required. It is not limited to the configuration.
  • a mask may be formed using a material such as Ni, Au, or C, or a polygonal column-shaped mask may be formed.
  • the resist is patterned into a columnar or polygonal column using electron beam lithography.
  • the resist may be puttered in a columnar or polygonal shape.
  • the mask is formed in a columnar or polygonal column by wet etching, but the mask is formed in a columnar or polygonal column by dry etching. May be.
  • the press molding die of the present embodiment is different from the press molding die of the first embodiment in the following points. That is, in the present embodiment, when fabricating the anti-reflection structure molding die 3, the surface protection (pressing surface) of the quartz glass substrate 1 on which the conical anti-reflection structure 2 is formed is applied. Instead of forming an IrRh alloy film, a carbon (C) film for mold release was formed with a thickness of 0.05 / zm. For this reason, in the present embodiment, unlike the first embodiment, a release agent for release is not applied to the surface of the optical material 11 to be press-molded.
  • the method of manufacturing the optical element 17 having the anti-reflection structure using the anti-reflection structure forming mold 3 and the lower mold 4 is the same as in the first embodiment (see FIG. 3, see Figure 4 ), And the description is omitted here. Also in this embodiment, for the same reason as in the first embodiment, the upper mold 6 (the antireflection structure molding mold 3) is released from the press-molded optical material 11 without cooling. Accordingly, it is possible to repeatedly mold the optical element 17 having a high-precision antireflection structure, which does not cause a pattern shift, over a large area.
  • the surface (press surface) of the quartz glass substrate 1 on which the conical anti-reflection structure 2 is formed is released.
  • a carbon (C) film is formed for this purpose, the thin film for release is not limited to a carbon (C) film.
  • a boron nitride (BN) film is used. May be.
  • the same mold as in the first embodiment was used as a press-molding die for the optical element 17 having the antireflection structure (see FIG. 1).
  • the molding process of the optical element 17 having the anti-reflection structure according to the present embodiment is substantially the same as that of the first embodiment.
  • the molding process of the present embodiment differs from the molding process of the first embodiment in the following points. That is, in the present embodiment, the molding of the optical element 17 having the antireflection structure is performed while introducing N and CO (10 vol.%) Into the molding machine from the atmosphere gas inlet 18 of the chamber 15. went.
  • Another advantage is that the optical element 17 having a high-precision antireflection structure can be repeatedly formed.
  • the optical material 11 having poor releasability between the upper mold 6 (the anti-reflection structure molding mold 3) and the optical material 11 was pressed.
  • the upper mold 6 (the anti-reflection structure molding mold 3) cannot be released from the press-molded optical material 11 (at the same temperature (590 ° C.)).
  • the temperature is lowered to 400 ° C.
  • the upper mold 6 comes to be released from the press-molded optical material 11, so that after cooling in the cooling stage 9, the optical element 17 having the anti-reflection structure is removed. Take out and observe the surface did.
  • the force at which the optical element pattern having the anti-reflection structure is precisely formed in the center portion The deviation of the pattern increases as the central force increases, and the optical element pattern having the anti-reflection structure doubles near the outer periphery. Had become. This is because, after the optical material 11 is pressed, the upper die 6 (the anti-reflection structure molding die 3) is cooled, and the upper die 6 (the anti-reflection structure molding die 3) is separated from the optical material 11 that is press-molded.
  • N and CO (10 vol.%) are introduced into the molding machine.
  • the upper mold 6 (the antireflection structure molding mold 3) from the press-molded optical material 11 while maintaining the temperature at which the press molding is performed.
  • the upper mold 6 can be released from the press-molded optical material 11 without cooling (at high temperature) only by adsorbing CO gas on the optical material 11 and the surface of the mold.
  • molding of the optical element 17 having the anti-reflection structure is performed by introducing N and CO (10 vol.%) Into the molding machine from the atmosphere gas inlet 18 of the chamber 15.
  • N 2 nitrogen
  • Ar argon
  • a plano-convex lens having a conical microstructure with a pitch of 0.15 m and a depth of 0.15 m on one side, which is a convex surface is manufactured. Will be described.
  • FIG. 5 is a process chart schematically showing a method for producing an anti-reflection structure forming mold used in the fourth embodiment of the present invention.
  • the surface (pressed surface) of a cylindrical quartz glass substrate 25 having a thickness of 10 mm and a diameter of 5 mm, which is a mold for press-molding an optical element having an anti-reflection structure is raised.
  • PMMA resist 26 0.5 ⁇ m thick
  • the X-ray lithography mask 28 is moved with high precision while irradiating the X-ray 27, so that the surface (pressed surface) of the quartz glass substrate 25 has anti-reflection.
  • a mask 29 corresponding to the structure a conical pattern made of PMMA resist and having a diameter of 0.15 m and a height of 0.3 ⁇ m was formed at a pitch of 0.15 m.
  • the masks 29 are formed in an array at a pitch equal to or less than the wavelength used.
  • the quartz glass substrate 25 on which the mask 29 made of the PMMA resist is formed is placed in an RF dry etching apparatus, and is subjected to CHF + 0 gas.
  • the surface (pressed surface) of the quartz glass substrate 25 on which the cone-shaped anti-reflection structure 30 is formed is coated with an Ir-Rh alloy for surface protection through a Cr film using a sputtering method.
  • a gold film was formed with a thickness of 0.05 m.
  • the lower mold has the following structure. That is, a cylinder with a thickness of 10 mm and a diameter of 5 mm An Ir Rh alloy film with a thickness of 0.5 m is formed on the surface of a cemented carbide mainly composed of wc by sputtering to protect the surface.
  • the method for manufacturing an optical element (plano-convex lens) having an anti-reflection structure using the anti-reflection structure forming die (upper die) 31 and the lower die is the same as in the first embodiment. Therefore, the description is omitted here (see FIGS. 3 and 4).
  • the upper mold (the antireflection structure molding mold 31) is released from the press-molded optical material 11 without cooling. This makes it possible to repeatedly mold an optical element (a plano-convex lens) having a high-precision antireflection structure without a pattern shift over a large area.
  • a force for forming a conical mask 29 corresponding to the antireflection structure on the surface (pressed surface) of the quartz glass substrate 25 is not necessarily limited to this configuration.
  • a non-limiting example, a polygonal pyramid-shaped mask may be formed.
  • FIG. 6 is a sectional view showing a master mold for forming an antireflection structure for producing a press-molding die for an optical element having an antireflection structure according to a fifth embodiment of the present invention.
  • reference numeral 51 denotes a 20 mm ⁇ 20 mm ⁇ 5 mm quartz glass substrate. Quartz glass is a material with excellent high-temperature strength, heat resistance, and low surface roughness due to dry etching.
  • a conical antireflection structure 52 having a pitch of 0.15 m and a height of 0.15 m is formed on the surface (pressed surface) of the quartz glass substrate 51, and the antireflection structure 52 is formed.
  • a quartz glass substrate 51 is used as a master mold 53 for forming an anti-reflection structure.
  • FIG. 7A first, the surface (pressed surface) of the quartz glass substrate 51 was smoothed by high precision grinding and polishing (Ra about 2 nm).
  • a Cr film 75 was formed with a thickness of 0 .: Lm on the surface (pressed surface) of the quartz glass substrate 51 which had been smoothed by sputtering, using a sputtering method.
  • FIG. 7C a PMMA resist 76 having a thickness of 0.1 m was formed on the surface of the Cr film 75 by spin coating.
  • FIG. 7A first, the surface (pressed surface) of the quartz glass substrate 51 was smoothed by high precision grinding and polishing (Ra about 2 nm).
  • FIG. 7B a Cr film 75 was formed with a thickness of 0 .: Lm on the surface (pressed surface) of the quartz glass substrate 51 which had been smoothed by sputtering, using a sputtering method.
  • FIG. 7C a PMMA resist 76 having a thickness of 0.1 m
  • a cylindrical pattern 77 having a diameter of 0.15 m made of PMMA resist is formed at a pitch of 0.15 m on the surface of the Cr film 75 using an EB (Electron Beam) drawing method. did.
  • the Cr film 75 was wet-etched to form a cylindrical pattern of Cr corresponding to the antireflection structure 52 on the surface (pressed surface) of the quartz glass substrate 51 as a mask (FIG. 7E).
  • Cr mask 78 This mask is formed in an array at a pitch equal to or less than the wavelength used.
  • the quartz glass substrate 51 on which the cylindrical Cr mask 78 was formed was placed in an RF dry etching apparatus, and the quartz glass substrate 51 was formed using CHF + 0 gas.
  • the surface of 51 was etched.
  • the Cr mask 78 is also etched little by little together with the quartz glass substrate 51, and the width is reduced.
  • a conical antireflection structure 52 having a pitch of 0.15 m and a height of 0.15 ⁇ m is formed on the surface (pressed surface) of the quartz glass substrate 51.
  • an Ir Rh alloy film for surface protection is applied to the surface (pressed surface) of the quartz glass substrate 51 on which the conical anti-reflection structure 52 is formed by sputtering to a thickness of 0.05 m. Formed with a thickness of Thus, a master mold 53 for molding an anti-reflection structure was obtained.
  • FIG. 8 is a process diagram showing a molding process of a replica mold for forming an anti-reflection structure according to a fifth embodiment of the present invention, and FIG. It is a process drawing showing the press molding method of a Prika type.
  • the master mold 5 3 for molding the anti-reflection structure described above is placed on the upper head 5 of the molding machine covered with the chamber 15 and having N 2 gas introduced from the atmospheric gas inlet 18.
  • N 2 gas introduced from the atmospheric gas inlet 18. was fixed as an upper mold 6, and the upper mold 6 was heated together with the press stage 8 to a predetermined temperature (here, 750 ° C.).
  • the temperature of the preheating stage 7 also increased to 750 ° C.
  • Alkaline foil which is a high-melting glass of 15 mm x 15 mm x 1.
  • the glass 70 (glass transition point (Tg): 625 ° C, yield point (At): 696 ° C) is placed on the lower mold 10, and the lower mold 10 on which the high melting point glass 70 is placed is placed in the chamber. It was introduced into the molding machine through one of the 15 mold inlets 12 and heated for 2 minutes on the preheating stage 7 set at 750 ° C.
  • the surface of the alkali-free glass 70 is coated with a boron nitride (BN) fine particle release agent 71 for release (see FIG. 9A).
  • BN boron nitride
  • the lower mold 10 on which the alkali-free glass 70 as a high melting point glass was placed was transferred from the preheating stage 7 to the press stage 8 also set at 750 ° C. .
  • the cylinder 13 was lowered and the alkali-free glass 70 was pressed at 2000 N for 2 minutes by the upper die 6 set at 750 ° C. and fixed to the upper head 5 (FIG. 9A, B).
  • the upper die 6 is raised together with the upper head 5, and the upper die 6 is released from the press-formed alkali-free glass 70. (See Figures 9B and C).
  • the upper mold 6 can be released from the press-molded alkali-free glass 70 without cooling (at high temperature) because of the wettability between the BN particles and the alkali-free glass 70. Is bad. In other words, oxides and metals cannot be released without cooling (at high temperature), but BN particles (or C particles) have very high wettability with alkali-free glass 70. Bad, so it can be released without cooling (at high temperature).
  • the press-molded alkali-free glass 70 is placed on the lower mold 10.
  • the lower mold 10 on which the alkali-free glass 70 which is a high-melting glass formed by press molding is placed is cooled from the press stage 8 to a cooling stage set at 400 ° C. 9 where it was cooled for 2 minutes.
  • the alkali-free glass 70 press-molded together with the lower mold 10 is taken out from the mold outlet 14 of the chamber 15 and the alkali-free glass 70 pressed is removed from the lower mold 10.
  • the mold release agent 71 was removed, and an Ir Rh alloy film for surface protection was formed to a thickness of 0.05 m using a sputtering method.
  • a replica mold 72 for forming an anti-reflection structure was obtained (see FIG. 9C).
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing a press-molding die for an optical element having an anti-reflection structure according to the fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 shows an anti-reflection structure according to the fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a process chart showing a molding process of an optical element having the same, and
  • FIG. 12 is a process chart showing a press molding method of an optical element having an antireflection structure according to a fifth embodiment of the present invention.
  • reference numeral 72 denotes a replica mold for forming an antireflection structure
  • the lower mold 54 has the following structure. That is, a 15 mm X 15 mm X O.5 mm depression 54a is formed in the center of a cemented carbide containing 20 mm X 20 mm X 5 mm WC as a main component, and a sputtering method is applied to the surface where the depression 54 a is formed. In this case, an Ir Rh alloy film for surface protection is formed with a thickness of 0.5 m.
  • the replica mold 7 2 for molding the anti-reflection structure described above is placed on the upper head 5 of the molding machine covered with the chamber 15 and having N 2 gas introduced from the atmospheric gas inlet 18.
  • N 2 gas introduced from the atmospheric gas inlet 18. was fixed as an upper mold 6, and the upper mold 6 was heated together with the press stage 8 to a predetermined temperature (here, 590 ° C.).
  • the temperature of the preheating stage 7 also increased to 590 ° C.
  • the lower mold 10 on which the optical material 11 was placed was transferred to the press stage 8 in which the preheating stage 7 was also set to 590 ° C.
  • the cylinder 13 was lowered and the optical material 11 was pressed at 1000 N for 3 minutes by the upper die 6 set at 590 ° C and fixed to the upper head 5 (Figs. 12A and 12B). reference).
  • the upper die 6 is raised together with the upper head 5, and the upper die 6 is released from the press-molded optical material 11 (See Figures 12B and C).
  • the upper die 6 is formed by pressing the optical material 11 formed by press molding. The force can also be released from the mold for the same reason as described above.
  • the press-molded optical material 11 is placed on the lower mold 10.
  • the lower mold 10 on which the press-formed optical material 11 is placed is transferred from the press stage 8 to the cooling stage 9 set at 300 ° C., where it is placed for 3 minutes. Cooled.
  • the upper mold 6 (the master mold 53 for molding the anti-reflection structure) is released from the alkali-free glass 70, which is a high-melting glass obtained by press molding without cooling.
  • the upper mold 6 (reflection force mold 72 for forming an anti-reflection structure) can be released from the press-molded optical material 11 without cooling.
  • thermal stress due to the difference in the coefficient of thermal expansion between the anti-reflection structure molding master mold 53) and the alkali-free glass 70 to be press-molded, as well as the upper die 6 (the anti-reflection structure molding replica mold 72).
  • the optical element 67 is manufactured by press molding using the master mold 53 for molding the anti-reflection structure and the replica mold 72 for molding the anti-reflection structure.
  • the optical element 67 having the anti-reflection structure can be molded with high reproducibility. As a result, mass productivity is dramatically improved, and production costs can be significantly reduced.
  • quartz glass is used as a mold material having excellent high-temperature strength, heat resistance, and low surface roughness due to dry etching.
  • the material is not necessarily limited to quartz glass.
  • silicon, a Ni alloy, a material obtained by forming an SiO film or a Si film on a hard metal and the like may be used as a mold material.
  • a crown-based borosilicate glass is used as the optical material 11.
  • the multi-component optical material is not necessarily limited to the crown-based borosilicate glass. It may be glass or resin. Aluminosilicate glass, flint glass, phosphate glass and the like are used in addition to borosilicate glass as the multi-component glass, and acrylic, fluorine resin, polyethylene, polyolefin and the like are used as the resin. Since the anti-reflection structure is formed by molding, it is possible to obtain an optical element having a large aspect ratio and an anti-reflection structure even if multi-component glass or resin is used as the optical material 11.
  • an Ir to Rh alloy film is used as a thin film for protecting the surface, but the thin film for protecting the surface is not necessarily limited to an Ir Rh alloy film. is not.
  • the thin film for protecting the surface only needs to contain at least one metal selected from the group consisting of Pt, Pd, Ir, Rh, Os, Ru, Re, W and Ta. If the release agent 16 is uniformly applied to the surface of the optical material 11, or if there is no thin film for protecting this surface, the optical material 11 partially directly contacts the mold and is completely welded. As a result, they cannot be released at all. If the mold is forcibly released, the optical material 11 is cracked. A thin film for protecting the surface, such as an Ir Rh alloy film, is to prevent this.
  • a columnar Cr mask corresponding to the antireflection structure 52 is formed on the surface (pressed surface) of the quartz glass substrate 51.
  • the mask may be formed using a material such as Ni, Au, C, or the like, or a polygonal column-shaped mask may be formed.
  • the resist is patterned into a columnar or polygonal column using electron beam lithography, but using X-ray lithography or photolithography using interference exposure,
  • the resist may be puttered in a columnar or polygonal shape.
  • the mask is formed by wet etching so that the mask is formed in the shape of a column or a polygonal column, the mask may be formed in a columnar shape or a polygonal column by dry etching.
  • a master mold for forming an anti-reflection structure for manufacturing a press-molding die for an optical element having an anti-reflection structure is substantially the same as that in the fifth embodiment. (See Figure 6).
  • the master mold 53 for molding an anti-reflection structure of the present embodiment is different from the master mold 53 for molding an anti-reflection structure of the fifth embodiment in the following points. That is, in the present embodiment, when the master mold 53 for forming the anti-reflection structure is manufactured, the surface (pressed surface) of the quartz glass substrate 51 on which the conical anti-reflection structure 52 is formed is subjected to surface protection.
  • a carbon (C) film for mold release was formed at a thickness of 0.05 / zm. Therefore, in the present embodiment, unlike the fifth embodiment, the surface of the alkali-free glass 70, which is a high-melting glass to be press-molded, is not coated with a release agent for release. No.
  • the replica mold for forming an anti-reflection structure for press-molding an optical element having an anti-reflection structure is almost the same as in the fifth embodiment. (See reference numeral 72 in FIG. 10).
  • the replica mold 72 for molding an anti-reflection structure of the present embodiment is different from the replica mold 72 for molding an anti-reflection structure of the fifth embodiment in the following points. That is, in the present embodiment, when the replica mold 72 for forming the anti-reflection structure is manufactured, the surface (pressed surface) of the alkali-free glass 70, which is a high-melting glass formed by pressing, is released. (C) film was formed to a thickness of 0.05 ⁇ m. Therefore, in the present embodiment, unlike the fifth embodiment, a release agent for releasing is not applied to the surface of the optical material 11 to be press-molded.
  • a method for producing a replica mold for molding an anti-reflection structure for press-molding an optical element having the anti-reflection structure, and an anti-reflection structure The method of manufacturing the optical element 67 having the anti-reflection structure using the body forming replica mold 72 and the lower mold 54 is the same as that of the fifth embodiment (FIG. 8, FIG. (See FIGS. 9, 11, and 12), and the description is omitted here.
  • the high melting point glass is obtained by press-molding the upper mold 6 (master mold 53 for molding an anti-reflection structure) without cooling. Since it is possible to release the mold from the alkali-free glass 70 and to release the upper mold 6 (the replica mold 72 for forming the anti-reflection structure 72) from the optical material 11 that has been press-molded without cooling.
  • the optical element 67 having a high-precision anti-reflection structure without causing a pattern shift over a large area can be repeatedly formed.
  • the surface (pressed surface) of a quartz glass substrate 51 on which a conical anti-reflection structure 52 is formed is separated.
  • a carbon (C) film is formed as a thin film for the mold, and when the replica mold 72 for forming the anti-reflection structure is manufactured, the alkali-free glass 70, which is a high-melting glass formed by press molding, is used.
  • a carbon (C) film is formed on the surface (pressed surface) of the mold as a thin film for release, but the thin film for release is not limited to a carbon (C) film.
  • a boron nitride (BN) film may be used.
  • the same master mold as in the fifth embodiment described above was used as a master mold for forming an anti-reflection structure for producing a press-molding die for an optical element having an anti-reflection structure ( See Figure 6).
  • a replica mold for forming an anti-reflection structure for press-molding an optical element having an anti-reflection structure is substantially the same as that of the fifth embodiment. (See reference numeral 72 in FIG. 10).
  • the replica mold 72 for molding an anti-reflection structure of the present embodiment is different from the replica mold 72 for molding an anti-reflection structure of the fifth embodiment in the following points. That is, in the present embodiment, the production (molding) of the replica mold 72 for molding the antireflection structure was performed by introducing N and CO (10 vol.%) Into the molding machine from the atmosphere gas inlet 18 of the chamber 15. High melting point while being pressed
  • the test was performed without applying a release agent for releasing to the surface of the alkali-free glass 70 as a glass.
  • the molding process of the optical element 67 having the anti-reflection structure is performed.
  • the configuration is almost the same as that of the fifth embodiment.
  • the forming process of the optical element 67 of the present embodiment is different from the forming process of the optical element 67 of the fifth embodiment in the following points. That is, in the present embodiment, molding of the optical element 67 having the anti-reflection structure is performed by using N and CO (10
  • the master mold 53 for forming the anti-reflection structure is released from the alkali-free glass 70 formed by press molding, and the replica mold 72 for forming the anti-reflection structure is formed. Since the mold was released from the press-molded optical material 11, the optical element 67 having the anti-reflection structure was taken out after cooling in the cooling stage 9, and the surface was observed. As a result, the force at which the optical element pattern having the anti-reflection structure is precisely formed at the center portion The deviation of the pattern increases as the central force increases, and the optical element pattern having the anti-reflection structure near the outer periphery becomes two-dimensional. It was overlapping.
  • the master mold 53 for molding the anti-reflection structure and the replica mold 72 for molding the anti-reflection structure 72 can be released from the alkali-free glass 70 and the optical material 11 which are press-molded, respectively, without cooling.
  • the difference in the coefficient of thermal expansion between the master mold 53 for forming the anti-reflective structure and the alkali-free glass 70 to be press-formed, and the replica mold 72 for forming the anti-reflective structure and the press A thermal stress is generated due to a difference in the coefficient of thermal expansion from the optical material 11 to be molded, and the misalignment of the anti-reflection structure molding master mold 53 and the anti-reflection structure molding replica mold 72 occurs. Power. Therefore, in such a manufacturing method, it is difficult to repeatedly form an optical element having a high-precision antireflection structure in which pattern displacement does not occur over a large area.
  • N and CO (10 vol.%) are introduced into the molding machine.
  • the master mold 53 for forming the anti-reflective structure and the replica mold 72 for forming the anti-reflective structure 72 can be easily formed from the alkali-free glass 70 and the optical material 11 by press forming at the temperature at which the press forming is performed. The mold can be released.
  • the master mold 53 for forming the anti-reflective structure and the repliing force mold 72 for forming the anti-reflective structure were separated from the press-formed alkali-free glass 70 and the optical material 11, respectively.
  • the mold can be formed by adsorbing CO gas on the mold surface, using alkali-free glass 70,
  • fabrication (molding) of replica mold 72 for molding an anti-reflection structure, and an optical system having an anti-reflection structure using the replica mold 72 for molding an anti-reflection structure is performed by the N and CO (10
  • a gas containing (C) or fluorine (F)! / ⁇ is an atmosphere in which a mist-like liquid is mixed.
  • a pitch 50 111 As an optical element having the antireflection structure of the present invention, a pitch 50 111, a center having a conical fine structure having a pitch of 0.15 / ⁇ and a height of 0.115111 A case of manufacturing a convex microlens array having a height of 3 m and a radius of curvature of 100 m will be described.
  • FIG. 13 is a process diagram schematically illustrating a method of manufacturing a quartz microlens array serving as a base of a master mold for forming an anti-reflection structure used in the eighth embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is an eighth embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a process chart schematically showing a method for producing a master mold for molding an antireflection structure used in the embodiment.
  • the surface of a 20 mm ⁇ 2 Omm ⁇ 5 mm quartz glass substrate 79 serving as a master mold for forming an anti-reflection structure is subjected to high precision grinding and polishing. And processed smoothly (Ra about 2 nm).
  • a photoresist 80 having a thickness of 3 ⁇ m was formed on the surface of the smoothed glass glass substrate 79 by spin coating.
  • the surface of the quartz glass substrate 79 on which the photoresist 80 was formed was irradiated with ultraviolet rays through a photomask on which a circular pattern with a pitch of 50 m was formed, and then developed. By removing the unexposed portions, a cylindrical photoresist pattern 81 was formed.
  • the entire substrate is heated to a temperature at which the photoresist melts (200 ° C), and heated and melted until each columnar photoresist becomes a microlens shape due to surface tension. Was done.
  • a hemispherical photoresist pattern 82 was formed on the surface of the quartz glass substrate 79.
  • the quartz glass substrate 79 is placed in an RF dry etching apparatus, and the surface of the quartz glass substrate 79 is etched using CHF + 0 gas.
  • a microlens array 83 having a pitch of 50 m and a height of 3 m was formed on the surface of the quartz glass substrate 79, and a quartz microlens array 84 was obtained.
  • an antireflection structure was formed on the surface of the quartz microlens array 84 manufactured as described above by the process of FIG.
  • a PMMA resist 85 which is a resist for X-ray lithography
  • the mask 87 for X-ray lithography is moved and developed with high precision while irradiating the X-ray 86, thereby forming the antireflection structure on the surface of the quartz microlens array 84.
  • a conical pattern made of PMMA resist having a diameter of 0.15 m and a height of 0.3 m was formed with a pitch of 0.15 m.
  • the mask 88 is formed in an array at a pitch equal to or less than the wavelength used.
  • the quartz microlens array 84 on which the mask 88 made of PMMA resist is formed is put into an RF dry etching apparatus, and CHF + 0 gas is supplied.
  • the surface of the quartz microlens array 84 was etched using 32. As a result, a conical antireflection structure 89 having a pitch of 0.15 m and a height of 0.15 m was formed on the surface of the quartz microphone lens array 84. Finally, an Ir Rh alloy film for protecting the surface was formed on the surface of the microlens array 84 on which the cone-shaped anti-reflection structure 89 was formed via a Cr film using a sputtering method. It was formed with a thickness of m. Thus, a master mold 90 for molding an anti-reflection structure was obtained.
  • a method of manufacturing a replica mold for molding an anti-reflection structure for press-molding a microlens array as an optical element having an anti-reflection structure using a master mold 90 for molding an anti-reflection structure is the same as that of the fifth embodiment (see FIG. 8, 9, 9, and 12), the explanation is omitted here.
  • the upper mold 6 (the anti-reflection structure molding master mold 90) can be released from the alkali-free glass 70, which is a high-melting glass formed by press molding, and the upper mold 6 (the anti-reflection structure Since it is possible to release the molding replica mold) from the press-molded optical material 11, a micro-element as an optical element having a high-precision antireflection structure over a large area with no pattern shift occurring.
  • the lens array can be repeatedly formed.
  • a conical mask corresponding to the antireflection structure is formed on the surface (pressed surface) of quartz glass substrate 79, but this configuration is not necessarily required. However, for example, a polygonal pyramid-shaped mask may be formed.
  • the optical element according to the present invention is used for an imaging optical system such as a digital still camera or a video camera, a projection optical system such as a projector, an illumination optical system, a laser optical system such as an optical pickup device or an optical scanning device, or the like. It is suitable for a lens element, a mirror element, a prism element, and the like, a microlens array used for improving the brightness of a liquid crystal display device, a coupling microlens used for optical communication, and the like.

Abstract

　大面積に亘って、パターンずれの発生しない、高精度な反射防止構造体を有する光学素子を繰り返し成形することのできる反射防止構造体を有する光学素子の製造方法を提供する。石英ガラス基板の表面に、直径０．１５μｍの円柱状のＣｒマスクをピッチ０．１５μｍで形成する。円柱状のＣｒマスクが形成された石英ガラス基板を、ＲＦドライエッチング装置の中に入れ、ＣＨＦ３＋Ｏ２ ガスを用いて、石英ガラス基板の表面をエッチングし、石英ガラス基板の表面に、ピッチ０．１５μｍ、高さ０．１５μｍの円錐形状の反射防止構造体を形成する。円錐形状の反射防止構造体が形成された石英ガラス基板の表面（プレス面）に、表面保護のためのＩｒ−Ｒｈ合金膜を０．０５μｍの厚みで形成し、反射防止構造体成形用型を作製する。反射防止構造体成形用型を用いて、離型のための炭素（Ｃ）の微粒子を含む離型剤が塗布された光学材料（クラウン系の硼珪酸ガラス）をプレス成形し、冷却せずに反射防止構造体成形用型をプレス成形した光学材料から離型させる。プレス成形した光学材料を冷却した後、離型剤を除去する。

Description

明 細 書
反射防止構造体を有する光学素子、および反射防止構造体を有する光 学素子の製造方法
技術分野
[0001] 本発明は、反射防止構造体を有する光学素子、及び当該素子の製造方法に関し、 特定的には、反射防止構造体を有し多成分ガラスを材料とする光学素子とその製造 方法に関する。
背景技術
[0002] 光学素子の表面反射を防止するために、光学素子の表面に反射防止構造体を形 成する方法が提案されている。提案されている反射防止構造体は、サブミクロンピッ チでアスペクト比が 1以上の非常に微細な凹凸形状を有している。そして、このような 微細な構造を形成する方法として、ドライエッチングを用いた微細加工法が提案され ている。
[0003] 一方、高精度な光学素子を、大量かつ安価に製造する有効な方法として、ガラスあ るいは榭脂からなる光学材料 (成形用素材)をプレス成形する方法が提案されて ヽる 。加熱軟ィ匕したガラスあるいは榭脂からなる光学材料を、型を用いてプレス成形する 場合には、光学材料が型力ゝら離型し難いため、型の表面に特殊な離型膜を形成した り、成形ショットごとに離型剤を塗布したりして、離型が容易となるように工夫されてい る。特に、ガラスを光学材料として用いる場合には、型の表面にかなり特殊なコーティ ングが施される。
[0004] 例えば、特公昭 62— 28091号公報には、 WCを主成分とする超硬合金又はサーメ ットを型材料として用い、当該型材料を用いて作製した型の表面に貴金属系保護膜 をコーティングしたものが開示されている。そして、力かる構成の型を用いることにより
、プレス成形による光学素子の量産を可能とすることができる。また、特開平 6— 3057 42号公報に記載の型においては、窒化ホウ素、窒化クロム、炭化クロム、酸化クロム 、炭化珪素、炭素、白金あるいは超硬合金力もなる型本体の光学機能面に lOnm以 下の膜厚を有する炭素膜を形成することにより、ガラスとの離型性が良好となるように されている。
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0005] しかし、ドライエッチングを用いた微細加工法の場合、用いる光学材料によっては、 エッチング後に表面が非常に荒れてしまったり、エッチングレートが非常に遅くなつた りして、使用できる光学材料が限られてしまう。すなわち、使用できる光学材料は石英 ガラス等に限定され、様々な光学常数で設計がなされる光学機器に用いられる多成 分ガラスや榭脂を使用することはできない。このため、ドライエッチングを用いた微細 加工法によって反射防止構造体を有する光学素子を作製しょうとしても、所望の選択 比が得られず、アスペクト比の大き ヽ反射防止構造体を有する光学素子を得ることは できない。また、エッチングの再現性が低いために、歩留まりの低下や量産性の劣化 を引き起こし、生産コストが著しく高くなるという問題もある。
[0006] また、反射防止構造体を有する光学素子をプレス成形する場合、従来のプレス成 形方法では、加熱軟化した光学材料を型と接触させた状態 (プレスした状態)で冷却 すると、型と光学材料との熱膨張率の差に起因して熱応力が発生し、その結果、光 学材料に転写されるパターンの精度が低下してしまう。特に、型の中心から外周に向 けて距離が長くなるほど、光学材料に転写されるパターンのずれが大きくなるため、 大面積に亘つて、微細な凹凸パターンを正確に転写することはできない。このため、 冷却せずに型をプレス成形した光学材料から離型させる必要がある。
[0007] ところが、特公昭 62— 28091号公報に記載されている WCを主成分とする超硬合 金又はサーメットを型材料として用いて作製した型の表面に貴金属系保護膜をコー ティングしたものを用いて、光学材料としてのガラスをプレス成形する場合、型とガラ スとの離型性はかなり良好である力 冷却せずに型をプレス成形したガラス力 離型 させることはできず、反射防止構造体を有する光学素子を精密に成形することはでき ない。また、特開平 6— 305742号公報に記載されている炭素膜を形成した型を用い ると、冷却せずに離型させることはできるが、型本体の材料を反射防止構造体の凹 凸形状に加工することは非常に困難である。
[0008] さらに、プレス成形によって反射防止構造体を有する光学素子を製造する場合、成 形に用いる型のプレス面は光学素子の反転形状を有していなければならないが、光 学素子の形状によっては反転形状を形成することが非常に困難な場合もある。例え ば、マイクロレンズアレイ等の場合には、一般に、円柱形状のレジストパターンを形成 した後、それを加熱軟化させ、表面張力によってレンズ形状を形成した後、ドライエツ チングを行うが、このような方法では、凸面形状の形成は容易である力 型とする凹 面形状の形成は非常に困難である。従って、凹面形状を有するマイクロレンズアレイ 成形用型を作製することは非常に困難であり、さらに、その型に反射防止構造体を形 成して、反射防止構造体を有するマイクロレンズアレイ成形用型を得ることは、さらに 困難を伴う。
[0009] 本発明は、従来技術における前記課題を解決するためになされたものであり、大面 積に亘つて、パターンずれの発生しない、高精度な反射防止構造体を有する光学素 子を繰り返し成形することが可能な反射防止構造体を有する光学素子の製造方法、 及び当該方法により製造された反射防止構造体を有する光学素子を提供することを 目的とする。
課題を解決するための手段
[0010] 上記目的の一つは、以下の光学素子により達成される。多成分ガラス力 なり、ァス ぺクト比力 ^以上の錐形状を単位とし、多数の当該錐形状が配列された反射防止構 造体を表面に備える。
[0011] また、上記目的の一つは、以下の光学素子の製造方法により達成される。多成分ガ ラスからなり、アスペクト比力 ^以上の錐形状を単位とし、多数の当該錐形状が配列さ れた反射防止構造体を表面に備える光学素子の製造方法であって、多成分ガラス 素材を加熱する工程と、加熱された多成分ガラス素材を、形成すべき反射防止構造 体に対応する形状を持つ型によってプレス成形する工程と、成形された多成分ガラ ス素材が、変形しない温度まで冷却される前に型力 離型させる工程とを備える。 発明の効果
[0012] 前記本発明の光学素子の製造方法によれば、冷却せずに反射防止構造体成形用 型をプレス成形した光学材料力 離型させることが可能となるので、反射防止構造体 成形用型とプレス成形される光学材料との熱膨張率の差に起因する熱応力の発生 を防止して、光学材料に転写されるパターンの精度を高めることができる。その結果 、大面積に亘つて、パターンずれの発生しない、高精度な反射防止構造体を有する 光学素子を、繰り返し成形することが可能となる。また、前記本発明の反射防止構造 体を有する光学素子の製造方法によれば、反射防止構造体成形用型を用いたプレ ス成形により光学素子を製造するようにしたので、反射防止構造体を有する光学素 子を再現性良く成形することができる。その結果、量産性が飛躍的に向上するので、 生産コストを著しく低下させることが可能となる。
図面の簡単な説明
[図 1]図 1は、本発明の第 1の実施の形態における反射防止構造体を有する光学素 子のプレス成形用型を示す断面図
[図 2]図 2は、本発明の第 1の実施の形態における反射防止構造体成形用型の作製 プロセスを示す工程図
[図 3]図 3は、本発明の第 1の実施の形態における反射防止構造体を有する光学素 子の成形プロセスを示す工程図
[図 4]図 4は、本発明の第 1の実施の形態における反射防止構造体を有する光学素 子のプレス成形方法を示す工程図
[図 5]図 5は、本発明の第 4の実施の形態における反射防止構造体成形用型の作製 プロセスを示す工程図
[図 6]図 6は、本発明の第 5の実施の形態における反射防止構造体を有する光学素 子のプレス成形用型を作製するための反射防止構造体成形用マスター型を示す断 面図
[図 7]図 7は、本発明の第 5の実施の形態における反射防止構造体成形用マスター 型の作製プロセスを示す工程図
[図 8]図 8は、本発明の第 5の実施の形態における反射防止構造体成形用レプリカ型 の成形プロセスを示す工程図
[図 9]図 9は、本発明の第 5の実施の形態における反射防止構造体成形用レプリカ型 のプレス成形方法を示す工程図
[図 10]図 10は、本発明の第 5の実施の形態における反射防止構造体を有する光学 素子のプレス成形用型を示す断面図
[図 11]図 11は、本発明の第 5の実施の形態における反射防止構造体を有する光学 素子の成形プロセスを示す工程図
[図 12]図 12は、本発明の第 5の実施の形態における反射防止構造体を有する光学 素子のプレス成形方法を示す工程図
[図 13]図 13は、本発明の第 8の実施の形態における反射防止構造体成形用マスタ 一型の元となる石英マイクロレンズアレイの作製プロセスを示す工程図
[図 14]図 14は、本発明の第 8の実施の形態における反射防止構造体成形用マスタ 一型の成形プロセスを示す工程図
符号の説明
1、 25、 51、 79 石英ガラス基板
2、 30、 52、 89 反射防止構造体
3、 31 反射防止構造体成形用型
4、 54 下型
5 上ヘッド
6 上型
7 予熱ステージ
8 プレスステージ
9 冷却ステージ
10 下型
11 光学材料
12 型投入口
13 シリンダー
14 型取り出し口
15 チャンバ一
16、 71 離型剤
17、 67 光学素子
18 雰囲気ガス導入口 20、 75 Cr膜
21、 26、 76、 85 PMMAレジスト
22、 77 円柱パターン
23、 78 Crマスク
27、 86 X線
28、 87 X線リソグラフィ用マスク
29、 88 マスク
53、 90 反射防止構造体成形用マスター型
70 アルカリフリーガラス (高融点ガラス）
72 反射防止構造体成形用レプリカ型
80 フォトレジスト
81 円柱状のフォトレジストパターン
82 半球状のフォトレジストパターン
83 マイクロレンズアレイ
84 石英マイクロレンズアレイ
発明を実施するための最良の形態
[0015] 以下、実施の形態を用いて本発明をさらに具体的に説明する。
[0016] [第 1の実施の形態]
本実施の形態においては、本発明の反射防止構造体を有する光学素子として、片 面にピッチ 0. 15 m、深さ 0. 15 mの円錐形状の微細構造を有する平板光学素 子を例に挙げて説明する。図 1は本発明の第 1の実施の形態における反射防止構造 体を有する光学素子のプレス成形用型を示す断面図である。図 1中、 1は 20mmX 2 Omm X 5mmの石英ガラス基板である。石英ガラスは、高温強度に優れ、耐熱性を 有し、ドライエッチングによる表面荒れの少ない材料である。石英ガラス基板 1の表面 (プレス面）には、ピッチ 0. 15 m、高さ 0. 15 mの円錐形状の反射防止構造体 2 が形成されており、この反射防止構造体 2が形成された石英ガラス基板 1が反射防止 構造体成形用型 3として用いられる。
[0017] 以下、反射防止構造体成形用型 3の作製方法について、図 2を参照しながら説明 する。図 2Aに示すように、まず、石英ガラス基板 1の表面 (プレス面）を、高精密研削 加工及び研磨加工によって平滑に加工した (Ra約 2nm)。次いで、図 2Bに示すよう に、平滑に加工された石英ガラス基板 1の表面 (プレス面）に、スパッタリング法を用 いて、 Cr膜 20を 0. 1 mの厚みで形成した。次いで、図 2Cに示すように、 Cr膜 20 の表面に、スピンコート法を用いて、 PMMAレジスト 21を 0. 3 μ mの厚みで形成した 。次いで、図 2Dに示すように、 EB (電子ビーム)描画法を用いて、 Cr膜 20の表面に 、 PMMAレジストからなる直径 0. 15 mの円柱パターン 22をピッチ 0. 15 mで形 成した。次いで、図 2Eに示すように、 Cr膜 20をウエットエッチングすることにより、石 英ガラス基板 1の表面 (プレス面）に、反射防止構造体 2に対応する Crからなる円柱 パターンをマスクとして形成した（Crマスク 23)。
[0018] この Crマスク 23は、使用波長以下のピッチでアレイ状に形成されている。次いで、 図 2Fに示すように、円柱状の Crマスク 23が形成された石英ガラス基板 1を、 RFドラ ィエッチング装置の中に入れ、 CHF +0 ガスを用いて、石英ガラス基板 1の表面を
3 2
エッチングした。これにより、石英ガラス基板 1と共に Crマスク 23も僅かずつエツチン グされ、幅が小さくなる。そして、 Crマスク 23が完全に無くなるまでエッチングすること により、石英ガラス基板 1の表面（プレス面）に、ピッチ 0. 15 μ m、高さ 0. 15 μ mの 円錐形状の反射防止構造体 2が形成された。エッチング後の表面荒れは少なぐ研 磨面とほぼ等しい表面粗さであった。最後に、円錐形状の反射防止構造体 2が形成 された石英ガラス基板 1の表面 (プレス面）に、スパッタリング法を用いて、表面保護の ための Ir Rh合金膜を 0. 05 mの厚みで形成した。以上により、反射防止構造体 成形用型 3が得られた。
[0019] 下型 4は、以下のような構造を有している。すなわち、図 1に示すように、 20mm X 2 Omm X 5mmの WCを主成分とする超硬合金の中央部分に、 15mm X 15mm X 0. 5mmの窪み 4aが形成され、窪み 4aが形成された表面には、スパッタリング法を用い て、表面保護のための Ir~Rh合金膜が 0. 5 /z mの厚みで形成されている。
[0020] 以下、上記のような構成を有する反射防止構造体成形用型 3と下型 4を用いて、反 射防止構造体を有する光学素子を製造する方法について、図 3、図 4を参照しながら 説明する。図 3は本発明の第 1の実施の形態における反射防止構造体を有する光学 素子の成形プロセスを示す工程図、図 4は本発明の第 1の実施の形態における反射 防止構造体を有する光学素子のプレス成形方法を示す工程図である。
[0021] 図 3Aに示すように、まず、チャンバ一 15で覆われた成形機の上ヘッド 5に、上記し た反射防止構造体成形用型 3を上型 6として固定し、当該上型 6をプレスステージ 8と 共に所定の温度（ここでは、 590°C)まで昇温した。また、予熱ステージ 7も 590°Cま で昇温した。そして、上記した下型 4を下型 10として用い、 15mm X I 5mm X I. Om mのクラウン系の硼珪酸ガラス (ガラス転移点 (Tg)： 501°C、屈伏点 (At)： 549°C)を 、光学材料 11として下型 10の上に載せ、光学材料 11が載せられた下型 10を、チヤ ンバー 15の型投入口 12から成形機内に投入して、 590°Cに設定された予熱ステー ジ 7で 3分間加熱した。ここで、光学材料 11の表面には、離型のための炭素（C)の微 粒子を含む離型剤 16が塗布されて ヽる（図 4A参照)。
[0022] 次に、図 3Bに示すように、光学材料 11が載せられた下型 10を、予熱ステージ 7か ら同じく 590°Cに設定されたプレスステージ 8に搬送した。次いで、シリンダー 13を下 降させて、同じく 590°Cに設定され、かつ、上ヘッド 5に固定された上型 6により、光学 材料 11を 1000Nの加圧力で 3分間プレスした（図 4A、 B参照）。そして、冷却せずに (そのままの温度で)シリンダー 13を上昇させることにより、上ヘッド 5と共に上型 6を 上昇させて、上型 6を、プレス成形した光学材料 11から離型させた（図 4B、 C参照)。
[0023] ここで、冷却せずに（高温のままで）、上型 6を、プレス成形した光学材料 11から離 型させることができるのは、光学材料 11とのぬれ性が悪いからである。すなわち、酸 化物や金属では、冷却せずに（高温のままで)離型させることは不可能である力 炭 素（C) (あるいはチッ化硼素（BN) )は非常にぬれ性が悪いため、冷却せずに（高温 のままで)離型させることができる。上型 6がプレス成形された光学材料 11から離型す ると、プレス成形された光学材料 11は下型 10の上に載った状態となる。
[0024] 次に、図 3Cに示すように、プレス成形された光学材料 11が載せられた下型 10を、 プレスステージ 8から 300°Cに設定された冷却ステージ 9に搬送し、そこで 3分間冷却 した。
[0025] 最後に、チャンバ一 15の型取り出し口 14から下型 10と共にプレス成形された光学 材料 11を外部に取り出し、プレス成形された光学材料 11を下型 10から取り外した後 、離型剤 16を除去した。これにより、反射防止構造体を有する光学素子 17が得られ た（図 4C参照)。
[0026] 本実施の形態によれば、上記のように、冷却せずに上型 6 (反射防止構造体成形 用型 3)をプレス成形した光学材料 11から離型させることが可能となるので、上型 6 ( 反射防止構造体成形用型 3)とプレス成形される光学材料 11との熱膨張率の差に起 因する熱応力の発生を防止して、光学材料 11に転写されるノターンの精度を高める ことができる。その結果、大面積に亘つて、パターンずれの発生しない、高精度な反 射防止構造体を有する光学素子 17を、繰り返し成形することが可能となる。また、本 実施の形態によれば、反射防止構造体成形用型 3を用いたプレス成形により光学素 子 17を製造するようにしたので、反射防止構造体を有する光学素子 17を再現性良く 成形することができる。その結果、量産性が飛躍的に向上するので、生産コストを著 しく低下させることが可能となる。
[0027] 尚、本実施の形態にぉ 、ては、高温強度に優れ、耐熱性を有し、ドライエッチング による表面荒れの少な 、型材料として石英ガラスが用いられて 、るが、型材料として は必ずしも石英ガラスに限定されるものではなぐ例えば、シリコン、 Ni合金、超硬合 金上に SiO膜又は Si膜を形成したもの等を型材料として用いてもよい。
2
[0028] また、本実施の形態においては、光学材料 11としてクラウン系の硼珪酸ガラスが用 いられている力 光学材料としては必ずしもクラウン系の硼珪酸ガラスに限定されるも のではなぐ多成分ガラス又は榭脂であればよい。多成分ガラスとしては、硼珪酸ガ ラスの他にアルミノシリケートガラス、フリントガラス、リン酸ガラス等が用いられ、榭脂と してはアクリル、フッ素榭脂、ポリエチレン、ポリオレフイン等が用いられる。成形により 反射防止構造体を形成するので、光学材料 11として多成分ガラス又は榭脂を用い ても、アスペクト比の大き 、反射防止構造体を有する光学素子を得ることが可能とな る。
[0029] また、本実施の形態にお!、ては、表面保護のための薄膜として Ir~Rh合金膜が用 いられているが、表面保護のための薄膜としては必ずしも Ir Rh合金膜に限定される ものではない。表面保護のための薄膜は、 Pt、 Pd、 Ir、 Rh、 Os、 Ru、 Re、 W及び Ta 力もなる群力も選ばれる少なくとも 1種類の金属を含んでいればよい。離型剤 16が光 学材料 11の表面に均一に塗布されて 、な 、場合、この表面保護のための薄膜がな ければ、光学材料 11が部分的に直接型に接触し、完全に溶着して、まったく離型さ せることができなくなってしまう。そして、無理に離型させようとすると、光学材料 11が 割れてしまう。 Ir Rh合金膜等の表面保護のための薄膜は、これを防止するためのも のである。
[0030] また、本実施の形態においては、石英ガラス基板 1の表面 (プレス面）に、反射防止 構造体 2に対応する円柱状の Crマスクを形成するようにされて 、るが、必ずしもこの 構成に限定されるものではない。例えば、 Ni、 Au、 C等の材料を用いてマスクを形成 してもよく、また、多角柱状のマスクを形成してもよい。
[0031] また、本実施の形態においては、電子ビームリソグラフィを用いて、レジストを、円柱 状又は多角柱状にパターユングしているが、 X線リソグラフィ又は干渉露光を用いた フォトリソグラフィを用いて、レジストを、円柱状又は多角柱状にパターユングしてもよ い。
[0032] また、本実施の形態においては、ウエットエッチングすることにより、マスクを、円柱 状又は多角柱状に形成しているが、ドライエッチングすることにより、マスクを、円柱状 又は多角柱状に形成してもよい。
[0033] [第 2の実施の形態]
本実施の形態においては、反射防止構造体を有する光学素子のプレス成形用型と して、上記第 1の実施の形態とほぼ同様のものを用いた（図 1参照)。本実施の形態 のプレス成形用型は、以下の点において、上記第 1の実施の形態のプレス成形用型 と異なっている。すなわち、本実施の形態においては、反射防止構造体成形用型 3 を作製する際に、円錐形状の反射防止構造体 2が形成された石英ガラス基板 1の表 面 (プレス面）に、表面保護のための Ir Rh合金膜を形成する代わりに、離型のため の炭素（C)膜を 0. 05 /z mの厚みで形成した。このため、本実施の形態においては、 上記第 1の実施の形態と異なり、プレス成形される光学材料 11の表面には、離型の ための離型剤は塗布されな!、。
[0034] 尚、反射防止構造体成形用型 3と下型 4を用いて、反射防止構造体を有する光学 素子 17を製造する方法は、上記第 1の実施の形態と同様であるため（図 3、図 4参照 )、ここでは説明を省略する。本実施の形態によっても、上記第 1の実施の形態と同 様の理由により、冷却せずに上型 6 (反射防止構造体成形用型 3)をプレス成形した 光学材料 11から離型させることが可能となるので、大面積に亘つて、パターンずれの 発生しない、高精度な反射防止構造体を有する光学素子 17を、繰り返し成形するこ とが可能となる。
[0035] 本実施の形態においては、反射防止構造体成形用型 3を作製する際に、円錐形状 の反射防止構造体 2が形成された石英ガラス基板 1の表面 (プレス面）に、離型のた めの炭素 (C)膜を形成するようにされているが、離型のための薄膜としては炭素 (C) 膜に限定されるものではなぐ例えば、チッ化硼素 (BN)膜であってもよい。
[0036] [第 3の実施の形態]
本実施の形態においては、反射防止構造体を有する光学素子 17のプレス成形用 型として、上記第 1の実施の形態と同様のものを用いた (図 1参照)。また、本実施の 形態における、反射防止構造体を有する光学素子 17の成形プロセスは、上記第 1の 実施の形態とほぼ同様である。本実施の形態の成形プロセスは、以下の点において 、上記第 1の実施の形態の成形プロセスと異なっている。すなわち、本実施の形態に おいては、反射防止構造体を有する光学素子 17の成形を、チャンバ一 15の雰囲気 ガス導入口 18から、 Nと CO (10vol. %)を成形機内に導入しながら行った。
2 2
[0037] 上記雰囲気中で、反射防止構造体を有する光学素子 17の成形を行ったところ、 10 000ショット成形後も、光学材料 11の 15mm X 15mmの領域全面に亘つて、パター ンずれの発生しない、高精度な反射防止構造体を有する光学素子 17を、繰り返し成 形できることが分力つた。
[0038] 比較例として、 Nガスのみを成形機内に導入しながら、同じ条件の下で、反射防止
2
構造体を有する光学素子 17の成形を行ったところ、上型 6 (反射防止構造体成形用 型 3)と光学材料 11との離型性が悪ぐ光学材料 11をプレスした後、冷却せずに（そ のままの温度（590°C)で)上型 6 (反射防止構造体成形用型 3)をプレス成形した光 学材料 11から離型させることはできなカゝつた。この場合、温度を 400°Cまで下げると、 上型 6がプレス成形した光学材料 11から離型するようになったので、冷却ステージ 9 で冷却した後、反射防止構造体を有する光学素子 17を取り出して、その表面を観察 した。その結果、中心部分では精密に反射防止構造体を有する光学素子パターンが 形成されている力 中心力 離れるにしたがってパターンのずれが大きくなり、外周 近くでは反射防止構造体を有する光学素子パターンが二重になっていた。これは、 光学材料 11をプレスした後に、上型 6 (反射防止構造体成形用型 3)を冷却すると、 上型 6 (反射防止構造体成形用型 3)をプレス成形した光学材料 11から離型させるこ とができな!/、光学素子の製造方法では、上型 6 (反射防止構造体成形用型 3)とプレ ス成形される光学材料 11との熱膨張率の差に起因して熱応力が発生し、上型 6 (反 射防止構造体成形用型 3)が光学材料 11とずれてしまうからであると考えられる。従 つて、かかる製造方法では、大面積に亘つて、パターンずれの発生しない、高精度な 反射防止構造体を有する光学素子を、繰り返し成形することは困難である。
[0039] これに対して、本実施の形態のように、 Nと CO (10vol. %)を成形機内に導入し
2 2
た場合には、プレス成形を行う温度のままで、上型 6 (反射防止構造体成形用型 3)を プレス成形した光学材料 11から容易に離型させることが可能となる。ここで、冷却せ ずに（高温のままで）、上型 6を、プレス成形した光学材料 11から離型させることがで きるのは、光学材料 11及び型の表面に COガスを吸着させることにより、 COガスに
2 2 離型剤及び離型膜の効果を発揮させることができるからである。その結果、上型 6 (反 射防止構造体成形用型 3)とプレス成形される光学材料 11との熱膨張率の差に起因 する熱応力の発生を防止して、光学材料 11に転写されるノターンの精度を高めるこ とができるので、上記したように、大面積に亘つて、パターンずれの発生しない、高精 度な反射防止構造体を有する光学素子 17を、繰り返し成形することが可能となる。
[0040] 尚、本実施の形態においては、反射防止構造体を有する光学素子 17の成形を、 チャンバ一 15の雰囲気ガス導入口 18から、 Nと CO (10vol. %)を成形機内に導
2 2
入しながら行っている力 必ずしも力かる雰囲気に限定されるものではなぐ窒素 (N 2 )やアルゴン (Ar)等の不活性ガス中に、構成分子中に炭素（C)又はフッ素 (F)を 含む気体あるいは霧状の液体を混合した雰囲気であればよい。例えば、 N
2と CF (1 4
0vol. %)の混合ガス、あるいは、 Nガスをエチレングリコール溶液の中に通した気
2
体を成形機内に導入しながら、反射防止構造体を有する光学素子 17の成形を行つ ても、上記と同様の効果を得ることができる。 [0041] [第 4の実施の形態]
本実施の形態においては、本発明の反射防止構造体を有する光学素子として、凸 面である片面にピッチ 0. 15 m、深さ 0. 15 mの円錐形状の微細構造を有する平 凸レンズを製造する場合について説明する。
[0042] 本実施の形態においては、反射防止構造体成形用型 (上型）として、以下のように して作製した型を用いた。図 5は本発明の第 4の実施の形態で用いる反射防止構造 体成形用型の作製方法を模式的に示す工程図である。
[0043] 図 5Aに示すように、まず、反射防止構造体を有する光学素子のプレス成形用型と なる、厚さ 10mm、直径 5mmの円柱状石英ガラス基板 25の表面（プレス面）を、高精 密研削加工及び研磨加工により、凸レンズの反転形状である凹曲面に加工した後、 凹曲面に加工された石英ガラス基板 25の表面 (プレス面）に、スピンコート法を用い て、 X線リソグラフィ用レジストである PMMAレジスト 26を 0. 5 μ mの厚みで形成した
[0044] 次いで、図 5A、 Bに示すように、 X線 27を照射しながら X線リソグラフィ用マスク 28 を高精度に移動させることにより、石英ガラス基板 25の表面 (プレス面）に、反射防止 構造体に対応するマスク 29として、 PMMAレジストからなる直径 0. 15 ^ m,高さ 0. 3 μ mの円錐状パターンをピッチ 0. 15 mで形成した。このマスク 29は、使用波長 以下のピッチでアレイ状に形成されて 、る。
[0045] 次いで、図 5B、 Cに示すように、 PMMAレジストからなるマスク 29が形成された石 英ガラス基板 25を、 RFドライエッチング装置の中に入れ、 CHF +0 ガスを用いて
3 2
、石英ガラス基板 25の表面をエッチングした。これにより、石英ガラス基板 25の表面（ プレス面）に、ピッチ 0. 15 μ m、高さ 0. 15 μ mの円錐形状の反射防止構造体 30が 形成された。
[0046] 最後に、円錐形状の反射防止構造体 30が形成された石英ガラス基板 25の表面（ プレス面）に、スパッタリング法を用いて、 Cr膜を介して表面保護のための Ir~Rh合 金膜を 0. 05 mの厚みで形成した。以上により、反射防止構造体成形用型 31が得 られた。
[0047] 下型は、以下のような構造を有している。すなわち、厚さ 10mm、直径 5mmの円柱 状の wcを主成分とする超硬合金の表面に、スパッタリング法を用いて、表面保護の ための Ir Rh合金膜が 0. 5 mの厚みで形成されている。尚、反射防止構造体成形 用型 (上型) 31と下型を用いて、反射防止構造体を有する光学素子 (平凸レンズ)を 製造する方法は、上記第 1の実施の形態と同様であるため、ここでは説明を省略する (図 3、図 4参照)。
[0048] 本実施の形態によっても、上記第 1の実施の形態と同様の理由により、冷却せずに 上型 (反射防止構造体成形用型 31)をプレス成形した光学材料 11から離型させるこ とが可能となるので、大面積に亘つて、パターンずれの発生しない、高精度な反射防 止構造体を有する光学素子 (平凸レンズ)を、繰り返し成形することが可能となる。
[0049] 尚、本実施の形態においては、石英ガラス基板 25の表面 (プレス面）に、反射防止 構造体に対応する円錐状のマスク 29を形成するようにされている力 必ずしもこの構 成に限定されるものではなぐ例えば、多角錐状のマスクを形成してもよい。
[0050] [第 5の実施の形態]
本実施の形態においては、本発明の反射防止構造体を有する光学素子として、片 面にピッチ 0. 15 /ζ πι、高さ 0. 15 mの円錐形状の微細構造を有する平板光学素 子を例に挙げて説明する。図 6は本発明の第 5の実施の形態における反射防止構造 体を有する光学素子のプレス成形用型を作製するための反射防止構造体成形用マ スター型を示す断面図である。図 6中、 51は 20mm X 20mm X 5mmの石英ガラス 基板である。石英ガラスは、高温強度に優れ、耐熱性を有し、ドライエッチングによる 表面荒れの少ない材料である。石英ガラス基板 51の表面（プレス面）には、ピッチ 0. 15 m、高さ 0. 15 mの円錐形状の反射防止構造体 52が形成されており、この反 射防止構造体 52が形成された石英ガラス基板 51が反射防止構造体成形用マスタ 一型 53として用いられる。
[0051] 以下、反射防止構造体成形用マスター型 53の作製方法について、図 7を参照しな 力 説明する。図 7Aに示すように、まず、石英ガラス基板 51の表面 (プレス面）を、高 精密研削加工及び研磨カ卩ェによって平滑に加工した (Ra約 2nm)。次いで、図 7B に示すように、平滑にカ卩ェされた石英ガラス基板 51の表面 (プレス面）に、スパッタリ ング法を用いて、 Cr膜 75を 0.： L mの厚みで形成した。 [0052] 次いで、図 7Cに示すように、 Cr膜 75の表面に、スピンコート法を用いて、 PMMA レジスト 76を 0. 1 mの厚みで形成した。次いで、図 7Dに示すように、 EB (電子ビ ーム）描画法を用いて、 Cr膜 75の表面に、 PMMAレジストからなる直径 0. 15 m の円柱パターン 77をピッチ 0. 15 mで形成した。次いで、図 7Eに示すように、 Cr膜 75をウエットエッチングすることにより、石英ガラス基板 51の表面 (プレス面）に、反射 防止構造体 52に対応する Crからなる円柱パターンをマスクとして形成した (Crマスク 78)。このマスクは、使用波長以下のピッチでアレイ状に形成されている。
[0053] 次いで、図 7Fに示すように、円柱状の Crマスク 78が形成された石英ガラス基板 51 を、 RFドライエッチング装置の中に入れ、 CHF +0 ガスを用いて、石英ガラス基板
3 2
51の表面をエッチングした。これにより、石英ガラス基板 51と共に Crマスク 78も僅か ずつエッチングされ、幅が小さくなる。そして、 Crマスク 78が完全に無くなるまでエツ チングすることにより、石英ガラス基板 51の表面 (プレス面）に、ピッチ 0. 15 m、高 さ 0. 15 μ mの円錐形状の反射防止構造体 52が形成された。
[0054] 最後に、円錐形状の反射防止構造体 52が形成された石英ガラス基板 51の表面（ プレス面）に、スパッタリング法を用いて、表面保護のための Ir Rh合金膜を 0. 05 mの厚みで形成した。以上により、反射防止構造体成形用マスター型 53が得られた
[0055] 以下、上記のような構成を有する反射防止構造体成形用マスター型 53を用いて、 反射防止構造体を有する光学素子をプレス成形するための反射防止構造体成形用 レプリカ型を作製する方法について、図 8、図 9を参照しながら説明する。図 8は本発 明の第 5の実施の形態における反射防止構造体成形用レプリカ型の成形プロセスを 示す工程図、図 9は本発明の第 5の実施の形態における反射防止構造体成形用レ プリカ型のプレス成形方法を示す工程図である。
[0056] 図 8Aに示すように、まず、チャンバ一 15で覆われ、雰囲気ガス導入口 18から N2 ガスを導入した成形機の上ヘッド 5に、上記した反射防止構造体成形用マスター型 5 3を上型 6として固定し、当該上型 6をプレスステージ 8と共に所定の温度 (ここでは、 750°C)まで昇温した。また、予熱ステージ 7も 750°Cまで昇温した。そして、光学材 料よりも而熱性に優れた 15mm X 15mm X 1. Ommの高融点ガラスであるアルカリフ リーガラス 70 (ガラス転移点 (Tg) : 625°C、屈伏点 (At) : 696°C)を下型 10の上に載 せ、当該高融点ガラス 70が載せられた下型 10を、チャンバ一 15の型投入口 12から 成形機内に投入して、 750°Cに設定された予熱ステージ 7で 2分間加熱した。ここで 、アルカリフリーガラス 70の表面には、離型のためのチッ化硼素（BN)微粒子離型剤 71が塗布されて 、る（図 9 A参照）。
[0057] 次に、図 8Bに示すように、高融点ガラスであるアルカリフリーガラス 70が載せられた 下型 10を、予熱ステージ 7から同じく 750°Cに設定されたプレスステージ 8に搬送し た。次いで、シリンダー 13を下降させて、同じく 750°Cに設定され、かつ、上ヘッド 5 に固定された上型 6により、アルカリフリーガラス 70を 2000Nの加圧力で 2分間プレ スした（図 9A、 B参照)。そして、冷却せずに（そのままの温度で)シリンダー 13を上 昇させることにより、上ヘッド 5と共に上型 6を上昇させて、上型 6を、プレス成形したァ ルカリフリーガラス 70から離型させた（図 9B、 C参照)。
[0058] ここで、冷却せずに（高温のままで）、上型 6を、プレス成形したアルカリフリーガラス 70力 離型させることができるのは、 BN粒子とアルカリフリーガラス 70とのぬれ性が 悪いからである。すなわち、酸化物や金属では、冷却せずに（高温のままで)離型さ せることは不可能であるが、 BN粒子（あるいは C粒子）は、アルカリフリーガラス 70と のぬれ性が非常に悪いため、冷却せずに（高温のままで)離型させることができる。上 型 6がプレス成形されたアルカリフリーガラス 70から離型すると、プレス成形されたァ ルカリフリーガラス 70は下型 10の上に載った状態となる。
[0059] 次に、図 8Cに示すように、プレス成形された高融点ガラスであるアルカリフリーガラ ス 70が載せられた下型 10を、プレスステージ 8から 400°Cに設定された冷却ステー ジ 9に搬送し、そこで 2分間冷却した。
[0060] 最後に、チャンバ一 15の型取り出し口 14から下型 10と共にプレス成形されたアル カリフリーガラス 70を外部に取り出し、プレス成形されたアルカリフリーガラス 70を下 型 10から取り外した後、離型剤 71を除去し、スパッタリング法を用いて、表面保護の ための Ir Rh合金膜を 0. 05 mの厚みで形成した。これにより、反射防止構造体成 形用レプリカ型 72が得られた（図 9C参照)。
[0061] 以下、上記のような構成を有する反射防止構造体成形用レプリカ型 72と下型 54を 用いて、反射防止構造体を有する光学素子を製造する方法について説明する。図 1 0は本発明の第 5の実施の形態における反射防止構造体を有する光学素子のプレス 成形用型を示す断面図、図 11は本発明の第 5の実施の形態における反射防止構造 体を有する光学素子の成形プロセスを示す工程図、図 12は本発明の第 5の実施の 形態における反射防止構造体を有する光学素子のプレス成形方法を示す工程図で ある。
[0062] 図 10中、 72は反射防止構造体成形用レプリカ型であり、下型 54は、以下のような 構造を有している。すなわち、 20mm X 20mm X 5mmの WCを主成分とする超硬合 金の中央部分に、 15mm X 15mm X O. 5mmの窪み 54aが形成され、窪み 54aが 形成された表面には、スパッタリング法を用いて、表面保護のための Ir Rh合金膜が 0. 5 mの厚みで形成されている。
[0063] 図 11Aに示すように、まず、チャンバ一 15で覆われ、雰囲気ガス導入口 18から N2 ガスを導入した成形機の上ヘッド 5に、上記した反射防止構造体成形用レプリカ型 7 2を上型 6として固定し、当該上型 6をプレスステージ 8と共に所定の温度 (ここでは、 590°C)まで昇温した。また、予熱ステージ 7も 590°Cまで昇温した。そして、上記した 下型 54を下型 10として用い、 15mm X I 5mm X I. Ommのクラウン系の硼珪酸ガラ ス (ガラス転移点 (Tg) : 501°C、屈伏点 (At) : 549°C)を、光学材料 11として下型 10 の上に載せ、光学材料 11が載せられた下型 10を、チャンバ一 15の型投入口 12から 成形機内に投入して、 590°Cに設定された予熱ステージ 7で 3分間加熱した。ここで 、光学材料 11の表面には、離型のためのチッ化硼素（BN)微粒子離型剤 16が塗布 されている（図 12A参照）。
[0064] 次に、図 11Bに示すように、光学材料 11が載せられた下型 10を、予熱ステージ 7 力も同じく 590°Cに設定されたプレスステージ 8に搬送した。次いで、シリンダー 13を 下降させて、同じく 590°Cに設定され、かつ、上ヘッド 5に固定された上型 6により、光 学材料 11を 1000Nの加圧力で 3分間プレスした（図 12A、 B参照）。そして、冷却せ ずに（そのままの温度で)シリンダー 13を上昇させることにより、上ヘッド 5と共に上型 6を上昇させて、上型 6を、プレス成形された光学材料 11から離型させた（図 12B、 C 参照)。ここで、冷却せずに（高温のままで）、上型 6を、プレス成形した光学材料 11 力も離型させることができるのは、上記と同様の理由による。上型 6がプレス成形され た光学材料 11から離型すると、プレス成形された光学材料 11は下型 10の上に載つ た状態となる。
[0065] 次に、図 11Cに示すように、プレス成形された光学材料 11が載せられた下型 10を 、プレスステージ 8から 300°Cに設定された冷却ステージ 9に搬送し、そこで 3分間冷 却した。
[0066] 最後に、チャンバ一 15の型取り出し口 14から下型 10と共にプレス成形された光学 材料 11を外部に取り出し、プレス成形された光学材料 11を下型 10から取り外した後 、離型剤 16を除去した。これにより、反射防止構造体を有する光学素子 67が得られ た（図 12C参照)。
[0067] 本実施の形態によれば、上記のように、冷却せずに上型 6 (反射防止構造体成形 用マスター型 53)をプレス成形した高融点ガラスであるアルカリフリーガラス 70から離 型させることが可能になると共に、冷却せずに上型 6 (反射防止構造体成形用レプリ 力型 72)をプレス成形した光学材料 11から離型させることが可能となるので、上型 6 ( 反射防止構造体成形用マスター型 53)とプレス成形されるアルカリフリーガラス 70と の熱膨張率の差に起因する熱応力の発生、及び上型 6 (反射防止構造体成形用レ プリカ型 72)とプレス成形される光学材料 11との熱膨張率の差に起因する熱応力の 発生をともに防止して、反射防止構造体成形用マスター型 53→反射防止構造体成 形用レプリカ型 72→光学材料 11の順番で転写されるパターンの精度の劣化を抑え ることができる。その結果、大面積に亘つて、パターンずれの発生しない、高精度な 反射防止構造体を有する光学素子 67を、繰り返し成形することが可能となる。
[0068] また、本実施の形態によれば、反射防止構造体成形用マスター型 53、反射防止構 造体成形用レプリカ型 72を用いたプレス成形により光学素子 67を製造するようにし たので、反射防止構造体を有する光学素子 67を再現性良く成形することができる。 その結果、量産性が飛躍的に向上するので、生産コストを著しく低下させることが可 能となる。
[0069] 尚、本実施の形態にぉ 、ては、高温強度に優れ、耐熱性を有し、ドライエッチング による表面荒れの少な 、型材料として石英ガラスが用いられて 、るが、型材料として は必ずしも石英ガラスに限定されるものではなぐ例えば、シリコン、 Ni合金、超硬合 金上に SiO膜又は Si膜を形成したもの等を型材料として用いてもよい。
2
[0070] また、本実施の形態においては、光学材料 11としてクラウン系の硼珪酸ガラスが用 いられている力 光学材料としては必ずしもクラウン系の硼珪酸ガラスに限定されるも のではなぐ多成分ガラス又は榭脂であればよい。多成分ガラスとしては、硼珪酸ガ ラスの他にアルミノシリケートガラス、フリントガラス、リン酸ガラス等が用いられ、榭脂と してはアクリル、フッ素榭脂、ポリエチレン、ポリオレフイン等が用いられる。成形により 反射防止構造体を形成するので、光学材料 11として多成分ガラス又は榭脂を用い ても、アスペクト比の大き 、反射防止構造体を有する光学素子を得ることが可能とな る。
[0071] また、本実施の形態においては、表面保護のための薄膜として Ir~Rh合金膜が用 いられているが、表面保護のための薄膜としては必ずしも Ir Rh合金膜に限定される ものではない。表面保護のための薄膜は、 Pt、 Pd、 Ir、 Rh、 Os、 Ru、 Re、 W及び Ta 力もなる群力も選ばれる少なくとも 1種類の金属を含んでいればよい。離型剤 16が光 学材料 11の表面に均一に塗布されて 、な 、場合、この表面保護のための薄膜がな ければ、光学材料 11が部分的に直接型に接触し、完全に溶着して、まったく離型さ せることができなくなってしまう。そして、無理に離型させようとすると、光学材料 11が 割れてしまう。 Ir Rh合金膜等の表面保護のための薄膜は、これを防止するためのも のである。
[0072] また、本実施の形態においては、石英ガラス基板 51の表面 (プレス面）に、反射防 止構造体 52に対応する円柱状の Crマスクを形成するようにされて 、るが、例えば、 Ni、 Au、 C等の材料を用いてマスクを形成してもよぐまた、多角柱状のマスクを形成 してちよい。
[0073] また、本実施の形態においては、電子ビームリソグラフィを用いて、レジストを、円柱 状又は多角柱状にパターユングしているが、 X線リソグラフィ又は干渉露光を用いた フォトリソグラフィを用いて、レジストを、円柱状又は多角柱状にパターユングしてもよ い。
[0074] また、本実施の形態においては、ウエットエッチングすることにより、マスクを、円柱 状又は多角柱状に形成しているが、ドライエッチングすることにより、マスクを、円柱状 又は多角柱状に形成してもよい。
[0075] [第 6の実施の形態]
本実施の形態においては、反射防止構造体を有する光学素子のプレス成形用型 を作製するための反射防止構造体成形用マスター型として、上記第 5の実施の形態 とほぼ同様のものを用いた（図 6参照)。本実施の形態の反射防止構造体成形用マス ター型 53は、以下の点において、上記第 5の実施の形態の反射防止構造体成形用 マスター型 53と異なっている。すなわち、本実施の形態においては、反射防止構造 体成形用マスター型 53を作製する際に、円錐形状の反射防止構造体 52が形成され た石英ガラス基板 51の表面 (プレス面）に、表面保護のための Ir-Rh合金膜を形成 する代わりに、離型のための炭素（C)膜を 0. 05 /z mの厚みで形成した。このため、 本実施の形態においては、上記第 5の実施の形態と異なり、プレス成形される高融点 ガラスであるアルカリフリーガラス 70の表面には、離型のための離型剤は塗布されな い。
[0076] また、本実施の形態にお!、ては、反射防止構造体を有する光学素子をプレス成形 するための反射防止構造体成形用レプリカ型として、上記第 5の実施の形態とほぼ 同様のものを用いた (図 10の符号 72参照)。本実施の形態の反射防止構造体成形 用レプリカ型 72は、以下の点において、上記第 5の実施の形態の反射防止構造体 成形用レプリカ型 72と異なっている。すなわち、本実施の形態においては、反射防 止構造体成形用レプリカ型 72を作製する際に、プレス成形された高融点ガラスであ るアルカリフリーガラス 70の表面（プレス面）に、離型のための炭素（C)膜を 0. 05 μ mの厚みで形成した。このため、本実施の形態においては、上記第 5の実施の形態と 異なり、プレス成形される光学材料 11の表面には、離型のための離型剤は塗布され ない。
[0077] 尚、反射防止構造体成形用マスター型 53を用いて、反射防止構造体を有する光 学素子をプレス成形するための反射防止構造体成形用レプリカ型を作製する方法、 及び反射防止構造体成形用レプリカ型 72と下型 54を用いて、反射防止構造体を有 する光学素子 67を製造する方法は、上記第 5の実施の形態と同様であるため（図 8、 図 9、図 11、図 12参照）、ここでは説明を省略する。
[0078] 本実施の形態によっても、上記第 5の実施の形態と同様の理由により、冷却せずに 上型 6 (反射防止構造体成形用マスター型 53)をプレス成形した高融点ガラスである アルカリフリーガラス 70から離型させることが可能になると共に、冷却せずに上型 6 ( 反射防止構造体成形用レプリカ型 72)をプレス成形した光学材料 11から離型させる ことが可能となるので、大面積に亘つて、パターンずれの発生しない、高精度な反射 防止構造体を有する光学素子 67を、繰り返し成形することが可能となる。
[0079] 本実施の形態においては、反射防止構造体成形用マスター型 53を作製する際に 、円錐形状の反射防止構造体 52が形成された石英ガラス基板 51の表面 (プレス面） に、離型のための薄膜として炭素 (C)膜を形成するようにされており、また、反射防止 構造体成形用レプリカ型 72を作製する際に、プレス成形された高融点ガラスである アルカリフリーガラス 70の表面 (プレス面）に、離型のための薄膜として炭素（C)膜を 形成するようにされているが、離型のための薄膜としては炭素 (C)膜に限定されるも のではなぐ例えば、チッ化硼素（BN)膜であってもよい。
[0080] [第 7の実施の形態]
本実施の形態においては、反射防止構造体を有する光学素子のプレス成形用型 を作製するための反射防止構造体成形用マスター型として、上記第 5の実施の形態 と同様のものを用いた（図 6参照）。
[0081] また、本実施の形態においては、反射防止構造体を有する光学素子をプレス成形 するための反射防止構造体成形用レプリカ型として、上記第 5の実施の形態とほぼ 同様のものを用いた (図 10の符号 72参照)。本実施の形態の反射防止構造体成形 用レプリカ型 72は、以下の点において、上記第 5の実施の形態の反射防止構造体 成形用レプリカ型 72と異なっている。すなわち、本実施の形態においては、反射防 止構造体成形用レプリカ型 72の作製 (成形)を、チャンバ一 15の雰囲気ガス導入口 18から、 Nと CO (10vol. %)を成形機内に導入しながら、プレス成形される高融点
2 2
ガラスであるアルカリフリーガラス 70の表面には離型のための離型剤を塗布しないで 行った。
[0082] また、本実施の形態における、反射防止構造体を有する光学素子 67の成形プロセ スは、上記第 5の実施の形態とほぼ同様である。本実施の形態の光学素子 67の成 形プロセスは、以下の点において、上記第 5の実施の形態の光学素子 67の成形プロ セスと異なっている。すなわち、本実施の形態においては、反射防止構造体を有す る光学素子 67の成形を、チャンバ一 15の雰囲気ガス導入口 18から、 Nと CO (10
2 2 vol. %)を成形機内に導入しながら、プレス成形される光学材料 11の表面には離型 のための離型剤を塗布しな!ヽで行った。
[0083] 上記雰囲気中で、反射防止構造体成形用レプリカ型 72の作製 (成形)、及び当該 反射防止構造体成形用レプリカ型 72を用いた反射防止構造体を有する光学素子 6 7の成形を行ったところ、 10000ショット成形後も、光学材料 11の 15mm X I 5mmの 領域全面に亘つて、パターンずれの発生しない、高精度な反射防止構造体を有する 光学素子 67を、繰り返し成形できることが分力つた。
[0084] 比較例として、 Nガスのみを成形機内に導入しながら、同じ条件の下で、反射防止
2
構造体成形用レプリカ型 72の作製 (成形)、及び当該反射防止構造体成形用レプリ 力型 72を用いた反射防止構造体を有する光学素子 67の成形を行ったところ、反射 防止構造体成形用マスター型 53と高融点ガラスであるアルカリフリーガラス 70との離 型性、及び反射防止構造体成形用レプリカ型 72と光学材料 11との離型性が悪ぐァ ルカリフリーガラス 70をプレスした後、冷却せずに（そのままの温度（750°C)で)反射 防止構造体成形用マスター型 53をプレス成形したアルカリフリーガラス 70から離型さ せることはできず、また、光学材料 11をプレスした後、冷却せずに（そのままの温度（ 590°C)で)反射防止構造体成形用レプリカ型 72をプレス成形した光学材料 11から 離型させることはできな力つた。
[0085] この場合、温度を 300°C以下まで下げると、反射防止構造体成形用マスター型 53 がプレス成形したアルカリフリーガラス 70から離型し、また、反射防止構造体成形用 レプリカ型 72がプレス成形した光学材料 11から離型するようになったので、冷却ステ ージ 9で冷却した後、反射防止構造体を有する光学素子 67を取り出して、その表面 を観察した。その結果、中心部分では精密に反射防止構造体を有する光学素子パ ターンが形成されている力 中心力 離れるにしたがってパターンのずれが大きくなり 、外周近くでは反射防止構造体を有する光学素子パターンが二重になっていた。 [0086] これは、反射防止構造体成形用マスター型 53、反射防止構造体成形用レプリカ型 72をそれぞれプレス成形したアルカリフリーガラス 70、光学材料 11から冷却しなけ れば離型させることができな!/、光学素子の製造方法では、反射防止構造体成形用 マスター型 53とプレス成形されるアルカリフリーガラス 70との熱膨張率の差、及び反 射防止構造体成形用レプリカ型 72とプレス成形される光学材料 11との熱膨張率の 差に起因してそれぞれ熱応力が発生し、反射防止構造体成形用マスター型 53及び 反射防止構造体成形用レプリカ型 72が位置ずれを起こしてしまった力 であると考 えられる。従って、かかる製造方法では、大面積に亘つて、パターンずれの発生しな い、高精度な反射防止構造体を有する光学素子を、繰り返し成形することは困難で ある。
[0087] これに対して、本実施の形態のように、 Nと CO (10vol. %)を成形機内に導入し
2 2
た場合には、プレス成形を行う温度のままで、反射防止構造体成形用マスター型 53 、反射防止構造体成形用レプリカ型 72をそれぞれプレス成形したアルカリフリーガラ ス 70、光学材料 11から容易に離型させることが可能となる。ここで、冷却せずに（高 温のままで)、反射防止構造体成形用マスター型 53、反射防止構造体成形用レプリ 力型 72をそれぞれプレス成形したアルカリフリーガラス 70、光学材料 11から離型さ せることができるのは、型の表面に COガスが吸着し、アルカリフリーガラス 70、光学
2
材料 11とのぬれ性が悪くなるからである。その結果、反射防止構造体成形用マスタ 一型 53とプレス成形される高融点ガラスであるアルカリフリーガラス 70との熱膨張率 の差、及び反射防止構造体成形用レプリカ型 72とプレス成形される光学材料 11との 熱膨張率の差に起因する熱応力の発生を防止して、光学材料 11に転写されるバタ ーンの精度を高めることができるので、上記したように、大面積に亘つて、パターンず れの発生しない、高精度な反射防止構造体を有する光学素子 67を、繰り返し成形す ることが可能となる。
[0088] 尚、本実施の形態においては、反射防止構造体成形用レプリカ型 72の作製 (成形 )、及び当該反射防止構造体成形用レプリカ型 72を用いた反射防止構造体を有す る光学素子 67の成形を、チャンバ一 15の雰囲気ガス導入口 18から、 Nと CO (10
2 2 vol. %)を成形機内に導入しながら行っている力 必ずしも力かる雰囲気に限定され るものではなぐ窒素 (N )やアルゴン (Ar)等の不活性ガス中に、構成分子中に炭素
2
(C)又はフッ素 (F)を含む気体ある!/ヽは霧状の液体を混合した雰囲気であればょ 、 。例えば、 Nと CF (10vol. %)の混合ガス、あるいは、 N ガスをエチレングリコール
2 4 2
溶液の中に通した気体を成形機内に導入しながら、反射防止構造体を有する光学 素子 67の成形を行っても、上記と同様の効果を得ることができる。
[0089] [第 8の実施の形態]
本実施の形態においては、本発明の反射防止構造体を有する光学素子として、ピ ツチ 0. 15 /ζ πι、高さ 0. 15 111の円錐形状の微細構造を有する、ピッチ50 111、中 心高さ 3 m、曲率半径 100 mの凸面形状のマイクロレンズアレイを製造する場合 について説明する。
[0090] 本実施の形態においては、反射防止構造体を有する光学素子のプレス成形用型 を作製するための反射防止構造体成形用マスター型として、以下のようにして作製し た型を用いた。図 13は本発明の第 8の実施の形態で用いる反射防止構造体成形用 マスター型の元となる石英マイクロレンズアレイの作製方法を模式的に示す工程図、 図 14は本発明の第 8の実施の形態で用いる反射防止構造体成形用マスター型の作 製方法を模式的に示す工程図である。
[0091] 図 13Aに示すように、まず、反射防止構造体成形用マスター型となる、 20mm X 2 Omm X 5mmの石英ガラス基板 79の表面を、高精密研削加工及び研磨カ卩ェによつ て平滑に加工した (Ra約 2nm)。次いで、図 13Bに示すように、平滑に加工された石 英ガラス基板 79の表面に、スピンコート法を用いて、フォトレジスト 80を 3 μ mの厚み で形成した。次いで、図 13Cに示すように、フォトレジスト 80が形成された石英ガラス 基板 79の表面に、ピッチ 50 mの円形パターンが形成されたフォトマスクを介して、 紫外線を照射した後、現像を行って、感光していない部分を除去することにより、円 柱状のフォトレジストパターン 81を形成した。
[0092] 次いで、図 13Dに示すように、フォトレジストが溶融する温度（200°C)に基板全体 を加熱し、それぞれの円柱状のフォトレジストが表面張力によってマイクロレンズ形状 になるまで、加熱溶融を行った。これにより、石英ガラス基板 79の表面に半球状のフ オトレジストパターン 82が形成された。次いで、図 13Eに示すように、半球状のフォト レジストパターン 82が形成された石英ガラス基板 79を、冷却した後、 RFドライエッチ ング装置の中に入れ、 CHF +0 ガスを用いて、石英ガラス基板 79の表面をエッチ
3 2
ングした。これにより、石英ガラス基板 79の表面に、ピッチ 50 m、高さ 3 mのマイ クロレンズアレイ 83が形成され、石英マイクロレンズアレイ 84が得られた。
[0093] 続いて、以上のようにして作製した石英マイクロレンズアレイ 84の表面に、図 14の 工程により、反射防止構造体を形成した。図 14Aに示すように、まず、石英マイクロレ ンズアレイ 84の表面に、スピンコート法を用いて、 X線リソグラフィ用レジストである P MMAレジスト 85を 0. 5 μ mの厚みで形成した。次いで、図 14A、 Bに示すように、 X 線 86を照射しながら X線リソグラフィ用マスク 87を高精度に移動させて現像すること により、石英マイクロレンズアレイ 84の表面に、反射防止構造体に対応するマスク 88 として、 PMMAレジストからなる直径 0. 15 ^ m,高さ 0. 3 mの円錐状パターンをピ ツチ 0. 15 mで形成した。このマスク 88は、使用波長以下のピッチでアレイ状に形 成されている。
[0094] 次いで、図 14Cに示すように、 PMMAレジストからなるマスク 88が形成された石英 マイクロレンズアレイ 84を、 RFドライエッチング装置の中に入れ、 CHF +0 ガスを
3 2 用いて、石英マイクロレンズアレイ 84の表面をエッチングした。これにより、石英マイク 口レンズアレイ 84の表面に、ピッチ 0. 15 ^ m,高さ 0. 15 mの円錐形状の反射防 止構造体 89が形成された。最後に、円錐形状の反射防止構造体 89が形成された石 英マイクロレンズアレイ 84の表面に、スパッタリング法を用いて、 Cr膜を介して表面保 護のための Ir Rh合金膜を 0. 05 mの厚みで形成した。以上により、反射防止構 造体成形用マスター型 90が得られた。
[0095] 尚、反射防止構造体成形用マスター型 90を用いて、反射防止構造体を有する光 学素子としてのマイクロレンズアレイをプレス成形するための反射防止構造体成形用 レプリカ型を作製する方法、及び反射防止構造体成形用レプリカ型と下型を用いて、 反射防止構造体を有する光学素子としてのマイクロレンズアレイを製造する方法は、 上記第 5の実施の形態と同様であるため（図 8、図 9、図 11、図 12参照）、ここでは説 明を省略する。
[0096] 本実施の形態によっても、上記第 5の実施の形態と同様の理由により、冷却せずに 上型 6 (反射防止構造体成形用マスター型 90)をプレス成形した高融点ガラスである アルカリフリーガラス 70から離型させることが可能になると共に、冷却せずに上型 6 ( 反射防止構造体成形用レプリカ型)をプレス成形した光学材料 11から離型させること が可能となるので、大面積に亘つて、パターンずれの発生しない、高精度な反射防 止構造体を有する光学素子としてのマイクロレンズアレイを、繰り返し成形することが 可能となる。
[0097] 以上のように、本実施の形態によれば、反転形状である凹面形状を有する型を作 製することが非常に困難であるマイクロレンズアレイ成形用型を容易に作製すること が可能となり、マイクロレンズアレイの表面に反射防止構造体を形成することが非常 に容易になる。
[0098] 尚、本実施の形態においては、石英ガラス基板 79の表面 (プレス面）に、反射防止 構造体に対応する円錐状のマスクを形成するようにされて!ヽるが、必ずしもこの構成 に限定されるものではなぐ例えば、多角錐状のマスクを形成してもよい。
産業上の利用可能性
[0099] 本発明にかかる光学素子は、デジタルスチルカメラやビデオカメラ等の撮像光学系 、プロジェクタ一等の投影光学系や照明光学系、光ピックアップ装置や光走査装置 等のレーザ光学系などに用いられるレンズ素子、ミラー素子、プリズム素子等や、液 晶表示装置の輝度向上に用いられるマイクロレンズアレイ、光通信に用いられる結合 マイクロレンズ等に好適である。

Claims

請求の範囲
[1] 多成分ガラス力 なり、アスペクト比が 1以上の錐形状を単位とし、多数の当該錐形 状が配列された反射防止構造体を表面に備える、光学素子。
[2] 多数の前記錐形状は、反射を低減すべき光の波長以下のピッチで配列される、請 求項 1に記載の光学素子。
[3] 前記反射防止構造体は、曲面上に形成される、請求項 1に記載の光学素子。
[4] 前記光学素子は、レンズ素子であり、前記反射防止構造体は、レンズ面に形成され る、請求項 1に記載の光学素子。
[5] 前記光学素子は、マイクロレンズアレイであり、前記反射防止構造体は、各レンズ 面に形成される、請求項 1に記載の光学素子。
[6] 多成分ガラス力 なり、アスペクト比が 1以上の錐形状を単位とし、多数の当該錐形 状が配列された反射防止構造体を表面に備える光学素子の製造方法であって、 前記多成分ガラス素材を加熱する工程と、
前記加熱された多成分ガラス素材を、形成すべき前記反射防止構造体に対応する 形状を持つ型によってプレス成形する工程と、
成形された前記多成分ガラス素材が、変形しな 、温度まで冷却される前に型から 離型させる工程とを備える、光学素子の製造方法。
[7] さらに、前記多成分ガラス素材を加熱する工程に先立って、多成分ガラス素材に離 型剤を塗布する工程を備える、請求項 6に記載の光学素子の製造方法。
[8] 前記プレス成形する工程において、
前記型は、表面に離型のための薄膜が形成されている、請求項 6に記載の光学素 子の製造方法。
[9] 前記プレス成形する工程において、
前記型は、表面保護のための薄膜が形成されている、請求項 6に記載の光学素子 の製造方法。
[10] 前記プレス成形する工程において、
不活性ガス中に、構成分子中に炭素又はフッ素を含む気体ある!ヽは霧状の液体を 混合した雰囲気中でプレス成形が行われる、請求項 6に記載の光学素子の製造方
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