WO2019211920A1 - 表面に微細凹凸構造を備えたプラスチック成型品の製造方法 - Google Patents

表面に微細凹凸構造を備えたプラスチック成型品の製造方法 Download PDF

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convex structure
fine concavo
molded article
fine
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Inventor
山本　和也
健志 谷邊
Original Assignee
ナルックス株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C59/00—Surface shaping of articles, e.g. embossing; Apparatus therefor
    • B29C59/14—Surface shaping of articles, e.g. embossing; Apparatus therefor by plasma treatment

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing a plastic molded product having a fine uneven structure on the surface.
  • An antireflection structure composed of fine concavo-convex structures arranged at a pitch (period) smaller than the wavelength of visible light or substantially corresponding to the wavelength range of visible light is used for an optical element.
  • a method of manufacturing a mold for such a fine concavo-convex structure a method of patterning a resist using an interference exposure apparatus or an electron beam drawing apparatus and performing etching or electroforming is known.
  • a manufacturing method for manufacturing a mold having a fine concavo-convex structure by a reactive ion etching process without requiring patterning Patent Document 1. According to this manufacturing method, a fine concavo-convex structure can be formed on a plane or curved surface having a large area without patterning.
  • a plastic molded article such as a plastic lens
  • a mold is manufactured by the manufacturing method of Patent Document 1
  • the injection mold is used by using the mold.
  • Manufacture plastic molded products In order to manufacture a plastic molded product using a mold, the shape of the micro uneven structure of the mold is arranged with a pitch (period) that is smaller than the wavelength of visible light or substantially corresponds to the wavelength range of visible light. It is necessary to transcribe to.
  • problems such as adhesion of plastic material to the mold and damage to the mold occur, and the plastic molded product can be efficiently used while maintaining a high transfer rate and yield. It is not easy to manufacture in large quantities.
  • a method of manufacturing a plastic molded product having a fine concavo-convex structure on the surface comprising a fine concavo-convex structure arranged at a pitch (period) smaller than the wavelength of visible light or substantially corresponding to the wavelength range of visible light.
  • An object of the present invention is a method of manufacturing a plastic molded product having a fine concavo-convex structure on the surface, and the fine concavo-convex arranged at a pitch (period) smaller than the wavelength of visible light or substantially corresponding to the wavelength range of visible light It is an object of the present invention to provide a manufacturing method capable of efficiently and mass-producing a plastic molded product having a structure.
  • a method for manufacturing a plastic molded article having a fine relief structure on a surface wherein the plastic molded article and silicon piece, a semiconductor piece containing silicon, or a metal piece containing silicon are mixed in a mixed gas atmosphere of fluorine-based gas and oxygen.
  • a fine uneven structure having a pitch of 0.1 to 0.5 micrometers is formed on the surface of the plastic molded product.
  • the silicon oxide formed by silicon fluoride, oxygen ions, and oxygen radicals generated from silicon pieces and the like and randomly attached to the surface of a plastic molded product is etched.
  • the plastic molded product is etched with oxygen and fluorine ions and radicals, a fine uneven structure with a pitch of 0.1 to 0.5 micrometers is formed on the surface of the plastic molded product.
  • the manufacturing method of the present invention since the fine uneven structure is formed directly on the surface of the plastic molded product without requiring the transfer of the shape of the fine uneven structure, the problem that occurs when transferring the fine structure of the mold is Does not occur.
  • the depth of the fine concavo-convex structure is 0.1 to 1.0 micrometers.
  • the fluorine-based gas is sulfur hexafluoride (SF 6 ).
  • the fluorine-based gas is trifluoromethane (CHF 3 ).
  • the fluorine-based gas is tetrafluoromethane (CF 4 ).
  • the plastic molded product is an optical element.
  • the plastic molded product is a lens.
  • the plasma dry etching is reactive ion etching.
  • FIG. 2 is a scanning electron microscope (SEM) photograph showing a fine concavo-convex structure formed on the surface of a plastic lens by the manufacturing method of Example 1.
  • FIG. It is a figure which shows the reflectance of the surface of the plastic lens provided with the fine concavo-convex structure obtained by the manufacturing method of Example 1.
  • 4 is a scanning electron microscope (SEM) photograph showing a fine concavo-convex structure formed on the surface of a plastic lens by the manufacturing method of Example 2.
  • FIG. 1 is a flowchart showing a method for producing a plastic molded product having a fine relief structure on the surface of one embodiment of the present invention.
  • a plastic lens (resin lens) is manufactured by, for example, injection molding.
  • step S1020 of FIG. 1 the plastic lens and the silicon piece are simultaneously subjected to plasma dry etching under a predetermined condition to form a fine concavo-convex structure on the surface of the plastic lens.
  • the predetermined condition will be described later. Further, the formation of the fine concavo-convex structure on the surface of the plastic lens by plasma dry etching will be described later.
  • FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a reactive ion etching apparatus 200 used for performing plasma dry etching.
  • the reactive ion etching apparatus 200 has a container 201. Gas is supplied from the gas supply port 207 to the evacuated container 201. Further, the container 201 is provided with a gas exhaust port 209, and a valve (not shown) is attached to the gas exhaust port 209. By operating the valve, the gas pressure in the container 201 can be set to a desired pressure value.
  • the container 201 is provided with an upper electrode 203 and a lower electrode 205, and plasma can be generated by applying a high-frequency voltage by a high-frequency power source 211 between both electrodes.
  • a plastic lens 101 and a silicon piece 103 are disposed on the lower electrode 205.
  • the cross section perpendicular to the central axis of the plastic lens 101 is a circle having a diameter of 50 mm
  • the thickness of the plastic lens 101 in the direction of the central axis is 15 mm
  • the silicon piece 103 is a square plate having a side of 20 mm.
  • the thickness is 0.525 millimeters.
  • one silicon piece 103 and 40 plastic lenses 101 can be disposed on the lower electrode 205. If a substantially uniform plasma is generated between the upper and lower electrodes in this state, a single piece of silicon 103 can be used to process a plurality of plastic lenses in one batch. If the areas of the opposing surfaces of the upper electrode 203 and the lower electrode 205 are increased, a larger number of plastic lenses can be processed in one batch. If necessary, a plurality of silicon pieces may be arranged.
  • the lower electrode 205 can be cooled to a desired temperature by the cooling device 213.
  • the cooling device 213 uses, for example, a water-cooled chiller for cooling.
  • the reason why the lower electrode 205 is cooled is to control the etching reaction by setting the temperature of the substrate 101 to a desired temperature.
  • a semiconductor piece containing silicon or a metal piece containing silicon may be used instead of the silicon piece.
  • the gas supplied to the container 200 is a mixed gas of fluorine-based gas and oxygen.
  • plasma dry etching such as reactive ion beam etching may be used instead of reactive ion etching.
  • step S1030 of FIG. 1 the reflectance of the surface of the plastic lens is evaluated.
  • step S1040 of FIG. 1 the shape of the fine concavo-convex structure is evaluated.
  • step S1050 of FIG. 1 it is determined whether or not the fine concavo-convex structure has a desired shape. If the fine concavo-convex structure is a desired shape, the process is terminated. If the fine concavo-convex structure is not a desired shape, the process proceeds to step S1060.
  • step S1060 of FIG. 1 the plasma dry etching conditions are changed, and the process returns to step S0120.
  • FIG. 3 is a flowchart for explaining the formation of a fine relief structure on the surface of a plastic lens by plasma dry etching.
  • step S2010 of FIG. 3 the silicon piece 103 is etched by fluorine ions and radicals to vaporize silicon fluoride (SiF 4 ).
  • silicon fluoride (SiF 4 ) is combined with oxygen radicals to generate silicon oxide (SiO).
  • step S2030 of FIG. 3 the generated silicon oxide (SiO) is randomly attached to the surface of the plastic lens 101.
  • the surface of the plastic lens 101 is etched by oxygen ions and radicals and fluorine ions and radicals using randomly attached silicon oxide (SiO) as an etching mask. As a result, a fine uneven structure is formed on the surface of the plastic lens 101.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining step S2010, step S2020, and step S2030 in FIG.
  • O ⁇ , O 2 ⁇ and F ⁇ represent oxygen and fluorine ions.
  • O * and F * represent oxygen and fluorine radicals.
  • FIG. 5 is a view showing the fine concavo-convex structure formed on the surface of the plastic lens 101 after step S2040 of FIG.
  • the plastic lens 101 is made of polycarbonate. Further, fluorine-based gas used in this example is a sulfur hexafluoride (SF 6).
  • SF 6 sulfur hexafluoride
  • Table 1 shows the gas pressure (processing pressure) in the container 201 of the reactive ion etching apparatus 200, the supply amount (flow rate) of sulfur hexafluoride (SF 6 ) and oxygen (O 2 ), the power of the high-frequency power supply 211 (RF 5 is a table showing reactive ion etching conditions including power), cooling temperature of the substrate 101, and etching time.
  • the frequency of the high frequency power supply 211 is 13.56 MHz.
  • the shape of the opposing surface of the upper and lower electrodes is a rectangle, and its size is 300 mm ⁇ 220 mm. The distance between the electrodes is 130 millimeters.
  • the sulfur hexafluoride (SF 6 ) gas flow rate is 20 ml / min
  • the oxygen (O 2 ) gas flow rate is 5 ml / min
  • the ratio of oxygen gas flow rate to total gas flow rate is 20%.
  • the ratio of the oxygen gas flow rate to the total gas flow rate is preferably 10% to 50%.
  • the cooling temperature of the lower electrode 205 is 10 ° C. In general, the cooling temperature of the lower electrode 205 is preferably 20 ° C. or lower.
  • FIG. 6 is a scanning electron microscope (SEM) photograph showing a fine concavo-convex structure formed on the surface of the plastic lens 101 by the manufacturing method of Example 1.
  • the average value of the distances in the direction parallel to the surface between adjacent convex portions or between adjacent concave portions is defined as the pitch of the fine structure.
  • the pitch of the fine structure may be obtained by Fourier analysis of the cross section of the fine concavo-convex structure.
  • the average value of the distances in the direction perpendicular to the base material surface between adjacent convex portions and concave portions is defined as the depth of the fine concavo-convex structure.
  • the pitch of the fine structure of Example 1 is 0.13 micrometers, and the depth of the fine structure of Example 1 is 0.31 micrometers.
  • FIG. 7 is a diagram showing the reflectance of the surface of a plastic lens having a fine concavo-convex structure obtained by the manufacturing method of Example 1.
  • FIG. The horizontal axis in FIG. 7 indicates the wavelength of light, and the vertical axis in FIG. 7 indicates the reflectance.
  • the solid line in FIG. 7 represents the reflectance of the surface of the plastic lens having the fine concavo-convex structure, and the broken line in FIG. 7 represents the reflectance of the surface of the plastic lens having the same shape without the fine concavo-convex structure.
  • the reflectance is obtained with a microspectrophotometer.
  • the reflectance of the surface of the plastic lens not provided with the fine uneven structure is 4.9% or more in the entire wavelength region.
  • the maximum value of the reflectance of the surface of the plastic lens having a fine concavo-convex structure is 0.914%.
  • the reflectance of the surface of the plastic lens is greatly reduced by the fine concavo-convex structure.
  • the plastic lens 101 is made of acrylic (PMMA). Further, fluorine-based gas used in this example is a trifluoromethane (CHF 3).
  • Table 2 shows the gas pressure (processing pressure) in the container 201 of the reactive ion etching apparatus 200, the supply amount (flow rate) of trifluoromethane (CHF 3 ) and oxygen (O 2 ), and the power of the high-frequency power source 211 (RF power).
  • 5 is a table showing reactive ion etching conditions including the cooling temperature and etching time of the substrate 101.
  • the frequency of the high frequency power supply 211 is 13.56 MHz.
  • the shape of the opposing surface of the upper and lower electrodes is a rectangle, and its size is 300 mm ⁇ 220 mm. The distance between the electrodes is 130 millimeters.
  • the trifluoromethane (CHF 3 ) gas flow rate is 20 ml / min
  • the oxygen (O 2 ) gas flow rate is 5 ml / min
  • the ratio of the oxygen gas flow rate to the total gas flow rate is 20%.
  • the cooling temperature of the lower electrode 205 is 2 ° C.
  • FIG. 8 is a scanning electron microscope (SEM) photograph showing a fine concavo-convex structure formed on the surface of the plastic lens 101 by the manufacturing method of Example 2.
  • the average value of the distances in the direction parallel to the surface between adjacent convex portions or between adjacent concave portions is defined as the pitch of the fine structure.
  • the pitch of the fine structure may be obtained by Fourier analysis of the cross section of the fine concavo-convex structure.
  • the average value of the distances in the direction perpendicular to the base material surface between adjacent convex portions and concave portions is defined as the depth of the fine concavo-convex structure.
  • the pitch of the fine structure of Example 2 is 0.13 micrometers, and the depth of the fine structure of Example 2 is 0.28 micrometers.
  • FIG. 9 is a diagram showing the reflectance of the surface of a plastic lens having a fine concavo-convex structure obtained by the manufacturing method of Example 2.
  • FIG. The horizontal axis in FIG. 9 indicates the wavelength of light, and the vertical axis in FIG. 9 indicates the reflectance.
  • the solid line in FIG. 9 represents the reflectance of the surface of the plastic lens having the fine concavo-convex structure, and the broken line in FIG. 9 represents the reflectance of the surface of the plastic lens having the same shape without the fine concavo-convex structure.
  • the reflectance is obtained with a microspectrophotometer.
  • the reflectance of the surface of the plastic lens not provided with the fine uneven structure is 3.9% or more in the entire wavelength range.
  • the maximum value of the reflectance of the surface of the plastic lens having the fine concavo-convex structure is 1.298%.
  • the reflectance of the surface of the plastic lens is greatly reduced by the fine concavo-convex structure.
  • tetrafluoromethane or the like can be used as the fluorine-based gas in addition to sulfur hexafluoride and trifluoromethane depending on the material of the plastic lens.
  • the pitch and depth of the fine relief structure can be changed by changing the conditions of reactive ion etching.
  • the pitch and depth of the microstructure increases with the etching time and increases with the power of the high frequency power source. Accordingly, by appropriately determining the etching time and the power of the high-frequency power source, a fine concavo-convex structure having a pitch of 0.1-0.5 micrometers and a depth of 0.1-1.0 micrometers can be obtained.
  • the power of the high frequency power source is set to 100 W, and the etching time is changed in the range of 400 seconds to 1600 seconds.
  • a fine relief structure with a depth of 0.1-1.0 micrometers is obtained.
  • the fine concavo-convex structure functions as an antireflection structure for light in the visible region and near infrared region.

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Abstract

表面に微細凹凸構造を備えたプラスチック成型品の製造方法であって、光の波長よりも小さいか可視光の波長域にほぼ対応するピッチ（周期）で配列された微細凹凸構造を備えたプラスチック成型品を効率的に大量に製造することのできる製造方法を提供する。本発明による表面に微細凹凸構造を備えたプラスチック成型品の製造方法は、フッ素系ガス及び酸素の混合ガス雰囲気内で、プラスチック成型品及びケイ素片、ケイ素を含む半導体片またはケイ素を含む金属片に同時にプラズマドライエッチングを実施することによって、該プラスチック成型品の表面にピッチが０．１から０．５マイクロメータの微細凹凸構造を形成する。

Description

表面に微細凹凸構造を備えたプラスチック成型品の製造方法
　本発明は、表面に微細凹凸構造を備えたプラスチック成型品の製造方法に関する。
　可視光の波長よりも小さいか可視光の波長域にほぼ対応するピッチ（周期）で配列された微細凹凸構造からなる反射防止構造が光学素子に使用されている。このような微細凹凸構造用の金型の製造方法として、干渉露光装置や電子ビーム描画装置を使用してレジストをパターニングし、エッチングまたは電鋳を行う方法が知られている。しかし、これらの方法によって、大きな面積の平面や曲面に微細凹凸構造を形成するのは困難である。
　そこで、本出願の発明者らは、パターニングを必要とせずに、反応性イオンエッチングプロセスにより微細凹凸構造を備えた金型を製造する製造方法を開発した（特許文献１）。本製造方法によれば、パターニングを行わずに大きな面積の平面や曲面に微細凹凸構造を形成することができる。
　特許文献１の製造方法によってプラスチックレンズなどのプラスチック成型品を製造する場合には、まず、特許文献１の製造方法によって成形型を製造し、次に、その成形型を使用して射出成型などによってプラスチック成型品を製造する。成形型を使用してプラスチック成型品を製造するには、可視光の波長よりも小さいか可視光の波長域にほぼ対応するピッチ（周期）で配列された成形型の微細凹凸構造の形状をプラスチックに転写する必要がある。このような微細凹凸構造の形状の転写による成形の際には、金型へのプラスチック材料の付着及び金型の破損などの問題が生じ、高い転写率及び歩留りを維持しながらプラスチック成型品を効率的に大量に製造するのは容易ではない。
　このように、表面に微細凹凸構造を備えたプラスチック成型品の製造方法であって、可視光の波長よりも小さいか可視光の波長域にほぼ対応するピッチ（周期）で配列された微細凹凸構造を備えたプラスチック成型品を効率的に大量に製造することのできる製造方法は開発されていない。
WO2014/076983A1
　したがって、表面に微細凹凸構造を備えたプラスチック成型品の製造方法であって、可視光の波長よりも小さいか可視光の波長域にほぼ対応するピッチ（周期）で配列された微細凹凸構造を備えたプラスチック成型品を効率的に大量に製造することのできる製造方法に対するニーズがある。本発明の目的は表面に微細凹凸構造を備えたプラスチック成型品の製造方法であって、可視光の波長よりも小さいか可視光の波長域にほぼ対応するピッチ（周期）で配列された微細凹凸構造を備えたプラスチック成型品を効率的に大量に製造することのできる製造方法を提供することである。
　本発明による表面に微細凹凸構造を備えたプラスチック成型品の製造方法は、フッ素系ガス及び酸素の混合ガス雰囲気内で、プラスチック成型品及びケイ素片、ケイ素を含む半導体片またはケイ素を含む金属片に同時にプラズマドライエッチングを実施することによって、該プラスチック成型品の表面にピッチが０．１から０．５マイクロメータの微細凹凸構造を形成する。
　本発明の製造方法によれば、プラズマドライエッチングのプロセスにおいて、ケイ素片などから生じたフッ化ケイ素と酸素イオン、酸素ラジカルによって形成され、プラスチック成型品の表面にランダムに付着した酸化ケイ素をエッチングマスクとしてプラスチック成型品が、酸素及びフッ素のイオン及びラジカルでエッチングされることによって、プラスチック成型品の表面にピッチが０．１から０．５マイクロメータの微細凹凸構造が形成される。本発明の製造方法によれば、微細凹凸構造の形状の転写を必要とせず、プラスチック成型品の表面に直接微細凹凸構造が形成されるので、金型の微細構造の転写の際に生じる問題は生じない。また、一様なプラズマ雰囲気を実現することにより、可視光の波長よりも小さいか可視光の波長域にほぼ対応するピッチ（周期）で配列された微細凹凸構造を備えたプラスチック成型品を効率的に大量に製造することができる。
　本発明の第１の実施形態によるによる表面に微細凹凸構造を備えたプラスチック成型品の製造方法において、該微細凹凸構造の深さが０．１から１．０マイクロメータである。
　本発明の第２の実施形態によるによる表面に微細凹凸構造を備えたプラスチック成型品の製造方法において、該フッ素系ガスが六フッ化硫黄（ＳＦ６）である。
　本発明の第３の実施形態によるによる表面に微細凹凸構造を備えたプラスチック成型品の製造方法において、該フッ素系ガスがトリフルオロメタン（ＣＨＦ３）である。
　本発明の第４の実施形態によるによる表面に微細凹凸構造を備えたプラスチック成型品の製造方法において、該フッ素系ガスが四フッ化メタン（ＣＦ４）である。
　本発明の第５の実施形態によるによる表面に微細凹凸構造を備えたプラスチック成型品の製造方法において、該プラスチック成型品が光学素子である。
　本発明の第６の実施形態によるによる表面に微細凹凸構造を備えたプラスチック成型品の製造方法において、該プラスチック成型品がレンズである。
　本発明の第７の実施形態によるによる表面に微細凹凸構造を備えたプラスチック成型品の製造方法において、プラズマドライエッチングが反応性イオンエッチングである．
本発明の一実施形態の表面に微細凹凸構造を備えたプラスチック成型品の製造方法を示す流れ図である。 プラズマドライエッチングを実施するために使用される反応性イオンエッチング装置の構成を示す図である。 プラズマドライエッチングによるプラスチックレンズの表面における微細凹凸構造の形成を説明するための流れ図である。 図３のステップＳ２０１０、ステップＳ２０２０及びステップＳ２０３０を説明するための図である。 図３のステップＳ２０４０の後にプラスチックレンズの表面に形成された微細凹凸構造を示す図である。 実施例１の製造方法によってプラスチックレンズの表面に形成された微細凹凸構造を示す走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。 実施例１の製造方法によって得られた微細凹凸構造を備えたプラスチックレンズの表面の反射率を示す図である。 実施例２の製造方法によってプラスチックレンズの表面に形成された微細凹凸構造を示す走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。 実施例２の製造方法に得られた微細凹凸構造を備えたプラスチックレンズの表面の反射率を示す図である。
　図１は、本発明の一実施形態の表面に微細凹凸構造を備えたプラスチック成型品の製造方法を示す流れ図である。
　図1のステップＳ１０１０において、たとえば射出成形によってプラスチックレンズ（樹脂レンズ）を製造する。
　図1のステップＳ１０２０において、所定の条件の下でプラスチックレンズ及びケイ素片に同時にプラズマドライエッチングを実施してプラスチックレンズの表面に微細凹凸構造を形成する。上記の所定の条件については後で説明する。また、プラズマドライエッチングによるプラスチックレンズの表面における微細凹凸構造の形成については後で説明する。
　図２は、プラズマドライエッチングを実施するために使用される反応性イオンエッチング装置２００の構成を示す図である。反応性イオンエッチング装置２００は、容器２０１を有する。真空排気された容器２０１には、ガス供給口２０７からガスが供給される。さらに、容器２０１には、ガス排気口２０９が設けられ、ガス排気口２０９には、図示しないバルブが取り付けられている。バルブを操作することにより、容器２０１内のガス圧力を所望の圧力値とすることができる。容器２０１には、上部電極２０３及び下部電極２０５が備わり、両電極間に高周波電源２１１により高周波電圧をかけてプラズマを発生させることができる。下部電極２０５上には、プラスチックレンズ１０１及びケイ素片１０３が配置される。
　一例として、プラスチックレンズ１０１の中心軸に垂直な断面は直径５０ミリメータの円形であり、プラスチックレンズ１０１の中心軸方向の厚さは１５ミリメータであり、ケイ素片１０３は一辺が２０ミリメータの正方形の板状であり、その厚さは０．５２５ミリメータである。
　一例として、上部電極２０３及び下部電極２０５の対向する面が、直径５００ミリメータの円形であれば、１個のケイ素片１０３と４０個のプラスチックレンズ１０１を下部電極２０５上に配置することができる。この状態で上下電極間においてほぼ一様なプラズマを生成させれば、１個のケイ素片１０３を使用して、複数のプラスチックレンズを１バッチで処理することができる。上部電極２０３及び下部電極２０５の対向する面の面積を大きくすれば、さらに多数のプラスチックレンズを１バッチで処理することができる。必要に応じて、複数個のケイ素片を配置してもよい。
　下部電極２０５は、冷却装置２１３によって所望の温度に冷却することができる。冷却装置２１３は、たとえば、冷却に水冷式チラーを使用するものである。下部電極２０５を冷却するのは、基板１０１の温度を所望の温度とすることによりエッチング反応を制御するためである。
　ケイ素片の代わりにケイ素を含む半導体片またはケイ素を含む金属片を使用してもよい。
　容器２００に供給されるガスはフッ素系ガスと酸素との混合ガスである。
　本発明において、反応性イオンエッチングの代わりに、反応性イオンビームエッチングなどのプラズマドライエッチングを使用してもよい。
　図1のステップＳ１０３０において、プラスチックレンズの表面の反射率を評価する。
　図1のステップＳ１０４０において、微細凹凸構造の形状を評価する。
　図1のステップＳ１０５０において、微細凹凸構造が所望の形状である角否か判断する。微細凹凸構造が所望の形状であれば処理を終了する。微細凹凸構造が所望の形状でなければステップＳ１０６０に進む。
　図1のステップＳ１０６０において、プラズマドライエッチングの条件を変更し、ステップＳ０１２０に戻る。
　図３は、プラズマドライエッチングによるプラスチックレンズの表面における微細凹凸構造の形成を説明するための流れ図である。
　図３のステップＳ２０１０において、ケイ素片１０３が、フッ素のイオン及びラジカルによってエッチングされフッ化ケイ素（ＳｉＦ４）が気化される。
　図３のステップＳ２０２０において、フッ化ケイ素（ＳｉＦ４）が酸素ラジカルと結合し、酸化ケイ素（ＳｉＯ）が生成される。
　図３のステップＳ２０３０において、生成された酸化ケイ素（ＳｉＯ）がプラスチックレンズ１０１の表面にランダムに付着する。
　図３のステップＳ２０４０において、プラスチックレンズ１０１の表面が、ランダムに付着した酸化ケイ素（ＳｉＯ）をエッチングマスクとして酸素のイオン及びラジカルならびにフッ素のイオン及びラジカルによってエッチングされる。その結果、プラスチックレンズ１０１の表面に微細凹凸構造が形成される。
　図４は、図３のステップＳ２０１０、ステップＳ２０２０及びステップＳ２０３０を説明するための図である。図４において、Ｏ－、Ｏ２－及びＦ－は酸素及びフッ素のイオンを表す。また、Ｏ＊及びＦ＊は酸素及びフッ素のラジカルを表す。
　図５は、図３のステップＳ２０４０の後にプラスチックレンズ１０１の表面に形成された微細凹凸構造を示す図である。
　本発明の実施例を以下に説明する。
実施例１
　本実施例においてプラスチックレンズ１０１はポリカーボネイト製である。また、本実施例において使用されるフッ素系ガスは六フッ化硫黄（ＳＦ６）である。
　表１は、反応性イオンエッチング装置２００の容器２０１内のガス圧力（処理圧力）、六フッ化硫黄（ＳＦ６）及び酸素（Ｏ２）の供給量（流量）、高周波電源２１１の電力（ＲＦ電力）、基板１０１の冷却温度及びエッチング時間を含む反応性イオンエッチングの条件を示す表である。なお、高周波電源２１１の周波数は、１３．５６ＭＨｚである。上下電極の対向する面の形状は矩形であり、その大きさは３００ミリメータ×２２０ミリメータである。電極間距離は１３０ミリメータである。六フッ化硫黄（ＳＦ６）ガス流量は毎分２０ミリリットル、酸素（Ｏ２）ガス流量は毎分５ミリリットルであり、酸素ガス流量と総ガス流量との比は２０％である。一般的に酸素ガス流量と総ガス流量との比は１０％から５０％とするのが好ましい。下部電極２０５の冷却温度は１０℃である。一般的に下部電極２０５の冷却温度は２０℃以下とするのが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　図６は、実施例１の製造方法によってプラスチックレンズ１０１の表面に形成された微細凹凸構造を示す走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。
　微細凹凸構造の断面における、隣接する凸部間または隣接する凹部間の表面に平行な方向の距離の平均値を微細構造のピッチとする。微細構造のピッチは微細凹凸構造の断面のフーリエ解析により求めてもよい。
　微細凹凸構造の断面における、隣接する凸部及び凹部間の基材面に垂直な方向の距離の平均値を微細凹凸構造の深さとする。
　実施例１の微細構造のピッチは０．１３マイクロメータであり、実施例１の微細構造の深さは０．３１マイクロメータである。
　図７は、実施例１の製造方法に得られた微細凹凸構造を備えたプラスチックレンズの表面の反射率を示す図である。図７の横軸は光の波長を示し、図７の縦軸は反射率を示す。図７の実線は微細凹凸構造を備えたプラスチックレンズの表面の反射率を表し、図７の破線は微細凹凸構造を備えていない同じ形状のプラスチックレンズの表面の反射率を表す。反射率は、顕微分光測定機によって得たものである。
　図７によると微細凹凸構造を備えていないプラスチックレンズの表面の反射率は、波長の全領域で４．９％以上である。他方、微細凹凸構造を備えたプラスチックレンズの表面の反射率の最大値は０．９１４％である。このように微細凹凸構造によってプラスチックレンズの表面の反射率が大幅に低減される。
実施例２
　本実施例においてプラスチックレンズ１０１はアクリル（ＰＭＭＡ）製である。また、本実施例において使用されるフッ素系ガスはトリフルオロメタン（ＣＨＦ３）である。
　表２は、反応性イオンエッチング装置２００の容器２０１内のガス圧力（処理圧力）、トリフルオロメタン（ＣＨＦ３）及び酸素（Ｏ２）の供給量（流量）、高周波電源２１１の電力（ＲＦ電力）、基板１０１の冷却温度及びエッチング時間を含む反応性イオンエッチングの条件を示す表である。なお、高周波電源２１１の周波数は、１３．５６ＭＨｚである。上下電極の対向する面の形状は矩形であり、その大きさは３００ミリメータ×２２０ミリメータである。電極間距離は１３０ミリメータである。トリフルオロメタン（ＣＨＦ３）ガス流量は毎分２０ミリリットル、酸素（Ｏ２）ガス流量は毎分５ミリリットルであり、酸素ガス流量と総ガス流量との比は２０％である。下部電極２０５の冷却温度は２℃である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　図８は、実施例２の製造方法によってプラスチックレンズ１０１の表面に形成された微細凹凸構造を示す走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。
　微細凹凸構造の断面における、隣接する凸部間または隣接する凹部間の表面に平行な方向の距離の平均値を微細構造のピッチとする。微細構造のピッチは微細凹凸構造の断面のフーリエ解析により求めてもよい。
　微細凹凸構造の断面における、隣接する凸部及び凹部間の基材面に垂直な方向の距離の平均値を微細凹凸構造の深さとする。
　実施例２の微細構造のピッチは０．１３マイクロメータであり、実施例２の微細構造の深さは０．２８マイクロメータである。
　図９は、実施例２の製造方法に得られた微細凹凸構造を備えたプラスチックレンズの表面の反射率を示す図である。図９の横軸は光の波長を示し、図９の縦軸は反射率を示す。図９の実線は微細凹凸構造を備えたプラスチックレンズの表面の反射率を表し、図９の破線は微細凹凸構造を備えていない同じ形状のプラスチックレンズの表面の反射率を表す。反射率は、顕微分光測定機によって得たものである。
　図９によると微細凹凸構造を備えていないプラスチックレンズの表面の反射率は、波長の全領域で３．９％以上である。他方、微細凹凸構造を備えたプラスチックレンズの表面の反射率の最大値は１．２９８％である。このように微細凹凸構造によってプラスチックレンズの表面の反射率が大幅に低減される。
　上記の製造方法において、六フッ化硫黄及びトリフルオロメタンの他にプラスチックレンズの材料に応じてフッ素系ガスとして四フッ化メタンなどを使用することができる。
　微細構造のピッチ及び深さと反応性イオンエッチングの条件との関係について説明する。微細凹凸構造のピッチ及び深さは、反応性イオンエッチングの条件を変えることによって変化させることができる。一般的に、微細構造のピッチ及び深さは、エッチング時間にしたがって増加し、また高周波電源の電力にしたがって増加する。したがって、エッチング時間及び高周波電源の電力を適切に定めることにより、０．１－０．５マイクロメータのピッチと、０．１－１．０マイクロメータの深さを備えた微細凹凸構造が得られる。一例として、実施例１に示した条件の下で、高周波電源の電力を１００Ｗで定め、エッチング時間を４００秒から１６００秒の範囲で変化させることによって０．１－０．５マイクロメータのピッチと、０．１－１．０マイクロメータの深さを備えた微細凹凸構造が得られる。上記の微細凹凸構造は、可視域及び近赤外域の光に対する反射防止構造として機能する。

Claims (8)

  1. 　フッ素系ガス及び酸素の混合ガス雰囲気内で、プラスチック成型品及びケイ素片、ケイ素を含む半導体片またはケイ素を含む金属片に同時にプラズマドライエッチングを実施することによって、該プラスチック成型品の表面にピッチが０．１から０．５マイクロメータの微細凹凸構造を形成する、表面に微細凹凸構造を備えたプラスチック成型品の製造方法。
  2. 　該微細凹凸構造の深さが０．１から１．０マイクロメータである請求項１に記載の表面に微細凹凸構造を備えたプラスチック成型品の製造方法。
  3. 　該フッ素系ガスが六フッ化硫黄（ＳＦ６）である請求項１または２に記載の表面に微細凹凸構造を備えたプラスチック成型品の製造方法。
  4. 　該フッ素系ガスがトリフルオロメタン（ＣＨＦ３）である請求項１または２に記載の表面に微細凹凸構造を備えたプラスチック成型品の製造方法。
  5. 　該フッ素系ガスが四フッ化メタン（ＣＦ４）である請求項１または２に記載の表面に微細凹凸構造を備えたプラスチック成型品の製造方法。
  6. 　該プラスチック成型品が光学素子である請求項１から５のいずれかに記載の表面に微細凹凸構造を備えたプラスチック成型品の製造方法。
  7. 　該プラスチック成型品がレンズである請求項６に記載の表面に微細凹凸構造を備えたプラスチック成型品の製造方法。
  8. 　プラズマドライエッチングが反応性イオンエッチングである請求項１から７のいずれかに記載の表面に微細凹凸構造を備えたプラスチック成型品の製造方法。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004012856A (ja) * 2002-06-07 2004-01-15 Nippon Sheet Glass Co Ltd 光学素子、光学素子の成形型および光学素子の製造方法
WO2009125769A1 (ja) * 2008-04-08 2009-10-15 株式会社ニコン 光学素子及びその製造方法、光学装置
JP2013532072A (ja) * 2010-05-03 2013-08-15 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー ナノ構造の作製方法
JP2014206657A (ja) * 2013-04-12 2014-10-30 コニカミノルタ株式会社 光学素子の製造方法及び光学素子
JP2015182465A (ja) * 2014-03-21 2015-10-22 ナルックス株式会社 成形型、光学素子及びそれらの製造方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004012856A (ja) * 2002-06-07 2004-01-15 Nippon Sheet Glass Co Ltd 光学素子、光学素子の成形型および光学素子の製造方法
WO2009125769A1 (ja) * 2008-04-08 2009-10-15 株式会社ニコン 光学素子及びその製造方法、光学装置
JP2013532072A (ja) * 2010-05-03 2013-08-15 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー ナノ構造の作製方法
JP2014206657A (ja) * 2013-04-12 2014-10-30 コニカミノルタ株式会社 光学素子の製造方法及び光学素子
JP2015182465A (ja) * 2014-03-21 2015-10-22 ナルックス株式会社 成形型、光学素子及びそれらの製造方法

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