WO2008018570A1 - Antireflection structure, process for producing the same and process for producing optical member - Google Patents

Antireflection structure, process for producing the same and process for producing optical member Download PDF

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    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B1/00Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
    • G02B1/10Optical coatings produced by application to, or surface treatment of, optical elements
    • G02B1/11Anti-reflection coatings
    • G02B1/118Anti-reflection coatings having sub-optical wavelength surface structures designed to provide an enhanced transmittance, e.g. moth-eye structures

Definitions

  • the present invention it is easy to manufacture and can exhibit an antireflection effect close to nonreflection, and an antireflection structure is imparted to a member having a high melting point such as quartz glass by transfer. It is also possible to provide an antireflection structure that can also be produced, a method for producing the same, and a method for producing an optical member using the same.
  • FIG. 28 is an SEM image after ICP processing of the GC substrate on which the dots shown in FIG. 27 are formed.
  • FIG. 1 shows an example of the configuration of an ECR (Electron Cycle Ton Resonance) type ion beam processing apparatus (plasma etching apparatus) 10 that can be used for manufacturing an antireflection structure according to the present invention. It is shown schematically.
  • ECR Electro Cycle Ton Resonance
  • plasma etching apparatus plasma etching apparatus
  • a gas containing oxygen is used as the reaction gas, and only oxygen can be used.
  • FIG. 8 is a diagram showing a model of the antireflection structure according to the present invention.
  • FIG. 9 is an example of an SEM image in which the needle-like protrusion is tilted in order to measure the size of the protrusion 30 constituting the antireflection structure.
  • FIG. 10 is an SEM image obtained for measuring the pitch of the protrusions 30 of the antireflection structure.
  • the antireflection structure according to the present invention is entirely composed of glassy carbon, and unlike a carbon material such as graphite, has high mechanical strength, and therefore forms an antireflection structure on other members.
  • the antireflection structure according to the present invention is formed from fine protrusions such as needles and has an extremely high antireflection effect, the antireflection effect can also be reflected in quartz glass or the like. Therefore, if the antireflection structure according to the present invention is used, a quartz glass substrate having an antireflection function that is close to nonreflection can be manufactured with high productivity.
  • an antireflection structure in which large protrusions are scattered along with fine protrusions such as needles on the surface of the glassy carbon base material as a mold, and an optical substrate such as quartz glass is used. Then, it can be processed into a surface structure having notches 42 (referred to as a microprism array or the like) in the order of the micro mouth as well as the nano-scale fine projection groups 40 as shown in FIG. If the glass 44 has such a surface structure, the optical member 44 having a higher antireflection effect can be obtained.
  • Examples 1 and 12 an extractor 18 is used, and the scale 10 of the extractor 18 corresponds to 300V.
  • the current density is a measured value in the Faraday cup 24.
  • “Processing depth” in Table 1 is the depth of the recess formed on the surface of the substrate by ion beam irradiation, and an antireflection structure is formed on the bottom surface of this recess by a group of protrusions such as needles.
  • UV irradiation amount 2 U / cm 2 ]
  • the anti-reflection structure was destroyed by mechanically tilting the needle-like patterns.
  • the same process was applied to the same surface of the GC substrate to form an antireflection structure.
  • FIG. 30 shows the reflectivity after HSQ mask formation on the GC substrate, after ICP processing, and after ECR processing.
  • the anti-reflection effect is not obtained because the height of the cylindrical mask pattern is small, but if the same cylindrical pattern becomes deep after ICP processing, the visible light region The anti-reflection effect is less than 10%.
  • ICP processing it is processing with good perpendicularity because of anisotropic plasma etching. Therefore, it can be said that ICP is suitable for cylindrical processing.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiments and examples.
  • the antireflection structure according to the present invention is manufactured.
  • the apparatus used in the process is not limited to the ECR type ion beam processing apparatus shown in FIG. 1, but is reduced toward the tip, such as a needle, cone or pyramid, on the surface of a glassy carbon substrate.
  • Other processing apparatuses may be used as long as an antireflection structure composed of a fine projection group having a diameter shape can be formed.

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Description

明 細 書
反射防止構造体及びその製造方法並びに光学部材の製造方法 技術分野
[0001] 本発明は、主に石英ガラスのように融点の高い基板等に対しても反射防止構造を 転写することが可能な反射防止構造体及びその製造方法に関する。
背景技術
[0002] 例えば、パソコン、薄型テレビ、携帯端末などのディスプレイとして、ガラスあるいは 高分子樹脂からなる透明の基板が使用されている。ディスプレイの表面で光を反射し てしまうと表示内容が視認し難くなるため、ディスプレイの表面を構成するガラスある いは樹脂フィルムは、外光からの反射や迷光をできるだけ防いで、コントラストをよく することが望まれている。また、メガネレンズなどの他の光学部材についても表面の 反射を防止することが望まれてレ、る。
[0003] ディスプレイやレンズなどの表面反射を防ぐ場合、一般的には真空蒸着により複数 回のコーティングを行い、その屈折率差により反射率を減衰させる方法が採用されて いる。しかし、この方法では、個々の部材に対して複数回のコーティングを行う必要が あるため面倒であるほか、コーティングが剥離してしまうといった問題もある。
[0004] 反射を防止する他の方法として、基板の表面に微細な構造を形成させる方法が知 られている。このような微細構造を形成する方法として、例えば、石英ガラス等の基板 の表面にフォトリソグラフィ、電子ビーム等によってパターユングする方法がある力 こ の場合、作業が複雑であり、大面積の表面に微細構造を形成することが難しい。 また、例えば、石英ガラス基板などの光学部材上に A1等の微粒子を付着させ、この 粒子をマスクとしてドライエッチングを施すことにより基板の表面に微細な針状構造を 形成する方法が提案されている(特開 2005— 99707号公報参照)。しかし、この方 法では、基板ごとに、マスクとなる材料をスパッタリングにより微粒子として付着させた 後、ドライエッチングを行うため、やはり生産性が低いほか、大面積の基板に反射防 止構造を形成することは難しい。
[0005] 大面積の光学部材の表面に対しても反射防止構造を形成する方法として、表面に 微細な構造が形成された型を作製し、この型の微細構造を光学部材に転写させて反 射防止構造を形成する方法が提案されている。例えば、シリコンウェハなどの基板上 に真空蒸着により Cr等の核を島状に形成した後、この核の上に CVD法等によりシリ コン等の針状結晶を成長させて型を作製する。そして、この型を用いて樹脂やガラス の光学部材に反射防止構造を形成する方法が提案されてレ、る(特開 2006— 1308 41号公報参照)。
しかし、上記のような方法では、型を製造する際、少なくとも核の形成と針状結晶の 成長が必要であるため、工程が複雑となる。また、製造した型は、樹脂からなる部材 に対しては成型を繰り返すことが可能であるとしても、石英ガラスなどの融点が高い 部材に対しては繰り返して使用することができない。
[0006] 一方、 ICPプラズマによりガラス状炭素基材の表面に柱状体からなる微細構造を形 成し、これを型として別の部材に反射防止構造を形成する方法が提案されて!/、る(特 開 2004— 137105号公報参照)。
このような方法によれば、比較的簡単に微細構造を形成することができ、また、型と なるガラス状炭素は融点が非常に高ぐ機械的強度も比較的高いため、石英ガラス 等の相手部材に対して微細構造を転写することが可能となる。
[0007] しかし、上記のような柱状体からなる微細構造では反射防止効果が十分でなぐ反 射防止効果がより高レ、ものが望ましレ、。
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0008] 本発明は、製造が容易であり、無反射に近い反射防止効果を発揮することができ、 石英ガラス等の融点が高い部材に対しても転写により反射防止構造を付与すること もできる反射防止構造体及びその製造方法並びにそれを用いた光学部材の製造方 法を提供することを主な目的とする。
課題を解決するための手段
[0009] 上記目的を達成するため、本発明では以下の反射防止構造体等が提供される。
[0010] < 1 > ガラス状炭素の基材からなり、該基材の表面に、先端に向けて縮径する形状 を有する微細な突起群により反射防止構造が形成されていることを特徴とする反射 防止構造体である。
[0011] < 2 > 前記微細な突起が、その根元から先端に向けて縮径する形状を有することを 特徴とする < 1〉に記載の反射防止構造体。
[0012] < 3 > 前記微細な突起の平均高さ力 200nm〜3000nmの範囲内であることを特 徴とする < 1〉又はく 2〉に記載の反射防止構造体である。
[0013] < 4 > 前記微細な突起の平均ピッチ力 S、 50nm〜300nmの範囲内であることを特 徴とする < 1〉〜 < 3〉の!/、ずれかに記載の反射防止構造体である。
[0014] < 5 > 前記微細な突起の平均最大径カ S、 50nm〜300nmの範囲内であることを特 徴とする < 1〉〜 < 4〉の!/、ずれかに記載の反射防止構造体である。
[0015] < 6 > 前記微細な突起の先端部の角度力 37. 8° より小さい範囲にあることを特 徴とする < 1〉〜 < 5〉の!/、ずれかに記載の反射防止構造体である。
[0016] < 7 > 前記基材の表面に、前記反射防止構造を構成する微細な突起の 5倍以上の 幅と高さを有し、先端に向けて縮径する形状を有する大型の突起が点在していること を特徴とする < 1〉〜 < 6〉の!/、ずれかに記載の反射防止構造体である。
[0017] < 8 > 前記 < 1〉〜< 7〉のいずれかに記載の反射防止構造体を製造する方法で あって、ガラス状炭素からなる基材を用い、該基材を ECR型のイオンビーム加工装 置に設置し、前記基材に対して酸素を含むガスを用いてイオンビーム加工を施すこと により該基材の表面に微細な突起群からなる反射防止構造を形成する工程を含むこ とを特徴とする反射防止構造体の製造方法である。
[0018] < 9 > 前記ガラス状炭素からなる基材として、前記イオンビーム加工を施す面が研 磨されて!/、るものを用いることを特徴とする < 8〉に記載の反射防止構造体の製造 方法である。
[0019] < 10 > 前記ガラス状炭素からなる基材にイオンビーム加工を施す際、加速電圧、 加工時間及びガス流量の少なくともいずれか 1つを制御することにより、前記基材の 表面に形成する微細な突起の形状及びピッチを制御することを特徴とする < 8〉又 は < 9〉に記載の反射防止構造体の製造方法である。
[0020] < 11 > 前記加速電圧を 300V以上、かつ、前記加工時間を 18分以上とすることを 特徴とする < 10〉に記載の反射防止構造体の製造方法である。 [0021] < 12 > 前記ぐ 7〉に記載の反射防止構造体を製造する方法であって、前記ガラス 状炭素の基材の表面に前記大型の突起を形成するためのマスク材料を点在させて 前記イオンビーム加工を施すことを特徴とする < 8〉〜< 11〉の!/、ずれかに記載の 反射防止構造体の製造方法である。
[0022] < 13 > 表面に反射防止構造を有する光学部材を製造する方法であって、前記 <
1〉〜ぐ 7〉の!/、ずれかに記載の反射防止構造体を用い、該反射防止構造体に形 成されている反射防止構造を前記光学部材の表面に転写させる工程を含むことを特 徴とする光学部材の製造方法である。
[0023] < 14 > 表面に反射防止構造を有する光学部材を製造する方法であって、前記 <
1〉〜 < 7〉の!/、ずれかに記載の反射防止構造体にめっき又は金属蒸着膜を施す ことにより、該反射防止構造体の反射防止構造が転写された型を作製する工程と、 該型を用いて前記光学部材の表面に反射防止構造を転写させる工程を含むことを 特徴とする光学部材の製造方法である。
発明の効果
[0024] 本発明によれば、製造が容易であり、無反射に近い反射防止効果を発揮すること ができ、石英ガラス等の融点が高い部材に対しても転写により反射防止構造を付与 することもできる反射防止構造体及びその製造方法並びにそれを用いた光学部材の 製造方法を提供することができる。
図面の簡単な説明
[0025] [図 1]本発明に係る反射防止構造体の製造に好適な ECR型のイオンビーム加工装 置を示す概略構成図である。
[図 2]加速電圧を変えて製造した本発明に係る反射防止構造体の表面を斜め上方か ら観察した SEM画像(倍率: 30000倍)である。 (A)加速電圧: 1000V (B)加速電 圧: 750V
[図 3]図 2の反射防止構造体の表面を真上から観察した SEM画像 (倍率: 60000倍) である。 (A)加速電圧: 1000V (B)加速電圧: 750V
[図 4]加工時間を変えて製造した本発明に係る反射防止構造体の表面を斜め上方か ら観察した SEM画像 (倍率: 30000倍)である。 (A)加工時間: 30分 (B)加工時間 園 5]図 4の反射防止構造体の表面を真上から観察した SEM画像 (倍率: 60000倍) である。 (A)加工時間: 30分 (B)加工時間: 45分
園 6]ガス流量を変えて製造した本発明に係る反射防止構造体の表面を斜め上方か ら観察した SEM画像(倍率: 30000倍)である。 (A)ガス流量: 1. 4SCCM (B)ガ ス流量: 3. 0SCCM
園 7]図 6の反射防止構造体の表面を真上から観察した SEM画像 (倍率: 60000倍) である。 (A)ガス流量: 1. 4SCCM (B)ガス流量: 3· 0SCCM
[図 8]本発明に係る反射防止構造体をモデル化した図である。 (A)断面図(B)平面 図
[図 9]反射防止構造体の針状突起の長さを測定する際に突起を倒した状態を示す S EM画像である。
園 10]反射防止構造体の針状突起の幅とピッチを測定する際に使用した SEM画像 である。
園 11]本発明により製造した反射防止構造体について反射防止効果の測定結果を 園 12]本発明に係る反射防止構造体を型として用いた場合に製造可能な光学部材 の一例を示す概略図である。
[図 13]1回目の転写及び再転写により得たそれぞれの樹脂基板の反射率を示す図 である。
園 14]再転写した樹脂基板の表面を観察した SEM画像 (倍率: 60000倍)である。 園 15]GC基板と Si鏡面基板のそれぞれの絶対反射率 (入射角度 5° )を示す図であ
[図 16]入射角度(5° 、 12° 、 30° 、45° )と GC基板の反射率との関係を示す図で ある。
園 17]イオンビームによる加工角度(80° 、 70° 、 50° )と GC基板の反射率との関 係を示す図である。
[図 18]イオンビーム加工による加工角度 Θを説明する概略図である。 [図 19]加工角度 80° で加工した場合に GC基板の表面上に形成された針状の微細 な凹凸(溝)を観察した SEM画像である。
[図 20]再生加工例で測定した GC基板の反射率を示す図である。
[図 21]低加速電圧(300V)での加工時間と反射率との関係を示す図である。
[図 22]加速電圧 300Vで時間を変えて形状を観察した SEM画像である。
[図 23]高加速電圧(1000V)で 30分間 ECR加工した場合の反射防止構造体を観察 した SEM画像である。 (A)正面から観察した SEM画像(B)斜めから観察した SEM 画像
[図 24]図 23に示す反射防止構造体の反射率を示す図である。
[図 25]アルゴン及び酸素混合ガスを用いて ECR加工した場合の反射防止構造体を 観察した SEM画像である。 (A)正面から観察した SEM画像 (B)斜めから観察した S EM画像
[図 26]図 25に示す反射防止構造体の反射率を示す図である。
[図 27]GC基板上に作製されたドットパターンを示す SEM画像である。
[図 28]図 27に示すドットが形成された GC基板を ICP加工した後の SEM画像である
[図 29]ドットマスクを用いた ICP加工 + ECR加工後の反射防止構造体の斜めから観 察した斜視図である。
[図 30]ドットマスクを用いた ICP加工後の反射率と ECR加工後の反射率を示す図で ある。
発明を実施するための最良の形態
以下、添付の図面を参照しながら本願発明に係る反射防止構造体とその製造方法 について具体的に説明する。
本発明者は、反射防止構造体について鋭意検討及び研究を重ねていたところ、ガ ラス状炭素の基材を用い、所定の条件下でこれを加工することで、ガラス状炭素基材 の表面に、先端に向けて縮径する形状を有する微小な突起群を形成することができ 、これらの突起群の微細構造が無反射に近!/、極めて高!/、反射防止効果を奏すること を見出し、さらに研究を重ねて本発明を完成させた。 [0027] 図 1は、本発明に係る反射防止構造体の製造に使用することができる ECR (電子サ イク口トン共鳴)型のイオンビーム加工装置(プラズマエッチング装置) 10の構成の一 例を概略的に示したものである。このイオンビーム加工装置 10は、原料となる基材 2 6を保持するためのホルダ 12のほ力、、原料基材 26の表面にイオンビーム加工を施す ためのガス導入管 14、プラズマ生成室 16、ェクストラクター 18、電磁石 20、イオンビ ーム引き出し電極 22、ファラデーカップ 24等を備えている。なお、例えば 500V以下 の低加速電圧では電流密度が小さくなるので、ェクストラクター 18は、電流密度を上 げるために引き出し電極 22よりプラズマ側でイオンを引き出すためのグリッドである。 ェクストラクター 18を用いれば、加速電圧が低くても、電流密度が大きくなり加工速度 を高めることができる。
[0028] このような ECR型のイオンビーム加工装置 10を用いて本発明に係る反射防止構造 体を製造するには、まず、原料となるガラス状炭素(グラッシ一カーボン)からなる基 材を用意し、これをホルダ 12にセットする。用いるガラス状炭素基材は板状はもちろ ん、イオンビーム加工を施す面が曲面となっているものでもよい。なお、イオンビーム 加工を施す面は研磨されていることが好ましい。研磨面であれば、エッチング前は滑 らかな面となっており、加工により微細な突起を均一に形成し易い。
[0029] ガラス状炭素基材を装置 10内に設置した後、反応ガスを導入するとともに所定の 加速電圧をかけて基材 26の表面にイオンビーム加工を施す。
反応ガスとしては酸素を含むガスを用い、酸素のみでもよいし、酸素に CF等の CF
4 系のガスを混ぜたガスも用いることができる。
このようなガラス状炭素基材 26の表面にイオンビーム加工を施すことで、針状等、 先端に向けて縮径する形状を有する微小な突起群 (微細構造)を形成することができ る。そして、特に、加速電圧、加工時間、及びガス流量を制御することで、突起の形 状(大きさ、幅、角度等)及びピッチを制御することができる。
[0030] また、 ECR型のイオンビーム加工装置 10を用いれば、比較的大きい面であっても 一括して加工すること力 Sできる。そして、このような方法によれば、ガラス状炭素基材 を容易に表面加工することができ、無反射に近い反射防止効果を発揮することがで きる反射防止構造体を製造することができる。 [0031] <加速電圧による制御〉
図 2は、上記のような装置 10を用い、加速電圧を変えてガラス状炭素(グラッシ一力 一ボン)基材の表面を加工して製造した反射防止構造体の表面を斜め上方 (約 75度 傾けた状態)力も観察した SEM画像 (倍率: 30000倍)であり、(A)は加速電圧を 10 00Vに設定して加工したもの、 (B)は加速電圧を 750Vに設定して加工したものであ る。加工時間はいずれも 60分間であり、ガス流量も 2. 0SCCMで同じである。いず れも多数の針状の突起が形成されて!/、るが、加速電圧を 750Vとして加工した場合( B)は、 1000Vの場合 (A)よりも突起が大きく形成されて!/、る。
図 3は、上記図 2の各反射防止構造体の表面を真上から観察した SEM画像 (倍率 : 60000倍)であり、白い部分が突起に相当する。いずれも全面にわたって突起がほ ぼ均等に形成されている。
[0032] <加工時間による制御〉
図 4は、加速電圧を 500V、ガス流量を 2. 0SCCMとして製造した反射防止構造体 の表面を斜め上方から観察した SEM画像 (倍率: 30000倍)であり、(A)は加工時 間を 30分としたもの、(B)は加工時間を 45分としたものである。加工時間を 30分とし た場合 (A)は、比較的小さぐかつ太い針状ないし円錐状の突起が多数形成されて いる。一方、加工時間を 45分とした場合 (B)は、かなり細い針状の突起が多数形成 されている。
図 5は、上記図 4の各反射防止構造体の表面を真上から観察した SEM画像 (倍率 : 60000倍)であり、加工時間を 45分とした場合 (B)は、突起部分を示す白い部分が より多く形成されている。
[0033] <ガス流量による制御〉
図 6は、加速電圧を 500V、加工時間を 60分間として製造した反射防止構造体の 表面を斜め上方力も観察した SEM画像 (倍率: 30000倍)であり、(A)はガス流量を 1. 4SCCMとしたもの、(B)はガス流量を 3· 0SCCMとしたものである。ガス流量を 1 . 4SCCMとした場合 (A)では表面にやや凹凸のある針状の突起が形成されている
図 7は、上記図 6の各反射防止構造体の表面を真上から観察した SEM画像 (倍率 : 60000倍)であり、ガス流量を 3. 0SCCMとした場合(B)は、突起部分を示す白い 部分がより多く形成されている。
[0034] このように、図 1に示したような ECR型のイオンビーム加工装置 10を用いることで、 ガラス状炭素基材の表面に形成される突起の形状及びピッチは、イオンビーム加工 の際の加速電圧、加工時間、及びガス流量により大きく影響される。従って、加速電 圧、加工時間、及びガス流量の少なくともいずれ力、 1つを制御することにより、基材の 表面に形成する突起の形状及びピッチを制御することができる。また、加速電圧、加 ェ時間、ガス流量等を調節することで、例えば、突起の形状については、先端に向け て縮径する形状を有する形状として、針状のみならず、円錐状、多角錐状、円錐台 状、多角錐台状、放物形状等の微細な突起群を形成することもできる。
[0035] 本発明者の研究によれば、特に、加速電圧を 300V以上、かつ、加工時間を 18分 以上として GC基板に ECR加工を施すことにより、根元部分から先端部まで縮径した 針状又は円錐状の突起を確実に形成することができ、反射率を 20%以下にすること 力できる。なお、加速電圧を大きくし過ぎると突起が細くなつて転写時に折れ易くなり 、加工時間を長くすると生産性の低下を招くおそれがあるため、加速電圧は 1000V 以下、加工時間は 30分以下とすることが好ましい。
そして、ガラス状炭素基材において、上記のような先端に向けて縮径する形状を有 する微細突起群が形成された表面は、柱状体の突起が形成されて!/、る場合に比べ て入射光が反射し難ぐより高い反射防止効果を奏するものと考えられる。
[0036] 図 8は、本発明に係る反射防止構造体をモデル化して示した図である。図 9は、反 射防止構造を構成する突起 30のサイズを測定するために針状の突起を倒した SEM 画像の一例である。また、図 10は、反射防止構造の突起 30のピッチを測定するため に得た SEM画像である。本発明者がこのような SEM画像による測定を繰り返したと ころ、本発明に係る反射防止構造体 32の表面に形成された先端に向けて縮径する 形状の微細突起 30(ま、 200nm 3000nm J:り好ましくは 720nm〜; 1370nmの平 均高さ(H)を有し、各突起 30の根元の直径、すなわち平均最大径(D)が 50nm 3 00 範囲内、より好ましくは 80 220 であり、 50 300 より好まし くは 120nm 220nmのピッチ(P)で形成されていれば、極めて高い反射防止効果 を発揮することがわかった。特に、突起の高さが 200nm以上であり、かつ、 140nm 以下のピッチで形成されて!/、れば、無反射の構造とすることができる。
[0037] さらに本発明者は、突起先端部の角度と反射率との関係について調査を行った。
図 8のように根元部分から先端部までテーパ状に縮径している突起 30が所定のピッ チで形成されている場合、突起 30の先端部の角度(頂角)を 2 Θ、根元部分の半径( D/2)を r、高さを hとすると、 tan Θ =r/hより、 Θ =tan_1 (r/h)となる。
そして、無反射構造となるには、理論上、突起のピッチ(P)く 137nm、高さ(h)〉2 OOnmが条件となる。これより、 2 Θ < 37. 8° の場合に無反射構造となる。従って、 突起 30の先端部分の角度が上記の関係を満たすときに無反射又はそれに近い反 射率を達成できると考えられる。ただし、突起先端部の角度が小さすぎる場合は、転 写時に突起が折れ易ぐまた、径が均一な柱状に近づいて反射率が上昇してしまうも のと考えられる。従って、突起 30が針状又は円錐状の場合、先端部の角度は好まし くは 3° 以上、より好ましくは 10° 以上、特に好ましくは 15° 以上である。
[0038] このようなガラス状炭素の基材の表面に、針状等、先端に向けて縮径する形状を有 する微細な突起群を有する本発明の反射防止構造体は、無反射に近い反射防止機 能を有し、反射防止基板等として使用することができる。
一方、本発明に係る反射防止構造体は、全体がガラス状炭素で構成されており、グ ラフアイトのような炭素素材とは異なり機械的強度が高いため、他の部材に反射防止 構造を形成するための型として使用することもできる。すなわち、例えば、樹脂材料 だけでなぐ石英ガラスや金属のような融点の高い部材に対しても、本発明に係る反 射防止構造体に形成されている針状等の突起からなる微細構造を繰り返し転写する ことができる。しかも、本発明に係る反射防止構造は、針状等の微細突起から形成さ れており、極めて高い反射防止効果を有するため、その反射防止効果も石英ガラス 等に反映させることができる。従って、本発明に係る反射防止構造体を用いれば、無 反射に近レ、反射防止機能を有する石英ガラス基板等を高レ、生産性で製造すること ができる。
[0039] また、本発明に係る反射防止構造体にニッケル、金等の金属でめっきある!/ヽは蒸 着を施して型を製造してもよい。このように製造した型には、本発明に係る反射防止 構造体の反射防止構造が反映される。従って、この型を用いれば、例えば樹脂材料 力、らなるフィルムなど融点(軟化点)が比較的低!/、部材に対して本発明に係る反射防 止構造体の反射防止構造を間接的に転写させることができ、無反射に近い反射防 止機能を有する樹脂フィルム等を製造することができる。
[0040] さらに、本発明に係る反射防止構造体は、ガラス状炭素の基材の表面に反射防止 構造を構成する微細な突起の 5倍以上の幅と高さを有し、先端に向けて縮径する形 状を有する大型の突起が点在するものとしてもょレ、。このような大型の突起を形成さ せるためには、例えば、ガラス状炭素の基材の表面に大型の突起を形成するための マスク材料を点在させた状態でイオンビーム加工を施せばよい。その結果、マスク部 分以外は加工され、マスクされた部分が大型の突起として残る。なお、マスク材料とし ては、例えば、シロキサンポリマー等を用いることができ、フォトリソグラフィーゃ電子ビ 一ムリソグラフィ一等によりガラス状炭素基材上の所定の位置にマスクを点在させるこ と力 Sできる。
[0041] そして、このようにガラス状炭素基材の表面上に針状等の微細な突起とともに大型 の突起が点在している反射防止構造体を型として用い、例えば石英ガラス等の光学 基板に転写すれば、図 12に示すようなナノオーダーの微細な突起群 40とともに、マ イク口オーダーの切り欠き部 42 (マイクロプリズムアレイ等と呼ばれる)を有する表面 構造に加工することができる。このような表面構造を有するガラス 44とすれば、より高 い反射防止効果を有する光学部材 44を得ることができる。
実施例
[0042] 以下、本発明を実施例によって具体的に説明するが、本発明がこれらの実施例に よって限定されるものではなレ、。
[0043] [実施例 1]
表面が研磨されたグラッシ一カーボン (東海カーボン株式会社製)の基板 (厚さ: 1 mm,縦横: 10mm X 10mm)を、図 1に示したような構成の ECR型のイオンビーム加 ェ装置 (株式会社エリオ二タス製、商品名: EIS— 200ER)のホルダにセットした。ビ ーム引き出し電極と板状体表面との距離 Lは 17cmであり、以下の条件で表面加工を 行った。 加速電圧: 1000V
真空度: 1 . 3 X 10— 2Pa
ビーム径: 20mm
反応ガス:酸素
ガス流量: 2. 0S CCM
加工時間: 10分間
[0044] [実施例 2〜; 1 2]
実施例 1とは、加速電圧、ガス流量及び加工時間の少なくともいずれか 1つを変え てグラッシ一カーボン基板の表面加工を行った。
実施例 1〜実施例 12の加工条件を表 1にまとめた。
[0045] [表 1]
Figure imgf000014_0001
実施例 1 1及び 12ではェクストラクター 18を使用し、ェクストラクター 18の目盛り 10 は 300Vに相当する。電流密度はファラデーカップ 24における測定値である。 表 1中の「加工深さ」とは、イオンビーム照射によって基板の表面に形成された凹部 の深さであり、この凹部の底面に針状等の突起群による反射防止構造が形成された
[0047] <反射率の測定 >
実施例 1〜 12で加工した基板の表面につ!/、て反射率を測定した。ここでの反射率 の測定はハロゲン光源を用い、分光器として Handy Lanbda2 (株式会社スぺクトラ •コープ製)を用い、垂直入射で測定した。そして、反射率はシリコン鏡面を参照試料 とし、各グラッシ一カーボン基板の表面(加工面)について測定した。
[0048] 図 11は、実施例 2、 4、 8、 12の基板に対する測定結果を示したものであり、縦軸は シリコン鏡面の反射光を 100とした場合の相対値(%)である。図 11に見られるように 、加速電圧を比較的低く設定して加工した実施例 8 (500V)及び実施例 12 (100V) の基板では、可視光(波長: 380nm〜780nm)に対して反射率はほぼ 0% (無反射) であり、長波長側でも反射率は極めて低かった。
一方、比較的高い加速電圧で加工した実施例 2 (1000V)及び実施例 4 (750V) の基板では、わずかに反射が見られた力 それでも全波長にわたって実施例 4のも のでは 1 %以下であり、実施例 2のものでも 2%以下であり、極めて高い反射防止効 果が確認された。
[0049] さらに、実施例;!〜 12の SEM画像をもとに微細突起の高さ、最大径、及びピッチを 測定した。突起の高さは 720nm〜; 1370nmの範囲にあり、根元の径は 80nm〜220 nmの範囲、ピッチは 120nm〜220nmの範囲にあった。
[0050] [転写例 1]
グラッシ一カーボン(GC)基板(縦横: 10 X 10mm、厚さ: 1mm)の片面を ECRを 用いて以下の条件下で加工し、反射防止構造を形成した。
加速電圧: 500 [V]
加工時間: 30 [min]
ェクストラクター: 0
ガス種:酸素
ガス流量: 3· 0 [SCCM] イオンェミッション: 13· l [mA]
保持治具の回転速度: 0 [rpm]
マイクロ波出力: 100 [W]
電流密度: 1. 67 [mA/cm2]
ビーム引き出し電極と GC基板との距離 (L) : 11. 7cm
[0051] 上記加工により反射防止構造が形成された面を、離型剤としてフッ素系樹脂コーテ イング剤 (ォプツール (登録商標)、ダイキン工業株式会社製、 0. 1 %)によりコーティ ングした後、さらに光硬化性樹脂 (PAK— 01、東洋合成工業株式会社製)をその上 にスピンコートした。 PAK— 01をコートした面をスライドガラスに押し付けるとともに、 以下の条件でスライドガラス側から紫外光を照射して PAK— 01を硬化させることによ り転写を行った。
押付け圧力: 0. 83 [MPa]
加圧維持時間: 60 [s]
UV照射量: 2 U/cm2]
[0052] 硬化後、 PAK— 01を剥離し、 GC基板の反射防止構造が転写された面について、
Si鏡面基板をリファレンスとして反射率を測定した。
[0053] さらに、転写により得られた PAK— 01製の反射防止構造体を型として用い、再度 転写を行った。この再転写は、 1回目の転写で用いたフッ素系樹脂コーティング剤( ォプツール (登録商標)、 0· 1 %)及び PAK— 01を用いて 1回目の転写と同様の条 件下で行った。
再転写により得られた PAK— 01製の反射防止構造体に対しても前記と同様に反 射率を測定した。
[0054] 図 13は、 1回目の転写により得た樹脂(PAK— 01)基板の反射率と再転写により得 た樹脂基板の反射率を示している。樹脂基板の反射率は、いずれも原型の GC基板 と比べて全般的に高力、つた力 S、波長 lOOOnm付近でピークとなる反射率の傾向は原 型と類似し、原型の反射防止構造が PAK— 01樹脂に転写されたことがわかる。なお 、 1回目の転写よりも再転写により得た PAK— 01樹脂の方が原型の反射率の形状 に近ぐ原型の反射防止構造がより反映されていることがわかる。また、再転写した樹 脂基板の表面を SEM (60000倍)で観察したところ、図 14に示すように GC基板の 反射防止構造が反映された微細な突起が多数形成されていた。
[0055] [転写例 2]
SOG (Spin on Glass、 Haneywell社製、 Accuglass (登録商標) 512B)を用い て転写を行った。転写例 1と同様に ECRにより反射防止構造を形成した GC基板上 に SOGをスピンコートした後、 250°Cで 3分間焼成した。
次いで、焼成した SOG層上に PAK— 01をスピンコートした後、スライドガラスを押 し付けるとともに、 PAK— 01を以下の条件で硬化させて転写を行った。
圧力: 1 · 07 [MPa]
加圧維持時間: 60 [s]
UV照射量: 2 U/cm2]
[0056] 上記のようにして反射防止構造を転写させた SOGの反射率を測定したところ、 PA K 01樹脂への転写と同様の反射率が測定され、原型の反射防止構造が反映され たがわかった。
[0057] [絶対反射率の測定]
ECRにより片面に反射防止構造を形成した GC基板(30mm角)と、 Si鏡面基板(3 0mm角)を用意し、それぞれ絶対反射率の測定を行った。測定条件は以下の通りで ある。
[0058] 測定装置:紫外可視分光光度計 (株式会社島津製作所製、 UV- 3100PC)
測定方法:絶対反射法
入射角: 5° 、 12° 、 30。 、45。
測定波長: 300〜2500應
スリット幅: 7. 5腹(300〜860應)、 20nm(860nm~2500nm)
光源:重水素ランプ(300〜360nm)、ハロゲンランプ(360nm〜2500nm) 検出器:フォトマノレ(300〜860應)、 Pbs (860應〜 2500腹)
[0059] 図 15は、 GC基板と Si鏡面基板のそれぞれの絶対反射率 (入射角度 5° )を示して いる。 Si基板では、反射率は 30%以上であつたが、 GC基板の反射率は 300nm〜2 500nmの広い波長範囲に渡ってほぼ 0%であった。また、図 16は、光の入射角度を 5° 、 12° 、 30° 、 45° に変化させた場合の GC基板の反射率を示しており、いず れの入射角度でも反射率は 1 %未満であった。例えば、多層膜の反射防止コーティ ングでは、入射角度が大きくなると、通常、反射を抑える効果は小さくなるが、本発明 により GC基板の表面に反射防止構造を形成した場合、広い角度にわたって反射を 極めて効果的に抑えることが可能となる。
[0060] [加工角度依存性]
表面がロール(曲面)形状である GC基材の加工性を調べるため、平坦な GC基板 を所定の角度に傾けて ECRにより加工を行った。具体的には、 GC基板 (縦横: 10 X 10mm,厚さ: 1mm)を角度調整可能な治具で保持し、イオンビームの入射角度と G C基板の加工面の垂線との角度 (加工角度)を 10° 〜80° まで 10° 間隔で傾けて 加工し、加工後の GC基板の反射率を測定した。
[0061] 加工条件は以下の通りである。
加速電圧: 500 [V]
加工時間: 45 [min]
ェクストラクター: 10
ガス流量: 3· 0 [SCCM]
電流密度:1. 20 [mA/cm2]
イオンェミッション:11. 8 [mA]
保持治具の回転速度: 0 [rpm]
マイクロ波出力: 100 [W]
ビーム引き出し電極と GC基板との距離 (L) : 11. 7cm
[0062] 図 17は、加工角度をそれぞれ 80° 、 70° 、 50° とした場合の反射率の測定結果 を示している。加工角度が 60° 以下となる場合は反射率が極めて低くなり、特に 40 ° 以下の場合はほぼ無反射となった。このことから、 GC基板の加工面が平面でない 場合、例えば図 18に示すような GC基材の表面がロール形状である場合でも、イオン ビームの入射角度と GC基板の加工面の垂線との角度 (加工角度 Θ )が 60° 以下、 好ましくは 40° 以下の部分は GC基板を傾けずにほぼ無反射となるように加工するこ と力 Sできる。また、加工角度 Θ力 0° を超える部分が存在する場合には、例えば、加 ェ角度 Θ力 0° を超える部分にイオンビームが照射されないように加工した後、角 度を変えて未加工部分を加工すれば、全面にわたって無反射に近い反射防止構造 を形成すること力できる。
[0063] また、加工後の GC基板の反射率は加工角度に依存性があるため、要求される反 射率に応じて GC基板を傾けて加工すれば、所望の反射率を有する反射防止構造 体を得ることあでさる。
また、 60° を超える加工角度、例えば加工角度 80° として ECRにより加工を行つ た場合、図 19の SEM画像に見られるように、 GC基板の表面には面方向に延びる針 状の微細な凹凸(溝)が形成される。従って、これを型として転写を行うことで、被転写 体には表面の流体抵抗が小さくなる鮫肌のような構造を形成することができる。
[0064] [再生加工例]
本発明により反射防止構造を形成した GC基板を金型として使用して樹脂やガラス に転写を行った場合、反射防止構造が損耗することが考えられる。しかし、損耗後、 再度 ECRによるイオンビーム加工により無反射構造を再生することができれば、同じ 基板を繰り返し使用することが可能となり、低コスト化を図ることができる。
そこで、 ECRにより GC基板の片面を加工し、微細な針状パターンからなる反射防 止構造を形成した後、針状パターンを機械的に倒して反射防止構造を破壊した。次 いで、超音波洗浄を行った後、 GC基板の同じ面に 1回目と同様の加工を施して反射 防止構造を形成した。
[0065] ECRによる 1回目及び 2回目の加工条件は以下の通りである。
加速電圧: 500 [V]
加工時間: 30 [min]
ェクストラクター: 0
ガス種:酸素
ガス流量: 3· 0 [SCCM]
イオンェミッション: 14. 0 [mA]
保持治具の回転速度: 0 [rpm]
マイクロ波出力: 100 [W] 電流密度: 1. 68 [mA/cm]
ビーム引き出し電極と GC基板との距離 (L) : 11. 7cm
[0066] 1回目の加工後、針状パターン破壊後、超音波洗浄後、及び 2回目の加工後にお いて、それぞれ反射率の測定を行った。図 20は反射率の測定結果を示している。こ の図に見られるように、 1回目の加工により得た GC基板の反射防止構造を破壊する ことで反射率は上昇する力 2回目の加工(再生加工)により、 1回目の加工の反射率 に近似した反射率を有する反射防止構造が得られた。
[0067] [低加速電圧及び加工時間の依存性]
図 1に示す ECR装置を用いて以下の条件で GC基板(1mm角)を加工した。
加速電圧: 300V
加工時間: 3分〜 30分(3分間隔)
ガス流量: 2· 0 [SCCM]
ガス種: O
2
電流密度: 0. 6 [mA/cm2]
イオンェミッション: 12· 9 [mA]
[0068] 加工後の GC基板の表面を SEMにより撮影するとともに反射率を測定した。図 21 は、反射率測定結果を示す。なお、加工時間が 21分及び 27分の場合の反射率は 省略した。
[0069] 加速電圧 300Vで時間を変えて形状を観察した結果を図 22に示す。加工時間が 1 5分までは GC基板表面に形成された突起が急激に細くなり高密度で突起形成が進 行する様子がわかる。それとともに反射率も小さくなる力 加工時間が 18分以上では 、突起の形状の変化は小さくなり、反射率の低下は鈍化する。しかし、さらに長時間 の加工で無反射に近くすることは可能であると考えられる。また、 300Vで加工した場 合の形状を見てみると、 500Vから 1000Vまでの針状構造に対して、頂角が鈍くなつ ている。頂角が鈍ると反射防止の機能は弱くなるが、転写用金型として強度は増すこ とになる。また、転写時には凹凸が反転するので、頂角は少々鈍るが、転写に対して 高強度が期待できる 300Vで加工された GCを用いることは有効であると考えられる。 また、円柱状のものが並んだポーラス体、例えば,陽極酸化アルミやシリコンやガラス のプラズマ処理によるポーラス体、シリコンの湿式エッチングなどによるポーラス体な どは、樹脂の転写の際に、テーパーがついていないので、一般に樹脂とかみ合い、 転写は難し!/、。それに対して本発明に係る GC基板上の微細突起はテーパー形状に 形成されるため、転写に有利な形状といえる。また、ポーラス体でもアスペクト比が低 い場合は樹脂転写は可能な場合はある力 逆にもともとのポーラス体の高アスペクト 比を生力、していないば力、りでなぐ反射防止効果も弱まると考えられる。
また、 300Vで加工した GCの突起の頂角は、 11. 9° 〜20· 1° であり、 500Vで 加工した GCの突起の頂角は、 3. 3° 〜17. 37° である。 300V加工においても反 射防止の効果が顕著に出る範囲内(37. 8° 以下)であり、頂角を大きくする方に作 用し、形状制御性を高めていることがわかる。
[0070] [高加速電圧による形状依存性]
図 1に示す ECR装置を用いて以下の条件で GC基板を加工した。
加速電圧: 1000V
ガス種: Ο
2
ガス流量: 2· 0 [SCCM]
加工時間: 30min
[0071] 加工後の表面を SEMにより撮影し、突起の高さ及ピッチを測定した。また、反射率 を測定した。図 23は SEM画像であり、図 24は反射率である。突起の高さは 2. 18 μ mであり、ピッチは 0. 46 mであった。 GC表面の突起はかなり先鋭となっており、ピ ツチ(隣接する針状突起の先端間の距離)が広くなつていることがわ力、つた。また、反 射率は可視光領域では 1 %以下まで低下していた。
[0072] [Arガスによる形状依存性]
図 1に示す ECR装置を用いて以下の条件で GC基板を加工した。
加速電圧: 500V
ガス種: O +Ar
2
ガス流量: O = 1. 80 [SCCM]、 Ar= 0. 20 [SCCM]
2
加工時間: 30min
[0073] 加工後の表面を SEMにより撮影し、突起の高さ及ピッチを測定した。また、反射率 を測定した。図 25は SEM画像であり、図 26は反射率である。突起の高さは 0. 86 mであり、ピッチは 0. 15 mであった。突起の高さは、加速電圧 1000V、加工時間 30分、酸素を用いた場合よりも低力 た力 ピッチが小さいため低い反射率が実現 できた。
[0074] 以上の結果より、 GC基板を ECR加工する際、加速電圧、 Ar混合比、及び加工時 間を制御することにより、より無反射に近いパターン形状、あるいは、被転写材料に 転写したときに、より無反射に近いパターン形状を形成することが可能な、いわば逆 無反射パターン形状を形成することも可能である。
[0075] [蒸着を利用した金型の作製例]
GC基板の表面を、加速電圧 500V、加工時間 45分で加工して反射防止構造を形 成し、加工面上に金蒸着(厚み 220nm)を施した。この GC基板の金蒸着面上に光 硬化樹脂 (PAK— 01、東洋合成工業製)を滴下した後、スライドガラスを押し付けた 。光硬化樹脂は接着剤の役割となる。押し付け圧力は 1. 5MPaであり、押し付け時 間は 60秒とした。次いで、スライドガラス側から UV光を照射(2j/cm2)した。これに より、スライドガラス上に金パターン (型)を写し取った。
上記のように GC基板の反射防止構造が反映された金反射防止構造体の相対反 射率を金表面 100%として測定したところ、 2%程度であり、反射防止機能を発現す る金型が得られた。
このように GC基板の反射防止構造面に蒸着等により金属膜を形成し、その上に接 着剤を塗布して剥離させることで反射防止機能を有する金型を得ることができる。
[0076] [ドットマスクを用いた比較実験例]
ICP加工
ネガ型レジスト(HSQ (Hydrogen Silsesquioxane) "FOx- 14",東レ.ダウコーニン グ社製)を用い、 GC基板(lcm角)上に電子ビーム描画により 360nm間隔で 360η m径のドットを設けた。 GC上に作製されたドットパターンを図 27に示す。これより、マ スクの高さは 300nmであることがわかる。この GC基板に対し、 HSQドットをマスクに して ICPプラズマ装置(エリオ二タス社製、 EIS700)を用いて以下の条件で ICP加工 を施した。この SEM画像を図 28に示す。 ICP加工により形成された円柱状突起の高 さは 1060nmとなった。加工後、表面の反射率を GC鏡面をリファレンスとして測定し た。
ICP高周波パワー: 500W
基板バイアス: 100V
ガス種: O
2
ガス流量: 50SCCM
加工時間: 3min
[0077] ECR加工
上記 ICP加工後、下記の条件により ECR加工を行った。図 29は、 ECR加工後の S EM写真である。先端が先鋭化した突起が形成されている。突起の高さは 2. Ο δ μ ηι であった。 ECR加工後、表面の反射率を GC鏡面をリファレンスとして測定した。 加速電圧: 300V
ガス種: Ο
2
ガス流量: 2. 0SCCM
加工時間: 60min
[0078] 図 30は、 GC基板上の HSQマスク形成後、 ICP加工後、および ECR加工後の反 射率を示している。 GC基板上の HSQマスクの場合は、円柱状のマスクパターンの高 さが小さいため反射防止の効果は得られていないが、同じ円柱パターンでも ICP加 ェ後で深くなつた場合は、可視光領域で 10%以下の反射防止効果がでている。また 、 ICP加工の場合は、異方性のプラズマエッチングのため、垂直性の良い加工となつ ている。そのため、 ICPは円柱状の加工を行うのに向いているといえる。
一方、 ECRでの加工後は、 GCの突起が先鋭化され、無反射構造の作製に成功し ている。可視光領域で 1 %以下の反射防止効果がでている。これは、酸素イオンビー ム衝突によるスパッタリング現象によるものと考えられる。スパッタリング現象の場合、 一般に入射角度が 40度から 60度くらいで加工速度が増加する。ここで、 ICPで円柱 状に加工された頂上付近において、端の部分は、入射角度が大きくなり、この部分の 加工速度が大きくなる。一方、入射角度が 0度の部分(円柱の上部平坦面)は加工速 度が遅い。その結果、円柱上部の側壁力 加工が進行し、平坦な部分が徐々に少な くなり先鋭化されると考えられる。
また、無反射構造の条件としては、テーパーを持った形状が重要で、これは、空気 と媒体の屈折率変化を連続的に行い、入射光の戻りを無くすためである。円柱状だ けでは、この効果が薄く完全な無反射特性が得られな!/、ことがこの実験例から分かる 。また、一般に反応性プラズマ加工において、自己組織的に表面が荒れる現象は良 く生じる。例えば,シリコンをフッ素系のガスで加工する場合や、炭素系(ダイヤモンド や、 CVDダイヤモンドなど)材料を酸素系のガスで加工する場合などである。これは 、反応性が高いために、何らかの影響で表面に加工しやすいところと加工しにくいと ころが生じ、その結果ポーラス状(円柱状)の表面になる。何らかの影響とは、表面の 研磨状態、結晶状態、材料の構造に起因するもの、もしくはガス組成による塵や汚れ の付着などである。 GCが自己組織化的に無反射構造になる原因としては、 GCの構 造に起因して、 lOOnmを切るピッチで酸素によって加工されやすいところと加工され にくいところが発生し、その後、酸素イオンビームによる除去加工とスパッタリング現 象による先鋭化が進行するためと考えられる。これは、加速電圧が 300Vと 500V以 上のときに、形状が違うことからも分かる。すなわち、 300Vではプラズマ加工の度合 V、が強く(ICPや RIEでの加工の形状に近!/、と考えられる)、スパッタリングが少な!/、と いえる。 500Vからは、スパッタリングの影響で先鋭化が開始されると考えられる。この ように、 GCの材料 (加工点の密度,先鋭化構造のピッチを決める)と酸素イオンビー ム加工(GCの加工およびスパッタリングによる先鋭化を行う)の組み合わせによって 無反射構造を形成することができるとレ、える。
また、別の GC基板に対して ICP加工後、ガス種として Arを用い下記条件により EC R加工を行った。
加速電圧: 1000V
ガス種: Ar
ガス流量: 0. 55SCCM
加工時間: 15min
この場合も、 GC基板の表面にはドットに対応した位置に先鋭化した突起が形成さ れた。 Arガスは、 GCの構成材料である炭素に対して反応性は無い。その Arイオン ビームでも先鋭化が行えたので、先鋭化はスパッタリング現象が寄与して!/、ると!/、え る。 ICPや RIEなどの加工装置の場合、反応性プラズマが主で、自己バイアスが低く 、スパッタリング現象がおこり難いので、テーパーのついた無反射構造は作製できな いと考えられる。
産業上の利用可能性
[0080] 本発明に係る反射防止構造体は極めて高い反射防止機能を有し、構造体自体を 反射防止部材として利用することができるし、反射防止構造体全体を型として用いて 石英ガラス基板などの高!/、融点(軟化点)を有する部材に転写することで、無反射に 近いディスプレイを備えた携帯電話、パソコン等の製造に大きく寄与することができる さらに、本発明に係る反射防止構造体は、反射防止効果以外に親水性も高いため 、例えば風呂場等において素早く乾燥する床材の製造に利用することも可能である また、本発明に係る反射防止構造体は以下のような応用例も考えられる。 微細突起構造を利用した細胞培養シート、 DNA分離構造、マイクロ TAS中での塗 れ性の制御などが考えられる。
微細突起構造のアンカー効果(凹凸が入り組んで界面が強固に結合する)により接 着力が増すので、この構造を樹脂などに転写できれば接着力向上面を作製すること ができる。
微細突起構造の転写により親水性、撥水性、速乾性等を付与することができ、例え ば速乾性を利用した匂いの判定、撥水性を利用した風呂場などの床や壁面への適 用(濡れ防止)などが考えられる。
また、微細突起構造の針形状を利用して、 AFM針への適用や、電界放出素子、 燃料電池、 DDS用材料への適用も考えられる。
また、 GC基板の反射防止構造を利用することで、分光器の反射率の校正試料や、 光学機器内で迷光を除去する部分に適用することも考えられる。
[0081] 以上、本発明に係る反射防止構造体等について説明したが、本発明は上記実施 形態及び実施例に限定されない。例えば、本発明に係る反射防止構造体を製造す る際に使用する装置は、図 1に示した ECR型のイオンビーム加工装置に限定されず 、ガラス状炭素の基材の表面に、針状、円錐状、角錐状等、先端に向けて縮径する 形状を有する微細な突起群からなる反射防止構造を形成することができれば、他の 加工装置を使用してもよい。
[0082] また、上記実施形態ではガラス状炭素を用いた反射防止構造体とその製造方法に ついて説明したが、ガラス状炭素と同等あるいはそれ以上の耐熱性、機械的強度等 を有する材料を用いることで同様の反射防止構造体を製造することも可能である。例 えばダイヤモンド等、炭素からなりかつ高い機械的強度を有する材料からなる基板に 対してイオンビーム加工等を施すことで、基板表面に、針状、錘状等、先端に向けて 縮径する形状を有する微細な突起群からなる反射防止構造を形成することが可能で ある。
符号の説明
[0083] 10— ECR型イオンビーム加工装置
12· "ホルダ
14···反応ガス導入管
16...プラズマ生成室
18···ェクストラクター
20···電磁石
22···ビーム引き出し電極
24···ファラデーカップ
26···原料基板
30···突起
32···反射防止構造体
44···光学部材
Η···高さ
Ρ···ピッチ
ϋ···最大径
[0084] 曰本出願 2006— 217577及び 2007— 39340の開示 (まその全体力参照により本 明細書に取り込まれる。
本明細書に記載された全ての文献、特許出願、および技術規格は、個々の文献、 特許出願、および技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記さ れた場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。

Claims

請求の範囲
[1] ガラス状炭素の基材からなり、該基材の表面に、先端に向けて縮径する形状を有 する微細な突起群により反射防止構造が形成されていることを特徴とする反射防止 構造体。
[2] 前記微細な突起が、その根元から先端に向けて縮径する形状を有することを特徴 とする請求項 1に記載の反射防止構造体。
[3] 前記微細な突起の平均高さが、 200nm〜3000nmの範囲内であることを特徴とす る請求項 1又は請求項 2に記載の反射防止構造体。
[4] 前記微細な突起の平均ピッチが、 50nm〜300nmの範囲内であることを特徴とす る請求項 1〜請求項 3のいずれか一項に記載の反射防止構造体。
[5] 前記微細な突起の平均最大径が、 50nm〜300nmの範囲内であることを特徴とす る請求項 1〜請求項 4のいずれか一項に記載の反射防止構造体。
[6] 前記微細な突起の先端部の角度が、 37. 8° より小さい範囲にあることを特徴とす る請求項 1〜請求項 5のいずれか一項に記載の反射防止構造体。
[7] 前記基材の表面に、前記反射防止構造を構成する微細な突起の 5倍以上の幅と 高さを有し、先端に向けて縮径する形状を有する大型の突起が点在していることを特 徴とする請求項 1〜請求項 6のいずれか一項に記載の反射防止構造体。
[8] 前記請求項 1〜請求項 7のいずれか一項に記載の反射防止構造体を製造する方 法であって、ガラス状炭素からなる基材を用い、該基材を ECR型のイオンビーム加工 装置に設置し、前記基材に対して酸素を含むガスを用いてイオンビーム加工を施す ことにより該基材の表面に微細な突起群からなる反射防止構造を形成する工程を含 むことを特徴とする反射防止構造体の製造方法。
[9] 前記ガラス状炭素からなる基材として、前記イオンビーム加工を施す面が研磨され ているものを用いることを特徴とする請求項 8に記載の反射防止構造体の製造方法。
[10] 前記ガラス状炭素からなる基材にイオンビーム加工を施す際、加速電圧、加工時 間及びガス流量の少なくともいずれ力、 1つを制御することにより、前記基材の表面に 形成する微細な突起の形状及びピッチを制御することを特徴とする請求項 8又は請 求項 9に記載の反射防止構造体の製造方法。
[11] 前記加速電圧を 300V以上、かつ、前記加工時間を 18分以上とすることを特徴と する請求項 10に記載の反射防止構造体の製造方法。
[12] 前記請求項 7に記載の反射防止構造体を製造する方法であって、前記ガラス状炭 素の基材の表面に前記大型の突起を形成するためのマスク材料を点在させて前記 イオンビーム加工を施すことを特徴とする請求項 8〜請求項 11のいずれか一項に記 載の反射防止構造体の製造方法。
[13] 表面に反射防止構造を有する光学部材を製造する方法であって、前記請求項;!〜 請求項 7のいずれか一項に記載の反射防止構造体を用い、該反射防止構造体に形 成されている反射防止構造を前記光学部材の表面に転写させる工程を含むことを特 徴とする光学部材の製造方法。
[14] 表面に反射防止構造を有する光学部材を製造する方法であって、前記請求項;!〜 請求項 7のいずれか一項に記載の反射防止構造体にめっき又は金属蒸着膜を施す ことにより、該反射防止構造体の反射防止構造が転写された型を作製する工程と、 該型を用いて前記光学部材の表面に反射防止構造を転写させる工程を含むことを 特徴とする光学部材の製造方法。
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