JP6677174B2 - 反射防止膜の製造方法 - Google Patents
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Description
本技術は、光学部材に利用することが可能な反射防止膜、当該反射防止膜を備える光学部材及び光学機器及び当該反射防止膜の製造方法に関する。
近年、生体可視化技術などのレーザー光を用いた非破壊の生体観察技術が注目されている。この技術に用いられる光学系には、光源（近赤外線領域）および生体より生じる蛍光（可視光線域）を含む広波長帯での低反射特性が求められる。
従来のＡＲ（Anti Reflection）コートでは所望の特性を満たすことは困難であり、広い波長帯で低反射を実現できる技術が求められている。そこで、光の波長オーダー以下の微細なピッチで凹凸が形成されているナノ構造体（モスアイ（登録商標）構造体）を用いた反射防止膜が注目されている。
この反射防止膜は、干渉による打ち消しではなく平均屈折率の段階的変化を利用した反射現象自体を抑制することを特徴とし、原理上入射光の波長、角度依存性を小さく出来ることから、可視光〜近赤外線領域を含む広い波長帯で低反射を維持できることが期待されている。
ナノ構造体の形成には種々の方式が提案されており、例えば非特許文献１では、ブルーレイディスク技術を用いてナノ構造を形成する方法が開示されている。本方式においては、安価な装置でナノ構造体を作り込むことが可能であり、ナノインプリント技術を適用することでコスト・タクトを抑えられる。また、特許文献１では、陽極酸化を用いてアルミニウム基材の表面に微細な凹部が均一に分布したポーラスアルミナ層を形成する方法が提案されている。
Sohmei Endoh、Kazuya Hayashibe、「Nanomold Fabrication and Nanoimprint Anti-reflection Structures utilizedBlu-ray Disc Technology」、第７回ナノインプリント・ナノプリント技術国際会議
しかしながら、非特許文献１のナノ構造体の製造方法においては、アスペクト比は最大でも１．５程度であり、幅広い波長帯域の光に対して低反射を実現することは困難である。また、特許文献１記載の方式においては、型のアスペクト比の増大は容易であるものの、非特許文献１と同様、実用的なアスペクト比は１．５程度に制限される。
さらに、これらの方式は硬化性樹脂を用いたナノインプリントを前提とするため、樹脂自体の吸収による黄変等の問題から耐熱・耐光性が必要な光学部品（例えば、レーザー用光学部品など）への適用には適していない。
以上のような事情に鑑み、本技術の目的は、高い耐光性を有し、広い波長帯において低反射が維持される反射防止膜、光学部材、光学機器及び反射防止膜の製造方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本技術の一形態に係る反射防止膜は、可視光領域で透明な無機材料からなり、幅が可視光波長以下である凸部と凹部によって構成された微細凹凸構造を有し、前記凹部のアスペクト比が１．５以上である。
この構成によれば、反射防止膜が有する微細凹凸構造は無機材料からなり、高い耐光性を有するものとすることができる。また、凹部のアスペクト比が１．５以上であるため広い波長帯において低反射を維持することができる。従って、本技術により、高い耐光性を有し、広い波長帯において低反射が維持される反射防止膜を提供することができる。なお、凹部のアスペクト比が４以上であればさらに低反射の波長領域を広くすることができ、望ましい。
上記反射防止膜は、可視光及び近赤外線に対する反射率が０．５％未満であってもよい。
この構成によれば、可視光及び近赤外線に対する反射率が小さい反射防止膜とすることができる。
上記凹部は、上記凸部を介して配列する細孔であってもよく、上記アスペクト比は上記細孔の開口径に対する深さの比であってもよい。
この構成によれば、アスペクト比が高い場合、開口径に対する深さの比が高い細孔とすることができる。
上記透明な無機材料は、ドライエッチング可能な材料から選択されてもよい。
この構成によれば、ドライエッチングによって微細凹凸構造を形成することが可能となる。
上記透明な無機材料はドライエッチング加工が可能な材料であればよく、一例としてＳｉＯ２、ＨｆＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＩＴＯ、ＭｇＦ２、ＴｉＯ２、ＣａＦ２等が挙げられる。
透明な無機材料を上記のような材料から選択して用いることにより、レーザーへの適用が可能で、反射率が小さい反射防止膜を提供することが可能となる。
上記目的を達成するため、本技術の一形態に係る光学部材は、基材と、反射防止膜とを具備する。
上記反射防止膜は、上記基材に積層され、可視光領域で透明な無機材料からなり、幅が可視光波長以下である凸部と凹部によって構成された微細凹凸構造を有し、上記凹部のアスペクト比が１．５以上である。
上記反射防止膜は、上記基材に積層され、可視光領域で透明な無機材料からなり、幅が可視光波長以下である凸部と凹部によって構成された微細凹凸構造を有し、上記凹部のアスペクト比が１．５以上である。
上記目的を達成するため、本技術の一形態に係る光学機器は、レーザー光源と、光学部材とを具備する。
上記光学部材は、上記レーザー光源の光学系に配置された光学部材であって、基材と、上記基材に積層し、可視光領域で透明な無機材料からなり、幅が可視光波長以下である凸部と凹部によって構成された微細凹凸構造を有し、上記凹部のアスペクト比が１．５以上である反射防止膜とを備える。
上記光学部材は、上記レーザー光源の光学系に配置された光学部材であって、基材と、上記基材に積層し、可視光領域で透明な無機材料からなり、幅が可視光波長以下である凸部と凹部によって構成された微細凹凸構造を有し、上記凹部のアスペクト比が１．５以上である反射防止膜とを備える。
上記目的を達成するため、本技術の一形態に係る反射防止膜の製造方法は、
基材上に、可視光領域で透明な無機材料からなる透明材料層を積層し、
上記透明材料層上に、金属材料からなる金属材料層を積層し、
上記金属材料層上に、遷移金属の不完全酸化物からなる無機材料層を積層し、
上記無機材料層にレーザーを照射して前記無機材料を部分的に加工し、
上記無機材料層を現像して加工した部分を除去することで第１のエッチングマスクを形成し、
上記第１のエッチングマスクを用いて前記金属材料層にエッチングを施して第２のエッチングマスクを形成し、
上記第２のエッチングマスクを用いて前記透明材料層にエッチングを施して微細凹凸構造を形成する。
基材上に、可視光領域で透明な無機材料からなる透明材料層を積層し、
上記透明材料層上に、金属材料からなる金属材料層を積層し、
上記金属材料層上に、遷移金属の不完全酸化物からなる無機材料層を積層し、
上記無機材料層にレーザーを照射して前記無機材料を部分的に加工し、
上記無機材料層を現像して加工した部分を除去することで第１のエッチングマスクを形成し、
上記第１のエッチングマスクを用いて前記金属材料層にエッチングを施して第２のエッチングマスクを形成し、
上記第２のエッチングマスクを用いて前記透明材料層にエッチングを施して微細凹凸構造を形成する。
第１のエッチングマスクを利用するエッチングと第２のエッチングマスクを利用するエッチングを併用することにより、透明材料層を深くエッチングすることが可能となり、アスペクト比が高い微細凹凸構造を形成することができる。これにより、可視光及び近赤外線に対する反射率が小さい反射防止膜を製造することができる。
上記反射防止膜の製造方法において、上記第２のエッチングマスクを形成する工程では、上記第１のエッチングマスクに対する上記金属材料層のエッチング選択比が０．３以上となるエッチング条件でエッチングを行ってもよい。
この構成によれば、金属材料層に対するエッチング選択比を確保することができる。
上記反射防止膜の製造方法において、上記第２のエッチングマスクを形成する工程では、上記金属材料層に選択的に反応するエッチングガスを用いる化学的エッチングを行ってもよい。
この構成によれば、金属材料層に対するエッチング選択比が向上し、より深く金属材料層をエッチングすることができる。
上記反射防止膜の製造方法において、上記第２のエッチングマスクを形成する工程では、上記無機材料より原子量が小さくなるよう前記金属材料を選び、物理的エッチングを行ってもよい。
この構成によれば、金属材料層の原子量が無機材料層の原子量より小さいので、金属材料層のイオン衝撃に因るスパッタリングレートが無機材料層によるレートを上回り、金属材料層に対するエッチング選択比を確保することができる。
上記反射防止膜の製造方法において、上記微細凹凸構造を形成する工程では、上記第２のエッチングマスクに対する上記透明材料層のエッチング選択比が１５以上となるエッチング条件でエッチングを行ってもよい。
この構成によれば、透明材料層に対するエッチング選択比が向上し、より深く透明材料層をエッチングすることができる。したがって、アスペクト比が高い微細凹凸構造を形成することができる。
上記反射防止膜の製造方法において、上記第２のエッチングマスクを形成する工程では、物理的エッチングを行い、上記微細凹凸構造を形成する工程では、化学的エッチングを行ってもよい。
微細凹凸構造を形成する工程において、物理的エッチング、あるいは化学的エッチングにより形成された第２のエッチングマスクを利用することで、金属材料層と透明材料層のエッチングレートの違いを利用して、選択比を大きくすることができる。
上記反射防止膜の製造方法において、上記第２のエッチングマスクを形成する工程では、リアクティブイオンエッチングを行ってもよい。
リアクティブイオンエッチングにより、高精度に金属材料層をエッチングし、第２のエッチングマスクを形成することが可能である。
上記反射防止膜の製造方法において、上記無機材料は、遷移金属の不完全酸化物からなる遷移金属系熱感応性レジストであってもよい。
これにより、レーザーに露光されて熱的な反応閾値を超えた部分のみがアルカリ現像液に可溶となり、無機材料層に所望のパターンを形成することが可能となる。
以上のように、本技術によれば高い耐光性を有し、広い波長帯において低反射が維持される反射防止膜、光学部材、光学機器及び反射防止膜の製造方法を提供することができる。
以下、本技術に係る実施形態を、図面を参照しながら説明する。
［反射防止構造体の構成］
図１及び図２は、本技術の実施形態に係る反射防止構造体１０の模式図であり、図１は断面図、図２は平面図である。以下の図においてＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向は相互に直交する３方向である。
図１及び図２は、本技術の実施形態に係る反射防止構造体１０の模式図であり、図１は断面図、図２は平面図である。以下の図においてＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向は相互に直交する３方向である。
反射防止構造体１０は、図１に示すように、基材２０及び反射防止膜３０を有する。
基材２０は、反射防止膜３０を支持する。基材２０は図１及び図２に示すように平板状とすることができるが、フィルム状又はロール状であってもよい。また、基材２０の表面形状は平面に限定されず、球面、自由曲面等の形状であってもよい。
基材２０は、光透過性を有する材料、例えば、バルク状の合成石英、ＳｉＯ２又は結晶性材料等の透明材料からなるものとすることができる。また、基材２０は、必ずしも光透過性を有する材料からなるものでなくてもよい。
また、基材２０は、光学部材であってもよく、例えば、レンズ、ハーフミラー、プリズム、ライトガイド、フィルム又は回折格子等であるものとすることができる。
反射防止膜３０は、図１に示すように、基材２０上に配設され、凹部３１及び凸部３２を有する。凹部３１は、凸部３２を介して配列する細孔であり、反射防止膜３０に複数が備えられる。これにより、図１に示すような微細な凹凸構造が形成される。
また、図１に示すように、反射防止膜３０の層面方向（Ｘ−Ｙ方向）に平行な表面を表面３０ａとし、その反対側の面を裏面３０ｂとすると、凹部３１は、表面３０ａから裏面３０ｂに向かって、反射防止膜３０の厚み方向（Ｚ方向）が深さ方向となるように形成されている。
凹部３１は、図１及び図２に示すように、円形の開口を有し、深くなるにつれて直径が漸減する形状を有するものとすることができる。また、凹部３１の形状は図１及び図２に示すものに限られない。例えば、開口は円形に限られず、方形、多角形等であってもよい。
凹部３１の開口は、図２に示すように、表面３０ａに最密充填となるように配置されるものとすることができる。具体的には、互いに隣接する凹部３１の中心を結ぶ線のなす角は６０°であるものとすることができる。また、同図に示すように、凹部３１の間隔は、互いに隣接する凹部３１の中心のＸ方向の間隔をＬ１とし、Ｙ方向の間隔をＬ２とすると、Ｌ１やＬ２は数百ｎｍ程度とすることができる。
表面３０ａに形成される凹部３１の開口の配置は、図２に示す配置に限定されるものではなく、任意の配置とすることができる。図３は、凹部３１の開口の配置のバリエーションを示す図である。凹部３１の開口の配置は、例えば、図３に示すように行列状することもできる。
凸部３２は、図１及び図２に示すように、隣接する凹部３１の間に位置するものとすることができる。凸部３２の形状も限定されず、凹部３１の形状に応じた形状とすることができる。
図４は反射防止構造体１０の拡大図である。図４に示すように、凹部３１の開口の幅をＬ３とし、凸部３２の表面３０ａ側の幅をＬ４とすると、Ｌ３及びＬ４は可視光線の波長以下の長さである。また、凹部３１の深さをＬ５とすると、凹部３１のアスペクト比はＬ３に対するＬ５の割合となる。後述するように本実施形態の凹部３１のアスペクト比は１．５以上であり、好適には４以上である。
反射防止膜３０は、可視光領域で透明な材料からなる。反射防止膜３０の材料は特に、レーザー光に対して高い耐光性を有するものが好適である。一例として、ＳｉＯ２、ＨｆＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＩＴＯ、ＭｇＦ２、ＴｉＯ２、ＣａＦ２、Ｎａ２Ｏ−Ｂ２Ｏ３−ＳｉＯ２等を用いることができる。
［反射防止膜の製造方法］
本実施形態に係る反射防止膜３０の製造方法について説明する。なお、以下に示す製造方法は一例であり、反射防止膜３０は、以下に示す方法とは異なる方法によって製造することも可能である。図５〜図７は、反射防止膜３０の製造プロセスを示す模式図である。
本実施形態に係る反射防止膜３０の製造方法について説明する。なお、以下に示す製造方法は一例であり、反射防止膜３０は、以下に示す方法とは異なる方法によって製造することも可能である。図５〜図７は、反射防止膜３０の製造プロセスを示す模式図である。
図５（ａ）は、反射防止構造体１０の基材２０を示す。図５（ｂ）に示すように、基材２０上に、上述の反射防止膜３０の材料からなる透明材料層４０を積層する。透明材料層４０の積層方法としては、スパッタ法、パルスレーザデポジション（ＰＬＤ）法、及び電子ビーム蒸着法などの気相法等が好適に用いられるが、これらの方法に限られない。また、透明材料層４０の膜厚は数μｍ程度とすることができる。
次に、図５（ｃ）に示すように、基材２０上に積層した透明材料層４０の上に、金属材料層５０を積層する。金属材料層５０の積層方法としては、スパッタ法、パルスレーザデポジション（ＰＬＤ）法、及び電子ビーム蒸着法などの気相法等が好適に用いられるが、これらの方法に限られない。また、金属材料層５０の膜厚は数十ｎｍ程度とすることができる。
金属材料層５０の材料は、例えば、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｆｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ａｌ又はＴｉ等の純金属やこれらの合金からなるものとすることができ、特に限定されるものではない。
さらに、図６（ａ）に示すように、金属材料層５０の上に、無機材料層６０を積層する。無機材料層６０の積層方法としては、スパッタ法、パルスレーザデポジション（ＰＬＤ）法、及び電子ビーム蒸着法などの気相法等が好適に用いられるが、これらの方法に限られない。また、無機材料層６０の膜厚は数十ｎｍ程度とすることができる。以降、基材２０上に透明材料層４０、金属材料層５０及び無機材料層６０が積層された積層体を被加工体７０とする。
無機材料層６０は遷移金属の不完全酸化物からなる無機材料からなるものとすることができる。当該無機材料としては、例えば、遷移金属系熱感応性レジストが挙げられる。また、遷移金属には、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｂ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｗ、Ｚｒ、Ｒｕ、Ａｇ等を用いることができる。なお、無機材料は、レーザー光照射に伴う熱反応により感光するもの、いわゆる熱記録を可能とするものであればよく、特に限定されるものではない。
続いて、図６（ｂ）に示すように、無機材料層６０にレーザー光Ｒを照射する。この際、無機材料層６０において、レーザー光Ｒにより加熱されて熱的な反応閾値を超えた部分のみがアルカリ現像液に可溶となる。図６（ｂ）には、無機材料層６０のアルカリ可溶部を加工部Ｓとして示す。なお、レーザー光Ｒの照射に利用可能なレーザー露光機については後述する。
続いて、露光が完了した被加工体７０をアルカリ現像液で現像する。これにより、加工部Ｓのみがアルカリ現像液に溶解し、図６（ｃ）に示すように、無機材料層６０に複数の凹部が形成される。以降、複数の凹部が形成された無機材料層を第１のエッチングマスク６１とする。
続いて、第１のエッチングマスク６１を利用して、金属材料層５０にエッチング加工を施す。これにより、図７（ａ）に示すように、金属材料層５０に複数の凹部が形成される。ここで、第１のエッチングマスク６１に対する金属材料層５０の選択比を０．３以上、より好適には０．５以上とすることが望ましい。これにより、金属材料層５０に対するエッチング選択比を確保することができる。金属材料層５０のエッチング加工は、物理エッチング又は化学エッチングによってすることができるが、詳細は後述する。以降、複数の凹部が形成された金属材料層を第２のエッチングマスク５１とする。
続いて、第２のエッチングマスク５１を利用して、透明材料層４０にエッチング加工を施す。これにより、図７（ｂ）に示すように、透明材料層４０に複数の凹部が形成される。ここで、第２のエッチングマスク５１に対する透明材料層４０の選択比を１５以上とすることが好適である。これにより、透明材料層４０に対するエッチング選択比が確保され、より深く透明材料層４０をエッチングすることができる。透明材料層４０のエッチング加工は、化学的エッチングとすることができるが詳細は後述する。なお、図７（ｂ）に示す、複数の凹部が形成された透明材料層が反射防止膜３０に相当する。
以上のようにして、反射防止膜３０を製造することができる。
［第２のエッチングマスクの形成について］
第２のエッチングマスク５１は、化学的エッチング又は物理的エッチングにより形成される。化学的エッチングの場合は、金属材料層５０と反応しやすく、第１のエッチングマスク６１とは反応しづらいガス種を用いたＲＩＥ（Reactive Ion Etching）とすることができる。例えば、金属材料層５０をＡｌ、第１のエッチングマスク６１をＷ材料（Ｗの不完全酸化物）からなるものとした場合、ガス種に塩素ガス（Ｃｌ２）を用いることによって行うことができる。これにより、金属材料層５０に対するエッチング選択比が向上するので、より深く金属材料層５０をエッチングすることができる。
第２のエッチングマスク５１は、化学的エッチング又は物理的エッチングにより形成される。化学的エッチングの場合は、金属材料層５０と反応しやすく、第１のエッチングマスク６１とは反応しづらいガス種を用いたＲＩＥ（Reactive Ion Etching）とすることができる。例えば、金属材料層５０をＡｌ、第１のエッチングマスク６１をＷ材料（Ｗの不完全酸化物）からなるものとした場合、ガス種に塩素ガス（Ｃｌ２）を用いることによって行うことができる。これにより、金属材料層５０に対するエッチング選択比が向上するので、より深く金属材料層５０をエッチングすることができる。
化学的エッチングは上述のＲＩＥに限定されず、例えば、反応性ガスエッチング、反応性イオンビームエッチング、反応性レーザービームエッチング等のドライエッチング法であってもよい。
物理的エッチングの場合は、金属材料層５０の原子量が無機材料層６０の原子量より小さい場合に不活性ガスを用いて行うことができる。これにより、無機材料層６０から形成された第１のエッチングマスク６１を利用して金属材料層５０をエッチングする際に、金属材料層５０のイオン衝撃に因るスパッタリングレートが無機材料層６０によるレートを上回り、金属材料層５０に対するエッチング選択比を確保することができる。
物理的エッチングは、例えば、不活性ガスにＡｒガスを用いたイオンミリング法とすることができる。これにより、第１のエッチングマスク６１に対する金属材料層５０の選択比を０．３以上とすることができる。なお、上述の物理的エッチングは、イオンミリング法に限定されるものではない。
［透明材料層のエッチング加工について］
透明材料層４０のエッチング加工は、透明材料層４０と反応し、第２のエッチングマスク５１とは反応しづらい化学的エッチングによって行うことができる。具体的には、エッチングガスにＣＦ４、Ｃ４Ｆ８、ＣＨＦ３等のフッ素系のガスを用いたＲＩＥとすることができる。これにより、第２のエッチングマスク５１に対する透明材料層４０の選択比を向上させることができる。
透明材料層４０のエッチング加工は、透明材料層４０と反応し、第２のエッチングマスク５１とは反応しづらい化学的エッチングによって行うことができる。具体的には、エッチングガスにＣＦ４、Ｃ４Ｆ８、ＣＨＦ３等のフッ素系のガスを用いたＲＩＥとすることができる。これにより、第２のエッチングマスク５１に対する透明材料層４０の選択比を向上させることができる。
また、透明材料層４０のエッチング加工は、例えば、透明材料層４０をＳｉＯ２、第２のエッチングマスク５１をＮｉからなるものとした場合、ガス種にＣＨＦ３を用いることによって、第２のエッチングマスク５１に対する透明材料層４０の選択比を３０以上とすることができる。これにより、より深く透明材料層４０をエッチングすることができるので、凹部３１のアスペクト比を高くすることができる。また、透明材料層４０をＳｉＯ２からなるものとすることにより、耐光性に優れ、反射率が小さい反射防止膜３０を提供することが可能となる。
また、物理的エッチング、あるいは化学的エッチングにより形成された第２のエッチングマスク５１を利用することで、金属材料層５０と透明材料層４０のエッチングレートの違いを利用して、選択比を大きくすることができる。
［レーザー露光機について］
図８は、本実施形態に係るレーザー露光機８０の模式図である。本実施形態の被加工体７０は、例えば、図８に示すレーザー露光機８０によって加工される。同図に示すように、レーザー露光機８０は、レーザー露光部Ｄ１、信号発生部Ｄ２、制御部Ｄ３、スライド部Ｄ４及び回転部Ｄ５を備える。
図８は、本実施形態に係るレーザー露光機８０の模式図である。本実施形態の被加工体７０は、例えば、図８に示すレーザー露光機８０によって加工される。同図に示すように、レーザー露光機８０は、レーザー露光部Ｄ１、信号発生部Ｄ２、制御部Ｄ３、スライド部Ｄ４及び回転部Ｄ５を備える。
レーザー露光部Ｄ１は、信号発生部Ｄ２から供給された信号を受けてレーザーを生成する。信号発生部Ｄ２は、制御部Ｄ３から供給されたスライド部Ｄ４及び回転部Ｄ５についての情報を受けて所定のタイミングで信号を生成し、レーザー露光部Ｄ１に供給する。
制御部Ｄ３は、スライド部Ｄ４及び回転部Ｄ５の駆動を制御し、これらの駆動状態（スライド位置や回転角度等）についての情報を信号発生部Ｄ２に供給する。スライド部Ｄ４は回転部Ｄ５を制御部Ｄ３による制御を受けて回転部Ｄ５をスライドさせ、回転部Ｄ５は被加工体７０を支持すると共に制御部Ｄ３による制御を受けて回転する。
レーザー露光機８０は、ＰＴＭ（Phase Transition Mastering）方式により被加工体７０を加工する。具体的には、レーザー露光機８０は対物レンズを介してコリメートされた光源を集光させ、露光対象の表面、もしくは内部に焦点位置を固定し、対象を回転またはスライドさせながら露光する。
これにより、電子ビーム露光等の高価な装置等を必要せず、簡易なプロセスで反射防止膜３０を量産することができる。よって、設備コストを大幅に抑制することもできる。また、レーザー露光機８０の光源には、安価なレーザーダイオードを用いることができる。なお、本実施形態のレーザー露光機８０は、図８に示す構成に限定されるものではない。
なお、レーザー露光機８０によって露光対象を回転させながら露光する場合、半径方向の送りピッチは、凹部３１の中心のＹ方向の間隔Ｌ２に相当し、回転方向の送りピッチは凹部３１の中心のＸ方向の間隔Ｌ１に相当する（図２参照）。
［光学機器について］
本実施形態の反射防止構造体１０は、顕微鏡、カメラ、望遠鏡等の各種光学機器に搭載することができる。特に、反射防止構造体１０は、レーザー光に対する耐性が高いため、レーザー光源を備えた光学機器に好適に利用することができる。なお、反射防止構造体１０が搭載可能な光学機器は、上記のものに限定されるものではない。
本実施形態の反射防止構造体１０は、顕微鏡、カメラ、望遠鏡等の各種光学機器に搭載することができる。特に、反射防止構造体１０は、レーザー光に対する耐性が高いため、レーザー光源を備えた光学機器に好適に利用することができる。なお、反射防止構造体１０が搭載可能な光学機器は、上記のものに限定されるものではない。
［変形例］
本実施形態の反射防止膜３０は、基材２０が透明材料層４０との密着性が低い場合は、基材２０と透明材料層４０との間に密着層を有することもできる。この場合、密着層の厚みは１００ｎｍ以下が好適である。密着層の材質としては、例えば、Ａｌ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｔｉ２Ｏ３、ＴｉＯ又はＴｉＯ２等がある。また、反射防止膜３０は、個々に独立した複数の凹部の間に凸部を有する構成であるが、これに限定されず、個々に独立した複数の凸部の間に凹部を有する構成であってもよい。
本実施形態の反射防止膜３０は、基材２０が透明材料層４０との密着性が低い場合は、基材２０と透明材料層４０との間に密着層を有することもできる。この場合、密着層の厚みは１００ｎｍ以下が好適である。密着層の材質としては、例えば、Ａｌ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｔｉ２Ｏ３、ＴｉＯ又はＴｉＯ２等がある。また、反射防止膜３０は、個々に独立した複数の凹部の間に凸部を有する構成であるが、これに限定されず、個々に独立した複数の凸部の間に凹部を有する構成であってもよい。
以下、本技術の実施例について説明する。
上記実施形態において説明した反射防止構造体を作製し、評価した。
まず、厚さが１．５μｍの透明材料層を電子ビーム蒸着で基材に積層した（図５（ｂ）参照）。次に、透明材料層の上に、Ｎｉからなり、厚さが３０ｎｍの金属材料層をスパッタリングにより積層した（図５（ｃ）参照）。続いて、金属材料層の上に、Ｗ材料（Ｗの不完全酸化物）からなり、厚さが９０ｎｍの無機材料層をスパッタリングにより積層し、被加工体を得た（図６（ａ）参照）。
次に、上記実施形態において説明したレーザー露光機を用いて、被加工体を以下のように露光した。
図９は、被加工体を厚み方向から見た模式図である（図６（ｂ）参照）。図９には無機材料層が露光工程により加工された加工部Ｓを示す。また、同図に示す距離Ｌ６は、加工部Ｓの直径であり、上記実施形態において説明した凹部の開口の幅Ｌ３に相当する（図４参照）。
図９に示すように、被加工体を構成する無機材料層を加工部Ｓが最密充填となるように露光した。この際、距離Ｌ６は２００ｎｍとした。具体的には、図９に示すように、互いに隣接する加工部Ｓの中心のＸ方向の間隔をＬ７とし、Ｙ方向の間隔をＬ８とすると、Ｌ７を２３１ｎｍとし、Ｌ８を２００ｎｍとするように露光した。
続いて、露光された被加工体を、上記実施形態において説明したようにアルカリ現像液で現像して、第１のエッチングマスクを形成した。次いで、第１のエッチングマスクを利用して金属材料層にエッチング加工を施して第２のエッチングマスクを形成し、第２のエッチングマスクを利用して透明材料層にエッチング加工を施して反射防止構造体を得た。
上述のようにして作製された反射防止構造体を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で撮像した。図１０は、その画像である。
図１０に示すように、本実施形態に係る凹部の深さは９００ｎｍであり、凹部のアスペクト比（９００ｎｍ／Ｌ６）は４．５であった。
続いて、当該反射防止構造体が備える反射防止膜の反射率特性を調べた。図１１は、反射防止膜の反射率を示す図である。
図１１に示すように、当該反射防止構造体が備える反射防止膜は、４００ｎｍ〜１３００ｎｍの波長の光に対する反射率が０．５％未満であった。この結果から、本技術の反射防止膜３０は、可視光〜近赤外線領域を含む広い波長帯域の光に対して低反射を実現できることが確認された。
以上、本技術の実施形態について説明したが、本技術はこれに限定されることはなく、
本技術の技術的思想に基づいて種々の変更が可能である。
本技術の技術的思想に基づいて種々の変更が可能である。
なお、本技術は以下のような構成もとることができる。
（１）
可視光領域で透明な無機材料からなり、幅が可視光波長以下である凸部と凹部によって構成された微細凹凸構造を有し、上記凹部のアスペクト比が１．５以上である
反射防止膜。
可視光領域で透明な無機材料からなり、幅が可視光波長以下である凸部と凹部によって構成された微細凹凸構造を有し、上記凹部のアスペクト比が１．５以上である
反射防止膜。
（２）
上記（１）に記載の反射防止膜であって、
可視光及び近赤外線に対する反射率が０．５％未満である
反射防止膜。
上記（１）に記載の反射防止膜であって、
可視光及び近赤外線に対する反射率が０．５％未満である
反射防止膜。
（３）
上記（１）又は（２）に記載の反射防止膜であって、
上記凹部は、上記凸部を介して配列する細孔であり、
上記アスペクト比は、上記細孔の開口径に対する深さの比である
反射防止膜。
上記（１）又は（２）に記載の反射防止膜であって、
上記凹部は、上記凸部を介して配列する細孔であり、
上記アスペクト比は、上記細孔の開口径に対する深さの比である
反射防止膜。
（４）
上記（１）から（３）のうちいずれか一つに記載の反射防止膜であって、
上記透明な無機材料は、ドライエッチング可能な材料から選択される
反射防止膜。
上記（１）から（３）のうちいずれか一つに記載の反射防止膜であって、
上記透明な無機材料は、ドライエッチング可能な材料から選択される
反射防止膜。
（５）
上記（１）から（４）のうちいずれか一つに記載の反射防止膜であって、
上記透明な無機材料はＳｉＯ２、ＨｆＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＩＴＯ、ＭｇＦ２、ＴｉＯ２及びＣａＦ２の中から選択される
反射防止膜。
上記（１）から（４）のうちいずれか一つに記載の反射防止膜であって、
上記透明な無機材料はＳｉＯ２、ＨｆＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＩＴＯ、ＭｇＦ２、ＴｉＯ２及びＣａＦ２の中から選択される
反射防止膜。
（６）
基材と、
上記基材に積層され、可視光領域で透明な無機材料からなり、幅が可視光波長以下である凸部と凹部によって構成された微細凹凸構造を有し、上記凹部のアスペクト比が１．５以上である反射防止膜と
を具備する光学部材。
基材と、
上記基材に積層され、可視光領域で透明な無機材料からなり、幅が可視光波長以下である凸部と凹部によって構成された微細凹凸構造を有し、上記凹部のアスペクト比が１．５以上である反射防止膜と
を具備する光学部材。
（７）
レーザー光源と、
上記レーザー光源の光学系に配置された光学部材であって、基材と、上記基材に積層され、可視光領域で透明な無機材料からなり、幅が可視光波長以下である凸部と凹部によって構成された微細凹凸構造を有し、上記凹部のアスペクト比が１．５以上である反射防止膜とを備える光学部材と
を具備する光学機器。
レーザー光源と、
上記レーザー光源の光学系に配置された光学部材であって、基材と、上記基材に積層され、可視光領域で透明な無機材料からなり、幅が可視光波長以下である凸部と凹部によって構成された微細凹凸構造を有し、上記凹部のアスペクト比が１．５以上である反射防止膜とを備える光学部材と
を具備する光学機器。
（８）
基材上に、可視光領域で透明な無機材料からなる透明材料層を積層し、
上記透明材料層上に、金属材料からなる金属材料層を積層し、
上記金属材料層上に、遷移金属の不完全酸化物からなる無機材料層を積層し、
上記無機材料層にレーザーを照射して上記無機材料を部分的に加工し、
上記無機材料層を現像して加工した部分を除去することで第１のエッチングマスクを形成し、
上記第１のエッチングマスクを用いて上記金属材料層にエッチングを施して第２のエッチングマスクを形成し、
上記第２のエッチングマスクを用いて上記透明材料層にエッチングを施して微細凹凸構造を形成する
反射防止膜の製造方法。
基材上に、可視光領域で透明な無機材料からなる透明材料層を積層し、
上記透明材料層上に、金属材料からなる金属材料層を積層し、
上記金属材料層上に、遷移金属の不完全酸化物からなる無機材料層を積層し、
上記無機材料層にレーザーを照射して上記無機材料を部分的に加工し、
上記無機材料層を現像して加工した部分を除去することで第１のエッチングマスクを形成し、
上記第１のエッチングマスクを用いて上記金属材料層にエッチングを施して第２のエッチングマスクを形成し、
上記第２のエッチングマスクを用いて上記透明材料層にエッチングを施して微細凹凸構造を形成する
反射防止膜の製造方法。
（９）
上記（８）に記載の反射防止膜の製造方法であって
上記第２のエッチングマスクを形成する工程では、上記第１のエッチングマスクに対する上記金属材料層のエッチング選択比が０．３以上となるエッチング条件でエッチングを行う
反射防止膜の製造方法。
上記（８）に記載の反射防止膜の製造方法であって
上記第２のエッチングマスクを形成する工程では、上記第１のエッチングマスクに対する上記金属材料層のエッチング選択比が０．３以上となるエッチング条件でエッチングを行う
反射防止膜の製造方法。
（１０）
上記（８）又は（９）に記載の反射防止膜の製造方法であって、
上記第２のエッチングマスクを形成する工程では、上記金属材料に選択的に反応するエッチングガスを用いる化学的エッチングを行う
反射防止膜の製造方法。
上記（８）又は（９）に記載の反射防止膜の製造方法であって、
上記第２のエッチングマスクを形成する工程では、上記金属材料に選択的に反応するエッチングガスを用いる化学的エッチングを行う
反射防止膜の製造方法。
（１１）
上記（８）から（１０）のうちいずれか一つに記載の反射防止膜の製造方法であって、
上記第２のエッチングマスクを形成する工程では、上記無機材料より原子量が小さくなるよう上記金属材料を選び、物理的エッチングを行う
反射防止膜の製造方法
上記（８）から（１０）のうちいずれか一つに記載の反射防止膜の製造方法であって、
上記第２のエッチングマスクを形成する工程では、上記無機材料より原子量が小さくなるよう上記金属材料を選び、物理的エッチングを行う
反射防止膜の製造方法
（１２）
上記（８）から（１１）のうちいずれか一つに記載の反射防止膜の製造方法であって、
上記微細凹凸構造を形成する工程では、上記第２のエッチングマスクに対する上記透明材料層のエッチング選択比が１５以上となるエッチング条件でエッチングを行う
反射防止膜の製造方法。
上記（８）から（１１）のうちいずれか一つに記載の反射防止膜の製造方法であって、
上記微細凹凸構造を形成する工程では、上記第２のエッチングマスクに対する上記透明材料層のエッチング選択比が１５以上となるエッチング条件でエッチングを行う
反射防止膜の製造方法。
（１３）
上記（８）から（１２）のうちいずれか一つに記載の反射防止膜の製造方法であって、
上記第２のエッチングマスクを形成する工程では、物理的エッチングを行い、
上記微細凹凸構造を形成する工程では、化学的エッチングを行う
反射防止膜の製造方法。
上記（８）から（１２）のうちいずれか一つに記載の反射防止膜の製造方法であって、
上記第２のエッチングマスクを形成する工程では、物理的エッチングを行い、
上記微細凹凸構造を形成する工程では、化学的エッチングを行う
反射防止膜の製造方法。
（１４）
上記（８）から（１３）のうちいずれか一つに記載の反射防止膜の製造方法であって、
上記第２のエッチングマスクを形成する工程では、リアクティブイオンエッチングを行う
反射防止膜の製造方法。
上記（８）から（１３）のうちいずれか一つに記載の反射防止膜の製造方法であって、
上記第２のエッチングマスクを形成する工程では、リアクティブイオンエッチングを行う
反射防止膜の製造方法。
（１５）
上記（８）から（１４）のうちいずれか一つに記載の反射防止膜の製造方法であって、
上記無機材料は、遷移金属の不完全酸化物からなる遷移金属系熱感応性レジストである
反射防止膜の製造方法。
上記（８）から（１４）のうちいずれか一つに記載の反射防止膜の製造方法であって、
上記無機材料は、遷移金属の不完全酸化物からなる遷移金属系熱感応性レジストである
反射防止膜の製造方法。
１０・・・反射防止構造体
２０・・・基材
３０・・・反射防止膜
３１・・・凹部
３２・・・凸部
４０・・・透明材料層
５０・・・金属材料層
５１・・・第２のエッチングマスク
６０・・・無機材料層
６１・・・第１のエッチングマスク
２０・・・基材
３０・・・反射防止膜
３１・・・凹部
３２・・・凸部
４０・・・透明材料層
５０・・・金属材料層
５１・・・第２のエッチングマスク
６０・・・無機材料層
６１・・・第１のエッチングマスク
Claims (8)
- 基材上に、可視光領域で透明な無機材料からなる透明材料層を積層し、
前記透明材料層上に、金属材料からなる金属材料層を積層し、
前記金属材料層上に、遷移金属の不完全酸化物からなる無機材料層を積層し、
前記無機材料層にレーザーを照射して前記無機材料を部分的に加工し、
前記無機材料層を現像して加工した部分を除去することで第１のエッチングマスクを形成し、
前記第１のエッチングマスクを用いて前記金属材料層にエッチングを施して第２のエッチングマスクを形成し、
前記第２のエッチングマスクを用いて前記透明材料層にエッチングを施して微細凹凸構造を形成する
反射防止膜の製造方法。 - 請求項１に記載の反射防止膜の製造方法であって、
前記第２のエッチングマスクを形成する工程では、前記第１のエッチングマスクに対する前記金属材料層のエッチング選択比が０．３以上となるエッチング条件でエッチングを行う
反射防止膜の製造方法。 - 請求項１に記載の反射防止膜の製造方法であって、
前記第２のエッチングマスクを形成する工程では、前記金属材料に選択的に反応するエッチングガスを用いる化学的エッチングを行う
反射防止膜の製造方法。 - 請求項１に記載の反射防止膜の製造方法であって、
前記第２のエッチングマスクを形成する工程では、前記無機材料より原子量が小さくなるよう前記金属材料を選び、物理的エッチングを行う
反射防止膜の製造方法。 - 請求項１に記載の反射防止膜の製造方法であって、
前記微細凹凸構造を形成する工程では、前記第２のエッチングマスクに対する前記透明材料層のエッチング選択比が１５以上となるエッチング条件でエッチングを行う
反射防止膜の製造方法。 - 請求項１に記載の反射防止膜の製造方法であって、
前記第２のエッチングマスクを形成する工程では、物理的エッチングを行い、
前記微細凹凸構造を形成する工程では、化学的エッチングを行う
反射防止膜の製造方法。 - 請求項１に記載の反射防止膜の製造方法であって、
前記第２のエッチングマスクを形成する工程では、リアクティブイオンエッチングを行う
反射防止膜の製造方法。 - 請求項１に記載の反射防止膜の製造方法であって、
前記無機材料は、遷移金属の不完全酸化物からなる遷移金属系熱感応性レジストである
反射防止膜の製造方法。
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