[发明专利]光学元件、光学元件制作用原盘的制造方法以及光电转换装置

说明书

技术领域

本发明涉及在表面上以可视光波长以下的细微间隔配置有多个由凸部或凹部构成的构造体的光学元件、光学元件制作用原盘的制造方法以及光电转换装置。

背景技术

现有技术中，存在以下方法：在采用了玻璃、塑料等透光性基材的光学元件中，进行用于抑制光的表面反射的表面处理。作为这种表面处理，存在在光学元件表面形成微小且致密的凹凸(蛾眼(moth eye))形状的方法(例如参照“光技术接触”「光技術コンタクト」Vol.43，No.11(2005)，630-637)。

一般，当在光学元件表面设置周期的凹凸形状时，光透过这里时会发生衍射，透过光的直线传播成分会大幅度减少。但是，当凹凸形状的间隔短于透过光的波长时，不会发生衍射，从而可以获得有效的防止反射效果。

图29示出了具有上述表面构造的光学元件的概略结构(例如参照日本特开2003-294910号公报)。该光学元件101具有如下结构：在基体102的表面上，以光(可视光)的波长以下的微小间隔配置有由多个由锥体状凸部构成的构造体103。具有这样的表面构造的光学元件101在构造体103的斜面部与空气层的界面处发生折射率的缓和变化，从而有效地防止从基体102的表面侧射入的光的反射。此外，构造体103不仅限于凸部形状的情况，即使由凹部构成也可以获得同样的作用。

此外，关于构造体103的截面形状和配置形态等，也提出了多种方案。例如，在图29所示的光学元件101中示出了如下例子：图示形状的构造体103以将该各构造体设定为格子单位时形成正方格子图案的方式进行配置。另一方面，例如在日本特开2004-317922号公报中，公开了以形成图30所示的正六边形格子图案的方式来配置构造体104的例子。此外，在日本特开2004-317922号公报中示出了构造体的形状形成为圆锥状的例子。

但是，可以期望通过具有构成各构造体的表面微小结构的原盘原器(master prototype)(原盘)来制作该复制基板，进而在此基础上制作成形用金属模，并通过成形来低价且大量地制造这些光学元件。具体地说，通过一个原盘原器制作紫外线硬化复制基板，然后通过电镀技术来制作成形用金属模，通过采用该成形用金属模的注射模塑成形，可以大量制造例如聚碳酸酯树脂制的光学元件。

作为原盘原器的制作方法，对涂敷在基板上的抗蚀剂进行曝光以及显像处理，并形成抗蚀图案之后，进行将该抗蚀图案作为掩模的干式蚀刻。然后，通过除去抗蚀图案(或掩模图案)，从而形成在基板表面上以微小间隔配置有由凸部或凹部形成的构造体的表面凹凸构造。此外，对于构成原盘原器的基板材料，可以采用石英等无机材料。

在原盘原器的制作中，需要形成在基板表面的微小抗蚀图案的高精度的形状。作为高精度地形成可视光的波长以下的细微间隔图案的技术，已知有电子束曝光(electron beam exposure)。

作为采用电子束曝光制作的蛾眼(モスアイ)构造体，公开有如图31所示的微小怅状的蛾眼构造体(间隔约300nm，深度约400nm)(参照NTT先进技术(株)、“无波长依存性的防止反射体(蛾眼)用成形金属模原盘”、online、平成19年8月20日检索、网络<URL:http//keytech.ntt-at.co.jp/nano/prd_0016.html>)(NTTアドバンステクノロジ(株)、“波長依存性のない反射防止体(モスアイ)用成形金型原盤”、[online]、[平成19年8月20日検索]、インタ一ネツト<URL:http//keytech.ntt-at.co.jp/nano/prd_0016.html>参照)。该蛾眼构造体可以认为是例如在Si(硅)基板上的光致抗蚀剂上，通过电子束记录(electron beam recording)形成凹凸图案，将凹凸光致抗蚀剂图案作为掩模，进行Si基板面的各向异性蚀刻。该蛾眼构造体形成为图32所示的六边形格子状，从而在可视光的波长中可以获得极高性能的防止反射效果(反射率1％以下)。图33示出了该Si原盘的反射率的波长依存特性。

但是，电子束曝光存在作业时间长的缺点，不适于工业生产。例如，当通过描绘最细的图案时所使用的100pA的电子束，对要求环芳烃(calixarene)这样的几十mC/cm²的剂量(dose amount)的抗蚀剂进行描绘时，即使曝光24小时，也无法全面涂抹一边为200μm的正方形。此外，当曝光当前一般使用的便携式电话机用的2.5英寸小型显示器(50.8mm×38.1mm)的面积时，大约需要20天。