光学元件的制造方法以及防反射结构体的制作方法_3

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0075]载置台62设置在真空腔61的上部,能够沿X方向、Y方向、Z方向移动。在载置台62的与离子枪63等相向的载置台表面62a上,载置、固定有光学构件阵列100。通过载置台62的位置调节来进行光学构件阵列100的位置调节。
[0076]离子枪63用于在光学构件阵列100的第一以及第二光学面lld、12d上形成防反射结构体51。离子枪63通过施加电压等提取等离子体中的离子并将其排出到离子枪63的外部。具体而言,尚子枪63将被供给的气体尚子化并在尚子枪63的阳极63a与阴极63b之间施加电子束电压。离子枪63使离子化了的气体(例如正离子)接近并通过阴极63b侦U,作为离子束排出到真空腔61内。被排出了的离子束照射到载置台62上的光学构件阵列100的第一以及第二光学面lld、12d。由此,第一以及第二光学面lld、12d中的、未形成有后述的第一掩模MA的露出的树脂部分被蚀刻。
[0077]中和枪64用于使离子束中的离子中和来抑制电解分布的影响。电离用的气体从未图示的气体导入源被导入到中和枪64,被导入了的气体被电离。在将由电离生成的电子排出到真空腔61时,由离子枪63离子化了的气体被电子中和。另外,也可以代替中和枪64而使用中和栅极。
[0078]蒸镀装置65用于在光学构件阵列100上形成后述的第一掩模MA。蒸镀装置65进行例如 Si02、Al2O3、MgF2' ZrO2、T12、Ta2O5, CeO2, ZnO、ZnS, MgO, In、S1、Cr、Al、Ag 以及它们的混合物等的真空蒸镀。由此,可以在光学构件阵列100的第一以及第二光学面lld、12d上形成厚度根据面角度而不同的第一掩模MA。另外,若代替蒸镀装置65而使用溅射装置或离子束溅射装置,则也可以进行溅射、离子束溅射等。另外,也可以不使用蒸镀装置65而使用CVD装置来形成第一掩模MA。
[0079]气体供给部66、67是供给用于照射离子束的导入气体的部件。作为导入气体,使用非活性气体和反应性气体。作为非活性气体,例如有氩(Ar)、氮(N2)、氦(He)、氪(Kr)、氖(Ne)、以及它们的混合气体。另外,作为反应性气体,例如有氧(O2)、四氟化碳(CF4)、六氟化硫(SF6)、三氟甲烷(CHF3)。在此,Ar、02、N2,以及它们的混合气体因比较便宜而优选。其中,O2以及包含它的混合气体在第一以及第二光学面lld、12d的蚀刻时除物理蚀刻之外还可以同时进行反应性蚀刻,因此特别优选。
[0080]气体排出部68用于对真空腔61内进行排气。利用气体排出部68对真空腔61内进行排气直至达到规定的真空度。
[0081]控制部69用于控制载置台62、离子枪63、中和枪64、蒸镀装置65、以及气体排出部68的动作。
[0082]以下,参照图5A?5C以及6说明图1A等所示的光学构件阵列100的制造工序。晶片透镜的100的制造工序大体上由如下工序构成:在基板101上涂敷树脂进行成形的成形工序;在第一以及第二光学面lld、12d上形成第一防反射结构体51a的第一结构体形成工序;以及在第一以及第二光学面lld、12d上形成第二防反射结构体51b的第二结构体形成工序。
[0083]〔成形工序〕
[0084]成形工序使用图3所示的第一以及第二金属模41、42并使未图示的金属模升降装置、树脂涂敷装置、以及UV光产生装置工作来进行。
[0085]首先,在基板101的一个面1lb上成形第一透镜阵列层102 (步骤Sll)。具体而言,如图5A所示,预先用分隔件43固定基板101的侧面101a。在此,基板101被载置在载置台SS上,并使作为下方的面的另一个面1lc与载置台SS的上表面紧贴,因此,可以防止基板101的翘曲。使树脂涂敷装置工作,将树脂涂敷在固定于载置台SS上的基板101的、作为上方的面的一个面1lb上。在使金属模升降装置工作并使第一金属模41相对于载置台SS等对准了的状态下,使其朝向涂敷了树脂的基板101下降。在分隔件43的端面43a与基板101抵接且分隔件43的垂直于端面43a的端面43b与第一金属模41的外缘部41e抵接的状态下,基板101与第一金属模41之间的树脂厚度、即第一透镜阵列层102的连结部Ilc (第一凸缘部Ilb)的厚度被限定。使UV光产生装置工作,从第一金属模41的上侧照射UV光,以使被夹在基板101的一个面1lb与第一金属模41的端面41a之间的树脂固化。
[0086]接着,在基板101的另一个面1lc上成形第二透镜阵列层103。如图5B所示,使金属模升降装置工作,以使第一金属模41和第一透镜阵列层102以使其一体化了的状态翻转。使树脂涂敷装置工作,将树脂涂敷在固定了的基板101的另一个面1lc上。使金属模升降装置工作,在使第二金属模42相对于第一金属模41等对准了的状态下,使其朝向基板101下降。在分隔件43的垂直于端面43a的端面43c与第二金属模42的外缘部42e抵接了的状态下,基板101与第二金属模42之间的树脂厚度、即第二透镜阵列层103的连结部12c (第二凸缘部12b)的厚度被限定。使UV光产生装置工作,从第二金属模42的上侧照射UV光,以使树脂固化。
[0087]最后,在形成第一以及第二透镜阵列层102、103的树脂固化后,如图5C所示,将光学构件阵列100从第一以及第二金属模41、42、分隔件43脱模(步骤S12)。
[0088]〔第一结构体形成工序〕
[0089]第一结构体形成工序具有第一掩模形成工序和第一蚀刻工序。通过本工序,在第一光学面Ild中的面角度较小的部分Al形成第一防反射结构体51a(步骤S13)。另外,由于针对第一以及第二光学面Ild、12d的处理工序相同,因此,为便于说明,仅针对在第一光学面Ild形成防反射结构体51的情况进行说明。
[0090]A)第一掩模形成工序
[0091]本工序中的第一掩模形成工序作为向光学构件阵列100照射离子束的前处理而进行,在第一光学面Ild上形成局部扩展的第一掩模MA。第一掩模MA优先形成于第一光学面Ild中的容易形成掩模的面角度较小的部分Al (第一区域)。第一掩模MA如图7A以及8A放大所示,成为微细的岛状图案。第一掩模MA具有随机配置的多个岛IM。第一掩模形成工序使用光致抗蚀剂的涂敷、膜堆积、电子束描绘等方法来进行。例如,在使用膜堆积的方法的情况下,利用薄膜生长的初期过程。在薄膜的初期生长过程中,构成如下状态:膜的生长核成为岛頂而生长的状态,即产生岛生长。在膜成为层状之前的岛生长的状态下,存在岛IM所处的部分和第一光学面Ild露出的部分,因此,作为具有微细的岛状遮蔽图案的掩模发挥作用。
[0092]在使用膜堆积的方法的情况下,在图4所示的作为成膜装置的加工装置60内进行第一掩模形成工序。第一掩模MA的岛頂的数量密度、大小可以通过调节膜的生长条件适当变更。被堆积的岛頂的平均高度优选为例如3nm。第一掩模MA的材料例如有低折射透明材料、高折射透明材料等。具体而言,作为低折射透明材料,有Si02、Al203、MgF2等。另外,作为高折射透明材料,有Zr02、T12, ZnO, MgO, Ta2O5等。尤其是,在低折射透明材料的情况下,即便残留在防反射结构体51上,也难以成为反射的主要原因。通过实施第一掩模MA的构图,与第一光学面Ild的面上的位置相应地产生蚀刻速度的差异,可以在后述的第一蚀刻工序中形成微细的凹凸形状。
[0093]另外,在对这些掩模材料进行制膜时,也可以采用IAD(离子束辅助沉积;同时进行离子束和蒸镀的方法)。通过进行IAD,不论基板的种类如何,都可以制作相同的掩模。这可认为是因为蒸镀粒子的表面扩散借助离子束被促进而容易成为岛状。
[0094]另外,在通过膜堆积来形成第一掩模MA的情况下,如图4所示,通过在加工装置60内配置例如蒸镀装置65,可以在进行第一蚀刻工序之前进行第一掩模形成工序。由此,可以省略用于第一蚀刻工序的真空排气时间。
[0095]B)第一蚀刻工序
[0096]本工序中的第一蚀刻工序通过使用图4所示的作为蚀刻装置的加工装置60来进行。
[0097]首先,将光学构件阵列100配置在载置台62上,以使从加工装置60的离子枪63排出的离子束照射到光学构件阵列100的目标面、即第一光学面lid。
[0098]接着,通过气体排出部68将真空腔61内的气体排出。通过排气而被维持的背压为IXKT1Pa以下。另外,背压更优选为lX10_3Pa以下。另外,背压需要是后述的导入气体的1/10以下的压力。
[0099]接着,将导入气体导入到真空腔61内。导入气体使用例如Ar、02、N2、He、Kr、Ne、CF4, SF6, CHF3以及它们的混合气体中的任一种。在此,若导入气体使用非活性气体和反应性气体,则可以简单地调节蚀刻率。导入气体的压力为1Pa以下。另外,导入气体的压力更优选为IXlO-1Pa以下。通过在更低的气体压力下进行蚀刻,离子的平均自由程变长。因此,离子的动能在与第一光学面Ild碰撞之前难以消失,蚀刻率上升。因此,通过设定总压以使离子的平均自由程与光学构件阵列100和离子枪63之间的距离相同或为1/10左右,预计蚀刻率会上升。在第一蚀刻工序中,配置有第一光学面Ild的部分的最大蚀刻率与最小蚀刻率之差为最大蚀刻率的10%以内。
[0100]在以上的真空腔61的状态下排出离子束,向第一光学面Ild进行离子照射。此时,离子的加速能量为IW?100kW。另外,离子的加速能量优选为1W?10kW,更优选为1W?5001
[0101]通过离子束的照射,如图7B所示,光学构件阵列100的树脂露出的部分与第一掩模MA的岛頂一同被蚀刻。由此,如图7C以及8B所示,在第一光学面Ild中的、相对于离子束源以及蒸镀源面角度较小的部分Al,形成第一防反射结构体51a,该第一防反射结构体51a具有随着从入射光侧趋向光学元件中心侧或里侧、凹凸形状的体积密度增加那样的结构。另外,如图7B那样,也有时在第一防反射结构体51a上残留有第一掩模MA。也可以在第一蚀刻工序后进行将附着于第一光学面Ild的第一掩模MA除去的掩模除去工序。在该情况下,例如通过离子束的调节来进行第一掩模MA的除去处理。
[0102]〔第二结构体形成工序〕
[0103]第二结构体形成工序使用与第一结构体形成工序中的第一掩模形成工序和第一蚀刻工序相同的方法形成防反射结构体51中的第二防反射结构体51b。g卩,本工序具有第二掩模形成工序和第二蚀刻工序。通过本工序,在第一光学面Ild中的面角度较大的部分A2(第二区域)形成第二防反射结构体51b (步骤S14)。另外,关于第二掩模形成工序和第二蚀刻工序,省略与第一掩模形成工序和第一蚀刻工序通用的工序要素的说明。
[0104]A)第二掩模形成工序
[0105]在本工序中,使用与第一掩模形成工序相同的方法在第一光学面Ild形成第二掩模MB。第二掩模MB的平均膜厚比第一掩模MA的平均膜厚厚。其结果是,如图SC所示,得到的第二掩模MB具有:在第一光学面Ild中的面角度较小的部分Al形成的主掩模MB1、以及在面角度较大的部分A2形成的辅助掩模MB2。如图8C以及9A所示,在本实施方式中,主掩模MBl形成为整体上覆盖第一防反射结构体51a。换言之,主掩模MBl成为如下状态:在包括形成在第一光学面Ild上的结构体在内的凹凸区域中,以与发挥防反射功能那样的突起的高度或凹凸的深度相关的某阈值为基准,将超过该阈值的区域大致覆盖并与基底一同形成第三防反射结构体52。如图8C以及9B所示,在本实施方式中,辅助掩模MB2是岛状的掩模部分,在第一光学面Ild中的尚未形成有防反射结构体51的区域形成。辅助掩模MB2比主掩模MBl薄。主掩模MBl为在光轴OA中心附近整体上大致均匀的膜,最厚的部分的膜厚为5nm?9nm左右。即,第二结构体形成工序的第二掩模形成工序的主掩模MBl的厚度,比第一结构体形成工序的第一掩模形成工序的第一掩模MA
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