JP5177354B2

JP5177354B2 - Method for manufacturing uneven structure article

Info

Publication number: JP5177354B2
Application number: JP2007125787A
Authority: JP
Inventors: 正明佐藤
Original assignee: Ricoh Optical Industries Co Ltd
Current assignee: Ricoh Optical Industries Co Ltd
Priority date: 2007-05-10
Filing date: 2007-05-10
Publication date: 2013-04-03
Anticipated expiration: 2027-05-10
Also published as: JP2008281765A

Description

本発明は、基板の表面に矩形断面をもつ回折格子や台形断面をもつ表面無反射構造物などの物品を製造する方法に関するものである。 The present invention relates to a method for manufacturing an article such as a diffraction grating having a rectangular cross section on a surface of a substrate or a surface non-reflective structure having a trapezoidal cross section.

近年、光源から出射した光束を光記録媒体上の記録面に照射し、この記録面によって反射された戻り光束を受光手段により受光しつつ情報の記録、消去または再生を行う光ピックアップが知られており、例えばＣＤ系の光情報処理装置や、ＤＶＤ系の光情報処理
装置等に応用されている。 In recent years, there has been known an optical pickup that records, erases, or reproduces information while irradiating a recording surface on an optical recording medium with a light beam emitted from a light source and receiving a return light beam reflected by the recording surface by a light receiving means. For example, it is applied to a CD-type optical information processing apparatus, a DVD-type optical information processing apparatus, and the like.

光記録媒体においては記録密度の高密度化の要望が高く、発振波長λが４００ｎｍ程度の光源と開口数（ＮＡ）が０.８５又は０.６５程度の対物レンズとを用いた２つの規格が提案されている。一方は、青色波長領域の光源とＮＡ０.８５の対物レンズを用いて２２ＧＢ相当の容量確保を満足する規格「Ｂlu-ray Ｄisc（以下、ＢＤという）」であり、他方は、青色波長領域の光源を用いるが、ＮＡ０.６５の対物レンズを用いて２０ＧＢ相当の容量確保を満足する規格「ＨＤ−ＤＶＤ（以下、ＨＤという）」である。これら両規格は、現行のＤＶＤ（ＮＡ＝０.６，λ＝６５０ｎｍ）が記録容量４.７ＧＢであるのに対して大幅な大容量化を可能にしている。ＢＤは従来よりも短波長化、高ＮＡ化することによって大容量化を実現しており、ＨＤは高ＮＡ化の代わりに信号処理の工夫で線記録密度の向上を図る「ランド・グルーブ記録」の採用によって大容量化を実現している。 In the optical recording medium, there is a high demand for higher recording density, and there are two standards using a light source with an oscillation wavelength λ of about 400 nm and an objective lens with a numerical aperture (NA) of about 0.85 or 0.65. Proposed. One is a standard “Blu-ray Disc (hereinafter referred to as BD)” that satisfies a capacity of 22 GB using a blue wavelength region light source and an NA 0.85 objective lens, and the other is a blue wavelength region light source. However, it is a standard “HD-DVD (hereinafter referred to as HD)” that satisfies a 20 GB equivalent capacity using an objective lens with NA 0.65. Both of these standards enable a large increase in capacity compared with the current DVD (NA = 0.6, λ = 650 nm), which has a recording capacity of 4.7 GB. BD uses a shorter wavelength and higher NA than before, and realizes a larger capacity. HD instead of higher NA uses signal processing to improve linear recording density “land / groove recording” Large capacity is realized by adopting.

これらの光記録媒体に対して同一の光ピックアップでの記録又は再生を可能にすることが求められている。波長の異なる複数の光源を用いる互換型の光ピックアップにおいて、小型化、低コスト化を実現するためには、対物レンズを含めて、光学系を共通にすることが望ましい。このため、各規格の使用波長に応じた複数の光源を備えながら、同一の対物レンズで記録面へ必要な開口数により光束を収束する光ピックアップが提案されているが、各波長の光源は別々に設けられているために光ピックアップの部品点数が多く、光学系組付けのために調整すべき部分が多くなって生産性が低下するため、低コスト化や小型化を達成するには不向きな構成であった。
そこで、このような課題を解決するために複数の光源を１つのパッケージに組み込んだ光源モジュールが提案され、それによって小型化や低コスト化が図られている。 It is required to enable recording or reproduction with these optical recording media using the same optical pickup. In a compatible optical pickup using a plurality of light sources having different wavelengths, it is desirable to use a common optical system including an objective lens in order to realize a reduction in size and cost. For this reason, an optical pickup has been proposed that has a plurality of light sources corresponding to the wavelengths used in each standard and converges the light flux with the necessary numerical aperture on the recording surface with the same objective lens. Therefore, the number of parts of the optical pickup is large, and there are many parts to be adjusted for assembling the optical system, resulting in a decrease in productivity. Therefore, it is not suitable for achieving cost reduction and downsizing. It was a configuration.
Therefore, in order to solve such a problem, a light source module in which a plurality of light sources are incorporated in one package has been proposed, thereby achieving downsizing and cost reduction.

その代表的な一例として、同一パッケージ内に４０５ｎｍ、６６０ｎｍ、７８５ｎｍの３種類の波長の光束を発するマルチ半導体レーザ光源を搭載した光ピックアップが開示されている（非特許文献１参照。）。このようなマルチ半導体レーザ光源を用いれば、ＢＤ、ＨＤ、ＤＶＤ、ＣＤをほぼ同一の光路に集約することができ、光ピックアップの小型化、簡素化、低価格化に大きな効果が期待できる。 As a typical example, an optical pickup is disclosed in which a multi-semiconductor laser light source that emits light beams having three wavelengths of 405 nm, 660 nm, and 785 nm is mounted in the same package (see Non-Patent Document 1). If such a multi-semiconductor laser light source is used, BD, HD, DVD, and CD can be concentrated on almost the same optical path, and a great effect can be expected in miniaturization, simplification, and cost reduction of the optical pickup.

ところで、マルチ半導体レーザ光源を搭載した光ピックアップは見かけ上は１個の光源を具備しているように見えるが、実際には各波長の光束を発する光源がそれぞれ１００μｍ〜数１００μｍ程度離れて配置されたものである。そのため、この光ピックアップから出射された光束はその波長によって光軸がずれており、コリメートレンズ、対物レンズ、受光素子等の光学部品を全波長で共通に使用するためには、各波長の光束の光軸を一致させるための光軸補正素子が必要である。 By the way, an optical pickup equipped with a multi-semiconductor laser light source appears to have a single light source, but in reality, the light sources emitting light beams of respective wavelengths are arranged about 100 μm to several hundred μm apart. It is a thing. For this reason, the optical axis of the light beam emitted from this optical pickup is deviated depending on the wavelength, and in order to use optical components such as a collimating lens, objective lens, and light receiving element in common for all wavelengths, An optical axis correction element for matching the optical axes is necessary.

光学部品に入射する光束の光軸が波長ごとに異なっている場合、それらの光束が集光光学系へ斜めに入射することになり、コマ収差が発生して入射スポットが劣化するという問題がある。また、同一の光検出面で光記録媒体を反射してきた光束を受光した場合に、受光した光束の波長によって光軸がずれているため、フォーカス誤差信号やトラッキング誤差信号などの必要なサーボ信号が劣化するという問題もある。各光束に対応した光検出器を複数個搭載したり、同一の検出器内においても各光源から発した光束ごとに別々の検出面を設けたりすることでそのような問題に対応することも可能ではあるが、そうすれば光検出器自体や検出用光学系が非常に複雑で高価なものになり、実用性が大きく損なわれてしまう。 When the optical axis of the light beam incident on the optical component is different for each wavelength, the light beam is incident obliquely on the condensing optical system, and there is a problem that coma aberration occurs and the incident spot is deteriorated. . Also, when the light beam reflected from the optical recording medium by the same light detection surface is received, the optical axis is shifted depending on the wavelength of the received light beam, so that necessary servo signals such as focus error signal and tracking error signal are generated. There is also a problem of deterioration. It is possible to cope with such problems by installing multiple photodetectors corresponding to each light beam or providing separate detection surfaces for each light beam emitted from each light source even within the same detector. However, in this case, the photodetector itself and the detection optical system become very complicated and expensive, and the practicality is greatly impaired.

光軸補正素子を備えたものの例としては、ＤＶＤとＣＤで使用する波長光束を出射するマルチ半導体レーザ光源と、その光源から出射される２種類の光束の光軸を補正するための光軸補正素子を備えた光ピックアップを挙げることができる（特許文献１，２を参照。）。 Examples of those equipped with an optical axis correction element include a multi-semiconductor laser light source that emits a light beam having a wavelength used in DVDs and CDs, and an optical axis correction that corrects the optical axes of two types of light beams emitted from the light source. An optical pickup provided with an element can be given (see Patent Documents 1 and 2).

上述した光軸補正素子としては、表面に周期的な凹凸構造が形成された回折格子が一般的に用いられている。このような回折格子は、透明基板上に、形成する回折格子のパターンに対応したマスクパターンをフォトレジスト等を用いて形成し、そのマスクパターンをマスクにしてドライエッチング又はウェットエッチングすることによって形成するのが一般的である。 As the optical axis correction element described above, a diffraction grating having a periodic uneven structure formed on the surface is generally used. Such a diffraction grating is formed on a transparent substrate by forming a mask pattern corresponding to the pattern of the diffraction grating to be formed using a photoresist or the like, and performing dry etching or wet etching using the mask pattern as a mask. It is common.

しかし上記の方法では、凹凸構造の高低差はエッチング量で制御する必要があるが、回折格子の凹凸構造の高低差における公差はエッチング装置のスペック（エッチング量の設定値に対して生じる誤差の割合）以下であり、高い歩留まりでそのような回折格子を製造することは困難であった。 However, in the above method, it is necessary to control the height difference of the concavo-convex structure by the etching amount, but the tolerance in the height difference of the concavo-convex structure of the diffraction grating is the specification of the etching apparatus (the ratio of the error generated to the set value of the etching amount). It was difficult to manufacture such a diffraction grating with a high yield.

この問題を解決する方法として、例えば以下の方法が提案されている（特許文献３参照。）。
まず、透明基板上に、形成する回折格子パターンの凹凸構造の高低差に対応した膜厚のエッチング防止膜を形成し、さらにその上に回折格子パターンに対応したマスクパターンを写真製版技術等を用いて形成する。そのマスクパターンをマスクにしてエッチング防止膜をエッチングすることにより回折格子パターンに対応したエッチング防止膜からなるマスク層を形成する。エッチング防止膜上に形成されていたマスクパターンを除去し、エッチング防止膜からなるマスク層の上からそのマスク層がなくなるまでエッチングしてエッチング防止膜からなるマスク層の形状を透明基板に転写する。 As a method for solving this problem, for example, the following method has been proposed (see Patent Document 3).
First, on the transparent substrate, an anti-etching film having a film thickness corresponding to the height difference of the concavo-convex structure of the diffraction grating pattern to be formed is formed, and a mask pattern corresponding to the diffraction grating pattern is further formed thereon using a photolithography technique or the like. Form. By etching the anti-etching film using the mask pattern as a mask, a mask layer made of an anti-etching film corresponding to the diffraction grating pattern is formed. The mask pattern formed on the etching prevention film is removed, and etching is performed on the mask layer made of the etching prevention film until the mask layer disappears to transfer the shape of the mask layer made of the etching prevention film to the transparent substrate.

しかしこの方法では、凹凸構造が所望の高低差で再現性良く形成されるためには、透明基板上のマスクパターンで覆われていない領域のエッチング防止膜をエッチングして回折格子パターン状にする際に、エッチングされるべきエッチング防止膜のみがエッチングされ透明基板はまったくエッチングされないことが前提条件となっており、この工程で透明基板がエッチングされてしまうと、そのエッチングされた分だけ最終的な凹凸構造の高低差の誤差となる。そのため、エッチング防止膜のパターニング工程においても高精度なエッチング量の制御が要求される。また、エッチング防止膜のパターニング工程における透明基板のエッチングを防止するには透明基板に対するエッチング防止膜の選択性が良好でなければならないことから、透明基板の材質とエッチング防止膜の材質の組み合わせには制限がある。
同様の問題は、回折格子に限らず、微細な台形断面をもつ表面無反射構造物などの物品の製造工程でも生じている。
特開２００１−２１６６７７号公報特開２００２−１１６３１４号公報特開２００３−０７５６１９号公報新井将之，日経エレクトロニクス誌，「Blu-ray Disc用光ヘッド、見えた究極の簡素化、３波長レーザの開発に成功」，日経ＢＰ社，2004.6.7，p.24-25 However, in this method, in order to form the concavo-convex structure with a desired height difference with good reproducibility, the etching prevention film in the region not covered with the mask pattern on the transparent substrate is etched to form a diffraction grating pattern. In addition, it is a precondition that only the anti-etching film to be etched is etched and the transparent substrate is not etched at all. If the transparent substrate is etched in this process, the final unevenness is the amount of the etched portion. It becomes an error of the height difference of the structure. Therefore, highly accurate control of the etching amount is required also in the patterning process of the etching prevention film. In order to prevent etching of the transparent substrate in the patterning process of the anti-etching film, the selectivity of the anti-etching film with respect to the transparent substrate must be good. There is a limit.
Similar problems occur not only in diffraction gratings but also in the manufacturing process of articles such as surface non-reflective structures having a fine trapezoidal cross section.
JP 2001-216777 A JP 2002-116314 A JP 2003-075619 A Masayuki Arai, Nikkei Electronics Magazine, “Blu-ray Disc optical head, the ultimate simplification, succeeded in developing a three-wavelength laser”, Nikkei BP, 2004.6.7, p.24-25

そこで本発明は、基板の表面に許容誤差範囲内の凹凸構造をもつ物品を再現性よく製造できるようにすることを目的とするものである。 Accordingly, an object of the present invention is to make it possible to manufacture an article having a concavo-convex structure within an allowable error range on the surface of a substrate with good reproducibility.

本発明の凹凸構造物品の製造方法は、基板の一表面に凹凸構造を形成する凹凸構造物品の製造方法であって、基板表面に形成される凹凸の高低差が目標高低差よりも大きくなるように、凹部形成領域をエッチングする第１エッチング処理工程と、第１エッチング処理工程終了後の凹凸構造の高低差を計測し、その計測値と目標高低差との差を算出する計測工程と、第１エッチング処理工程で形成された凹凸構造の凹部の底面をエッチング防止膜で被い、凸部の頂面を露出させた状態で、計測工程で算出した差をエッチング量の設定値として凸部の頂面のみをエッチングする第２エッチング処理工程と、を順に含み、第１エッチング処理工程におけるエッチング量は、第２エッチング処理工程で生じるエッチング誤差の最大値が許容誤差範囲内となるように設定することを特徴とするものである。
「許容誤差範囲」は目標高低差と公差によって決定されるものであり、目標高低差をＬ、公差をｋ（ｋは０＜ｋ＜１を満たす定数。）とすれば、許容誤差範囲は[−ｋＬ〜＋ｋＬ]と表わすことができる。 The method for producing a concavo-convex structure article of the present invention is a method for producing a concavo-convex structure article in which a concavo-convex structure is formed on one surface of a substrate, such that the height difference of the concavo-convex formed on the substrate surface is larger than the target height difference. A first etching process step for etching the recess formation region, a measurement step for measuring a difference in height of the concavo-convex structure after the first etching process step, and calculating a difference between the measured value and a target height difference; 1) Cover the bottom of the concave portion of the concavo-convex structure formed in the etching process step with an anti-etching film and expose the top surface of the convex portion, and use the difference calculated in the measuring step as the etching amount setting value. A second etching process step that etches only the top surface in order, and the etching amount in the first etching process step is such that the maximum value of the etching error that occurs in the second etching process step is within an allowable error range. Is characterized in that set so that.
The “allowable error range” is determined by the target height difference and tolerance. If the target height difference is L and the tolerance is k (k is a constant satisfying 0 <k <1), the allowable error range is [ −kL˜ + kL].

凹凸構造の凸部と凹部との目標高低差をＬ、公差をｋ（ｋは０＜ｋ＜１を満たす定数。）、エッチング装置のスペックをａ（ａは０＜ａ＜１を満たす定数。）とした場合の第１エッチング処理工程におけるエッチング量の設定値Ｘは以下の関係式（１）を満たしていることが好ましい。なお、スペック“ａ”は、設定したエッチング量に対して生じる最大エッチング誤差の割合を示す定数である。
Ｌ／（１−ａ）≦Ｘ≦Ｌ（ｋ＋ａ）／（ａ＋ａ²）（１） The target height difference between the convex and concave portions of the concavo-convex structure is L, the tolerance is k (k is a constant that satisfies 0 <k <1), and the spec of the etching apparatus is a (a is a constant that satisfies 0 <a <1). ), The set value X of the etching amount in the first etching process step preferably satisfies the following relational expression (1). The specification “a” is a constant indicating the ratio of the maximum etching error that occurs with respect to the set etching amount.
L / (1-a) ≦ X ≦ L (k + a) / (a + a ² ) (1)

上記関係式（１）について説明する。
公差がｋであるから、実際に形成される凹凸構造の凸部と凹部との高低差Ａは、以下の関係式（２）を満たしていなければならない。
Ｌ−ｋＬ≦Ａ≦Ｌ＋ｋＬ（２） The relational expression (1) will be described.
Since the tolerance is k, the height difference A between the convex and concave portions of the actually formed concavo-convex structure must satisfy the following relational expression (2).
L−kL ≦ A ≦ L + kL (2)

第１エッチング処理工程におけるエッチング量の設定値をＸとすると、第１エッチング処理でのエッチング量Ｂは設定値Ｘに対して最大で“±ａＸ”の誤差を生じるから、
Ｘ−ａＸ≦Ｂ≦Ｘ＋ａＸ（３）
である。この“Ｂ”が第１エッチング処理工程終了後の凸部形成領域と凹部形成領域との高低差となる。 When the set value of the etching amount in the first etching process is X, the etching amount B in the first etching process causes an error of “± aX” at maximum with respect to the set value X.
X−aX ≦ B ≦ X + aX (3)
It is. This “B” is the difference in height between the convex portion forming region and the concave portion forming region after the first etching process step is completed.

また、第１エッチング処理工程では、必ず目標高低差Ｌよりも深くエッチングする必要があるので、
Ｘ−ａＸ≧Ｌ、すなわち、
Ｘ≧Ｌ／（１−ａ）（４）
の関係も成立する。 In the first etching process, it is necessary to etch deeper than the target height difference L.
X−aX ≧ L, that is,
X ≧ L / (1-a) (4)
The relationship is also established.

次に、第２エッチング処理工程では第１エッチング処理工程終了後の凸部形成領域と凹部形成領域との高低差、すなわち第１エッチング処理工程における実際のエッチング量Ｂと目標高低差Ｌとの差をエッチング量として設定するのであるから、その設定値をＹとすれば、
Ｙ＝Ｂ−Ｌ（５）
と表わすことができる。 Next, in the second etching process, the height difference between the convex portion forming region and the concave portion forming region after the completion of the first etching processing step, that is, the difference between the actual etching amount B and the target height difference L in the first etching processing step. Is set as the etching amount, so if the set value is Y,
Y = B−L (5)
Can be expressed as

第２エッチング処理工程における実際のエッチング量Ｃは設定値Ｙに対して最大で“±ａＹ”の誤差を含むことになる。第２エッチング処理工程における最大エッチング誤差の絶対値“ａＹ”は、上記関係式（３），（５）より、
Ｂ＝Ｘ＋ａＸ（６）
のときに最大となる。第２エッチング処理工程で生じる最大エッチング誤差の絶対値“ａＹ”が最大許容誤差の絶対値“ｋＬ”以下であればよいのであるから、
ａＹ≦ｋＬ（７）
を満たせばよい。よって、上記関係式（５），（６），（７）より、
Ｘ≦Ｌ（ｋ＋ａ）／（ａ＋ａ²）（８）
の関係が成立する。
したがって、上記関係式（４）と（８）によって関係式（１）が導出される。 The actual etching amount C in the second etching process includes an error of “± aY” at maximum with respect to the set value Y. The absolute value “aY” of the maximum etching error in the second etching process is obtained from the above relational expressions (3) and (5).
B = X + aX (6)
At the maximum. The absolute value “aY” of the maximum etching error that occurs in the second etching process step may be equal to or smaller than the absolute value “kL” of the maximum allowable error.
aY ≦ kL (7)
Should be satisfied. Therefore, from the above relational expressions (5), (6), (7),
X ≦ L (k + a) / (a + a ² ) (8)
The relationship is established.
Therefore, the relational expression (1) is derived from the relational expressions (4) and (8).

以上より、第１エッチング処理工程におけるエッチング量の設定値Ｘが上記関係式（１）を満たすことで、第２エッチング処理工程で凹凸構造の高低差の誤差を許容誤差範囲内にすることができる。 As described above, when the set value X of the etching amount in the first etching process satisfies the above relational expression (1), the difference in height of the concavo-convex structure in the second etching process can be within an allowable error range. .

上記第１エッチング処理工程及び第２エッチング処理工程ではドライエッチングを用いることができるが、特にエッチング対象の基板がシリコン基板である場合にはドライエッチングの他、異方性のウェットエッチングも用いることができる。 In the first etching process and the second etching process, dry etching can be used. In particular, when the substrate to be etched is a silicon substrate, anisotropic wet etching can be used in addition to dry etching. it can.

本発明の凹凸構造物品形成方法の好ましい実施形態の一例は、第１エッチング処理工程において、矩形断面をもつ凹凸パターンのエッチング防止膜を基板の一表面上に形成し、そのエッチング防止膜をマスクにして異方性エッチングすることにより、一表面に矩形断面をもつ凹凸構造を形成することである。 An example of a preferred embodiment of the method for forming a concavo-convex structure article of the present invention is that, in the first etching process, an etching prevention film having a concavo-convex pattern having a rectangular cross section is formed on one surface of the substrate, and the etching prevention film is used as a mask. By performing anisotropic etching, an uneven structure having a rectangular cross section on one surface is formed.

また、本発明の凹凸構造物品製造方法の好ましい実施形態の他の例は、第１エッチング処理工程において、基板の一表面全体にエッチング防止膜を形成し、さらにその上にエッチング防止膜に対して選択性のある、凹凸構造の凹部を形成する領域に開口部をもつマスクパターンを形成し、そのマスクパターンをマスクにしてエッチング防止膜を等方性エッチングして基板の一表面上に台形断面をもつエッチング防止膜パターンを形成し、そのエッチング防止膜パターンをマスクにして基板を異方性エッチングし、基板の一表面に台形断面をもつ凹凸構造を形成することである。 In another example of the preferred embodiment of the method for producing an uneven structure article of the present invention, in the first etching treatment step, an etching prevention film is formed on the entire surface of the substrate, and further on the etching prevention film. A mask pattern having an opening is formed in a region where a concave portion having a concavo-convex structure having selectivity is formed, and the etching prevention film is isotropically etched using the mask pattern as a mask to form a trapezoidal cross section on one surface of the substrate And forming an uneven structure having a trapezoidal cross section on one surface of the substrate by anisotropically etching the substrate using the etching preventive film pattern as a mask.

本発明の凹凸構造物品の製造方法を用いれば、透明基板の表面に矩形断面の周期的な凹凸構造をもつ回折格子や、透明基板の表面に台形断面の周期的な凹凸構造をもつ表面無反射構造物品を形成することができる。 If the manufacturing method of the uneven structure article of the present invention is used, a diffraction grating having a periodic uneven structure with a rectangular cross section on the surface of a transparent substrate, or a surface nonreflective having a periodic uneven structure with a trapezoidal cross section on the surface of the transparent substrate. A structural article can be formed.

本発明の凹凸構造物品の製造方法は、第１エッチング処理工程では表面に形成される凹凸の高低差が目標高低差よりも大きくなるようにエッチングし、それによって形成された凹凸の高低差を計測して目標高低差との差を算出し、第２エッチング処理工程では、その算出した目標高低差と現時点での凹凸の高低差との差分だけ凸部の頂面のみをエッチングするようにし、しかも、第１エッチング処理工程でのエッチング量を第２エッチング処理工程で生じるエッチング誤差が許容誤差範囲内になるように設定しているので、第２エッチング処理工程ではエッチング量は許容誤差範囲内の誤差しか生じないエッチング量となり、基板表面に形成される凹凸の高低差を許容誤差範囲内にすることができる。この方法では、エッチングストッパー層や、形成したい凹凸パターンの転写樹脂層を精度良く形成しておく必要がないので、コストの低減を図ることができ、また、ジャストエッチングのようなエッチングの高精度制御が要求されないので、凹凸構造物品の製造の歩留まりを向上させることができる。 In the manufacturing method of the concavo-convex structure article of the present invention, in the first etching process, etching is performed so that the height difference of the unevenness formed on the surface becomes larger than the target height difference, and the height difference of the formed unevenness is measured. Then, the difference from the target height difference is calculated, and in the second etching process, only the top surface of the convex portion is etched by the difference between the calculated target height difference and the current uneven height difference, and Since the etching amount in the first etching process is set so that the etching error caused in the second etching process is within the allowable error range, the etching amount in the second etching process is an error within the allowable error range. The amount of etching that occurs only can be obtained, and the level difference of the unevenness formed on the substrate surface can be within an allowable error range. In this method, it is not necessary to form an etching stopper layer or a transfer resin layer having a concavo-convex pattern to be formed with high accuracy, so that cost can be reduced and high-precision control of etching such as just etching is possible. Therefore, the yield of manufacturing the concavo-convex structure article can be improved.

[実施例１]
本発明にかかる凹凸構造物品の製造方法の一実施例を図1を参照しながら説明する。図1は矩形断面の周期的な凹凸構造をもつ回折格子を製造する一実施例を順に示す工程断面図である。 [Example 1]
An embodiment of a method for producing an uneven structure article according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a process cross-sectional view sequentially illustrating an embodiment for manufacturing a diffraction grating having a periodic concavo-convex structure having a rectangular cross section.

この実施例では、厚さ０.７ｍｍの石英基板材料に２回のドライエッチング加工を施して凹凸構造を形成する。ここで用いるドライエッチング装置のスペックは３％（ａ＝０.０３）であり、回折格子の凹凸構造の高低差の公差は１.１％（ｋ＝０.０１１）である。この条件での第１エッチング処理工程におけるエッチング量の設定値Ｘは、目標高低差をＬとすると、上述の関係式（１）より、
１.０３１Ｌ≦Ｘ≦１.３２６Ｌ
となる。第１エッチング処理工程におけるエッチング量の設定値Ｘを上記の範囲で設定することにより、第２エッチング処理工程で凹凸構造の高低差を許容誤差範囲内にすることができる。ただし、第１エッチング処理工程のエッチング量の設定値が上記の条件を満たしている場合であっても、第２エッチング処理工程でのエッチング量が１００ｎｍ以下になると絶対量が小さすぎてエッチング誤差±３％以内の加工を実現できなくなるので、第２エッチング処理工程でのエッチング量は加工制御性が良い１００ｎｍ以上に設定する必要がある。なお、この実施例では、凹凸構造の目標高低差Ｌを２６８０ｎｍとし、第１エッチング処理工程において目標高低差Ｌよりも１割程度大きい高低差をもつ凹凸構造が形成されるようなエッチング量Ｘを設定してドライエッチングし、第２エッチング処理工程では、第１エッチング処理工程で形成された凹凸構造の高低差を目標高低差Ｌに近づけるようにエッチングするようにした。
その詳細について以下に説明する。 In this embodiment, a concavo-convex structure is formed by subjecting a quartz substrate material having a thickness of 0.7 mm to dry etching twice. The specification of the dry etching apparatus used here is 3% (a = 0.03), and the tolerance of the height difference of the concavo-convex structure of the diffraction grating is 1.1% (k = 0.011). The set value X of the etching amount in the first etching process step under this condition is given by the above relational expression (1), where L is the target height difference.
1.031L ≦ X ≦ 1.326L
It becomes. By setting the set value X of the etching amount in the first etching process within the above range, the height difference of the concavo-convex structure can be set within the allowable error range in the second etching process. However, even if the set value of the etching amount in the first etching process satisfies the above condition, the absolute amount is too small when the etching amount in the second etching process is 100 nm or less, and the etching error ± Since the processing within 3% cannot be realized, the etching amount in the second etching process step needs to be set to 100 nm or more with good processing controllability. In this embodiment, the target height difference L of the concavo-convex structure is 2680 nm, and the etching amount X is such that the concavo-convex structure having a height difference about 10% larger than the target height difference L is formed in the first etching process. Setting and dry etching were performed, and in the second etching process, etching was performed such that the height difference of the concavo-convex structure formed in the first etching process was close to the target height difference L.
Details thereof will be described below.

[レジストパターン形成工程]
（Ａ）石英基板２の表面にレジスト層４を形成する（図１（Ａ）を参照。）。レジスト層４を形成するためのレジスト材料として、市販のフォトレジスト材料（例えばＴＧＭＲ−９５０（東京応化工業株式会社の製品））を用いた。レジスト層４は４μｍの厚さになるように塗布する。次にレジスト層４を塗布した石英基板２をホットプレート上に載せ、１００℃の加熱温度にてベーク時間２４０秒でプリベークした。 [Resist pattern formation process]
(A) A resist layer 4 is formed on the surface of the quartz substrate 2 (see FIG. 1A). A commercially available photoresist material (for example, TGMR-950 (product of Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.)) was used as a resist material for forming the resist layer 4. The resist layer 4 is applied so as to have a thickness of 4 μm. Next, the quartz substrate 2 coated with the resist layer 4 was placed on a hot plate and pre-baked at a heating temperature of 100 ° C. for a baking time of 240 seconds.

（Ｂ）次に、レジスト層４が形成された石英基板２を逐次露光装置のＸ−Ｙステージ上にセットし、回折格子パターン用のレチクルマスクを用いて１／５倍の縮小率で、照射パワー３５０ｍＷ／ｃｍ２×２秒（露光：７００ｍＪ／ｃｍ²）の露光条件で逐次露光した。
上記の露光工程終了後、露光されたレジスト層を現像及びリンスすることにより、凹凸構造からなる回折格子形状のレジストパターン４ａが得られた。次いで、石英基板２を紫外線硬化装置の真空槽内にセットし、２４０秒間、真空引きをしながら紫外線照射を実施して、レジスト層のハードニングを行なった（図１（Ｂ）を参照。）。この操作によって、レジストの耐プラズマ性が向上し、次工程での加工に耐えられるようになる。 (B) Next, the quartz substrate 2 on which the resist layer 4 is formed is set on an XY stage of a sequential exposure apparatus, and irradiation is performed at a reduction ratio of 1/5 using a reticle mask for a diffraction grating pattern. Sequential exposure was performed under exposure conditions with a power of 350 mW / cm 2 × 2 seconds (exposure: 700 mJ / cm ² ).
After the above exposure process, the exposed resist layer was developed and rinsed to obtain a diffraction grating-shaped resist pattern 4a having a concavo-convex structure. Next, the quartz substrate 2 was set in a vacuum chamber of an ultraviolet curing device, and the resist layer was hardened by performing ultraviolet irradiation while evacuating for 240 seconds (see FIG. 1B). . By this operation, the plasma resistance of the resist is improved and it can withstand the processing in the next step.

[第１エッチング処理工程]
（Ｃ）レジストパターン４ａをマスクにして異方性ドライエッチング処理を行ない、石英基板２のレジストパターン４ａで覆われていない領域に凹部２ｂを形成する（図１（Ｃ）を参照。）。この工程では、石英基板２をＲＩＥ（Reactive Ion Etching）装置のチャンバー内に設置した後、真空度２．０×１０^-3Ｐａ以下に真空排気した。その後、ＲＩＥドライエッチング装置の上部電極パワーを１０００ワット、下部電極パワーを４００ワットに設定し、ＣＨＦ₃を２５ｓｃｃｍ、Ａｒを５ｓｃｃｍ供給し、３６０秒間、異方性ドライエッチングを行なった。これにより、石英基板２の表面に凸部２ａと凹部２ａからなる凹凸構造が形成された。なお、このドライエッチング工程では、ＲＩＥドライエッチング装置によるエッチング量を３０００ｎｍに設定した。 [First etching process]
(C) An anisotropic dry etching process is performed using the resist pattern 4a as a mask to form a recess 2b in a region of the quartz substrate 2 not covered with the resist pattern 4a (see FIG. 1C). In this step, the quartz substrate 2 was placed in a chamber of an RIE (Reactive Ion Etching) apparatus and then evacuated to a vacuum degree of 2.0 × 10 ⁻³ Pa or less. Thereafter, the upper electrode power of the RIE dry etching apparatus was set to 1000 watts, the lower electrode power was set to 400 watts, CHF ₃ was supplied at 25 sccm, and Ar was supplied at 5 sccm, and anisotropic dry etching was performed for 360 seconds. As a result, a concavo-convex structure including the convex portions 2a and the concave portions 2a was formed on the surface of the quartz substrate 2. In this dry etching process, the etching amount by the RIE dry etching apparatus was set to 3000 nm.

また、レジストパターン４ａについては、ドライエッチングをレジストパターン４ａがなくなるまで行わずに途中で終了し、残ったレジスト層４ａを除去するようにした。残ったレジストマスクの除去には、硫酸と過酸化水素水を９：１の割合で混合した液を用いて石英基板２を浸漬処理し、残ったレジストパターン４ａを分解剥離する。この剥離処理を３分間実施し、残レジストマスクを完全に除去した。 Further, the resist pattern 4a was terminated halfway without performing dry etching until the resist pattern 4a disappeared, and the remaining resist layer 4a was removed. In order to remove the remaining resist mask, the quartz substrate 2 is dipped using a mixture of sulfuric acid and hydrogen peroxide at a ratio of 9: 1, and the remaining resist pattern 4a is decomposed and peeled off. This stripping process was performed for 3 minutes to completely remove the remaining resist mask.

[高低差計測工程]
（Ｄ）第１エッチング処理工程終了後の凸部２ａと凹部２ｂの高低差Ａを計測する（図１（Ｄ）を参照。）。この工程では、非接触三次元測定機を用いて凹凸の高低差を精度良く測定した。測定データは基板間でバラツキがあり、２９１５ｎｍ〜３０８０ｎｍの範囲の高低差であった。すなわち、目標高低差２６８０ｎｍよりも２３５ｎｍ〜４００ｎｍ大きい高低差をもつ凹凸構造が形成された。第１エッチング処理工程では、エッチング量の設定値３０００ｎｍに対して−８５ｎｍ〜＋８０ｎｍ（−２．８％〜＋２．７％）のエッチングバラツキがあった。 [Level difference measurement process]
(D) The height difference A between the convex portion 2a and the concave portion 2b after the first etching process step is measured (see FIG. 1D). In this step, the height difference of the unevenness was measured with high accuracy using a non-contact three-dimensional measuring machine. The measurement data varied between the substrates, and the height difference was in the range of 2915 nm to 3080 nm. That is, a concavo-convex structure having a height difference of 235 nm to 400 nm larger than the target height difference of 2680 nm was formed. In the first etching process, there was an etching variation of −85 nm to +80 nm (−2.8% to + 2.7%) with respect to the etching amount set value of 3000 nm.

[ドライエッチング防止膜形成工程]
（Ｅ）石英基板２の凹凸構造形成面にレジスト層６を形成した（図１（Ｅ）を参照。）。ここでは、レジスト層６の材料として市販のレジスト材料（例えばＴＧＭＲ−９５０（東京応化工業株式会社の製品））を使用し、基板平坦部で１.５μｍの厚さになるように塗布した。レジスト材料を塗布した石英基板２をホットプレート上に載せ、１６０℃の加熱温度にてベーク時間１８０秒でポストベークした。この操作によって、レジスト層６の耐プラズマ性が向上し、次工程での加工に耐えられるようになる。ポストベーク処理後のレジスト層６の表面は図に示されているように波形状になっている。凹凸構造の凹部２ｂにはレジスト溶液が溜まり易いことで凸部２ａと比べると、自然とレジスト膜６が厚くなっている。この時、凹部２ｂには２２００ｎｍ、凸部２ａには８００ｎｍの厚さのレジスト層６が形成されている。 [Dry etching prevention film formation process]
(E) A resist layer 6 was formed on the surface of the quartz substrate 2 where the concavo-convex structure was formed (see FIG. 1E). Here, a commercially available resist material (for example, TGMR-950 (product of Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.)) was used as the material of the resist layer 6 and applied so as to have a thickness of 1.5 μm at the flat portion of the substrate. The quartz substrate 2 coated with the resist material was placed on a hot plate and post-baked at a heating temperature of 160 ° C. for a baking time of 180 seconds. By this operation, the plasma resistance of the resist layer 6 is improved, and the resist layer 6 can withstand processing in the next step. The surface of the resist layer 6 after the post-baking process has a wave shape as shown in the figure. The resist film 6 is naturally thicker than the convex portion 2a because the resist solution easily accumulates in the concave portion 2b of the concave-convex structure. At this time, a resist layer 6 having a thickness of 2200 nm is formed in the concave portion 2b and a thickness of 800 nm is formed in the convex portion 2a.

（Ｆ）その後、凸部２ａ上のレジスト層６を酸素プラズマ処理により除去し、凹部２ｂのレジスト層６は完全に除去せずに凹部２ｂの底面を被った状態で残しておく（図１（Ｆ）を参照。）。この酸素プラズマ処理は製品基板をＲＩＥ（Reactive Ion Etching）装置のチャンバー内に設置した後、チャンバー内を２.０×１０^-3Ｐａ以下に排気した。その後、ＲＩＥ装置の上部電極パワーを１０００ワット、下部電極（ＲＦ）パワーを５０ワットに設定し、酸素を２５ｓｃｃｍで供給して７５秒間ドライエッチング処理を行なった。凸部２ａの頂面が露出してからさらに凹部２ｂのレジスト層６を１００ｎｍ掘り込む条件でエッチングした。この条件では、酸素プラズマは石英材料とほとんど反応しないがレジスト材料とは反応するため、レジスト層６が選択的にドライエッチングされる。このときの石英材料とレジスト材料のエッチング速度差は５０倍以上である。これにより、石英基板２はエッチングされず、凸部２ａの石英基板２表面の平坦性を維持したままの状態で凸部２ａ上のレジスト層６のみを除去することが可能である。凸部２ａのレジスト層６は完全に除去され、凹部２ｂにはレジスト層６が１３００ｎｍの厚みで残った状態となる。 (F) After that, the resist layer 6 on the convex portion 2a is removed by oxygen plasma treatment, and the resist layer 6 in the concave portion 2b is not completely removed but left in a state of covering the bottom surface of the concave portion 2b (FIG. 1 ( See F).). In this oxygen plasma treatment, the product substrate was placed in a chamber of a RIE (Reactive Ion Etching) apparatus, and then the chamber was evacuated to 2.0 × 10 ⁻³ Pa or less. Thereafter, the upper electrode power of the RIE apparatus was set to 1000 watts, the lower electrode (RF) power was set to 50 watts, oxygen was supplied at 25 sccm, and a dry etching process was performed for 75 seconds. After the top surface of the convex portion 2a was exposed, the resist layer 6 in the concave portion 2b was further etched under a condition of digging 100 nm. Under this condition, the oxygen plasma hardly reacts with the quartz material but reacts with the resist material, so that the resist layer 6 is selectively dry etched. At this time, the difference in etching rate between the quartz material and the resist material is 50 times or more. Thereby, the quartz substrate 2 is not etched, and it is possible to remove only the resist layer 6 on the convex portion 2a while maintaining the flatness of the surface of the quartz substrate 2 of the convex portion 2a. The resist layer 6 of the convex portion 2a is completely removed, and the resist layer 6 remains in the concave portion 2b with a thickness of 1300 nm.

[第２エッチング処理工程]
（Ｇ）凹部形成領域２ｂに残されたレジスト層６をドライエッチング防止膜として、石英基板２の凹凸構造形成面をドライエッチングする（図１（Ｇ）を参照。）。この工程では、石英基板２をドライエッチング加工することで、凹部２ｂの底面に残っているレジスト層６は凹部２ｂ底面のエッチング防止層として機能し、凸部２ａの頂面のみのエッチング加工が可能となる。
この第２エッチング処理工程は第１エッチング処理工程と同じ条件下で行なわれる。第１エッチング処理工程と同じ条件下では、石英基板２のエッチング速度はレジスト層６のエッチング速度の３倍である。すなわち、この第２エッチング処理工程において石英基板２はレジスト層６の３倍量エッチングされる。 [Second etching process]
(G) Using the resist layer 6 left in the recess formation region 2b as a dry etching prevention film, the concavo-convex structure formation surface of the quartz substrate 2 is dry-etched (see FIG. 1G). In this step, by subjecting the quartz substrate 2 to dry etching, the resist layer 6 remaining on the bottom surface of the concave portion 2b functions as an etching prevention layer on the bottom surface of the concave portion 2b, and only the top surface of the convex portion 2a can be etched. It becomes.
This second etching process is performed under the same conditions as the first etching process. Under the same conditions as in the first etching process, the etching rate of the quartz substrate 2 is three times the etching rate of the resist layer 6. That is, the quartz substrate 2 is etched three times as much as the resist layer 6 in the second etching process.

この工程では、第１エッチング処理工程で形成された凹凸構造の目標高低差よりも大きい高低差分のエッチングを目的に凸部２ａの頂面のみのエッチング加工を行うことで、目標高低差に対して許容誤差範囲内の凹凸構造を実現する。第１エッチング処理工程で形成された凹凸構造の高低差は目標高低差２６８０ｎｍに対して２３５ｎｍ〜４００ｎｍ大きいので、この超過分を第２エッチング処理工程でドライエッチングして目標高低差に合せ込む。ドライエッチングの条件は第１エッチング処理工程と同条件とし、エッチング時間は高低差の超過分によって制御する。ドライエッチング装置による加工バラツキは±３％発生するが、この場合には２３５ｎｍ〜４００ｎｍのエッチング量に対する±３％の加工バラツキで済む。 In this step, by performing etching only on the top surface of the convex portion 2a for the purpose of etching with a difference in height that is larger than the target height difference of the concavo-convex structure formed in the first etching process step, Realizes a concavo-convex structure within an allowable error range. Since the height difference of the concavo-convex structure formed in the first etching process is larger by 235 nm to 400 nm than the target height difference of 2680 nm, the excess is dry-etched in the second etching process to match the target height difference. The dry etching conditions are the same as those in the first etching process, and the etching time is controlled by the difference in height. Processing variation due to the dry etching apparatus occurs ± 3%, but in this case, processing variation of ± 3% with respect to the etching amount of 235 nm to 400 nm is sufficient.

（Ｈ）ドライエッチング処理終了後も、凹部２ｂの底面にはレジスト層６が１０００ｎｍ程度残っているので、硫酸と過酸化水素水を９：１の割合で混合した液を用いてドライエッチング処理終了後の石英基板２を浸漬処理し、凹部２ｂの底面に残ったレジスト層６を分解剥離する。この剥離処理を３分実施し、レジスト層６を完全に除去した（図１（Ｈ）を参照。）。 (H) Since the resist layer 6 remains on the bottom surface of the recess 2b after the dry etching process is about 1000 nm, the dry etching process is completed using a solution in which sulfuric acid and hydrogen peroxide are mixed at a ratio of 9: 1. The subsequent quartz substrate 2 is immersed, and the resist layer 6 remaining on the bottom surface of the recess 2b is decomposed and peeled off. This peeling process was performed for 3 minutes, and the resist layer 6 was completely removed (see FIG. 1H).

上記の第２エッチング処理工程終了後、石英基板２の表面に形成された凹凸構造の凸部と凹部の最終的な高低差を測定した結果、基板間でバラツキがあるものの、２６７０ｎｍ〜２６９１ｎｍの高低差であった。これは目標としていた高低差２６８０ｎｍに対して−１０ｎｍ〜＋１１ｎｍのバラツキ量であり、このバラツキ量は目的高低差の±０.４％に相当する。よって、公差±１.１％を満たす凹凸構造を２回のエッチング処理工程を経ることで実現することができた。 After the above second etching process step, the final height difference between the convex and concave portions of the concavo-convex structure formed on the surface of the quartz substrate 2 was measured. It was a difference. This is a variation amount of −10 nm to +11 nm with respect to the target height difference of 2680 nm, and this variation amount corresponds to ± 0.4% of the target height difference. Therefore, the concavo-convex structure satisfying the tolerance ± 1.1% could be realized by performing the etching process twice.

ドライエッチング装置の加工スペックが±３％であるので、１回のドライエッチング処理で公差１.１％を満たす凹凸構造を形成することは不可能である。しかし、この実施例に示したように、エッチング処理を第１エッチング処理工程と第２エッチング処理工程に分け、第２エッチング処理工程におけるエッチング量がそのエッチング処理で生じるエッチング誤差が公差以下となるように設定されるように第１エッチング処理工程のエッチング量を設定すれば、第２エッチング処理工程終了後の凹凸構造の高低差の誤差が公差以下となる。 Since the processing specification of the dry etching apparatus is ± 3%, it is impossible to form a concavo-convex structure satisfying a tolerance of 1.1% by one dry etching process. However, as shown in this embodiment, the etching process is divided into a first etching process and a second etching process, so that the etching error in the second etching process is less than the tolerance. If the etching amount of the first etching process is set so as to be set to, an error of the height difference of the concavo-convex structure after the second etching process is less than the tolerance.

なお、上記実施例で用いた基板の材質やレジスト材料は本発明を実施するに好適な一例であり、基板としては例えばＢＫ７ガラス基板材料上にＳｉＯ₂膜が成膜されたものを用いることもできる。このような基板は石英基板に比べて安価であり、回折格子や回折格子製造用の型の製造コストの低減を図ることができる。 The material of the substrate and the resist material used in the above embodiment are examples suitable for carrying out the present invention. For example, a substrate in which a SiO ₂ film is formed on a BK7 glass substrate material may be used. it can. Such a substrate is less expensive than a quartz substrate, and the manufacturing cost of a diffraction grating or a mold for manufacturing a diffraction grating can be reduced.

図１を用いて説明した凹凸構造物品の製造方法により、図２に示される回折格子１を形成することができる。図２は回折格子の一例を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＺ‐Ｚ位置の断面図である。 The diffraction grating 1 shown in FIG. 2 can be formed by the manufacturing method of the concavo-convex structure article described with reference to FIG. 2A and 2B are diagrams illustrating an example of a diffraction grating, where FIG. 2A is a plan view and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the line ZZ in FIG.

回折格子１は石英基板２の一表面の中央部に凹部２ａと凸部２ｂによる周期的な凹凸構造からなる回折格子パターンが形成されている。凹凸構造を構成している凹部２ａと凸部２ｂの高低差は２６７０ｎｍ〜２６９１ｎｍの範囲内に入っており、製造段階での目標値２６８０ｎｍに対して±０.４％の誤差範囲内で高精度に形成されている。このような回折格子は、例えばマルチ半導体レーザ光源を搭載した光ピックアップにおいて各波長の光束の光路を一致させるための光路補正素子として用いることができる。 In the diffraction grating 1, a diffraction grating pattern having a periodic concavo-convex structure with concave portions 2 a and convex portions 2 b is formed at the center of one surface of the quartz substrate 2. The height difference between the concave portion 2a and the convex portion 2b constituting the concavo-convex structure is within the range of 2670 nm to 2691 nm, and is highly accurate within an error range of ± 0.4% with respect to the target value of 2680 nm at the manufacturing stage. Is formed. Such a diffraction grating can be used, for example, as an optical path correction element for matching the optical paths of light beams of respective wavelengths in an optical pickup equipped with a multi-semiconductor laser light source.

[実施例２]
次に、本発明の凹凸構造物品の製造方法の他の実施例を図３を参照しながら説明する。図３はこれも矩形断面をもつ凹凸構造物品である回折格子の製造方法の他の実施例を示す工程断面図である。
この実施例では、製品基板となる石英基板上に転写樹脂を塗布し、ナノインプリント法を用いてパターニングして凹凸構造を形成する。凹凸構造に対応する凹凸パターンにパターニングされた転写樹脂をマスクにして石英基板をドライエッチングすることにより、転写樹脂の形状を石英基板に転写する。この転写工程では、ドライエッチング工程を２回に分けて行ない、２回目のドライエッチングにおいて凹凸構造の目標高低差の１／１０程度のエッチング量でエッチングすることでエッチング誤差を小さくし、許容誤差範囲内の高低差の凹凸構造を石英基板の表面に形成する。なお、上述した実施例１と同様に、この実施例において形成する凹凸構造の目標高低差は２６８０ｎｍであり、この実施例で用いるドライエッチング装置のスペックは３％（ａ＝０.０３）であり、回折格子の凹凸構造の高低差の公差は１.１％（ｋ＝０.０１１）である。
以下にその方法を詳細に述べる。 [Example 2]
Next, another embodiment of the method for producing an uneven structure article of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a process cross-sectional view showing another embodiment of a method of manufacturing a diffraction grating, which is also an uneven structure article having a rectangular cross section.
In this embodiment, a transfer resin is applied onto a quartz substrate which is a product substrate, and patterned using a nanoimprint method to form a concavo-convex structure. The shape of the transfer resin is transferred to the quartz substrate by dry-etching the quartz substrate using the transfer resin patterned in the uneven pattern corresponding to the uneven structure as a mask. In this transfer process, the dry etching process is performed in two steps, and the etching error is reduced by an etching amount of about 1/10 of the target height difference of the concavo-convex structure in the second dry etching, and the allowable error range. An uneven structure with a height difference is formed on the surface of the quartz substrate. As in the first embodiment, the target height difference of the concavo-convex structure formed in this embodiment is 2680 nm, and the specification of the dry etching apparatus used in this embodiment is 3% (a = 0.03). The tolerance of the height difference of the concavo-convex structure of the diffraction grating is 1.1% (k = 0.011).
The method is described in detail below.

[ナノインプリント法によるパターニング工程]
（Ａ）表面形状を形成するに当たり、樹脂転写材料として、紫外線硬化型樹脂（ＧＲＡＮＤＩＣＲＣ８７９０（大日本インキ株式会社の製品））を用いた。まず、樹脂吐出装置に石英基板１０をセットし、石英基板１０表面の凹凸構造形成領域に０.１ｍｇずつ紫外線硬化型樹脂１２を塗布した。形成する凹凸構造の反転形状が形成された型１４も同様に同装置にセットし、凹凸構造が形成された転写領域に転写樹脂１２を０.１ｍｇずつ塗布した。その後、型１４に基板１０を載せるようにして面合わせを行なった。この際、空気が転写領域に入り込まないようにする。面合わせを行なった型１４と基板１０を互いに押し付けるように自動加圧機を用いて加圧処理を施し、型１４と基板１０の間に挟み込まれた樹脂１２に対して紫外線を照射して仮硬化を行なった。（図３（Ａ）を参照。）。仮硬化とは、完全に硬化するエネルギーの７０％程のエネルギーを与え、ある程度の硬化度を持たせることをいう。硬化の方法としては、基板１０側から樹脂層の小さい範囲を露光し、その位置を少しずつずらして行なうことにより型１４に形成されているパターンとは反転したパターンの状態で転写樹脂を仮硬化させた。 [Patterning process by nanoimprint method]
(A) In forming the surface shape, an ultraviolet curable resin (GRANDIC RC 8790 (product of Dainippon Ink, Inc.)) was used as a resin transfer material. First, the quartz substrate 10 was set in the resin discharge device, and 0.1 mg of the ultraviolet curable resin 12 was applied to the concavo-convex structure forming region on the surface of the quartz substrate 10. Similarly, the mold 14 on which the inverted shape of the concavo-convex structure to be formed was set in the same apparatus, and 0.1 mg of the transfer resin 12 was applied to the transfer region on which the concavo-convex structure was formed. Thereafter, the surfaces were aligned such that the substrate 10 was placed on the mold 14. At this time, air is prevented from entering the transfer region. Pressure treatment is performed using an automatic pressurizer so that the mold 14 and the substrate 10 that have been face-matched are pressed against each other, and the resin 12 sandwiched between the mold 14 and the substrate 10 is irradiated with ultraviolet rays to be temporarily cured. Was done. (See FIG. 3A.) Temporary curing refers to giving an energy of about 70% of the energy for complete curing to give a certain degree of curing. As a curing method, a small range of the resin layer is exposed from the substrate 10 side, and the position is shifted little by little to temporarily cure the transfer resin in a pattern reverse to the pattern formed on the mold 14. I let you.

その後、型１４から樹脂１２の離型処理及び樹脂１２に十分なエッチング耐性を持たせることを目的とした樹脂硬化処理を行なった。このときの硬化処理は短時間で一度に行ない、硬化時の樹脂の収縮を利用して効果的に離型を行なえるようにした。
（Ｂ）型１４と基板１０の組を基板１０側を上にして離型治具に設置し、基板１０を型１４から剥がした。これにより、基板１０上には、型１４の微細形状の反転パターンである凹凸構造の樹脂層１６が形成された（図３（Ｂ）を参照。）。
なお、剥がされた型１４は洗浄して繰り返し使用する。 Thereafter, a release treatment of the resin 12 from the mold 14 and a resin curing treatment for the purpose of giving the resin 12 sufficient etching resistance were performed. The curing process at this time was performed at once in a short time, and the mold could be effectively released using the shrinkage of the resin during curing.
(B) A set of the mold 14 and the substrate 10 was placed on a release jig with the substrate 10 side up, and the substrate 10 was peeled off from the mold 14. As a result, a resin layer 16 having a concavo-convex structure, which is an inverted pattern of the fine shape of the mold 14, was formed on the substrate 10 (see FIG. 3B).
The peeled mold 14 is washed and used repeatedly.

[第１エッチング処理工程]
（Ｃ）次に、樹脂層１６が形成された基板１０をＥＣＲ装置のチャンバー内に設置し、そのチャンバー内を真空度２.０×１０^-4Ｐａ以下に真空排気した。その後、ＥＣＲ装置の設定条件を、マイクロ波パワー６５０ワット、下部電極ＲＦパワー４００ワット、ＣＨＦ₃供給量２５ｓｃｃｍ、Ａｒ供給量５ｓｃｃｍ、基板冷却温度−１０℃として４００秒間、異方性ドライエッチングを行なった。ドライエッチング装置によるエッチング量を３０００ｎｍに設定した。ドライエッチング工程終了後、樹脂転写の形状が製品基板に彫り移され、基板１０の表面に凹凸構造が形成された（図３（Ｃ）を参照。）。なお、このドライエッチング工程では、凹凸構造の凸部１０ａ上の樹脂層１６がなくなるまで行なわずに途中でエッチングを終了し、残った樹脂層１６を除去するようにした。残った樹脂層１６の除去には、硫酸と過酸化水素水を９：１の割合で混合した液を用いて基板１０を浸漬処理し、樹脂層１６を分解剥離する。この剥離処理を５分実施して樹脂層１６を基板１０から完全に除去した。 [First etching process]
(C) Next, the substrate 10 on which the resin layer 16 was formed was placed in a chamber of an ECR apparatus, and the inside of the chamber was evacuated to a vacuum degree of 2.0 × 10 ⁻⁴ Pa or less. Thereafter, anisotropic dry etching is performed for 400 seconds with the ECR apparatus setting conditions of microwave power 650 watts, lower electrode RF power 400 watts, CHF ₃ supply amount 25 sccm, Ar supply amount 5 sccm, and substrate cooling temperature −10 ° C. It was. The etching amount by the dry etching apparatus was set to 3000 nm. After completion of the dry etching process, the shape of the resin transfer was engraved on the product substrate, and an uneven structure was formed on the surface of the substrate 10 (see FIG. 3C). In this dry etching process, the etching was terminated halfway without removing the resin layer 16 on the convex portion 10a of the concavo-convex structure, and the remaining resin layer 16 was removed. In order to remove the remaining resin layer 16, the substrate 10 is immersed using a liquid in which sulfuric acid and hydrogen peroxide are mixed at a ratio of 9: 1, and the resin layer 16 is decomposed and peeled off. This peeling treatment was performed for 5 minutes, and the resin layer 16 was completely removed from the substrate 10.

[高低差計測工程]
（Ｄ）非接触三次元測定機を用いて、上記のパターン転写工程（第１エッチング処理工程）で形成された凹凸の高低差を精度良く測定した（図３（Ｄ）を参照。）。その結果、凹凸の高低差は基板間データで２９１５ｎｍ〜３０８０ｎｍの範囲であった。これは狙いの３０００ｎｍに対して−８５ｎｍ〜＋８０ｎｍ（−２．８％〜＋２．７％）のバラツキである。すなわち、第１エッチング処理工程によって高低差が目標高低差２６８０ｎｍよりも２３５ｎｍ〜４００ｎｍ大きい凹凸が形成された。 [Level difference measurement process]
(D) Using a non-contact three-dimensional measuring machine, the height difference of the irregularities formed in the pattern transfer process (first etching process) was measured with high accuracy (see FIG. 3D). As a result, the height difference of the unevenness was in the range of 2915 nm to 3080 nm in the inter-substrate data. This is a variation of −85 nm to +80 nm (−2.8% to + 2.7%) with respect to the target 3000 nm. That is, the first etching treatment process formed irregularities having a height difference of 235 nm to 400 nm larger than the target height difference of 2680 nm.

[ドライエッチング防止膜形成工程]
（Ｅ）基板１０の凹凸構造形成面にレジスト層１８を形成した（図３（Ｅ）を参照。）。レジスト層１８の材料としては、市販のレジスト材料（例えばＴＧＭＲ−９５０（東京応化工業株式会社の製品））を使用し、基板平坦部で１.５μｍの厚さになるように塗布した。レジスト材料を塗布した石英基板１０をホットプレート上に載せ、１６０℃の加熱温度にてベーク時間１８０秒でポストベークした。この操作によって、レジスト層１８の耐プラズマ性が向上し、次工程での加工に耐えられるようになる。このポストベーク処理後のレジスト層１８の表面は図に示されているように波形状になっている。凹凸構造の凹部１０ｂにはレジスト溶液が溜まり易いことで凸部１０ａと比べると、自然とレジスト膜１８が厚くなっている。この時、凹部１０ｂには２２００ｎｍ、凸部形成領域１０ａには８００ｎｍの厚さのレジスト層１８が形成されている。 [Dry etching prevention film formation process]
(E) A resist layer 18 was formed on the concavo-convex structure forming surface of the substrate 10 (see FIG. 3E). As a material of the resist layer 18, a commercially available resist material (for example, TGMR-950 (product of Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.)) was used and applied so as to have a thickness of 1.5 μm at the flat portion of the substrate. The quartz substrate 10 coated with the resist material was placed on a hot plate and post-baked at a heating temperature of 160 ° C. for a baking time of 180 seconds. By this operation, the plasma resistance of the resist layer 18 is improved, and the resist layer 18 can withstand processing in the next step. The surface of the resist layer 18 after the post-baking process has a wave shape as shown in the figure. The resist film 18 is naturally thicker than the convex portion 10a because the resist solution easily accumulates in the concave portion 10b having the concave-convex structure. At this time, a resist layer 18 having a thickness of 2200 nm is formed in the concave portion 10b and a thickness of 800 nm is formed in the convex portion forming region 10a.

（Ｆ）その後、凸部１０ａ上のレジスト層１８を酸素プラズマ処理により除去し、凹部１０ｂのレジスト層１８は底面完全に除去せずに凹部１０ｂの底面を被った状態で残しておく（図３（Ｆ）を参照。）。ここでの酸素プラズマ処理は製品基板をＲＩＥ装置のチャンバー内に設置した後、チャンバー内を２.０×１０^-3Ｐａ以下に排気した。その後、ＲＩＥ装置の上部電極パワーを１０００ワット、下部電極（ＲＦ）パワーを５０ワットに設定し、酸素を２５ｓｃｃｍで供給して７５秒間ドライエッチング処理を行なった。凸部１０ａの頂面が現れてからさらに凹部１０ｂのレジスト層１８を１００ｎｍ掘り込む条件でエッチングした。酸素プラズマは石英材料と反応しないので石英基板１０が反応性エッチングされることは無く、凸部１０ａの頂面の平坦性を維持したままの状態で表面のレジスト層１８を除去することが可能である。凸部１０ａのレジスト層１８は完全に除去され、凹部１０ｂにはレジスト層１８が１３００ｎｍの厚みで残っている。 (F) After that, the resist layer 18 on the convex portion 10a is removed by oxygen plasma treatment, and the resist layer 18 in the concave portion 10b is left without covering the bottom surface of the concave portion 10b without completely removing the bottom surface (FIG. 3). (See (F).) In this oxygen plasma treatment, the product substrate was placed in the chamber of the RIE apparatus, and then the inside of the chamber was evacuated to 2.0 × 10 ⁻³ Pa or less. Thereafter, the upper electrode power of the RIE apparatus was set to 1000 watts, the lower electrode (RF) power was set to 50 watts, oxygen was supplied at 25 sccm, and a dry etching process was performed for 75 seconds. After the top surface of the convex portion 10a appeared, the resist layer 18 in the concave portion 10b was further etched under a condition of digging 100 nm. Since the oxygen plasma does not react with the quartz material, the quartz substrate 10 is not reactively etched, and the resist layer 18 on the surface can be removed while maintaining the flatness of the top surface of the convex portion 10a. is there. The resist layer 18 of the convex portion 10a is completely removed, and the resist layer 18 remains with a thickness of 1300 nm in the concave portion 10b.

[第２エッチング処理工程]
（Ｇ）凹部１０ｂに残されたレジスト層１８をドライエッチング防止膜として、石英基板１０の凹凸構造形成領域をドライエッチングする（図３（Ｇ）を参照。）。石英基板１０をドライエッチング加工することで、凹部１０ｂに残っているレジスト層１８は凹部１０ｂ底面のエッチング防止層として機能し、凸部１０ａの頂面のみのエッチング加工が可能となる。第１エッチング処理工程で形成された凹凸構造の目標高低差よりも大きい高低差分のエッチングを目的に凸部１０ａの頂面のみのエッチング加工を行うことで、目標高低差に対して許容誤差範囲内の凹凸構造を実現する。第１エッチング処理工程で形成された凹凸構造の高低差は目標高低差２６８０ｎｍに対して２３５ｎｍ〜４００ｎｍ大きいので、この超過分を第２エッチング処理工程でドライエッチングして目標高低差に合せ込む。ドライエッチングの条件は第１エッチング処理工程と同条件とし、エッチング時間は高低差の超過分によって制御する。ドライエッチング装置による加工バラツキは±３％発生するが、この場合には２３５ｎｍ〜４００ｎｍのエッチング量に対する±３％の加工バラツキで済む。 [Second etching process]
(G) Using the resist layer 18 left in the recess 10b as a dry etching prevention film, the concavo-convex structure forming region of the quartz substrate 10 is dry-etched (see FIG. 3G). By subjecting the quartz substrate 10 to dry etching, the resist layer 18 remaining in the concave portion 10b functions as an etching prevention layer on the bottom surface of the concave portion 10b, and only the top surface of the convex portion 10a can be etched. By performing the etching process only on the top surface of the convex portion 10a for the purpose of etching with a height difference larger than the target height difference of the concavo-convex structure formed in the first etching treatment step, it is within an allowable error range with respect to the target height difference. Realizes an uneven structure. Since the height difference of the concavo-convex structure formed in the first etching process is larger by 235 nm to 400 nm than the target height difference of 2680 nm, the excess is dry-etched in the second etching process to match the target height difference. The dry etching conditions are the same as those in the first etching process, and the etching time is controlled by the difference in height. Processing variation due to the dry etching apparatus occurs ± 3%, but in this case, processing variation of ± 3% with respect to the etching amount of 235 nm to 400 nm is sufficient.

（Ｈ）ドライエッチング処理終了後も、凹部１０ｂにはレジスト層１８が１０００ｎｍ程度残っているので、硫酸と過酸化水素水を９：１の割合で混合した液を用いてドライエッチング処理終了後の石英基板１０を浸漬処理し、凹部１０ｂのレジスト層１８を分解剥離する。この剥離処理を３分実施し、レジスト層１８を完全に除去した（図３（Ｈ）を参照。）。 (H) Since the resist layer 18 remains about 1000 nm in the recess 10b even after the dry etching process is completed, a solution obtained by mixing sulfuric acid and hydrogen peroxide solution in a ratio of 9: 1 is used. The quartz substrate 10 is immersed and the resist layer 18 in the recess 10b is decomposed and peeled off. This peeling process was performed for 3 minutes, and the resist layer 18 was completely removed (see FIG. 3H).

上記の第２エッチング処理工程終了後、石英基板１０の表面に形成された凹凸構造の凸部１０ａと凹部１０ｂの最終的な高低差を測定した結果、基板間でバラツキがあるものの、２６７０ｎｍ〜２６９１ｎｍの高低差であった。これは目標としていた高低差２６８０ｎｍに対して−１０ｎｍ〜＋１１ｎｍのバラツキ量であり、このバラツキ量は目的高低差の±０.４％に相当する。よって、公差±１.１％を満たす凹凸構造を２回のエッチング処理工程を経ることで実現することができた。 After the above second etching treatment step, the final height difference between the convex portion 10a and the concave portion 10b of the concavo-convex structure formed on the surface of the quartz substrate 10 was measured. As a result, although there were variations between the substrates, 2670 nm to 2691 nm It was a difference in height. This is a variation amount of −10 nm to +11 nm with respect to the target height difference of 2680 nm, and this variation amount corresponds to ± 0.4% of the target height difference. Therefore, the concavo-convex structure satisfying the tolerance ± 1.1% could be realized by performing the etching process twice.

ドライエッチング装置の加工スペックが±３％のバラツキであるので、１回のドライエッチング処理で公差１.１％を満たす凹凸構造を形成することは不可能である。しかし、この実施例に示したように、エッチング処理を第１エッチング処理工程と第２エッチング処理工程に分け、第２エッチング処理工程におけるエッチング量がそのエッチング処理で生じるエッチング誤差が公差以下となるように設定されるように第１エッチング処理工程のエッチング量を設定すれば、第２エッチング処理工程終了後の凹凸構造の高低差が公差以下となる。 Since the processing specifications of the dry etching apparatus vary by ± 3%, it is impossible to form a concavo-convex structure satisfying a tolerance of 1.1% by one dry etching process. However, as shown in this embodiment, the etching process is divided into a first etching process and a second etching process, so that the etching error in the second etching process is less than the tolerance. If the etching amount of the first etching process is set so as to be set to, the height difference of the concavo-convex structure after the completion of the second etching process is less than the tolerance.

なお、上記実施例で用いた基板の材質やレジスト材料は本発明を実施するに好適な一例であり、この実施例でも基板としては例えばＢＫ７ガラス基板材料上にＳｉＯ₂膜が成膜されたものを用いることもできる。このような基板は石英基板に比べて安価であり、回折格子や回折格子製造用の型の製造コストの低減を図ることができる。 The substrate material and resist material used in the above examples are examples suitable for carrying out the present invention, and in this example as well, for example, a substrate in which a SiO ₂ film is formed on a BK7 glass substrate material. Can also be used. Such a substrate is less expensive than a quartz substrate, and the manufacturing cost of a diffraction grating or a mold for manufacturing a diffraction grating can be reduced.

[実施例３]
本発明の凹凸構造物品の製造方法を用いて表面無反射構造物品を製造する方法の一実施例を図４を参照しながら説明する。この実施例では、厚さが０．５ｍｍの基板の表面に周期的な凹凸構造として２４０ｎｍのピッチで高さ５００ｎｍの台形断面をもつ凸部を形成する。 [Example 3]
One embodiment of a method for producing a surface non-reflective structure article using the method for producing an uneven structure article of the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, convex portions having a trapezoidal cross section having a height of 500 nm are formed at a pitch of 240 nm as a periodic uneven structure on the surface of a substrate having a thickness of 0.5 mm.

[エッチング防止膜のパターニング工程]
（Ａ）厚さが０．５ｍｍの石英基板２０の一表面上にＣｒ（クロム）膜２２を例えば１２０ｎｍ程度の厚みで成膜する（図４（Ａ）を参照。）。
（Ｂ）Ｃｒ膜２２の表面全体にレジスト層を形成し、形成する凹凸構造の凹部を形成する領域のレジスト層が除去されるように電子ビーム露光装置を用いてパターニングすることにより、凹部形成領域が開口したレジストパターン２４を形成する（図４（Ｂ）を参照。）。 [Patterning process of anti-etching film]
(A) A Cr (chromium) film 22 is formed to a thickness of, for example, about 120 nm on one surface of a quartz substrate 20 having a thickness of 0.5 mm (see FIG. 4A).
(B) A resist layer is formed on the entire surface of the Cr film 22 and patterned using an electron beam exposure apparatus so as to remove the resist layer in a region where the concave portion of the concave-convex structure to be formed is formed, thereby forming a concave portion formation region. A resist pattern 24 having an opening is formed (see FIG. 4B).

（Ｃ）レジストパターン２４をマスクにして等方性ドライエッチングを行ない、石英基板２０上にエッチング防止膜としてのＣｒパターン２２ａを形成する。このとき、Ｃｒ膜２２とレジストパターン２４とのエッチング選択比（Ｃｒ膜２２のエッチング速度／レジストパターン２４のエッチング速度）は０．２５である。レジストパターン２４をマスクにしてＣｒ膜２２を等方的にエッチングすることにより、石英基板２０上には断面がテーパ形状の台形断面をもつＣｒパターン２２ａが形成される（図４（Ｃ）を参照。）。なお、この工程では等方性ドライエッチングに代えて等方性ウェットエッチングを行なってもよい。 (C) Isotropic dry etching is performed using the resist pattern 24 as a mask to form a Cr pattern 22a as an etching preventing film on the quartz substrate 20. At this time, the etching selectivity between the Cr film 22 and the resist pattern 24 (the etching speed of the Cr film 22 / the etching speed of the resist pattern 24) is 0.25. The Cr film 22 isotropically etched using the resist pattern 24 as a mask to form a Cr pattern 22a having a trapezoidal cross section with a tapered cross section on the quartz substrate 20 (see FIG. 4C). .) In this step, isotropic wet etching may be performed instead of isotropic dry etching.

[第１エッチング処理工程]
（Ｄ）Ｃｒパターン２２ａをマスクにして石英基板２０を異方性ドライエッチングする。ドライエッチングのエッチング量は目標としている凹凸構造の高低差５００ｎｍよりも深く、例えば６００〜６３０ｎｍ程度エッチングされるように設定する。このときの石英基板２０とＣｒパターン２２ａのエッチング選択比（石英基板２０のエッチング速度／Ｃｒパターン２２ａのエッチング速度）は５．５である。これにより、第１エッチング処理終了後の石英基板２０の一表面には、上面が平坦な円錐台形状の周期的な凸部２０ａが形成される（図４（Ｄ）を参照。）。 [First etching process]
(D) The quartz substrate 20 is anisotropically dry etched using the Cr pattern 22a as a mask. The etching amount of the dry etching is set to be deeper than the target height difference of 500 nm, for example, about 600 to 630 nm. At this time, the etching selectivity between the quartz substrate 20 and the Cr pattern 22a (the etching rate of the quartz substrate 20 / the etching rate of the Cr pattern 22a) is 5.5. Thereby, a periodic convex part 20a having a truncated cone shape with a flat upper surface is formed on one surface of the quartz substrate 20 after the completion of the first etching process (see FIG. 4D).

第１エッチング処理終了後、凸部２０ａの上面にはＣｒパターン２２ａが５ｎｍ程度の厚みで残っているので、石英とＣｒとの間で高い選択性をもつ、例えば硝酸第２セリウム塩と過塩素酸と水を１.５：１.５：７の割合で混合したウェットエッチング液を用いて凸部２０ａの上面のＣｒパターン２２ａを剥離除去する。 After completion of the first etching process, the Cr pattern 22a remains on the upper surface of the convex portion 20a with a thickness of about 5 nm, and thus has high selectivity between quartz and Cr, for example, cerium nitrate and perchlorate. The Cr pattern 22a on the upper surface of the convex portion 20a is peeled and removed using a wet etching solution in which an acid and water are mixed at a ratio of 1.5: 1.5: 7.

[高低差計測工程]
非接触三次元測定機を用いて、上記の第１エッチング処理工程で形成された凹凸の高低差を精度良く測定する。 [Level difference measurement process]
Using a non-contact three-dimensional measuring machine, the height difference of the irregularities formed in the first etching process is measured with high accuracy.

[ドライエッチング防止膜形成工程]
（Ｅ）実施例１及び実施例２と同じ方法により、石英基板２０表面の凹部２０ｂの底面を被うレジスト層２６をドライエッチング防止膜として形成する（図４（Ｅ）を参照。）。凸部２０ａの頂面のレジスト層は除去し、石英基板２０を露出させる。 [Dry etching prevention film formation process]
(E) A resist layer 26 covering the bottom surface of the recess 20b on the surface of the quartz substrate 20 is formed as a dry etching preventing film by the same method as in the first and second embodiments (see FIG. 4E). The resist layer on the top surface of the convex portion 20a is removed, and the quartz substrate 20 is exposed.

[第２エッチング処理工程]
（Ｆ）凹部２０ｂのレジスト層２６をマスクにして凸部２０ａの頂面のみをドライエッチングする（図４（Ｆ）を参照。）。この実施例では、第１エッチング処理工程で目標とする５００ｎｍの高低差よりも１００〜１３０ｎｍ深くエッチングしているので、その超過分をエッチング量としてドライエッチング装置に設定し、凹凸の高低差が目標の５００ｎｍとなるように合わせ込む。 [Second etching process]
(F) Using the resist layer 26 of the recess 20b as a mask, only the top surface of the protrusion 20a is dry-etched (see FIG. 4F). In this embodiment, since the etching is deeper by 100 to 130 nm than the target height difference of 500 nm in the first etching process, the excess is set in the dry etching apparatus as the etching amount, and the height difference of the unevenness is the target. Of 500 nm.

（Ｇ）第２エッチング処理終了後も凹部２０ｂにはレジスト層２４が残っているので、硫酸と過酸化水素水が９：１の割合で混合した液を用いてドライエッチング処理終了後の石英基板２０を浸漬処理し、凹部２０ｂのレジスト層２４を分解剥離する（図４（Ｇ）を参照。）。これにより、石英基板２０の表面に台形断面をもつ上面平坦な円錐台形状の凸部２０ａが複数形成された、表面無反射構造の光学物品が形成される。 (G) Since the resist layer 24 remains in the recess 20b even after the second etching process is finished, the quartz substrate after the dry etching process is finished using a solution in which sulfuric acid and hydrogen peroxide are mixed at a ratio of 9: 1. 20 is immersed, and the resist layer 24 in the recess 20b is decomposed and peeled off (see FIG. 4G). As a result, an optical article having a surface non-reflective structure, in which a plurality of frustoconical convex portions 20 a having a trapezoidal cross section on the surface of the quartz substrate 20 are formed.

上記実施例３に示されているように、等方性エッチングを用いて台形断面をもつエッチング防止膜を形成した後、実施例１，２と同様に第１エッチング処理工程、工程差計測工程及び第２エッチング処理工程を経ることによって、基板の表面に許容範囲内の誤差しか含まない上面が平坦な円錐台形状の凸部を形成することができる。このような上面が平坦な円錐台形状の凸部を精度良く基板の表面に形成することにより、高精度な表面無反射構造物品を製造することができる。 As shown in Example 3 above, after forming an anti-etching film having a trapezoidal cross section using isotropic etching, the first etching process, the process difference measuring process, and By passing through the second etching process, it is possible to form a frustoconical convex portion having a flat top surface that includes only an allowable error on the surface of the substrate. By forming such a frustoconical convex portion having a flat upper surface on the surface of the substrate with high accuracy, a highly accurate surface non-reflective structure article can be manufactured.

なお、上記実施例においては、石英基板の表面にエッチング処理を施して凹凸構造物品を製造する方法を示したが、石英基板に代えてシリコン基板を用いてもよい。その場合には、第１エッチング処理工程及び第２エッチング処理工程において異方性のウェットエッチング処理を行なうこともできる。一般的に、ウェットエッチング処理のエッチング量の制御はエッチング時間で行なう。したがって、第１エッチング処理工程及び第２エッチング処理工程においてウェットエッチングを用いる場合には、凹凸構造の高低差が目標とする高低差よりも大きな高低差（例えば目標高低差プラス１０％程度）となるようにエッチング時間を設定して凹凸構造の凹部形成部分をウェットエッチングし、第２エッチング処理工程で第１エッチング処理工程で目標高低差よりも余分にエッチングした分の凸部の頂面をウェットエッチング又はドライエッチングすればよい。 In the above embodiment, the method of manufacturing the concavo-convex structure article by performing the etching process on the surface of the quartz substrate is shown, but a silicon substrate may be used instead of the quartz substrate. In that case, anisotropic wet etching processing can also be performed in the first etching processing step and the second etching processing step. In general, the etching amount of the wet etching process is controlled by the etching time. Therefore, when wet etching is used in the first etching process and the second etching process, the height difference of the concavo-convex structure becomes a height difference larger than the target height difference (for example, the target height difference plus about 10%). In this way, the etching time is set to wet-etch the concave-formed portion of the concavo-convex structure, and the top surface of the convex portion is wet-etched in the second etching process step as much as the target height difference is etched in the first etching process step. Alternatively, dry etching may be performed.

周期的な凹凸構造をもつ物品である回折格子の製造方法の一実施例を順に示す工程断面図である。It is process sectional drawing which shows one Example of the manufacturing method of the diffraction grating which is an article | item with a periodic uneven structure in order. 同実施例の製造方法により製造された回折格子を示す図であり、（Ａ）はその平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＺ−Ｚ位置での断面図である。It is a figure which shows the diffraction grating manufactured by the manufacturing method of the Example, (A) is the top view, (B) is sectional drawing in the ZZ position of (A). 周期的な凹凸構造をもつ物品である回折格子の製造方法の他の実施例を順に示す工程断面図である。It is process sectional drawing which shows the other Example of the manufacturing method of the diffraction grating which is an article | item with a periodic uneven structure in order. 周期的な凹凸構造をもつ物品である表面無反射構造物品の製造方法の一実施例を順に示す工程断面図である。It is process sectional drawing which shows one Example of the manufacturing method of the surface non-reflective structure articles | goods which are articles | goods which have a periodic uneven structure in order.

Explanation of symbols

２，１０，２０石英基板
２ａ，１０ａ，２０ａ凸部
２ｂ，１０ｂ，２０ｂ凹部
４，６，１８，２６レジスト層
４ａ，２４レジストパターン
１４紫外線硬化型樹脂
１６樹脂層
２２Ｃｒ膜
２２ａＣｒパターン 2, 10, 20 Quartz substrate 2a, 10a, 20a Convex part 2b, 10b, 20b Concave part 4, 6, 18, 26 Resist layer 4a, 24 Resist pattern 14 UV curable resin 16 Resin layer 22 Cr film 22a Cr pattern

Claims

A method of manufacturing a concavo-convex structure article that forms a concavo-convex structure on one surface of a substrate,
A first etching treatment step of etching the recess forming region so that the height difference of the unevenness formed on the substrate surface is larger than the target height difference;
A measurement step of measuring a height difference of the concavo-convex structure after completion of the first etching treatment step, and calculating a difference between the measured value and the target height difference;
The difference calculated in the measurement step is set as the etching amount set value in a state where the bottom surface of the concave portion of the concave-convex structure formed in the first etching treatment step is covered with an etching prevention film and the top surface of the convex portion is exposed. A second etching treatment step for etching only the top surface of the convex portion, and in order,
In order to set the etching amount X in the first etching process so that the maximum value of the etching error generated in the second etching process is within an allowable error range, the target height difference is L, and the tolerance is k (0 <K <1), where the etching apparatus spec is a (0 <a <1), the etching amount X is set so as to satisfy the following relational expression .
L / (1-a) ≦ X ≦ L (k + a) / (a + a ² )

A method of manufacturing a concavo-convex structure article that forms a concavo-convex structure on one surface of a substrate,
A first etching treatment step of etching the recess forming region so that the height difference of the unevenness formed on the substrate surface is larger than the target height difference;
A measurement step of measuring a height difference of the concavo-convex structure after completion of the first etching treatment step, and calculating a difference between the measured value and the target height difference;
The difference calculated in the measurement step is set as the etching amount set value in a state where the bottom surface of the concave portion of the concave-convex structure formed in the first etching treatment step is covered with an etching prevention film and the top surface of the convex portion is exposed. A second etching treatment step for etching only the top surface of the convex portion, and in order,
In the first etching process, an etching prevention film having a concavo-convex pattern having a rectangular cross section is formed on the one surface of the substrate, and anisotropic etching is performed on the one surface by using the etching prevention film as a mask. Form a concavo-convex structure with a rectangular cross section ,
The method for manufacturing a concavo-convex structure article , wherein the etching amount in the first etching treatment step is set so that the maximum value of the etching error generated in the second etching treatment step is within an allowable error range .

The method for producing a concavo-convex structure article according to claim 2 , wherein the concavo-convex structure article has a periodic concavo-convex structure having a rectangular cross section on one surface of a transparent substrate.

A method of manufacturing a concavo-convex structure article that forms a concavo-convex structure on one surface of a substrate,
A first etching treatment step of etching the recess forming region so that the height difference of the unevenness formed on the substrate surface is larger than the target height difference;
A measurement step of measuring a height difference of the concavo-convex structure after completion of the first etching treatment step, and calculating a difference between the measured value and the target height difference;
The difference calculated in the measurement step is set as the etching amount set value in a state where the bottom surface of the concave portion of the concave-convex structure formed in the first etching treatment step is covered with an etching prevention film and the top surface of the convex portion is exposed. A second etching treatment step for etching only the top surface of the convex portion, and in order,
In the first etching treatment step, an etching prevention film is formed on the entire surface of the substrate, and an opening is formed in a region where the concave portion of the concavo-convex structure having selectivity to the etching prevention film is formed thereon. Forming a mask pattern having a portion and isotropically etching the anti-etching film using the mask pattern as a mask to form an anti-etching film pattern having a trapezoidal cross section on the one surface of the substrate, thereby preventing the etching Using the film pattern as a mask, the substrate is anisotropically etched to form a concavo-convex structure having a trapezoidal cross section on the one surface of the substrate ,
The method for manufacturing a concavo-convex structure article , wherein the etching amount in the first etching treatment step is set so that the maximum value of the etching error generated in the second etching treatment step is within an allowable error range .

The method for producing a concavo-convex structure article according to claim 4 , wherein the concavo-convex structure article is a surface non-reflective structure article having a periodic concavo-convex structure with a trapezoidal cross section on one surface of a transparent substrate.

The method for manufacturing an uneven structure article according to any one of claims 1 to 5 , wherein the etching performed on the substrate in the first etching processing step and the second etching processing step is dry etching.

The substrate is a silicon substrate, unevenness of claim 1, 2, 4 or 6 etching is dry etching or wet etching performed with respect to the substrate in the first etching step and the second etching step A method for manufacturing a structural article.