具体实施方式

图1是示出本发明的一个实施方式的蚀刻方法中所使用的反应性离子蚀刻(RIE)装置100A的构成的图。反应性离子蚀刻装置100A具有反应室101。由气体供给口111向真空排气后的反应室101中供给气体。可以对所供给的气体的量进行调整。此外，在反应室101设置有气体排气口113，在气体排气口113安装有未图示的阀。通过操作阀，能够使反应室101内的气体压力为所期望的压力值。反应室101中具备接地的上部电极103、以及与高频电源107连接的下部电极105，能够通过高频电源107在两电极间施加高频电压而产生等离子体。在下部电极105配置有塑料元件200。关于塑料元件200，作为一例，为塑料制造的透镜。下部电极105可以利用冷却装置109冷却至所期望的温度。冷却装置109例如是在冷却中使用水冷式冷却器的装置。对下部电极105进行冷却是为了通过使基板101的温度为所期望的温度而对蚀刻反应进行控制。

使用图1进行说明的反应性离子蚀刻装置为电容耦合型离子蚀刻装置，但也可以使用其他类型的离子蚀刻装置、例如电感耦合型离子蚀刻装置。

在对配置有塑料元件200的下部电极105施加高频电压时，等离子体中的离子类或自由基类朝向塑料元件200加速并与塑料元件200碰撞。此时，基于离子的溅射与蚀刻气体的化学反应同时发生，实施蚀刻。塑料元件200的塑料由多个分子链形成，分子链致密的部分和稀疏的部分无规地存在于塑料元件200的表面。由于分子链致密的部分不容易蚀刻、分子链稀疏的部分容易蚀刻，因此通过蚀刻而在塑料元件200的表面产生微细凹凸结构。

表1是示出蚀刻条件以及通过该蚀刻条件下的蚀刻而产生的微细凹凸结构的平均间距和平均深度的表。塑料元件200为聚碳酸酯制。表1和其他表中，RF电力是由高频电源107供给的电力，加工温度是由冷却装置109控制的温度，加工时间是一边供给电力一边实施处理的时间。

[表1]

条件1与条件2仅加工时间不同。通常，加工时间(蚀刻时间)越长，微细凹凸结构的平均间距和平均深度的值越增大，因此通过改变加工时间，能够同样地改变微细凹凸结构的平均间距和平均深度的值。根据表1，通过加工时间长的条件2的蚀刻所得到的微细凹凸结构的平均间距和平均深度的值分别大于通过加工时间短的条件1的蚀刻所得到的微细凹凸结构的平均间距和平均深度的值。

另一方面，由于微细凹凸结构的防反射功能通过平均间距和平均深度来确定，因此为了得到所期望的防反射功能，需要使平均间距和平均深度分别为所期望的值。但是，仅通过加工时间难以使平均间距和平均深度分别为所期望的值。例如，如下文所说明，通过条件1的蚀刻所得到的微细凹凸结构的深度对于得到针对可见光的所期望的防反射功能来说过小，通过条件2的蚀刻所得到的微细凹凸结构的深度对于得到针对可见光的所期望的防反射功能来说是适当的，但平均间距过大，会由于可见光的各种波长的光的反射而产生白浊。

利用由高频电源107供给的电力也能够改变平均间距和平均深度，但这种情况下，平均间距和平均深度也同样地随着电力的大小而增大，因此难以使平均间距和平均深度分别成为所期望的值。

图2是通过条件1的蚀刻所得到的微细凹凸结构的扫描型电子显微镜(ScanningElectron Microscope、SEM)图像。

图3是通过条件2的蚀刻所得到的微细凹凸结构的SEM图像。

发明人对基于蚀刻的微细凹凸结构的形成过程进行了观察，由此判明了，在早期阶段形成小间距和小深度的微细凹凸结构，在其后的阶段随着时间的经过而使间距和深度均增大。因此，发明人尝试了将蚀刻分成早期阶段(即第1步骤)和其后的阶段(即第2步骤)，在第2步骤中对蚀刻进行抑制。其结果，发明者得到了下述的新发现：在第2步骤中若使用比第1步骤的气氛气体的反应性低的气氛气体，则在第2步骤中能够不增大间距而仅增加深度。即判明了，通过将蚀刻分成第1步骤和使用比第1步骤的气氛气体的反应性低的气氛气体的第2步骤来实施，能够使微细凹凸结构的间距和深度分别成为所期望的值。

图4是对本发明的一个实施方式的蚀刻方法进行说明的流程图。

图5A－图5C是用于说明本发明的一个实施方式的蚀刻方法的图。

图4的步骤S1010中，通过第1气体气氛中的反应性离子蚀刻(RIE)在塑料元件200的表面生成特定值的平均间距的微细凹凸结构。图5A是示出实施步骤S1010之前的塑料元件200的图，图5B是示出实施步骤S1010之后的塑料元件200的图。

图4的步骤S1020中，通过反应性比第1气体低的第2气体气氛中的反应性离子蚀刻(RIE)在维持微细凹凸结构的平均间距的同时使微细凹凸结构的平均深度成为所期望的值。图5C是示出实施步骤S1020之后的塑料元件200的图。

关于防反射用的微细凹凸结构的平均间距的目标值P，设光线的波长为λ、塑料元件的折射率为n、光线向塑料元件表面的入射角为θ，需要设定为满足下式。

[数1]

设光线的波长为λ＝0.4μm、塑料元件的折射率为N＝1.5、光线向塑料元件表面的入射角为θ＝30°时，目标值P需要小于0.2μm。通常，防反射用的微细凹凸结构的平均深度的目标值需要为光线的波长λ的0.35倍以上。相对于可见光的最大波长0.7μm，平均深度约为0.25μm以上。

图6是说明第1步骤的蚀刻条件的确定方法的流程图。

图6的步骤S2010中，在特定的蚀刻条件下在第1气体气氛中实施反应性离子蚀刻(RIE)。

图6的步骤S2020中，对所生成的微细凹凸结构进行观察，判断平均间距是否为所期望的值、即目标值。若平均间距为所期望的值，则结束处理。若平均间距不是所期望的值，则进入至步骤S2030。

在图6的步骤S2030中，按照微细凹凸结构的平均间距成为所期望的值的方式改变电力或时间的设定值。为了增大平均间距，增大电力或时间的设定值；为了减小平均间距，减小电力或时间的设定值。步骤S2030结束后，回到步骤S2010。

图7是说明第2步骤的蚀刻条件的确定方法的流程图。在利用由图6的流程图所示的方法确定的蚀刻条件实施第1步骤后，利用图7的流程图所示的方法确定第2步骤的蚀刻条件。

在图7的步骤S3010中，在规定的蚀刻条件下在第2气体气氛中实施反应性离子蚀刻(RIE)。

在图7的步骤S3020中，对所生成的微细凹凸结构进行观察，判断平均深度是否为所期望的值、即目标值。若平均深度为所期望的值，则结束处理。若平均深度不是所期望的值，则进入至步骤S3030。

在图7的步骤S3030中，按照微细凹凸结构的平均深度成为所期望的值的方式改变电力或时间的设定值。为了增大平均深度，增大电力或时间的设定值；为了减小平均深度，减小电力或时间的设定值。步骤S3030结束后，回到步骤S3010。

图8是说明微细凹凸结构的平均间距和平均深度的目标值的调整方法的流程图。

图8的步骤S4010中，通过图6和图7的流程图所示的方法生成所期望的平均间距和所期望的平均深度的微细凹凸结构。

图8的步骤S4020中，对塑料元件的反射率和透射率进行评价。

图8的步骤S4030中，判断塑料元件的反射率和透射率是否令人满意。若令人满意则结束处理。若不令人满意则进入至步骤S4040。

在图8的步骤S4040中，变更平均间距和平均深度中的至少一者的目标值。步骤S4040结束后，回到步骤S4010。

表2是示出本发明的一个实施方式的蚀刻方法的蚀刻条件与由该蚀刻方法产生的微细凹凸结构的平均间距和平均深度的表。塑料元件200为聚碳酸酯制。

[表2]

作为第1步骤的气氛气体的第1气体为氧和六氟化硫(SF₆)的混合气体。作为第2步骤的气氛气体的第2气体为氧和三氟甲烷(CHF₃)的混合气体。第2气体对塑料元件的反应性比第1气体对塑料元件的反应性低。在第1步骤结束后，平均间距为0.06μm、平均深度为0.1μm。第2步骤中，平均深度由0.1μm增加到0.3μm，但平均间距维持在0.06μm。这样得到平均间距和平均深度适合于可见光的防反射的微细凹凸结构。

图9是利用表2所示的方法生成的可见光用的防反射用微细凹凸结构的SEM图像。如表2所示，平均间距为0.06μm、平均深度为0.3μm。

图10是示出波长与反射率的关系的图。图10的横轴表示波长，图10的纵轴表示反射率。实线表示具备通过表2所示的本发明的方法得到的微细凹凸结构的塑料元件的反射率。标记为“现有的方法”的虚线表示具备通过表1的条件2所示的方法得到的微细凹凸结构的塑料元件的反射率。标记为“未加工”的点线表示不具备微细凹凸结构的塑料元件的反射率。

图11是示出波长与透射率的关系的图。图11的横轴表示波长，图11的纵轴表示透射率。实线表示具备通过表2所示的本发明的方法得到的微细凹凸结构的塑料元件的透射率。标记为“现有的方法”的虚线表示具备通过表1的条件2所示的方法得到的微细凹凸结构的塑料元件的透射率。标记为“未加工”的点线表示未进行蚀刻处理、不具备微细凹凸结构的塑料元件的透射率。

实施图10所示的反射率的测定和图11所示的透射率的测定的塑料元件是厚度为5mm的板状元件。

根据图10，具备通过本发明的方法得到的微细凹凸结构的塑料元件的反射率在400纳米至700纳米的可见光的范围为1％以下，比具备通过表1的条件2所示的方法得到的微细凹凸结构的塑料元件的反射率低。

根据图11，具备通过本发明的方法得到的微细凹凸结构的塑料元件的透射率在400纳米至700纳米的可见光的范围为90％以上，比具备通过表1的条件2所示的方法得到的微细凹凸结构的塑料元件的透射率高。另外，具备通过本发明的方法得到的微细凹凸结构的塑料元件的透射率在400纳米至700纳米的可见光的范围比不具备微细凹凸结构的塑料元件的透射率高约5％。

接着对单一气体气氛中的蚀刻进行说明。

表3是示出单一气体气氛的蚀刻的蚀刻条件与由该蚀刻产生的微细凹凸结构的平均间距和平均深度的表。塑料元件200为聚碳酸酯制。

[表3]

图12是仅为三氟甲烷(CHF₃)的气体气氛的处理后的塑料元件的表面的SEM图像。

图13是仅为六氟化硫(SF₆)的气体气氛的处理后的塑料元件的表面的SEM图像。

图14是仅为氧(O₂)的气体气氛的处理后的塑料元件的表面的SEM图像。

仅为六氟化硫的气体气氛的处理后所生成的微细凹凸结构的平均间距比仅为三氟甲烷的气体气氛的处理后所生成的微细凹凸结构的平均间距大，仅为六氟化硫的气体气氛的处理后所生成的微细凹凸结构的平均深度比仅为三氟甲烷的气体气氛的处理后所生成的微细凹凸结构的平均深度大。因此可知，六氟化硫对于聚碳酸酯制造的塑料元件的反应性比三氟甲烷对于聚碳酸酯制造的塑料元件的反应性高。

根据图14，在仅为氧的气体气氛的处理后的塑料元件的表面未生成微细凹凸结构。

图15是示出波长与透射率的关系的图。图15的横轴表示波长，图15的纵轴表示透射率。粗实线表示具备通过表2所示的本发明的方法得到的微细凹凸结构的塑料元件的透射率。虚线表示具备表3所示的仅为六氟化硫(SF₆)的气体气氛的处理后所得到的微细凹凸结构的塑料元件的透射率。点线表示具备表3所示的仅为三氟甲烷(CHF₃)的气体气氛的处理后所得到的微细凹凸结构的塑料元件的透射率。双点划线表示具备表3所示的仅为氧(O₂)的气体气氛的处理后所得到的微细凹凸结构的塑料元件的透射率。标记为“未加工”的细实线表位未进行处理、不具备微细凹凸结构的塑料元件的透射率。

根据图15，具备仅为三氟甲烷的气体气氛的处理后所得到的微细凹凸结构的塑料元件的透射率和具备仅为氧的气体气氛的处理后所得到的微细凹凸结构的塑料元件的透射率与未进行处理、不具备微细凹凸结构的塑料元件的透射率大致相同，在400纳米至700纳米的可见光的范围中比具备通过本发明的方法得到的微细凹凸结构的塑料元件的透射率低约4％至5％。具备仅为六氟化硫的气体气氛的处理后所得到的微细凹凸结构的塑料元件的透射率在600纳米以下的范围中比具备通过本发明的方法得到的微细凹凸结构的塑料元件的透射率最多低约1％。

上述的说明涉及聚碳酸酯制造的塑料元件。本发明也能够适用于其他塑料材料的元件。下面对于塑料材料为丙烯酸类树脂的情况进行说明。

表4是示出本发明的其他实施方式的蚀刻方法的蚀刻条件与通过该蚀刻方法产生的微细凹凸结构的平均间距和平均深度的表。塑料元件200为作为丙烯酸类树脂的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)制。

[表4]

图16是通过表4所示的方法生成的可见光用的防反射用微细凹凸结构的SEM图像。

图17是示出波长与反射率的关系的图。图17的横轴表示波长，图17的纵轴表示反射率。实线表示具备通过表4所示的本发明的方法得到的微细凹凸结构的塑料元件的反射率。标记为“未加工”的点线表示未进行处理、不具备微细凹凸结构的塑料元件的反射率。

图18是示出波长与透射率的关系的图。图18的横轴表示波长，图18的纵轴表示透射率。实线表示具备通过表4所示的本发明的方法得到的微细凹凸结构的塑料元件的透射率。标记为“未加工”的点线表示未进行处理、不具备微细凹凸结构的塑料元件的透射率。

根据图18，具备通过本发明的方法得到的微细凹凸结构的塑料元件的透射率在400纳米至700纳米的可见光的范围中为92％以上，比不具备微细凹凸结构的塑料元件的透射率高约3％至4％。

表5是示出本发明的其他实施方式的蚀刻方法的蚀刻条件与通过该蚀刻方法产生的微细凹凸结构的平均间距和平均深度的表。塑料元件200为聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)制。

[表5]

本实施方式中，在第1步骤中使用氧气、在第2步骤中使用三氟甲烷和氩的混合气体而得到具备所期望的平均间距和平均深度的微细凹凸结构，这显示出氧气对聚甲基丙烯酸甲酯的反应性比三氟甲烷和氩的混合气体对聚甲基丙烯酸甲酯的反应性高。

表5的第1步骤结束后，在氧气气氛下继续进行蚀刻时，平均深度未发生显著变化、平均间距增大，未能得到所期望的平均间距和所期望的平均深度。

认为在表3所示的仅为氧气的气氛中实施聚碳酸酯的蚀刻的情况下未生成微细凹凸结构的原因不是由于未进行蚀刻，而是由于电力和蚀刻时间长，因此进行了整个面的蚀刻。通常认为对塑料材料的反应性的高低为氧、六氟化硫、三氟甲烷的顺序。也可以使用四氟化碳(CF4)来代替三氟甲烷作为对塑料材料的反应性比较低的气体。

在本发明的实施方式的蚀刻方法的第1步骤中使用的气氛气体包含六氟化硫、六氟化硫与氧或氩中的至少一者的混合物、或者氧。本发明的实施方式的蚀刻方法的第2步骤中使用的气氛气体包含三氟甲烷、三氟甲烷与氧或氩中的至少一者的混合物、四氟化碳、四氟化碳与氧或氩中的至少一者的混合物。

本发明中，在第1步骤中确定微细凹凸结构的平均间距，在第2步骤中利用对塑料元件的反应性比第1步骤的气氛气体对塑料元件的反应性低的气氛气体实施处理，由此能够在维持上述平均间距的同时增大微细凹凸结构的平均深度。这样，根据本发明，能够制造出所期望值的间距和所期望值的深度的微细凹凸结构的塑料元件。

下面对于具备微细凹凸结构的塑料元件的新防水处理方法进行说明。以往，为了对具备微细凹凸结构的塑料元件进行防水处理，浸渍在防水涂覆液中而将元件的表面利用防水膜进行涂覆。但是，对于复杂形状的透镜表面的微细凹凸结构，难以利用均匀的防水膜进行涂覆。另外，处理需要时间和劳力，防水涂覆液非常昂贵，因此处理成本高。

在新的防水处理方法中，使用与图1所示的反应性离子蚀刻装置100A类似结构的装置对塑料元件表面的微细凹凸结构实施防水处理。

图19是示出本发明的一个实施方式的防水处理中所使用的防水处理装置100B的构成的图。防水处理装置100B具有反应室101。由气体供给口111向真空排气后的反应室101中供给气体。所供给的气体的量可以进行调整。此外，在反应室101设置有气体排气口113，在气体排气口113安装有未图示的阀。通过操作阀，能够使反应室101内的气体压力成为所期望的压力值。反应室101中具备接地的下部电极105、以及与高频电源107连接的上部电极103，能够通过高频电源107在两电极间施加高频电压而产生等离子体。在下部电极105配置有在表面具备微细凹凸结构的塑料元件200。关于塑料元件200，作为一例，为塑料制造的透镜。下部电极105可以利用冷却装置109冷却至所期望的温度。冷却装置109例如是在冷却中使用水冷式冷却器的装置。对下部电极105进行冷却是为了通过使基板101的温度成为所期望的温度而对反应进行控制。

图1所示的反应性离子蚀刻装置100A与图19所示的防水处理装置100B中，仅高频电源107与上部和下部电极的连接不同。在防水处理装置100B中，为了不发生基于离子的蚀刻，使配置在表面具备微细凹凸结构的塑料元件200的下部电极105接地。在防水处理装置100B中，使由等离子体产生的氟自由基与微细凹凸结构的表面结合，由此实施防水处理。按照自由基不会破坏微细凹凸结构的方式选择气氛气体，调整高频电源的电力和加工时间。也可以使用按照能够变更高频电源与上部和下部电极的连接的方式构成的单一装置来实施蚀刻处理和防水处理。

表6是示出防水处理条件的表。塑料元件200为聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)制。

[表6]

作为防水处理的气氛气体，也可以使用四氟化碳、六氟化硫来代替三氟甲烷。

图20是在未进行防水处理的具备微细凹凸结构的塑料元件的表面所形成的水滴的照片。在与塑料元件的表面垂直的截面上，水滴表面的切线与塑料元件的表面所形成的角度即接触角为38.3度。

图21是在实施了表6的条件1的防水处理的具备微细凹凸结构的塑料元件的表面所形成的水滴的照片。接触角为139度。通过防水处理，接触角显著增大。

图22是在实施了表6的条件2的防水处理的具备微细凹凸结构的塑料元件的表面所形成的水滴的照片。接触角为137度。通过防水处理，接触角显著增大。