反射防止板、及びその反射防止構造を製造する方法
【課題】反射防止板、及びその反射防止構造を製造する方法に関する。反射防止構造は、大気圧プラズマによって形成され、反射防止板の製造に必要な材料、時間及び費用を大幅に低減させる。
【解決手段】被処理物体を反応領域に提供する。次に、プラズマ源を反応領域に提供する。次いで、プラズマ源を解離して大気圧のプラズマを形成する。次に、被処理物体の表面をプラズマによって処理し、被処理物体の表面上に複数の微小突起を形成する。
【解決手段】被処理物体を反応領域に提供する。次に、プラズマ源を反応領域に提供する。次いで、プラズマ源を解離して大気圧のプラズマを形成する。次に、被処理物体の表面をプラズマによって処理し、被処理物体の表面上に複数の微小突起を形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、２００７年１２月２７日に出願された台湾出願第９６１５０６２５号、及び２００８年１２月１７日に出願された同第９７１４９２９４号の利益を主張し、これらの主題は参照により本明細書に援用される。
【０００２】
本発明は包括的に、反射防止板、及びその反射防止構造を製造する方法に関し、より詳細には、ナノメートルレベルの微小突起を有する反射防止構造を有する反射防止板、及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
反射防止技術は、広範な用途を有し、例えば、眼鏡、ディスク表面、ＴＶのディスプレイ表面、コンピュータモニタ、デジタルカメラ、ＰＤＡ、ＧＰＳ、携帯電話、フロントガラス、飛行機及び車両のパネル表面、並びにショーウィンドウ及び生物医学用途が挙げられる。反射防止技術による処理後には、物体の表面が外部光源を反映して生じるグレア又はゴーストの発生が軽減され、また、さらに光エネルギーの利用率を増すためソーラーパネルの表面が使用される。したがって、画像ディスプレイの品質及び光エネルギーの利用率が顕著に改善される。
【０００４】
現在の反射防止技術は、基材表面上に屈折率が異なる複数の薄膜の層を形成して反射率を低減するものである。現在の薄膜製造プロセスは、真空環境においてコーティングプロセスを行なうことが必要であるため、非常に時間と費用がかかるものとなる。さらに、多層薄膜の歩留まりは制御するのが非常に難しく、反射防止技術を使用する製品が非常に高価なものとなり、多く出回るようになるのが困難である。
【０００５】
現在、特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４等は、上述したような反射防止板を形成する技術を開示している。しかし、時間及び費用がかかるというような問題は未だに解決されていない。その上、反射防止板の歩留まりを効率的に増加させることができていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第４４２５０２２号明細書
【特許文献２】特開２００４−１０７６９０号公報
【特許文献３】特開平１１−６１４０６号公報
【特許文献４】独国特許出願公開第２９２１１７８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、反射防止板、及びその反射防止構造を製造する方法に関する。反射防止構造は、大気圧プラズマによって形成され、反射防止板の製造に必要な材料、時間及び費用を大幅に低減させる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の態様によると、反射防止構造を製造する方法が提供される。この方法は以下のステップを含む：まず、被処理物体を反応領域に提供する。次いで、プラズマ源を反応領域に提供する。次に、プラズマ源を解離して大気圧のプラズマを形成する。次いで、プラズマによって被処理物体の表面を処理し、被処理物体の表面上に複数の微小突起を形成する。
【０００９】
本発明の第２の態様によると、反射防止構造を製造する方法が提供される。この方法は以下のステップを含む：まず、被処理物体を反応領域に提供する。次に、プラズマ源を反応領域に提供する。次いで、コーティングモノマーを反応領域に提供する。次に、プラズマ源を解離して大気圧のプラズマを形成し、プラズマがコーティングモノマーと反応することができるようにする。次いで、コーティングモノマーを被処理物体の表面上に堆積させて複数の微小突起を有する薄膜を形成する。
【００１０】
本発明の第３の態様によると、入射面を有する反射防止板が提供される。反射防止板は、入射面に配置される複数の微小突起を含む。個々の微小突起の平均幅は１０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲内である。
【００１１】
本発明は、好ましいが、限定するものではない実施形態の以下の詳細な説明から明らかとなる。以下の説明は添付の図面を参照してなされる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施形態による、反射防止板の形成プロセスのフローチャートである。
【図２Ａ】被処理物体及び大気圧プラズマ装置を示す図である。
【図２Ｂ】大気圧プラズマ処理後の反射防止板を示す図である。
【図２Ｃ】図２Ｂの反射防止板の部分拡大図である。
【図３Ａ】プラズマ処理前後の、異なる光学波長下でのＰＭＭＡ基材の透過率を比較する図である。
【図３Ｂ】プラズマ処理前後の、異なる光学波長下でのガラス基材の透過率を比較する図である。
【図３Ｃ】プラズマ処理前後の、異なる光学波長下での未研磨シリコンウェハの反射率を比較する図である。
【図３Ｄ】プラズマ処理前後の、異なる光学波長下での研磨済みシリコンウェハの反射率を比較する図である。
【図４】本発明の第２の実施形態による、反射防止板の形成プロセスのフローチャートである。
【図５Ａ】被処理物体及び大気圧プラズマ装置を示す図である。
【図５Ｂ】大気圧プラズマコーティングによって形成された反射防止板を示す図である。
【図５Ｃ】図５Ｂの反射防止板の部分拡大図である。
【図６】異なるコーティングモノマーによるプラズマコーティング前後の、異なる光学波長下でのガラス基材の透過率を比較する図である。
【図７】本発明の第２の実施形態による、反射防止板の積層薄膜の形成プロセスのフローチャートである。
【図８】二重層の積層薄膜を有する反射防止板を示す図である。
【図９】プラズマ処理前、及び二重層の反射防止板を形成した後の、異なる光学波長下でのＰＣ基材の反射率を比較する図である。
【図１０】多層積層薄膜を有する反射防止板４００ａを示す図である。
【図１１】プラズマ処理前、及び多層反射防止板を形成した後の、異なる光学波長下でのＰＣ基材の反射率を比較する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
大気圧プラズマ（Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｐｌａｓｍａ）は、大気圧で、又は大気圧近くで生成されるプラズマである。従来の真空プラズマ技術と比較して、大気圧プラズマシステムは、高価で重い真空装置を必要としないため、費用の点で有利である。製造プロセスの点では、種々の要素は真空チャンバの制限を受けず、したがって連続的な大量生産に適用可能である。これらの技術は、製造費用を効果的に低減することができる。
【００１４】
光が或る材料に投影されると、この材料が透明であるか否かを問わず、光の一部は反射する。そのような反射は、２つの透過媒質間の境界面において屈折率が急激に変化する場合に起こる。
【００１５】
本発明の実施形態において開示される反射防止技術によると、生体工学的な蛾の眼構造が大気圧プラズマによって形成される。蛾の眼の角膜表面は微小突起を有しており、繰り返しパターンの寸法は光の波長よりも小さい。寸法が光学波長よりも小さい場合、光波は微小構造を認識せず、その結果、表面上で観測される屈折率は深さ方向に沿って徐々に変化する。したがって、２つの透過媒質間の境界面における屈折率の劇的な変化に起因して生じる反射が低減される。蛾の目と同様の周期的なナノメートルレベルの微小突起を形成する本発明の２つの実施形態は、物体の表面上の反射率を大きく低減することができる。本発明の反射防止構造を形成する方法は、以下の実施形態において詳述される。
【００１６】
第１の実施形態
図１を参照すると、本発明の第１の実施形態による、反射防止板の形成プロセスのフローチャートが示されている。また、図２Ａを参照すると、被処理物体及び大気圧プラズマ装置の図が示されている。まず、ステップ１１に示すように、被処理物体１００を反応領域６に提供し、ここで、表面１０１を露出している被処理物体１００はプラットフォーム５上に、且つプラズマガン２の下に配置される。本発明の本実施形態では、被処理物体１００は例えば基材である。被処理物体１００の材料は、ガラス又はポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）を使用することができ、被処理物体１００は、ディスプレイのハウジング、又はショウウィンドウとして使用することができる。或いは、被処理物体１００は、ソーラーパネルを製造するためのシリコンウェハであってもよい。
【００１７】
次に、ステップ１２に示すように、プラズマ源を反応領域６に提供する。プラズマ源は、不活性ガス、空気、窒素、酸素、クロロフルオロカーボン（ＣＦＣ）化合物ガス、及び炭化水素化合物ガスのうちの少なくとも１つである。不活性ガスの例としては、ヘリウム、ネオン、アルゴン及びクリプトンが挙げられる。空気は例えばクリーンドライエア（ＣＤＡ）である。クロロフルオロカーボン（ＣＦＣ）化合物ガスは例えば四フッ化炭素（ＣＦ４）である。炭化水素化合物ガスは例えばアセチレン（Ｃ２Ｈ２）である。
【００１８】
さらに、本発明の技術は上記のものに限定されない。被処理物体１００の表面を処理する過程で、よりよい効果を達成するために、プラズマ源として使用されるガスは、被処理物体１００に合わせて変えてもよい。例えば、被処理物体１００の材料がガラス又はシリコンウェハである場合、好ましくはプラズマ源としてアルゴンが使用される。被処理物体１００の材料がＰＭＭＡである場合、プラズマ源としては好ましくは窒素（Ｎ２）と四フッ化炭素（ＣＦ４）との混合ガスを使用する。
【００１９】
次いで、ステップ１３に示すように、反応領域６の圧力は、約７６０ｔｏｒｒである大気圧に維持される。プラズマ源として使用されるガスを解離及び噴出させてプラズマ４を形成することができるように、プラズマガン２に電界が印加される。しかし、本発明の技術は上記に限定されない。反応領域６における圧力が１００ｔｏｒｒ〜７６０ｔｏｒｒに維持されるならば、やはり本発明の同じ効果を達成することができる。
【００２０】
次に、工程１４に示すように、被処理物体１００の基材の表面がプラズマ４によって処理される。反応領域６における圧力はおよそ大気圧に維持されているため、反応領域６において発生するプラズマのイオン濃度は、低圧環境において発生するイオン濃度よりも高い。したがって、大気圧プラズマによって生成されるイオン衝撃、加熱効果、及びエッチング効果が増大し、よって、画一的な微小突起を被処理物体１００の表面１０１上に形成することができる。
【００２１】
本発明の本実施形態のステップ１１〜１４は、大気圧プラズマシステムにおいて行なわれるのが好ましく、これらのステップの順番は限定されない。大気圧プラズマシステムは、例えば、大気圧プラズマグロー放電、大気圧ジェットプラズマ、大気圧プラズマトーチ、大気圧表面誘電体バリア放電（surface dielectric barrier discharge）等のタイプのプラズマのうちの少なくとも１つを生成することができる。
【００２２】
図２Ｂを参照すると、大気圧プラズマ処理後の反射防止板の図が示されている。反射防止板１００ａの処理後には、入射面１０１ａが多くの周期的なナノメートルレベルの微小突起１１０を有する。図２Ｃを参照すると、図２Ｂの反射防止板の部分拡大図が示されている。好ましくは、微小突起１１０の平均幅Ｄ１は１０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲内であり、反射防止板１００ａの入射面１０１ａに対する微小突起１１０の粗さは、１００ｎｍよりも小さい。本発明の本実施形態では、粗さは、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）によって測定される。
【００２３】
図３Ａを参照すると、プラズマ処理前後の、異なる光学波長下でのＰＭＭＡ基材の透過率を比較する図が示されている。図３Ａに示すように、曲線３１はプラズマ処理前のＰＭＭＡ基材の透過率曲線であり、曲線３２はプラズマ処理後のＰＭＭＡ基材の透過率曲線である。図３Ａに示すように、光学波長４５０ｎｍ〜７５０ｎｍ内でのＰＭＭＡ基材の透過率は、プラズマ処理後に著しく改善される。
【００２４】
図３Ｂを参照すると、プラズマ処理前後の、異なる光学波長下でのガラス基材の透過率を比較する図が示されている。図３Ｂに示すように、曲線３３はプラズマ処理前のガラス基材の透過率曲線であり、曲線３４及び３５はそれぞれ、プラズマガンをガラス基材から７ｍｍの距離及び５ｍｍの距離に保った、プラズマ処理後のガラス基材の透過率曲線である。プラズマガンが基材に近づくほど、プラズマが有するエネルギーは高くなる。図３Ｂに示すように、ガラス基材の透過率は、プラズマ処理後に著しく改善される。
【００２５】
図３Ｃ及び図３Ｄを参照する。図３Ｃは、プラズマ処理前後の、異なる光学波長下での未研磨シリコンウェハの反射率を比較する図である。図３Ｄは、プラズマ処理前後の、異なる光学波長下での研磨済みシリコンウェハの反射率を比較する図である。図３Ｃに示すように、曲線３６はプラズマ処理前の未研磨単結晶シリコンウェハの反射率曲線であり、曲線３７ａ及び３７ｂはそれぞれ、プラズマ処理後の未研磨単結晶シリコンウェハの反射率曲線である。曲線３７ａ及び曲線３７ｂはそれぞれ、プラズマガンを単結晶シリコンウェハ表面から６ｍｍの距離及び４ｍｍの距離に保った、処理後の単結晶シリコンウェハの反射率である。図３Ｄに示すように、曲線３８はプラズマ処理前の研磨済み単結晶シリコンウェハの反射率曲線であり、曲線３９ａ及び３９ｂはそれぞれ、プラズマ処理後の研磨済み単結晶シリコンウェハの反射率曲線である。曲線３９ａ及び曲線３９ｂはそれぞれ、プラズマガンを単結晶シリコンウェハ表面から６ｍｍの距離及び４ｍｍの距離に保った、単結晶シリコンウェハの反射率である。図３Ｃ及び図３Ｄに示すように、プラズマ処理後、シリコンウェハの反射率は大きく低減し、シリコンウェハから作製されたソーラーパネルの光利用率は大きく高まる。
【００２６】
第２の実施形態
第２の実施形態の反射防止板は、大気圧プラズマコーティングによって微小突起を形成するという点において第１の実施形態の反射防止板とは異なる。図４を参照すると、本発明の第２の実施形態による反射防止板の形成プロセスのフローチャートが示されている。また、図５Ａを参照すると、被処理物体及び大気圧プラズマ装置の図が示されている。
【００２７】
まず、ステップ２１に示すように、被コーティング物体２００を反応領域６に提供し、ここで、表面２０１を露出している被コーティング物体２００は、プラットフォーム５上に、且つプラズマガン２の下に配置される。本発明の本実施形態では、被コーティング物体２００は例えば基材である。被コーティング物体２００の材料は、ポリカーボネート（ＰＣ）、ＰＭＭＡ、シリコンウェハ又はガラスである。
【００２８】
次に、ステップ２２に示すように、プラズマ源を反応領域６に提供する。プラズマ源は、不活性ガス、空気、窒素、酸素、クロロフルオロカーボン（ＣＦＣ）化合物ガス、及び炭化水素化合物ガスのうちの少なくとも１つである。不活性ガスの例としては、ヘリウム、ネオン、アルゴン及びクリプトンが挙げられる。空気は例えばクリーンドライエアである。クロロフルオロカーボン（ＣＦＣ）化合物ガスは例えば四フッ化炭素である。炭化水素化合物ガスは例えばアセチレンである。
【００２９】
次いで、ステップ２３に示すように、コーティングモノマーを反応領域６に提供する。ステップ２３では、好ましくは、コーティングモノマーは、搬送ガスによって反応領域６へ搬送される。搬送ガスは、不活性ガス、空気、窒素、酸素、クロロフルオロカーボン（ＣＦＣ）化合物ガス、及び炭化水素化合物ガスのうちの少なくとも１つを含む。コーティングモノマーは、酸化ケイ素、フッ化ケイ素酸化物（fluosilicate oxides）、金属酸化物、飽和炭化水素化合物、及び不飽和炭化水素化合物のうちの少なくとも１つを含む。酸化ケイ素の例としては、ヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳＮ）、ヘキサメチルジシロキサン（ＨＭＤＳＯ）、及びテトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）が挙げられる。フッ化ケイ素酸化物の例としては、フルオロアルキルシラン（ＦＡＳ）が挙げられる。金属酸化物の例としては、チタンイソプロポキシド（ＴＩＰ）及び硝酸亜鉛（Ｚｎ（ＮＯ３）２）が挙げられる。飽和炭化水素化合物、不飽和炭化水素化合物の例としては、ヘキサフルオロベンゼン（Ｃ６Ｆ６）、四フッ化炭素（ＣＦ４）及びアセチレン（Ｃ２Ｈ２）が挙げられる。
【００３０】
次に、ステップ２４に示すように、プラズマ源として使用されるガスを解離して大気圧のプラズマ４を形成し、プラズマ４がコーティングモノマーと反応することができるようにする。コーティングモノマーは、プラズマの高エネルギー電子又はイオンによってラジカル基又はより小さい構造に破壊されると、より容易に均一な薄膜を生成するように堆積する。
【００３１】
次に、ステップ２５に示すように、プラズマ破壊によって被コーティング物体２００の基材表面２０１上に堆積したコーティングモノマーは、再重合されて複数の微小突起を有する薄膜を形成する。酸化ケイ素又はフッ化ケイ素酸化物がコーティングモノマーとして使用される場合に、酸化ケイ素薄膜が形成される。金属酸化物がコーティングモノマーとして使用される場合、金属酸化物薄膜が形成される。飽和炭化水素化合物又は不飽和炭化水素化合物がコーティングモノマーとして使用される場合、炭素薄膜又はダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）薄膜が形成される。
【００３２】
図５Ｂを参照すると、大気圧コーティングにおいてプラズマによって形成される反射防止板の図が示されている。反射防止板２００ａは、コーティングによって形成される単層の反射防止薄膜２１０と、被コーティング物体２００とを含む。反射防止薄膜２１０の入射面２１１は、多くの周期的なナノメートルレベルの微小突起２１５を有する。図５Ｃを参照すると、図５Ｂの反射防止板の部分拡大図が示されている。好ましくは、個々の微小突起２１５の平均幅Ｄ２は１０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲内であり、反射防止薄膜２１０の入射面２１１に対する微小突起２１５の粗さは１００ｎｍよりも小さい。本発明の本実施形態でも同様に、粗さは原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）によって測定される。
【００３３】
その上、上記で開示されたステップ２１〜２５は、好ましくは、被コーティング物体２００の温度を制御することを含む。被コーティング物体２００の温度は好ましくは、薄膜２１０がより良好な品質を有することができるように１０℃〜１００℃の範囲内である。
【００３４】
同様に、本発明の本実施形態のステップ２１〜２５は、大気圧プラズマシステムにおいて行なわれるのが好ましく、これらのステップの順番は限定されない。大気圧プラズマシステムは、例えば、大気圧プラズマグロー放電、大気圧ジェットプラズマ、大気圧プラズマトーチ、大気圧表面誘電体バリア放電等のタイプのプラズマのうちの少なくとも１つを生成することができる。
【００３５】
図６を参照すると、異なるコーティングモノマーによるプラズマコーティング前後の、異なる光学波長下でのガラス基材の透過率を比較する図が示されている。図６に示すように、曲線６１はプラズマコーティング処理前のガラス基材の透過率曲線であり、曲線６２、６３及び６４はそれぞれ、ＨＭＤＳＮ、水素と窒素の混合ガス、及びアルゴンをガラス基材をコーティングするためのプラズマ源として使用したガラス基材の透過率曲線である。図６に示すように、どのガスがプラズマ源として使用されるかを問わず、ガラス基材の透過率はプラズマコーティング処理後に著しく改善される。
【００３６】
図７は、本発明の第２の実施形態による、反射防止板の積層薄膜の形成プロセスのフローチャートである。図５Ａに示す被コーティング物体及び大気圧プラズマ装置が、説明のためにここで用いられる。積層薄膜を形成するプロセスは、ステップ７１から開始し、このステップは図４のステップ２１と同様であり、ここでは繰り返さない。被コーティング物体２００の材料は、ＰＣ、ＰＭＭＡ、シリコンウェハ又はガラスであり得る。この場合、被コーティング物体２００の材料は例えばＰＣである。
【００３７】
次に、ステップ７２に示すように、第１のプラズマ源を反応領域６に提供する。このステップは図４のステップ２２と同様であるためここでは繰り返さない。プラズマ源を駆動する方法によると、第１のプラズマ源は、交流（ＡＣ）プラズマ源又は高周波（ＲＦ）プラズマ源であり得る。第１のプラズマ源は例えばＡＣプラズマ源である。
【００３８】
次いで、ステップ７３に示すように、第１のコーティングモノマーを反応領域６に提供する。このステップは図４のステップ２３と同様であるためここでは繰り返さない。第１のコーティングモノマーは、酸化ケイ素、フッ化ケイ素酸化物、金属酸化物、飽和炭化水素化合物、及び不飽和炭化水素化合物のうちの少なくとも１つを含む。
【００３９】
次に、ステップ７４に示すように、第１のプラズマ源として使用されるガスを解離して大気圧のプラズマを形成し、プラズマが第１のコーティングモノマーと反応することができるようにする。このステップは図４のステップ２４と同様であるためここでは繰り返さない。
【００４０】
次いで、ステップ７５に示すように、プラズマ破壊によって被コーティング物体２００の基材表面２０１上に堆積された第１のコーティングモノマーは、再重合されて複数の第１の微小突起を有する第１の薄膜を形成する。図８を参照すると、二重層積層薄膜を有する反射防止板３００ａが示されている。第１のプラズマ源はＡＣプラズマ源であるため、これによって、迅速に薄膜を形成し、第１の薄膜の構造を多孔質にすることができる。図８に示すように、第１の薄膜３１０は多孔質構造であり、複数の第１の微小突起３１５を有する。多孔質構造の反射率は、密な構造の反射率よりも小さい。
【００４１】
酸化ケイ素又はフッ化ケイ素酸化物が第１のコーティングモノマーとして使用される場合、酸化ケイ素薄膜が形成される。金属酸化物が第１のコーティングモノマーとして使用される場合、金属酸化物薄膜が形成される。飽和炭化水素化合物又は不飽和炭化水素化合物が第１のコーティングモノマーとして使用される場合、炭素薄膜又はＤＬＣ薄膜が形成される。
【００４２】
第２の薄膜の製造は以下のように行なわれる。ステップ７６に示すように、第２のプラズマ源を反応領域６に提供する。第２のプラズマ源は、プラズマ源を駆動する方法において第１のプラズマ源とは異なり、したがって、異なる特性を有する薄膜構造を形成する。第２のプラズマ源はＡＣプラズマ源又はＲＦプラズマ源であり得る。この実施形態において第１のプラズマ源はＡＣプラズマ源であるため、第２のプラズマ源は例えばＲＦプラズマ源である。
【００４３】
ステップ７７に示すように、第２のコーティングモノマーを反応領域６に提供する。第２のコーティングモノマーの材料は、第１のコーティングモノマーの材料と同じであっても、又は異なっていてもよい。すなわち、第２のコーティングモノマーは、酸化ケイ素、フッ化ケイ素酸化物、金属酸化物、飽和炭化水素化合物、及び不飽和炭化水素化合物のうちの少なくとも１つを含む。
【００４４】
次に、ステップ７８に示すように、第２のプラズマ源として使用されるガスを解離して大気圧の別のプラズマを形成し、プラズマが第２のコーティングモノマーと反応することができるようにする。
【００４５】
次いで、ステップ７９及び図８に示すように、プラズマ破壊によって第１の薄膜３１０上に堆積された第２のコーティングモノマーは、再重合され、第１の微小突起３１５に対応する複数の第２の微小突起３２５を有する第２の薄膜３２０を形成する。第２のプラズマ源はＲＦプラズマ源であるため、薄膜を形成する速度はＡＣプラズマ源の速度よりも遅い。したがって、第２の薄膜３２０の構造は、第１の薄膜３１０の構造より密であり且つより剛性であるため、下にある層を損傷から保護することができる。
【００４６】
好ましくは、第２の薄膜（あるいは密な構造）３２０の厚さは５ｎｍ〜５００ｎｍの範囲内である。第１の薄膜３１０（あるいは多孔質構造）の厚さは５ｎｍ〜５００ｎｍの範囲内である。
【００４７】
その後、ステップ８０に示すように、積層薄膜の製造を終了するか否かを決定する。積層薄膜３０１が二重層構造として予め決められている場合、積層薄膜３０１の製造は終了する。そうでなければ、プロセスは、ステップ７２に戻り、別の第１の薄膜３１０を形成する。
【００４８】
図９は、プラズマ処理前、及び二重層の反射防止板３００ａを形成した後の、異なる光学波長下でのＰＣ基材の反射率を比較する図である。曲線９１はプラズマ処理前のＰＣ基材の反射率曲線であり、曲線９２はプラズマ処理後のＰＣ基材の反射率曲線である。ＰＣ基材の反射率はプラズマ処理後に大きく低減されることが観察される。
【００４９】
図１０は、多層積層薄膜を有する反射防止板４００ａの図である。反射防止板４００ａは、３つの第１の薄膜４１０及び３つの第２の薄膜４２０を有する積層薄膜４０１を有するという点において反射防止板３００ａと異なる。第１の薄膜４１０及び第２の薄膜４２０は、物体２００上に交互に積層され、この場合、第１の薄膜４１０はそれぞれ、ＲＦプラズマ源によって形成される密な構造とすることができ、第２の薄膜４２０はそれぞれ、ＡＣプラズマ源によって形成される多孔質構造とすることができる。
【００５０】
第１の薄膜４１０（すなわち密な構造）及び第２の薄膜４２０（すなわち多孔質構造）の厚さは、同じであっても異なっていてもよい。好ましくは、各薄膜の厚さは５ｎｍ〜５００ｎｍの範囲内である。第１の薄膜４１０及び第２の薄膜４２０の配置は、最外層が、反射防止板４００ａを保護する密な構造すなわち剛性層である第１の薄膜４１０であるように、入れ替えてもよい。
【００５１】
図１１は、プラズマ処理前、及び多層反射防止板４００ａを形成した後の、異なる光学波長下でのＰＣ基材の反射率を比較する図である。曲線１１１はプラズマ処理前のＰＣ基材の反射率曲線であり、曲線１１２はプラズマ処理後のＰＣ基材の反射率曲線である。この場合も、ＰＣ基材の反射率はプラズマ処理後に大きく低減されることが観察される。
【００５２】
本発明の上記実施形態において開示された反射防止板及びその反射防止構造を製造する方法によると、模擬的な蛾の眼の表面構造が大気圧プラズマによって形成され、その結果、フレームを見ることを困難にするディスプレイ上の光反射の発生が低減し、入射光の割合を増加させることによって光の利用率が増加する。大気圧でのプラズマによる製造プロセスは、真空にするための時間を節減し、低費用材料を使用し、且つ汚染物質を生成しないという利点を有し、したがって製造費用を大きく低減する。表面処理方法及びコーティング方法の両方は物体の形状によって制限されず、したがって、複雑な幾何学的形状を有する基材上に反射防止構造を形成することができる。
【００５３】
本発明の例として、好ましい実施形態に関して説明したが、本発明はこれらに限定されないことを理解されたい。逆に、本発明は、様々な変更形態並びに同様の構成及び手順をカバーすることが意図され、したがって添付の特許請求の範囲は、そのような変更形態並びに同様の構成及び手順を全て包含するように最も広範に解釈されるべきである。
【技術分野】
【０００１】
本願は、２００７年１２月２７日に出願された台湾出願第９６１５０６２５号、及び２００８年１２月１７日に出願された同第９７１４９２９４号の利益を主張し、これらの主題は参照により本明細書に援用される。
【０００２】
本発明は包括的に、反射防止板、及びその反射防止構造を製造する方法に関し、より詳細には、ナノメートルレベルの微小突起を有する反射防止構造を有する反射防止板、及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
反射防止技術は、広範な用途を有し、例えば、眼鏡、ディスク表面、ＴＶのディスプレイ表面、コンピュータモニタ、デジタルカメラ、ＰＤＡ、ＧＰＳ、携帯電話、フロントガラス、飛行機及び車両のパネル表面、並びにショーウィンドウ及び生物医学用途が挙げられる。反射防止技術による処理後には、物体の表面が外部光源を反映して生じるグレア又はゴーストの発生が軽減され、また、さらに光エネルギーの利用率を増すためソーラーパネルの表面が使用される。したがって、画像ディスプレイの品質及び光エネルギーの利用率が顕著に改善される。
【０００４】
現在の反射防止技術は、基材表面上に屈折率が異なる複数の薄膜の層を形成して反射率を低減するものである。現在の薄膜製造プロセスは、真空環境においてコーティングプロセスを行なうことが必要であるため、非常に時間と費用がかかるものとなる。さらに、多層薄膜の歩留まりは制御するのが非常に難しく、反射防止技術を使用する製品が非常に高価なものとなり、多く出回るようになるのが困難である。
【０００５】
現在、特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４等は、上述したような反射防止板を形成する技術を開示している。しかし、時間及び費用がかかるというような問題は未だに解決されていない。その上、反射防止板の歩留まりを効率的に増加させることができていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第４４２５０２２号明細書
【特許文献２】特開２００４−１０７６９０号公報
【特許文献３】特開平１１−６１４０６号公報
【特許文献４】独国特許出願公開第２９２１１７８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、反射防止板、及びその反射防止構造を製造する方法に関する。反射防止構造は、大気圧プラズマによって形成され、反射防止板の製造に必要な材料、時間及び費用を大幅に低減させる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の態様によると、反射防止構造を製造する方法が提供される。この方法は以下のステップを含む：まず、被処理物体を反応領域に提供する。次いで、プラズマ源を反応領域に提供する。次に、プラズマ源を解離して大気圧のプラズマを形成する。次いで、プラズマによって被処理物体の表面を処理し、被処理物体の表面上に複数の微小突起を形成する。
【０００９】
本発明の第２の態様によると、反射防止構造を製造する方法が提供される。この方法は以下のステップを含む：まず、被処理物体を反応領域に提供する。次に、プラズマ源を反応領域に提供する。次いで、コーティングモノマーを反応領域に提供する。次に、プラズマ源を解離して大気圧のプラズマを形成し、プラズマがコーティングモノマーと反応することができるようにする。次いで、コーティングモノマーを被処理物体の表面上に堆積させて複数の微小突起を有する薄膜を形成する。
【００１０】
本発明の第３の態様によると、入射面を有する反射防止板が提供される。反射防止板は、入射面に配置される複数の微小突起を含む。個々の微小突起の平均幅は１０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲内である。
【００１１】
本発明は、好ましいが、限定するものではない実施形態の以下の詳細な説明から明らかとなる。以下の説明は添付の図面を参照してなされる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施形態による、反射防止板の形成プロセスのフローチャートである。
【図２Ａ】被処理物体及び大気圧プラズマ装置を示す図である。
【図２Ｂ】大気圧プラズマ処理後の反射防止板を示す図である。
【図２Ｃ】図２Ｂの反射防止板の部分拡大図である。
【図３Ａ】プラズマ処理前後の、異なる光学波長下でのＰＭＭＡ基材の透過率を比較する図である。
【図３Ｂ】プラズマ処理前後の、異なる光学波長下でのガラス基材の透過率を比較する図である。
【図３Ｃ】プラズマ処理前後の、異なる光学波長下での未研磨シリコンウェハの反射率を比較する図である。
【図３Ｄ】プラズマ処理前後の、異なる光学波長下での研磨済みシリコンウェハの反射率を比較する図である。
【図４】本発明の第２の実施形態による、反射防止板の形成プロセスのフローチャートである。
【図５Ａ】被処理物体及び大気圧プラズマ装置を示す図である。
【図５Ｂ】大気圧プラズマコーティングによって形成された反射防止板を示す図である。
【図５Ｃ】図５Ｂの反射防止板の部分拡大図である。
【図６】異なるコーティングモノマーによるプラズマコーティング前後の、異なる光学波長下でのガラス基材の透過率を比較する図である。
【図７】本発明の第２の実施形態による、反射防止板の積層薄膜の形成プロセスのフローチャートである。
【図８】二重層の積層薄膜を有する反射防止板を示す図である。
【図９】プラズマ処理前、及び二重層の反射防止板を形成した後の、異なる光学波長下でのＰＣ基材の反射率を比較する図である。
【図１０】多層積層薄膜を有する反射防止板４００ａを示す図である。
【図１１】プラズマ処理前、及び多層反射防止板を形成した後の、異なる光学波長下でのＰＣ基材の反射率を比較する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
大気圧プラズマ（Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｐｌａｓｍａ）は、大気圧で、又は大気圧近くで生成されるプラズマである。従来の真空プラズマ技術と比較して、大気圧プラズマシステムは、高価で重い真空装置を必要としないため、費用の点で有利である。製造プロセスの点では、種々の要素は真空チャンバの制限を受けず、したがって連続的な大量生産に適用可能である。これらの技術は、製造費用を効果的に低減することができる。
【００１４】
光が或る材料に投影されると、この材料が透明であるか否かを問わず、光の一部は反射する。そのような反射は、２つの透過媒質間の境界面において屈折率が急激に変化する場合に起こる。
【００１５】
本発明の実施形態において開示される反射防止技術によると、生体工学的な蛾の眼構造が大気圧プラズマによって形成される。蛾の眼の角膜表面は微小突起を有しており、繰り返しパターンの寸法は光の波長よりも小さい。寸法が光学波長よりも小さい場合、光波は微小構造を認識せず、その結果、表面上で観測される屈折率は深さ方向に沿って徐々に変化する。したがって、２つの透過媒質間の境界面における屈折率の劇的な変化に起因して生じる反射が低減される。蛾の目と同様の周期的なナノメートルレベルの微小突起を形成する本発明の２つの実施形態は、物体の表面上の反射率を大きく低減することができる。本発明の反射防止構造を形成する方法は、以下の実施形態において詳述される。
【００１６】
第１の実施形態
図１を参照すると、本発明の第１の実施形態による、反射防止板の形成プロセスのフローチャートが示されている。また、図２Ａを参照すると、被処理物体及び大気圧プラズマ装置の図が示されている。まず、ステップ１１に示すように、被処理物体１００を反応領域６に提供し、ここで、表面１０１を露出している被処理物体１００はプラットフォーム５上に、且つプラズマガン２の下に配置される。本発明の本実施形態では、被処理物体１００は例えば基材である。被処理物体１００の材料は、ガラス又はポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）を使用することができ、被処理物体１００は、ディスプレイのハウジング、又はショウウィンドウとして使用することができる。或いは、被処理物体１００は、ソーラーパネルを製造するためのシリコンウェハであってもよい。
【００１７】
次に、ステップ１２に示すように、プラズマ源を反応領域６に提供する。プラズマ源は、不活性ガス、空気、窒素、酸素、クロロフルオロカーボン（ＣＦＣ）化合物ガス、及び炭化水素化合物ガスのうちの少なくとも１つである。不活性ガスの例としては、ヘリウム、ネオン、アルゴン及びクリプトンが挙げられる。空気は例えばクリーンドライエア（ＣＤＡ）である。クロロフルオロカーボン（ＣＦＣ）化合物ガスは例えば四フッ化炭素（ＣＦ４）である。炭化水素化合物ガスは例えばアセチレン（Ｃ２Ｈ２）である。
【００１８】
さらに、本発明の技術は上記のものに限定されない。被処理物体１００の表面を処理する過程で、よりよい効果を達成するために、プラズマ源として使用されるガスは、被処理物体１００に合わせて変えてもよい。例えば、被処理物体１００の材料がガラス又はシリコンウェハである場合、好ましくはプラズマ源としてアルゴンが使用される。被処理物体１００の材料がＰＭＭＡである場合、プラズマ源としては好ましくは窒素（Ｎ２）と四フッ化炭素（ＣＦ４）との混合ガスを使用する。
【００１９】
次いで、ステップ１３に示すように、反応領域６の圧力は、約７６０ｔｏｒｒである大気圧に維持される。プラズマ源として使用されるガスを解離及び噴出させてプラズマ４を形成することができるように、プラズマガン２に電界が印加される。しかし、本発明の技術は上記に限定されない。反応領域６における圧力が１００ｔｏｒｒ〜７６０ｔｏｒｒに維持されるならば、やはり本発明の同じ効果を達成することができる。
【００２０】
次に、工程１４に示すように、被処理物体１００の基材の表面がプラズマ４によって処理される。反応領域６における圧力はおよそ大気圧に維持されているため、反応領域６において発生するプラズマのイオン濃度は、低圧環境において発生するイオン濃度よりも高い。したがって、大気圧プラズマによって生成されるイオン衝撃、加熱効果、及びエッチング効果が増大し、よって、画一的な微小突起を被処理物体１００の表面１０１上に形成することができる。
【００２１】
本発明の本実施形態のステップ１１〜１４は、大気圧プラズマシステムにおいて行なわれるのが好ましく、これらのステップの順番は限定されない。大気圧プラズマシステムは、例えば、大気圧プラズマグロー放電、大気圧ジェットプラズマ、大気圧プラズマトーチ、大気圧表面誘電体バリア放電（surface dielectric barrier discharge）等のタイプのプラズマのうちの少なくとも１つを生成することができる。
【００２２】
図２Ｂを参照すると、大気圧プラズマ処理後の反射防止板の図が示されている。反射防止板１００ａの処理後には、入射面１０１ａが多くの周期的なナノメートルレベルの微小突起１１０を有する。図２Ｃを参照すると、図２Ｂの反射防止板の部分拡大図が示されている。好ましくは、微小突起１１０の平均幅Ｄ１は１０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲内であり、反射防止板１００ａの入射面１０１ａに対する微小突起１１０の粗さは、１００ｎｍよりも小さい。本発明の本実施形態では、粗さは、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）によって測定される。
【００２３】
図３Ａを参照すると、プラズマ処理前後の、異なる光学波長下でのＰＭＭＡ基材の透過率を比較する図が示されている。図３Ａに示すように、曲線３１はプラズマ処理前のＰＭＭＡ基材の透過率曲線であり、曲線３２はプラズマ処理後のＰＭＭＡ基材の透過率曲線である。図３Ａに示すように、光学波長４５０ｎｍ〜７５０ｎｍ内でのＰＭＭＡ基材の透過率は、プラズマ処理後に著しく改善される。
【００２４】
図３Ｂを参照すると、プラズマ処理前後の、異なる光学波長下でのガラス基材の透過率を比較する図が示されている。図３Ｂに示すように、曲線３３はプラズマ処理前のガラス基材の透過率曲線であり、曲線３４及び３５はそれぞれ、プラズマガンをガラス基材から７ｍｍの距離及び５ｍｍの距離に保った、プラズマ処理後のガラス基材の透過率曲線である。プラズマガンが基材に近づくほど、プラズマが有するエネルギーは高くなる。図３Ｂに示すように、ガラス基材の透過率は、プラズマ処理後に著しく改善される。
【００２５】
図３Ｃ及び図３Ｄを参照する。図３Ｃは、プラズマ処理前後の、異なる光学波長下での未研磨シリコンウェハの反射率を比較する図である。図３Ｄは、プラズマ処理前後の、異なる光学波長下での研磨済みシリコンウェハの反射率を比較する図である。図３Ｃに示すように、曲線３６はプラズマ処理前の未研磨単結晶シリコンウェハの反射率曲線であり、曲線３７ａ及び３７ｂはそれぞれ、プラズマ処理後の未研磨単結晶シリコンウェハの反射率曲線である。曲線３７ａ及び曲線３７ｂはそれぞれ、プラズマガンを単結晶シリコンウェハ表面から６ｍｍの距離及び４ｍｍの距離に保った、処理後の単結晶シリコンウェハの反射率である。図３Ｄに示すように、曲線３８はプラズマ処理前の研磨済み単結晶シリコンウェハの反射率曲線であり、曲線３９ａ及び３９ｂはそれぞれ、プラズマ処理後の研磨済み単結晶シリコンウェハの反射率曲線である。曲線３９ａ及び曲線３９ｂはそれぞれ、プラズマガンを単結晶シリコンウェハ表面から６ｍｍの距離及び４ｍｍの距離に保った、単結晶シリコンウェハの反射率である。図３Ｃ及び図３Ｄに示すように、プラズマ処理後、シリコンウェハの反射率は大きく低減し、シリコンウェハから作製されたソーラーパネルの光利用率は大きく高まる。
【００２６】
第２の実施形態
第２の実施形態の反射防止板は、大気圧プラズマコーティングによって微小突起を形成するという点において第１の実施形態の反射防止板とは異なる。図４を参照すると、本発明の第２の実施形態による反射防止板の形成プロセスのフローチャートが示されている。また、図５Ａを参照すると、被処理物体及び大気圧プラズマ装置の図が示されている。
【００２７】
まず、ステップ２１に示すように、被コーティング物体２００を反応領域６に提供し、ここで、表面２０１を露出している被コーティング物体２００は、プラットフォーム５上に、且つプラズマガン２の下に配置される。本発明の本実施形態では、被コーティング物体２００は例えば基材である。被コーティング物体２００の材料は、ポリカーボネート（ＰＣ）、ＰＭＭＡ、シリコンウェハ又はガラスである。
【００２８】
次に、ステップ２２に示すように、プラズマ源を反応領域６に提供する。プラズマ源は、不活性ガス、空気、窒素、酸素、クロロフルオロカーボン（ＣＦＣ）化合物ガス、及び炭化水素化合物ガスのうちの少なくとも１つである。不活性ガスの例としては、ヘリウム、ネオン、アルゴン及びクリプトンが挙げられる。空気は例えばクリーンドライエアである。クロロフルオロカーボン（ＣＦＣ）化合物ガスは例えば四フッ化炭素である。炭化水素化合物ガスは例えばアセチレンである。
【００２９】
次いで、ステップ２３に示すように、コーティングモノマーを反応領域６に提供する。ステップ２３では、好ましくは、コーティングモノマーは、搬送ガスによって反応領域６へ搬送される。搬送ガスは、不活性ガス、空気、窒素、酸素、クロロフルオロカーボン（ＣＦＣ）化合物ガス、及び炭化水素化合物ガスのうちの少なくとも１つを含む。コーティングモノマーは、酸化ケイ素、フッ化ケイ素酸化物（fluosilicate oxides）、金属酸化物、飽和炭化水素化合物、及び不飽和炭化水素化合物のうちの少なくとも１つを含む。酸化ケイ素の例としては、ヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳＮ）、ヘキサメチルジシロキサン（ＨＭＤＳＯ）、及びテトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）が挙げられる。フッ化ケイ素酸化物の例としては、フルオロアルキルシラン（ＦＡＳ）が挙げられる。金属酸化物の例としては、チタンイソプロポキシド（ＴＩＰ）及び硝酸亜鉛（Ｚｎ（ＮＯ３）２）が挙げられる。飽和炭化水素化合物、不飽和炭化水素化合物の例としては、ヘキサフルオロベンゼン（Ｃ６Ｆ６）、四フッ化炭素（ＣＦ４）及びアセチレン（Ｃ２Ｈ２）が挙げられる。
【００３０】
次に、ステップ２４に示すように、プラズマ源として使用されるガスを解離して大気圧のプラズマ４を形成し、プラズマ４がコーティングモノマーと反応することができるようにする。コーティングモノマーは、プラズマの高エネルギー電子又はイオンによってラジカル基又はより小さい構造に破壊されると、より容易に均一な薄膜を生成するように堆積する。
【００３１】
次に、ステップ２５に示すように、プラズマ破壊によって被コーティング物体２００の基材表面２０１上に堆積したコーティングモノマーは、再重合されて複数の微小突起を有する薄膜を形成する。酸化ケイ素又はフッ化ケイ素酸化物がコーティングモノマーとして使用される場合に、酸化ケイ素薄膜が形成される。金属酸化物がコーティングモノマーとして使用される場合、金属酸化物薄膜が形成される。飽和炭化水素化合物又は不飽和炭化水素化合物がコーティングモノマーとして使用される場合、炭素薄膜又はダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）薄膜が形成される。
【００３２】
図５Ｂを参照すると、大気圧コーティングにおいてプラズマによって形成される反射防止板の図が示されている。反射防止板２００ａは、コーティングによって形成される単層の反射防止薄膜２１０と、被コーティング物体２００とを含む。反射防止薄膜２１０の入射面２１１は、多くの周期的なナノメートルレベルの微小突起２１５を有する。図５Ｃを参照すると、図５Ｂの反射防止板の部分拡大図が示されている。好ましくは、個々の微小突起２１５の平均幅Ｄ２は１０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲内であり、反射防止薄膜２１０の入射面２１１に対する微小突起２１５の粗さは１００ｎｍよりも小さい。本発明の本実施形態でも同様に、粗さは原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）によって測定される。
【００３３】
その上、上記で開示されたステップ２１〜２５は、好ましくは、被コーティング物体２００の温度を制御することを含む。被コーティング物体２００の温度は好ましくは、薄膜２１０がより良好な品質を有することができるように１０℃〜１００℃の範囲内である。
【００３４】
同様に、本発明の本実施形態のステップ２１〜２５は、大気圧プラズマシステムにおいて行なわれるのが好ましく、これらのステップの順番は限定されない。大気圧プラズマシステムは、例えば、大気圧プラズマグロー放電、大気圧ジェットプラズマ、大気圧プラズマトーチ、大気圧表面誘電体バリア放電等のタイプのプラズマのうちの少なくとも１つを生成することができる。
【００３５】
図６を参照すると、異なるコーティングモノマーによるプラズマコーティング前後の、異なる光学波長下でのガラス基材の透過率を比較する図が示されている。図６に示すように、曲線６１はプラズマコーティング処理前のガラス基材の透過率曲線であり、曲線６２、６３及び６４はそれぞれ、ＨＭＤＳＮ、水素と窒素の混合ガス、及びアルゴンをガラス基材をコーティングするためのプラズマ源として使用したガラス基材の透過率曲線である。図６に示すように、どのガスがプラズマ源として使用されるかを問わず、ガラス基材の透過率はプラズマコーティング処理後に著しく改善される。
【００３６】
図７は、本発明の第２の実施形態による、反射防止板の積層薄膜の形成プロセスのフローチャートである。図５Ａに示す被コーティング物体及び大気圧プラズマ装置が、説明のためにここで用いられる。積層薄膜を形成するプロセスは、ステップ７１から開始し、このステップは図４のステップ２１と同様であり、ここでは繰り返さない。被コーティング物体２００の材料は、ＰＣ、ＰＭＭＡ、シリコンウェハ又はガラスであり得る。この場合、被コーティング物体２００の材料は例えばＰＣである。
【００３７】
次に、ステップ７２に示すように、第１のプラズマ源を反応領域６に提供する。このステップは図４のステップ２２と同様であるためここでは繰り返さない。プラズマ源を駆動する方法によると、第１のプラズマ源は、交流（ＡＣ）プラズマ源又は高周波（ＲＦ）プラズマ源であり得る。第１のプラズマ源は例えばＡＣプラズマ源である。
【００３８】
次いで、ステップ７３に示すように、第１のコーティングモノマーを反応領域６に提供する。このステップは図４のステップ２３と同様であるためここでは繰り返さない。第１のコーティングモノマーは、酸化ケイ素、フッ化ケイ素酸化物、金属酸化物、飽和炭化水素化合物、及び不飽和炭化水素化合物のうちの少なくとも１つを含む。
【００３９】
次に、ステップ７４に示すように、第１のプラズマ源として使用されるガスを解離して大気圧のプラズマを形成し、プラズマが第１のコーティングモノマーと反応することができるようにする。このステップは図４のステップ２４と同様であるためここでは繰り返さない。
【００４０】
次いで、ステップ７５に示すように、プラズマ破壊によって被コーティング物体２００の基材表面２０１上に堆積された第１のコーティングモノマーは、再重合されて複数の第１の微小突起を有する第１の薄膜を形成する。図８を参照すると、二重層積層薄膜を有する反射防止板３００ａが示されている。第１のプラズマ源はＡＣプラズマ源であるため、これによって、迅速に薄膜を形成し、第１の薄膜の構造を多孔質にすることができる。図８に示すように、第１の薄膜３１０は多孔質構造であり、複数の第１の微小突起３１５を有する。多孔質構造の反射率は、密な構造の反射率よりも小さい。
【００４１】
酸化ケイ素又はフッ化ケイ素酸化物が第１のコーティングモノマーとして使用される場合、酸化ケイ素薄膜が形成される。金属酸化物が第１のコーティングモノマーとして使用される場合、金属酸化物薄膜が形成される。飽和炭化水素化合物又は不飽和炭化水素化合物が第１のコーティングモノマーとして使用される場合、炭素薄膜又はＤＬＣ薄膜が形成される。
【００４２】
第２の薄膜の製造は以下のように行なわれる。ステップ７６に示すように、第２のプラズマ源を反応領域６に提供する。第２のプラズマ源は、プラズマ源を駆動する方法において第１のプラズマ源とは異なり、したがって、異なる特性を有する薄膜構造を形成する。第２のプラズマ源はＡＣプラズマ源又はＲＦプラズマ源であり得る。この実施形態において第１のプラズマ源はＡＣプラズマ源であるため、第２のプラズマ源は例えばＲＦプラズマ源である。
【００４３】
ステップ７７に示すように、第２のコーティングモノマーを反応領域６に提供する。第２のコーティングモノマーの材料は、第１のコーティングモノマーの材料と同じであっても、又は異なっていてもよい。すなわち、第２のコーティングモノマーは、酸化ケイ素、フッ化ケイ素酸化物、金属酸化物、飽和炭化水素化合物、及び不飽和炭化水素化合物のうちの少なくとも１つを含む。
【００４４】
次に、ステップ７８に示すように、第２のプラズマ源として使用されるガスを解離して大気圧の別のプラズマを形成し、プラズマが第２のコーティングモノマーと反応することができるようにする。
【００４５】
次いで、ステップ７９及び図８に示すように、プラズマ破壊によって第１の薄膜３１０上に堆積された第２のコーティングモノマーは、再重合され、第１の微小突起３１５に対応する複数の第２の微小突起３２５を有する第２の薄膜３２０を形成する。第２のプラズマ源はＲＦプラズマ源であるため、薄膜を形成する速度はＡＣプラズマ源の速度よりも遅い。したがって、第２の薄膜３２０の構造は、第１の薄膜３１０の構造より密であり且つより剛性であるため、下にある層を損傷から保護することができる。
【００４６】
好ましくは、第２の薄膜（あるいは密な構造）３２０の厚さは５ｎｍ〜５００ｎｍの範囲内である。第１の薄膜３１０（あるいは多孔質構造）の厚さは５ｎｍ〜５００ｎｍの範囲内である。
【００４７】
その後、ステップ８０に示すように、積層薄膜の製造を終了するか否かを決定する。積層薄膜３０１が二重層構造として予め決められている場合、積層薄膜３０１の製造は終了する。そうでなければ、プロセスは、ステップ７２に戻り、別の第１の薄膜３１０を形成する。
【００４８】
図９は、プラズマ処理前、及び二重層の反射防止板３００ａを形成した後の、異なる光学波長下でのＰＣ基材の反射率を比較する図である。曲線９１はプラズマ処理前のＰＣ基材の反射率曲線であり、曲線９２はプラズマ処理後のＰＣ基材の反射率曲線である。ＰＣ基材の反射率はプラズマ処理後に大きく低減されることが観察される。
【００４９】
図１０は、多層積層薄膜を有する反射防止板４００ａの図である。反射防止板４００ａは、３つの第１の薄膜４１０及び３つの第２の薄膜４２０を有する積層薄膜４０１を有するという点において反射防止板３００ａと異なる。第１の薄膜４１０及び第２の薄膜４２０は、物体２００上に交互に積層され、この場合、第１の薄膜４１０はそれぞれ、ＲＦプラズマ源によって形成される密な構造とすることができ、第２の薄膜４２０はそれぞれ、ＡＣプラズマ源によって形成される多孔質構造とすることができる。
【００５０】
第１の薄膜４１０（すなわち密な構造）及び第２の薄膜４２０（すなわち多孔質構造）の厚さは、同じであっても異なっていてもよい。好ましくは、各薄膜の厚さは５ｎｍ〜５００ｎｍの範囲内である。第１の薄膜４１０及び第２の薄膜４２０の配置は、最外層が、反射防止板４００ａを保護する密な構造すなわち剛性層である第１の薄膜４１０であるように、入れ替えてもよい。
【００５１】
図１１は、プラズマ処理前、及び多層反射防止板４００ａを形成した後の、異なる光学波長下でのＰＣ基材の反射率を比較する図である。曲線１１１はプラズマ処理前のＰＣ基材の反射率曲線であり、曲線１１２はプラズマ処理後のＰＣ基材の反射率曲線である。この場合も、ＰＣ基材の反射率はプラズマ処理後に大きく低減されることが観察される。
【００５２】
本発明の上記実施形態において開示された反射防止板及びその反射防止構造を製造する方法によると、模擬的な蛾の眼の表面構造が大気圧プラズマによって形成され、その結果、フレームを見ることを困難にするディスプレイ上の光反射の発生が低減し、入射光の割合を増加させることによって光の利用率が増加する。大気圧でのプラズマによる製造プロセスは、真空にするための時間を節減し、低費用材料を使用し、且つ汚染物質を生成しないという利点を有し、したがって製造費用を大きく低減する。表面処理方法及びコーティング方法の両方は物体の形状によって制限されず、したがって、複雑な幾何学的形状を有する基材上に反射防止構造を形成することができる。
【００５３】
本発明の例として、好ましい実施形態に関して説明したが、本発明はこれらに限定されないことを理解されたい。逆に、本発明は、様々な変更形態並びに同様の構成及び手順をカバーすることが意図され、したがって添付の特許請求の範囲は、そのような変更形態並びに同様の構成及び手順を全て包含するように最も広範に解釈されるべきである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
反射防止構造を製造する方法であって、
（ａ）被処理物体を反応領域に提供すること、
（ｂ）プラズマ源を前記反応領域に提供すること、
（ｃ）大気圧において前記プラズマ源を解離して、プラズマを形成すること、及び
（ｄ）前記被処理物体の表面にプラズマ処理を行ない、該被処理物体の該表面上に複数の微小突起を形成すること、
を含む、方法。
【請求項２】
前記プラズマ源は、不活性ガス、空気、窒素、酸素、クロロフルオロカーボン（ＣＦＣ）化合物ガス、及び炭化水素化合物ガスのうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記被処理物体はポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）製である、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記プラズマ源はアルゴンである、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記被処理物体の材料はガラス又はシリコンウェハである、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記プラズマ源はアルゴンと四フッ化炭素との混合ガスである、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記ステップ（ａ）〜（ｄ）は大気圧プラズマシステムにおいて行なわれる、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記大気圧プラズマシステムは、大気圧グロー放電、大気圧ジェットプラズマ、大気圧プラズマトーチ、及び大気圧表面誘電体バリア放電等のタイプのプラズマのうちの少なくとも１つを生成する、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
反射防止構造を製造する方法であって、
（ａ）被コーティング物体を反応領域に提供すること、
（ｂ）第１のプラズマ源を前記反応領域に提供すること、
（ｃ）第１のコーティングモノマーを前記反応領域に提供すること、
（ｄ）大気圧において前記第１のプラズマ源を解離し、前記第１のコーティングモノマーと反応するプラズマを形成すること、及び
（ｅ）前記第１のコーティングモノマーを前記被コーティング物体の表面上に堆積し、複数の第１の微小突起を有する第１の薄膜を形成すること、
を含む、方法。
【請求項１０】
前記被コーティング物体の温度を制御することをさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記被コーティング物体の前記温度は、１０℃〜１００℃の範囲内である、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記被コーティング物体の材料は、ＰＭＭＡ、シリコンウェハ、ポリカーボネート（ＰＣ）、及びガラスのうちの少なくとも１つを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
前記第１のプラズマ源は、不活性ガス、空気、窒素、酸素、クロロフルオロカーボン化合物ガス、及び炭化水素化合物ガスのうちの少なくとも１つを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１４】
前記ステップ（ｃ）において、前記第１のコーティングモノマーは搬送ガスによって前記反応領域へ搬送される、請求項９に記載の方法。
【請求項１５】
前記搬送ガスは、不活性ガス、空気、窒素、酸素、クロロフルオロカーボン化合物ガス、及び炭化水素化合物ガスのうちの少なくとも１つを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記第１のコーティングモノマーは、酸化ケイ素、フッ化ケイ素酸化物、金属酸化物、飽和炭化水素化合物、及び不飽和炭化水素化合物のうちの少なくとも１つを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１７】
前記ステップ（ａ）〜（ｅ）は大気圧プラズマシステムにおいて行なわれる、請求項９に記載の方法。
【請求項１８】
前記大気圧プラズマシステムは、大気圧グロー放電、大気圧ジェットプラズマ、大気圧プラズマトーチ、及び大気圧表面誘電体バリア放電等のタイプのプラズマのうちの少なくとも１つを生成する、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
（ｆ）第２のプラズマ源を前記反応領域に提供すること、
（ｇ）第２のコーティングモノマーを前記反応領域に提供すること、
（ｈ）大気圧において前記第２のプラズマ源を解離し、前記第２のコーティングモノマーと反応する別のプラズマを形成すること、及び
（ｉ）前記第２のコーティングモノマーを前記第１の薄膜上に堆積し、前記第１の微小突起に対応する複数の第２の微小突起を有する第２の薄膜を形成すること、
をさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項２０】
前記第１のプラズマ源を駆動する方法は、前記第２のプラズマ源を駆動する方法とは異なる、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記第１のプラズマ源は、交流プラズマ源又は高周波プラズマ源である、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
入射面を有する反射防止板であって、該入射面に配置される複数の微小突起を有し、該微小突起それぞれの平均幅は１０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲内である、反射防止板。
【請求項２３】
前記入射面に対する前記微小突起の粗さは、１００ｎｍよりも小さい、請求項２２に記載の反射防止板。
【請求項２４】
前記反射防止板の材料は、ガラス、シリコンウェハ、ＰＣ及びＰＭＭＡのうちの少なくとも１つを含む、請求項２２に記載の反射防止板。
【請求項２５】
基材と、
前記微小突起を有する、前記基材上に配置される単一層の薄膜と、
をさらに備える、請求項２２に記載の反射防止板。
【請求項２６】
基材と、
前記基材上に配置される積層薄膜であって、前記微小突起を形成する第１の薄膜及び第２の薄膜を少なくとも有し、前記第１の薄膜は前記基材及び前記第２の薄膜間に配置され、該第１の薄膜の反射率は、該第２の薄膜の反射率と同じではない、積層薄膜と、
をさらに備える、請求項２２に記載の反射防止板。
【請求項２７】
前記第１の薄膜の構造は、多孔質構造又は密な構造である、請求項２６に記載の反射防止板。
【請求項２８】
前記密な構造の厚さは、前記反射防止板が適用される光源の波長の約１／４である、請求項２７に記載の反射防止板。
【請求項２９】
前記多孔質構造の厚さは、５ｎｍ〜５００ｎｍの範囲内である、請求項２７に記載の反射防止板。
【請求項３０】
前記第１の薄膜の材料は、酸化ケイ素、フッ化ケイ素酸化物、金属酸化物、飽和炭化水素化合物、及び不飽和炭化水素化合物のうちの少なくとも１つを含む、請求項２６に記載の反射防止板。
【請求項１】
反射防止構造を製造する方法であって、
（ａ）被処理物体を反応領域に提供すること、
（ｂ）プラズマ源を前記反応領域に提供すること、
（ｃ）大気圧において前記プラズマ源を解離して、プラズマを形成すること、及び
（ｄ）前記被処理物体の表面にプラズマ処理を行ない、該被処理物体の該表面上に複数の微小突起を形成すること、
を含む、方法。
【請求項２】
前記プラズマ源は、不活性ガス、空気、窒素、酸素、クロロフルオロカーボン（ＣＦＣ）化合物ガス、及び炭化水素化合物ガスのうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記被処理物体はポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）製である、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記プラズマ源はアルゴンである、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記被処理物体の材料はガラス又はシリコンウェハである、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記プラズマ源はアルゴンと四フッ化炭素との混合ガスである、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記ステップ（ａ）〜（ｄ）は大気圧プラズマシステムにおいて行なわれる、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記大気圧プラズマシステムは、大気圧グロー放電、大気圧ジェットプラズマ、大気圧プラズマトーチ、及び大気圧表面誘電体バリア放電等のタイプのプラズマのうちの少なくとも１つを生成する、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
反射防止構造を製造する方法であって、
（ａ）被コーティング物体を反応領域に提供すること、
（ｂ）第１のプラズマ源を前記反応領域に提供すること、
（ｃ）第１のコーティングモノマーを前記反応領域に提供すること、
（ｄ）大気圧において前記第１のプラズマ源を解離し、前記第１のコーティングモノマーと反応するプラズマを形成すること、及び
（ｅ）前記第１のコーティングモノマーを前記被コーティング物体の表面上に堆積し、複数の第１の微小突起を有する第１の薄膜を形成すること、
を含む、方法。
【請求項１０】
前記被コーティング物体の温度を制御することをさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記被コーティング物体の前記温度は、１０℃〜１００℃の範囲内である、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記被コーティング物体の材料は、ＰＭＭＡ、シリコンウェハ、ポリカーボネート（ＰＣ）、及びガラスのうちの少なくとも１つを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
前記第１のプラズマ源は、不活性ガス、空気、窒素、酸素、クロロフルオロカーボン化合物ガス、及び炭化水素化合物ガスのうちの少なくとも１つを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１４】
前記ステップ（ｃ）において、前記第１のコーティングモノマーは搬送ガスによって前記反応領域へ搬送される、請求項９に記載の方法。
【請求項１５】
前記搬送ガスは、不活性ガス、空気、窒素、酸素、クロロフルオロカーボン化合物ガス、及び炭化水素化合物ガスのうちの少なくとも１つを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記第１のコーティングモノマーは、酸化ケイ素、フッ化ケイ素酸化物、金属酸化物、飽和炭化水素化合物、及び不飽和炭化水素化合物のうちの少なくとも１つを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１７】
前記ステップ（ａ）〜（ｅ）は大気圧プラズマシステムにおいて行なわれる、請求項９に記載の方法。
【請求項１８】
前記大気圧プラズマシステムは、大気圧グロー放電、大気圧ジェットプラズマ、大気圧プラズマトーチ、及び大気圧表面誘電体バリア放電等のタイプのプラズマのうちの少なくとも１つを生成する、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
（ｆ）第２のプラズマ源を前記反応領域に提供すること、
（ｇ）第２のコーティングモノマーを前記反応領域に提供すること、
（ｈ）大気圧において前記第２のプラズマ源を解離し、前記第２のコーティングモノマーと反応する別のプラズマを形成すること、及び
（ｉ）前記第２のコーティングモノマーを前記第１の薄膜上に堆積し、前記第１の微小突起に対応する複数の第２の微小突起を有する第２の薄膜を形成すること、
をさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項２０】
前記第１のプラズマ源を駆動する方法は、前記第２のプラズマ源を駆動する方法とは異なる、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記第１のプラズマ源は、交流プラズマ源又は高周波プラズマ源である、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
入射面を有する反射防止板であって、該入射面に配置される複数の微小突起を有し、該微小突起それぞれの平均幅は１０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲内である、反射防止板。
【請求項２３】
前記入射面に対する前記微小突起の粗さは、１００ｎｍよりも小さい、請求項２２に記載の反射防止板。
【請求項２４】
前記反射防止板の材料は、ガラス、シリコンウェハ、ＰＣ及びＰＭＭＡのうちの少なくとも１つを含む、請求項２２に記載の反射防止板。
【請求項２５】
基材と、
前記微小突起を有する、前記基材上に配置される単一層の薄膜と、
をさらに備える、請求項２２に記載の反射防止板。
【請求項２６】
基材と、
前記基材上に配置される積層薄膜であって、前記微小突起を形成する第１の薄膜及び第２の薄膜を少なくとも有し、前記第１の薄膜は前記基材及び前記第２の薄膜間に配置され、該第１の薄膜の反射率は、該第２の薄膜の反射率と同じではない、積層薄膜と、
をさらに備える、請求項２２に記載の反射防止板。
【請求項２７】
前記第１の薄膜の構造は、多孔質構造又は密な構造である、請求項２６に記載の反射防止板。
【請求項２８】
前記密な構造の厚さは、前記反射防止板が適用される光源の波長の約１／４である、請求項２７に記載の反射防止板。
【請求項２９】
前記多孔質構造の厚さは、５ｎｍ〜５００ｎｍの範囲内である、請求項２７に記載の反射防止板。
【請求項３０】
前記第１の薄膜の材料は、酸化ケイ素、フッ化ケイ素酸化物、金属酸化物、飽和炭化水素化合物、及び不飽和炭化水素化合物のうちの少なくとも１つを含む、請求項２６に記載の反射防止板。
【図１】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図３Ｄ】
【図４】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図５Ｃ】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図３Ｄ】
【図４】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図５Ｃ】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００９−１７５７２９（Ｐ２００９−１７５７２９Ａ）
【公開日】平成２１年８月６日（２００９．８．６）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２００８−３３３８７３（Ｐ２００８−３３３８７３）
【出願日】平成２０年１２月２６日（２００８．１２．２６）
【出願人】（５０１２７４６６５）インダストリアル テクノロジー リサーチ インスティテュート (7)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年８月６日（２００９．８．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３３３８７３（Ｐ２００８−３３３８７３）
【出願日】平成２０年１２月２６日（２００８．１２．２６）
【出願人】（５０１２７４６６５）インダストリアル テクノロジー リサーチ インスティテュート (7)
【Ｆターム（参考）】
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