JP2003279716A - 回折光学素子の製造法 - Google Patents
回折光学素子の製造法Info
- Publication number
- JP2003279716A JP2003279716A JP2002078024A JP2002078024A JP2003279716A JP 2003279716 A JP2003279716 A JP 2003279716A JP 2002078024 A JP2002078024 A JP 2002078024A JP 2002078024 A JP2002078024 A JP 2002078024A JP 2003279716 A JP2003279716 A JP 2003279716A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical element
- group
- electron beam
- polysiloxane
- resist pattern
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Materials For Photolithography (AREA)
- Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】電子線描画により、微細なレジストパターンが
形成された回折光学素子を好適に製造できる新規な方法
を提供すること。 【解決手段】（Ａ）一般式 ＲnＳｉＯ(4-n)/2
（Ｉ） （式中、Ｒは、アルキル基、アリール基、アルケニル
基、アラルキル基又は水素原子を示す。ｎは、０＜ｎ≦
２の範囲の数である。）で表され、その重量平均分子量
が１０万〜１００万であるポリシロキサンを樹脂成分と
して含有するレジスト組成物を、基材に塗布、乾燥して
製膜し、次いで（Ｂ）得られた塗膜上に電子線描画し、
現像してレジストパターンを形成することを特徴とする
回折光学素子の製造法、並びにこれにより得られる回折
光学素子。
形成された回折光学素子を好適に製造できる新規な方法
を提供すること。 【解決手段】（Ａ）一般式 ＲnＳｉＯ(4-n)/2
（Ｉ） （式中、Ｒは、アルキル基、アリール基、アルケニル
基、アラルキル基又は水素原子を示す。ｎは、０＜ｎ≦
２の範囲の数である。）で表され、その重量平均分子量
が１０万〜１００万であるポリシロキサンを樹脂成分と
して含有するレジスト組成物を、基材に塗布、乾燥して
製膜し、次いで（Ｂ）得られた塗膜上に電子線描画し、
現像してレジストパターンを形成することを特徴とする
回折光学素子の製造法、並びにこれにより得られる回折
光学素子。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、計算機ホログラム
（ＣＧＨ）、回折格子、マイクロレンズ、プリズム等の
回折光学素子の新規な製造法に関する。
（ＣＧＨ）、回折格子、マイクロレンズ、プリズム等の
回折光学素子の新規な製造法に関する。
【０００２】
【従来の技術】現代のオプトエレクトロニクス社会で
は、高効率の光学素子が通信、情報処理分野で必要とさ
れる。とりわけ、光デバイスの微小化とともに、光学素
子の軽量化・薄型化・集積化がさらに進み、光の利用効
率を上げることが一つの課題となっている。
は、高効率の光学素子が通信、情報処理分野で必要とさ
れる。とりわけ、光デバイスの微小化とともに、光学素
子の軽量化・薄型化・集積化がさらに進み、光の利用効
率を上げることが一つの課題となっている。
【０００３】そのため、従来の光の現象を幾何光学的に
利用した屈折型光学素子だけでなく、光の回折現象をも
効果的に利用して機能する回折光学素子の作製が必要と
なっている。この素子は、通常、波長オーダーの微小な
高さ変調、または屈折率分布が形成された構造を有する
ものである。また、高さ変調をさらに進めたレジストパ
ターンの断面形状が階段形状である素子の簡易な製造法
が不可欠なものとなっている。
利用した屈折型光学素子だけでなく、光の回折現象をも
効果的に利用して機能する回折光学素子の作製が必要と
なっている。この素子は、通常、波長オーダーの微小な
高さ変調、または屈折率分布が形成された構造を有する
ものである。また、高さ変調をさらに進めたレジストパ
ターンの断面形状が階段形状である素子の簡易な製造法
が不可欠なものとなっている。
【０００４】格子の断面形状がＮ段の階段構造である回
折光学素子の回折効率（％）は、式[[sin(π/N)]／(π/
N)]2×１００によって計算可能なことが知られている。
この式に、例えばＮ＝８を代入すれば、９５％という結
果が得られる。従来の方法では、Ｎ種類のマスクパター
ンを用いて、フォトリソグラフィ技術を応用してＮ回の
プロセスを繰り返すことにより、格子の断面形状が２N
段の階段構造を形成してきた。例えば、３種類のマスク
パターンを用いれば、８段の階段構造を有した回折光学
素子がえられる。
折光学素子の回折効率（％）は、式[[sin(π/N)]／(π/
N)]2×１００によって計算可能なことが知られている。
この式に、例えばＮ＝８を代入すれば、９５％という結
果が得られる。従来の方法では、Ｎ種類のマスクパター
ンを用いて、フォトリソグラフィ技術を応用してＮ回の
プロセスを繰り返すことにより、格子の断面形状が２N
段の階段構造を形成してきた。例えば、３種類のマスク
パターンを用いれば、８段の階段構造を有した回折光学
素子がえられる。
【０００５】このような回折格子をはじめ、計算機ホロ
グラム（ＣＧＨ）、マイクロレンズ、プリズム等の回折
又は屈折光学素子の中には、光学ガラスを表面研磨して
作成する従来の光学素子製造技術では作成困難なものも
求められるようになって来ている。例えば、機械的な作
製（例えば精密旋盤）では４μｍが限界でありそれ以下
の最小加工寸法のものは加工できない。また、単純図形
の繰り返しパターンは２光束干渉露光で古くから作製さ
れているが、これ以外のパターンは電子線描画でしか作
製できない。
グラム（ＣＧＨ）、マイクロレンズ、プリズム等の回折
又は屈折光学素子の中には、光学ガラスを表面研磨して
作成する従来の光学素子製造技術では作成困難なものも
求められるようになって来ている。例えば、機械的な作
製（例えば精密旋盤）では４μｍが限界でありそれ以下
の最小加工寸法のものは加工できない。また、単純図形
の繰り返しパターンは２光束干渉露光で古くから作製さ
れているが、これ以外のパターンは電子線描画でしか作
製できない。
【０００６】一般に電子線描画は描画時間でスループッ
トが制限される。描画時間はレジストの電子線に対する
感度が高いほど、短くなる。ここで、感度は所定のパタ
ーンを発生させるために必要な電子のドーズ量で定義さ
れるため、ドーズ量が小さいほど高感度と称される。従
来の方法では、通常、レジストとしてポリメチルメタク
リレート（ＰＭＭＡ）系樹脂を主体とした材料で微小光
学素子を作製している。しかしながら、ＰＭＭＡは感度
が１００〜２００μＣ／ｃｍ2と低いため描画時間がか
かり、微小光学素子は簡単には作製できない。また、化
学増幅型レジストでは感度は高いが、電子線感度曲線の
勾配（γ）が高く、光学素子の作製には使用できない。
光学素子の作製に適切なγ値は、通常、１〜２程度とい
われている。
トが制限される。描画時間はレジストの電子線に対する
感度が高いほど、短くなる。ここで、感度は所定のパタ
ーンを発生させるために必要な電子のドーズ量で定義さ
れるため、ドーズ量が小さいほど高感度と称される。従
来の方法では、通常、レジストとしてポリメチルメタク
リレート（ＰＭＭＡ）系樹脂を主体とした材料で微小光
学素子を作製している。しかしながら、ＰＭＭＡは感度
が１００〜２００μＣ／ｃｍ2と低いため描画時間がか
かり、微小光学素子は簡単には作製できない。また、化
学増幅型レジストでは感度は高いが、電子線感度曲線の
勾配（γ）が高く、光学素子の作製には使用できない。
光学素子の作製に適切なγ値は、通常、１〜２程度とい
われている。
【０００７】従って、電子線描画により、微細なレジス
トパターンが短時間で形成でき、種々の回折光学素子を
好適に製造できる方法が要望されている。
トパターンが短時間で形成でき、種々の回折光学素子を
好適に製造できる方法が要望されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、電子
線描画により、微細なレジストパターンが形成された種
々の回折光学素子を好適に製造できる新規な方法を提供
することにある。
線描画により、微細なレジストパターンが形成された種
々の回折光学素子を好適に製造できる新規な方法を提供
することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明者は、前記従来の
要望を満たすべく鋭意研究した結果、特定のポリシロキ
サン系レジスト組成物を用いて、基板上に製膜し、次い
で電子線描画し、必要に応じて焼成することにより、前
記目的を達成できることを見出し、これに基づき本発明
を完成するに至った。
要望を満たすべく鋭意研究した結果、特定のポリシロキ
サン系レジスト組成物を用いて、基板上に製膜し、次い
で電子線描画し、必要に応じて焼成することにより、前
記目的を達成できることを見出し、これに基づき本発明
を完成するに至った。
【００１０】即ち、本発明は、以下の回折光学素子の製
造法及びこれにより得られる回折光学素子に係る。
造法及びこれにより得られる回折光学素子に係る。
【００１１】
１．（Ａ）一般式 ＲnＳｉＯ(4-n)/2 （Ｉ）
（式中、Ｒは、アルキル基、アリール基、アルケニル
基、アラルキル基又は水素原子を示す。ｎは、０＜ｎ≦
２の範囲の数である。）で表され、その重量平均分子量
が１０万〜１００万であるポリシロキサンを樹脂成分と
して含有するレジスト組成物を、基材に塗布、乾燥して
製膜し、次いで（Ｂ）得られた塗膜上に電子線描画し、
現像してレジストパターンを形成することを特徴とする
回折光学素子の製造法。
基、アラルキル基又は水素原子を示す。ｎは、０＜ｎ≦
２の範囲の数である。）で表され、その重量平均分子量
が１０万〜１００万であるポリシロキサンを樹脂成分と
して含有するレジスト組成物を、基材に塗布、乾燥して
製膜し、次いで（Ｂ）得られた塗膜上に電子線描画し、
現像してレジストパターンを形成することを特徴とする
回折光学素子の製造法。
【００１２】２．上記（Ａ）工程及び（Ｂ）工程後、更
に（Ｃ）焼成して、レジストパターンを形成しているポ
リシロキサンをＳｉＯ2に変換する上記項１に記載の製
造法。
に（Ｃ）焼成して、レジストパターンを形成しているポ
リシロキサンをＳｉＯ2に変換する上記項１に記載の製
造法。
【００１３】３．上記項１又は２の製造法により得られ
る回折光学素子。
る回折光学素子。
【００１４】
【発明の実施の形態】本発明製造法で用いるレジスト組
成物は、（Ａ）一般式 ＲnＳｉＯ(4-n)/2 （Ｉ） （式中、Ｒは、アルキル基、アリール基、アルケニル
基、アラルキル基又は水素原子を示す。ｎは、０＜ｎ≦
２の範囲の数である。）で表され、その重量平均分子量
が１０万〜１００万であるポリシロキサンを樹脂成分と
して含有するものである。
成物は、（Ａ）一般式 ＲnＳｉＯ(4-n)/2 （Ｉ） （式中、Ｒは、アルキル基、アリール基、アルケニル
基、アラルキル基又は水素原子を示す。ｎは、０＜ｎ≦
２の範囲の数である。）で表され、その重量平均分子量
が１０万〜１００万であるポリシロキサンを樹脂成分と
して含有するものである。
【００１５】上記一般式（Ｉ）において、Ｒで示される
アルキル基としては、例えばメチル基、エチル基、プロ
ピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル
基等を、アリール基としては、例えばフェニル基、トリ
ル基、キシリル基、ナフチル基等を、アルケニル基とし
ては、例えばビニル基、アリル基、ブテニル基、ペンテ
ニル基、へキセニル基等を、アラルキル基としては、例
えばベンジル基、フェネチル基等を、それぞれ挙げるこ
とができる。
アルキル基としては、例えばメチル基、エチル基、プロ
ピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル
基等を、アリール基としては、例えばフェニル基、トリ
ル基、キシリル基、ナフチル基等を、アルケニル基とし
ては、例えばビニル基、アリル基、ブテニル基、ペンテ
ニル基、へキセニル基等を、アラルキル基としては、例
えばベンジル基、フェネチル基等を、それぞれ挙げるこ
とができる。
【００１６】上記一般式（Ｉ）の上記分子量のポリシロ
キサンは、通常、電子線に対する感度＝０．１〜１５μ
Ｃ／ｃｍ2程度と高く、電子線感度曲線の勾配（γ）＝
１〜２程度である。このポリシロキサンは、γ値が比較
的低いので、例えば、最小線幅１μｍ以下でマルチレベ
ルのレジストパターンを有する回折微小光学素子を容易
に製造することができる。また、上記ポリシロキサンは
高粘度のものが容易に得られるので厚く塗布でき、その
膜厚は、例えば粘度とスピナーの回転数で制御が可能で
ある。
キサンは、通常、電子線に対する感度＝０．１〜１５μ
Ｃ／ｃｍ2程度と高く、電子線感度曲線の勾配（γ）＝
１〜２程度である。このポリシロキサンは、γ値が比較
的低いので、例えば、最小線幅１μｍ以下でマルチレベ
ルのレジストパターンを有する回折微小光学素子を容易
に製造することができる。また、上記ポリシロキサンは
高粘度のものが容易に得られるので厚く塗布でき、その
膜厚は、例えば粘度とスピナーの回転数で制御が可能で
ある。
【００１７】一般式（Ｉ）のポリシロキサンの具体例と
しては、例えば、ポリジメチルシロキサン、ポリジエチ
ルシロキサン、ポリジフェニルシロキサン、ポリメチル
フェニルシロキサン、ポリビニルメチルシロキサン、ポ
リメチルシロキサン、ポリエチルシロキサン、ポリフェ
ニルシロキサン、ポリビニルシロキサン、ポリシルセス
キオキサン、これらのポリシロキサンの原料オリゴマー
を適宜組み合わせた共重合体等を挙げることができる。
これらのポリシロキサンは、一種を又は二種以上を混合
して使用できる。
しては、例えば、ポリジメチルシロキサン、ポリジエチ
ルシロキサン、ポリジフェニルシロキサン、ポリメチル
フェニルシロキサン、ポリビニルメチルシロキサン、ポ
リメチルシロキサン、ポリエチルシロキサン、ポリフェ
ニルシロキサン、ポリビニルシロキサン、ポリシルセス
キオキサン、これらのポリシロキサンの原料オリゴマー
を適宜組み合わせた共重合体等を挙げることができる。
これらのポリシロキサンは、一種を又は二種以上を混合
して使用できる。
【００１８】原料オリゴマーを組み合わせた共重合体を
使用する場合又は二種以上のポリシロキサンを混合使用
する場合、フェニル基を有するものを使用すると電子線
に対する感度が低下し、ビニル基を有するものを使用す
ると電子線に対する感度が向上するので、これらを適宜
使用することにより、電子線感度を調節することができ
る。また、同様にして、ポリシロキサンのガラス転移点
を、調節することもできる。
使用する場合又は二種以上のポリシロキサンを混合使用
する場合、フェニル基を有するものを使用すると電子線
に対する感度が低下し、ビニル基を有するものを使用す
ると電子線に対する感度が向上するので、これらを適宜
使用することにより、電子線感度を調節することができ
る。また、同様にして、ポリシロキサンのガラス転移点
を、調節することもできる。
【００１９】また、上記ポリシロキサンは、その重量平
均分子量が１０万〜１００万程度のものを使用する。こ
の分子量範囲のものであれば、適度な粘度であり、容易
に厚く塗布することが可能である。
均分子量が１０万〜１００万程度のものを使用する。こ
の分子量範囲のものであれば、適度な粘度であり、容易
に厚く塗布することが可能である。
【００２０】尚、一般式（Ｉ）のポリシロキサンは、通
常のネガ型電子線用レジスト組成物の樹脂成分として、
公知である（特開昭６０−１４３３３４号及び特開昭６
１−８０２４３号）が、これらの公報には光学素子への
応用についての記載は無い。また、レンズ、プリズム等
の幾何光学素子として使用される成形体用のポリシロキ
サンとしても公知である（特開平７−２９４７０１号、
特開平７−３０６３０１号及び特開２００１−４０２１
５号）が、これらの公報には電子線描画による光学素子
の形成についての記載は無い。
常のネガ型電子線用レジスト組成物の樹脂成分として、
公知である（特開昭６０−１４３３３４号及び特開昭６
１−８０２４３号）が、これらの公報には光学素子への
応用についての記載は無い。また、レンズ、プリズム等
の幾何光学素子として使用される成形体用のポリシロキ
サンとしても公知である（特開平７−２９４７０１号、
特開平７−３０６３０１号及び特開２００１−４０２１
５号）が、これらの公報には電子線描画による光学素子
の形成についての記載は無い。
【００２１】本発明製造法で用いるレジスト組成物は、
一般式（Ｉ）で表され、その重量平均分子量が１０万〜
１００万であるポリシロキサンを樹脂成分として含有す
るものであり、通常、該ポリシロキサンを、トルエン、
キシレン、テトラヒドロフラン、酢酸エチル等の有機溶
媒に、通常０．１〜１０重量％程度の濃度で溶解した樹
脂溶液として、好適に使用できる。
一般式（Ｉ）で表され、その重量平均分子量が１０万〜
１００万であるポリシロキサンを樹脂成分として含有す
るものであり、通常、該ポリシロキサンを、トルエン、
キシレン、テトラヒドロフラン、酢酸エチル等の有機溶
媒に、通常０．１〜１０重量％程度の濃度で溶解した樹
脂溶液として、好適に使用できる。
【００２２】本発明で用いる上記レジスト組成物には、
必要に応じて、例えば、硬化剤、充填材、ガラスフリッ
ト、シリカ微小粉末等の添加物を適宜含有させることも
できる。
必要に応じて、例えば、硬化剤、充填材、ガラスフリッ
ト、シリカ微小粉末等の添加物を適宜含有させることも
できる。
【００２３】本発明の回折光学素子の製造法における
（Ａ）工程は、上記レジスト組成物を、基材に塗布、乾
燥して製膜する工程である。
（Ａ）工程は、上記レジスト組成物を、基材に塗布、乾
燥して製膜する工程である。
【００２４】上記基材としては、例えば、シリコン板、
ＩＴＯ付きガラス板、金属膜付きガラス板等を挙げるこ
とができる。
ＩＴＯ付きガラス板、金属膜付きガラス板等を挙げるこ
とができる。
【００２５】レジスト組成物を基材に塗装する場合の塗
装方法としては、例えば、スピンコート、バーコート、
溶媒キャスト等の方法を採用できる。塗装後の乾燥条件
としては、通常、５０〜２００℃程度で、１〜６０分間
程度加熱するのが良い。これにより、通常、０．１〜２
μｍ程度の膜厚のレジスト膜が製膜される。
装方法としては、例えば、スピンコート、バーコート、
溶媒キャスト等の方法を採用できる。塗装後の乾燥条件
としては、通常、５０〜２００℃程度で、１〜６０分間
程度加熱するのが良い。これにより、通常、０．１〜２
μｍ程度の膜厚のレジスト膜が製膜される。
【００２６】本発明法における（Ｂ）工程は、（Ａ）工
程で得られた塗膜上に電子線描画し、現像してレジスト
パターンを形成する工程である。
程で得られた塗膜上に電子線描画し、現像してレジスト
パターンを形成する工程である。
【００２７】電子線描画は、基材に製膜されたレジスト
に電子線を照射することにより行う。電子線描画によ
り、マルチレベルの微小光学素子を作製するためには、
感度曲線に基づきレベルごとにドーズ量の決定を行う。
決定されたドーズ量で変調を行い電子線描画を行えば所
望の微小光学素子が得られる。１度の電子線描画でドー
ズ量を変調して描画を行うことも可能である。
に電子線を照射することにより行う。電子線描画によ
り、マルチレベルの微小光学素子を作製するためには、
感度曲線に基づきレベルごとにドーズ量の決定を行う。
決定されたドーズ量で変調を行い電子線描画を行えば所
望の微小光学素子が得られる。１度の電子線描画でドー
ズ量を変調して描画を行うことも可能である。
【００２８】次に、描画されたレジスト膜を現像して、
レジストパターンを形成する。現像は、通常、テトラヒ
ドロフラン、ジエチルエーテル、酢酸ブチル、トルエ
ン、アセトニトリル等の極性溶媒により、好適に行うこ
とができる。現像後、必要に応じて、適宜乾燥すること
により、描画部分に対応したポリシロキサンのレジスト
パターンが得られる。描画条件を種々選択することによ
り、パターン断面を任意の階段状にすることもできる。
レジストパターンを形成する。現像は、通常、テトラヒ
ドロフラン、ジエチルエーテル、酢酸ブチル、トルエ
ン、アセトニトリル等の極性溶媒により、好適に行うこ
とができる。現像後、必要に応じて、適宜乾燥すること
により、描画部分に対応したポリシロキサンのレジスト
パターンが得られる。描画条件を種々選択することによ
り、パターン断面を任意の階段状にすることもできる。
【００２９】この現像により得られた、基材上に電子線
描画部分に対応するレジストパターンが形成されたもの
は、該電子線描画部分がポリシロキサンから構成される
ため、光線透過性に優れており、そのまま光学素子とし
て利用可能である。
描画部分に対応するレジストパターンが形成されたもの
は、該電子線描画部分がポリシロキサンから構成される
ため、光線透過性に優れており、そのまま光学素子とし
て利用可能である。
【００３０】本発明法における（Ｃ）工程は、上記
（Ｂ）工程により得られたレジストパターンを、焼成し
て、レジストパターンを形成しているポリシロキサンを
ＳｉＯ2（シリカ）に変換する工程である。焼成は、通
常、３００〜６００℃程度の温度で、０．５〜２４時間
程度行うのが好適である。
（Ｂ）工程により得られたレジストパターンを、焼成し
て、レジストパターンを形成しているポリシロキサンを
ＳｉＯ2（シリカ）に変換する工程である。焼成は、通
常、３００〜６００℃程度の温度で、０．５〜２４時間
程度行うのが好適である。
【００３１】但し、この焼成工程を行わなくても、ポリ
シロキサンはネガ型レジストのため、現像後、電子線描
画部分がそのまま光学素子として利用可能であるので、
この焼成工程は任意工程である。
シロキサンはネガ型レジストのため、現像後、電子線描
画部分がそのまま光学素子として利用可能であるので、
この焼成工程は任意工程である。
【００３２】上記（Ｃ）工程により得られた光学素子
は、焼成により、電子線描画により作製したパターン形
状を保ったままＳｉＯ2（シリカ）に変換されているた
め、強度に優れ、化学的にも安定な光学素子を製造でき
るという利点が得られる。更に、焼成後も「光線透過
性」を保持しているという利点も得られる。
は、焼成により、電子線描画により作製したパターン形
状を保ったままＳｉＯ2（シリカ）に変換されているた
め、強度に優れ、化学的にも安定な光学素子を製造でき
るという利点が得られる。更に、焼成後も「光線透過
性」を保持しているという利点も得られる。
【００３３】上記焼成工程により得られた光学素子を、
更に量産化する場合にはＮｉ電鋳を使うことができる。
つまり、焼成によって得られたレジストパターンは、Ｓ
ｉＯ 2に変換されているため、Ｎｉ電鋳で鋳型を作製す
る場合の母型としても使用できる。
更に量産化する場合にはＮｉ電鋳を使うことができる。
つまり、焼成によって得られたレジストパターンは、Ｓ
ｉＯ 2に変換されているため、Ｎｉ電鋳で鋳型を作製す
る場合の母型としても使用できる。
【００３４】また、前記現像後のレジストパターンが基
材状に形成されたもの、又はこれを焼成してレジストを
ＳｉＯ2に変換したものは、必要に応じて、エッチング
工程に付することができる。エッチング工程は、反応性
イオンエッチング、スパッタリング等により、好適に行
うことができる。
材状に形成されたもの、又はこれを焼成してレジストを
ＳｉＯ2に変換したものは、必要に応じて、エッチング
工程に付することができる。エッチング工程は、反応性
イオンエッチング、スパッタリング等により、好適に行
うことができる。
【００３５】かくして、所望のレジストパターンが形成
された回折光学素子を、好適に収得することができる。
得られた本発明の回折光学素子は、例えば、計算機ホロ
グラム（ＣＧＨ）、回折格子、マイクロレンズ、プリズ
ム等の各種光学素子として、好適に実用化することがで
きる。
された回折光学素子を、好適に収得することができる。
得られた本発明の回折光学素子は、例えば、計算機ホロ
グラム（ＣＧＨ）、回折格子、マイクロレンズ、プリズ
ム等の各種光学素子として、好適に実用化することがで
きる。
【００３６】
【実施例】以下、製造例、試験例及び実施例を挙げて、
本発明をより一層具体的に説明する。
本発明をより一層具体的に説明する。
【００３７】製造例１（ポリシロキサンの合成）
１リットルのセパラブル四つ口フラスコに、かくはん棒
及び温度計をセットし、ジメチルシロキサン四量体[(CH
3)2SiO]4５００ｇを入れ、１１０〜１２０℃で１時間、
ジメチルシロキサン四量体の液中にキャピラリー管より
乾燥した窒素ガスを通して該四量体の乾燥を行った。触
媒として１０％カリウムシリコネート（ＫＯＨ１ｇと
[(CH3)2SiO]4１０ｇとの反応物）０．１５ｇを加えた。
キャピラリー管を除去し、１５５〜１６０℃に加熱し、
同温度にて４時間保持して重縮合反応させた。反応終了
後、ドライアイスから二酸化炭素ガスを導入して１時間
放置し、減圧留去乾燥により揮発分を除去した。収率約
８５％で分子量３５万のポリジメチルシロキサンを得た
（以下、ＰＤＭＳＯという）。
及び温度計をセットし、ジメチルシロキサン四量体[(CH
3)2SiO]4５００ｇを入れ、１１０〜１２０℃で１時間、
ジメチルシロキサン四量体の液中にキャピラリー管より
乾燥した窒素ガスを通して該四量体の乾燥を行った。触
媒として１０％カリウムシリコネート（ＫＯＨ１ｇと
[(CH3)2SiO]4１０ｇとの反応物）０．１５ｇを加えた。
キャピラリー管を除去し、１５５〜１６０℃に加熱し、
同温度にて４時間保持して重縮合反応させた。反応終了
後、ドライアイスから二酸化炭素ガスを導入して１時間
放置し、減圧留去乾燥により揮発分を除去した。収率約
８５％で分子量３５万のポリジメチルシロキサンを得た
（以下、ＰＤＭＳＯという）。
【００３８】また、上記ジメチルシロキサン四量体にビ
ニルメチルシロキサンオリゴマーを所定量加えて、同様
の条件で重縮合反応させて、収率約７０％で、ポリジメ
チルシロキサン中にビニルメチルシロキサンオリゴマー
に基づく単位を１モル％有する分子量３５万のポリシロ
キサンを得た（以下、１％ＰＭＶＳＯという）。
ニルメチルシロキサンオリゴマーを所定量加えて、同様
の条件で重縮合反応させて、収率約７０％で、ポリジメ
チルシロキサン中にビニルメチルシロキサンオリゴマー
に基づく単位を１モル％有する分子量３５万のポリシロ
キサンを得た（以下、１％ＰＭＶＳＯという）。
【００３９】試験例１（感度曲線の測定）
製造例１で得たＰＤＭＳＯ又は１％ＰＭＶＳＯであるポ
リシロキサン０．５３ｇをトルエン１５ｃｃに溶解した
樹脂溶液を、シリコン基板上に、スピナーを用いて２，
０００ｒｐｍ、６０秒間塗布し、溶媒を除去するために
１７０℃のホットプレートで２分間加熱乾燥して、膜厚
６００ｎｍのポリシロキサンレジスト膜を得た。このレ
ジスト膜上に、電子ビーム描画装置（日本電子（株）
製、「ＪＥＯＬ５０００ＳＩ」）を用いて、描画を行っ
た。感度曲線を得るためにパターンの形状が５０μｍ×
１００μｍの矩形となるように描画した。描画条件は５
０ｋＶで電流値５０ｐＡである。
リシロキサン０．５３ｇをトルエン１５ｃｃに溶解した
樹脂溶液を、シリコン基板上に、スピナーを用いて２，
０００ｒｐｍ、６０秒間塗布し、溶媒を除去するために
１７０℃のホットプレートで２分間加熱乾燥して、膜厚
６００ｎｍのポリシロキサンレジスト膜を得た。このレ
ジスト膜上に、電子ビーム描画装置（日本電子（株）
製、「ＪＥＯＬ５０００ＳＩ」）を用いて、描画を行っ
た。感度曲線を得るためにパターンの形状が５０μｍ×
１００μｍの矩形となるように描画した。描画条件は５
０ｋＶで電流値５０ｐＡである。
【００４０】描画後、テトラヒドロフラン：アセトニト
リル＝８：２（容量比）の混合溶液で、１分間現像し
た。現像後、Ｚｙｇｏ社の白色干渉顕微鏡で膜厚測定を
行い、残膜量を測定し感度曲線を得た。図１に、１％Ｐ
ＭＶＳＯの感度曲線の結果を示す。ＰＤＭＳＯ及び１％
ＰＭＶＳＯの感度は、それぞれ１．５μＣ／ｃｍ2及び
０．９μＣ／ｃｍ2であった。また、γ値は両試料とも
１．２であった。
リル＝８：２（容量比）の混合溶液で、１分間現像し
た。現像後、Ｚｙｇｏ社の白色干渉顕微鏡で膜厚測定を
行い、残膜量を測定し感度曲線を得た。図１に、１％Ｐ
ＭＶＳＯの感度曲線の結果を示す。ＰＤＭＳＯ及び１％
ＰＭＶＳＯの感度は、それぞれ１．５μＣ／ｃｍ2及び
０．９μＣ／ｃｍ2であった。また、γ値は両試料とも
１．２であった。
【００４１】試験例２（熱重量減少の測定）
製造例１で得たＰＤＭＳＯ又は１％ＰＭＶＳＯである樹
脂の加熱による重量減少を調べた。１％ＰＭＶＳＯの重
量減少の結果を図２に示す。図２に示される重量減少
は、熱処理を行った時のパターン断面の高さ変化に対応
する。基板上に塗布された試料は基本的には試料界面が
基板に拘束されるため、熱処理を行ったときの膜厚変化
はＴＧ（熱重量測定）／ＤＴＡ（示差熱分析）の値に一
致する。図２において、室温から３００℃まで緩やかに
重量減少が観測されるが約３００℃以上の温度で急速に
重量減少が生じる。この急速な重量減少は、３００℃以
上の温度で焼成されることにより、ポリシロキサンがＳ
ｉＯ2に変換され、それと共に低分子量物が系外へ移動
するためであると考えられる。このポリシロキサンがＳ
ｉＯ2に変換する場合の重量減少は３０％程度と計算で
きる。
脂の加熱による重量減少を調べた。１％ＰＭＶＳＯの重
量減少の結果を図２に示す。図２に示される重量減少
は、熱処理を行った時のパターン断面の高さ変化に対応
する。基板上に塗布された試料は基本的には試料界面が
基板に拘束されるため、熱処理を行ったときの膜厚変化
はＴＧ（熱重量測定）／ＤＴＡ（示差熱分析）の値に一
致する。図２において、室温から３００℃まで緩やかに
重量減少が観測されるが約３００℃以上の温度で急速に
重量減少が生じる。この急速な重量減少は、３００℃以
上の温度で焼成されることにより、ポリシロキサンがＳ
ｉＯ2に変換され、それと共に低分子量物が系外へ移動
するためであると考えられる。このポリシロキサンがＳ
ｉＯ2に変換する場合の重量減少は３０％程度と計算で
きる。
【００４２】試験例３（Ｘ線構造解析）
試験例２で焼成処理したものをＸ線構造解析した結果、
残存物がほぼ完全にＳｉＯ2に移行していることを、確
認した。１％ＰＭＶＳＯを焼成したものの解析結果を図
３に示す。図３により、ＳｉＯ2に変換されていること
がわかる。
残存物がほぼ完全にＳｉＯ2に移行していることを、確
認した。１％ＰＭＶＳＯを焼成したものの解析結果を図
３に示す。図３により、ＳｉＯ2に変換されていること
がわかる。
【００４３】実施例１（ＣＧＨの作製）
ＣＧＨの設計法については、「Iterative Methods for
Diffractive OpticalElements Computation- Victor So
ifer著, Taylor&Francis 1977」を参考にして、行っ
た。
Diffractive OpticalElements Computation- Victor So
ifer著, Taylor&Francis 1977」を参考にして、行っ
た。
【００４４】製造例１で得た１％ＰＭＶＳＯをトルエン
に溶解させて、ポリシロキサン含有量約７重量％のレジ
スト組成物を得た。このレジスト組成物を、ＩＴＯ付き
ガラス基板上に、スピンコーターを用いて３，５００ｒ
ｐｍ、６０秒間の条件で塗布した。この塗布された基板
を、ホットプレートで１７０℃、２分間乾燥して、膜厚
約１μｍのレジスト膜を形成した。このレジスト膜上
に、描画を行った。描画の条件は加速電圧５０ＫＶ、電
流１５０ｐＡである。
に溶解させて、ポリシロキサン含有量約７重量％のレジ
スト組成物を得た。このレジスト組成物を、ＩＴＯ付き
ガラス基板上に、スピンコーターを用いて３，５００ｒ
ｐｍ、６０秒間の条件で塗布した。この塗布された基板
を、ホットプレートで１７０℃、２分間乾燥して、膜厚
約１μｍのレジスト膜を形成した。このレジスト膜上
に、描画を行った。描画の条件は加速電圧５０ＫＶ、電
流１５０ｐＡである。
【００４５】描画後、テトラヒドロフラン：アセトニト
リル＝８：２（容量比）の混合溶液で、１分間現像し
て、レジストパターンを得た。
リル＝８：２（容量比）の混合溶液で、１分間現像し
て、レジストパターンを得た。
【００４６】描画の際のドーズ量を、２．５０、１．０
７、０．５９、０μＣ／ｃｍ2と４段階に変調すること
により、ピクセルサイズ１０μｍ×１０μｍ、５１２×
５１２ピクセル、４レベルのＣＧＨを得た。得られたＣ
ＧＨにレーザ光を照射し、再生された画像を図４に示
す。
７、０．５９、０μＣ／ｃｍ2と４段階に変調すること
により、ピクセルサイズ１０μｍ×１０μｍ、５１２×
５１２ピクセル、４レベルのＣＧＨを得た。得られたＣ
ＧＨにレーザ光を照射し、再生された画像を図４に示
す。
【００４７】次に、上記で得たＣＧＨを、３３０℃で３
０分焼成した。焼成前後のＣＧＨの顕微鏡写真（倍率５
０倍）を図５に示す。図５より、焼成前のＣＧＨは、焼
成後でもほぼそのまま残存していることが判る。焼成後
のＣＧＨにレーザ光を照射したところ、焼成前と同様の
再生された画像が得られた。
０分焼成した。焼成前後のＣＧＨの顕微鏡写真（倍率５
０倍）を図５に示す。図５より、焼成前のＣＧＨは、焼
成後でもほぼそのまま残存していることが判る。焼成後
のＣＧＨにレーザ光を照射したところ、焼成前と同様の
再生された画像が得られた。
【００４８】
【発明の効果】本発明製造法によれば、使用するポリシ
ロキサン系レジスト組成物のγ値が比較的低く、感度も
高いため、描画時間が短く、例えば、最小線幅１μｍ以
下でマルチレベルの微小回折光学素子を、簡便に作製す
ることができる。また、得られる光学素子は、化学的に
安定であり、製造コストも安価である。
ロキサン系レジスト組成物のγ値が比較的低く、感度も
高いため、描画時間が短く、例えば、最小線幅１μｍ以
下でマルチレベルの微小回折光学素子を、簡便に作製す
ることができる。また、得られる光学素子は、化学的に
安定であり、製造コストも安価である。
【００４９】得られた回折光学素子は、例えば、計算機
ホログラム（ＣＧＨ）、回折格子、マイクロレンズ、プ
リズム等として好適に使用することができる。
ホログラム（ＣＧＨ）、回折格子、マイクロレンズ、プ
リズム等として好適に使用することができる。
【図１】図１は、試験例１で得られた１％ＰＭＶＳＯの
感度曲線の結果を示すものである。
感度曲線の結果を示すものである。
【図２】図２は、試験例２で得られた１％ＰＭＶＳＯの
加熱による重量減少を示すものである。
加熱による重量減少を示すものである。
【図３】図３は、試験例３で得られた１％ＰＭＶＳＯを
焼成したもののＸ線構造解析の結果を示すものである。
焼成したもののＸ線構造解析の結果を示すものである。
【図４】図４は、実施例１で得られたＣＧＨにレーザ光
を照射し、再生された画像を示すものである。
を照射し、再生された画像を示すものである。
【図５】図５は、実施例１で得られたＣＧＨの焼成前後
の顕微鏡写真を示すものである。
の顕微鏡写真を示すものである。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｇ０３Ｆ 7/40 ５０１ Ｇ０３Ｆ 7/40 ５０１
(72)発明者 櫻井 芳昭
大阪府堺市竹城台１丁目１−２−815
(72)発明者 佐藤 和郎
大阪府和泉市いぶき野３丁目１−６−304
(72)発明者 福田 宏輝
大阪府堺市深井清水町3544番地３号アンシ
ャンテ深井202号室
(72)発明者 四谷 任
大阪府堺市赤坂台５丁９番６号
Ｆターム(参考） 2H025 AB14 AB20 AC06 AD01 BD55
FA03 FA14 FA29
2H049 AA25 AA33 AA37 AA43 AA48
AA63
2H096 AA28 BA06 EA06 GA03 HA01
LA17
2H097 BA06 CA16 LA17
Claims (3)
- 【請求項１】（Ａ）一般式 ＲnＳｉＯ(4-n)/2 （Ｉ） （式中、Ｒは、アルキル基、アリール基、アルケニル
基、アラルキル基又は水素原子を示す。ｎは、０＜ｎ≦
２の範囲の数である。）で表され、その重量平均分子量
が１０万〜１００万であるポリシロキサンを樹脂成分と
して含有するレジスト組成物を、基材に塗布、乾燥して
製膜し、次いで（Ｂ）得られた塗膜上に電子線描画し、
現像してレジストパターンを形成することを特徴とする
回折光学素子の製造法。 - 【請求項２】上記（Ａ）工程及び（Ｂ）工程後、更に
（Ｃ）焼成して、レジストパターンを形成しているポリ
シロキサンをＳｉＯ2に変換する請求項１に記載の製造
法。 - 【請求項３】請求項１又は２の製造法により得られる回
折光学素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002078024A JP2003279716A (ja) | 2002-03-20 | 2002-03-20 | 回折光学素子の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002078024A JP2003279716A (ja) | 2002-03-20 | 2002-03-20 | 回折光学素子の製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003279716A true JP2003279716A (ja) | 2003-10-02 |
Family
ID=29228207
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002078024A Pending JP2003279716A (ja) | 2002-03-20 | 2002-03-20 | 回折光学素子の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003279716A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005093131A1 (ja) * | 2004-03-26 | 2005-10-06 | Osaka Prefectural Government | 微細パターン複製用金型の作製方法 |
| WO2007029810A1 (ja) * | 2005-09-09 | 2007-03-15 | Tokyo University Of Science Educational Foundation Administrative Organization | ３次元モールドの製造方法、微細加工物の製造方法、微細パターン成形品の製造方法、３次元モールド、微細加工物、微細パターン成形品及び光学素子 |
-
2002
- 2002-03-20 JP JP2002078024A patent/JP2003279716A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005093131A1 (ja) * | 2004-03-26 | 2005-10-06 | Osaka Prefectural Government | 微細パターン複製用金型の作製方法 |
| JP4793791B2 (ja) * | 2004-03-26 | 2011-10-12 | 大阪府 | 微細パターン複製用金型の作製方法 |
| WO2007029810A1 (ja) * | 2005-09-09 | 2007-03-15 | Tokyo University Of Science Educational Foundation Administrative Organization | ３次元モールドの製造方法、微細加工物の製造方法、微細パターン成形品の製造方法、３次元モールド、微細加工物、微細パターン成形品及び光学素子 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6408488B2 (ja) | 一次構造および／または二次構造の異なる２つの領域を有する層または三次元成形品、成形品の製造方法、およびこの方法を実施するための材料 | |
| KR100362619B1 (ko) | 방사선경화성조성물및이를경화시키는방법 | |
| JP5975582B2 (ja) | エポキシ官能性シロキサンオリゴマーを含有するエポキシ官能性の放射線硬化性組成物 | |
| JP4688882B2 (ja) | 反射防止膜の形成方法、レジスト画像の形成方法、パターンの形成方法及び電子デバイスの製造方法 | |
| JP3628098B2 (ja) | 放射線硬化性組成物およびこれを用いた硬化物パターンの製造方法 | |
| JP4995096B2 (ja) | 反射防止膜の形成方法、レジスト画像の形成方法、パターンの形成方法、電子デバイスの製造方法及びａｒｃ組成物 | |
| RU2281540C2 (ru) | Чувствительные к излучению композиции с изменяющейся диэлектрической проницаемостью и способ изменения диэлектрической проницаемости | |
| TWI296127B (en) | Method of patterning a conductive layer on a substrate | |
| KR100719426B1 (ko) | 감방사선성 굴절율 변화성 조성물 및 굴절율 변화법 | |
| KR20120044366A (ko) | 리버스 패터닝 방법 및 재료 | |
| JP2001240800A (ja) | 所定表面形状を有する物品の製造方法 | |
| EP0816925B1 (en) | Ultraviolet-curable composition and method for curing or patterning | |
| JP2005531028A5 (ja) | ||
| KR100789583B1 (ko) | 감방사선성 굴절율 변화성 조성물 및 굴절율 변화법 | |
| JPH04338958A (ja) | レジスト材料、その製造方法およびこれを用いたパターン形成方法 | |
| JP4793791B2 (ja) | 微細パターン複製用金型の作製方法 | |
| TW200420901A (en) | Method for making optical device structures | |
| JP2003279716A (ja) | 回折光学素子の製造法 | |
| JP3896584B2 (ja) | 感放射線性屈折率変化性組成物および屈折率変化法 | |
| JP2726363B2 (ja) | シリコーン樹脂及びこれを用いた組成物 | |
| JP2002296402A (ja) | 感放射線性屈折率変化性組成物および屈折率変化法 | |
| KR100700435B1 (ko) | 패턴 복제에 사용되는 몰드 제조용 불화 유기규소 화합물,그를 이용하여 제조된 패턴 복제용 유기-무기 혼성 몰드,그 몰드를 이용한 패턴 복제 방법 및 그 방법에 의하여복제된 패턴 | |
| JPS60254132A (ja) | パタ−ン形成材料 | |
| JP2006117846A (ja) | パターン形成用樹脂組成物及びパターン形成方法 | |
| JP3015019B1 (ja) | パタ―ン形成材料及びパタ―ン形成方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20031024 |
|
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20031031 |
|
| RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20040129 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040813 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20070201 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080220 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080417 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20090415 |