JP2005148536A - 回折光学素子の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】ドライエッチング加工工程数を少なく、且つ、各ドライエッチング加工工程間での位置合わせ精度が要求されるレベルに満たない場合であっても、できるだけ凹部や柱の発生を少なくして、光効率を上げることができる回折光学素子の製造方法を提供する。
【解決手段】ドライエッチング工程間のドライエッチング領域の位置ずれに起因し、深さレベルの１つ異なる段間の境部に発生すると判断される各柱あるいは各凹部について、その光効率阻害要因としての程度を、柱の高さあるいは凹部の深さが単位段幅δである場合は１と重み付けし、柱の高さあるいは凹部の深さが前記単位段幅δのｍ倍（ｍは２以上の整数）である場合は所定のαｍと重み付けし、全ての前記各柱あるいは各凹部の重みの総和が最小となるドライエッチング加工工程の組を求め、求められたドライエッチング加工工程の組で、加工を実施して回折光学素子を作製するものである。
【選択図】図１
【解決手段】ドライエッチング工程間のドライエッチング領域の位置ずれに起因し、深さレベルの１つ異なる段間の境部に発生すると判断される各柱あるいは各凹部について、その光効率阻害要因としての程度を、柱の高さあるいは凹部の深さが単位段幅δである場合は１と重み付けし、柱の高さあるいは凹部の深さが前記単位段幅δのｍ倍（ｍは２以上の整数）である場合は所定のαｍと重み付けし、全ての前記各柱あるいは各凹部の重みの総和が最小となるドライエッチング加工工程の組を求め、求められたドライエッチング加工工程の組で、加工を実施して回折光学素子を作製するものである。
【選択図】図１
Description
本発明は、光屈折系の媒体からなる板状の加工用素材の表面にドライエッチングにより階段状の階段部を形成して、回折光学素子を作製する、回折光学素子の製造方法に関する。
従来より、光路制御用光学素子としては、レンズやプリズムなどの光屈折系媒体や鏡などの反射系光学素子が従来から知られているが、近年、光通信あるいは光産業の普及に伴い、わずかな光の波長の違いをもとに光路を制御する素子の研究、開発が盛んになってきた。
そして、わずかな光の波長の違いを検出したり、抽出する場合などに、微細加工された、素子形状により光の進行方向と位相を制御するための素子である回折光学素子の需要が大きくなってきている。
回折光学素子の表面は、図９（ａ）に示されるように、断面が、不連続な斜面部３１１で段状に表現される鋸歯状態である必要があるが、このような断面が非線形な鋸歯形状を、微細に加工することは、加工精度の面から難しく、通常は、図９（ｂ）に示される階段形状で近似して作製される。
図９中、３１２は階段部で、３１２ａは段部である。
尚、図９（ｂ）に示すような表面を階段状とした回折光学素子を、以下、階段状回折光学素子とも言い、階段状に加工された部分を階段とも言う。
そして、階段の段１つ分の幅（単位幅とも言う）δはどこも同じとしている。
鋸歯形状を階段形状にて近似し、同様の光学特性を得ることができる。
そして、わずかな光の波長の違いを検出したり、抽出する場合などに、微細加工された、素子形状により光の進行方向と位相を制御するための素子である回折光学素子の需要が大きくなってきている。
回折光学素子の表面は、図９（ａ）に示されるように、断面が、不連続な斜面部３１１で段状に表現される鋸歯状態である必要があるが、このような断面が非線形な鋸歯形状を、微細に加工することは、加工精度の面から難しく、通常は、図９（ｂ）に示される階段形状で近似して作製される。
図９中、３１２は階段部で、３１２ａは段部である。
尚、図９（ｂ）に示すような表面を階段状とした回折光学素子を、以下、階段状回折光学素子とも言い、階段状に加工された部分を階段とも言う。
そして、階段の段１つ分の幅（単位幅とも言う）δはどこも同じとしている。
鋸歯形状を階段形状にて近似し、同様の光学特性を得ることができる。
階段部の作製方法としては、各段毎に各段の形状、サイズに合った設計データを作成し、各段毎に描画露光装置により設計データをもとに描画露光して、現像し、各段の深さに対応したドライエッチングの一連の処理工程を施し作製する第１の方法が、広く採られている。
この第１の方法では、上記一連の処理工程を（階段数−１）回行う。
例えば、鋸歯形状を８段階の階段形状で近似したときには、７回のドライエツチングによる掘り込み製造工程が必要である。
尚、各段の段差は、その段数、使用する波長、使用する材質の屈折率により決定される。
段数をＰ、屈折率をＮ、波長をλとすると段差δ＝λ／｛Ｐ（Ｎ−１）｝となる。
この第１の方法では、上記一連の処理工程を（階段数−１）回行う。
例えば、鋸歯形状を８段階の階段形状で近似したときには、７回のドライエツチングによる掘り込み製造工程が必要である。
尚、各段の段差は、その段数、使用する波長、使用する材質の屈折率により決定される。
段数をＰ、屈折率をＮ、波長をλとすると段差δ＝λ／｛Ｐ（Ｎ−１）｝となる。
第１の方法にて多段階の階段を製造しようとする場合、段数分のドライエッチングプロセスが必要となるため、上記一連の処理工程数が多くなるため、特開２００２- ３５０６２３号公報に記載のように、階段の深さの段数をビット表示し、更に、各桁のビット１である段部をまとめて上記一連の処理工程で各桁毎の所定の深さに加工する作業を、桁数分だけ、行って、所望の階段形状を得る第２の方法の作製方法も採られるようになってきた。
第２の方法を、以下、更に説明する。
図１２の（ａ）は製造しようとしている階段構造の断面を示した図で、６０１〜６０８に示すような８種の個々の深さを示すが、階段部の深さ６０１〜６０８は、二値化して表記し、それぞれ、０００、００１、０１０、０１１、１００、１０１、１１０、１１１となる。
図１２（ｃ）〜図１２（ｅ）は、それぞれ、下の桁から順に示した、ビット表示に対応する加工用データで、各加工用データは対応する桁のビットが１の段部を合せた図形データで、斜線領域で示している。
この場合、下１桁目が１の段部（深さ００１、０１１、１０１、１１１の各段部）、下２桁目が１のもの（深さ０１０、０１１、１１０、１１１の各段部）、下３桁目が１のもの（深さ１００、１０１、１１０、１１１の各段部）を、それぞれ一緒にしたデータが、それぞれ、７０２、７０３、７０４の各データに相当し、これらが描画露光用のデータである。
図１２（ａ）に示す階段部を製造する場合、図１２（ｃ）〜図１２（ｅ）に示す３種の、各ビット表示に対応する加工用データを用い、それぞれ、各桁毎、所定の深さでエッチング加工して、所望の階段部を得る。
各桁に対応する個々のエッチングの深さ（掘り込み量とも言う）は、図１２（ｃ）のデータ７０２を使用した場合に比べ、図１２（ｄ）のデータ７０３を使用した場合は２倍、図１２（ｄ）のデータ７０３を使用した場合に比べ、図１２（ｅ）のデータ７０４を使用した場合には２倍となる。
これにより、階段の段数が８の場合、ドライエッチングプロセスは３回で済むことになる。
第２の方法の場合、階段の段数より大きい２のｎ乗の中で最小となるｎが、上記１連の工程の数となる。
第２の方法を、以下、更に説明する。
図１２の（ａ）は製造しようとしている階段構造の断面を示した図で、６０１〜６０８に示すような８種の個々の深さを示すが、階段部の深さ６０１〜６０８は、二値化して表記し、それぞれ、０００、００１、０１０、０１１、１００、１０１、１１０、１１１となる。
図１２（ｃ）〜図１２（ｅ）は、それぞれ、下の桁から順に示した、ビット表示に対応する加工用データで、各加工用データは対応する桁のビットが１の段部を合せた図形データで、斜線領域で示している。
この場合、下１桁目が１の段部（深さ００１、０１１、１０１、１１１の各段部）、下２桁目が１のもの（深さ０１０、０１１、１１０、１１１の各段部）、下３桁目が１のもの（深さ１００、１０１、１１０、１１１の各段部）を、それぞれ一緒にしたデータが、それぞれ、７０２、７０３、７０４の各データに相当し、これらが描画露光用のデータである。
図１２（ａ）に示す階段部を製造する場合、図１２（ｃ）〜図１２（ｅ）に示す３種の、各ビット表示に対応する加工用データを用い、それぞれ、各桁毎、所定の深さでエッチング加工して、所望の階段部を得る。
各桁に対応する個々のエッチングの深さ（掘り込み量とも言う）は、図１２（ｃ）のデータ７０２を使用した場合に比べ、図１２（ｄ）のデータ７０３を使用した場合は２倍、図１２（ｄ）のデータ７０３を使用した場合に比べ、図１２（ｅ）のデータ７０４を使用した場合には２倍となる。
これにより、階段の段数が８の場合、ドライエッチングプロセスは３回で済むことになる。
第２の方法の場合、階段の段数より大きい２のｎ乗の中で最小となるｎが、上記１連の工程の数となる。
図１２にその作製方法の要部概略を示す従来の製造方法における、回折光学素子の製造を、図１０に基づいて、簡単に説明しておく。
尚、説明を簡単にするため、図９（ｂ）のような４段の階段状回折光学素子を作製する場合について説明する。
予め、図１２に示す方法により、描画露光用のデータを、各ドライエッチング加工工程に合せ、それぞれ準備しておく。
そして、光屈折系の媒体からなる板状の加工用素材４１０の一方の表面にクロム膜４２０をスパッタリング法、蒸着法等により成膜しておき、クロム膜４２０上に感光性のポジ型のレジスト４３０を形成しておく。（図１０（ａ））
加工用素材４１０としては、石英ガラス基板（合成石英基板を含む）が通常用いられるがこれに限定はされない。次いで、所定の描画露光用データを用いて、所定領域を露光し、現像し、所定領域に（レジストの）開口４３１を設ける。（図１０（ｂ））
次いで、開口４３１を設けたレジスト４３０を耐エッチングマスクとして、開口４３１から露出したクロム膜４２０をエッチング除去し、レジストの開口４３１に対応してクロム膜の開口を設けた（図示していない）後、所定領域を開口したクロム膜４２０あるいはクロム膜４２０とレジスト４３０を耐エッチングマスクとして、ドライエッチングを行ない、所定の深さだけエッチングする。（図１０（ｃ））
クロム膜のエッチングは、クロム膜を塩素系のガスを用いたドライエッチングあるいは、過塩素酸と硝酸第二セリウムアンモンからなるエッチング液による湿式エッチングで行なう。
加工用素材４１０が石英ガラス基板（合成石英基板を含む）の場合は、ＣＦ4 、ＣＦＨ3 等のフッ素系のガスを用いて、ドライエッチングを行なう。
このようにして、１回目のドライエッチング加工工程を行った後、レジスト４３０を除去し、ドライエッチング加工部４１１ａ側全面に新たにレジスト４３５を配設し（図１０（ｄ））、所定の描画露光用データを用いて描画露光、現像を行ない、所定領域のみを開口させ、開口４３６から露出しているクロム膜４２０をエッチング除去し（図１０（ｅ））、 先と同様にして、所定領域を開口したクロム膜４２０あるいはクロム膜４２０とレジスト４３５を耐エッチングマスクとして、ドライエッチングを行ない、所定の深さだけエッチングする。（図１０（ｆ））
このようにして、２回目のドライエッチング加工工程を行った後、レジスト４３５、クロム膜４２０を順に除去して、目的とする回折光学素子を得る。（図１０（ｈ））
尚、説明を簡単にするため、図９（ｂ）のような４段の階段状回折光学素子を作製する場合について説明する。
予め、図１２に示す方法により、描画露光用のデータを、各ドライエッチング加工工程に合せ、それぞれ準備しておく。
そして、光屈折系の媒体からなる板状の加工用素材４１０の一方の表面にクロム膜４２０をスパッタリング法、蒸着法等により成膜しておき、クロム膜４２０上に感光性のポジ型のレジスト４３０を形成しておく。（図１０（ａ））
加工用素材４１０としては、石英ガラス基板（合成石英基板を含む）が通常用いられるがこれに限定はされない。次いで、所定の描画露光用データを用いて、所定領域を露光し、現像し、所定領域に（レジストの）開口４３１を設ける。（図１０（ｂ））
次いで、開口４３１を設けたレジスト４３０を耐エッチングマスクとして、開口４３１から露出したクロム膜４２０をエッチング除去し、レジストの開口４３１に対応してクロム膜の開口を設けた（図示していない）後、所定領域を開口したクロム膜４２０あるいはクロム膜４２０とレジスト４３０を耐エッチングマスクとして、ドライエッチングを行ない、所定の深さだけエッチングする。（図１０（ｃ））
クロム膜のエッチングは、クロム膜を塩素系のガスを用いたドライエッチングあるいは、過塩素酸と硝酸第二セリウムアンモンからなるエッチング液による湿式エッチングで行なう。
加工用素材４１０が石英ガラス基板（合成石英基板を含む）の場合は、ＣＦ4 、ＣＦＨ3 等のフッ素系のガスを用いて、ドライエッチングを行なう。
このようにして、１回目のドライエッチング加工工程を行った後、レジスト４３０を除去し、ドライエッチング加工部４１１ａ側全面に新たにレジスト４３５を配設し（図１０（ｄ））、所定の描画露光用データを用いて描画露光、現像を行ない、所定領域のみを開口させ、開口４３６から露出しているクロム膜４２０をエッチング除去し（図１０（ｅ））、 先と同様にして、所定領域を開口したクロム膜４２０あるいはクロム膜４２０とレジスト４３５を耐エッチングマスクとして、ドライエッチングを行ない、所定の深さだけエッチングする。（図１０（ｆ））
このようにして、２回目のドライエッチング加工工程を行った後、レジスト４３５、クロム膜４２０を順に除去して、目的とする回折光学素子を得る。（図１０（ｈ））
上記のように、図１０、図１２にその作製方法を示す従来の製造方法においては、作製する光学素子の加工用素材表面をドライエッチングにて階段形状で近似するわけで、いずれも、レジスト塗布、露光、現像、ドライッチングの一連の工程を、複数回（多段階とも言う）繰り返す必要がある。
そして、このような一連の工程を繰り返し目的とする階段部を形成するには、各一連の工程で高い位置合わせの精度が必須となる。
しかし、微細加工における位置合わせ精度は充分でなく、通常、１００ｎｍ程度の誤差が発生するため、従来の階段部作製方法を用いた場合、位置合わせ誤差により、図１１（ｃ）に示すように、段部の境に柱壁（壁ないし突起とも言う）４１５が発生したり、図１１（ｆ）に示すように、段部の境に凹部（溝とも言う）４１６が発生することがある。
例えば、図１０、図１２にその作製方法を示す従来の製造方法において、１回目のドライエッチング加工工程の後、２回目のレジスト塗布および現像による製版処理で位置ずれが発生し、図１１（ａ）のようになった場合、図１１（ｂ）のように２回目のドライエッチングがなされ、結局、図１１（ｃ）のように、段部の境に柱（壁ないし突起とも言う）４１５が発生してしまう。
また、１回目のドライエッチング加工工程の後、２回目のレジスト塗布および現像による製版処理で位置ずれが発生し、図１１（ｄ）のようになった場合、図１１（ｅ）のように２回目のドライエッチングがなされ、結局、図９（ｆ）のように、段部の境に凹部（溝とも言う）４１６が発生してしまう。
このように、各一連の工程間で、位置合わせ誤差が発生したときに、１００ｎｍ前後の幅の溝や壁が出来上がってしまうわけであるが、この１００ｎｍ前後の幅の溝や壁が光の回折効率を数十％も下げてしまい問題となっていた。
これに対し、特開２００２−３５０６２３号公報に記載のように、ウェットエッチング法を併用し、凹部（溝）や柱（壁）をなくすことも行われているが、この方法の場合、工程が増え、複雑化するという問題がある。
特開２００２−３５０６２３号公報
そして、このような一連の工程を繰り返し目的とする階段部を形成するには、各一連の工程で高い位置合わせの精度が必須となる。
しかし、微細加工における位置合わせ精度は充分でなく、通常、１００ｎｍ程度の誤差が発生するため、従来の階段部作製方法を用いた場合、位置合わせ誤差により、図１１（ｃ）に示すように、段部の境に柱壁（壁ないし突起とも言う）４１５が発生したり、図１１（ｆ）に示すように、段部の境に凹部（溝とも言う）４１６が発生することがある。
例えば、図１０、図１２にその作製方法を示す従来の製造方法において、１回目のドライエッチング加工工程の後、２回目のレジスト塗布および現像による製版処理で位置ずれが発生し、図１１（ａ）のようになった場合、図１１（ｂ）のように２回目のドライエッチングがなされ、結局、図１１（ｃ）のように、段部の境に柱（壁ないし突起とも言う）４１５が発生してしまう。
また、１回目のドライエッチング加工工程の後、２回目のレジスト塗布および現像による製版処理で位置ずれが発生し、図１１（ｄ）のようになった場合、図１１（ｅ）のように２回目のドライエッチングがなされ、結局、図９（ｆ）のように、段部の境に凹部（溝とも言う）４１６が発生してしまう。
このように、各一連の工程間で、位置合わせ誤差が発生したときに、１００ｎｍ前後の幅の溝や壁が出来上がってしまうわけであるが、この１００ｎｍ前後の幅の溝や壁が光の回折効率を数十％も下げてしまい問題となっていた。
これに対し、特開２００２−３５０６２３号公報に記載のように、ウェットエッチング法を併用し、凹部（溝）や柱（壁）をなくすことも行われているが、この方法の場合、工程が増え、複雑化するという問題がある。
上記の通り、従来の、回折光学素子の回折面を多段階のエッチング加工により形成する階段状回折光学素子の製造方法においては、レジスト塗布、露光、現像、ドライッチングの一連の工程（以下、これをドライエッチング加工工程と言う）を、複数回（多段階とも言う）繰り返す必要があるが、各一連の工程間での位置合わせの誤差に起因して、１００ｎｍ前後の幅で凹部（溝部とも言う）や柱（突起部とも言う）が発生し、この１００ｎｍ前後の幅の凹部や柱が光の回折効率を数十％も下げてしまい問題となっていた。
また、ｎ段の階段の場合、（ｎ−１）のドライエッチング加工工程数であれば、位置合わせの誤差に起因して、凹部や柱が発生しないドライエッチング加工工程の組は容易にできるが、この場合、ｎが増えるにしたがいドライエッチング加工工程の数が増えることとなり、階段の段数が８を超えると実施は実用上難しくなってくるため、多少凹部や柱が発生しても、ドライエッチング加工工程数を少なく抑えたいという要望が出てきた。
本発明は、これらに対応するもので、ドライエッチング加工工程数を少なく、且つ、各ドライエッチング加工工程間での位置合わせ精度が要求されるレベルに満たない場合であっても、できるだけ凹部や柱の発生を少なくして、光効率を上げることができる回折光学素子の製造方法を提供しようとするものである。
また、ｎ段の階段の場合、（ｎ−１）のドライエッチング加工工程数であれば、位置合わせの誤差に起因して、凹部や柱が発生しないドライエッチング加工工程の組は容易にできるが、この場合、ｎが増えるにしたがいドライエッチング加工工程の数が増えることとなり、階段の段数が８を超えると実施は実用上難しくなってくるため、多少凹部や柱が発生しても、ドライエッチング加工工程数を少なく抑えたいという要望が出てきた。
本発明は、これらに対応するもので、ドライエッチング加工工程数を少なく、且つ、各ドライエッチング加工工程間での位置合わせ精度が要求されるレベルに満たない場合であっても、できるだけ凹部や柱の発生を少なくして、光効率を上げることができる回折光学素子の製造方法を提供しようとするものである。
本発明の回折光学素子の製造方法は、光屈折系の媒体からなる板状の加工用素材の表面に、レジストの塗布、描画露光、現像の各処理を行なう製版処理を施し、製版処理後のレジストの開口領域の全域あるいは所定域の加工用素材をドライエッチング加工する、一連の処理からなる製版処理を伴なうドライエッチング加工工程を、複数回段階的に繰り返す、多段階のエッチング加工方法により、前記加工用素材の表面に階段部を形成して回折光学素子を作製する、回折光学素子の製造方法であって、階段の単位段幅をδとし、ｎ段からなる階段部を（ｎ−２）（ｎは４以上の整数）以下の、ドライエッチング加工工程数で形成するもので、ドライエッチング工程間のドライエッチング領域の位置ずれに起因し、深さレベルの１つ異なる段間の境部に発生すると判断される各柱あるいは各凹部について、その光効率阻害要因としての程度を、柱の高さあるいは凹部の深さが単位段幅δである場合は１と重み付けし、柱の高さあるいは凹部の深さが前記単位段幅δのｍ倍（ｍは２以上の整数）である場合は所定のαｍと重み付けし、ドライエッチング加工工程数が（ｎ−２）以下の全てのドライエッチング加工工程の組について、それぞれ、前記位置ずれに起因し、深さレベルの１つ異なる段間の境部に発生すると判断される全ての柱あるいは凹部の重みの総和を、回折光学素子の光効率阻害度合を表す量として求め、前記全てのドライエッチング加工工程の組の中から、前記重みの総和が最小であるドライエッチング加工工程の組を求め、求められたドライエッチング加工工程の組で、加工を実施して回折光学素子を作製するものであることを特徴とするものである。
そして、上記の回折光学素子の製造方法であって、各ドライエッチング加工工程の組の回折光学素子の光効率阻害度合の把握は、それぞれ、各ドライエッチング加工工程の組毎に、各深さレベルの段部を深さ順に第１の方向に並べ、これに直交する第２の方向に、各ドライエッチング加工工程毎に、ドライエッチング加工する場合は各ドライエッチング加工工程における加工深さに対応した前記階段の単位段幅δの倍数として、また、加工しない場合は０として、各深さレベルの段部に対応してその加工度合い数を表示するエッチング加工表を作成し、該エッチング加工表の、段数が１つ異なる段の境界における、ドライエッチング加工工程間の加工度合い数の配置状態から、深さレベルの１つ異なる段間の境部に発生すると判断される各柱あるいは各凹部の箇所を全て抽出し、更に、抽出された箇所の各柱の高さないし各凹部の深さを抽出し、一方また、柱あるいは凹部の高さないし深さに対応して所定の光効率阻害度合いを重みつけをして、抽出された全ての箇所の柱あるいは凹部の重みの総和を回折光学素子の光効率阻害要因度合いを表す量として求めるものであることを特徴とするものである。
そしてまた、上記のいずれかに記載の回折光学素子の製造方法であって、αｍをｍと近似することを特徴とするものである。
ここでは、各ドライエッチング加工工程の組においては、各ドライエッチング加工工程の順序は関係しないので、通常は、第２の方向を加工深さの深い順にドライエッチング加工工程を並べた場合についてのみエッチング加工表を行う。
尚、通常、Ｋ段の階段を有する回折光学素子の場合、単位段幅δは、位相差がπ/ Ｋに相当し、その誤差は±１０％と言われている。
そして、上記の回折光学素子の製造方法であって、各ドライエッチング加工工程の組の回折光学素子の光効率阻害度合の把握は、それぞれ、各ドライエッチング加工工程の組毎に、各深さレベルの段部を深さ順に第１の方向に並べ、これに直交する第２の方向に、各ドライエッチング加工工程毎に、ドライエッチング加工する場合は各ドライエッチング加工工程における加工深さに対応した前記階段の単位段幅δの倍数として、また、加工しない場合は０として、各深さレベルの段部に対応してその加工度合い数を表示するエッチング加工表を作成し、該エッチング加工表の、段数が１つ異なる段の境界における、ドライエッチング加工工程間の加工度合い数の配置状態から、深さレベルの１つ異なる段間の境部に発生すると判断される各柱あるいは各凹部の箇所を全て抽出し、更に、抽出された箇所の各柱の高さないし各凹部の深さを抽出し、一方また、柱あるいは凹部の高さないし深さに対応して所定の光効率阻害度合いを重みつけをして、抽出された全ての箇所の柱あるいは凹部の重みの総和を回折光学素子の光効率阻害要因度合いを表す量として求めるものであることを特徴とするものである。
そしてまた、上記のいずれかに記載の回折光学素子の製造方法であって、αｍをｍと近似することを特徴とするものである。
ここでは、各ドライエッチング加工工程の組においては、各ドライエッチング加工工程の順序は関係しないので、通常は、第２の方向を加工深さの深い順にドライエッチング加工工程を並べた場合についてのみエッチング加工表を行う。
尚、通常、Ｋ段の階段を有する回折光学素子の場合、単位段幅δは、位相差がπ/ Ｋに相当し、その誤差は±１０％と言われている。
（作用）
本発明の回折光学素子の製造方法は、このような構成にすることにより、ドライエッチング加工工程数を少なく、且つ、各ドライエッチング加工工程間での位置合わせ精度が要求されるレベルに満たない場合であっても、できるだけ凹部や柱の発生を少なくして、光効率を上げることができる回折光学素子の製造方法の提供を可能としている。
具体的には、階段の単位段幅をδとし、ｎ段からなる階段部を（ｎ−２）（ｎは４以上の整数）以下の、ドライエッチング加工工程数で形成するもので、ドライエッチング工程間のドライエッチング領域の位置ずれに起因し、深さレベルの１つ異なる段間の境部に発生すると判断される各柱あるいは各凹部について、その光効率阻害要因としての程度を、柱の高さあるいは凹部の深さが単位段幅δである場合は１と重み付けし、柱の高さあるいは凹部の深さが前記単位段幅δのｍ倍（ｍは２以上の整数）である場合は所定のαｍと重み付けし、ドライエッチング加工工程数が（ｎ−２）以下の全てのドライエッチング加工工程の組について、それぞれ、前記位置ずれに起因し、深さレベルの１つ異なる段間の境部に発生すると判断される全ての柱あるいは凹部の重みの総和を、回折光学素子の光効率阻害度合を表す量として求め、前記全てのドライエッチング加工工程の組の中から、前記重みの総和が最小であるドライエッチング加工工程の組を求め、求められたドライエッチング加工工程の組で、加工を実施して回折光学素子を作製するものであることにより、これを達成している。
エッチング加工表（図２（a ）参照）を作成して、各柱あるいは各凹部が発生する箇所とその高さないし深さを抽出する方法は、簡単で、ドライエッチング加工工程の組の回折光学素子の光効率阻害度合の把握手段として、好適に使用できる。
本発明の回折光学素子の製造方法は、このような構成にすることにより、ドライエッチング加工工程数を少なく、且つ、各ドライエッチング加工工程間での位置合わせ精度が要求されるレベルに満たない場合であっても、できるだけ凹部や柱の発生を少なくして、光効率を上げることができる回折光学素子の製造方法の提供を可能としている。
具体的には、階段の単位段幅をδとし、ｎ段からなる階段部を（ｎ−２）（ｎは４以上の整数）以下の、ドライエッチング加工工程数で形成するもので、ドライエッチング工程間のドライエッチング領域の位置ずれに起因し、深さレベルの１つ異なる段間の境部に発生すると判断される各柱あるいは各凹部について、その光効率阻害要因としての程度を、柱の高さあるいは凹部の深さが単位段幅δである場合は１と重み付けし、柱の高さあるいは凹部の深さが前記単位段幅δのｍ倍（ｍは２以上の整数）である場合は所定のαｍと重み付けし、ドライエッチング加工工程数が（ｎ−２）以下の全てのドライエッチング加工工程の組について、それぞれ、前記位置ずれに起因し、深さレベルの１つ異なる段間の境部に発生すると判断される全ての柱あるいは凹部の重みの総和を、回折光学素子の光効率阻害度合を表す量として求め、前記全てのドライエッチング加工工程の組の中から、前記重みの総和が最小であるドライエッチング加工工程の組を求め、求められたドライエッチング加工工程の組で、加工を実施して回折光学素子を作製するものであることにより、これを達成している。
エッチング加工表（図２（a ）参照）を作成して、各柱あるいは各凹部が発生する箇所とその高さないし深さを抽出する方法は、簡単で、ドライエッチング加工工程の組の回折光学素子の光効率阻害度合の把握手段として、好適に使用できる。
本発明の回折光学素子の製造方法は、あくまで、ドライエッチング工程間のドライエッチング領域の位置ずれに起因し、深さレベルの１つ異なる段間の境部に発生すると判断される各柱あるいは各凹部を、回折光学素子の光効率阻害要因としているもので、それ以外の箇所のものは光効率阻害要因としては無視できる程度のものであるとしている。
加工表の深さレベルの１つ異なる第１、第２の段間の境部において、対角にそれぞれ０（加工度合０で、非加工を意味する）がある箇所であって、それぞれの０（非加工）と同じドライエッチング加工工程での、前記第１、第２の段間の境を介して隣接する異なる段の加工度合い数が、両方とも０以上ではない場合が、前記境部において対象としている柱あるいは凹部が発生すると判断できる。
ここで、「対角にそれぞれ０（加工度合０で、非加工を意味する）がある箇所」とは、図８（ａ）に示すように、間になにも無く対角に０同士がある場合の他に、図８（ｂ）に示すように、間に第段１、第段２の段とも同じ０、あるいは同じ他の数（例えば２）を介して対角に０同士がある場合も含む。ここで、αβ≠0 、αγ≠0 。
加工表の深さレベルの１つ異なる第１、第２の段間の境部において、対角にそれぞれ０（加工度合０で、非加工を意味する）がある箇所であって、それぞれの０（非加工）と同じドライエッチング加工工程での、前記第１、第２の段間の境を介して隣接する異なる段の加工度合い数が、両方とも０以上ではない場合が、前記境部において対象としている柱あるいは凹部が発生すると判断できる。
ここで、「対角にそれぞれ０（加工度合０で、非加工を意味する）がある箇所」とは、図８（ａ）に示すように、間になにも無く対角に０同士がある場合の他に、図８（ｂ）に示すように、間に第段１、第段２の段とも同じ０、あるいは同じ他の数（例えば２）を介して対角に０同士がある場合も含む。ここで、αβ≠0 、αγ≠0 。
ここでの、回折光学素子の光効率と、柱部あるいは凹部との関連性について、図４に１例を示し、これに基づいて、簡単に説明しておく。
図４は、合成石英からなる段数４の周期４μｍのブレーズ近似格子において、波長２４８ｎｍの光を垂直入射させ、その１次回折光の強度をパワーメータにてデータ採りしたものを、量子化して示したものであるが、横軸はドライエッチング加工工程間の位置ずれ量を示し、プラス（＋）の場に柱が発生し、マイナス（−）の場合に凹部が発生する。
ここでは、単位段幅δの高さの柱、あるいは単位幅δの深さの凹部が発生させている。 また、ここでは記載しないが、柱部の高さあるいは凹部の深さが単位段幅δのｍ倍（ｍは２以上の整数）である場合、あらかじめデーター採りをすることにより、図４と同様に、ずれ量に対応する光効率のグラフを得ることができ、これから、光効率阻害要因としての程度を、単位幅の柱あるいは凹部の阻害要因としての重みを１とした場合、その重みをαｍとして表すことができる。
したがって、これらのデータ採りから得られた、各柱部あるいは各凹部の光効率阻害要因としての程度を表す重みを用いて、回折光学素子作製におけるドライエッチング加工工程間の位置ずれに起因して発生する全ての柱部あるいは凹部の重みの総和を以って、回折光学素子の光効率度合いを評価することができる。
尚、それほど、光効率の精度が求められない場合には、αｍをｍと近似することによって、データ採りの負荷の省略や、計算の簡略化ができる。
図４は、合成石英からなる段数４の周期４μｍのブレーズ近似格子において、波長２４８ｎｍの光を垂直入射させ、その１次回折光の強度をパワーメータにてデータ採りしたものを、量子化して示したものであるが、横軸はドライエッチング加工工程間の位置ずれ量を示し、プラス（＋）の場に柱が発生し、マイナス（−）の場合に凹部が発生する。
ここでは、単位段幅δの高さの柱、あるいは単位幅δの深さの凹部が発生させている。 また、ここでは記載しないが、柱部の高さあるいは凹部の深さが単位段幅δのｍ倍（ｍは２以上の整数）である場合、あらかじめデーター採りをすることにより、図４と同様に、ずれ量に対応する光効率のグラフを得ることができ、これから、光効率阻害要因としての程度を、単位幅の柱あるいは凹部の阻害要因としての重みを１とした場合、その重みをαｍとして表すことができる。
したがって、これらのデータ採りから得られた、各柱部あるいは各凹部の光効率阻害要因としての程度を表す重みを用いて、回折光学素子作製におけるドライエッチング加工工程間の位置ずれに起因して発生する全ての柱部あるいは凹部の重みの総和を以って、回折光学素子の光効率度合いを評価することができる。
尚、それほど、光効率の精度が求められない場合には、αｍをｍと近似することによって、データ採りの負荷の省略や、計算の簡略化ができる。
本発明は、このような構成にすることにより、ドライエッチング加工工程数を少なく、且つ、各ドライエッチング加工工程間での位置合わせ精度が要求されるレベルに満たない場合であっても、できるだけ凹部や柱の発生を少なくして、光効率を上げることができる回折光学素子の製造方法の提供を可能とした。
本発明の実施の形態例を挙げ、図に基づいて説明する。
図１は本発明の回折光学素子の製造方法の実施の形態の１例の工程フローを示した図で、図２（ａ）は単位段幅δで４段の回折光学素子を深さδのドライエッチング工程１と、深さ２δのドライエッチング工程２とで形成する場合のエッチング加工表の図で、図２（ｂ）は図２（ａ）に示す加工表のドライエッチング加工工程１、２により作製される４段の回折光学素子の断面図で、図３は、図２に対応するドライエッチング工程の組を実施した場合の断面形状を示した図で、図５（ａ）〜図５（ｄ）は、単位段幅δで段数５の回折光学素子を、深さδのドライエッチング工程と、深さδのドライエッチング工程と、深さ２δのドライエッチング工程の、３ドライエッチング工程で形成する場合のエッチング加工表の図で、図６（ａ）は、単位段幅δで段数５の回折光学素子を、深さδのドライエッチング工程と、深さδのドライエッチング工程と、深さ３δのドライエッチング工程、３ドライエッチング工程で形成する場合のエッチング加工表の図で、図６（ｂ）、図６（ｃ）は、単位段幅δで段数５の回折光学素子を、深さδのドライエッチング工程と、深さ２δのドライエッチング工程と、深さ２δのドライエッチング工程の、３ドライエッチング工程で形成する場合のエッチング加工表の図で、図７（ａ）、図７（ｂ）は、単位段幅δで段数５の回折光学素子を、深さδのドライエッチング工程と、深さ２δのドライエッチング工程と、深さ３δのドライエッチング工程の、３ドライエッチング工程で形成する場合のエッチング加工表の図で、図７（ｃ）は、単位段幅δで段数５の回折光学素子を、深さδのドライエッチング工程と、深さ２δのドライエッチング工程と、深さ４δのドライエッチング工程の、３ドライエッチング工程でで形成する場合の、エッチング加工表の図である。
尚、図１中、Ｓ１１〜Ｓ１９は処理ステップを示している。
図１〜図３中、１００は加工用基材、１０１は深さ０の段部（レベル０の段部とも言う）、１０２は深さδの段部（レベル１の段部とも言う）、１０３は深さ２δの段部（レベル２の段部とも言う）、１０４は深さ３δの段部（レベル３の段部とも言う）、１１１は深さ０の非加工部、１１２は深さδの加工部、１１３は深さ２δの加工部、１１４は深さ３δの加工部、１１７は柱部、１１８は凹部、１２０はエッチングガス、１２５はレジストの開口、１２８、１２９はずれ量、１３０はレジストである。
図１は本発明の回折光学素子の製造方法の実施の形態の１例の工程フローを示した図で、図２（ａ）は単位段幅δで４段の回折光学素子を深さδのドライエッチング工程１と、深さ２δのドライエッチング工程２とで形成する場合のエッチング加工表の図で、図２（ｂ）は図２（ａ）に示す加工表のドライエッチング加工工程１、２により作製される４段の回折光学素子の断面図で、図３は、図２に対応するドライエッチング工程の組を実施した場合の断面形状を示した図で、図５（ａ）〜図５（ｄ）は、単位段幅δで段数５の回折光学素子を、深さδのドライエッチング工程と、深さδのドライエッチング工程と、深さ２δのドライエッチング工程の、３ドライエッチング工程で形成する場合のエッチング加工表の図で、図６（ａ）は、単位段幅δで段数５の回折光学素子を、深さδのドライエッチング工程と、深さδのドライエッチング工程と、深さ３δのドライエッチング工程、３ドライエッチング工程で形成する場合のエッチング加工表の図で、図６（ｂ）、図６（ｃ）は、単位段幅δで段数５の回折光学素子を、深さδのドライエッチング工程と、深さ２δのドライエッチング工程と、深さ２δのドライエッチング工程の、３ドライエッチング工程で形成する場合のエッチング加工表の図で、図７（ａ）、図７（ｂ）は、単位段幅δで段数５の回折光学素子を、深さδのドライエッチング工程と、深さ２δのドライエッチング工程と、深さ３δのドライエッチング工程の、３ドライエッチング工程で形成する場合のエッチング加工表の図で、図７（ｃ）は、単位段幅δで段数５の回折光学素子を、深さδのドライエッチング工程と、深さ２δのドライエッチング工程と、深さ４δのドライエッチング工程の、３ドライエッチング工程でで形成する場合の、エッチング加工表の図である。
尚、図１中、Ｓ１１〜Ｓ１９は処理ステップを示している。
図１〜図３中、１００は加工用基材、１０１は深さ０の段部（レベル０の段部とも言う）、１０２は深さδの段部（レベル１の段部とも言う）、１０３は深さ２δの段部（レベル２の段部とも言う）、１０４は深さ３δの段部（レベル３の段部とも言う）、１１１は深さ０の非加工部、１１２は深さδの加工部、１１３は深さ２δの加工部、１１４は深さ３δの加工部、１１７は柱部、１１８は凹部、１２０はエッチングガス、１２５はレジストの開口、１２８、１２９はずれ量、１３０はレジストである。
本発明の回折光学素子の製造方法の実施の形態例を、図１に基づいて、以下説明する。 先ず、作製する回折光学素子の形状と、ドライエッチング加工工程の数を決める。（Ｓ１１）
作製する回折光学素子の形状としては、単位段幅δと段数ｎを決める。
ここでは、ドライエッチング加工工程の数を（ｎ−２）以下の所定数Ｎｋとする。
次いで、ドライエッチング加工工程数Ｎｋで、全レベルの段の加工ができるドライエッチング加工工程の組を全て抽出する。
例えば、４段の場合には、エッチング加工深さがδの工程とエッチング加工深さが２δの工程との組み合わせの１組であり（以下（δ、２δ）と表示）、５段の場合は、（δ、δ、２δ）、（δ、δ、３δ）、（δ、２δ、２δ）、（δ、２δ、３δ）（δ、２δ、４δ）合わせて５組となる。（図５〜図７参照）
次いで、これら全ての組について、それぞれ、エッチング加工表を作成し、対象となる全ての柱あるいは凹部を抽出し、更に対象となる全ての柱の高さあるいは凹部の深さを把握する。（Ｓ１３）
作製する回折光学素子の形状としては、単位段幅δと段数ｎを決める。
ここでは、ドライエッチング加工工程の数を（ｎ−２）以下の所定数Ｎｋとする。
次いで、ドライエッチング加工工程数Ｎｋで、全レベルの段の加工ができるドライエッチング加工工程の組を全て抽出する。
例えば、４段の場合には、エッチング加工深さがδの工程とエッチング加工深さが２δの工程との組み合わせの１組であり（以下（δ、２δ）と表示）、５段の場合は、（δ、δ、２δ）、（δ、δ、３δ）、（δ、２δ、２δ）、（δ、２δ、３δ）（δ、２δ、４δ）合わせて５組となる。（図５〜図７参照）
次いで、これら全ての組について、それぞれ、エッチング加工表を作成し、対象となる全ての柱あるいは凹部を抽出し、更に対象となる全ての柱の高さあるいは凹部の深さを把握する。（Ｓ１３）
一方、先に述べたようにして（図４参照）、回折光学素子の光効率と、柱部あるいは凹部との関連性について、データ採りをし（Ｓ１４）、柱部の高さあるいは凹部の深さに対応して重み付けし、対象表データを作成しておく。
一般に、柱部の高さあるいは凹部の深さが単位段幅δと同じ場合を１とし、単位段幅δの２倍である場合を１＋ａ１とし、単位段幅δの３倍である場合を１＋ａ１＋ａ２・・・となる。
ここで、ａｎ（ｎは１以上の整数）は正である。
尚、重み付けの対象となる柱部あるいは凹部は、あくまで、ドライエッチング加工工程間のドライエッチング領域の位置ずれに起因し、深さレベルの１つ異なる段間の境部に発生すると判断される各柱あるいは各凹部である。
一般に、柱部の高さあるいは凹部の深さが単位段幅δと同じ場合を１とし、単位段幅δの２倍である場合を１＋ａ１とし、単位段幅δの３倍である場合を１＋ａ１＋ａ２・・・となる。
ここで、ａｎ（ｎは１以上の整数）は正である。
尚、重み付けの対象となる柱部あるいは凹部は、あくまで、ドライエッチング加工工程間のドライエッチング領域の位置ずれに起因し、深さレベルの１つ異なる段間の境部に発生すると判断される各柱あるいは各凹部である。
次いで、全ての加工工程の組について、それぞれ、対象となる全ての柱部あるいは凹部の重みの総和を求め、全ての柱部あるいは凹部の光効率阻害度合を評価する。（Ｓ１６）。
次いで、全ての加工工程の組の中から、前記重みの総和が最小であるドライエッチング加工工程の組を抽出する。（Ｓ１７）
次いで、抽出された前記重みの総和が最小であるドライエッチング加工工程の組で、回折光学素子の作製を実施する。（Ｓ１８）
これにより、所望の段数の回折光学素子を、所定のドライエッチング加工工程数Ｎｋで、ドライエッチング加工工程間のドライエッチング領域の位置ずれがあった場合においても、光効率の良いものを得ることができる。
次いで、全ての加工工程の組の中から、前記重みの総和が最小であるドライエッチング加工工程の組を抽出する。（Ｓ１７）
次いで、抽出された前記重みの総和が最小であるドライエッチング加工工程の組で、回折光学素子の作製を実施する。（Ｓ１８）
これにより、所望の段数の回折光学素子を、所定のドライエッチング加工工程数Ｎｋで、ドライエッチング加工工程間のドライエッチング領域の位置ずれがあった場合においても、光効率の良いものを得ることができる。
次いで、図２に基づいて、具体的に、単位段幅δの４段の回折光学素子を、ドライエッチング加工工程数２で作製する場合について、加工表と、対象となる柱部あるいは凹部と、その高さないし深さの度合の抽出を、以下簡単に説明する。
エッチング加工表は、図２（ａ）に示すように、第１の方向に各深さレベルの段部（段レベルで代表する）を深さ順に並べ、第１の方向に直交する第２の方向に、各ドライエッチング加工工程毎に、ドライエッチング加工する場合は各ドライエッチング加工工程における加工深さに対応した前記階段の単位段幅δの倍数として、また、加工しない場合は０として、各深さレベルの段部に対応してその加工度合い数を表示する。
図２（ａ）に示すエッチング加工表中で、加工表の深さレベルの１つ異なる段間の境部において、対角にそれぞれ０（加工度合０で、非加工を意味する）がある箇所であって、それぞれの０（非加工）と同じドライエッチング加工工程での、前記段間の境を介して隣接する異なる段の加工度合い数が、両方とも０ではない箇所を探す
図２（ａ）の点線四角部がこれに相当し、ドライエッチング加工工程間のドライエッチング領域の位置ずれがあった場合、この段間（レベル１とレベル２間）の境部において高さδの柱あるいは深さδの凹部が発生すると判断できる。
エッチング加工表は、図２（ａ）に示すように、第１の方向に各深さレベルの段部（段レベルで代表する）を深さ順に並べ、第１の方向に直交する第２の方向に、各ドライエッチング加工工程毎に、ドライエッチング加工する場合は各ドライエッチング加工工程における加工深さに対応した前記階段の単位段幅δの倍数として、また、加工しない場合は０として、各深さレベルの段部に対応してその加工度合い数を表示する。
図２（ａ）に示すエッチング加工表中で、加工表の深さレベルの１つ異なる段間の境部において、対角にそれぞれ０（加工度合０で、非加工を意味する）がある箇所であって、それぞれの０（非加工）と同じドライエッチング加工工程での、前記段間の境を介して隣接する異なる段の加工度合い数が、両方とも０ではない箇所を探す
図２（ａ）の点線四角部がこれに相当し、ドライエッチング加工工程間のドライエッチング領域の位置ずれがあった場合、この段間（レベル１とレベル２間）の境部において高さδの柱あるいは深さδの凹部が発生すると判断できる。
このことを、図３に基づき、実際の作製工程で確認してみる。
先ず、基材１００の平坦面にエッチング深さがδのドライエッチング加工工程１を行うと、例えば、図３（ａ）に示すような断面形状となる。（図３（ａ））
次いで、図３（ｂ）のように、ずれ量１２８だけ位置ずれしてレジスト１２０が製版され、所定の領域の開口部１２５に、エッチング深さが２δだけドライエッチングするドライエッチング加工工程２を行うと図３（ｃ）に示すような断面形状となり、レベル１とレベル２の段間の境に高さδの柱１１７が発生する。（図３（ｃ））
また、図３（ｄ）のように、ずれ量１２８だけ位置ずれしてレジスト１２０が製版され、所定の領域の開口部１２５に、エッチング深さが２δだけドライエッチングするドライエッチング加工工程２を行うと図３（ｅ）に示すような断面形状となり、レベル１とレベル２の段間の境に深さδの凹部１１８が発生する。（図３（ｅ））
このように、エッチング加工表からの柱あるいは凹部の抽出と、実際の工程から柱あるいは凹部の発生確認とは一致していることが分かる。
先ず、基材１００の平坦面にエッチング深さがδのドライエッチング加工工程１を行うと、例えば、図３（ａ）に示すような断面形状となる。（図３（ａ））
次いで、図３（ｂ）のように、ずれ量１２８だけ位置ずれしてレジスト１２０が製版され、所定の領域の開口部１２５に、エッチング深さが２δだけドライエッチングするドライエッチング加工工程２を行うと図３（ｃ）に示すような断面形状となり、レベル１とレベル２の段間の境に高さδの柱１１７が発生する。（図３（ｃ））
また、図３（ｄ）のように、ずれ量１２８だけ位置ずれしてレジスト１２０が製版され、所定の領域の開口部１２５に、エッチング深さが２δだけドライエッチングするドライエッチング加工工程２を行うと図３（ｅ）に示すような断面形状となり、レベル１とレベル２の段間の境に深さδの凹部１１８が発生する。（図３（ｅ））
このように、エッチング加工表からの柱あるいは凹部の抽出と、実際の工程から柱あるいは凹部の発生確認とは一致していることが分かる。
次に、単位段幅δの５段の回折光学素子を３回のドライエッチング加工工程で作製する場合について説明する。
考えられるドライエッチング加工工程の組は、深さがそれぞれ、δ、δ、２δのドライエッチング加工工程で作製する図５（ａ）〜図５（ｄ）のエッチング加工表で示すドライエッチング加工工程の４組と、深さがそれぞれ、δ、δ、３δのドライエッチング加工工程で作製する図６（ａ）のエッチング加工表で示すドライエッチング加工工程の１組と、深さがそれぞれ、δ、２δ、２δのドライエッチング加工工程で作製する図６（ｂ）、図６（ｃ）のエッチング加工表で示すドライエッチング加工工程の２組と、深さがそれぞれ、δ、２δ、３δのドライエッチング加工工程で作製する図７（ａ）、図７（ｂ）のエッチング加工表で示すドライエッチング加工工程の２組と、深さがそれぞれ、δ、２δ、４δのドライエッチング加工工程で作製する図７（ｃ）のエッチング加工表で示すドライエッチング加工工程の１組となる。
更に、図５、図６、図７の各エッチング加工表について、それぞれ、加工表の深さレベルの１つ異なる第１、第２の段間の境部において、図８に示すような、対角にそれぞれ０（加工度合０で、非加工を意味する）がある箇所であって、それぞれの０（非加工）と同じドライエッチング加工工程での、前記段間の境を介して隣接する異なる段の加工度合い数は、両方とも０でない箇所を探すと、それぞれ、点線四角で囲まれる個所が対象個所となる。
更に、各対象個所における柱の高さあるいは凹部の深さを、それぞれ、エッチング加工表から抽出するが、各対象個所で前記柱の高さあるいは凹部の深さがδのもの、２δのもの、３δのものについて、重みつけをし、それぞれ、１、１＋ａ、１＋ａ＋ｂ（ａ、ｂはともに正）として、各組について対象となる個所の重みの総和をとると、上記５組の中では、（δ、δ、２δ）作製される回折光学素子の光効率が最も良い組であると判断される。
これらをまとめて示すと下記の表１のようになる。
尚、Ｎ１//Ｎ２はＮ１レベルとＮ２レベル間を示す。
このように、単位段幅δの５段の回折光学素子を３回のドライエッチング加工工程で作製する場合については、図５（ａ）〜図５（ｄ）に示すドライエッチング工程の組が、作製される回折光学素子の光効率が最も良い組であると判断される。
実用レベルから、段数４から段数８についてこのようにして求めた最良のドライエッチング工程とその最小の重み総和を表２に示す。
また、発生箇所を限定することも可能であり、下記に示す。
尚、ここでも、Ｎ１//Ｎ２はＮ１レベルとＮ２レベル間を示している。
また、各対象個所で柱の高さあるいは凹部の深さがδのもの、２δのもの、３δのものについて、重みつけをし、それぞれ、１、１＋ａ、１＋ａ＋ｂ（ａ、ｂはともに正）としてている。
考えられるドライエッチング加工工程の組は、深さがそれぞれ、δ、δ、２δのドライエッチング加工工程で作製する図５（ａ）〜図５（ｄ）のエッチング加工表で示すドライエッチング加工工程の４組と、深さがそれぞれ、δ、δ、３δのドライエッチング加工工程で作製する図６（ａ）のエッチング加工表で示すドライエッチング加工工程の１組と、深さがそれぞれ、δ、２δ、２δのドライエッチング加工工程で作製する図６（ｂ）、図６（ｃ）のエッチング加工表で示すドライエッチング加工工程の２組と、深さがそれぞれ、δ、２δ、３δのドライエッチング加工工程で作製する図７（ａ）、図７（ｂ）のエッチング加工表で示すドライエッチング加工工程の２組と、深さがそれぞれ、δ、２δ、４δのドライエッチング加工工程で作製する図７（ｃ）のエッチング加工表で示すドライエッチング加工工程の１組となる。
更に、図５、図６、図７の各エッチング加工表について、それぞれ、加工表の深さレベルの１つ異なる第１、第２の段間の境部において、図８に示すような、対角にそれぞれ０（加工度合０で、非加工を意味する）がある箇所であって、それぞれの０（非加工）と同じドライエッチング加工工程での、前記段間の境を介して隣接する異なる段の加工度合い数は、両方とも０でない箇所を探すと、それぞれ、点線四角で囲まれる個所が対象個所となる。
更に、各対象個所における柱の高さあるいは凹部の深さを、それぞれ、エッチング加工表から抽出するが、各対象個所で前記柱の高さあるいは凹部の深さがδのもの、２δのもの、３δのものについて、重みつけをし、それぞれ、１、１＋ａ、１＋ａ＋ｂ（ａ、ｂはともに正）として、各組について対象となる個所の重みの総和をとると、上記５組の中では、（δ、δ、２δ）作製される回折光学素子の光効率が最も良い組であると判断される。
これらをまとめて示すと下記の表１のようになる。
尚、Ｎ１//Ｎ２はＮ１レベルとＮ２レベル間を示す。
実用レベルから、段数４から段数８についてこのようにして求めた最良のドライエッチング工程とその最小の重み総和を表２に示す。
また、発生箇所を限定することも可能であり、下記に示す。
尚、ここでも、Ｎ１//Ｎ２はＮ１レベルとＮ２レベル間を示している。
また、各対象個所で柱の高さあるいは凹部の深さがδのもの、２δのもの、３δのものについて、重みつけをし、それぞれ、１、１＋ａ、１＋ａ＋ｂ（ａ、ｂはともに正）としてている。
１００ 加工用基材
１０１ 深さ０の段部（レベル０の段部とも言う）
１０２ 深さδの段部（レベル１の段部とも言う）
１０３ 深さ２δの段部（レベル２の段部とも言う）
１０４ 深さ３δの段部（レベル３の段部とも言う）
１１１ 深さ０の非加工部、１１２は深さδの加工部
１１３ 深さ２δの加工部
１１４ 深さ３δの加工部
１１７ 柱部
１１８ 凹部
１２０ エッチングガス
１２５ レジストの開口
１２８、１２９ ずれ量
１３０ レジスト
３１０ 加工用素材
３１１ 斜面部
３１２ 階段部
３１２ａ 段部
４１０ 加工用素材
４１１ ドライエッチング加工部
４１１ａ ドライエッチング加工部
４１５ 柱（壁ないし突起とも言う）
４１６ 凹部（溝とも言う）
４２０ クロム膜
４３０ ポジ型のレジスト
４３１ （レジストの）開口
４３５ レジスト
４３６ （レジストの）開口
６００ 加工用素材
６００ａ 段部
６０１〜６０８ 深さ
６０１Ａ〜６０８Ａ データ
７０１〜７０４ データ
１０１ 深さ０の段部（レベル０の段部とも言う）
１０２ 深さδの段部（レベル１の段部とも言う）
１０３ 深さ２δの段部（レベル２の段部とも言う）
１０４ 深さ３δの段部（レベル３の段部とも言う）
１１１ 深さ０の非加工部、１１２は深さδの加工部
１１３ 深さ２δの加工部
１１４ 深さ３δの加工部
１１７ 柱部
１１８ 凹部
１２０ エッチングガス
１２５ レジストの開口
１２８、１２９ ずれ量
１３０ レジスト
３１０ 加工用素材
３１１ 斜面部
３１２ 階段部
３１２ａ 段部
４１０ 加工用素材
４１１ ドライエッチング加工部
４１１ａ ドライエッチング加工部
４１５ 柱（壁ないし突起とも言う）
４１６ 凹部（溝とも言う）
４２０ クロム膜
４３０ ポジ型のレジスト
４３１ （レジストの）開口
４３５ レジスト
４３６ （レジストの）開口
６００ 加工用素材
６００ａ 段部
６０１〜６０８ 深さ
６０１Ａ〜６０８Ａ データ
７０１〜７０４ データ
Claims (3)
- 光屈折系の媒体からなる板状の加工用素材の表面に、レジストの塗布、描画露光、現像の各処理を行なう製版処理を施し、製版処理後のレジストの開口領域の全域あるいは所定域の加工用素材をドライエッチング加工する、一連の処理からなる製版処理を伴なうドライエッチング加工工程を、複数回段階的に繰り返す、多段階のエッチング加工方法により、前記加工用素材の表面に階段部を形成して回折光学素子を作製する、回折光学素子の製造方法であって、階段の単位段幅をδとし、ｎ段からなる階段部を（ｎ−２）（ｎは４以上の整数）以下の、ドライエッチング加工工程数で形成するもので、ドライエッチング工程間のドライエッチング領域の位置ずれに起因し、深さレベルの１つ異なる段間の境部に発生すると判断される各柱あるいは各凹部について、その光効率阻害要因としての程度を、柱の高さあるいは凹部の深さが単位段幅δである場合は１と重み付けし、柱の高さあるいは凹部の深さが前記単位段幅δのｍ倍（ｍは２以上の整数）である場合は所定のαｍと重み付けし、ドライエッチング加工工程数が（ｎ−２）以下の全てのドライエッチング加工工程の組について、それぞれ、前記位置ずれに起因し、深さレベルの１つ異なる段間の境部に発生すると判断される全ての柱あるいは凹部の重みの総和を、回折光学素子の光効率阻害度合を表す量として求め、前記全てのドライエッチング加工工程の組の中から、前記重みの総和が最小であるドライエッチング加工工程の組を求め、求められたドライエッチング加工工程の組で、加工を実施して回折光学素子を作製するものであることを特徴とする回折光学素子の製造方法。
- 請求項１に記載の回折光学素子の製造方法であって、各ドライエッチング加工工程の組の回折光学素子の光効率阻害度合の把握は、それぞれ、各ドライエッチング加工工程の組毎に、各深さレベルの段部を深さ順に第１の方向に並べ、これに直交する第２の方向に、各ドライエッチング加工工程毎に、ドライエッチング加工する場合は各ドライエッチング加工工程における加工深さに対応した前記階段の単位段幅δの倍数として、また、加工しない場合は０として、各深さレベルの段部に対応してその加工度合い数を表示するエッチング加工表を作成し、該エッチング加工表の、段数が１つ異なる段の境界における、ドライエッチング加工工程間の加工度合い数の配置状態から、深さレベルの１つ異なる段間の境部に発生すると判断される各柱あるいは各凹部の箇所を全て抽出し、更に、抽出された箇所の各柱の高さないし各凹部の深さを抽出し、一方また、柱あるいは凹部の高さないし深さに対応して所定の光効率阻害度合いを重みつけをして、抽出された全ての箇所の柱あるいは凹部の重みの総和を回折光学素子の光効率阻害要因度合いを表す量として求めるものであることを特徴とする回折光学素子の製造方法。
- 請求項１ないし２のいずれか１に記載の回折光学素子の製造方法であって、αｍをｍと近似することを特徴とする回折光学素子の製造方法。
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