JP2010169722A - 光学素子の製造方法及び光学素子 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】基板2の一面にグリッド部4を形成するグリッド部形成工程と、グリッド部4が形成された基板2の一面に回折構造部3に対応した回折構造部用レジストパターンを形成する回折構造部用レジストパターン形成工程と、回折構造部用レジストパターンを介して基板2を厚さ方向に異方性エッチングすることで回折構造部3を形成する回折構造部エッチング工程と、回折構造部3を形成した基板2の一面に対して斜め方向から反射材料を堆積させてグリッド部4に細線4aを形成する細線形成工程と、を有することを特徴とする。
【選択図】図1
Description
すると露光の際に凹部と凸部でレジスト内での光吸収量の差異が発生し、凹部では露光量不足、凸部では露光量過剰となり、凹部に残るレジストの短手方向の幅は太く、凸部に残るレジストの短手方向の幅は細くなってしまう。
そして、これを用いてエッチングを行って形成される金属細線の短手方向の幅も同様に不均一となり、この様な金属細線では偏光素子としての透過率やコントラスト(消光比)を十分に向上できないという課題が発生する。
また、フォトリソグラフィ法に依らずにナノインプリント法により金属細線形成用のレジストを形成する事は可能ではあるが、エッチングに適した底付きしたレジスト・パターンを凹凸面に対してアライメントを取りながらインプリントする事は至難の業であり、量産性等を著しく損ねる結果となる。
図1(a)は、本実施形態の光学素子の断面構造を示す模式図である。図1(b)及び図1(c)は図1(a)の拡大図である。
基板2のグリッド部4が形成された一面と反対側の他面から入射した入射光は、基板2を透過してグリッド部4へ入射する。グリッド部4への入射光は、各細線4aの延在方向(長軸方向)と平行な偏光軸を有する成分(TE偏光成分)が反射され、各細線4aの延在方向と直交する偏光軸を有する成分s(TM偏光成分)がグリッド部4を透過する。すなわち、グリッド部4は入射光を互いに偏光状態の異なる反射光と透過光とに分離する機能(偏光分離機能)を有する。
図3および図4は、光学素子1の製造方法の一例を示す模式工程図であり、光学素子1の断面の一部が拡大して示されている。
まず、図2(a)に示すように、例えばガラス基板(石英基板)などの無機材料からなる基板2を用意し、基板2の一面にグリッド部4を形成する。本工程は、例えば周知のフォトリソグラフィ法およびエッチング法を用いて実現できる。
具体的には、まず、図2(b)に示すように、基板2の一面上に感光膜(レジスト層)9を形成する。
次に、基板2の一面に凹部3aおよび凸部3bからなる回折構造部3を形成する。具体的には、グリッド部4が形成された基板2の一面上に感光膜(レジスト膜等)を形成しておき、各凹部3aおよび凸部3bに対応した露光パターンを有する露光マスクを用いてこの感光膜を露光し、現像する。これにより、図3(c)に示すように、感光膜パターン(回折構造部用レジストパターン)10aが形成される。
次に、図3(c)に示す感光膜パターン10aをエッチングマスクとして用い、グリッド部を形成する際に用いたエッチングガスと同一のエッチングガスにより、基板2を厚さ方向に異方性ドライエッチングする。そして、感光膜パターン10aを除去する。これにより、図4(a)に示すように、露光マスクのパターンが基板2の一面に転写され、所定の凹凸形状を有する回折構造部3が形成される。
実験的には回折構造部3の凹部3aの深さが約100nm程度取れるまでエッチングした場合に凹部3aのグリッド部4の幅Wはほとんど変わらず、高さHは10nm程度低くなる事が確認されている。この場合には、本実施形態の光学素子1としては申し分のないグリッド形状が維持できる事が判っている。
次に、図4(b)に示すように、回折構造部3を形成した基板2の一面に対して斜め方向からAl等の反射材料を堆積させてグリッド部4に細線4aを形成する。細線4aの形成は、例えば公知の斜方スパッタ法や、斜方蒸着法により行うことができる。これにより、回折構造部3の凹部3a及び凸部3bにおける各々のグリッド部4上に均一な幅の細線4aを形成することができる。最後に、図1(a)に示すように、基板2の端部に光吸収部5を形成する。これにより、光学素子1が完成する。
しかし、本実施形態によれば、反射率の低い透明基板上にレジストを形成できるために反射防止膜が不要となる。また、SiO2系の透明基板のエッチングは容易であるためにハードマスクが不要となる。また、グリッド部4の異方性エッチングと回折構造部3の異方性エッチングとを同一のエッチングガス(フッ素系)により行う事ができる。
したがって、従来の技術に対して製造工程及び製造装置を簡略化し、生産性を向上させ、製造コストを低減する事ができると言う長所も有する。
Claims (7)
- 基板と、前記基板の一面に交互に形成された複数の凹部および凸部からなる回折構造部と、前記回折構造部の表面に沿って所定のピッチで形成された複数のグリッド部と、前記グリッド部に前記グリッド部の延在方向に沿って設けられた細線とを備え、入射光を偏光分離する機能を有する光学素子の製造方法であって、
前記基板の一面に前記グリッド部を形成するグリッド部形成工程と、
前記グリッド部が形成された前記基板の一面に前記回折構造部に対応した回折構造部用レジストパターンを形成する回折構造部用レジストパターン形成工程と、
前記回折構造部用レジストパターンを介して前記基板を厚さ方向に異方性エッチングすることで前記回折構造部を形成する回折構造部エッチング工程と、
前記回折構造部を形成した前記基板の一面に対して斜め方向から反射材料を堆積させて前記グリッド部に前記細線を形成する細線形成工程と、
を有することを特徴とする光学素子の製造方法。 - 前記グリッド部形成工程は、
前記基板の一面にフォトリソグラフィ法により前記グリッド部に対応したグリッド部用レジストパターンを形成するグリッド部用レジストパターン形成工程と、
前記グリッド部用レジストパターンを介して前記基板を厚さ方向に異方性エッチングするグリッド部エッチング工程と、
を有することを特徴とする請求項1記載の光学素子の製造方法。 - 前記グリッド部形成工程と前記回折構造部形成工程における前記異方性エッチングは同一のエッチングガスを用いたドライエッチングであることを特徴とする請求項2記載の光学素子の製造方法。
- 前記グリッド部用レジストパターン形成工程は、
前記基板の一面にレジスト層を形成する工程と、
前記レジスト層を二束干渉露光により露光させる工程と、
露光させた前記レジスト層を現像する工程と、
を有することを特徴とする請求項2または請求項3に記載の光学素子の製造方法。 - 前記グリッド部形成工程において、前記グリッド部を前記凹部および前記凸部の延在方向と交差するように形成することを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか一項に記載の光学素子の製造方法。
- 基板と、前記基板の一面に交互に形成された複数の凹部および凸部からなる回折構造部と、前記回折構造部の表面に沿って所定のピッチで形成された複数のグリッド部と、前記グリッド部に前記グリッド部の延在方向に沿って設けられた細線とを備え、入射光を偏光分離する機能を有する光学素子であって、
前記凹部に設けられた前記グリッド部の短手方向の幅と、前記凸部に設けられた前記グリッド部の短手方向の幅とが均一であることを特徴とする光学素子。 - 前記凹部に設けられた前記細線の短手方向の幅と、前記凸部に設けられた前記細線の短手方向の幅とが均一であることを特徴とする請求項6記載の光学素子。
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