JP3680569B2 - 回折光学素子の製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、断面形状が階段形状の回折光学素子の製造方法に関し、特に、回折効率が高く、収差が少ない等の光学素子として基本的特性に優れ、製造が容易な回折光学素子の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、マイクログレーティングやマイクロフレネルレンズ等の回折光学素子は、小型軽量で種々の機能を有する光学素子として注目されている。その回折光学素子の製造方法としては、超精密旋盤法や電子ビームあるいはイオンビームを用いたリソグラフィー法が一般的である。しかし、このような方法では、回折光学素子の断面形状を理想的な三角形形状にするには、製造が困難であり、一方、製造が容易な矩形形状にすると、高々４０％と低い回折効率しか得られない。従って、これを改善するため、従来より多段の階段形状を有する回折光学素子が提案されている。例えば、４段構造では回折効率は８０％、８段では９５％に向上する。
【０００３】
このような多段構造の従来の回折光学素子の製造方法としては、例えば、特開平５−３３３２０４号公報および文献「ＳＰＩＥ Ｖｏｌ．１９９２，ｐ９０〜ｐ１０１」に示されるものがある。
【０００４】
図６(a) 〜(d) は、特開平５−３３３２０４号公報に示された従来の回折光学素子の製造方法（第１の従来例）を示す。この製造方法は、電子ビーム露光による代表的な方法である。まず、同図(a) に示すように、基板１０１に感光性媒体１０２ａとして電子ビームレジストを塗布して１７０℃、２０分間プリベーキングを行う。引き続き、同図(b) に示すように、感光性媒体１０２ａの上に同じ感光性媒体１０２ｂを塗布し、最初のプリベーキング温度よりも低い温度（９０℃）でプリベーキングを２０分間行う。 これにより、電子ビームに対し感度が悪い感光性媒体１０２ａと感度が良い感光性媒体１０２ｂが形成される。次に、同図(c) に示すように、図示しない電子ビーム描画装置により、感光性媒体１０２ａ，１０２ｂに感度に応じた照射量の電子ビーム１０３を与えて目的とする回折光学素子の階段形状に対応させて描画する。最後に現像処理を行い、同図(d) に示すように、感光性媒体１０２ａ，１０２ｂの膜厚を階段状に変化させた所望形状の回折光学素子を作製する。この例では、３段構造の回折光学素子を作製している。
【０００５】
図７(a) 〜(f) は、文献「ＳＰＩＥ Ｖｏｌ．１９９２，ｐ９０〜ｐ１０１」に示された従来の回折光学素子の製造方法（第２の従来例）を示す。まず、同図(a) に示すように、基板としてクロム膜２０２付き石英基板２０１を用意し、この表面にフォトレジスト２０３を塗布する。次に、同図(b) に示すように、フォトマスク２０４を通して紫外線２０５で露光し、現像すると、フォトマスク２０４の開口２０４ａと同一形状にフォトレジスト２０３がパターニングされる。さらにこのフォトレジスト２０３のパターンをマスクとして同図(c) に示すようにクロム膜２０２を湿式エッチングによりパターニングし、フォトレジスト２０３を剥離すると、同図(d) に示すように、クロム膜２０２がフォトマスク２０４の開口２０４ａと同一形状にパターニングされる。さらにドライエッチングによりクロム膜２０２をマスクとして同図(e) に示すように石英基板２０１をエッチングすると、石英基板２０１に１回目の段差２０１ａが形成される。クロム膜２０２を除去すると、同図(f) に示すように、段差２０１ａを有する石英基板２０１が形成される。後は、上述したのと同様に、第２のフォトマスクを用いて石英基板２０１をエッチングすることにより、段差２０１ａ内にさらに段差を形成することができ、多段構造の回折光学素子が作製される。この方法によれば、１回のパターニング工程で２段構造の回折光学素子を作製できるので、ｎ回のパターニング工程により２n 段の回折光学素子を作製できる。これとほぼ同様な方法が、文献「ＭＥＭＳ９７（ｐ３６０〜ｐ３６５）」にも記載されており、この文献では、Ｓｉ基板を用いて赤外線用のフレネルレンズが作製されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、第１の従来例によると、感光性媒体で多段構造のレンズ形状を形成した後、ドライエッチング法により感光性媒体と基板を同時にエッチングして、この形状を基板に転写する必要がある。そのため、選択比（感光性媒体のエッチングレートと基板のエッチングレートの比）が極めて１に近いエッチング条件を選択しなくてはならず、その制御や基板内での均一性の確保が難しいため、必ずしも正確に感光性媒体の形状を基板に転写することができない。従って、最終的に得られる基板のレンズ形状は、形状精度に劣るという問題がある。また、感度の異なる３層の感光性媒体の形成は難しいため、４段以上の回折光学素子の作製は困難であるという問題がある。
【０００７】
第２の従来例によると、各段のエッチング工程においてエッチング条件とエッチング時間でエッチング深さを制御しているが、マイクロローディング効果（エッチング面積によりエッチングレートが局所的に変動する現象）によりエッチング深さはパターン形状に依存することが多く、基板全面にわたって均一なエッチング深さを得ることが難しい。また、所定の深さ（時間）だけエッチングした所でエッチングを止めるため、エッチング底面の表面粗さが悪いという欠点がある。更にパターニングを繰り返して多段構造を作製しようとすると、既に形成されている基板の凹凸のため、レジスト塗布膜厚が場所により異なり、正確なパターニングが困難になるという欠点もある。従って、この方法で作製した回折光学素子は、多段になるほど形状精度に劣り、各段差部の表面粗さが悪いために光が散乱され、回折効率が悪いという問題がある。
【０００８】
従って、本発明の目的は、回折効率が高く、収差が少ない等の光学素子として基本的特性に優れ、製造が容易な回折光学素子の製造方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するため、断面形状が複数の段からなる階段形状を有する回折光学素子の製造方法において、基板の上に離型層を形成する第１の工程と、前記基板上に形成された前記離型層の上に前記段に応じた所定の２次元パターンを有する複数の薄膜を形成する第２の工程と、前記基板とステージとの間で圧接と引き離しを繰り返し行うことにより、前記複数の薄膜を前記離型層から剥離し、前記ステージ上に順次積層して接合することにより前記階段形状を形成する第３の工程とを含むことを特徴とする回折光学素子の製造方法を提供する。
上記構成によれば、基板と複数の薄膜との間に離型層を形成することにより、複数の薄膜を基板から剥離することが容易になる。
【００１１】
本発明は、上記目的を達成するため、断面形状が複数の段からなる階段形状を有する回折光学素子の製造方法において、基板の上に離型層を形成する第１の工程と、前記基板上に形成された前記離型層の上に前記段に応じた所定の２次元パターンを有する複数の薄膜を形成する第２の工程と、前記基板とステージとの間で圧接と引き離しを繰り返し行うことにより、前記複数の薄膜を前記離型層から剥離し、前記ステージ上に順次積層して接合することにより前記階段形状を形成する第３の工程と、前記構造体を型として回折光学素子を転写する第４の工程とを含むことを特徴とする回折光学素子の製造方法を提供する。
上記構成によれば、同一の構造体を型として回折光学素子を繰り返し製造することにより、回折光学素子が量産される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の形態に係る製造装置を示す。この製造装置１は、後述する積層工程が行われる真空チャンバー２を有し、この真空チャンバー２の内部に、基板が載置される基板ホルダ３と、基板上に形成された薄膜が転写されるステージ１３と、基板ホルダ３にアルゴンの高速原子ビーム（ＦＡＢ：fast atom beam）１５を照射して表面を清浄化する第１のＦＥＢ源４Ａと、ステージ１３にＦＡＢ１５を照射して表面を清浄化する第２のＦＥＢ源４Ｂと、ステージ１３をＸ軸方向（図１において左右方向）に移動させるＸ軸テーブル５Ａと、ステージ１３をＹ軸方向（図１において紙面に垂直な方向）に移動させるＹ軸テーブル５Ｂとを設けている。また、この製造装置１は、真空チャンバー２の外部に、基板ホルダ３をＺ軸方向（図１において上下方向）に移動させるＺ軸テーブル５Ｃと、アライメント調整の際に基板ホルダ３をＺ軸回りに回転させるθテーブル５Ｄとを備えている。なお、第１および第２のＦＥＢ源４Ａ，４Ｂは、基板ホルダ３をステージ１３側に圧接するときは、邪魔にならないように図示しないモータによって退避できるようになっている。
【００１３】
以下、このように構成された製造装置１を用いて回折光学素子としての回折型フレネルレンズを製造する場合について説明する。目的とする回折型フレネルレンズは、表面形状が円形であって、断面形状が４段の階段形状のグレーティング（回折格子）を有している。なお、グレーティングの表面形状は、楕円形であってもよい。
【００１４】
図２(a) 〜(f) は、本発明の第１の実施の形態に係る回折光学素子の製造方法を示す。この第１の実施の形態は、アルミニウム（Ａｌ）からなる反射タイプの回折型フレネルレンズを目的とするものである。まず、同図(a) に示すように、例えば、Ｓｉウェハからなる基板１０を準備し、この基板１０の上にポリイミドをスピンコーティング法により５μｍ塗布し、これを硬化させ、表面にフッ化処理を施して離型層１１を形成する。この離型層１１の表面はスピンコーティング法を用いたことにより、表面粗さはＲａ＜２ｎｍとすることが容易に可能である。更に離型層１１の上にスパッタリング法によりＡｌからなるＡｌ薄膜１２Ａを０．２μｍ着膜する。
【００１５】
Ａｌ薄膜１２の膜厚は、フレネルレンズの使用波長λ、フレネルレンズの形態（透過タイプまたは反射タイプ）、フレネルレンズや周囲の屈折率、フレネルレンズの段数Ｌを考慮して決定される。反射タイプの場合は、全体の厚みをＴとすると、１層の厚みｔは、次式(1) で与えられる。
ｔ＝Ｔ／Ｌ＝λ／２ｎ／Ｌ …(1)
ここで、ｎは周囲の媒体の屈折率で、空気中で使用する場合は１である。なお、Ａｌ薄膜１２Ａの膜厚は水晶振動子でモニターすることにより正確に設定できる。
【００１６】
次に、同図(b) に示すように、通常のフォトリソグラフィー法を用いてＡｌ薄膜１２Ａをパターニングして回折型フレネルレンズを構成する各層の薄膜１２ａを一括して形成する。各薄膜１２ａの半径は回折型フレネルレンズの使用波長，焦点距離，明るさ，段数等を考慮して決定される。Ａｌ薄膜１２Ａのエッチングは、湿式エッチングよりもドライエッチング、望ましくは反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：Reactive Ion Etching）の方が、薄膜１２ａの角が丸まらず、基板１０の表面に対して端面が垂直となるので好ましい。
【００１７】
図３(a) は、パターニングされた薄膜１２ａの一例を示し、同図(b) は、各パターンの薄膜１２ａの積層状態を示す。この例は、４段・２ゾーンからなる回折型フレネルレンズを示し、一番上の行がフレネルレンズの２段目（１層目）のパターンに相当する薄膜１２ａ、２行目が３段目（２層目）のパターンに相当する薄膜１２ａ、一番下の行が４段目（３層目）のパターンに相当する薄膜１２ａである。各パターンの薄膜１２ａの半径は、波長をλ、焦点距離をｆ、フレネルレンズのゾーン番号をｍ、段番号をｇ、段数をＬとすると、半径は、次式(2) で与えられる。
ｒ(m,g) ＝（２λｆ（ｍ−１＋ｇ／Ｌ））1/2 …(2)
なお、ゾーン番号は、薄膜１２ａの中央を１とし、外側に向かうに従って２，３，…と増加する。波長を可視光から近赤外領域、焦点距離を数ｍｍ〜数十ｍｍ程度とすると、薄膜１２ａの半径は数十μｍから数百μｍとなり、フォトリソグラフィー法で作製するのに都合がよい。これらは同一形状のフレネルレンズを一度に２個作製するために、同一層（段）のパターンが２個ずつ横に並んでいる。１つのレンズの直径は百μｍ〜十数ｍｍなので、普通のＳｉウェハやガラス基板を用いれば、このように多数のレンズの各段のパターンを同時にパターニングすることが可能である。
【００１８】
次に、図２(c) に示すように、複数の薄膜１２ａを形成した基板１０を図１に示す製造装置１の真空チャンバー２に導入し、基板ホルダ３上に載置してステージ１３と対向させ、高真空、望ましくは超高真空に排気する。ステージ１３の表面は厚さ０．１μｍ程度のＡｌ層１４でコーティングしておくと、これから積層する薄膜１２ａと同程度の反射率を持つことになり好ましい。そして薄膜１２ａおよびステージ１３の両方の面にＦＡＢ１５を照射し、表面を清浄化する。ＦＡＢ１５はアルゴンガスを源とし、加速電圧１．５ｋＶ、１５ｍＡの電流値で５分間照射した。ＦＡＢ１５により表面の酸化膜や汚染層が除去されるが、その膜厚は高々５ｎｍ程度なので膜厚精度に対する影響は軽微である。また、この除去量を予め考慮してＡｌ薄膜１２Ａの膜厚に上乗せしておくことも可能である。
【００１９】
引き続き、同図(d) に示すように、基板ホルダ３をＺ軸ステージ５Ｃにより上昇させて基板１０とステージ１３を圧接すると、薄膜１２ａとステージ１３の表面のＡｌ層１４が常温接合により強固に接合される。この接合強度はＦＡＢ１５の照射条件や圧接条件を最適化することにより非常に強固にできるので、レンズ等の構造体を構成するのに十分である。
【００２０】
更に同図(e) に示すように、基板１０とステージ１３を引き離すと、基板１０上の薄膜１２ａはステージ１３側に転写される。これは、離型層１１と薄膜１２ａの密着力が薄膜１２ａとステージ１３との接合力よりも小さいためである。この工程により２段構造の回折光学素子がステージ１３上に形成されたことになる。転写された薄膜１２ａの表面は、それまで離型層１１と接触していた面であり、この表面粗さはポリイミドの離型層１１の表面粗さと同程度（Ｒａ＜２ｎｍ）で非常に良好である。表面粗さが良好であると、表面での光散乱を小さくできるので、光学素子としての集光効率を高くできる。表面での散乱によるロス（ｌｏｓｓ）は、表面粗さの増加に対し指数関数的に増加する。例えば、表面粗さが２ｎｍでは０．０７％に過ぎないロスが、２０ｎｍになると１２％と非常に悪化する。従って、この面を光学面として利用する回折型フレネルレンズは、散乱による損失が少ないという特徴を有することになる。
【００２１】
そして上記(c) から(e) までの各工程を後、２回繰り返すことにより、同図(f) に示すように、Ａｌ層１４に３層の薄膜１２ａを積層した４段構造の反射タイプの回折型フレネルレンズ１６Ａが作製される。２層目以降の接合に際しては、既にステージ１３上に転写されている１層目の薄膜１２ａと、基板１０上の２層目以降の薄膜１２ａとの位置決めを行う必要があるが、アライメント機構とステージ５Ａ〜５Ｄを用いて精密に位置決めすることにより容易に実現可能である。
【００２２】
上述した第１の実施の形態によれば、断面形状が４段の階段形状を有する回折型フレネルレンズを製造できるので、８０％の回折効率が得られる。同様の方法により８段構造（７層の薄膜の積層転写を繰り返す）では、９５％の回折効率が得られる。このように多段構造の回折型フレネルレンズでも薄膜の積層転写を繰り返すことにより、容易に製造が可能である。
また、本回折型フレネルレンズは、各段がＡｌからなっているため、可視光や赤外光に対し反射率が高く、良好な反射タイプの光学素子として利用できる。
また、本製造方法により作製された回折型フレネルレンズは、その形状精度に優れるため、回折効率が高く収差が少ない等、光学素子としての基本的特性に優れている。特に、高い回折効率を目的した多段構造の回折型フレネルレンズにおいては、各段の膜厚精度がよく、各段の表面粗さが小さいため、高い回折効率と低い散乱損失を実現できる。
【００２３】
図４(a) 〜(f) は、本発明の第２の実施の形態に係る回折光学素子の製造方法を示す。この第２の実施の形態は、シリコン（Ｓｉ）からなる透過タイプの回折型フレネルレンズを目的とするものである。まず、同図(a) に示すように、Ｓｉウェハからなる基板１０を準備し、この基板１０の上に化学的気相堆積（ＣＶＤ：Chemical Vapor Deposition ）法により酸化シリコン膜（ＳｉＯ2 ）または酸化フッ化シリコン膜（ＳｉＯＦ）を１μｍ着膜して離型層１１を形成する。離型層１１の表面はＣＶＤ法を用いたことで、表面粗さはＲａ＜１ｎｍとすることが容易に可能である。更に離型層１１の上にスパッタリング法あるいはＣＶＤ法により非晶質シリコンあるいは多結晶シリコンからなるＳｉ薄膜１２Ｂを０．５μｍ着謨する。なお、Ｓｉ薄膜１２Ｂを着膜後、適当な熱処理により非晶質シリコンを結晶化したり、多結晶シリコンの結晶性を向上させることもある。また、このときの熱処理によりＳｉ薄膜１２Ｂの表面の凹凸が顕著になる場合もあるが、このような場合は、化学的機械的研磨（ＣＭＰ：Chemical Mechanical Polishing)法により、表面を平坦化すればよい。
【００２４】
次に、同図(b) に示すように、通常のフォトリソグラフィー法を用いてＳｉ薄膜１２Ｂをパターニングして回折型フレネルレンズの各層の薄膜１２ａを一括して形成する。Ｓｉのエッチングは湿式エッチングよりもドライエッチング、望ましくはＲＩＥ法の方が、薄膜１２ａの角が丸まらず基板１０の表面に対して端面が垂直となるので好ましい。
【００２５】
Ｓｉ薄膜１２Ｂの膜厚は、フレネルレンズの使用波長λ、フレネルレンズの形態（透過タイプまたは反射タイプ）、フレネルレンズや周囲の屈折率、フレネルレンズの段数Ｌを考慮して決定される。透過タイプの場合は、全体の厚みをＴとすると、１層の厚みｔは、次式(4) で与えられる。
ｔ＝Ｔ／Ｌ＝λ／Δｎ／Ｌ …(4)
ここでΔｎは、レンズと周囲の媒体との屈折率差である。λを可視光から近赤外領域、Δｎが０．５程度、Ｌを数段〜十数段程度とすると、ｔは０．１〜０．５μｍ程度となり、Ｓｉ薄膜１２Ｂの形成にとっては都合のいい範囲である。
【００２６】
次に、同図(c) に示すように、薄膜１２ａを形成した基板１０を真空チャンバーに導入し、別のＳｉウェハからなる基板１０’と対向させ、高真空、望ましくは超高真空に排気する。対向するＳｉウェハの基板１０’は、回折光学素子のべースとなる基板であり、表面だけでなく裏面も研磨された両面研磨基板であることが望ましい。その後の工程は第１の実施の形態と同様で、対向する基板１０’の表面にパターニングされたＳｉの薄膜１２ａが常温接合により接合転写され、３層４段構造の透過タイプの回折型フレネルレンズ１６Ｂが完成する。本実施の形態では、基板１０’および薄膜１２ａがＳｉからなっているため、基板１０’および薄膜１２ａの全体が赤外線に対し透明であり、透過タイプの赤外回折光学素子となる。
【００２７】
図５(a) 〜(g) は、本発明の第３の実施の形態に係る回折光学素子の製造方法を示す。この第３の実施の形態と第１の実施の形態との違いは、本実施の形態では回折型フレネルレンズの成形用型を作製する点である。まず、同図(a) に示すように、Ｓｉウェハあるいはガラス基板からなる基板１０を準備し、基板１０上にフッ化したポリイミドを離型層１１として形成し、その離型層１１の上に回折型フレネルレンズの型となるＡｌ薄膜１２Ａを着膜する。薄膜としてはＡｌの他、更に機械的強度の高いタンタル（Ｔａ）等が好適である。これらの材料は真空蒸着法により薄膜形成が容易であり、かつ常温接合が可能な材料から選択される。Ａｌ薄膜１２Ａの膜厚は回折型フレネルレンズの使用波長，成形材料（プラスチックの屈折率），段数等を考慮して決定される。
【００２８】
次に、同図(b) に示すように、このＡｌ薄膜１２Ａをフォトリソグラフィー法等により回折型フレネルレンズの各層の薄膜１２ａを一括してパターニングする。エッチングにはＲＩＥ法を用いた。各層の薄膜１２ａの半径は、第１の実施の形態と同様に、フレネルレンズの焦点距離，明るさ，段数等を考慮して決定される。
【００２９】
以下同図(c) 〜(f) までの工程は、第１の実施の形態と同様で、各層の薄膜１２ａを順次積層して回折型フレネルレンズの型１７を作製する。この型１７の形状は、作製する回折型フレネルレンズを反転した形状になっているが、各層のパターンを積層転写するという点では、第１の実施の形態と同様である。
【００３０】
最後に、同図(g) に示すように、型１７を用いてゼオネックス（日本ゼオン社の登録商標）等のプラスチック材料を射出成形して所望の形状の回折型フレネルレンズ１６Ｂが作製できる。本実施の形態では、最終的に得られる光学素子は透明なプラスチック製なので、透過タイプの回折型フレネルレンズとして利用可能である。
【００３１】
上述した第３の実施の形態によれば、一旦型を作製してしまえば、後の成形工程は非常に量産性の高い製造方法なので、回折型フレネルレンズの低コスト化が可能となる。
また、型はＡ１やＴａ等強度の高い金属材料が利用可能なので、型の耐久性にも優れている。
また、金属等の硬い材料を用いて多段構造の型が作製できるため、これを用いて作製された回折型フレネルレンズは形状精度に優れる。
なお、上記第３の実施の形態では、型の形状転写方法として射出成形法を用いたが、他の転写方法、例えば、注形法，モールド法を用いてもよぃ。
【００３２】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されず、種々に変形実施が可能である。例えば、上記各実施の形態では、回折光学素子として回折型フレネルレンズについて説明したが、本発明は、回折格子，ホログラム，ホログラフィックレンズ，ホログラフィック光学素子等の他の回折光学素子にも適用できる。
【００３３】
【発明の効果】
以上、説明した通り本発明によれば、複数の薄膜をフォトリソグラフィー法等のパターニング法を採用することにより、４段以上の階段形状を容易に製造できるので、回折効率が向上する、形状精度が向上するので、収差が少なくなる、表面粗さが小さくなるので、光の散乱が減り、４段以上の階段形状と相まって回折効率がより向上する等の効果が得られる。この結果、回折効率が高く、収差が少ない等の光学素子として基本的特性に優れた回折光学素子を容易に製造できる。また、同一の構造体を型として回折光学素子を繰り返し製造することにより、回折光学素子の量産が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る回折光学素子の製造装置を示す図である。
【図２】 (a) 〜(f) は本発明の第１の実施の形態に係る回折光学素子の製造方法を示す図である。
【図３】 (a) は第１の実施の形態の製造方法によってパターニングされた薄膜パターンを示す図、(b) は各パターンの薄膜の積層状態を示す断面図である。
【図４】 (a) 〜(f) は本発明の第２の実施の形態に係る回折光学素子の製造方法を示す図である。
【図５】 (a) 〜(g) は本発明の第３の実施の形態に係る回折光学素子の製造方法を示す図である。
【図６】 (a) 〜(d) は第１の従来例の回折光学素子の製造方法を示す図である。
【図７】 (a) 〜(f) は第２の従来例の回折光学素子の製造方法を示す図である。
【符号の説明】
１ 製造装置
２ 真空チャンバー
３ 基板ホルダ
４Ａ 第１のＦＥＢ源
４Ｂ 第２のＦＥＢ源
５Ａ Ｘ軸テーブル
５Ｂ Ｙ軸テーブル
５Ｃ Ｚ軸テーブル
５Ｄ θテーブル
１０ 基板
１１ 離型層
１２Ａ Ａｌ薄膜
１２ａ 薄膜
１２Ｂ Ｓｉ薄膜
１３ ステージ
１４ Ａｌ層
１５ ＦＡＢ
１６Ａ 反射タイプの回折型フレネルレンズ
１６Ｂ 透過タイプの回折型フレネルレンズ
１７ 型
【発明の属する技術分野】
本発明は、断面形状が階段形状の回折光学素子の製造方法に関し、特に、回折効率が高く、収差が少ない等の光学素子として基本的特性に優れ、製造が容易な回折光学素子の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、マイクログレーティングやマイクロフレネルレンズ等の回折光学素子は、小型軽量で種々の機能を有する光学素子として注目されている。その回折光学素子の製造方法としては、超精密旋盤法や電子ビームあるいはイオンビームを用いたリソグラフィー法が一般的である。しかし、このような方法では、回折光学素子の断面形状を理想的な三角形形状にするには、製造が困難であり、一方、製造が容易な矩形形状にすると、高々４０％と低い回折効率しか得られない。従って、これを改善するため、従来より多段の階段形状を有する回折光学素子が提案されている。例えば、４段構造では回折効率は８０％、８段では９５％に向上する。
【０００３】
このような多段構造の従来の回折光学素子の製造方法としては、例えば、特開平５−３３３２０４号公報および文献「ＳＰＩＥ Ｖｏｌ．１９９２，ｐ９０〜ｐ１０１」に示されるものがある。
【０００４】
図６(a) 〜(d) は、特開平５−３３３２０４号公報に示された従来の回折光学素子の製造方法（第１の従来例）を示す。この製造方法は、電子ビーム露光による代表的な方法である。まず、同図(a) に示すように、基板１０１に感光性媒体１０２ａとして電子ビームレジストを塗布して１７０℃、２０分間プリベーキングを行う。引き続き、同図(b) に示すように、感光性媒体１０２ａの上に同じ感光性媒体１０２ｂを塗布し、最初のプリベーキング温度よりも低い温度（９０℃）でプリベーキングを２０分間行う。 これにより、電子ビームに対し感度が悪い感光性媒体１０２ａと感度が良い感光性媒体１０２ｂが形成される。次に、同図(c) に示すように、図示しない電子ビーム描画装置により、感光性媒体１０２ａ，１０２ｂに感度に応じた照射量の電子ビーム１０３を与えて目的とする回折光学素子の階段形状に対応させて描画する。最後に現像処理を行い、同図(d) に示すように、感光性媒体１０２ａ，１０２ｂの膜厚を階段状に変化させた所望形状の回折光学素子を作製する。この例では、３段構造の回折光学素子を作製している。
【０００５】
図７(a) 〜(f) は、文献「ＳＰＩＥ Ｖｏｌ．１９９２，ｐ９０〜ｐ１０１」に示された従来の回折光学素子の製造方法（第２の従来例）を示す。まず、同図(a) に示すように、基板としてクロム膜２０２付き石英基板２０１を用意し、この表面にフォトレジスト２０３を塗布する。次に、同図(b) に示すように、フォトマスク２０４を通して紫外線２０５で露光し、現像すると、フォトマスク２０４の開口２０４ａと同一形状にフォトレジスト２０３がパターニングされる。さらにこのフォトレジスト２０３のパターンをマスクとして同図(c) に示すようにクロム膜２０２を湿式エッチングによりパターニングし、フォトレジスト２０３を剥離すると、同図(d) に示すように、クロム膜２０２がフォトマスク２０４の開口２０４ａと同一形状にパターニングされる。さらにドライエッチングによりクロム膜２０２をマスクとして同図(e) に示すように石英基板２０１をエッチングすると、石英基板２０１に１回目の段差２０１ａが形成される。クロム膜２０２を除去すると、同図(f) に示すように、段差２０１ａを有する石英基板２０１が形成される。後は、上述したのと同様に、第２のフォトマスクを用いて石英基板２０１をエッチングすることにより、段差２０１ａ内にさらに段差を形成することができ、多段構造の回折光学素子が作製される。この方法によれば、１回のパターニング工程で２段構造の回折光学素子を作製できるので、ｎ回のパターニング工程により２n 段の回折光学素子を作製できる。これとほぼ同様な方法が、文献「ＭＥＭＳ９７（ｐ３６０〜ｐ３６５）」にも記載されており、この文献では、Ｓｉ基板を用いて赤外線用のフレネルレンズが作製されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、第１の従来例によると、感光性媒体で多段構造のレンズ形状を形成した後、ドライエッチング法により感光性媒体と基板を同時にエッチングして、この形状を基板に転写する必要がある。そのため、選択比（感光性媒体のエッチングレートと基板のエッチングレートの比）が極めて１に近いエッチング条件を選択しなくてはならず、その制御や基板内での均一性の確保が難しいため、必ずしも正確に感光性媒体の形状を基板に転写することができない。従って、最終的に得られる基板のレンズ形状は、形状精度に劣るという問題がある。また、感度の異なる３層の感光性媒体の形成は難しいため、４段以上の回折光学素子の作製は困難であるという問題がある。
【０００７】
第２の従来例によると、各段のエッチング工程においてエッチング条件とエッチング時間でエッチング深さを制御しているが、マイクロローディング効果（エッチング面積によりエッチングレートが局所的に変動する現象）によりエッチング深さはパターン形状に依存することが多く、基板全面にわたって均一なエッチング深さを得ることが難しい。また、所定の深さ（時間）だけエッチングした所でエッチングを止めるため、エッチング底面の表面粗さが悪いという欠点がある。更にパターニングを繰り返して多段構造を作製しようとすると、既に形成されている基板の凹凸のため、レジスト塗布膜厚が場所により異なり、正確なパターニングが困難になるという欠点もある。従って、この方法で作製した回折光学素子は、多段になるほど形状精度に劣り、各段差部の表面粗さが悪いために光が散乱され、回折効率が悪いという問題がある。
【０００８】
従って、本発明の目的は、回折効率が高く、収差が少ない等の光学素子として基本的特性に優れ、製造が容易な回折光学素子の製造方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するため、断面形状が複数の段からなる階段形状を有する回折光学素子の製造方法において、基板の上に離型層を形成する第１の工程と、前記基板上に形成された前記離型層の上に前記段に応じた所定の２次元パターンを有する複数の薄膜を形成する第２の工程と、前記基板とステージとの間で圧接と引き離しを繰り返し行うことにより、前記複数の薄膜を前記離型層から剥離し、前記ステージ上に順次積層して接合することにより前記階段形状を形成する第３の工程とを含むことを特徴とする回折光学素子の製造方法を提供する。
上記構成によれば、基板と複数の薄膜との間に離型層を形成することにより、複数の薄膜を基板から剥離することが容易になる。
【００１１】
本発明は、上記目的を達成するため、断面形状が複数の段からなる階段形状を有する回折光学素子の製造方法において、基板の上に離型層を形成する第１の工程と、前記基板上に形成された前記離型層の上に前記段に応じた所定の２次元パターンを有する複数の薄膜を形成する第２の工程と、前記基板とステージとの間で圧接と引き離しを繰り返し行うことにより、前記複数の薄膜を前記離型層から剥離し、前記ステージ上に順次積層して接合することにより前記階段形状を形成する第３の工程と、前記構造体を型として回折光学素子を転写する第４の工程とを含むことを特徴とする回折光学素子の製造方法を提供する。
上記構成によれば、同一の構造体を型として回折光学素子を繰り返し製造することにより、回折光学素子が量産される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の形態に係る製造装置を示す。この製造装置１は、後述する積層工程が行われる真空チャンバー２を有し、この真空チャンバー２の内部に、基板が載置される基板ホルダ３と、基板上に形成された薄膜が転写されるステージ１３と、基板ホルダ３にアルゴンの高速原子ビーム（ＦＡＢ：fast atom beam）１５を照射して表面を清浄化する第１のＦＥＢ源４Ａと、ステージ１３にＦＡＢ１５を照射して表面を清浄化する第２のＦＥＢ源４Ｂと、ステージ１３をＸ軸方向（図１において左右方向）に移動させるＸ軸テーブル５Ａと、ステージ１３をＹ軸方向（図１において紙面に垂直な方向）に移動させるＹ軸テーブル５Ｂとを設けている。また、この製造装置１は、真空チャンバー２の外部に、基板ホルダ３をＺ軸方向（図１において上下方向）に移動させるＺ軸テーブル５Ｃと、アライメント調整の際に基板ホルダ３をＺ軸回りに回転させるθテーブル５Ｄとを備えている。なお、第１および第２のＦＥＢ源４Ａ，４Ｂは、基板ホルダ３をステージ１３側に圧接するときは、邪魔にならないように図示しないモータによって退避できるようになっている。
【００１３】
以下、このように構成された製造装置１を用いて回折光学素子としての回折型フレネルレンズを製造する場合について説明する。目的とする回折型フレネルレンズは、表面形状が円形であって、断面形状が４段の階段形状のグレーティング（回折格子）を有している。なお、グレーティングの表面形状は、楕円形であってもよい。
【００１４】
図２(a) 〜(f) は、本発明の第１の実施の形態に係る回折光学素子の製造方法を示す。この第１の実施の形態は、アルミニウム（Ａｌ）からなる反射タイプの回折型フレネルレンズを目的とするものである。まず、同図(a) に示すように、例えば、Ｓｉウェハからなる基板１０を準備し、この基板１０の上にポリイミドをスピンコーティング法により５μｍ塗布し、これを硬化させ、表面にフッ化処理を施して離型層１１を形成する。この離型層１１の表面はスピンコーティング法を用いたことにより、表面粗さはＲａ＜２ｎｍとすることが容易に可能である。更に離型層１１の上にスパッタリング法によりＡｌからなるＡｌ薄膜１２Ａを０．２μｍ着膜する。
【００１５】
Ａｌ薄膜１２の膜厚は、フレネルレンズの使用波長λ、フレネルレンズの形態（透過タイプまたは反射タイプ）、フレネルレンズや周囲の屈折率、フレネルレンズの段数Ｌを考慮して決定される。反射タイプの場合は、全体の厚みをＴとすると、１層の厚みｔは、次式(1) で与えられる。
ｔ＝Ｔ／Ｌ＝λ／２ｎ／Ｌ …(1)
ここで、ｎは周囲の媒体の屈折率で、空気中で使用する場合は１である。なお、Ａｌ薄膜１２Ａの膜厚は水晶振動子でモニターすることにより正確に設定できる。
【００１６】
次に、同図(b) に示すように、通常のフォトリソグラフィー法を用いてＡｌ薄膜１２Ａをパターニングして回折型フレネルレンズを構成する各層の薄膜１２ａを一括して形成する。各薄膜１２ａの半径は回折型フレネルレンズの使用波長，焦点距離，明るさ，段数等を考慮して決定される。Ａｌ薄膜１２Ａのエッチングは、湿式エッチングよりもドライエッチング、望ましくは反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：Reactive Ion Etching）の方が、薄膜１２ａの角が丸まらず、基板１０の表面に対して端面が垂直となるので好ましい。
【００１７】
図３(a) は、パターニングされた薄膜１２ａの一例を示し、同図(b) は、各パターンの薄膜１２ａの積層状態を示す。この例は、４段・２ゾーンからなる回折型フレネルレンズを示し、一番上の行がフレネルレンズの２段目（１層目）のパターンに相当する薄膜１２ａ、２行目が３段目（２層目）のパターンに相当する薄膜１２ａ、一番下の行が４段目（３層目）のパターンに相当する薄膜１２ａである。各パターンの薄膜１２ａの半径は、波長をλ、焦点距離をｆ、フレネルレンズのゾーン番号をｍ、段番号をｇ、段数をＬとすると、半径は、次式(2) で与えられる。
ｒ(m,g) ＝（２λｆ（ｍ−１＋ｇ／Ｌ））1/2 …(2)
なお、ゾーン番号は、薄膜１２ａの中央を１とし、外側に向かうに従って２，３，…と増加する。波長を可視光から近赤外領域、焦点距離を数ｍｍ〜数十ｍｍ程度とすると、薄膜１２ａの半径は数十μｍから数百μｍとなり、フォトリソグラフィー法で作製するのに都合がよい。これらは同一形状のフレネルレンズを一度に２個作製するために、同一層（段）のパターンが２個ずつ横に並んでいる。１つのレンズの直径は百μｍ〜十数ｍｍなので、普通のＳｉウェハやガラス基板を用いれば、このように多数のレンズの各段のパターンを同時にパターニングすることが可能である。
【００１８】
次に、図２(c) に示すように、複数の薄膜１２ａを形成した基板１０を図１に示す製造装置１の真空チャンバー２に導入し、基板ホルダ３上に載置してステージ１３と対向させ、高真空、望ましくは超高真空に排気する。ステージ１３の表面は厚さ０．１μｍ程度のＡｌ層１４でコーティングしておくと、これから積層する薄膜１２ａと同程度の反射率を持つことになり好ましい。そして薄膜１２ａおよびステージ１３の両方の面にＦＡＢ１５を照射し、表面を清浄化する。ＦＡＢ１５はアルゴンガスを源とし、加速電圧１．５ｋＶ、１５ｍＡの電流値で５分間照射した。ＦＡＢ１５により表面の酸化膜や汚染層が除去されるが、その膜厚は高々５ｎｍ程度なので膜厚精度に対する影響は軽微である。また、この除去量を予め考慮してＡｌ薄膜１２Ａの膜厚に上乗せしておくことも可能である。
【００１９】
引き続き、同図(d) に示すように、基板ホルダ３をＺ軸ステージ５Ｃにより上昇させて基板１０とステージ１３を圧接すると、薄膜１２ａとステージ１３の表面のＡｌ層１４が常温接合により強固に接合される。この接合強度はＦＡＢ１５の照射条件や圧接条件を最適化することにより非常に強固にできるので、レンズ等の構造体を構成するのに十分である。
【００２０】
更に同図(e) に示すように、基板１０とステージ１３を引き離すと、基板１０上の薄膜１２ａはステージ１３側に転写される。これは、離型層１１と薄膜１２ａの密着力が薄膜１２ａとステージ１３との接合力よりも小さいためである。この工程により２段構造の回折光学素子がステージ１３上に形成されたことになる。転写された薄膜１２ａの表面は、それまで離型層１１と接触していた面であり、この表面粗さはポリイミドの離型層１１の表面粗さと同程度（Ｒａ＜２ｎｍ）で非常に良好である。表面粗さが良好であると、表面での光散乱を小さくできるので、光学素子としての集光効率を高くできる。表面での散乱によるロス（ｌｏｓｓ）は、表面粗さの増加に対し指数関数的に増加する。例えば、表面粗さが２ｎｍでは０．０７％に過ぎないロスが、２０ｎｍになると１２％と非常に悪化する。従って、この面を光学面として利用する回折型フレネルレンズは、散乱による損失が少ないという特徴を有することになる。
【００２１】
そして上記(c) から(e) までの各工程を後、２回繰り返すことにより、同図(f) に示すように、Ａｌ層１４に３層の薄膜１２ａを積層した４段構造の反射タイプの回折型フレネルレンズ１６Ａが作製される。２層目以降の接合に際しては、既にステージ１３上に転写されている１層目の薄膜１２ａと、基板１０上の２層目以降の薄膜１２ａとの位置決めを行う必要があるが、アライメント機構とステージ５Ａ〜５Ｄを用いて精密に位置決めすることにより容易に実現可能である。
【００２２】
上述した第１の実施の形態によれば、断面形状が４段の階段形状を有する回折型フレネルレンズを製造できるので、８０％の回折効率が得られる。同様の方法により８段構造（７層の薄膜の積層転写を繰り返す）では、９５％の回折効率が得られる。このように多段構造の回折型フレネルレンズでも薄膜の積層転写を繰り返すことにより、容易に製造が可能である。
また、本回折型フレネルレンズは、各段がＡｌからなっているため、可視光や赤外光に対し反射率が高く、良好な反射タイプの光学素子として利用できる。
また、本製造方法により作製された回折型フレネルレンズは、その形状精度に優れるため、回折効率が高く収差が少ない等、光学素子としての基本的特性に優れている。特に、高い回折効率を目的した多段構造の回折型フレネルレンズにおいては、各段の膜厚精度がよく、各段の表面粗さが小さいため、高い回折効率と低い散乱損失を実現できる。
【００２３】
図４(a) 〜(f) は、本発明の第２の実施の形態に係る回折光学素子の製造方法を示す。この第２の実施の形態は、シリコン（Ｓｉ）からなる透過タイプの回折型フレネルレンズを目的とするものである。まず、同図(a) に示すように、Ｓｉウェハからなる基板１０を準備し、この基板１０の上に化学的気相堆積（ＣＶＤ：Chemical Vapor Deposition ）法により酸化シリコン膜（ＳｉＯ2 ）または酸化フッ化シリコン膜（ＳｉＯＦ）を１μｍ着膜して離型層１１を形成する。離型層１１の表面はＣＶＤ法を用いたことで、表面粗さはＲａ＜１ｎｍとすることが容易に可能である。更に離型層１１の上にスパッタリング法あるいはＣＶＤ法により非晶質シリコンあるいは多結晶シリコンからなるＳｉ薄膜１２Ｂを０．５μｍ着謨する。なお、Ｓｉ薄膜１２Ｂを着膜後、適当な熱処理により非晶質シリコンを結晶化したり、多結晶シリコンの結晶性を向上させることもある。また、このときの熱処理によりＳｉ薄膜１２Ｂの表面の凹凸が顕著になる場合もあるが、このような場合は、化学的機械的研磨（ＣＭＰ：Chemical Mechanical Polishing)法により、表面を平坦化すればよい。
【００２４】
次に、同図(b) に示すように、通常のフォトリソグラフィー法を用いてＳｉ薄膜１２Ｂをパターニングして回折型フレネルレンズの各層の薄膜１２ａを一括して形成する。Ｓｉのエッチングは湿式エッチングよりもドライエッチング、望ましくはＲＩＥ法の方が、薄膜１２ａの角が丸まらず基板１０の表面に対して端面が垂直となるので好ましい。
【００２５】
Ｓｉ薄膜１２Ｂの膜厚は、フレネルレンズの使用波長λ、フレネルレンズの形態（透過タイプまたは反射タイプ）、フレネルレンズや周囲の屈折率、フレネルレンズの段数Ｌを考慮して決定される。透過タイプの場合は、全体の厚みをＴとすると、１層の厚みｔは、次式(4) で与えられる。
ｔ＝Ｔ／Ｌ＝λ／Δｎ／Ｌ …(4)
ここでΔｎは、レンズと周囲の媒体との屈折率差である。λを可視光から近赤外領域、Δｎが０．５程度、Ｌを数段〜十数段程度とすると、ｔは０．１〜０．５μｍ程度となり、Ｓｉ薄膜１２Ｂの形成にとっては都合のいい範囲である。
【００２６】
次に、同図(c) に示すように、薄膜１２ａを形成した基板１０を真空チャンバーに導入し、別のＳｉウェハからなる基板１０’と対向させ、高真空、望ましくは超高真空に排気する。対向するＳｉウェハの基板１０’は、回折光学素子のべースとなる基板であり、表面だけでなく裏面も研磨された両面研磨基板であることが望ましい。その後の工程は第１の実施の形態と同様で、対向する基板１０’の表面にパターニングされたＳｉの薄膜１２ａが常温接合により接合転写され、３層４段構造の透過タイプの回折型フレネルレンズ１６Ｂが完成する。本実施の形態では、基板１０’および薄膜１２ａがＳｉからなっているため、基板１０’および薄膜１２ａの全体が赤外線に対し透明であり、透過タイプの赤外回折光学素子となる。
【００２７】
図５(a) 〜(g) は、本発明の第３の実施の形態に係る回折光学素子の製造方法を示す。この第３の実施の形態と第１の実施の形態との違いは、本実施の形態では回折型フレネルレンズの成形用型を作製する点である。まず、同図(a) に示すように、Ｓｉウェハあるいはガラス基板からなる基板１０を準備し、基板１０上にフッ化したポリイミドを離型層１１として形成し、その離型層１１の上に回折型フレネルレンズの型となるＡｌ薄膜１２Ａを着膜する。薄膜としてはＡｌの他、更に機械的強度の高いタンタル（Ｔａ）等が好適である。これらの材料は真空蒸着法により薄膜形成が容易であり、かつ常温接合が可能な材料から選択される。Ａｌ薄膜１２Ａの膜厚は回折型フレネルレンズの使用波長，成形材料（プラスチックの屈折率），段数等を考慮して決定される。
【００２８】
次に、同図(b) に示すように、このＡｌ薄膜１２Ａをフォトリソグラフィー法等により回折型フレネルレンズの各層の薄膜１２ａを一括してパターニングする。エッチングにはＲＩＥ法を用いた。各層の薄膜１２ａの半径は、第１の実施の形態と同様に、フレネルレンズの焦点距離，明るさ，段数等を考慮して決定される。
【００２９】
以下同図(c) 〜(f) までの工程は、第１の実施の形態と同様で、各層の薄膜１２ａを順次積層して回折型フレネルレンズの型１７を作製する。この型１７の形状は、作製する回折型フレネルレンズを反転した形状になっているが、各層のパターンを積層転写するという点では、第１の実施の形態と同様である。
【００３０】
最後に、同図(g) に示すように、型１７を用いてゼオネックス（日本ゼオン社の登録商標）等のプラスチック材料を射出成形して所望の形状の回折型フレネルレンズ１６Ｂが作製できる。本実施の形態では、最終的に得られる光学素子は透明なプラスチック製なので、透過タイプの回折型フレネルレンズとして利用可能である。
【００３１】
上述した第３の実施の形態によれば、一旦型を作製してしまえば、後の成形工程は非常に量産性の高い製造方法なので、回折型フレネルレンズの低コスト化が可能となる。
また、型はＡ１やＴａ等強度の高い金属材料が利用可能なので、型の耐久性にも優れている。
また、金属等の硬い材料を用いて多段構造の型が作製できるため、これを用いて作製された回折型フレネルレンズは形状精度に優れる。
なお、上記第３の実施の形態では、型の形状転写方法として射出成形法を用いたが、他の転写方法、例えば、注形法，モールド法を用いてもよぃ。
【００３２】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されず、種々に変形実施が可能である。例えば、上記各実施の形態では、回折光学素子として回折型フレネルレンズについて説明したが、本発明は、回折格子，ホログラム，ホログラフィックレンズ，ホログラフィック光学素子等の他の回折光学素子にも適用できる。
【００３３】
【発明の効果】
以上、説明した通り本発明によれば、複数の薄膜をフォトリソグラフィー法等のパターニング法を採用することにより、４段以上の階段形状を容易に製造できるので、回折効率が向上する、形状精度が向上するので、収差が少なくなる、表面粗さが小さくなるので、光の散乱が減り、４段以上の階段形状と相まって回折効率がより向上する等の効果が得られる。この結果、回折効率が高く、収差が少ない等の光学素子として基本的特性に優れた回折光学素子を容易に製造できる。また、同一の構造体を型として回折光学素子を繰り返し製造することにより、回折光学素子の量産が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る回折光学素子の製造装置を示す図である。
【図２】 (a) 〜(f) は本発明の第１の実施の形態に係る回折光学素子の製造方法を示す図である。
【図３】 (a) は第１の実施の形態の製造方法によってパターニングされた薄膜パターンを示す図、(b) は各パターンの薄膜の積層状態を示す断面図である。
【図４】 (a) 〜(f) は本発明の第２の実施の形態に係る回折光学素子の製造方法を示す図である。
【図５】 (a) 〜(g) は本発明の第３の実施の形態に係る回折光学素子の製造方法を示す図である。
【図６】 (a) 〜(d) は第１の従来例の回折光学素子の製造方法を示す図である。
【図７】 (a) 〜(f) は第２の従来例の回折光学素子の製造方法を示す図である。
【符号の説明】
１ 製造装置
２ 真空チャンバー
３ 基板ホルダ
４Ａ 第１のＦＥＢ源
４Ｂ 第２のＦＥＢ源
５Ａ Ｘ軸テーブル
５Ｂ Ｙ軸テーブル
５Ｃ Ｚ軸テーブル
５Ｄ θテーブル
１０ 基板
１１ 離型層
１２Ａ Ａｌ薄膜
１２ａ 薄膜
１２Ｂ Ｓｉ薄膜
１３ ステージ
１４ Ａｌ層
１５ ＦＡＢ
１６Ａ 反射タイプの回折型フレネルレンズ
１６Ｂ 透過タイプの回折型フレネルレンズ
１７ 型
Claims (8)
- 断面形状が複数の段からなる階段形状を有する回折光学素子の製造方法において、
基板の上に離型層を形成する第１の工程と、
前記基板上に形成された前記離型層の上に前記段に応じた所定の２次元パターンを有する複数の薄膜を形成する第２の工程と、
前記基板とステージとの間で圧接と引き離しを繰り返し行うことにより、前記複数の薄膜を前記離型層から剥離し、前記ステージ上に順次積層して接合することにより前記階段形状を形成する第３の工程とを含むことを特徴とする回折光学素子の製造方法。 - 前記複数の薄膜は、所望の波長において光を反射する材料からなる構成の請求項１記載の回折光学素子の製造方法。
- 前記複数の薄膜は、所望の波長において光を透過する材料からなる構成の請求項１記載の回折光学素子の製造方法。
- 前記複数の薄膜は、表面粗さがＲａ値で２ｎｍ以下である構成の請求項１記載の回折光学素子の製造方法。
- 断面形状が複数の段からなる階段形状を有する回折光学素子の製造方法において、
基板の上に離型層を形成する第１の工程と、
前記基板上に形成された前記離型層の上に前記段に応じた所定の２次元パターンを有する複数の薄膜を形成する第２の工程と、
前記基板とステージとの間で圧接と引き離しを繰り返し行うことにより、前記複数の薄膜を前記離型層から剥離し、前記ステージ上に順次積層して接合することにより前記階段形状を形成する第３の工程と、
前記構造体を型として回折光学素子を転写する第４の工程とを含むことを特徴とする回折光学素子の製造方法。 - 前記複数の薄膜は、所望の波長において光を反射する材料からなる構成の請求項５記載の回折光学素子の製造方法。
- 前記複数の薄膜は、所望の波長において光を透過する材料からなる構成の請求項５記載の回折光学素子の製造方法。
- 前記複数の薄膜は、表面粗さがＲａ値で２ｎｍ以下である構成の請求項５記載の回折光学素子の製造方法。
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