JP4593385B2 - 回折光学素子の作製方法 - Google Patents

Description

本発明は、回折光学素子の作製方法に関し、特に階段状回折光学素子の作製に関する。 尚、このような回折光学素子としては、具体的には、ステッパー内部のホモジナイザー、レーザ加工用の強度分布の平坦化用光学部品、光ビームの分岐素子などが挙げられるが、これらに限定はされない。

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３（ａ）に示されるように、断面が、不連続な斜面部１１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３（ｂ）に示される階段形状で近似して作製される。
図３中、１２は階段部で、１２ａは段部である。
尚、図３（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（最小幅とも言う）δはどこも同じとしている。
図３（ｂ）に示す階段状回折光学素子の場合、階段の段１つ分の幅（最小幅とも言う）δを用いる光の波長の１／２程度にすることで、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。

このような回折光学素子の階段部の作製方法としては、ＵＳＰ５，２１８，４７１（特許文献１）に記載されるような、マスク露光方法を用いてパターニングを行う第１の作製方法が知られている。
特開２００２−３５０６２３号公報 尚、特許文献１はマイクロレンズの作製方法に関する。 この作製方法の場合、マスク露光なので精度が悪くなり、また、マスクの作製が前提となるが、解像度が高く要求されるようになると、マスクの作製自体にエラーが発生することがある。 そして、作製する階段部の段数に対応した分のマスクの作製が必要となる。 また、ステッパー内部のホモジナイザーなど、半導体製造用途では、光の短波長化に伴い回折光学素子の最小描画単位が小さくなる傾向にある。 寸法やアライメント誤差に関する光学特性の影響が大きくなる傾向にあり、特許文献１の方法では限界がある。 また、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、ＥＢ描画装置（電子線描画装置のこと）あるいはレーザ描画装置等の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を施し作製する第２の方法が知られている。 例えば、ＥＢ描画装置を用いて選択的に描画露光してパターニング行う描画露光処理と、現像処理、エッチング処理等を含む一連の処理プロセスを、繰り返し行い、その作製を行う作製方法が、提案されている。 本願発明者は、特開２００２−３５０６２３号公報（特許文献２）に記載のように、第２の方法において、位置合わせ精度を緩くできる回折光学素子の作製方法を提案している。 特開２００２−３５０６２３号公報 一方、また、藤田、西原、小山等は、第３の作製方法として、１９８２、Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｃｉｅｔｙ Ａｍｅｒｉｃａ（非特許文献１）において、電子線リソグラフィーを用いたブレーズドグレーティングの作製プロセスを開示している。 ＰＭＭＡ層への電子のドーズ量を段階的に変えてＥＢ描画装置にて描画露光して、現像することにより、所望の断面形状を得るものである。 ここには、製造誤差の種類についての記載があるが、製造誤差をデータとしてフィードバックする工程が記載されておらず、また、各段階での製造誤差を製造途中でフィードバックして、後続する各段の製造工程に利用するものではない。 １９８２、Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｃｉｅｔｙ Ａｍｅｒｉｃａ

近年は、パターニングの精度面から、第２の作製方法が、主に採られるようになってきた。
第２の方法による回折光学素子の作製は、先にも述べたように、ＥＢ描画装置、レーザ描画装置等の描画露光装置を用いて選択的に描画露光してパターニング行う描画露光処理と、現像処理、エッチング処理を含む一連の処理プロセスを、繰り返し行うが、各一連の処理プロセスにおける描画露光装置を用いた描画露光においては、予め、設計に基づき作成された、描画用データを用いるものである。
例えば、図４にその１例の作製工程を示すように、描画露光処理と、現像処理、エッチング処理を含む一連の処理工程を、繰り返して行い、後に、作製された回折光学素子の特性を検査するものである。

従来の回折光学素子の作製を、図４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３（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。
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１１０の一方の表面にクロム膜１２０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１２０上に感光性のポジ型のレジスト１３０を形成しておく。（図４（ａ））
加工用素材１１０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１３１を設ける。（図４（ｂ））
次いで、開口１３１を設けたレジスト１３０を耐エッチングマスクとして、開口１３１から露出したクロム膜１２０をエッチング除去し、レジストの開口１３１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１２０あるいはクロム膜１２０とレジスト１３０を耐エッチングマスクとして、ドライエッングを行ない、所定の深さだけエッチングする。（図４（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１１０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１３０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１３５を配設し（図４（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１３６から露出しているクロム膜１２０をエッチング除去し（図４（ｅ））、先と同様にして、所定領域を開口したクロム膜１２０あるいはクロム膜１２０とレジスト１３５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４（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１３５、クロム膜１２０を順に除去して、目的とする回折光学素子を得る。（図４（ｈ））
上記のように、図４に示す従来の作製方法においては、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（多段階とも言うが、ここでは２回）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て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。

しかしながら、このような光学素子作製工程では、各処理装置などの精度不良などから、描画露光処理やエッチング処理等、各処理において、アライメントエラー、エッチング深さエラー、寸法エラーなど、作製に起因する作製エラーが生じており、これら作製エラーが発生すると、当初設計された光学素子の特性（強度、効率、ＳＮ比など）が得られないという問題があった。
例えば、８段の階段状回折光学素子の場合、正常な場合、その断面が、図５（ａ）のようになる。
しかし、描画露光の段部２１２の寸法が設計値と異なり誤差がある場合は、アライメントエラーがなくても、図５（ｂ）に示すように、段部の境に溝部２１５が生じることがある。
また、アライメントエラーがある場合には、図５（ｃ）に示すように、描画露光に問題がなくても、余分な突起部２１６や溝部２１５が生じることがある。
尚、アライメントエラーがなく、描画露光に問題がなくても、図５（ｃ）に示すように、エッチングプロセスの不安定性に起因して段部の高さが設計値と異なってしまうことがある。
これらの作製エラーが発生した場合、光学素子作製工程のはじめからやり直す必要があり、時間や材料の無駄になる。

上記のように、近年、階段状回折光学素子の作製には、描画露光装置を用いて選択的に描画露光してパターニング行う描画露光処理と、現像処理、エッチング処理等を含む一連の処理プロセスを、繰り返し行う作製方法が採られるようになったが、この回折光学素子の作製方法においては、各処理装置などの精度不良などから、露光描画処理やエッチング処理等、各処理において、アライメントエラー、エッチング深さエラー、寸法エラーなど、作製に起因する作製エラーが生じており、これら作製エラーが発生すると、当初設計された光学素子の特性が得られないという問題があり、この対応が求められていた。
本発明はこれに対応するもので、描画露光装置を用いて選択的に描画露光してパターニング行う描画露光処理と、現像処理、エッチング処理等を含む一連の処理プロセスを、繰り返し行う階段状回折光学素子の作製方法において、発生するアライメントエラー、エッチング深さエラー、寸法エラーなどの作製エラーに起因する光学素子の特性の劣化に対応できる方法を提供しようとするものである。
詳しくは、アライメントエラー、エッチング深さエラー、寸法エラーの情報を製造工程の途中の評価工程で入手し、その工程以降の描画データを再生設計し、仕上がりの光学特性の劣化を最小限に抑えることを可能にする作製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作製方法は、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エッチング加工する、一連の処理からなる、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し、且つ、前記の各エッチング加工工程が、作製される階段部の設計サイズに合せて、各エッチング加工工程毎に準備された描画露光用のデータを用いて描画露光を行う、製版処理を施し、レジストの開口領域の加工用素材を、所定の深さだけエッチング加工するものである、回折光学素子の作製方法であって、作製途中の各エッチング加工工程の後に、作製途中の光学素子部の断面形状を測定する評価工程を行い、評価工程から得られた測定データを近似化し、設計の際のデータに変換して、該変換されたデータを、確定した設計データとして用いて、シミュレーションにて、次のエッチング加工工程以降において形成される各段の位相情報を求め、更に、求められた情報をもとに、加工用のデータを作成する設計工程を行い、該作成された加工用のデータを用いて、次のエッチング加工工程を行う、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作製方法であって、前記シミュレーションは、入力面、出力面での光学条件を、それぞれ、所定の光学条件に設定し、出力面での目標の強度分布を、その位相分布とから、フーリエ変換して入力面での回折光学素子の各段の位相情報を生成する第１の処理ステップと、所定の収束条件で、第１の処理ステップにて得られた各段の位相情報から逆フーリエ変換して、目標の強度分布に対応する画像のシミュレーション結果としての、前記出力面での強度分布および位相分布とを求め、これをもとに新たに、目標値を設定して前記第１の処理ステップの入力データとする第２の処理ステップとを、繰り返し行う、反復アルゴリズムにより、回折光学素子の位相情報を求めて、多段階の位相情報とするもので、目標とする強度分布に対し、所定の許容範囲以内に入った場合、そのときの回折光学素子の各段の位相情報を、新たに作製する回折光学素子の各段の情報として、加工用のデータとするものであることを特徴とするものであり、前記所定の光学条件は、回折光学素子の入力面での拘束条件を強度分布一定とし、出力面での拘束条件を目標の強度分布とするものであるを特徴とするものである。
そしてまた、上記いずれか１項に記載の回折光学素子の作製方法であって、描画露光はＥＢ描画装置あるいはレーザ描画装置により行うことを特徴とするものである。
また、上記いずれか１項に記載の回折光学素子の作製方法であって、前記評価工程における作製途中の光学素子部の形状の測定を、ＳＥＭ、ＡＦＭ、表面粗さ計、干渉計測器のいずれかで行うことを特徴とするものである。
尚、ここでは、シミュレーションにおける収束条件としては、例えば、反復する回数とするが、他には、第２の処理ステップにおいて求められた、目標の強度分布に対応する、シミュレーション結果としての再生画像の強度分布との比である効率が所定範囲内になった場合を収束条件としても良い。
また、ここでは、回折光学素子の各段の位相情報とは、各段の形状情報を言う。

（作用）
本発明の回折光学素子の作製方法は、このような構成にすることにより、描画露光装置を用いて選択的に描画露光してパターニング行う描画露光処理と、現像処理、エッチング処理等を含む一連の処理プロセスを、繰り返し行う階段状回折光学素子の作製方法において、発生するアライメントエラー、エッチング深さエラー、寸法エラーなどの作製エラーに起因する光学素子の特性をモニターしながらその劣化を抑える方法の提供を可能としている。
本発明は、各種エラーによる影響を可能な限り軽減しながら目標となる光学特性を満足させるために、作製途中の各エッチング加工工程の後に、作製途中の光学素子部の形状を測定する評価工程を行い、そのデータをフィードバックしながら、それ以降の各エッチング加工工程のための設計データを作成、次のエッチング加工工程行うものであり、効率よく回折光学素子を作製することを可能としている。
詳しくは、作製途中の各エッチング加工工程の後に、作製途中の光学素子部の断面形状や表面形状を測定する評価工程を行い、評価工程から得られた測定データを近似化し、新たに位相情報（位相データ）とし、変換されたデータを、確定した設計データとして用いて、シミュレーションにて、次のエッチング加工工程以降において形成される各段の位相情報を求め、更に、求められた情報をもとに、加工用のデータを作成する設計工程を行い、該作成された加工用のデータを用いて、次のエッチング加工工程を行う、ことにより、これを達成している。
即ち、作製途中の各エッチング加工工程において、当初の設計に対して、アライメントエラー、エッチング深さエラー、寸法エラーなどの作製エラーが発生したとしても、これらの作製エラーを補完するように、当初の設計を変更して、次のエッチング加工工程を行うもので、これにより、エッチング加工工程において、アライメントエラー、エッチング深さエラー、寸法エラーなどの作製エラーが発生したとしても、エッチング加工工程や、材料の無駄なく、所望の光学特性を有する回折光学素子を作製することを可能としている。
前記シミュレーションとしては、具体的には、入力面、出力面での光学条件を、それぞれ、所定の光学条件に設定し、出力面での目標の強度分布を、その位相分布とから、フーリエ変換して入力面での回折光学素子の各段の位相情報を生成する第１の処理ステップと、所定の収束条件で、第１の処理ステップにて得られた各段の位相情報から逆フーリエ変換して、目標の強度分布に対応する画像のシミュレーション結果としての、前記出力面での強度分布および位相分布とを求め、これをもとに新たに、目標値を設定して前記第１の処理ステップの入力データとする第２の処理ステップとを、繰り返し行う、反復アルゴリズムにより、回折光学素子の位相情報を求めて、多段階の位相情報とするもので、目標とする画像に対し、所定の許容範囲以内に入った場合、そのときの回折光学素子の各段の位相情報を、新たに作製する回折光学素子の各段の情報として、加工用のデータとするものである、請求項２の発明の形態が挙げられ、さらに具体的には、前記所定の光学条件は、回折光学素子の入力面での拘束条件を強度分布一定とし、出力面での拘束条件を目標の強度分布とするもので、且つ、出力面での位相分布の初期値をランダム位相分布とするものである請求項３の発明の形態が挙げられる。
描画露光としては、マスク作製を必要とせず、高精度で、高解像の要求に対応できるＥＢ描画装置あるいはレーザ描画装置が挙げられる。
また、前記評価工程における作製途中の光学素子部の形状の測定は、測定可能なＳＥＭ、ＡＦＭ、表面粗さ計、干渉計測器のいずれかで行う形態が挙げられる。
尚、各階段部の深さを決めるエッチングとしては、ドライエッチングにて行う形態が挙げられる。
ドライエッチングの場合、ウェットエッチングに比べて、所望のエッチング形状を得やすく、制御し易い。

設計工程は、計算機上で設計データを作成する工程であり、求める光学特性が得られるまでプログラム上は対応することが可能である。
仮に膨大な時間がかかる場合は並列演算することで高速化が図れる。
１回目のエッチング加工工程を開始する前に求めておく、当初の光学設計は、上記シミュレーションで、確定した入力データがない場合の光学設計に相当し、当初の光学設計も、上記反復アルゴリズムのシミュレーションにて行うことができる。

本発明は、上記のように、描画露光装置を用いて選択的に描画露光してパターニング行う描画露光処理と、現像処理、エッチング処理等を含む一連の処理プロセスを、繰り返し行う階段状回折光学素子の作製方法において、発生するアライメントエラー、エッチング深さエラー、寸法エラーなどの作製エラーに起因する光学素子の特性の劣化に対応できる方法の提供を可能とした。

本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図１は本発明の回折光学素子の作製方法の実施の形態の１例の処理フロー図で、図２は設計工程を説明するための処理フロー図である。
図１中のＳ１〜Ｓ９、図２中のＳ１１〜Ｓ１９は、処理ステップを示している。
本発明の回折光学素子の作製方法の実施の形態の１例を図１に基づいて説明する。
本例の回折光学素子の作製方法は、光屈折系の媒体からなる板状の加工用素材である石英基板の表面に、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エッチング加工する、一連の処理からなる、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、図３に示すような階段状の回折光学素子を作製する回折光学素子の作製方法で、前記の各エッチング加工工程が、作製される階段部の設計サイズに合せて、各エッチング加工工程毎に準備された描画露光用のデータを用いて描画露光を行う、製版処理を施し、レジストの開口領域の加工用素材を、所定の深さだけエッチング加工するものである。
特に、作製途中の各エッチング加工工程の後に、作製途中の光学素子部の断面形状を測定する評価工程を行い、評価工程から得られた測定データを近似化し、設計の際のデータに変換して、該変換されたデータを、確定した設計データとして用いて、シミュレーションにて、次のエッチング加工工程以降において形成される各段の位相情報を求め、更に、求められた情報をもとに、加工用のデータを作成する設計工程を行い、該作成された加工用のデータを用いて、次のエッチング加工工程を行うものである。
本例では、描画露光はＥＢ描画装置にて行い、各階段部の深さを決めるエッチングは、ウェットエッチングに比べて、所望のエッチング形状を得やすく、制御し易いドライエッチングにて行うが、場合によっては、レーザ描画装置を用いても良い。

本例の回折光学素子の作製方法を、図１に示す処理フロー図に基づいて、説明する。
先ず、回折光学素子を、シミュレーションにて、階段部（図３の３１２の相当）を所定の段数、形状に設計しておく。（Ｓ１）
この場合の設計は、シミュレーションにて、回折光学素子の設計位相が、所定の許容範囲内になるように、繰り返し、所定の収束条件で行うものである。
この繰り返しのアルゴリズムを反復アルゴリズムと言う。

ここで、このシミュレーションは、例えば、図２に示す処理フローで、以下のように行う。
設計する光学素子側を入力面、目的とする強度分布側を出力面として、入力面、出力面での光学条件を、それぞれ、所定の光学条件に設定し、出力面での目標の強度分布を、その位相分布とから、フーリエ変換して入力面での回折光学素子の各段の位相情報を生成する第１の処理ステップと、所定の収束条件で、第１の処理ステップにて得られた各段の位相情報から逆フーリエ変換して、目標の強度分布に対応する画像のシミュレーション結果としての、前記出力面での強度分布および位相分布とを求める第２の処理ステップとを、繰り返し行う、反復アルゴリズムにより行う。
そして、前記所定の光学条件を、この反復アルゴリズムのシミュレーションにおいて、回折光学素子の入力面での拘束条件を強度分布一定とし、出力面での拘束条件を目標の強度分布とする。
ここでは、シミュレーションにおける収束条件としては、例えば、反復アルゴリズムを反復する回数をＮとし、Ｎに達した時点で、そのときの回折光学素子の位相情報を以って、加工データを生成する方法を説明する。
尚、他の方法として目標値と計算値を絶えず比較し、回折効率、ＳＮ比、強度分布の平坦性など求め、所定の条件を満たした時点での位相情報を以って、加工データを生成する場合もある。
はじめに、図２において、入力データとして初期値（Ｓ１１）を設定して、初期の作製される回折光学素子による、目的とする画像である回折パターンを設定する。（Ｓ１２） ここでは、目的とする目標の強度分布とランダム位相情報を初期の入力データとして設定する。
その他の初期位相の設定方法としては、再生光学系を考慮してレンズの位相情報などを生成して設定する場合や、過去に類似の設計が存在し高速に設計を完了したい場合などは、そのときの位相情報をそのまま利用する場合もある。
次いで、入力データ（Ｓ１２）である設定された強度分布と対応する位相分布とから、コンピュータ（計算機とも言う）にてフーリエ変換（Ｓ１３）を行い、回折光学素子の位相情報を生成する第１の処理ステップを行う。（Ｓ１４）
ここでは、このようにして生成された回折光学素子の位相情報が求める設計位相になる。
次いで、所定の収束条件（Ｓ１５）を確認し、反復回数がＮに達していない場合には、生成された回折光学素子の位相情報と、先に述べた入力面での拘束条件の強度分布とから逆フーリエ変換を行い（Ｓ１６）、対応する強度分布と位相分布を、シミュレーション値（Ｓ１７）として求め、このときの位相情報と先に述べた出力面の拘束条件の強度分布と目標値（Ｓ１８）として設定し、これを新たに第１の処理の入力データとする第２の処理ステップを行う。
そして、反復回数がＮに達するまで、上記の第１の処理ステップ、第２の処理ステップとを繰り返し行う。
そして、反復回数がＮに達した場合には、そのときの入力データの情報を、回折光学素子の各段の情報として出力し、加工用のデータとする。（Ｓ１９）
このシミュレーションは、このように、第１の処理ステップ、第２の処理ステップとを繰り返し行う、反復アルゴリズムにより、回折光学素子の位相情報を求めるものであるが、ここでは、反復をＮ回繰り返すことにより、目標とする強度分布に対し、反復Ｎ回後の生成された回折光学素子の設計位相に対応する逆フーリエ変換後の強度分布が所定の許容範囲以内に入ることを前提にしている。
反復Ｎ回後の生成された回折光学素子の各段の位相情報を、新たに作製する回折光学素子の各段の情報として、加工用のデータとするものである。
上記シミュレーションの反復アルゴリズムは、１例で、反復アルゴリズムは、これに限定はされない。

このようにして、図２に示す反復アルゴリズムを行い、加工用のデータを得て、第１回目の、エッチング加工工程を行う。（Ｓ１〜Ｓ２）
尚、各プロセス処理は、基本的に、先に述べた図４に示す従来の回折光学素子の作製と同じで、説明は省略する。
ここでは、エッチング加工工程が４回の階段状回折光学素子を作製するもので、全てのエッチング加工工程が終了していないので、第１回目のエッチング加工工程後の、作製途中の光学素子部の断面形状の測定評価する評価工程を行う。（Ｓ３〜Ｓ４）
測定は、ＳＥＭやＡＦＭ、表面粗さ計、干渉計測器などにより行う。
次いで、評価工程の測定データを確定したデータとして用いて、作製しようとする回折光学素子の光学設計を、図２に示すシミュレーションの反復アルゴリズムの処理フローにて行う。（Ｓ５）
ここでは、第１のエッチング加工工程後 評価工程から得られた測定データを近似化し、設計の際のデータに変換して、該変換されたデータを、シミュレーションの確定したデータとして用いる。
そして、反復回数がＮに達した場合、そのときの生成された回折光学素子の各段の位相情報を出力し、これより加工用のデータを得て、これを用いて、次の第２のエッチング加工工程を行う。（Ｓ２）
尚、上記処理ステップＳ１、Ｓ４、Ｓ５にいては、通常、画素レベルで対応付けして処理を行う。

このようにして、Ｓ２〜Ｓ５を繰り返し、第３のエッチング加工工程、第４のエッチング加工工程を終え、回折光学素子製品を得る。（Ｓ３、Ｓ６）
作製された回折光学素子製品については、最終評価工程を行なっておく。（Ｓ７）
このようにして、本例の回折光学素子の作製方法は行われるが、本例においては、各エッチング加工工程が、各エッチング加工工程毎に光学設計に基づいて行われるため、各エッチング加工工程で発生するアライメントエラー、エッチング深さエラー、寸法エラーなどの作製エラーに起因する光学素子の特性をモニターし、仕上がりを確認しながら作成することができる。

尚、本例では、上記のように、反復アルゴリズムを用いているが、本発明は、これに限定はされない。
かならずしも反復アルゴリズムになっていない、フレネルキルヒホッフ積分を計算する方法や，回折波を角スペクトル展開し、計算する手法などを用いて、その評価結果をフィードバックしても良い。

本発明の回折光学素子の作製方法の実施の形態の１例の処理フロー図である。 設計工程を説明するための処理フロー図である。 階段状回折光学素子を説明するための図である。 階段状回折光学素子の作製方法を説明するための図である。 作製エラーを説明するための図である。

符号の説明

１０ 加工用素材
１１ 不連続な斜面部
１２ 階段部
１２ａ 段部
１１０ 加工用素材
１１１、１１１ａ ドライエッチング加工部
１２０ クロム膜
１３０ レジスト
１３１ 開口
１３５ レジスト
１３６ 開口
２１０ 加工用素材
２１２ 段部
２１５ 溝部
２１６ 突起部（壁部）
２１７ 深さ不良部
２１８ 深さ不良部

Claims (5)

1. 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エッチング加工する、一連の処理からなる、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し、且つ、前記の各エッチング加工工程が、作製される階段部の設計サイズに合せて、各エッチング加工工程毎に準備された描画露光用のデータを用いて描画露光を行う、製版処理を施し、レジストの開口領域の加工用素材を、所定の深さだけエッチング加工するものである、回折光学素子の作製方法であって、作製途中の各エッチング加工工程の後に、作製途中の光学素子部の断面形状を測定する評価工程を行い、評価工程から得られた測定データを近似化し、設計の際のデータに変換して、該変換されたデータを、確定した設計データとして用いて、シミュレーションにて、次のエッチング加工工程以降において形成される各段の位相情報を求め、更に、求められた情報をもとに、加工用のデータを作成する設計工程を行い、該作成された加工用のデータを用いて、次のエッチング加工工程を行う、ことを特徴とする回折光学素子の作製方法。
2. 請求項１に記載の回折光学素子の作製方法であって、前記シミュレーションは、入力面、出力面での光学条件を、それぞれ、所定の光学条件に設定し、出力面での目標の強度分布を、その位相分布とから、フーリエ変換して入力面での回折光学素子の各段の位相情報を生成する第１の処理ステップと、所定の収束条件で、第１の処理ステップにて得られた各段の位相情報から逆フーリエ変換して、目標の強度分布に対応する画像のシミュレーション結果としての、前記出力面での強度分布および位相分布とを求め、これをもとに新たに、目標値を設定して前記第１の処理ステップの入力データとする第２の処理ステップとを、繰り返し行う、反復アルゴリズムにより、回折光学素子の位相情報を求めて、多段階の位相情報とするもので、目標とする強度分布に対し、所定の許容範囲以内に入った場合、そのときの回折光学素子の各段の位相情報を、新たに作製する回折光学素子の各段の情報として、加工用のデータとするものであることを特徴とする回折光学素子の作製方法。
3. 請求項２に記載の回折光学素子の作製方法であって、前記所定の光学条件は、回折光学素子の入力面での拘束条件を強度分布一定とし、出力面での拘束条件を目標の強度分布とするものであるを特徴とする回折光学素子の作製方法。
4. 請求項１ないし３のいずれか１項に記載の回折光学素子の作製方法であって、、描画露光はＥＢ描画装置あるいはレーザ描画装置により行うことを特徴とする回折光学素子の作製方法。
5. 請求項１ないし４のいずれか１項に記載の回折光学素子の作製方法であって、前記評価工程における作製途中の光学素子部の形状の測定を、ＳＥＭ、ＡＦＭ、表面粗さ計、干渉計測器のいずれかで行うことを特徴とする回折光学素子の作製方法。
   
   

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