JP6595266B2 - 光学素子及び光学素子の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、光学素子及び光学素子の製造方法に関する。

現在、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）が様々な分野で用いられている。ＭＥＭＳは、例えば光走査装置に用いられている。光走査装置では、基板（ミラー）に光を入射させる。そして基板で光を反射させる。基板は、回転軸に支持されており、回転可能である。このため、基板を回転させることにより、光の反射方向を制御することができる。

特許文献１には、ＭＥＭＳを用いた光走査装置の一例が記載されている。この光走査装置は、反射膜及び第１誘電体膜を備える。第１誘電体膜は、反射膜の第１面を覆っている。第１誘電体膜は、積層された複数の絶縁層を含む積層膜である。第１誘電体膜では、各絶縁層の材料及び各絶縁層の膜厚が適当に選択されている。これにより、反射膜の第１面側では、光の反射率が高くなっている。

特許文献２にも、ＭＥＭＳを用いた光走査装置の一例が記載されている。この光走査装置は、反射膜、第１誘電体膜、及び第２誘電体膜を備える。反射膜は、互いに逆側を向いた第１面と第２面で光を反射可能であり、具体的には金属膜（例えば、アルミニウム膜又は銀膜）である。第１誘電体膜及び第２誘電体膜それぞれは、積層された複数の絶縁層を含む積層膜である。第１誘電体膜は反射膜の第１面を覆い、第２誘電体膜は反射膜の第２面を覆っている。第１誘電体膜及び第２誘電体膜それぞれでは、各絶縁層の材料及び各絶縁層の膜厚が適当に選択されている。これにより、反射膜の第１面側の反射率は高くなり、反射膜の第２面側の反射率は低くなっている。

特許文献３にも、ＭＥＭＳを用いた光走査装置の一例が記載されている。この光走査装置は、反射率が高い第１反射膜（具体的には、金属膜）、及び反射率が低い第２反射膜（具体的には、ＳｉＯ_２膜）を備える。第１反射膜及び第２反射膜は、第１方向に延伸している。そして第１反射膜及び第２反射膜は、第１方向に直交する第２方向に交互に設けられている。このようにして、複数の第１反射膜及び複数の第２反射膜は、回折格子を構成している。

特開２０１１−２４２５２２号公報 特開２００１−３３９５７５号公報 特開２０１１−１１８１７９号公報

光を反射するための光学素子では、反射率の高い第１反射部の周囲に、反射率の低い第２反射部を設けることがある。この場合、第１反射部及び第２反射部を形成するための工程を少なくすることが好ましい。

本発明が解決しようとする課題としては、光を反射するための光学素子において、反射率の高い第１反射部の周囲に、反射率の低い第２反射部を設けるための工程を少なくすることが一例として挙げられる。

請求項１に記載の発明は、
基板と、
前記基板の第１面に形成されており、第１誘電体膜、及び前記第１誘電体膜上に位置する第２誘電体膜を有する第１反射部と、
前記基板の前記第１面のうち前記第１反射部とは異なる領域に形成されており、第３誘電体膜を有する第２反射部と、
を備え、
前記第１誘電体膜は、前記第２反射部には設けられず、
前記第２誘電体膜及び前記第３誘電体膜は、前記第１反射部及び前記第２反射部の一方から他方にかけて連続的に形成されている光学素子である。

請求項２に記載の発明は、
基板と、
前記基板の第１面に形成されており、第１誘電体膜、及び前記第１誘電体膜上に位置する第２誘電体膜を有する第１反射部と、
前記基板の前記第１面のうち前記第１反射部とは異なる領域に形成されており、第３誘電体膜を有する第２反射部と、
を備え、
前記第１誘電体膜は、前記第２反射部には設けられず、
前記第２誘電体膜及び前記第３誘電体膜は、同一の材料により形成され、
前記第３誘電体膜の膜厚は、前記第２誘電体膜の膜厚の９５％以上１０５％以下である光学素子である。

請求項３に記載の発明は、
基板と、
前記基板の第１面に形成されており、第１誘電体膜、及び前記第１誘電体膜上に位置する第２誘電体膜を有する第１反射部と、
前記基板の前記第１面のうち前記第１反射部とは異なる領域に形成されており、第３誘電体膜を有する第２反射部と、
を備え、
前記第１誘電体膜は、前記第２反射部には設けられず、
前記第２誘電体膜及び前記第３誘電体膜は、同一工程により形成されている光学素子である。

請求項８に記載の発明は、
基板の第１面の第１領域に第１誘電体膜を形成し、かつ前記基板の前記第１面のうち前記第１領域とは異なる第２領域に前記第１誘電体膜を形成しない工程と、
前記第１領域及び前記第２領域の一方から他方にかけて誘電体膜を連続的に形成することにより、前記第１領域に、前記第１誘電体膜上に位置する第２誘電体膜を形成し、かつ前記第２領域に、第３誘電体膜を形成する工程と、
を備える光学素子の製造方法である。

実施形態に係る光学素子の構成を示す平面図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 図１の変形例を示す図である。 実施形態に係る光学素子の製造方法を説明するための図である。 実施形態に係る光学素子の製造方法を説明するための図である。 実施形態に係る光学素子の反射率（入射角０°の光を基板の第１面に入射することにより測定）を示す図である。 実施形態に係る光学素子の反射率（入射角３８°の光を基板の第１面に入射することにより測定）を示す図である。 実施形態に係る光学素子の反射率（入射角０°の光を基板の第１面に入射することにより測定）を示す図である。 試料１及び試料２それぞれの反射率を示す図である。 屈折率ｎと消衰係数ｋと反射率との関係を示す図である。 屈折率ｎと消衰係数ｋと位相進みとの関係を示す図である。 図２の変形例を示す図である。 図１２に示した光学素子の製造方法を説明するための図である。 実施例１に係る光学素子の構成を示す平面図である。 図１４のＡ−Ａ断面図である。 実施例２に係る光学素子の構成を示す平面図である。 図１６のＡ−Ａ断面図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。

図１は、実施形態に係る光学素子の構成を示す平面図である。図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。なお、図１では、説明のため、図２に示した誘電体膜５００を取り除いている（誘電体膜５００は、基板１００の第１面１０２の全面上に形成されている。）。光学素子は、基板１００を備える。図１に示すように、基板１００の第１面１０２には、第１反射部１１０及び第２反射部１２０が形成されている。本図に示す例において、第１反射部１１０と第２反射部１２０は、絶縁膜２００の一部を介して互いに隣り合っている。

本図に示す例において、基板１００は、シリコン基板である。基板１００は、回転軸（不図示）に支持されている。これにより、基板１００は、回転可能である。基板１００の第１面１０２には、外部から光（例えば、レーザ光）が入射する。この光は、基板１００の第１面１０２で反射する。基板１００の回転角度を制御することにより、基板１００の第１面１０２の向きを変えることができる。これにより、光の反射方向を制御することができる。

第１反射部１１０は、波長λの光の反射率が高い。これに対して、第２反射部１２０は、波長λの光の反射率が低い。具体的には、入射角０°における波長λの光の反射率は、第１反射部１１０において９０％以上であるのに対し、第２反射部１２０において６％未満である。本図に示す例において、波長λは４３０ｎｍ以上７００ｎｍ以下（可視光）である。言い換えると、第１反射部１１０は、赤色光波長（６５０ｎｍ）、緑色光波長（５１５ｎｍ）、及び青色光波長（４５０ｎｍ）を含む波長域の光を反射可能である。なお、波長λの範囲は、上記した例に限定されるものではない。例えば、波長λは、７００ｎｍより長くてもよいし（例えば、赤外線）、又は４３０ｎｍより短くてもよい（例えば、紫外線）。

図２に示すように、光学素子は、基板１００、絶縁膜２００、反射膜３００、第１誘電体膜４００、及び誘電体膜５００を備える。第１反射部１１０において、絶縁膜２００、反射膜３００、第１誘電体膜４００、及び誘電体膜５００は、基板１００の上にこの順で積層されている。第２反射部１２０は、絶縁膜２００、反射膜３００、及び第１誘電体膜４００を有しない。第２反射部１２０において、誘電体膜５００は、基板１００の上に形成されている。

本図に示す例において、第１反射部１１０に位置する誘電体膜５００（第２誘電体膜５１０）と第２反射部１２０に位置する誘電体膜５００（第３誘電体膜５２０）とは、第１反射部１１０及び第２反射部１２０の一方から他方にかけて連続的に形成されている。言い換えると、後述するように、第２誘電体膜５１０及び第３誘電体膜５２０は、同一工程により形成されている。これより、第２誘電体膜５１０及び第３誘電体膜５２０は、同一材料（例えば、シリコン窒化膜）により形成されている。さらに、第３誘電体膜５２０の膜厚は、第２誘電体膜５１０の膜厚とほぼ等しく、具体的には第２誘電体膜５１０の膜厚の９５％以上１０５％以下である。

本図に示す例において、絶縁膜２００は、ＰＥ−ＴＥＯＳ（Ｐｌａｓｍａ Ｅｎｈａｎｃｅｄ ＴｅｔｒａＥｔｈｙｌ ＯｒｔｈｏＳｉｌｉｃａｔｅ）膜である。なお、本図に示す例では、第２反射部１２０を介して第１反射部１１０の反対側に位置する領域において、絶縁膜２００は、基板１００の第１面１０２の上に形成された配線（不図示）を覆っている。これにより、絶縁膜２００の上面の位置は、上記した領域において、上記した領域の周辺の領域よりも高くなっている。

本図に示す例において、絶縁膜２００には、パターンが形成されている。具体的には、このパターンは、第１凹部２１０を第１反射部１１０に有し、第２凹部２２０を第２反射部１２０に有する。第１凹部２１０は、下端が基板１００の表面から離れている。これに対して、第２凹部２２０は、下端が基板１００の表面に達する。平面視において、第１凹部２１０の縁２１２（第１凹部２１０の側面）は、第１辺、第１辺に直交する第２辺、及び第１辺に直交していて第２辺に平行な第３辺を有する。平面視において、第２凹部２２０の形状は、一辺（第２凹部２２０の縁２２２の一部）が第１凹部２１０の第１辺に対向する矩形である。

反射膜３００は、上記した波長λの光の反射率が９０％以上、好ましくは９２．５％以上である膜である。反射膜３００は例えば金属膜である。本図に示す例において、反射膜３００の主成分は、アルミニウム（Ａｌ）であり、具体的には、反射膜３００はＡｌ−Ｃｕ合金膜である。なお、反射膜３００の主成分は、銀（Ａｇ）であってもよい。

反射膜３００がＡｌ−Ｃｕ合金膜である場合、反射膜３００の膜厚は、例えば４０ｎｍ以上２００ｎｍ以下である。反射膜３００の膜厚が４０ｎｍ未満の場合、反射膜３００の透過率が高いため反射膜３００の反射率が低くなる。このため、反射膜３００の膜厚は、４０ｎｍ以上であることが好ましい。反射膜３００の膜厚が２００ｎｍよりも厚い（言い換えると、反射膜３００の膜厚がある程度厚い）場合、反射膜３００の表面が粗くなる。その結果、反射膜３００の反射率が低いものとなる。このため、反射膜３００の膜厚は、２００ｎｍ以下であることが好ましい。

反射膜３００は、第１凹部２１０の底面及び側面に沿って形成され、一部が第１凹部２１０の外側において絶縁膜２００に乗り上げている。平面視において、反射膜３００の縁３０２は、第１凹部２１０の外側に位置し、かつ第１凹部２１０の縁２１２に沿って形成されている。なお、いずれの領域においても、基板１００と反射膜３００の間には、絶縁膜２００が位置している。これにより、基板１００（シリコン）と反射膜３００（アルミニウム）が互いに反応することが抑制される。

第１誘電体膜４００は、反射膜３００の上に積層されている。第１誘電体膜４００は、第１凹部２１０の底面及び側面に沿って形成され、一部が第１凹部２１０の外側において絶縁膜２００に乗り上げている。段差底部へパターンを形成する場合、段差隅部はエッチングが困難で、ポジ型レジストではパターン外のレジスト残りが発生しやすいため、段差内のパターンは回避する。反射膜３００に、アルミニウムなど耐薬品性の弱い材料を用いた場合、パターン形成時の薬品処理で表面が荒れる場合がある。その対策として、反射膜３００に第１誘電体膜４００を積層した後にパターン形成を行う必要があり、必然的に反射膜３００の縁３０２は第１誘電体膜４００と絶縁膜２００で封じられず露出することになる。平面視において、第１誘電体膜４００の縁４０２は、第１凹部２１０の外側かつ反射膜３００の縁３０２の内側に位置し、第１凹部２１０の縁２１２に沿って形成されている。

第１誘電体膜４００は、上記した波長λの光が透過可能な絶縁膜である。本図に示す例において、第１誘電体膜４００はシリコン酸化膜（ＳｉＯ_２）である。ただし、第１誘電体膜４００の材料は、これに限定されるものではない。

誘電体膜５００は、光学素子の表層に位置し、基板１００の第１面１０２の全面を覆っている。これにより、第２誘電体膜５１０（誘電体膜５００）は、第１反射部１１０において第１誘電体膜４００の表面に沿って形成され、第３誘電体膜５２０（誘電体膜５００）は、第２反射部１２０において第２凹部２２０の底面及び側面に沿って形成されている。さらに、誘電体膜５００は、第１反射部１１０及び第２反射部１２０に跨って設けられている。

誘電体膜５００は、上記した波長λの光が透過可能な絶縁膜である。さらに、上記した波長λについて、誘電体膜５００の屈折率は、誘電体膜５００を介して基板１００の反対側に位置する媒質（具体的には、空気）の屈折率よりも高い。このため、この媒質を経てからこの媒質と誘電体膜５００の界面で反射した光は、位相が１８０°シフトする。さらに、上記した波長λについて、誘電体膜５００の屈折率は、第１誘電体膜４００の屈折率よりも高い。このため、誘電体膜５００を透過してから誘電体膜５００と第１誘電体膜４００の界面で反射する光は、位相が変化しない。本図に示す例において誘電体膜５００はシリコン窒化膜（Ｓｉ_３Ｎ_４）である。なお、誘電体膜５００は、チタン酸化膜（ＴｉＯ_２）であってもよい。

本図に示す例において、第１反射部１１０（第１凹部２１０の底面）における絶縁膜２００の膜厚は、ある程度薄いものとなっている。これにより、第１反射部１１０では、基板１００及び絶縁膜２００に生じる膜応力を抑制することができる。このため、反射膜３００の平坦性を高いものにすることができる。一方、第１反射部１１０の外側かつ及び第２反射部１２０の外側の領域において、絶縁膜２００の膜厚は、ある程度厚いものとなっている。この場合、上記した領域において絶縁膜２００の上に配線を形成したとしても、基板１００の表面にＭＯＳ構造による半導体の極性反転が形成されることを抑制することができる。

次に、本実施形態に係る光学素子の使用方法について説明する。上記したように、基板１００の第１面１０２には、波長λの光が入射する。上記したように、この光の反射率は、第１反射部１１０では高く、第２反射部１２０では低い。このため、第１反射部１１０では上記した光が高い反射率で反射されるのに対して、第２反射部１２０では上記した光が反射することが抑制される。

誘電体膜５００の膜厚は、おおよそλ／（４ｎ_２）であり（ｎ_２は、誘電体膜５００を構成する材料の屈折率を示す。）、例えば、λ／（４ｎ_２）の９５％以上１０５％以下である。第２反射部１２０において、光の一部（第１光）は、空気（誘電体膜５００を介して基板１００の反対側に位置する媒質）と誘電体膜５００の界面で反射し、光の他の一部（第２光）は、誘電体膜５００と基板１００の界面で反射する。上記したように、第１光は反射の際にいずれも位相が１８０°シフトする。一方、第２光も反射の際に位相が１８０°シフトする。そして第１光と第２光の光路差は、おおよそλ／２であり、位相差は１８０°である。この場合、これら２つの光は、弱め合うように互いに干渉する。

第１誘電体膜４００の膜厚は、反射膜３００の屈折率及び第１誘電体膜４００の屈折率に基づいて決定する。第１誘電体膜４００を往復する光は、第１誘電体膜４００の膜厚／λ／２ｎ_１×３６０°の位相遅延φ１を受ける。また、第１誘電体膜４００と反射膜３００との界面で反射した光は反射膜３００の複素屈折率により位相シフトφ２を受ける。φ１＋φ２＝１８０°となるように、第１誘電体膜４００の膜厚を設計する。図８〜図１１を用いて詳細を後述するように、反射膜３００がアルミニウム、第１誘電体膜４００がシリコン酸化膜、かつ誘電体膜５００がシリコン窒化膜である場合、第１誘電体膜４００の膜厚は、λ／（４ｎ_１）（ｎ_１は、第１誘電体膜４００を構成する材料の屈折率を示す。）からややずれた値となる。言い換えると、反射膜３００がアルミニウム、第１誘電体膜４００がシリコン酸化膜、かつ誘電体膜５００がシリコン窒化膜である場合、第１誘電体膜４００の膜厚は、λ／（４ｎ_１）＋Δ（Δは、実数である。）と示すことができる。光の一部（第３光）は、空気（誘電体膜５００を介して基板１００の反対側に位置する媒質）と誘電体膜５００の界面で反射し、光の他の一部（第４光）は、誘電体膜５００と第１誘電体膜４００の界面で反射し、光の他の一部（第５光）は、第１誘電体膜４００と反射膜３００の界面で反射する。上記したように、第３光は反射の際に位相が１８０°シフトし、第４光は反射の際に位相が変化しない。そして第３光と第４光は、同位相となる。第４光と第５光の位相は上記設計により同位相となる。この場合、これら３つの光は、空気（誘電体膜５００を介して基板１００の反対側に位置する媒質）と誘電体膜５００の界面で入射光に対し逆位相の反射光として強め合うように互いに干渉する。

図３は、図１の変形例を示す図である。なお、本図では、説明のため、図２に示した誘電体膜５００を取り除いている（誘電体膜５００は、基板１００の第１面１０２の全面上に形成されている。）。本図に示す例において、第１凹部２１０の平面形状は矩形である。第２凹部２２０は、第１凹部２１０を囲んでいる。詳細には、第２凹部２２０の内縁２２４は、第１凹部２１０の全周に沿って延伸している。第２凹部２２０の外縁２２６は、第２凹部２２０の内縁２２４の全周に沿って延伸している。本図に示す例においては、第１反射部１１０の周囲のいずれの領域においても、第２反射部１２０によって光の反射を抑制することができる。

図４及び図５の各図は、本実施形態に係る光学素子の製造方法を説明するための図であり、図２に対応する。まず、基板１００の第１面１０２の上にＰＥ−ＣＶＤ（Ｐｌａｓｍａ Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）により絶縁膜２００を形成する。次いで、絶縁膜２００の上にレジストパターン（不図示）を形成し、このレジストパターンをマスクとして絶縁膜２００をエッチングする。これにより、第１凹部２１０が形成される。次いで、このレジストパターンを除去する。

次いで、図４（ａ）に示すように、基板１００の第１面１０２の全面上に反射膜３００を形成する。反射膜３００は、例えばスパッタ又は蒸着により形成される。次いで、基板１００の第１面１０２の全面上に第１誘電体膜４００を形成する。これにより、第１誘電体膜４００は、反射膜３００に積層される。第１誘電体膜４００は、例えばＣＶＤにより形成される。

次いで、図４（ｂ）に示すように、第１誘電体膜４００の上にレジストパターン（不図示）を形成し、このレジストパターンをマスクとして第１誘電体膜４００をエッチングする。これにより、第１誘電体膜４００は、第２反射部１２０（図２）が形成される領域（第２領域）及び第２領域の周辺において除去される一方で、第１反射部１１０（図２）が形成される領域（第１領域）及び第１領域の周辺において残る。次いで、このレジストパターンを除去する。

次いで、図５（ａ）に示すように、反射膜３００の上にレジストパターン（不図示）を形成し、このレジストパターンをマスクとして反射膜３００をエッチングする。これにより、反射膜３００は、上記した第２領域及びその周辺において除去される一方で、上記した第１領域及びその周辺において残る。次いで、このレジストパターンを除去する。

次いで、図５（ｂ）に示すように、絶縁膜２００の上にレジストパターン（不図示）を形成し、このレジストパターンをマスクとして絶縁膜２００をエッチングする。これにより、第２凹部２２０が形成される。次いで、このレジストパターンを除去する。

次いで、基板１００の第１面１０２の全面上に誘電体膜５００を形成する。誘電体膜５００は、例えばＣＶＤにより形成される。これにより、上記した第１領域では、絶縁膜２００、反射膜３００、第１誘電体膜４００、及び誘電体膜５００（第２誘電体膜５１０）がこの順で基板１００の上に積層される。これにより、第１反射部１１０が形成される。一方、上記した第２領域では、誘電体膜５００（第３誘電体膜５２０）が基板１００の上に形成される。これにより、第２反射部１２０が形成される。この場合、第１反射部１１０に位置する誘電体膜５００（第２誘電体膜）と第２反射部１２０に位置する誘電体膜５００（第３誘電体膜）は、同一工程により形成される。このようにして、図２に示した光学素子が製造される。

図６は、本実施形態に係る光学素子の反射率（入射角０°の光を基板１００の第１面１０２に入射することにより測定）を示す図である。図７は、本実施形態に係る光学素子の反射率（入射角３８°の光を基板１００の第１面１０２に入射することにより測定）を示す図である。図６及び図７に示す例において、絶縁膜２００は、ＰＥ−ＴＥＯＳ膜とした。反射膜３００は、Ａｌ−Ｃｕ合金膜とした。第１誘電体膜４００は、シリコン酸化膜（ＳｉＯ）とした。誘電体膜５００は、シリコン窒化膜（ＳｉＮ）とした。図６に示す例及び図７に示す例それぞれにおいて、第１誘電体膜４００の膜厚と誘電体膜５００の膜厚の比が異なる複数の光学素子を測定した。

図６に示すように、入射角が０°の場合、いずれの光学素子においても、おおよそ４５０ｎｍ〜６５０ｎｍの範囲において反射率が高くなった（おおよそ９０％以上）。この結果は、入射角が０°の場合、光学素子が波長によらず高い反射率を実現することができることを示している。

図７に示すように、入射角が３８°の場合、いずれの光学素子においても、おおよそ４５０ｎｍ〜６５０ｎｍの範囲において反射率が高くなる（おおよそ９０％以上）。これは、入射角が３８°の場合、光学素子が波長によらず高い反射率を実現することができたことを示している。

図６の結果と図７の結果を比較する。図６に示す反射率分布と図７に示す反射率分布とは、類似したものとなった。この結果は、光学素子が光の入射角によらず高い反射率を実現することができたことを示している。

図８は、本実施形態に係る光学素子の反射率（入射角０°の光を基板１００の第１面１０２に入射することにより測定）を示す図である。本図に示す例において、反射膜３００は、Ａｌ−Ｃｕ合金膜とした。第１誘電体膜４００は、シリコン酸化膜（ＳｉＯ）とした。誘電体膜５００は、シリコン窒化膜（ＳｉＮ）とした。波長λは、５２７ｎｍとした。誘電体膜５００の膜厚は、λ／（４ｎ_２）とした。本図に示す例では、第１誘電体膜４００の膜厚がλ／（４ｎ_１）＋２０［ｎｍ］である光学素子（Δ＝＋２０［ｎｍ］）、第１誘電体膜４００の膜厚がλ／（４ｎ_１）［ｎｍ］である光学素子（Δ＝±０［ｎｍ］）、第１誘電体膜４００の膜厚がλ／（４ｎ_１）−２０［ｎｍ］である光学素子（Δ＝−２０［ｎｍ］）、及び第１誘電体膜４００の膜厚がλ／（４ｎ_１）−４０［ｎｍ］である光学素子（Δ＝−４０［ｎｍ］）について測定した。

本図に示すように、第１誘電体膜４００の膜厚がλ／（４ｎ_１）−２０［ｎｍ］のとき（Δ＝−２０［ｎｍ］）、波長５２７ｎｍ及びその周囲において反射率の分布の広がりが最も広くなった。このため、反射膜３００がアルミニウム、第１誘電体膜４００がシリコン酸化膜、かつ誘電体膜５００がシリコン窒化膜である場合、第１誘電体膜４００の膜厚からλ／（４ｎ_１）を差し引いた値は、おおよそ−２０ｎｍであることが好ましく、例えば、−２０ｎｍの９０％以上１１０％以下とすることができる。

図９は、試料１及び試料２それぞれの反射率を示す図である。試料１及び試料２はいずれも、金属膜（波長５２０ｎｍにおいて、屈折率：０．６９８、消衰係数：５．６１２）、及びこの金属膜上の誘電体膜（波長５２０ｎｍにおいて、屈折率ｎ：１．４７）を有する積層体である。金属膜はアルミニウムであり、誘電体膜はシリコン酸化膜である。試料１及び試料２いずれにおいても、波長λ＝５２０ｎｍの光を誘電体膜側から入射角０°で入射した。試料１の誘電体膜の膜厚は、λ／（２ｎ）［ｎｍ］（１７７ｎｍ）とした。試料２の誘電体膜の膜厚は、λ／（２ｎ）−１５［ｎｍ］（１６２ｎｍ）とした。

本図に示すように、試料２（誘電体膜の膜厚がλ／（２ｎ）−１５［ｎｍ］）の反射率の分布は、波長λ＝５２０ｎｍでピークをとったのに対し、試料１（誘電体膜の膜厚がλ／（２ｎ）［ｎｍ］）の反射率の分布は、波長λ＝５２０ｎｍからずれた波長でピークをとった。このため、金属膜がアルミニウム、かつ誘電体膜がシリコン酸化膜である場合、誘電体膜の膜厚からλ／（２ｎ）を差し引いた値は、おおよそ−１５ｎｍであることが好ましく、例えば、−１５ｎｍの９０％以上１１０％以下とすることができる。

図１０は、屈折率ｎと消衰係数ｋと反射率との関係を示す図である。本図における反射率は、金属膜（複素屈折率：ｎ＋ｉｋ）、及びこの金属膜上の誘電体膜（屈折率：波長５２０ｎｍにおいて１．４７）を有する積層体の反射率である。本図に示す例では、光を誘電体膜側から入射角０°で入射した。本図に示すように、金属膜が銀（Ａｇ）又はアルミニウム（Ａｌ）である場合、反射率は、おおよそ９０％となる。

図１１は、屈折率ｎと消衰係数ｋと位相進みとの関係を示す図である。本図における反射率は、金属膜（複素屈折率：ｎ＋ｉｋ）、及びこの金属膜上の誘電体膜（屈折率ｎ´：波長５２０ｎｍにおいて１．４７）を有する積層体の反射率である。本図に示す例では、光を誘電体膜側から入射角０°で入射した。本図に示すように、金属膜が銀（Ａｇ）である場合、位相進みは、おおよそ１４０°となる。一方、金属膜がアルミニウム（Ａｌ）である場合、位相進みは、おおよそ１６０°となる。言い換えると、金属膜が銀（Ａｇ）又はアルミニウム（Ａｌ）である場合、位相進みは１８０°よりも小さくなる。このため、誘電体膜の表面で反射した光と誘電体膜と金属膜との界面で反射した光との位相差を１８０°とするためには、誘電体膜の膜厚をλ／（４ｎ´）よりも薄くする必要がある。このことが、第１誘電体膜４００の膜厚（λ／（４ｎ_１）＋Δ）のΔが上記したように負の値（例えば、−２０ｎｍ又は−１５ｎｍ）になる理由である。

以上、本実施形態によれば、第１反射部１１０に位置する誘電体膜５００と第２反射部１２０に位置する誘電体膜５００は、同一工程により形成される。このため、光学素子を製造するための工程を少なくすることができる。

図１２は、図２の変形例を示す図である。本図に示す例において、第１反射部１１０は、第４誘電体膜６００を有する。第４誘電体膜６００は、反射膜３００上及び第１誘電体膜４００上に形成されており、誘電体膜５００に覆われている。第４誘電体膜６００は、誘電体膜５００と同一の材料（例えば、シリコン窒化膜）により形成されている。

本図に示す例においては、第１反射部１１０では、第１波長λ_１の光の反射率を高いものとすることができるとともに、第２反射部１２０では、第１波長λ_１とは異なる第２波長λ_２の光の反射率を低いものとすることができる。本図に示す例において、第１波長λ_１及び第２波長λ_２は、いずれも４３０ｎｍ以上７００ｎｍ以下である。

詳細には、第３誘電体膜５２０の膜厚は、おおよそλ_２／（４ｎ_２）であり、例えば、λ_２／（４ｎ_２）の９５％以上１０５％以下である。これにより、実施形態と同様の理由により、第２反射部１２０では、第２波長λ_２の光の反射率が低いものとなる。

第２誘電体膜５１０の膜厚及び第４誘電体膜６００の膜厚の合計は、おおよそλ_１／（４ｎ_２）であり、例えば、λ_１／（４ｎ_２）の９５％以上１０５％以下である。実施形態と同様にして、反射膜３００がアルミニウム、第１誘電体膜４００がシリコン酸化膜、かつ誘電体膜５００及び第４誘電体膜６００がシリコン窒化膜である場合、第１誘電体膜４００の膜厚は、λ_１／（４ｎ_１）からややずれた値（λ_１／（４ｎ_１）＋Δ）となる。これにより、実施形態と同様の理由により、第１反射部１１０では、第１波長λ_１の光の反射率が高いものとなる。

図１３は、図１２に示した光学素子の製造方法を説明するための図である。まず、実施形態と同様にして、図４に示した工程及び図５に示した工程を実行する。

次いで、図１３（ａ）に示すように、基板１００の第１面１０２の全面上に第４誘電体膜６００を形成する。第４誘電体膜６００は、例えばＣＶＤにより形成される。

次いで、図１３（ｂ）に示すように、第４誘電体膜６００の上にレジストパターン（不図示）を形成し、このレジストパターンをマスクとして第４誘電体膜６００をエッチングする。これにより、第４誘電体膜６００は、第２領域（第２反射部１２０（図１２）が形成される領域）及びその周辺において除去される一方で、第１領域（第１反射部１１０（図１２）が形成される領域）及びその周辺において残る。次いで、このレジストパターンを除去する。

次いで、基板１００の第１面１０２の全面上に誘電体膜５００を形成する。このようにして、図１２に示した光学素子が製造される。

（実施例１）
図１４は、実施例１に係る光学素子の構成を示す平面図であり、実施形態の図１に対応する。図１５は、図１４のＡ−Ａ断面図であり、実施形態の図２に対応する。なお、図１４では、説明のため、図１５に示した誘電体膜５００を取り除いている（誘電体膜５００は、基板１００の第１面１０２の全面上に形成されている。）。本実施例に係る光学素子は、以下の点を除いて、実施形態に係る光学素子と同様の構成である。

本図に示す例において、絶縁膜２００の膜厚は、いずれの領域においても、同一である。この場合においても、波長λの光の反射率は、第１反射部１１０では高く、第２反射部１２０では低くなる。さらに、本図に示す例においても、第１反射部１１０に位置する誘電体膜５００と第２反射部１２０に位置する誘電体膜５００は、同一工程により形成されている。

（実施例２）
図１６は、実施例２に係る光学素子の構成を示す平面図であり、実施形態の図１に対応する。図１７は、図１６のＡ−Ａ断面図であり、実施形態の図２に対応する。なお、図１６では、説明のため、図１７に示した誘電体膜５００を取り除いている（誘電体膜５００は、基板１００の第１面１０２の全面上に形成されている。）。本実施例に係る光学素子は、以下の点を除いて、実施形態に係る光学素子と同様の構成である。

本図に示す例では、絶縁膜２００に溝７１０及び溝７２０が形成されている。溝７１０は、第１反射部１１０と第２反射部１２０の間を延伸している。溝７２０は、溝７１０に平行であり、第２反射部１２０を介して第１反射部１１０の反対側で延伸している。溝７１０及び溝７２０は、いずれも下端が基板１００の第１面１０２に達している。

本図に示す例において、溝７１０及び溝７２０は、誘電体膜５００を基板１００の第１面１０２の全面上に形成した後に形成されている。この場合においても、第１反射部１１０に位置する誘電体膜５００（第２誘電体膜）と第２反射部１２０に位置する誘電体膜５００（第３誘電体膜）は、同一工程により形成される。このため、上記したように、第２誘電体膜の膜厚と第３誘電体膜の膜厚は、ほぼ等しいものとなっている。

以上、図面を参照して実施形態及び実施例について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。

１００ 基板
１０２ 第１面
１１０ 第１反射部
１２０ 第２反射部
２００ 絶縁膜
２１０ 第１凹部
２１２ 縁
２２０ 第２凹部
２２２ 縁
２２４ 内縁
２２６ 外縁
３００ 反射膜
３０２ 縁
４００ 第１誘電体膜
４０２ 縁
５００ 誘電体膜
５１０ 第２誘電体膜
５２０ 第３誘電体膜
６００ 第４誘電体膜
７１０ 溝
７２０ 溝

Claims (7)

1. 基板と、
   前記基板の第１面に、前記基板の表面に沿って形成されており、反射膜、前記反射膜上に位置する第１誘電体膜、及び前記第１誘電体膜上に位置する第２誘電体膜を有する第１反射部と、
   前記基板の前記第１面のうち絶縁膜が形成された領域を挟んで前記第１反射部とは異なる領域に前記基板の表面に沿って形成されており、第３誘電体膜を有する第２反射部と、
   を備え、
   前記反射膜及び前記第１誘電体膜は、前記第２反射部には設けられず、
   前記第２誘電体膜及び前記第３誘電体膜は、同一の材料により形成されている光学素子。
2. 前記第２誘電体膜及び前記第３誘電体膜は、前記第１反射部、前記第２反射部、前記絶縁膜の上に連続的に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光学素子。
3. 前記反射膜及び前記第１誘電体膜は、前記第１反射部から前記絶縁膜上にかけて連続的に形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光学素子。
4. 前記第１反射部において、前記基板と前記反射膜との間には、前記絶縁膜が前記第１反射部と前記第２反射部との間の前記領域に形成された前記絶縁膜から連続して形成されており、
   前記第１反射部と前記第２反射部との間の前記領域の前記絶縁膜の厚さは前記第１反射部に形成された前記絶縁膜の厚さよりも大きいことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の光学素子。
5. 前記第２誘電体膜及び前記第３誘電体膜は、空気より高い屈折率を有することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の光学素子。
6. 前記第１誘電体膜は、シリコン酸化膜であり、
   前記第２誘電体膜及び前記第３誘電体膜は、シリコン窒化膜であることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の光学素子。
7. 反射膜、及び前記反射膜上に位置する第１誘電体膜を、基板の第１面の第１領域に、前記基板の表面に沿って形成する工程と、
   前記第１誘電体膜上に位置する第２誘電体膜を、前記第１領域に、前記基板の表面に沿って形成し、かつ前記第２誘電体膜と同一の材料により形成された第３誘電体膜を、前記基板の前記第１面のうち絶縁膜が形成された領域を挟んで前記第１領域とは異なる第２領域に前記基板の表面に沿って形成する工程と、
   を備え、
   前記第３誘電体膜は、前記反射膜及び前記第１誘電体膜が設けられていない前記第２領域に形成される光学素子の製造方法。

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