JPH05333204A - 回折光学素子の製造方法 - Google Patents
回折光学素子の製造方法Info
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- JPH05333204A JPH05333204A JP13826792A JP13826792A JPH05333204A JP H05333204 A JPH05333204 A JP H05333204A JP 13826792 A JP13826792 A JP 13826792A JP 13826792 A JP13826792 A JP 13826792A JP H05333204 A JPH05333204 A JP H05333204A
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- Japan
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- optical element
- diffractive optical
- photosensitive medium
- baking
- manufacturing
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 断面が階段形状の回折光学素子の製造方法に
関し、階段形状が良好に形成でき、回折効率を高くする
製造方法を提供する。 【構成】 基板１に感光性媒体２Ａを塗布して第１のプ
リベーキングを行い、その上に、同じ感光性媒体２Ｂを
塗布して、第１のプリベーキング温度よりも低い温度で
第２のプリベーキングを行い、感光性媒体２Ａ、２Ｂ
に、電子ビーム３を照射描画して、現像処理を行い、感
光性媒体２の膜厚を階段的に変化させ、断面が階段形状
（図１では３段階）の回折光学素子４を製造する。
関し、階段形状が良好に形成でき、回折効率を高くする
製造方法を提供する。 【構成】 基板１に感光性媒体２Ａを塗布して第１のプ
リベーキングを行い、その上に、同じ感光性媒体２Ｂを
塗布して、第１のプリベーキング温度よりも低い温度で
第２のプリベーキングを行い、感光性媒体２Ａ、２Ｂ
に、電子ビーム３を照射描画して、現像処理を行い、感
光性媒体２の膜厚を階段的に変化させ、断面が階段形状
（図１では３段階）の回折光学素子４を製造する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、断面が階段形状の回折
光学素子の製造方法に関するものであり、特に、階段形
状が良好に形成でき回折効率を高くできる製造方法に関
するものである。
光学素子の製造方法に関するものであり、特に、階段形
状が良好に形成でき回折効率を高くできる製造方法に関
するものである。
【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、小形軽量で、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、電子ビームやイオン
ビームを用いたリソグラフィが有望である。回折光学素
子は、回折効率を高くすることが応用面で重要である。
回折光学素子の断面が矩形形状の場合は、製造が容易で
あるが、回折効率はたかだか最大で４０％である。しか
しながら、断面を階段形状にすると回折効率は向上させ
ることができる。理想的に製造できた場合、例えば３段
階では６０％程度、４段階では７０％〜７５％程度にま
で向上する。
ロフレネルレンズ等の回折光学素子は、小形軽量で、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、電子ビームやイオン
ビームを用いたリソグラフィが有望である。回折光学素
子は、回折効率を高くすることが応用面で重要である。
回折光学素子の断面が矩形形状の場合は、製造が容易で
あるが、回折効率はたかだか最大で４０％である。しか
しながら、断面を階段形状にすると回折効率は向上させ
ることができる。理想的に製造できた場合、例えば３段
階では６０％程度、４段階では７０％〜７５％程度にま
で向上する。
【０００３】従来の電子ビームリソグラフィによる回折
光学素子の製造方法としては、図４に示すように、ま
ず、基板１に感光性媒体２として電子ビームレジストを
塗布してプリベーキングを行い（ａ）、感光性媒体２
に、電子ビーム３を、作製する回折光学素子の形状（本
図では断面が３段階の回折光学素子を示す）に対応させ
て、露光量を制御して照射し（ｂ）、現像処理をして、
感光性媒体２の膜厚を変化させて（ｃ）、回折光学素子
４'を製造するという方法があった。（藤田他、”電子
ビーム描画作製によるブレーズ化マイクロフレネルレン
ズ”、電子通信学会誌（Ｃ）、Ｊ６６−Ｃ、１、pp.８
５−９１（昭和５８−１））。
光学素子の製造方法としては、図４に示すように、ま
ず、基板１に感光性媒体２として電子ビームレジストを
塗布してプリベーキングを行い（ａ）、感光性媒体２
に、電子ビーム３を、作製する回折光学素子の形状（本
図では断面が３段階の回折光学素子を示す）に対応させ
て、露光量を制御して照射し（ｂ）、現像処理をして、
感光性媒体２の膜厚を変化させて（ｃ）、回折光学素子
４'を製造するという方法があった。（藤田他、”電子
ビーム描画作製によるブレーズ化マイクロフレネルレン
ズ”、電子通信学会誌（Ｃ）、Ｊ６６−Ｃ、１、pp.８
５−９１（昭和５８−１））。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】図４に示した従来の回
折光学素子の製造方法では階段形状の中間部は、露光量
として、感光性媒体２の飽和していない領域のところを
用いているため、図４の（ｃ）に示すように、電子ビー
ム照射量（電子ドーズ量）のごくわずかな変化や、現像
時のわずかなむらで、凹凸やだれが生じたりして、良好
に階段形状が形成することができなく、回折効率が低く
なるという課題があった。
折光学素子の製造方法では階段形状の中間部は、露光量
として、感光性媒体２の飽和していない領域のところを
用いているため、図４の（ｃ）に示すように、電子ビー
ム照射量（電子ドーズ量）のごくわずかな変化や、現像
時のわずかなむらで、凹凸やだれが生じたりして、良好
に階段形状が形成することができなく、回折効率が低く
なるという課題があった。
【０００５】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
で、階段形状が良好に形成できる回折光学素子の製造方
法を提供するものである。
で、階段形状が良好に形成できる回折光学素子の製造方
法を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、基板に感光性媒体を塗布して第１のプリ
ベーキングを行い、上記第１のプリベーキングを行った
上記感光性媒体上に、上記感光性媒体を塗布し、第１の
プリベーキング温度よりも低い温度で第２のプリベーキ
ングを行い、順次上記感光性媒体の塗布と前回のプリベ
ーキングよりも低い温度でのプリベーキングを行うこと
を繰り返し（塗布、プリベーキング回数合計Ｎ回とす
る）、上記プリベーキングを行なった上記感光性媒体
に、回折光学素子の形状に対応させて、荷電粒子の照射
量を変化させて描画し、現像処理を行い、上記感光性媒
体の膜厚を階段的に変化させ、（Ｎ＋１）段階の階段形
状の回折光学素子を形成することを特長とする回折光学
素子の製造方法を提供するものである。
決するために、基板に感光性媒体を塗布して第１のプリ
ベーキングを行い、上記第１のプリベーキングを行った
上記感光性媒体上に、上記感光性媒体を塗布し、第１の
プリベーキング温度よりも低い温度で第２のプリベーキ
ングを行い、順次上記感光性媒体の塗布と前回のプリベ
ーキングよりも低い温度でのプリベーキングを行うこと
を繰り返し（塗布、プリベーキング回数合計Ｎ回とす
る）、上記プリベーキングを行なった上記感光性媒体
に、回折光学素子の形状に対応させて、荷電粒子の照射
量を変化させて描画し、現像処理を行い、上記感光性媒
体の膜厚を階段的に変化させ、（Ｎ＋１）段階の階段形
状の回折光学素子を形成することを特長とする回折光学
素子の製造方法を提供するものである。
【０００７】
【作用】本発明は、感光性媒体の感度がプリベーキング
温度が低くなるほど良くなるということを利用したもの
であり、回折光学素子の階段形状に合わせて、感光性媒
体の塗布と、上層にいくほど温度を低くするプリベーキ
ングを繰り返し、階段形状の平坦部を感度の違いを利用
して良好に実現するものである。
温度が低くなるほど良くなるということを利用したもの
であり、回折光学素子の階段形状に合わせて、感光性媒
体の塗布と、上層にいくほど温度を低くするプリベーキ
ングを繰り返し、階段形状の平坦部を感度の違いを利用
して良好に実現するものである。
【０００８】
【実施例】図１は、本発明の第一の実施例の回折光学素
子の製造方法を示す概念図、図２は、本発明の第一の実
施例の感光性媒体の感度を示す残膜率と電子ドーズ量の
関係である。本発明の第一の実施例の回折光学素子の製
造方法を図１、図２を用いて、詳細に説明する。
子の製造方法を示す概念図、図２は、本発明の第一の実
施例の感光性媒体の感度を示す残膜率と電子ドーズ量の
関係である。本発明の第一の実施例の回折光学素子の製
造方法を図１、図２を用いて、詳細に説明する。
【０００９】基板１として、例えば、上層にＩＴＯの透
明導電層の堆積したＢＫ７のガラス板を用い、感光性媒
体２Ａとして、例えば電子ビームレジストのＰＭＭＡを
例えば０.４μm塗布し、例えば、１７０℃で２０分間、
第１のプリベーキングを行なった（図１（ａ））。基板
１としては、使用波長に対して透明であればよく、例え
ばガラス板は温度的にも安定であり、合成樹脂を基板に
用いた場合では軽量になる。使用光が赤外光であれば基
板１として、Ｓｉや、ＧａＡｓのような半導体も使うこ
とができる。また、照射する荷電ビーム（本実施例では
電子ビーム）の帯電防止のために、透明導電膜を用いた
が、荷電ビームの帯電防止の心配の無い場合、つまり、
基板１あるいは、感光性媒体２が導電性のある場合には
必要ないし、また、最上部の感光性媒体２Ｂ上にＡｕや
Ａｌ等の金属薄膜を堆積させてもよい。
明導電層の堆積したＢＫ７のガラス板を用い、感光性媒
体２Ａとして、例えば電子ビームレジストのＰＭＭＡを
例えば０.４μm塗布し、例えば、１７０℃で２０分間、
第１のプリベーキングを行なった（図１（ａ））。基板
１としては、使用波長に対して透明であればよく、例え
ばガラス板は温度的にも安定であり、合成樹脂を基板に
用いた場合では軽量になる。使用光が赤外光であれば基
板１として、Ｓｉや、ＧａＡｓのような半導体も使うこ
とができる。また、照射する荷電ビーム（本実施例では
電子ビーム）の帯電防止のために、透明導電膜を用いた
が、荷電ビームの帯電防止の心配の無い場合、つまり、
基板１あるいは、感光性媒体２が導電性のある場合には
必要ないし、また、最上部の感光性媒体２Ｂ上にＡｕや
Ａｌ等の金属薄膜を堆積させてもよい。
【００１０】次に、感光性媒体２Ａの上に、同じ感光性
媒体２Ｂを例えば０.５μm塗布し、第１のプリベーキン
グ温度よりも低い温度、例えば９０℃で第２のプリベー
キングを２０分間行なった（図１（ｂ））。
媒体２Ｂを例えば０.５μm塗布し、第１のプリベーキン
グ温度よりも低い温度、例えば９０℃で第２のプリベー
キングを２０分間行なった（図１（ｂ））。
【００１１】次に、電子ビーム描画装置にて、第１、第
２のプリベーキングを行なった感光性媒体２Ａ、２Ｂ
に、製造する回折光学素子の形状に対応させて、電子ビ
ーム３をその照射量を変化させて描画した（図１
（ｃ））。本実施例で作製した回折光学素子４は、断面
が３段階のグレーティングであったので、上層部は電子
ビームの露光量は０（露光せず）、中間部は、例えば、
７×１０-6 Ｃ／ｃｍ2、下層部は、例えば、３×１０-5
Ｃ／ｃｍ2の照射量（電子ドーズ量）を与え、例えば周
期が２μmで繰り返した。
２のプリベーキングを行なった感光性媒体２Ａ、２Ｂ
に、製造する回折光学素子の形状に対応させて、電子ビ
ーム３をその照射量を変化させて描画した（図１
（ｃ））。本実施例で作製した回折光学素子４は、断面
が３段階のグレーティングであったので、上層部は電子
ビームの露光量は０（露光せず）、中間部は、例えば、
７×１０-6 Ｃ／ｃｍ2、下層部は、例えば、３×１０-5
Ｃ／ｃｍ2の照射量（電子ドーズ量）を与え、例えば周
期が２μmで繰り返した。
【００１２】その後、現像処理を行い、感光性媒体２
Ａ、２Ｂの膜厚を階段的に変化させ、最大膜厚が、例え
ば、０.８４μmの回折光学素子４を形成した（図１
（ｄ））。
Ａ、２Ｂの膜厚を階段的に変化させ、最大膜厚が、例え
ば、０.８４μmの回折光学素子４を形成した（図１
（ｄ））。
【００１３】本発明者らは、感光性媒体２は、プリベー
キングの温度が低くなる程、感度が良くなり（図２）、
この現象を利用して、階段形状の形成に用いると、露光
時や現像時のむらによらず、中間部の平坦性が大幅に向
上することを発見した。つまり、下層部の感光性媒体２
Ａはプリベーキング温度が高いから感度が悪い。しかし
ながら上層部２Ｂは同じ感光性媒体であっても、プリベ
ーキング温度が低いから感度がよい。すなわち、３段階
形状の中間部の境界で感度が変わるので、少々電子ビー
ム露光量（電子ドーズ量）が変化しても、また、現像時
のむらが生じても、良好な平坦部を有する形状が形成で
きた。本発明では、同じ感光性媒体を多層にして使用し
ているので、現像液も同じものが使用でき、通常の現像
プロセスと同じく、１回の現像工程でよかった。
キングの温度が低くなる程、感度が良くなり（図２）、
この現象を利用して、階段形状の形成に用いると、露光
時や現像時のむらによらず、中間部の平坦性が大幅に向
上することを発見した。つまり、下層部の感光性媒体２
Ａはプリベーキング温度が高いから感度が悪い。しかし
ながら上層部２Ｂは同じ感光性媒体であっても、プリベ
ーキング温度が低いから感度がよい。すなわち、３段階
形状の中間部の境界で感度が変わるので、少々電子ビー
ム露光量（電子ドーズ量）が変化しても、また、現像時
のむらが生じても、良好な平坦部を有する形状が形成で
きた。本発明では、同じ感光性媒体を多層にして使用し
ているので、現像液も同じものが使用でき、通常の現像
プロセスと同じく、１回の現像工程でよかった。
【００１４】本実施例で使用した感光性媒体は、ポジ形
のＰＭＭＡ電子ビームレジストであったが、これは他の
電子ビームレジスト、例えばＰＭＩＰＫ等でも同様の効
果があった。ネガ形のＣＭＳ等のレジストでも効果はあ
ったが、ポジ形の方が効果は大きかった。
のＰＭＭＡ電子ビームレジストであったが、これは他の
電子ビームレジスト、例えばＰＭＩＰＫ等でも同様の効
果があった。ネガ形のＣＭＳ等のレジストでも効果はあ
ったが、ポジ形の方が効果は大きかった。
【００１５】また、以上説明したのは、荷電ビームとし
て電子ビームを用いた場合であったが、イオンビームを
用いても同様の効果がある。
て電子ビームを用いた場合であったが、イオンビームを
用いても同様の効果がある。
【００１６】以上のように作製した本発明の第一の実施
例の回折光学素子に、波長０.６３２８μmのレーザ光を
入射したところ、回折効率として５５％程度と、理論値
に近い良好な値が得られた。
例の回折光学素子に、波長０.６３２８μmのレーザ光を
入射したところ、回折効率として５５％程度と、理論値
に近い良好な値が得られた。
【００１７】図３は、本発明の第二の実施例の回折光学
素子の製造方法を示す概念図を示している。本発明の第
二の実施例の回折光学素子の製造方法について、第一の
実施例と異なるところについて説明する。
素子の製造方法を示す概念図を示している。本発明の第
二の実施例の回折光学素子の製造方法について、第一の
実施例と異なるところについて説明する。
【００１８】本実施例では、感光性媒体２の塗布と、回
数ごとに温度を低くしたプリベーキングを３回繰り返
し、断面が４段階形状のグレーティングを製造した。第
１、第２、第３のプリベーキング温度は、それぞれ、例
えば、１７０℃、１３０℃、９０℃であり、感光性媒体
２の感度は、２Ａ、２Ｂ、２Ｃの順に良くなった。グレ
ーティングの最大膜厚は、例えば、０.９５μmとした。
本実施例で作製した本発明の第二の実施例の回折光学素
子に、波長０.６３２８μmのレーザ光を入射したとこ
ろ、回折効率として６５％程度と、良好な値が得られ
た。
数ごとに温度を低くしたプリベーキングを３回繰り返
し、断面が４段階形状のグレーティングを製造した。第
１、第２、第３のプリベーキング温度は、それぞれ、例
えば、１７０℃、１３０℃、９０℃であり、感光性媒体
２の感度は、２Ａ、２Ｂ、２Ｃの順に良くなった。グレ
ーティングの最大膜厚は、例えば、０.９５μmとした。
本実施例で作製した本発明の第二の実施例の回折光学素
子に、波長０.６３２８μmのレーザ光を入射したとこ
ろ、回折効率として６５％程度と、良好な値が得られ
た。
【００１９】同様に、感光性媒体２の塗布と、回数ごと
に温度を低くしたプリベーキングをＮ回繰り返すと、
（Ｎ＋１）段階の階段形状を有する回折光学素子を作製
することができる。しかしながら、良好な階段形状を作
製する条件は、Ｎ＝２の３段階の素子が最も緩やかで、
本発明の効果が顕著にでた。
に温度を低くしたプリベーキングをＮ回繰り返すと、
（Ｎ＋１）段階の階段形状を有する回折光学素子を作製
することができる。しかしながら、良好な階段形状を作
製する条件は、Ｎ＝２の３段階の素子が最も緩やかで、
本発明の効果が顕著にでた。
【００２０】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、良好な階
段形状を形成でき、その結果高い回折効率を有する回折
光学素子が製造できるという効果を有する。
段形状を形成でき、その結果高い回折効率を有する回折
光学素子が製造できるという効果を有する。
【図１】本発明の第一の実施例の回折光学素子の製造方
法を示す断面図
法を示す断面図
【図２】本発明の第一の実施例の感光性媒体の感度を示
す残膜率と電子ドーズ量の関係を示すグラフ
す残膜率と電子ドーズ量の関係を示すグラフ
【図３】本発明の第二の実施例の回折光学素子の製造方
法を示す断面図
法を示す断面図
【図４】従来の回折光学素子の製造方法を示す断面図
１ 基板 ２ 感光性媒体 ３ 電子ビーム ４ 回折光学素子
Claims (4)
- 【請求項１】基板に感光性媒体を塗布して第１のプリベ
ーキングを行い、上記第１のプリベーキングを行った上
記感光性媒体上に、上記感光性媒体を塗布し、第１のプ
リベーキング温度よりも低い温度で第２のプリベーキン
グを行い、順次上記感光性媒体の塗布と前回のプリベー
キングよりも低い温度でのプリベーキングを行うことを
繰り返し（塗布、プリベーキング回数合計Ｎ回とす
る）、上記プリベーキングを行なった上記感光性媒体
に、回折光学素子の形状に対応させて、荷電粒子の照射
量を変化させて描画し、現像処理を行い、上記感光性媒
体の膜厚を階段的に変化させ、（Ｎ＋１）段階の階段形
状の回折光学素子を形成することを特長とする回折光学
素子の製造方法。 - 【請求項２】感光性媒体は、ポシ形の電子ビームレジス
トであることを特徴とする請求項１に記載の回折光学素
子の製造方法。 - 【請求項３】Ｎは２であることを特徴とする請求項１に
記載の回折光学素子の製造方法。 - 【請求項４】荷電粒子は、電子ビームまたはイオンビー
ムであることを特徴とする請求項１に記載の回折光学素
子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13826792A JPH05333204A (ja) | 1992-05-29 | 1992-05-29 | 回折光学素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13826792A JPH05333204A (ja) | 1992-05-29 | 1992-05-29 | 回折光学素子の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05333204A true JPH05333204A (ja) | 1993-12-17 |
Family
ID=15217938
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13826792A Pending JPH05333204A (ja) | 1992-05-29 | 1992-05-29 | 回折光学素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05333204A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000016588A1 (en) * | 1997-02-18 | 2000-03-23 | Wainwright Charles E | Transmission line loudspeaker with compound driver |
-
1992
- 1992-05-29 JP JP13826792A patent/JPH05333204A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000016588A1 (en) * | 1997-02-18 | 2000-03-23 | Wainwright Charles E | Transmission line loudspeaker with compound driver |
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