JPH0740111B2 - 微小光学素子の製造方法 - Google Patents
微小光学素子の製造方法Info
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- JPH0740111B2 JPH0740111B2 JP60249302A JP24930285A JPH0740111B2 JP H0740111 B2 JPH0740111 B2 JP H0740111B2 JP 60249302 A JP60249302 A JP 60249302A JP 24930285 A JP24930285 A JP 24930285A JP H0740111 B2 JPH0740111 B2 JP H0740111B2
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- JP
- Japan
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- electron beam
- optical element
- resist
- micro optical
- manufacturing
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-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/18—Diffraction gratings
- G02B5/1861—Reflection gratings characterised by their structure, e.g. step profile, contours of substrate or grooves, pitch variations, materials
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
- H01J2237/30—Electron or ion beam tubes for processing objects
- H01J2237/317—Processing objects on a microscale
- H01J2237/3175—Lithography
- H01J2237/31761—Patterning strategy
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- Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、微小光学素子の製造方法に関するものであ
る。
る。
従来の技術 近年、マイクロフレネルレンズやマイクログレーティン
グ等の薄膜形微小光学素子は、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おり、電子ビームを電
子ビームレジストに照射して製造する電子ビームリソグ
ラフィが有望である。また、種々の光分布や高効率を実
現しようとすると、フレネルレンズやグレーティングの
断面形状を制御する必要があり、例えば、断面形状を適
当な膜厚で鋸歯状にすると、回折効率はほぼ100％とい
う高効率を実現することができる。
グ等の薄膜形微小光学素子は、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おり、電子ビームを電
子ビームレジストに照射して製造する電子ビームリソグ
ラフィが有望である。また、種々の光分布や高効率を実
現しようとすると、フレネルレンズやグレーティングの
断面形状を制御する必要があり、例えば、断面形状を適
当な膜厚で鋸歯状にすると、回折効率はほぼ100％とい
う高効率を実現することができる。
従来の電子ビームリソグラフィによる薄膜形微小光学素
子の製造方法としては、第２図に示すように、まず基板
１上に電子ビームレジスト２とAu等の帯電防止膜３を塗
布又は堆積し（第２図（ａ））、電子ビーム４の加速電
圧は一定のまま電子ビーム４の走査回数等を制御してレ
ジスト２上に直接描画し（第２図（ｂ））、帯電防止膜
３のエッチング現像処理することにより断面形状が鋸歯
状のフレネルレンズまたはグレーティング２′を製造す
る（第２図（ｃ））という方法がある。（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”、電子通信学会論文紙（ｃ）、J66−C,1,PP.85−
91（昭58−１）） 発明が解決しようとする問題点 このような従来の方法では、加速電圧を高く、例えば30
kV以上の一定に保って描画している。このような高加速
電圧では電子ビームは塗布したレジストを通過し、基板
で主に散乱し、いわゆる近接効果を生じ、さらには、レ
ジストの感度特性を正確に補正して露光量を調整する必
要があり、理想的な鋸歯形状の実現は難しく、良好な光
学特性をもつ微小光学素子は得られなかった。本発明は
かかる問題点を解決するもので、光学特性の優れた薄膜
形微小光学素子を提供することを目的とする。
子の製造方法としては、第２図に示すように、まず基板
１上に電子ビームレジスト２とAu等の帯電防止膜３を塗
布又は堆積し（第２図（ａ））、電子ビーム４の加速電
圧は一定のまま電子ビーム４の走査回数等を制御してレ
ジスト２上に直接描画し（第２図（ｂ））、帯電防止膜
３のエッチング現像処理することにより断面形状が鋸歯
状のフレネルレンズまたはグレーティング２′を製造す
る（第２図（ｃ））という方法がある。（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”、電子通信学会論文紙（ｃ）、J66−C,1,PP.85−
91（昭58−１）） 発明が解決しようとする問題点 このような従来の方法では、加速電圧を高く、例えば30
kV以上の一定に保って描画している。このような高加速
電圧では電子ビームは塗布したレジストを通過し、基板
で主に散乱し、いわゆる近接効果を生じ、さらには、レ
ジストの感度特性を正確に補正して露光量を調整する必
要があり、理想的な鋸歯形状の実現は難しく、良好な光
学特性をもつ微小光学素子は得られなかった。本発明は
かかる問題点を解決するもので、光学特性の優れた薄膜
形微小光学素子を提供することを目的とする。
問題点を解決するための手段 本発明は上記問題点を解決するため、電子ビームの加速
電圧を上記微小光学素子の形状に対応するように、上記
電子ビームが上記基板に達しない低加速電圧範囲で変化
させて、上記ポジ形電子ビームレジストに直接描画、現
像処理を行い、上記電子ビームレジストの膜圧を変化さ
せるようにしものである。
電圧を上記微小光学素子の形状に対応するように、上記
電子ビームが上記基板に達しない低加速電圧範囲で変化
させて、上記ポジ形電子ビームレジストに直接描画、現
像処理を行い、上記電子ビームレジストの膜圧を変化さ
せるようにしものである。
作用 本発明は上記した方法により、電子ビームが基板で散乱
して悪影響を及ぼす近接効果がなくなり、また、レジス
トの感度特性の適正もほとんど必要がなくなり、容易に
理想的な断面形状をもつ光学特性のよい微小光学素子を
製造することができる 実施例 以下本発明の一実施例を図面にもとづいて説明する。第
１図は本発明の一実施例のグレーティングの製造工程図
である。第１図において、11は基板、12はポジ形電子ビ
ームレジスト、13は帯電防止膜である。本実施例では、
基板11としてガラス、ポジ形電子ビームレジスト12とし
てPMMA、帯電防止膜13としてAu膜を用いた。基板11とし
てはグレーティングの使用波長において透過率の優れて
いるものなら何でもよい。またAu膜は電子ビーム14の帯
電を防止するためだけに用いるものであり、電子ビーム
14の帯電の心配のない場合、つまり基板11あるいはレジ
スト12が導電性のある場合には必要がないし、またAI等
の他の金属薄膜でもよい。
して悪影響を及ぼす近接効果がなくなり、また、レジス
トの感度特性の適正もほとんど必要がなくなり、容易に
理想的な断面形状をもつ光学特性のよい微小光学素子を
製造することができる 実施例 以下本発明の一実施例を図面にもとづいて説明する。第
１図は本発明の一実施例のグレーティングの製造工程図
である。第１図において、11は基板、12はポジ形電子ビ
ームレジスト、13は帯電防止膜である。本実施例では、
基板11としてガラス、ポジ形電子ビームレジスト12とし
てPMMA、帯電防止膜13としてAu膜を用いた。基板11とし
てはグレーティングの使用波長において透過率の優れて
いるものなら何でもよい。またAu膜は電子ビーム14の帯
電を防止するためだけに用いるものであり、電子ビーム
14の帯電の心配のない場合、つまり基板11あるいはレジ
スト12が導電性のある場合には必要がないし、またAI等
の他の金属薄膜でもよい。
次に、製造工程について説明する。まず、基板11の上に
ポジ形電子ビームレジスト12を例えば1.3μｍ塗布し、
その上に帯電防止膜13を例えば100Å真空蒸着した（第
１図（ａ））。次に製造するグレーティング12′の形状
に対応するように低加速電圧範囲で電子ビーム14の加速
電圧を変化させて、ポジ形電子ビームレジスト12に直接
描画した（第１図（ｂ））。本発明者らは、低加速電圧
範囲では、電子ビーム14の電子ビームレジスト12層内へ
の侵入深さは加速電圧に依存して小さくなり、多少露光
量がオーバーしても、現像後の膜圧はほとんど一定であ
ることを見出した。例えば、加速電圧の大きさが10KV,5
KV,2KV,1KVで適正露光以上のとき、現像により剥離した
膜厚は1.2μm,0.45μm,0.22μm,0.11μｍでほとんど一
定であった。また、電子ビーム14は基板11側に透過しな
いので、レジスト12の感度がよくなり、描画時間も短く
なった。
ポジ形電子ビームレジスト12を例えば1.3μｍ塗布し、
その上に帯電防止膜13を例えば100Å真空蒸着した（第
１図（ａ））。次に製造するグレーティング12′の形状
に対応するように低加速電圧範囲で電子ビーム14の加速
電圧を変化させて、ポジ形電子ビームレジスト12に直接
描画した（第１図（ｂ））。本発明者らは、低加速電圧
範囲では、電子ビーム14の電子ビームレジスト12層内へ
の侵入深さは加速電圧に依存して小さくなり、多少露光
量がオーバーしても、現像後の膜圧はほとんど一定であ
ることを見出した。例えば、加速電圧の大きさが10KV,5
KV,2KV,1KVで適正露光以上のとき、現像により剥離した
膜厚は1.2μm,0.45μm,0.22μm,0.11μｍでほとんど一
定であった。また、電子ビーム14は基板11側に透過しな
いので、レジスト12の感度がよくなり、描画時間も短く
なった。
本実施例では、電子ビーム14の加速電圧を10KVから0.1K
Vまでなめらかに変化させた。最後に、帯電防止膜13を
エッチングして除去し、現像処理をしてレジスト12の膜
厚を変化させて、グレーティング12′を得た（第１図
（ｃ））。グレーティング12′は、電子ビーム14の基板
11からの散乱の影響を受ける、いわゆる近接効果の影響
もなく、設計通りに良好な断面形状が実現できた。さら
に、電子ビームの浸透深さは低加速電圧範囲では露光量
によらず加速電圧で決まるので、従来例のようにレジス
ト12の感度特性を正確に補正して露光量を調整する必要
もなくなり、再現性よく良好な断面形状が容易に実現す
ることができた。結果として、光学特性のよいグレーテ
ィング12′が得られた。
Vまでなめらかに変化させた。最後に、帯電防止膜13を
エッチングして除去し、現像処理をしてレジスト12の膜
厚を変化させて、グレーティング12′を得た（第１図
（ｃ））。グレーティング12′は、電子ビーム14の基板
11からの散乱の影響を受ける、いわゆる近接効果の影響
もなく、設計通りに良好な断面形状が実現できた。さら
に、電子ビームの浸透深さは低加速電圧範囲では露光量
によらず加速電圧で決まるので、従来例のようにレジス
ト12の感度特性を正確に補正して露光量を調整する必要
もなくなり、再現性よく良好な断面形状が容易に実現す
ることができた。結果として、光学特性のよいグレーテ
ィング12′が得られた。
レジスト12の膜厚は本実施例ではｄ＝1.3μｍとした
が、これは、グレーティング12′の使用波長をHe−Neレ
ーザのλ＝0.6328μｍとし、レジスト12のPMMAの屈折率
がｎ＝1.5であるため、１次回折効率はｄ＝λ／（ｎ−
１）＝1.3μｍのとき最大となるためである。ポジ形電
子ビームレジスト12の屈折率は1.5〜1.7程度であるた
め、高効率を得ようとした場合、レジスト12の膜厚はｄ
＝２λ以下でよいことがわかった。
が、これは、グレーティング12′の使用波長をHe−Neレ
ーザのλ＝0.6328μｍとし、レジスト12のPMMAの屈折率
がｎ＝1.5であるため、１次回折効率はｄ＝λ／（ｎ−
１）＝1.3μｍのとき最大となるためである。ポジ形電
子ビームレジスト12の屈折率は1.5〜1.7程度であるた
め、高効率を得ようとした場合、レジスト12の膜厚はｄ
＝２λ以下でよいことがわかった。
以上、本実施例では断面形状が鋸歯状のグレーティング
について説明を行ってきたが、種々の断面形状をもつグ
レーティングやフレネルレンズ等の他の薄膜形微小光学
素子の製造方法についても同様の効果が得られるのは言
うまでもない。
について説明を行ってきたが、種々の断面形状をもつグ
レーティングやフレネルレンズ等の他の薄膜形微小光学
素子の製造方法についても同様の効果が得られるのは言
うまでもない。
発明の効果 以上本発明によれば、電子ビームの近接効果を減少さ
せ、またレジストの感度特性の補正もほとんど不必要と
なり、良好な断面形状実現ができて、光学特性のよい薄
膜微小光学素子が得られるという効果を有する。
せ、またレジストの感度特性の補正もほとんど不必要と
なり、良好な断面形状実現ができて、光学特性のよい薄
膜微小光学素子が得られるという効果を有する。
第１図は本発明の一実施例のグレーティングの製造工程
図、第２図は従来例のグレーティングの製造工程図であ
る。 11……基板、12……ポジ形電子ビームレジスト、12′…
…グレーティング、14……電子ビーム
図、第２図は従来例のグレーティングの製造工程図であ
る。 11……基板、12……ポジ形電子ビームレジスト、12′…
…グレーティング、14……電子ビーム
フロントページの続き (72)発明者 山崎 攻 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭60−8844（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−103310（ＪＰ，Ａ)
Claims (3)
- 【請求項１】基板上にポジ形電子ビームレジストを塗布
し、電子ビームの加速電圧を上記微小光学素子の形状に
対応するように、上記電子ビームが上記基板に達しない
低加速電圧範囲で変化させて、上記ポジ電子ビームレジ
ストに直接描画、現像処理を行い、上記電子ビームレジ
ストの膜厚を変化させることを特徴とする微小光学素子
の製造方法。 - 【請求項２】微小光学素子はフレネルレンズであること
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の微小光学素子
の製造方法。 - 【請求項３】微小光学素子はグレーティングであること
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の微小光学素子
の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60249302A JPH0740111B2 (ja) | 1985-11-07 | 1985-11-07 | 微小光学素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60249302A JPH0740111B2 (ja) | 1985-11-07 | 1985-11-07 | 微小光学素子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62109049A JPS62109049A (ja) | 1987-05-20 |
| JPH0740111B2 true JPH0740111B2 (ja) | 1995-05-01 |
Family
ID=17190956
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60249302A Expired - Fee Related JPH0740111B2 (ja) | 1985-11-07 | 1985-11-07 | 微小光学素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0740111B2 (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01261601A (ja) * | 1988-04-13 | 1989-10-18 | Omron Tateisi Electron Co | マイクロ非球面レンズおよびその作製方法，ならびにマイクロ非球面レンズを利用した光ファイバ結合装置，集光光学系，光学素子，半導体レーザ光源およびイメージ・ディバイス |
| JPH03204604A (ja) * | 1990-01-05 | 1991-09-06 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 分光器および光分波器 |
| JP2616660B2 (ja) * | 1993-06-21 | 1997-06-04 | 日本電気株式会社 | 厚膜配線パターンの露光装置および厚膜の成形方法 |
| US20060151435A1 (en) * | 2002-09-18 | 2006-07-13 | Jun Taniguchi | Surface processing method |
| JP5168795B2 (ja) * | 2005-02-21 | 2013-03-27 | 学校法人東京理科大学 | ３次元モールドの製造方法 |
| EP1852236A4 (en) * | 2005-02-21 | 2008-11-12 | Univ Tokyo Sci Educ Found | METHOD OF MANUFACTURING 3D FORMING, PRODUCTION METHOD OF FINE MILLED PRODUCTS, MANUFACTURING PROCESS FOR FINE MODEL MOLDED PRODUCTS, 3D MOLDING, FINE MILLED PRODUCT, FINE MODEL MOLDED PRODUCT AND OPTICAL COMPONENT |
| WO2007029810A1 (ja) * | 2005-09-09 | 2007-03-15 | Tokyo University Of Science Educational Foundation Administrative Organization | ３次元モールドの製造方法、微細加工物の製造方法、微細パターン成形品の製造方法、３次元モールド、微細加工物、微細パターン成形品及び光学素子 |
| JP4889316B2 (ja) * | 2005-09-12 | 2012-03-07 | 学校法人東京理科大学 | ３次元構造物の製造方法、３次元構造物、光学素子、ステンシルマスク、微細加工物の製造方法、及び微細パターン成形品の製造方法。 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS608844A (ja) * | 1983-06-29 | 1985-01-17 | Pioneer Electronic Corp | 電子ビームによるレジスト加工方法 |
| JPS60103310A (ja) * | 1983-11-11 | 1985-06-07 | Pioneer Electronic Corp | マイクロフレネルレンズの製造方法 |
-
1985
- 1985-11-07 JP JP60249302A patent/JPH0740111B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62109049A (ja) | 1987-05-20 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |