JPS6127505A - プレ−ズ光学素子の製造方法 - Google Patents
プレ−ズ光学素子の製造方法Info
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- JPS6127505A JPS6127505A JP14903784A JP14903784A JPS6127505A JP S6127505 A JPS6127505 A JP S6127505A JP 14903784 A JP14903784 A JP 14903784A JP 14903784 A JP14903784 A JP 14903784A JP S6127505 A JPS6127505 A JP S6127505A
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- Japan
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- blazed
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- etching
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、断面鋸歯状の溝を有するブレーズ光学素子の
製造方法に関するものである。
製造方法に関するものである。
従来の技術
例えば、上記の様な断面鋸歯状の溝によって構成されて
いる回折格子す′なわちブレーズ格子は、断面形状がブ
レーズ条件を満足する様な鋸歯状になっている場合にこ
のブレーズ条件によって決定される特定次数の回折光へ
光を集中させるという特徴を有しており、光を特定方向
へ効率良く回折させることができるために、分光器や光
情報処理装置等において極めて有用である。
いる回折格子す′なわちブレーズ格子は、断面形状がブ
レーズ条件を満足する様な鋸歯状になっている場合にこ
のブレーズ条件によって決定される特定次数の回折光へ
光を集中させるという特徴を有しており、光を特定方向
へ効率良く回折させることができるために、分光器や光
情報処理装置等において極めて有用である。
なお、上記のブレーズ条件は、第４図に示す様に鋸歯状
溝の傾き（ブレーズ角）をθ諺、入射光と基板法線との
成す角をθム、溝の周期をＷ、入射光の波長をλ、回折
光の次数をｍとすると、２ ｓｉｎθＢ ｃｏｓ （θ
３−θり＝ｍλ／Ｗと表わされる。
溝の傾き（ブレーズ角）をθ諺、入射光と基板法線との
成す角をθム、溝の周期をＷ、入射光の波長をλ、回折
光の次数をｍとすると、２ ｓｉｎθＢ ｃｏｓ （θ
３−θり＝ｍλ／Ｗと表わされる。
ところで、等周期で且つブレーズしている溝を有する回
折格子を製造する方法としては、ルーリングエンジン（
回折格子刻線機）を使用する方法、レーザ光の干渉や電
子線露光によって基板上にマスクを形成し所定の角度で
入射する平行イオンビームによってエツチングする方法
、或いはＫＯＨ水溶液中におけるＳｔ単結晶の異方性エ
ツチングを利用する方法等が従来からあり、特定次数の
回折光において極めて高い回折効率が得られている。
折格子を製造する方法としては、ルーリングエンジン（
回折格子刻線機）を使用する方法、レーザ光の干渉や電
子線露光によって基板上にマスクを形成し所定の角度で
入射する平行イオンビームによってエツチングする方法
、或いはＫＯＨ水溶液中におけるＳｔ単結晶の異方性エ
ツチングを利用する方法等が従来からあり、特定次数の
回折光において極めて高い回折効率が得られている。
しかしながら以上の様な方法では、−回折格子全体に亘
って一様なブレーズ角しか必要としない等周期回折格子
の場合には、ブレーズ化が可能であるが、回折作用と集
光作用とを合わせ持つ不等周期回折格子（チャープグレ
ーティング）の場合には、夫々の溝において最適なブレ
ーズ角が異なるためにブレーズ化が極めて困難である。
って一様なブレーズ角しか必要としない等周期回折格子
の場合には、ブレーズ化が可能であるが、回折作用と集
光作用とを合わせ持つ不等周期回折格子（チャープグレ
ーティング）の場合には、夫々の溝において最適なブレ
ーズ角が異なるためにブレーズ化が極めて困難である。
そごで、ＰＭＭＡ等の電子線レジストの残膜率が電子線
照射量に応じて変化する現象を利用して、ブレーズして
いる不等周期回折格子を製造する方法が提案されている
。
照射量に応じて変化する現象を利用して、ブレーズして
いる不等周期回折格子を製造する方法が提案されている
。
発明が解決しようとする問題点
しかしながらこの方法で製造された回折格子は、柔らか
くて傷が付き易く汚れても洗浄することができないレジ
スト自体を回折格子として使用するために耐久性がなく
、光情報処理装置等に利用することは困難である。
くて傷が付き易く汚れても洗浄することができないレジ
スト自体を回折格子として使用するために耐久性がなく
、光情報処理装置等に利用することは困難である。
レジスト以外でも、電子線照射量に応じてエツチング速
度が変化するＡｓｚＳ＋等の材料を利用して同様のこ六
を行うことができるが、ＡｓｚＳ＋等も耐久性に難があ
り、実用性がない。
度が変化するＡｓｚＳ＋等の材料を利用して同様のこ六
を行うことができるが、ＡｓｚＳ＋等も耐久性に難があ
り、実用性がない。
問題点を解決するための手段
本発明によるブレーズ光学素子の製造方法は、第１の部
材に第２の部材を積層させ、ブレーズしているパターン
を前記第２の部材に形成し、前記第２及び第１の部材に
異方性エツチングを行う様にしている。
材に第２の部材を積層させ、ブレーズしているパターン
を前記第２の部材に形成し、前記第２及び第１の部材に
異方性エツチングを行う様にしている。
作用
本発明によるブレーズ光学素子の製造方法では、第２の
部材に形成されているブレーズしているパターンが第１
の部材に転写される。
部材に形成されているブレーズしているパターンが第１
の部材に転写される。
実施例
以下、ブレーズ格子の製造に適用した本発明の一実施例
を第１図を参照しながら説明する。
を第１図を参照しながら説明する。
電子線露光法を用いる場合は、まず第１図Ａに示す様に
、基板１上に所定の厚さの電子線レジスト２を塗布する
。次いで、第１図Ｂに示す様に、電子ビーム３の照射量
をレジスト２上の位置に応じて周期的に変化させながら
、レジスト２を電子ビーム３に露光させる。
、基板１上に所定の厚さの電子線レジスト２を塗布する
。次いで、第１図Ｂに示す様に、電子ビーム３の照射量
をレジスト２上の位置に応じて周期的に変化させながら
、レジスト２を電子ビーム３に露光させる。
その後、レジスト２を現象して、第１図Ｃに示す様に、
ブレーズ格子をレジスト２に形成する。
ブレーズ格子をレジスト２に形成する。
そして、第１図りに示す様に例えば反応性イオン４によ
る異方性エツチングを行うことによって、第１図Ｅに示
す様にレジスト２のブレーズ格子を基板１に転写する。
る異方性エツチングを行うことによって、第１図Ｅに示
す様にレジスト２のブレーズ格子を基板１に転写する。
異方性エツチングは、低温プラズマを利用した反応性イ
オンエツチングの他に、カウフマン型イオン源やＥＣＲ
イオン源等からのＡｒイオン等を利用した平行イオンビ
ームエツチングや、上記イオン源からの０２、ＣＦ、イ
オン等を利用した反応性平行イオンビームエツチング等
の種々の方法によっても行うことができる。
オンエツチングの他に、カウフマン型イオン源やＥＣＲ
イオン源等からのＡｒイオン等を利用した平行イオンビ
ームエツチングや、上記イオン源からの０２、ＣＦ、イ
オン等を利用した反応性平行イオンビームエツチング等
の種々の方法によっても行うことができる。
しかし、レジスト２に対する基板１のエツチング選択比
を比較的容易に制御することができる反応性イオンエツ
チング等によって異方性工・ノチングを行う様にすれば
、レジスト２のＴ値だけでは溝の形状を精度良く制御す
ることができない様な場合、例えばブレーズ角θ、が大
きいために周期Ｗに比べて溝が深い様な場合でも、所望
の溝を容易に形成することができるという利点がある。
を比較的容易に制御することができる反応性イオンエツ
チング等によって異方性工・ノチングを行う様にすれば
、レジスト２のＴ値だけでは溝の形状を精度良く制御す
ることができない様な場合、例えばブレーズ角θ、が大
きいために周期Ｗに比べて溝が深い様な場合でも、所望
の溝を容易に形成することができるという利点がある。
なお、レジスト２と基板１とのエツチング速度が互いに
等しい様なエツチング条件であれば、第１図Ｅに示した
様に、レジスト２の溝はそのままの形で基板１へ転写さ
れる。
等しい様なエツチング条件であれば、第１図Ｅに示した
様に、レジスト２の溝はそのままの形で基板１へ転写さ
れる。
これに対して、レジスト２に対する基板１の異方性エツ
チングの選択比がｎ、つまり基板１の方がレジスト２よ
りもｎ倍速くエツチングされる様な条件であれば、レジ
スト２の溝の深さは基板１に転写されたときにｎ倍にな
るので、ブレーズ角θＢもｎ倍になって転写される。逆
に言えば、異方性エツチングの選択比がｎの場合には、
レジスト２に形成する溝の深さは基板１に転写されたと
きに必要な溝の深さのｊ／ｎでよい。
チングの選択比がｎ、つまり基板１の方がレジスト２よ
りもｎ倍速くエツチングされる様な条件であれば、レジ
スト２の溝の深さは基板１に転写されたときにｎ倍にな
るので、ブレーズ角θＢもｎ倍になって転写される。逆
に言えば、異方性エツチングの選択比がｎの場合には、
レジスト２に形成する溝の深さは基板１に転写されたと
きに必要な溝の深さのｊ／ｎでよい。
但し、レジスト２に形成されているパターンを基ｖｉ１
に精度良く転写するためには、レジスト２に対する基板
ｌのエツチング選択比が０．３〜５の範囲である必要が
あり、０．５〜３の範囲であれば更に精度良く転写する
ことができる。
に精度良く転写するためには、レジスト２に対する基板
ｌのエツチング選択比が０．３〜５の範囲である必要が
あり、０．５〜３の範囲であれば更に精度良く転写する
ことができる。
なお、以上の実施例では基板ｌ上に電子線レジスト２を
塗布し電子線露光法によってブレーズ格子を製造する様
にしたが、基板１上にフォトレジストを塗布しこのフォ
トレジストにブレーズ格子を形成した後にこのブレーズ
格子を異方性エツチングによって基板１へ転写する様に
してもよい。
塗布し電子線露光法によってブレーズ格子を製造する様
にしたが、基板１上にフォトレジストを塗布しこのフォ
トレジストにブレーズ格子を形成した後にこのブレーズ
格子を異方性エツチングによって基板１へ転写する様に
してもよい。
フォトレジストにブレーズ格子を形成する方法としては
、レーザ光等を細く絞り、上記の電子ビームの場合と同
様にレジスト上の位置に応じて照射量を変化させながら
走査する方法がある。
、レーザ光等を細く絞り、上記の電子ビームの場合と同
様にレジスト上の位置に応じて照射量を変化させながら
走査する方法がある。
また、レーザ干渉法を利用して周期ｄ、 −ｄ、の不等
周期ブレーズ格子のパターンを露光するには、周期ｄ＋
〜ｄ７の干渉縞を露光した後に、周期ｄ１／２〜ｄｎ／
２の干渉縞をその強度がブレーズしている所望の溝の形
をフーリエ展開したときの第１項の係数に対する第２項
の係数の比に等しくなる様に露光して現像すれば、フォ
トレジストには近似的に所望のブレーズ角を有している
不等周期ブレーズ格子のパターンを形成することができ
る。
周期ブレーズ格子のパターンを露光するには、周期ｄ＋
〜ｄ７の干渉縞を露光した後に、周期ｄ１／２〜ｄｎ／
２の干渉縞をその強度がブレーズしている所望の溝の形
をフーリエ展開したときの第１項の係数に対する第２項
の係数の比に等しくなる様に露光して現像すれば、フォ
トレジストには近似的に所望のブレーズ角を有している
不等周期ブレーズ格子のパターンを形成することができ
る。
また、電子線照射量に応じてエツチング速度が変化する
ＡｓｚＳｉ等を電子線レジスト２の代りに基板１に塗布
し、電子線露光及び現像等を経てＡｓ２５゜等にブレー
ズ格子を形成してから、このブレーズ格子を基板ｌへ転
写する様にしてもよい。
ＡｓｚＳｉ等を電子線レジスト２の代りに基板１に塗布
し、電子線露光及び現像等を経てＡｓ２５゜等にブレー
ズ格子を形成してから、このブレーズ格子を基板ｌへ転
写する様にしてもよい。
具体例
以下、不等周期ブレーズ格子の製造に適用した本発明の
一興体例を第２図及び第３図を参照しながら説明する。
一興体例を第２図及び第３図を参照しながら説明する。
まず、単結晶Ｓｔ基板の全面に熱酸化法によって０．３
２μｍの厚さを有する５ｉ０□膜を形成し、ごのＳｉｎ
ｇ膜上にスピンナによって電子線レジストを塗布した。
２μｍの厚さを有する５ｉ０□膜を形成し、ごのＳｉｎ
ｇ膜上にスピンナによって電子線レジストを塗布した。
塗布する電子線レジストの厚さは、プリベータ、露光、
現像及びポストベークを終了した時点でＳｉｎ、膜の半
分の厚さになる様に選定した。
現像及びポストベークを終了した時点でＳｉｎ、膜の半
分の厚さになる様に選定した。
電子線レジストとしては、［トヨビーム（東洋曹達工業
（株）の商品名）」のうちでクロロメチルスチレン（Ｃ
ＭＳ）を原料としているＣＭＳ−ＥＸと称されるネガ型
電子線レジストを使用した。
（株）の商品名）」のうちでクロロメチルスチレン（Ｃ
ＭＳ）を原料としているＣＭＳ−ＥＸと称されるネガ型
電子線レジストを使用した。
第２図はこのネガ型電子線レジストの感度曲線を示して
おり、γ値は１．８である。そこで、断面鋸歯状の溝を
形成するために、ドーズ量が溝の再深部で２ Ｘ １０
−ｈＣ／ｃｓ！以下になり、また鋸歯状部の頂点で２
Ｘ １５−５Ｃ／ｃＩｉｌになる様に、電子線の走査回
数を調整した。
おり、γ値は１．８である。そこで、断面鋸歯状の溝を
形成するために、ドーズ量が溝の再深部で２ Ｘ １０
−ｈＣ／ｃｓ！以下になり、また鋸歯状部の頂点で２
Ｘ １５−５Ｃ／ｃＩｉｌになる様に、電子線の走査回
数を調整した。
つまり、ビーム電流が５ｐＡでビーム巾が０．１μｍの
電子線を１ｆｉ当たり２０ｍ５ｅｃ即ち５ｃｍ／ｓｅｃ
の速さで走査した場合のドーズ量は１×１Ｏ−６Ｃ／ｃ
ａｌとなるので、溝の最深部では２回、鋸歯状部の頂点
では２０回走査し、これらの間では残膜率が直線的に変
化する様に、感度曲線に応じて走査回数をコンピュータ
で制御しながら露光した。
電子線を１ｆｉ当たり２０ｍ５ｅｃ即ち５ｃｍ／ｓｅｃ
の速さで走査した場合のドーズ量は１×１Ｏ−６Ｃ／ｃ
ａｌとなるので、溝の最深部では２回、鋸歯状部の頂点
では２０回走査し、これらの間では残膜率が直線的に変
化する様に、感度曲線に応じて走査回数をコンピュータ
で制御しながら露光した。
次に、以上の様にしてレジストに形成した不等周期ブレ
ーズ格子のパターンを、反応性イオンエツチングによる
異方性エツチングによって、Ｓｉ０ｇ膜−１転写した。
ーズ格子のパターンを、反応性イオンエツチングによる
異方性エツチングによって、Ｓｉ０ｇ膜−１転写した。
このときのエツチング条件としては、レジストに対する
ＳｉＯ□のエツチング速度比が２になる様な条件を選定
した。即ち、エツチングガスとしてＣＦ、を使用し、５
Ｐａの圧力下で０．２５Ｗ／ｃｄのＲＦパワーを印加し
た。この様にするとレジストのエツチング速度は約ｉｓ
ｏ人／１Ｉｌｉｎ 、 Ｓｉｎｇのエツチング速度は約
３００人／ｍｉｎであり、この様な条件でエツチングを
３２０秒間行った。
ＳｉＯ□のエツチング速度比が２になる様な条件を選定
した。即ち、エツチングガスとしてＣＦ、を使用し、５
Ｐａの圧力下で０．２５Ｗ／ｃｄのＲＦパワーを印加し
た。この様にするとレジストのエツチング速度は約ｉｓ
ｏ人／１Ｉｌｉｎ 、 Ｓｉｎｇのエツチング速度は約
３００人／ｍｉｎであり、この様な条件でエツチングを
３２０秒間行った。
この様にして、第３図Ａ及びＢに示す様に、３鶴の巾に
亘って溝の周期が１．１ μｍから１０．４μｍへ変化
すると共にブレーズ角が１．８°から１７゜へ変化して
いる不等周期ブレーズ格子を製造した。
亘って溝の周期が１．１ μｍから１０．４μｍへ変化
すると共にブレーズ角が１．８°から１７゜へ変化して
いる不等周期ブレーズ格子を製造した。
この回折格子は、溝の不等周期性による集光作用を有す
ると共に、全面でブレーズ条件を満たしているので５０
％以上という高い回折効率を実現でき、極めて有用であ
る。
ると共に、全面でブレーズ条件を満たしているので５０
％以上という高い回折効率を実現でき、極めて有用であ
る。
なお、以上の実施例及び具体例においては等周期及び不
等周期のブレーズ格子の製造について述べたが、本発明
の方法によれば、ブレーズ格子以外にもブレーズしてい
るフレネルレンズ等の種々のブレーズ光学素子を製造す
ることができるのは勿論である。
等周期のブレーズ格子の製造について述べたが、本発明
の方法によれば、ブレーズ格子以外にもブレーズしてい
るフレネルレンズ等の種々のブレーズ光学素子を製造す
ることができるのは勿論である。
発明の効果
上述の如く、本発明は、ブレーズしているパターンを第
２の部材から第１の部材へ転写する様にしているので、
第２の部材の材料として所望のパターンを形成し易い材
料を選定すると共に、第１の部材の材料として耐久性の
ある材料を選定すれば、高精度でしかも耐久性のあるブ
レーズ光学素子を製造することができる。
２の部材から第１の部材へ転写する様にしているので、
第２の部材の材料として所望のパターンを形成し易い材
料を選定すると共に、第１の部材の材料として耐久性の
ある材料を選定すれば、高精度でしかも耐久性のあるブ
レーズ光学素子を製造することができる。
第１図は本発明の一実施例を示す概略的な側面図、第２
図は本発明の一具体例で使用したレジストの感度曲線を
示すグラフ、第３図は一興体例で製造した不等周期ブレ
ーズ格子を示す概略的な側面図、第４図はブレーズ格子
を示す概略的な側面図である。 なお図面に用いられた符号において、 １・−−−−−一・−・−・−基板 ２−・−−−−−−一一一−−−−−電子線しシスト３
−−−−−−−一・・−−−−一−−−・−電子ビーム
４・−・・・−・・−−−−一反応性イオンである。
図は本発明の一具体例で使用したレジストの感度曲線を
示すグラフ、第３図は一興体例で製造した不等周期ブレ
ーズ格子を示す概略的な側面図、第４図はブレーズ格子
を示す概略的な側面図である。 なお図面に用いられた符号において、 １・−−−−−一・−・−・−基板 ２−・−−−−−−一一一−−−−−電子線しシスト３
−−−−−−−一・・−−−−一−−−・−電子ビーム
４・−・・・−・・−−−−一反応性イオンである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、第１の部材に第２の部材を積層させる工程と、ブレ
ーズしているパターンを前記第２の部材に形成する工程
と、前記第２及び第１の部材に異方性エッチングを行う
ことによって前記パターンを前記第１の部材へ転写する
工程とを夫々具備するブレーズ光学素子の製造方法。 ２、前記第２の部材に対する前記第１の部材のエッチン
グ選択比が０．３〜５である特許請求の範囲第１項に記
載の製造方法。 ３、前記第１の部材がＳｉＯ＿２から成っている特許請
求の範囲第１項または第２項に記載の製造方法。 ４、前記第２の部材がレジストである特許請求の範囲第
１項〜第３項の何れか１項に記載の製造方法。 ５、前記第２の部材がＡｓ＿２Ｓ＿３から成っている特
許請求の範囲第１項〜第３項の何れか１項に記載の製造
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14903784A JPS6127505A (ja) | 1984-07-18 | 1984-07-18 | プレ−ズ光学素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14903784A JPS6127505A (ja) | 1984-07-18 | 1984-07-18 | プレ−ズ光学素子の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6127505A true JPS6127505A (ja) | 1986-02-07 |
Family
ID=15466273
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14903784A Pending JPS6127505A (ja) | 1984-07-18 | 1984-07-18 | プレ−ズ光学素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6127505A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63118701A (ja) * | 1986-11-07 | 1988-05-23 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 光学素子の製造方法 |
| JPH02251904A (ja) * | 1989-03-27 | 1990-10-09 | Shimadzu Corp | 回折格子およびその製作方法 |
| JPH10293522A (ja) * | 1997-04-21 | 1998-11-04 | Toppan Printing Co Ltd | レリーフ画像複製用原版およびこれを用いたレリーフ画像の複製方法 |
| US5843321A (en) * | 1993-04-19 | 1998-12-01 | Olympus Optical Company, Ltd. | Method of manufacturing optical element |
| US6930834B2 (en) | 2000-12-22 | 2005-08-16 | Canon Kabushiki Kaisha | Method of manufacturing diffractive optical element |
| US7455957B2 (en) * | 2003-11-27 | 2008-11-25 | Shimadzu Corporation | Blazed holographic grating, method for producing the same and replica grating |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60103311A (ja) * | 1983-11-03 | 1985-06-07 | インタ−ナショナル ビジネス マシ−ンズ コ−ポレ−ション | フレネル位相プレ−ト・レンズの製造方法 |
-
1984
- 1984-07-18 JP JP14903784A patent/JPS6127505A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60103311A (ja) * | 1983-11-03 | 1985-06-07 | インタ−ナショナル ビジネス マシ−ンズ コ−ポレ−ション | フレネル位相プレ−ト・レンズの製造方法 |
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