JPS63118701A - 光学素子の製造方法 - Google Patents
光学素子の製造方法Info
- Publication number
- JPS63118701A JPS63118701A JP61265938A JP26593886A JPS63118701A JP S63118701 A JPS63118701 A JP S63118701A JP 61265938 A JP61265938 A JP 61265938A JP 26593886 A JP26593886 A JP 26593886A JP S63118701 A JPS63118701 A JP S63118701A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical element
- resist
- grating
- manufacturing
- substrate
- Prior art date
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- Granted
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- Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
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、光学素子の製造方法に関するものであり、特
に光学特性の優れた薄膜形微小光学素子を提供するもの
である。
に光学特性の優れた薄膜形微小光学素子を提供するもの
である。
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いる。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る。例えば、断
面形状を適当な膜厚で鋸歯状とすると、回折効率はほぼ
１００チ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いる。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る。例えば、断
面形状を適当な膜厚で鋸歯状とすると、回折効率はほぼ
１００チという高効率を実現することができる。
従来の薄膜形微小光学素子の製造方法としては、まず第
２図とに示すように、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、ｂに示すよ
うに電子ビーム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上に直接描画してレ
ジストを露光し、その後Ｃに示すように帯電防心膜３の
エツチング現像処理をすることにより断面形状が鋸歯状
の７レネルレンズ、グレーティング２Ａ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。
２図とに示すように、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、ｂに示すよ
うに電子ビーム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上に直接描画してレ
ジストを露光し、その後Ｃに示すように帯電防心膜３の
エツチング現像処理をすることにより断面形状が鋸歯状
の７レネルレンズ、グレーティング２Ａ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。
電子通信学会論文誌（’）＋ １６６− Ｃ＊ ’ ＋
ｐｐ。
ｐｐ。
８５−９１（昭５ａ−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、低質量の電子ビームを用い
て描画しているため、レジスト内や基板からの散乱のた
めいわゆる近接効果が生じ、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、第３
図Ｃに示すようなグレーティングのだれや表面の凹凸が
生じやすく、理想的な鋸歯形状の実現は難しく、つまり
は良好な光学特性をもつ光学素子は得られなかった。
て描画しているため、レジスト内や基板からの散乱のた
めいわゆる近接効果が生じ、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、第３
図Ｃに示すようなグレーティングのだれや表面の凹凸が
生じやすく、理想的な鋸歯形状の実現は難しく、つまり
は良好な光学特性をもつ光学素子は得られなかった。
本発明はかかる点に鑑みてなされたもので、光学特性の
優れた薄膜形光字素子を提供することを目的とする。
優れた薄膜形光字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、イオンビームを用
いて、加速電圧を変化させて製造するものである。
いて、加速電圧を変化させて製造するものである。
作 用
本発明は電子ビームに比べて質量の重いイオンビームを
用いているためレジスト内での散乱が生じにくくなる。
用いているためレジスト内での散乱が生じにくくなる。
又、イオンの侵入深さは加速電圧に依存して変化するこ
とを利用して深さ方向の露光制御を精密に行うことが出
来る。
とを利用して深さ方向の露光制御を精密に行うことが出
来る。
実施例
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。同図において、１は基板、６はポジ形レジス
ト、３は帯電防止膜である。本実施例では、基板１とし
てガラス、ポジ形レジスト６としてＰＭＭＡ、帯電防止
膜３としてＡｕ膜を用いた。しかるに、基板１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。又Ａｕ膜３はイオンビーム６の帯
電を防止するためだけに用いているものであり、イオン
ビーム６の帯電の心配のない場合、つまり基板１あるい
はレジスト２が導電性のある場合には必要がないし、Ａ
Ｊ等の他の金属薄膜でもよい。
図である。同図において、１は基板、６はポジ形レジス
ト、３は帯電防止膜である。本実施例では、基板１とし
てガラス、ポジ形レジスト６としてＰＭＭＡ、帯電防止
膜３としてＡｕ膜を用いた。しかるに、基板１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。又Ａｕ膜３はイオンビーム６の帯
電を防止するためだけに用いているものであり、イオン
ビーム６の帯電の心配のない場合、つまり基板１あるい
はレジスト２が導電性のある場合には必要がないし、Ａ
Ｊ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、第１図ａに示
すように基板１の上に、ポジ形レジスト６を例えば、１
．３μｍ塗布し、その上に帯電防止膜３を例えば、１０
０人真空蒸着した。次に、第１図すに示すように製造す
る例えば、周期５μｍのグレーティング２′の形状に対
応するように、イオンビーム６の加速電圧を周期的に大
きな値から小さな値へと、又は小さな値から大きな値へ
と変化させて、ポジ形レジスト６に集束させて直接描画
した。本発明者らは、イオンビーム５のレジスト６層内
への侵入深さは、イオンビーム５の加速電圧で決まり、
多小露光量がオーバーしても、現像後の膜厚はほぼ一定
であることを発見した。例えば、イオンビームとしてＢ
ｅ を用い、加速電圧ノ大きサカ、５ｏＫＶ 、１０
０ＫＶ 、１５０ＫＶ 。
すように基板１の上に、ポジ形レジスト６を例えば、１
．３μｍ塗布し、その上に帯電防止膜３を例えば、１０
０人真空蒸着した。次に、第１図すに示すように製造す
る例えば、周期５μｍのグレーティング２′の形状に対
応するように、イオンビーム６の加速電圧を周期的に大
きな値から小さな値へと、又は小さな値から大きな値へ
と変化させて、ポジ形レジスト６に集束させて直接描画
した。本発明者らは、イオンビーム５のレジスト６層内
への侵入深さは、イオンビーム５の加速電圧で決まり、
多小露光量がオーバーしても、現像後の膜厚はほぼ一定
であることを発見した。例えば、イオンビームとしてＢ
ｅ を用い、加速電圧ノ大きサカ、５ｏＫＶ 、１０
０ＫＶ 、１５０ＫＶ 。
２００ ＫＶで適性露光以上のとき、現像によりはく離
したレジスト６の膜厚は、それぞれ、Ｏ，Ｓμｍ。
したレジスト６の膜厚は、それぞれ、Ｏ，Ｓμｍ。
０．８μｍ、１．０μｍ、１．２μｍとなり露光量には
依存せず加速電圧でほぼ決定された。又、イオンビーム
５は基板１側にはほとんど透過しないので、レジスト６
の感度がよくなり、描画時間も短くなった。
依存せず加速電圧でほぼ決定された。又、イオンビーム
５は基板１側にはほとんど透過しないので、レジスト６
の感度がよくなり、描画時間も短くなった。
本実施例では、Ｂｅ ビーム６の加速電圧を、例えば
グレーティング２０の山の部分は１ＫＶ。
グレーティング２０の山の部分は１ＫＶ。
谷の部分は２２０ＫＶと設定し、グレーティング２′形
状に対応するようにＩＫＶから２２０ＫＶまでなめらか
に変化させた。最後に、帯電防止膜３をエツチングして
除去し、現像処理をすると、第１図Ｃに示すように、描
画したイオンビームの加速電圧が高いところほど、レジ
スト６が多くはく離して、レジスト６の膜厚を変化させ
ることができ、これによりグレーティング２０を得た。
状に対応するようにＩＫＶから２２０ＫＶまでなめらか
に変化させた。最後に、帯電防止膜３をエツチングして
除去し、現像処理をすると、第１図Ｃに示すように、描
画したイオンビームの加速電圧が高いところほど、レジ
スト６が多くはく離して、レジスト６の膜厚を変化させ
ることができ、これによりグレーティング２０を得た。
グレーティング２ｏは、イオンビーム５のレジスト６内
での散乱、又は基板１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、設計通シのだれや凹凸のな
い良好な鋸歯状の断面形状が実現できた。さらに、イオ
ンビーム６の侵透深さは露光量によらずほぼ加速電圧で
決まるので、従来例のようにレジス）６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。つ
まりは、光学特性のよいグレーティング２０が得られた
。
での散乱、又は基板１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、設計通シのだれや凹凸のな
い良好な鋸歯状の断面形状が実現できた。さらに、イオ
ンビーム６の侵透深さは露光量によらずほぼ加速電圧で
決まるので、従来例のようにレジス）６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。つ
まりは、光学特性のよいグレーティング２０が得られた
。
レジスト６の膜厚は本実施例ではｄ ＝ １．３７ｘｍ
としたが、これは、グレーティング２０の使用波長をＨ
ｅ−Ｎｅレーザのλ−０．６３ 、２８７ｚｍとし、レ
ジスト６のＰＭＭＡの屈折率がｎ−１，６であるため、
１次回折効率はｄ＝λ／ （ｎ−１） −１，３のとき
最大となるためである。ポジ形のレジストの屈折率は、
１．６〜１．７程度であるため、高効率を得ようとした
場合、レジスト６の膜厚はｄ＝２λ以下でよいことがわ
かった。
としたが、これは、グレーティング２０の使用波長をＨ
ｅ−Ｎｅレーザのλ−０．６３ 、２８７ｚｍとし、レ
ジスト６のＰＭＭＡの屈折率がｎ−１，６であるため、
１次回折効率はｄ＝λ／ （ｎ−１） −１，３のとき
最大となるためである。ポジ形のレジストの屈折率は、
１．６〜１．７程度であるため、高効率を得ようとした
場合、レジスト６の膜厚はｄ＝２λ以下でよいことがわ
かった。
本実施例では、イオンとしてＢｅ を用いた場合につ
いて説明したが、他のイオンを用いても同様の効果が得
られた。このとき、イオンの質量が重いほど侵入深さが
浅くなったため、加速電圧をイオンの質量に応じて適切
に設定する必要があった。又、加速電圧が２５０ＫＶ以
下を実用とじて考えたとき、質量２７のＡｌ は２５
０ＫＶで侵入深さが０．８７１ｍ であり、質量２８の
Ｓ１２＋は２５０ＫＶで侵入深さが０．６７ｚｍであっ
た。グレーティング２０等の光学素子は使用波長λ−０
，４〜１μｍのものが多いので、レジスト６の最大膜厚
は２λ程度つまりは０．８μｍ〜２７１ｍ必要である。
いて説明したが、他のイオンを用いても同様の効果が得
られた。このとき、イオンの質量が重いほど侵入深さが
浅くなったため、加速電圧をイオンの質量に応じて適切
に設定する必要があった。又、加速電圧が２５０ＫＶ以
下を実用とじて考えたとき、質量２７のＡｌ は２５
０ＫＶで侵入深さが０．８７１ｍ であり、質量２８の
Ｓ１２＋は２５０ＫＶで侵入深さが０．６７ｚｍであっ
た。グレーティング２０等の光学素子は使用波長λ−０
，４〜１μｍのものが多いので、レジスト６の最大膜厚
は２λ程度つまりは０．８μｍ〜２７１ｍ必要である。
以上の実験から、質量２７以下のイオンを用いると、特
に高効率をもつ光学素子が実現できることを発見した。
に高効率をもつ光学素子が実現できることを発見した。
本実施例ではレジスト６としてＰＭＭＡを用いた場合に
ついて説明したが、他のレジストについても同様に効果
があった。
ついて説明したが、他のレジストについても同様に効果
があった。
第２図は、本発明の一実施例の作製完了後のグレーティ
ング２０の使用例を示すものである。基板１側から、入
射光７として例えばＨｅ−Ｎｅレーザ光を入射させると
、グレーティング２ｏにより回折されて、入射光７とは
違った角度で回折光８として出射される例である。
ング２０の使用例を示すものである。基板１側から、入
射光７として例えばＨｅ−Ｎｅレーザ光を入射させると
、グレーティング２ｏにより回折されて、入射光７とは
違った角度で回折光８として出射される例である。
本実施例では、周期５／ＪｆＨのグレーティングにを作
製したため、回折光８の出射角度は、入射光７に対して
約７°であった。又、本実施例によりだれのない良好な
グレーティング２ｏが作製できたため、回折された光の
割合は、１００％に近い良好なものであった。又、入射
光７はグレーティング２０側から入射してもよい。
製したため、回折光８の出射角度は、入射光７に対して
約７°であった。又、本実施例によりだれのない良好な
グレーティング２ｏが作製できたため、回折された光の
割合は、１００％に近い良好なものであった。又、入射
光７はグレーティング２０側から入射してもよい。
又、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。
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
以上のように、本発明によれば、ビームの近接効果を減
少させ、又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可能となり、つまりは光
学特性のよい薄膜微小光学素子が実現できるという効果
を有する。
少させ、又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可能となり、つまりは光
学特性のよい薄膜微小光学素子が実現できるという効果
を有する。
第１図、第２図はそれぞれ本発明の一実施例のグレーテ
ィングの製造工程図および構成図、第３図は従来例のグ
レーティングの製造工程図である。 １・・・・・・基板、２０・・・・・・グレーティング
、５・・・・・・イオンビーム、６・・・・・・ポジ形
レジスト。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名／
−−一基板 ３−帯電前止膜 π−−−グルーティング ／−ｍ−基板 ７−入射光 ８−＠Ｍ元 第 ２ 図 π−−−グレーテ
ィング２つ
ィングの製造工程図および構成図、第３図は従来例のグ
レーティングの製造工程図である。 １・・・・・・基板、２０・・・・・・グレーティング
、５・・・・・・イオンビーム、６・・・・・・ポジ形
レジスト。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名／
−−一基板 ３−帯電前止膜 π−−−グルーティング ／−ｍ−基板 ７−入射光 ８−＠Ｍ元 第 ２ 図 π−−−グレーテ
ィング２つ
Claims (5)
- （１）基板上にポジ形レジストを塗布し、上記レジスト
にイオンビームを、光学素子の形状に対応するように加
速電圧を変化させながら集束させて描画し、現像処理を
行い上記レジストの膜厚を変化させることを特徴とする
光学素子の製造方法。 - （２）イオンの質量は２７以下であることを特徴とする
特許請求の範囲第１項に記載の光学素子の製造方法。 - （３）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項に記載の光学素子の製造方法。 - （４）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項に記載の光学素子の製造方法。 - （５）レジストの膜厚は光学素子の使用波長の２倍以下
であることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の
光学素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61265938A JPH0827404B2 (ja) | 1986-11-07 | 1986-11-07 | 光学素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61265938A JPH0827404B2 (ja) | 1986-11-07 | 1986-11-07 | 光学素子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63118701A true JPS63118701A (ja) | 1988-05-23 |
| JPH0827404B2 JPH0827404B2 (ja) | 1996-03-21 |
Family
ID=17424164
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61265938A Expired - Lifetime JPH0827404B2 (ja) | 1986-11-07 | 1986-11-07 | 光学素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0827404B2 (ja) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57112705A (en) * | 1980-12-29 | 1982-07-13 | Shimadzu Corp | Manufacture of holographic grating |
| JPS6127505A (ja) * | 1984-07-18 | 1986-02-07 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | プレ−ズ光学素子の製造方法 |
| JPS61172101A (ja) * | 1985-01-25 | 1986-08-02 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 回折格子の作成方法 |
-
1986
- 1986-11-07 JP JP61265938A patent/JPH0827404B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57112705A (en) * | 1980-12-29 | 1982-07-13 | Shimadzu Corp | Manufacture of holographic grating |
| JPS6127505A (ja) * | 1984-07-18 | 1986-02-07 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | プレ−ズ光学素子の製造方法 |
| JPS61172101A (ja) * | 1985-01-25 | 1986-08-02 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 回折格子の作成方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0827404B2 (ja) | 1996-03-21 |
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