光学元件的制造方法技术

本发明专利技术提供一种简易的光学元件的制造方法。作为解决手段，衍射光学元件的制造方法包括执行如下处理的工序：准备基板；对基板进行包括使用光掩模进行的曝光处理的构图，形成抗蚀剂图形，所述光掩模是用于形成抗蚀剂图形的曝光用的光掩模，其具有掩模基板、以及与该掩模基板紧密结合且以矩阵方式排列而成的多个掩模单元，该掩模单元具有光透过区域和利用设置于掩模基板上的遮光膜形成的遮光区域中的任意一方或双方，掩模单元的透过光的光强是归一化光强，且多个掩模单元的透过光的光强是不同的；以及将抗蚀剂图形用作蚀刻掩模，进行构图。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及微小光学元件，本专利技术特别涉及安装到硅基板等基板上的衍射光学元件(DOE: Diffractive Optical Elements)的制造方法。技术背景利用衍射现象来控制入射光的、特别是通过微小的多个阶梯状的结 构单位来近似以曲面形成的栅格截面形状的衍射光学元件被用于透镜、 分波/合波、光强分布变换、波长滤波器、各种衍射图形的形成等。作为这种衍射光学元件，已知具有各种形状的衍射光学元件。对于 该形状，若考虑理论衍射效率，则优选具有作为截面观察时平缓的曲面 的连续排列多个锯齿形状的结构单位而形成的形状。但是，这样的具有将锯齿形状的结构单位排列多个而形成的复杂结 构的衍射光学元件很难制造。已公开有如下方法应用所谓的晶片处理(wafer process)、即光刻 工序以及蚀刻工序，在硅基板上排列多个截面为阶梯状的结构单位来形 成，排列多个该结构单位，近似地再现衍射光学元件的光学特性(参照 例如专利文献1以及非专利文献1。)。根据专利文献1以及非专利文献1所公开的衍射光学元件的制造方 法，使用m张(m为自然数。)的光掩模，进行曝光工序、显影工序、蚀 刻工序。通过重复m次这些一连串的工序，从而截面形状具有2m级的阶 梯状的形状。作为衍射光学元件整体，从上面侧观看时，直径互不相同的多个圆 环状的结构单位被以同心圆状进行了配置。专利文献1日本特开平11-14813号公报非专利文献1佐佐木浩纪，其他6人，"光源i '〉 V - > 7 Y夕口 b >又"O高精度実装技术技術"，二 k夕卜n 二夕7実装学会誌，2002 年，Vol 5，No.5，P466-472但是，在已说明的衍射中，需要使用多张光掩 模，重复进行多次曝光工序、显影工序、蚀刻工序。因此，在曝光工序中，例如难以通过使用校准标记来对准掩模图形， 有时在各蚀刻工序的蚀刻位置上出现偏差。在这种情况下，所形成的图 形形状不是希望的形状。作为结果，有可能失去所形成的衍射光学元件 的光学特性。并且，非常难以形成混合存在有级数不同的结构单位的衍射光学元件。
技术实现思路
本专利技术是鉴于上述课题而提出的。在解决上述课题时，根据本专利技术 的衍射，包括如下工序。 艮P，准备基板。对基板进行包括使用光掩模进行的曝光处理的构图(patterning),形 成抗蚀剂图形(resistpattern),所述光掩模是用于形成抗蚀剂图形的曝光 用的光掩模，其具有掩模基板和与该掩模基板紧密结合且以矩阵方式排 列而成的多个掩模单元(mask cdl)，掩模单元具有光透过区域和利用设 置于掩模基板上的遮光膜形成的遮光区域中的任意一方或双方，掩模单 元的透过光的光强是归一化光强，且多个掩模单元的透过光的光强是不 同的。将该抗蚀剂图形用作蚀刻掩模，进行构图。在该抗蚀剂图形的形成工序中，例如可以对基板进行包括使用光掩 模进行的曝光处理的构图，形成抗蚀剂图形，所述抗蚀剂图形具有抗 蚀剂中心部，其膜厚从中心点沿着外周以m级的阶梯状变化；以及多个 圆环状的抗蚀剂结构单位，其环绕该抗蚀剂中心部，以中心点为中心排 列成同心圆状，且膜厚以n级(m和n是相同的任意的正整数。)的阶梯 状变化，所述光掩模是用于形成抗蚀剂图形的曝光用的光掩模，其具有 透明的掩模基板以及与掩模基板紧密结合且以矩阵方式排列而成的多个 正方形的掩模单元，掩模单元具有光透过区域和利用设置于掩模基板上 的遮光膜形成的遮光区域中的任意一方或双方，掩模单元的透过光的光 强是归一化光强，多个掩模单元的透过光的光强的设定如下将抗蚀剂 中心部的中心点以及由抗蚀剂结构单位勾画出第1级的高度的掩模单元 的光强设为第1光强，将包括位于该第1级的外侧而依次排列的1个或2 个以上的级、且勾画出作为相应级的最终级的第X级的高度的掩模单元 的所有光强设为第X光强(其中，第1光强和第X光强为0S第1光强< 第2光强...第X-l光强<第X光强。)，抗蚀剂中心部的中心点以及沿抗蚀剂结构单位的外周方向顺序的掩模单元的光强从第1光强变化到第X 光强(X是与m和n相等的2以上的正整数。)。若将这些m、 n以及Y均设为7，则能够获得7阶段的级差。 在这种形成抗蚀剂图形的工序中对基板使用光掩模，所述光掩模是 用于形成抗蚀剂图形的曝光用的光掩模，所述抗蚀剂图形具有抗蚀剂 中心部，其膜厚从中心点沿外周以m级的阶梯状变化；以及多个圆环状 的抗蚀剂结构单位，其环绕抗蚀剂中心部，以中心点为中心排列成同心 圆状，且膜厚以n级(n可以是针对每个抗蚀剂结构单位而不同的作为正 整数的任意的变量，m和n可以是相同或不同的任意的正整数。)的阶梯 状变化，所述光掩模具有透明的掩模基板以及与掩模基板紧密结合且以 矩阵方式排列而成的多个正方形的掩模单元，掩模单元具有光透过区域 和利用设置于掩模基板上的遮光膜形成的遮光区域中的任意一方或双 方，掩模单元的透过光的光强是归一化光强，且多个掩模单元的透过光 的光强的设定如下将抗蚀剂中心部的中心点以及由抗蚀剂结构单位勾 画出第1级的高度的掩模单元的光强设为第1光强，将包括位于该第1 级的外侧而依次排列的1个或2个以上的级、勾画出作为相应级的最终 级的第X级(X是m和n中的最大值。)的高度的掩模单元的所有光强 设为第X光强(其中，第1光强和第X光强为0^第1光强<第2光强... 第X-l光强<第X光强。)，将最终级为第Y级的相应第Y级(Y是m 和n中小于X的正整数。)的第Y光强设为与所述第X光强相等的强度，将最上级的光强设为第1光强。将这些m和n均设为7、且将Y设为6时，能够一并形成具有7级 和6级的阶梯状的结构这样的多种级数的结构。在上述的衍射中，将掩模单元的一边的长度设 定为短于使用光掩模的曝光装置的光学系统的分辨极限长度，将光强分别设定为如下的值按照抗蚀剂中心部和每个抗蚀剂结构单位而相互离散，且沿外周方向而使前后的掩模单元之间的变化量增大。 通过这样做，能够更加精密地近似曲面(球面)。 并且，该制造方法中适合应用的光掩模具有如下结构。 艮口，光掩模是用于形成抗蚀剂图形的曝光用的光掩模，所述抗蚀剂图形具有抗蚀剂中心部，其膜厚从中心点沿外周以m级的阶梯状变化;以及多个圆环状的抗蚀剂结构单位，其环绕抗蚀剂中心部，以中心点为中心排列成同心圆状，且膜厚以n级(m和n是相同的任意的正整数。) 的阶梯状变化，所述光掩模具有透明的掩模基板以及与该掩模基板紧密 结合且以矩阵方式排列而成的多个正方形的掩模单元，该掩模单元具有 光透过区域和利用设置于掩模基板上的遮光膜形成的遮光区域中的任意 一方或双方，掩模单元的透过光的光强是归一化光强，且多个掩模单元 的透过光的光强的设定如下将抗蚀剂中心部的中心点以及由抗蚀剂结构单位勾画出第1级的高度的掩模单元的光强设为第1光强，将包括位于该第1级的外恻而依次排列的1个或2个以上的级、勾画出作为相应 级的最终级的第X级的高度的掩模单元的所有光强设为第X光强(其中， 第1光强和第X光强为0S第1光强<第2光强...第X-l光强<第X光 强。)，使抗蚀剂中心部的中心点以及沿抗蚀剂结构单位的外周方向顺序 的掩模单元的光强从第1光强变化到第X光强(X是与m和n相等的2 以上的正整数。)。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学元件的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括执行如下处理的工序：准备基板；对所述基板进行包括使用光掩模进行的曝光处理的构图，形成抗蚀剂图形，其中，所述光掩模是用于形成抗蚀剂图形的曝光用的光掩模，且所述光掩模具有掩模基 板、以及与该掩模基板紧密结合且以矩阵方式排列而成的多个掩模单元，所述掩模单元具有光透过区域和利用设置于所述掩模基板上的遮光膜形成的遮光区域中的任意一方或双方，所述掩模单元的透过光的光强是归一化光强，且多个所述掩模单元的透过光的光强是不同的；以及将所述抗蚀剂图形用作蚀刻掩模，进行构图。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：小谷恭子，
申请(专利权)人：冲电气工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]