JPH11133219A - 回折光学素子及びその製造方法 - Google Patents
回折光学素子及びその製造方法Info
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- JPH11133219A JPH11133219A JP31129997A JP31129997A JPH11133219A JP H11133219 A JPH11133219 A JP H11133219A JP 31129997 A JP31129997 A JP 31129997A JP 31129997 A JP31129997 A JP 31129997A JP H11133219 A JPH11133219 A JP H11133219A
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- Japan
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- cutting
- optical element
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 階段形状を切削加工することにより理想に近
いブレーズド形状を形成する。 【解決手段】 基板10上には、リソグラフィ法により
予め所定の位置に階段形状14が作成されており、階段
形状の角部分をカッタ11により削り取ってゆくと、切
削加工途中の輪帯15は階段の角部の1部が削り取られ
た状態となり、切削加工が終了すると輪帯16のような
理想的なブレーズド形状となる。
いブレーズド形状を形成する。 【解決手段】 基板10上には、リソグラフィ法により
予め所定の位置に階段形状14が作成されており、階段
形状の角部分をカッタ11により削り取ってゆくと、切
削加工途中の輪帯15は階段の角部の1部が削り取られ
た状態となり、切削加工が終了すると輪帯16のような
理想的なブレーズド形状となる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、微細なブレーズド
形状を有する回折光学素子及びその素子を高精度に作成
するための回折光学素子の製造方法に関するものであ
る。
形状を有する回折光学素子及びその素子を高精度に作成
するための回折光学素子の製造方法に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】図5は切削法による従来の回折格子の製
造方法の斜視図、図6は断面図を示し、硝子やプラスチ
ック等の光学材料の基板1の表面に、輪帯状の溝を掘る
ことによって回折格子が形成される。基板1は中心軸1
aを中心に回転し、ダイヤモンドカッタ2により円周方
向にブレーズド形状の溝が形成される。
造方法の斜視図、図6は断面図を示し、硝子やプラスチ
ック等の光学材料の基板1の表面に、輪帯状の溝を掘る
ことによって回折格子が形成される。基板1は中心軸1
aを中心に回転し、ダイヤモンドカッタ2により円周方
向にブレーズド形状の溝が形成される。
【0003】先ず、ダイヤモンドカッタ2によりブレー
ズド形状3aが形成された後に、カッタ2が基板1の半
径方向(矢印Aの方向)に輪帯の1ピッチ分だけ移動
し、ブレーズド形状3bが形成される。その後に再び輪
帯1ピッチ分の移動が行われ、ブレーズド形状3cが形
成される。以上の工程を繰り返すことによって、基板1
の表面全体に渡って所定の輪帯分布から成るブレーズド
形状が形成される。この方法によると回折格子の表面形
状を理想的なブレーズド形状とすることができるので、
回折効率としては100%に近い値を実現することが可
能になる。
ズド形状3aが形成された後に、カッタ2が基板1の半
径方向(矢印Aの方向)に輪帯の1ピッチ分だけ移動
し、ブレーズド形状3bが形成される。その後に再び輪
帯1ピッチ分の移動が行われ、ブレーズド形状3cが形
成される。以上の工程を繰り返すことによって、基板1
の表面全体に渡って所定の輪帯分布から成るブレーズド
形状が形成される。この方法によると回折格子の表面形
状を理想的なブレーズド形状とすることができるので、
回折効率としては100%に近い値を実現することが可
能になる。
【0004】図7は半導体素子の製造に用いるリソグラ
フィ法による回折光学素子の製造方法の説明図を示し、
最終的に得られる素子の表面形状は理想的なブレーズド
形状を階段形状で近似したものとなる。工程(1) におい
て透明な硝子等の基板4の表面上にレジスト5を塗布
し、上から照明光Lを用いてパターン6の像を転写す
る。工程(2) において現像処理を行い、工程(3) におい
て基板4をエッチングし、最後に工程(4) により残った
レジストを取り除いて、2段の階段形状を形成する。
フィ法による回折光学素子の製造方法の説明図を示し、
最終的に得られる素子の表面形状は理想的なブレーズド
形状を階段形状で近似したものとなる。工程(1) におい
て透明な硝子等の基板4の表面上にレジスト5を塗布
し、上から照明光Lを用いてパターン6の像を転写す
る。工程(2) において現像処理を行い、工程(3) におい
て基板4をエッチングし、最後に工程(4) により残った
レジストを取り除いて、2段の階段形状を形成する。
【0005】また、工程(5) において、工程(4) で形成
した2段構造に対して再びレジスト5を塗布し、照明光
Lによってパターン6に比較して半分のピッチを有する
パターン7の像を転写する。このとき、その遮光部と光
透過部の境界を2段形状のエッジ部に対して正確に位置
合わせを行う。工程(2) 〜(4) と同様に、工程(6) で現
像、工程(7) でエッチングを行い、工程(8) で残ったレ
ジストを取り除いて、4段の階段形状を形成する。同様
の工程を繰り返して実行することにより、4段から8
段、更に16段、32段と階段数を増加してゆくことが
可能である。
した2段構造に対して再びレジスト5を塗布し、照明光
Lによってパターン6に比較して半分のピッチを有する
パターン7の像を転写する。このとき、その遮光部と光
透過部の境界を2段形状のエッジ部に対して正確に位置
合わせを行う。工程(2) 〜(4) と同様に、工程(6) で現
像、工程(7) でエッチングを行い、工程(8) で残ったレ
ジストを取り除いて、4段の階段形状を形成する。同様
の工程を繰り返して実行することにより、4段から8
段、更に16段、32段と階段数を増加してゆくことが
可能である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来例の切削法による回折格子の製造方法では、カッタ
2の半径方向の位置を、例えば0.1μm程度の微細な
精度で制御することは極めて難しいので、作製した回折
格子を高精度な結像特性が要求される光学系には適用で
きない。また、基板1の材料として例えば溶融石英等を
使用すると、基板1の硬さのためにカッタ2による溝の
形成が困難になるという問題が生ずる。
従来例の切削法による回折格子の製造方法では、カッタ
2の半径方向の位置を、例えば0.1μm程度の微細な
精度で制御することは極めて難しいので、作製した回折
格子を高精度な結像特性が要求される光学系には適用で
きない。また、基板1の材料として例えば溶融石英等を
使用すると、基板1の硬さのためにカッタ2による溝の
形成が困難になるという問題が生ずる。
【0007】また、リソグラフィ法による回折格子の製
造方法の場合は、回折格子の輪帯境界の位置精度は露光
用パターンの位置合わせ精度により決定するために、最
新の露光装置を使用すれば、0.05μm程度の高い精
度で回折格子を作製することが可能で、更に溶融石英等
の硬い材質でも、エッチングを行うことによって高精度
な加工が可能である。しかし、この方法で形成された回
折格子は階段形状のために、得られる回折効率は4段形
状で81%、8段形状で95%に制限される。
造方法の場合は、回折格子の輪帯境界の位置精度は露光
用パターンの位置合わせ精度により決定するために、最
新の露光装置を使用すれば、0.05μm程度の高い精
度で回折格子を作製することが可能で、更に溶融石英等
の硬い材質でも、エッチングを行うことによって高精度
な加工が可能である。しかし、この方法で形成された回
折格子は階段形状のために、得られる回折効率は4段形
状で81%、8段形状で95%に制限される。
【0008】このように回折効率が100%に達しない
場合は残りの光束はフレア光となり、回折格子を結像光
学系の一部として使用した場合には像の特性を劣化させ
る原因となる。このために、段数を16段、32段と増
加することによって回折効率を100%に近付けること
は可能であるが、この場合は何度も工程を繰り返さなけ
ればならないので、作業に長時間を要するという問題が
生ずる。
場合は残りの光束はフレア光となり、回折格子を結像光
学系の一部として使用した場合には像の特性を劣化させ
る原因となる。このために、段数を16段、32段と増
加することによって回折効率を100%に近付けること
は可能であるが、この場合は何度も工程を繰り返さなけ
ればならないので、作業に長時間を要するという問題が
生ずる。
【0009】本発明の目的は、上述の問題点を解消し、
リソグラフィ法により形成した階段形状を切削加工する
ことによって、理想に近いブレーズド形状を有する回折
光学素子を提供することにある。
リソグラフィ法により形成した階段形状を切削加工する
ことによって、理想に近いブレーズド形状を有する回折
光学素子を提供することにある。
【0010】本発明の他の目的は、リソグラフィ法と切
削加工法とを併用して理想的ブレーズド形状の回折光学
素子を簡便かつ効率良く作成する回折光学素子の製造方
法を提供することにある。
削加工法とを併用して理想的ブレーズド形状の回折光学
素子を簡便かつ効率良く作成する回折光学素子の製造方
法を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係る回折光学素子は、リソグラフィ工程によ
り基板表面上に形成した2段以上の階段形状の一部を切
削加工してブレーズド形状を作成することを特徴とす
る。
の本発明に係る回折光学素子は、リソグラフィ工程によ
り基板表面上に形成した2段以上の階段形状の一部を切
削加工してブレーズド形状を作成することを特徴とす
る。
【0012】また、本発明に係る回折光学素子の製造方
法は、基板表面上にブレーズド形状の回折光学素子を製
造する際に、2段以上の階段形状を作成するリソグラフ
ィ工程と、理想的なブレーズド形状に近付けるために前
記階段形状の一部を切削する切削加工工程とを有するこ
とを特徴とする。
法は、基板表面上にブレーズド形状の回折光学素子を製
造する際に、2段以上の階段形状を作成するリソグラフ
ィ工程と、理想的なブレーズド形状に近付けるために前
記階段形状の一部を切削する切削加工工程とを有するこ
とを特徴とする。
【0013】
【発明の実施の形態】本発明を図1〜図4に図示の実施
例に基づいて詳細に説明する。図1は実施例の回折格子
の製造工程の斜視図、図2は平面図を示している。回折
格子を形成する基板10の表面上に、階段形状を切削加
工するためのカッタ11が配置されている。カッタ11
の近傍には光学顕微鏡12が配置されており、カッタ1
1と光学顕微鏡12は一体となって半径方向に移動可能
に構成されている。また、光学顕微鏡12の画像出力は
CCD等を介して制御部13に接続されており、制御部
13の出力はカッタ11に接続されている。
例に基づいて詳細に説明する。図1は実施例の回折格子
の製造工程の斜視図、図2は平面図を示している。回折
格子を形成する基板10の表面上に、階段形状を切削加
工するためのカッタ11が配置されている。カッタ11
の近傍には光学顕微鏡12が配置されており、カッタ1
1と光学顕微鏡12は一体となって半径方向に移動可能
に構成されている。また、光学顕微鏡12の画像出力は
CCD等を介して制御部13に接続されており、制御部
13の出力はカッタ11に接続されている。
【0014】基板10の表面には、予めリソグラフィ法
により所定の階段形状が形成されており、基板10は軸
10aを中心に回転し、基板10の回転に伴ってカッタ
11により表面の切削加工が行われる。光学顕微鏡12
の視野には、階段形状の所定のエッジ部とカッタ11の
両者が同時に捉えられており、基板10上の輪帯境界の
エッジ部とカッタ11の端面の像がCCD等により電気
信号に変換されて制御部13に送られる。この像により
エッジ部とカッタ11をモニタしながら、所定のエッジ
部とカッタ11の相対的な位置関係が常に一定になるよ
うにカッタ11に対して半径方向の位置の制御を行う。
これによって、階段の境界位置を非常に高精度に制御す
ることが可能となる。
により所定の階段形状が形成されており、基板10は軸
10aを中心に回転し、基板10の回転に伴ってカッタ
11により表面の切削加工が行われる。光学顕微鏡12
の視野には、階段形状の所定のエッジ部とカッタ11の
両者が同時に捉えられており、基板10上の輪帯境界の
エッジ部とカッタ11の端面の像がCCD等により電気
信号に変換されて制御部13に送られる。この像により
エッジ部とカッタ11をモニタしながら、所定のエッジ
部とカッタ11の相対的な位置関係が常に一定になるよ
うにカッタ11に対して半径方向の位置の制御を行う。
これによって、階段の境界位置を非常に高精度に制御す
ることが可能となる。
【0015】図3は基板10の一部を拡大して描いた断
面図を示し、基板10上には、リソグラフィ法により予
め所定の位置に4段の形状14が作成されており、階段
形状の角部分をカッタ11により削り取ってゆく。この
切削加工途中の輪帯15は階段の角部の1部が削り取ら
れた状態となる。そして、切削加工が終了すると、輪帯
16のような理想的なブレーズ形状となる。
面図を示し、基板10上には、リソグラフィ法により予
め所定の位置に4段の形状14が作成されており、階段
形状の角部分をカッタ11により削り取ってゆく。この
切削加工途中の輪帯15は階段の角部の1部が削り取ら
れた状態となる。そして、切削加工が終了すると、輪帯
16のような理想的なブレーズ形状となる。
【0016】また、エッジ部16aは輪帯16と輪帯1
5の境界に対応し、基板10とカッタ11の相対的な位
置合わせの際の基板10側の指標として使用される。一
方、カッタ11側の端面11aは、輪帯部15を切削加
工中は、エッジ部16aと端面11aがほぼ略接する関
係となるように、カッタ11の半径方向の位置が調整さ
れる。本実施例では、従来例の切削法による加工に比べ
て、切削加工する部分が少なくて済むので、基板10が
溶融石英のような硬い材質でも、ダイヤモンド製のカッ
タ11を使用することにより、高精度な加工が可能とな
る。
5の境界に対応し、基板10とカッタ11の相対的な位
置合わせの際の基板10側の指標として使用される。一
方、カッタ11側の端面11aは、輪帯部15を切削加
工中は、エッジ部16aと端面11aがほぼ略接する関
係となるように、カッタ11の半径方向の位置が調整さ
れる。本実施例では、従来例の切削法による加工に比べ
て、切削加工する部分が少なくて済むので、基板10が
溶融石英のような硬い材質でも、ダイヤモンド製のカッ
タ11を使用することにより、高精度な加工が可能とな
る。
【0017】一般的に、回折格子の理想的なブレーズド
形状の傾きは半径方向の位置座標によって変化する。そ
の傾きの変化の小さい範囲では、カッタ11の傾きを微
少量変化させることによって、ブレーズド形状の傾きを
調節することができる。その調整ができなくなった場合
には、カッタ11を所望の角度を有するものに交換する
ことにより、任意の傾きを有するブレーズド形状を作成
することが可能である。
形状の傾きは半径方向の位置座標によって変化する。そ
の傾きの変化の小さい範囲では、カッタ11の傾きを微
少量変化させることによって、ブレーズド形状の傾きを
調節することができる。その調整ができなくなった場合
には、カッタ11を所望の角度を有するものに交換する
ことにより、任意の傾きを有するブレーズド形状を作成
することが可能である。
【0018】図4は2段の階段形状の切削加工の断面図
を示し、2段の階段形状に対しても、同様に切削加工用
のカッタ11を高精度に位置合わせすることが可能であ
る。リソグラフィ工程による2段の階段構造の形成は比
較的容易であるが、切削加工する部分は4段の場合より
も多くなるので、この方法は比較的柔らかい基板材料の
場合に好適である。一方、段数を4段よりも多くする場
合には、階段形状の形成のためのリソグラフィ工程は増
加するが、切削加工によって削取量が少なくなるので、
比較的硬い材料の場合に適している。
を示し、2段の階段形状に対しても、同様に切削加工用
のカッタ11を高精度に位置合わせすることが可能であ
る。リソグラフィ工程による2段の階段構造の形成は比
較的容易であるが、切削加工する部分は4段の場合より
も多くなるので、この方法は比較的柔らかい基板材料の
場合に好適である。一方、段数を4段よりも多くする場
合には、階段形状の形成のためのリソグラフィ工程は増
加するが、切削加工によって削取量が少なくなるので、
比較的硬い材料の場合に適している。
【0019】一般の回折光学素子においては、基板10
の中心部と周辺部では輪帯のピッチが大きく異なり、リ
ソグラフィ法を適用して素子全体に階段形状を作成する
場合には、ピッチの小さな部分では正確な形状を形成す
るのが困難である。一般的に素子の中心に比べて素子周
辺の方が回折効率の低下が大きくなるので、本実施例に
よる切削加工の工程を光学素子周辺のピッチの細かい部
分にだけに適用して、素子全体の回折効率を均一化する
ことも可能である。
の中心部と周辺部では輪帯のピッチが大きく異なり、リ
ソグラフィ法を適用して素子全体に階段形状を作成する
場合には、ピッチの小さな部分では正確な形状を形成す
るのが困難である。一般的に素子の中心に比べて素子周
辺の方が回折効率の低下が大きくなるので、本実施例に
よる切削加工の工程を光学素子周辺のピッチの細かい部
分にだけに適用して、素子全体の回折効率を均一化する
ことも可能である。
【0020】上述の実施例は軸対称の回折格子について
説明したが、直線グレーティング等の他の形状を有する
回折格子の製造にも適用することが可能である。
説明したが、直線グレーティング等の他の形状を有する
回折格子の製造にも適用することが可能である。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように本発明に係る回折光
学素子は、基板表面上にリソグラフィ工程により形成し
た2段以上の階段形状の一部を切削加工することによ
り、比較的簡単に高回折効率の理想に近いブレーズド形
状を形成することができる。
学素子は、基板表面上にリソグラフィ工程により形成し
た2段以上の階段形状の一部を切削加工することによ
り、比較的簡単に高回折効率の理想に近いブレーズド形
状を形成することができる。
【0022】また、本発明に係る回折光学素子の製造方
法は、基板表面上にブレーズド形状の回折光学素子を製
造する際に、2段以上の階段形状を作成するリソグラフ
ィ工程と、理想的なブレーズド形状に近付けるために、
階段形状の一部を切削する切削加工工程とを併用するこ
とにより、理想に近いブレーズ形状を有する回折光学素
子を簡便にかつ高精度に製造することが可能となる。
法は、基板表面上にブレーズド形状の回折光学素子を製
造する際に、2段以上の階段形状を作成するリソグラフ
ィ工程と、理想的なブレーズド形状に近付けるために、
階段形状の一部を切削する切削加工工程とを併用するこ
とにより、理想に近いブレーズ形状を有する回折光学素
子を簡便にかつ高精度に製造することが可能となる。
【図1】実施例の4段の階段形状の切削加工工程の斜視
図である。
図である。
【図2】平面図である。
【図3】図1の拡大断面図である。
【図4】2段の階段形状の切削加工工程の断面図であ
る。
る。
【図5】従来例の切削加工工程の斜視図である。
【図6】拡大断面図である。
【図7】従来例のリソグラフィ工程の断面図である。
10 基板 11 カッタ 12 光学顕微鏡 13 制御部
Claims (4)
- 【請求項1】 リソグラフィ工程により基板表面上に形
成した2段以上の階段形状の一部を切削加工してブレー
ズド形状を作成することを特徴とする回折光学素子。 - 【請求項2】 前記リソグラフィ工程により形成した階
段形状の一部と、切削に使用するカッタとの相対的な位
置関係を所定状態に保持するようにした請求項1に記載
の回折光学素子。 - 【請求項3】 基板表面上にブレーズド形状の回折光学
素子を製造する際に、2段以上の階段形状を作成するリ
ソグラフィ工程と、理想的なブレーズド形状に近付ける
ために前記階段形状の一部を切削する切削加工工程とを
有することを特徴とする回折光学素子の製造方法。 - 【請求項4】 前記切削加工工程は、予め前記リソグラ
フィ工程により形成した階段形状の一部と、切削に使用
するカッタの相対的な位置関係を所定の状態に保持しな
がら行う請求項3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 |
---|---|---|---|
JP31129997A JPH11133219A (ja) | 1997-10-28 | 1997-10-28 | 回折光学素子及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP31129997A JPH11133219A (ja) | 1997-10-28 | 1997-10-28 | 回折光学素子及びその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11133219A true JPH11133219A (ja) | 1999-05-21 |
Family
ID=18015469
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP31129997A Pending JPH11133219A (ja) | 1997-10-28 | 1997-10-28 | 回折光学素子及びその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH11133219A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100485920B1 (ko) * | 2001-11-13 | 2005-04-29 | 알프스 덴키 가부시키가이샤 | 회절격자부재 및 그 제조방법 |
KR100485921B1 (ko) * | 2001-11-13 | 2005-04-29 | 알프스 덴키 가부시키가이샤 | 회절격자부재 및 그 제조방법 |
CN100346411C (zh) * | 2002-04-09 | 2007-10-31 | 株式会社三协精机制作所 | 光学元件、其成型用金属模及光拾波装置 |
JP2009025654A (ja) * | 2007-07-20 | 2009-02-05 | Toshiba Corp | 回折光学素子、回折光学素子成形用金型、および回折光学素子成形用金型の製造方法 |
JP2010085625A (ja) * | 2008-09-30 | 2010-04-15 | Dainippon Printing Co Ltd | 3次元パターン形成体の製造方法 |
-
1997
- 1997-10-28 JP JP31129997A patent/JPH11133219A/ja active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100485920B1 (ko) * | 2001-11-13 | 2005-04-29 | 알프스 덴키 가부시키가이샤 | 회절격자부재 및 그 제조방법 |
KR100485921B1 (ko) * | 2001-11-13 | 2005-04-29 | 알프스 덴키 가부시키가이샤 | 회절격자부재 및 그 제조방법 |
CN100346411C (zh) * | 2002-04-09 | 2007-10-31 | 株式会社三协精机制作所 | 光学元件、其成型用金属模及光拾波装置 |
JP2009025654A (ja) * | 2007-07-20 | 2009-02-05 | Toshiba Corp | 回折光学素子、回折光学素子成形用金型、および回折光学素子成形用金型の製造方法 |
JP2010085625A (ja) * | 2008-09-30 | 2010-04-15 | Dainippon Printing Co Ltd | 3次元パターン形成体の製造方法 |
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