(57)【要約】【課題】曲面や傾斜面を含む形状を広い面積に容易に形成することができ、かつ、たとえば、断面が矩形状の構造を、隅部に円弧状部分を生じさせることなく形成することができる成形型の製造方法を提供する。【解決手段】成形型の製造方法であって、基板の表面にレジスト膜を生成するステップと、切削加工によって、該レジスト膜を加工して所定の方向に第１の周期の第１の周期的な凹凸構造を形成するステップと、リソグラフィ加工によって、該レジスト膜を部分的に除去することによって、該所定方向に第２の周期の第２の周期的な凹凸構造を形成するステップと、を含む。【選択図】図１
2018097058.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の表面にレジスト膜を生成するステップと、
切削加工によって、該レジスト膜を加工して所定の方向に第１の周期の第１の周期的な凹凸構造を形成するステップと、
リソグラフィ加工によって、該レジスト膜を部分的に除去することによって、該所定方向に第２の周期の第２の周期的な凹凸構造を形成するステップと、を含む成形型の製造方法。
【請求項２】
該第２の周期的な凹凸構造を電鋳によって転写するステップをさらに含む請求項１に記載の成形型の製造方法。
【請求項３】
該成形型が回折用光学素子の成形型である請求項１または２に記載の成形型の製造方法。
【請求項４】
該第１の周期と該第２の周期とが同じである請求項１から３のいずれかに記載の成形型の製造方法。
【請求項５】
基板の表面にレジスト膜を生成するステップと、
切削加工によって、該レジスト膜を加工して所定の方向に第１の周期の第１の周期的な凹凸構造を形成するステップと、
リソグラフィ加工によって、該レジスト膜を部分的に除去することによって、該所定方向に第２の周期の第２の周期的な凹凸構造を形成するステップと、を含む光学素子の製造方法。
【請求項６】
レジストからなる該第２の周期的な凹凸構造を備えた該基板のイオンエッチングを実施して該基板に第３の周期的な凹凸構造を形成するステップをさらに含む請求項５に記載の光学素子の製造方法。
【請求項７】
該光学素子が回折光学素子である請求項５または６に記載の光学素子の製造方法。
【請求項８】
該第１の周期と該第２の周期とが同じである請求項５から７のいずれかに記載の光学素子の製造方法。
【請求項９】
表面に複数の溝を含む周期的な凹凸構造を備えた回折光学素子であって、該複数の溝は互いに平行または同心状に形成され、それぞれの凸部の、該複数の溝の方向に垂直な断面における凸部の形状が、矩形状の部分にブレーズ状の部分を重ね合わせたものである回折光学素子。
【請求項１０】
該周期的な凹凸構造の凸部がレジストからなる請求項９に記載の回折光学素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学素子などに使用される成形型及び光学素子の製造方法ならびに光学素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
光学素子などに使用される成形型及び光学素子の製造方法には、切削加工による方法（たとえば、特許文献１）及びリソグラフィ加工による方法（たとえば、特許文献２）が含まれる。
【０００３】
切削加工による方法は、曲面や傾斜面を含む形状を広い面積に容易に形成することができる利点を有する。他方、切削加工による方法は、断面が矩形状の構造を形成する場合に、工具の形状により隅部に円弧状部分が生じてしまう欠点を有する。特に、回折光学素子の場合に、このような円弧状部分は、意図された回折光以外の迷光を生じ、所望の回折効率の達成を妨げるので好ましくない。
【０００４】
リソグラフィ加工による方法は、たとえば、断面が矩形状の構造を、隅部に円弧状部分を生じさせることなく形成することができる利点を有する。他方、リソグラフィ加工による方法は、マスクを使用する場合もマスクを使用しない場合も、曲面や傾斜面を含む形状を広い面積に容易に形成することができないという欠点を有する。
【０００５】
このように、光学素子などに使用される成形型及び光学素子する製造方法であって、曲面や傾斜面を含む形状を広い面積に容易に形成することができ、かつ、たとえば、断面が矩形状の構造を、隅部に円弧状部分を生じさせることなく形成することができる製造方法は開発されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開-２００６−１６２８６３号公報
【特許文献２】特開-２００９−９８２３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、光学素子などに使用される成形型及び光学素子の製造方法であって、曲面や傾斜面を含む形状を広い面積に容易に形成することができ、かつ、たとえば、断面が矩形状の構造を、隅部に円弧状部分を生じさせることなく形成することができる製造方法に対するニーズがある。本発明の技術的課題は、光学素子などに使用される成形型、及び光学素子する製造方法であって、曲面や傾斜面を含む形状を広い面積に容易に形成することができ、かつ、たとえば、断面が矩形状の構造を、隅部に円弧状部分を生じさせることなく形成することができる製造方法、ならびに光学素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の態様による成形型の製造方法は、基板の表面にレジスト膜を生成するステップと、切削加工によって、該レジスト膜を加工して所定の方向に第１の周期の第１の周期的な凹凸構造を形成するステップと、リソグラフィ加工によって、該レジスト膜を部分的に除去することによって、該所定方向に第２の周期の第２の周期的な凹凸構造を形成するステップと、を含む。
【０００９】
本態様の成形型の製造方法によれば、曲面や傾斜面を含む形状を切削加工によって形成し、断面が矩形状の構造をリソグラフィ加工によって形成するので、曲面や傾斜面を含む形状を広い面積に容易に形成することができ、かつ、断面が矩形状の構造を、隅部に円弧状部分を生じさせることなく形成することができる。
【００１０】
本態様の第１の実施形態による成形型の製造方法は、該第２の周期的な凹凸構造を電鋳によって転写するステップをさらに含む。
【００１１】
本実施形態によれば、周期的な凹凸構造を電鋳によってニッケルなどの金属に転写することによって、ニッケルなどの金属製の成形型を得ることができる。
【００１２】
本態様の第２の実施形態による成形型の製造方法においては、該成形型が回折用光学素子の成形型である。
【００１３】
本態様の第３の実施形態による成形型の製造方法においては、該第１の周期と該第２の周期とが同じである。
【００１４】
本発明の第２の態様による光学素子の製造方法は、基板の表面にレジスト膜を生成するステップと、切削加工によって、該レジスト膜を加工して所定の方向に第１の周期の第１の周期的な凹凸構造を形成するステップと、リソグラフィ加工によって、該レジスト膜を部分的に除去することによって、該所定方向に第２の周期の第２の周期的な凹凸構造を形成するステップと、を含む。
【００１５】
本態様の光学素子の製造方法によれば、曲面や傾斜面を含む形状を切削加工によって形成し、断面が矩形状の構造をリソグラフィ加工によって形成するので、曲面や傾斜面を含む形状を広い面積に容易に形成することができ、かつ、断面が矩形状の構造を、隅部に円弧状部分を生じさせることなく形成することができる。
【００１６】
本態様の第１の実施形態による光学素子の製造方法は、レジストからなる該第２の周期的な凹凸構造を備えた該基板のイオンエッチングを実施して該基板に第３の周期的な凹凸構造を形成するステップをさらに含む。
【００１７】
本実施形態によれば、基板のイオンエッチングを実施することによって、石英など基板の材料からなる光学素子を製造することができる。
【００１８】
本態様の第２の実施形態による光学素子の製造方法においては、該光学素子が回折光学素子である。
【００１９】
本態様の第３の実施形態による光学素子の製造方法においては、該第１の周期と該第２の周期とが同じである。
【００２０】
本発明の第３の態様による回折光学素子は、表面に複数の溝を含む周期的な凹凸構造を備えた回折光学素子であって、該複数の溝は互いに平行または同心状に形成され、それぞれの凸部の、該複数の溝の方向に垂直な断面における凸部の形状が、矩形状の部分にブレーズ状の部分を重ね合わせたものである。
【００２１】
本態様の回折光学素子は、ブレーズ上の部分を切削加工によって形成し、断面が矩形状の部分をリソグラフィ加工によって形成することによって、広い面積に容易に形成することができ、かつ、断面が矩形状の部分の隅部に円弧状部分が生じることはない。
【００２２】
本態様の第１の実施形態による回折光学素子においては、該周期的な凹凸構造の凸部がレジストからなる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】バイナリ型回折光学素子の凹凸構造の高さと回折効率との関係を示す図である。
【図２】ブレーズ型回折光学素子の凹凸構造の深さと回折効率との関係を示す図である。
【図３】バイナリ型とブレーズ型とを組み合わせた複合型回折光学素子の一例を示す図である。
【図４】バイナリ型に対応する部分の深さが溝の深さの７５％である複合型回折光学素子の凹凸構造の深さと回折効率との関係を示す図である。
【図５】バイナリ型に対応する部分の深さが溝の深さの５０％である複合型回折光学素子の凹凸構造の深さと回折効率との関係を示す図である。
【図６】複合型回折光学素子の、バイナリ型に対応する部分の深さの溝の深さに対する比率と、回折効率との関係を示す図である。
【図７】バイナリ型回折光学素子、ブレーズ型回折光学素子、及び複合型回折光学素子による回折を説明するための図である。
【図８】切削加工方法を示す流れ図である。
【図９】リソグラフィ加工方法を示す流れ図である。
【図１０】切削加工によって実現したブレーズ型の凹凸構造の断面を示す写真である。
【図１１】図１０に示したブレーズ型の凹凸構造の断面の立ち上がり部分を拡大した写真である。
【図１２】リソグラフィ加工によって実現したバイナリ型の凹凸構造の断面を示す写真である。
【図１３】図１２に示したバイナリ型の凹凸構造の断面の立ち上がり部分を拡大した写真である。
【図１４】本発明の一実施形態の成形型の製造方法を示す流れ図である。
【図１５】図１４の流れ図の各製造ステップを説明するための図である。
【図１６】本発明の一実施形態の光学素子の製造方法を示す流れ図である。
【図１７】図１６の流れ図の各製造ステップを説明するための図である。
【図１８】本発明の他の実施形態の光学素子の製造方法を示す流れ図である。
【図１９】図１８の流れ図の各製造ステップを説明するための図である。
【図２０】複合型回折光学素子の他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
屈折現象を利用して光の進行方向を変える従来のレンズの他に、光の回折現象を利用して光の進行方向を変える回折光学素子が開発されている。回折光学素子は、表面に形成された所定の周期的な凹凸構造によって光の回折現象を生じさせる。
【００２５】
回折光学素子の周期的な凹凸構造は、光学素子の表面に形成された複数の溝を含む。複数の溝は互いに平行、または同心状に形成される。ここで、周期的な凹凸構造の、溝の方向に垂直な断面が矩形状であるバイナリ型回折光学素子と鋸歯状であるブレーズ型回折光学素子を考察する。同心状に形成された複数の溝の方向に垂直な方向とは、同心円の半径方向である。バイナリ型回折光学素子及びブレーズ型回折光学素子の機能を光学シミュレーションによって説明する。
【００２６】
表１は、光学シミュレーションのパラメータを示す表である。
【表１】
2018097058.tif 000003
周期は凹凸構造の周期を示す。材料は、凹凸構造の材料を示し、屈折率は該材料の屈折率を示す。ＰＭＭＡは、ポリメタクリル酸メチルを表す。デューティ比は、凹凸構造の溝の方向に垂直な断面において、周期的な凹凸構造の高さ、すなわち溝の深さに対応する幅を有し、凹凸構造の繰り返し方向に伸長する領域において、材料が占める割合を示す。バイナリ型のデューティ比は、周期に対する凸部、すなわち溝以外の部分の幅の比である。波長は、周期的な凹凸構造を通過する光の波長を示す。
【００２７】
図１は、バイナリ型回折光学素子の凹凸構造の溝の深さと回折効率との関係を示す図である。図１の横軸は、凹凸構造の深さを表し、図１の縦軸は０次、１次、及び−１次回折光の回折効率を表す。図１によると、１次、及び−１次回折光の回折効率は等しい。
【００２８】
図２は、ブレーズ型回折光学素子の凹凸構造の溝の深さと回折効率との関係を示す図である。図２の横軸は、凹凸構造の深さを表し、図２の縦軸は０次、１次、及び−１次回折光の回折効率を表す。図２によると、１次回折光の回折効率は、図１に示したバイナリ型の１次回折光の回折効率よりも大きく、０次回折光の回折効率と等しい。また、−１次回折光の回折効率は、図１に示したバイナリ型の−１次回折光の回折効率よりも小さい。
【００２９】
このように、回折光学素子の周期的な凹凸構造の形状を、バイナリ型からブレーズ型に変えることによって、１次回折光の回折効率と−１次回折光の回折効率の比率を変えることができる。そこで、バイナリ型とブレーズ型とを組み合わせた形状の回折光学素子について検討する。
【００３０】
図３は、バイナリ型とブレーズ型とを組み合わせた複合型回折光学素子の一例を示す図である。図３は、複合型回折光学素子の、周期的な凹凸構造の、溝の方向に垂直な断面の形状を示す図である。図３に示す複合型回折光学素子の周期的な凹凸構造の断面は、溝の深さ方向において、バイナリ型に対応する部分とブレーズ型に対応する部分とを備える。
【００３１】
図４は、バイナリ型に対応する部分の深さが溝の深さの７５％である複合型回折光学素子の凹凸構造の深さと回折効率との関係を示す図である。図４の横軸は、凹凸構造の溝の深さを表し、図４の縦軸は０次、１次、及び−１次回折光の回折効率を表す。
【００３２】
図５は、バイナリ型に対応する部分の深さが溝の深さの５０％である複合型回折光学素子の凹凸構造の深さと回折効率との関係を示す図である。図５の横軸は、凹凸構造の溝の深さを表し、図５の縦軸は０次、１次、及び−１次回折光の回折効率を表す。
【００３３】
図６は、複合型回折光学素子の、バイナリ型に対応する部分の深さの溝の深さに対する比率ａと、回折効率との関係を示す図である。図６の横軸は、複合型回折光学素子の、バイナリ型に対応する部分の深さの溝の深さに対する比率ａを表し、図６の縦軸は、複合型回折光学素子の０次、１次、及び−１次回折光の回折効率を表す。図６に使用したデータは、複合型回折光学素子の凹凸構造の溝の深さが０．６６マイクロメータのときのものである。０．６６マイクロメータの値は、図１に示したバイナリ型光学素子のシミュレーション結果において、１次回折効率が最大となる凹凸構造の深さから定めた。
【００３４】
図６の横軸の１００％は、バイナリ型回折光学素子に対応する。図６の横軸の０％は、図３に示した複合型回折光学素子において、バイナリ型に対応する部分が存在しない場合に相当する。図３において、バイナリ型に対応する部分が存在しない複合型回折光学素子の形状を破線で示した。
【００３５】
図６によると、バイナリ型に対応する部分の深さの溝の深さに対する比率ａが１００％であるときに、１次回折光の回折効率と−１次回折光の回折効率は等しく０．４０５である。−１次回折光の回折効率は、バイナリ型に対応する部分の深さの溝の深さに対する比率ａが１００％から減少するにしたがって単調に減少し、比率ａが０％のときには０．１である。また、１次回折光の回折効率は、比率ａが１００％から減少するにしたがって最初は増加し、比率ａが５５％のときに最大値０．５０５を示し、その後、比率ａがさらに減少すると減少し、比率ａが０％のときに０．３５である。
【００３６】
図７は、バイナリ型回折光学素子、ブレーズ型回折光学素子、及び複合型回折光学素子による回折を説明するための図である。図７（ａ）に示すバイナリ型回折光学素子においては、１次回折光と−１次回折光の効率が同じである。図７（ｂ）に示すブレーズ型回折光学素子においては、１次回折光の効率を理論上１００％とすることができる。１次回折光の効率が１００％であるとき、−１次回折光の効率は０である。図７（ｃ）に示す複合型回折光学素子においては、バイナリ型に対応する部分の深さの溝の深さに対する比率を変化させることによって、−１次回折光の効率と１次回折光の効率との比を変えることができる。
【００３７】
つぎに、複合型回折光学素子及びその成形型の製造方法について検討する。一般的に、光学素子及びその成形型を製造する際には、主に、切削加工またはリソグラフィ加工が利用される。
【００３８】
図８は、切削加工方法を示す流れ図である。切削加工においては、切削加工装置の直交軸及び回転軸に、被削材であるワーク及び切削工具をそれぞれ設置して、直交軸及び回転軸を駆動させ、切削工具によってワークの一部を削り取る。
【００３９】
図８のステップＳ１０１０において、切削加工装置の直交軸及び回転軸に、被削材であるワーク及び切削工具をそれぞれ設置する。
【００４０】
図８のステップＳ１０２０において、切削加工装置によって切削加工を実施する。切削加工装置においては、ワーク及び切削工具の動作を数値制御によって高精度に制御することができるので、平面、非球面、格子、自由曲面など任意の形状を加工することができる。
【００４１】
図８のステップＳ１０３０において、切削加工された形状を評価する。評価の結果が良ければ切削加工を終了する。評価の結果が不良であればステップＳ１０１０に戻る。
【００４２】
図９は、リソグラフィ加工方法を示す流れ図である。
【００４３】
図９のステップＳ２０１０において、基板にレジストをコーティングする。
【００４４】
図９のステップＳ２０２０において、レジストのパターニングを実施する。マスクを使用する場合には、マスクを介してレジストに光を照射し、レジストの一部を露光する。一部が露光されたレジストを現像し、レジストのパターンを得る。マスクを使用せずに電子ビーム描画によってレジストのパターニングを実施してもよい。
【００４５】
図９のステップＳ２０３０において、パターニングされたレジストの形状を評価する。評価の結果が良ければレジストのパターニングを終了する。評価の結果が不良であればステップＳ２０４０に進む。
【００４６】
図９のステップＳ２０４０において、レジストを除去し、ステップＳ２０１０に戻る。
【００４７】
一般的に、リソグラフィ加工においては、レジストのパターニングの後にエッチングが実施され、レジストに覆われていない基板の部分が除去される。
【００４８】
上述のように、切削加工によって任意の形状を実現することができる。凹凸構造を切削加工する場合の周期及び深さの下限値は数マイクロメータである。マスクを使用したリソグラフィ加工は、バイナリ型の凹凸構造の製造に適している。電子ビーム描画を使用するリソグラフィ加工によれば、電子ビームの照射量を制御して露光・現像処理を行うことにより、ブレーズ型の凹凸構造を実現できるが、加工時間が非常に長いため大面積の加工には適していない。凹凸構造をリソグラフィ加工する場合の周期の下限値は０．１マイクロメータである。深さの下限値はなく、上限値は５０マイクロメータである。また、アスペクト比（深さ／周期）の上限値は４である。
【００４９】
図１０は、切削加工によって実現したブレーズ型の凹凸構造の断面を示す写真である。ブレーズ型の凹凸構造の材料はレジスト（東京応化工業製  PMER  P-LA300PM）である。ブレーズ型の凹凸構造の周期及び深さは、それぞれ、５０マイクロメータ及び５マイクロメータである。
【００５０】
図１１は、図１０に示したブレーズ型の凹凸構造の断面の凸部の立ち上がり部分を拡大した写真である。図１１の点線で囲った部分によると、立ち上がり部分の角には円弧状部分が存在する。この円弧状部分は、切削工具の先端の円弧に起因するものである。このような円弧状部分は、意図された回折光以外の迷光を生じ、１次光の効率が下がり、０次光の効率が上がる傾向を生じるので好ましくない。
【００５１】
図１２は、リソグラフィ加工によって実現したバイナリ型の凹凸構造の断面を示す写真である。バイナリ型の凹凸構造の材料はレジスト（東京応化工業製  PMER  P-LA300PM）である。バイナリ型の凹凸構造の周期及び深さは、それぞれ、２０マイクロメータ及び３．５マイクロメータである。
【００５２】
図１３は、図１２に示したバイナリ型の凹凸構造の断面の立ち上がり部分を拡大した写真である。図１３によると、凸部の立ち上がり部分の角に円弧状部分は生じていない。このように、リソグラフィ加工によれば、凹凸構造の断面の凸部の立ち上がり部分に円弧状部分が生じることはなく、直角を実現できるので、意図された回折光以外の迷光を生じることがなく都合がよい。
【００５３】
要約すると、切削加工はブレーズ型の凹凸構造の傾斜面を形成するのに適し、リソグラフィ加工はバイナリ型の凹凸構造の凸部の立ち上がり部を形成するのに適する。
【００５４】
つぎに、本発明の成形型及び光学素子の製造方法について説明する。
【００５５】
図１４は、本発明の一実施形態の成形型の製造方法を示す流れ図である。
【００５６】
図１５は、図１４の流れ図の各製造ステップを説明するための図である。
【００５７】
図１４のステップのステップＳ３０１０において、基板にレジストをコーティングする。
【００５８】
図１５（ａ）は、表面にレジスト２００をコーティングした基板１００を示す図である。基板１００の材料は、シリコン（Ｓｉ）、ニッケル・リン被膜（ＮｉＰ）などである。レジスト２００はどのようなものであってもよい。
【００５９】
図１４のステップのステップＳ３０２０において、レジスト２００を切削加工して、ブレーズ型の周期的な凹凸構造を形成する。
【００６０】
図１５（ｂ）は、レジストのブレーズ型の周期的な凹凸構造を示す図である。ブレーズ型の周期的な凹凸構造の周期をＰで示す。
【００６１】
図１４のステップのステップＳ３０３０において、リソグラフィ加工によって、レジストのブレーズ型の周期的な凹凸構造の一部を除去する。
【００６２】
図１５（ｃ）は、一部を除去された、レジストのブレーズ型の周期的な凹凸構造を示す図である。図１５（ｃ）に示すように、一つの除去される部分の幅Ｗは周期Ｐよりも小さく、複数の除去される部分は周期Ｐで配置される。したがって、図１５（ｃ）に示す凹凸構造も周期Ｐの周期的な凹凸構造である。図１５（ｃ）に示す凹凸構造の凸部の立ち上がり部分は、リソグラフィ加工によって形成されているので、立ち上がり部分の角に円弧状部分は生じない。
【００６３】
図１４のステップのステップＳ３０４０において、図１５（ｃ）に示す、周期的な凹凸構造を電鋳によって転写し成形型を得る。
【００６４】
図１５（ｄ）は、電鋳によって得られた成形型３００を示す図である。成形型３００の材料はニッケルなどである。
【００６５】
図１６は、本発明の一実施形態の光学素子の製造方法を示す流れ図である。
【００６６】
図１７は、図１６の流れ図の各製造ステップを説明するための図である。
【００６７】
図１６のステップのステップＳ４０１０において、基板にレジストをコーティングする。
【００６８】
図１７（ａ）は、表面にレジスト２００をコーティングした基板１００を示す図である。基板１００の材料は、石英などの透明材料である。
【００６９】
図１６のステップのステップＳ４０２０において、レジスト２００を切削加工して、ブレーズ型の周期的な凹凸構造を形成する。
【００７０】
図１７（ｂ）は、レジストのブレーズ型の周期的な凹凸構造を示す図である。ブレーズ型の周期的な凹凸構造の周期をＰで示す。
【００７１】
図１６のステップのステップＳ４０３０において、リソグラフィ加工によって、レジストのブレーズ型の周期的な凹凸構造の一部を除去する。
【００７２】
図１７（ｃ）は、一部を除去された、レジストのブレーズ型の周期的な凹凸構造を示す図である。図１７（ｃ）に示すように、一つの除去される部分の幅Ｗは周期Ｐよりも小さく、複数の除去される部分は周期Ｐで配置される。したがって、図１７（ｃ）に示す凹凸構造も周期Ｐの周期的な凹凸構造である。図１７（ｃ）に示す凹凸構造の凸部の立ち上がり部分は、リソグラフィ加工によって形成されているので、凸部の立ち上がり部分の角に円弧状部分は生じない。
【００７３】
図１７（ｃ）に示す、レジストの周期的な凹凸構造を備えた基板が、複合型回折光学素子である。この場合に、レジスト２００は、複合型回折光学素子の一部をなす。したがって、レジスト２００に、基板の材料１００の屈折率に近い屈折率の材料を使用するのが好ましい。一例として、基板１００が石英の場合には、石英の屈折率に近い屈折率を有するアクリル系樹脂のレジスト２００を使用するのが好ましい。
【００７４】
図１８は、本発明の他の実施形態の光学素子の製造方法を示す流れ図である。
【００７５】
図１９は、図１８の流れ図の各製造ステップを説明するための図である。
【００７６】
図１８のステップのステップＳ５０１０において、基板にレジストをコーティングする。
【００７７】
図１９（ａ）は、表面にレジスト２００をコーティングした基板１００を示す図である。基板１００の材料は、石英などの透明材料である。レジストはどのようなものであってもよい。
【００７８】
図１８のステップのステップＳ５０２０において、レジスト２００を切削加工して、ブレーズ型の周期的な凹凸構造を形成する。
【００７９】
図１９（ｂ）は、レジストのブレーズ型の周期的な凹凸構造を示す図である。ブレーズ型の周期的な凹凸構造の周期をＰで示す。
【００８０】
図１８のステップのステップＳ５０３０において、リソグラフィ加工によって、レジストのブレーズ型の周期的な凹凸構造の一部を除去する。
【００８１】
図１９（ｃ）は、一部を除去された、レジストのブレーズ型の周期的な凹凸構造を示す図である。図１９（ｃ）に示すように、一つの除去される部分の幅Ｗは周期Ｐよりも小さく、複数の除去される部分は周期Ｐで配置される。したがって、図１９（ｃ）に示す凹凸構造も周期Ｐの周期的な凹凸構造である。図１９（ｃ）に示す凹凸構造の凸部の立ち上がり部分は、リソグラフィ加工によって形成されているので、立ち上がり部分の角に円弧状部分は生じない。
【００８２】
図１９のステップのステップＳ５０４０において、基板にイオンエッチングを実施して、基板の周期Ｐの周期的な凹凸構造を形成する。
【００８３】
図１９（ｄ）は、基板の周期Ｐの周期的な凹凸構造を示す図である。図１９（ｄ）に示す、この周期的な凹凸構造を備えた基板が、複合型回折光学素子である。
【００８４】
図１５（ｃ）、図１７（ｃ）及び図１９（ｃ）において、複数の除去される部分は周期Ｐで配置される。複数の除去される部分は、たとえば、Ｐを整数倍した値、またはＰを整数で除した値の周期で配置してもよい。
【００８５】
図２０は、複合型回折光学素子の他の例を示す図である。図２０（ａ）は、複合型回折光学素子の溝の方向に垂直な断面を示す図である。複合型回折光学素子は、図１７（ｃ）に示した複合型回折光学素子と同様に、基板１００及びレジスト２００から構成される。図１７（ｃ）に示した複合型回折光学素子においては、凸部の高さは一定であるが、図２０（ａ）に示した複合型回折光学素子においては、それぞれの凸部の高さが変化する。図２０（ｂ）は、本例の複合型回折光学素子の凹凸構造の方向の断面を示す写真である。凹凸構造の材料はレジスト（東京応化工業製  PMER  P-LA300PM）である。図２０（ｂ）によれば、凸部の立ち上がり部に円弧状部分は存在していない。
【００８６】
曲面の基板上にレジストを塗布して、レジストを切削加工し、リソグラフィによるレジストのパターニングを実施して曲面上の凹凸構造を得ることもできる。マスクを使用してレジストのパターニングを実施する場合には、柔軟性のある材料からなるフォトマスクを曲面に密着させた状態でレジストを露光してもよい。あるいは、レーザ描画でレジストのパターニングを実施する場合には、ワーク、すなわちレジストを塗布した基板をレーザ光源に対して移動させるか、レーザのフォーカスを変化させてレジストを露光してもよい。
【００８７】
このように、切削加工とリソグラフィ加工とを組み合わせた、本発明の製造方法によって、迷光が少なく所望の回折効率を実現することのできる、大面積の複合型回折光学素子を製造することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【手続補正書】
【提出日】平成29年5月16日(2017.5.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の表面にレジスト膜を生成するステップと、
切削加工によって、該レジスト膜を加工して所定の方向に第１の周期の第１の周期的な凹凸構造を形成するステップと、
リソグラフィ加工によって、該レジスト膜を部分的に除去することによって、切削加工により生じた隅部が取り除かれるように、該所定方向に第２の周期の第２の周期的な凹凸構造を形成するステップと、を含む成形型の製造方法。
【請求項２】
該第２の周期的な凹凸構造を電鋳によって転写するステップをさらに含む請求項１に記載の成形型の製造方法。
【請求項３】
該成形型が回折用光学素子の成形型である請求項１または２に記載の成形型の製造方法。
【請求項４】
該第１の周期と該第２の周期とが同じである請求項１から３のいずれかに記載の成形型の製造方法。
【請求項５】
基板の表面にレジスト膜を生成するステップと、
切削加工によって、該レジスト膜を加工して所定の方向に第１の周期の第１の周期的な凹凸構造を形成するステップと、
リソグラフィ加工によって、該レジスト膜を部分的に除去することによって、切削加工により生じた隅部が取り除かれるように、該所定方向に第２の周期の第２の周期的な凹凸構造を形成するステップと、を含む光学素子の製造方法。
【請求項６】
レジストからなる該第２の周期的な凹凸構造を備えた該基板のイオンエッチングを実施して該基板に第３の周期的な凹凸構造を形成するステップをさらに含む請求項５に記載の光学素子の製造方法。
【請求項７】
該光学素子が回折光学素子である請求項５または６に記載の光学素子の製造方法。
【請求項８】
該第１の周期と該第２の周期とが同じである請求項５から７のいずれかに記載の光学素子の製造方法。