(57)【要約】【課題】段差の部分に山や谷ができず、高精度な段差を形成することができる段差パターンを有する光学素子の製造方法を提供する。【解決手段】レジスト３をマスクとして、石英基板１のドライエッチングを行い、石英基板１に堀込部４を予め定められた深さに形成する（ｃ）。堀込部４を埋めるように、ネガ型フォトレジスト５を塗布する。そして、石英基板１の裏面側から露光を行って、ネガ型フォトレジスト５を硬化させる。次に、石英基板１に形成される段差パターンのうち、２番目に深いパターンに対応する位置のレジスト３を露光と現像により除去する。このとき、２番目に深いパターンに対応する場所が、残ったネガ型フォトレジスト５と隣り合う場合には、除去する部分をネガ型フォトレジスト５の部分にまで拡張する。続いて、残ったレジスト３をマスクとして、石英基板１のドライエッチングを行い、石英基板１に堀込部６を予め定められた深さに形成する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下の工程を有することを特徴とする段差パターンを有する光学素子の製造方法。
（１）ネガ型フォトレジストを硬化させる光を透過する基板を用意し、その一表面（以下、この表面を単に表面と言い、これと反対側の表面を裏面と言う）に前記光を遮光する遮光薄膜を成膜する工程。
（２）前記遮光薄膜の上にレジストを塗布し、成膜された当該レジストと前記遮光薄膜のうち、前記基板に形成しようとする段差パターンの最も深い凹部となる場所に対応する部分の前記レジストと前記遮光膜を除去する工程。
（３）残った前記レジストをエッチングマスクとして、前記基板を所定深さまでドライエッチングする工程。
（４）前記ドライエッチングにより形成された凹部に、ネガ型フォトレジストを充填して、前記基板の裏面側から露光を行い、前記ネガ型フォトレジストを硬化させた後現像し、硬化していない前記ネガ型フォトレジストを除去する工程。
（５）前記基板の表面側に再びレジストを塗布し、当該レジストと前記遮光薄膜のうち、前記基板に形成しようとする段差パターンにおいて、直前に形成した凹部の次に深い凹部となる場所に対応する部分の前記レジストと前記遮光膜を除去する工程。ただし、当該部分が前記充填されたネガ型フォトレジストの部分に接する場合には、除去する部分が当該ネガ型フォトレジスト側にはみ出すように、除去する部分を拡張するものとする。
（６）残った前記レジストをマスクとして、前記基板と前記ネガ型フォトレジストをドライエッチングし、前記基板のエッチング深さを所定深さとする工程。
（７）以下、（４）の工程から（６）の工程までを必要回数繰り返す工程。
（８）残ったネガ型フォトレジスト、及び前記遮光薄膜とその上に形成されたレジストを除去する工程。
【請求項２】
請求項１に記載の段差パターンを有する光学素子の製造方法であって、各ドライエッチング工程において、ドライエッチングの終了前に一旦ドライエッチングを中断して、エッチング量を測定し、測定値から必要とされる追加エッチング時間を算出して、算出した時間だけ追加エッチングを行うことを特徴とする段差パターンを有する光学素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回折格子等、段差パターンを有する光学素子の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
回折格子等の段差パターンを有する光学素子の製造方法としては、レジストで多段パターンを製作し、これをドライエッチングで基板に形状転写する方法、各段のレジスト形状を製作し、これを基板に転写し、これを繰り返して多段パターンを製作する方法に大別できる。高精度回折格子等の多段パターンの製作法としては、後者の方法が一般的であり、例えば特許２５５４６００号公報（特許文献１）に記載されている。
【特許文献１】特許２５５４６００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、このように多数回のパターン形成を繰り返す方法では、レジストの露光を繰り返すときのアライメントの誤差の影響で、段差の部分に谷ができたり山ができたりして、製作精度が落ちるという問題点がある。
【０００４】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、段差の部分に山や谷ができず、高精度な段差を形成することができる段差パターンを有する光学素子の製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記課題を解決するための第１の手段は、以下の工程を有することを特徴とする段差パターンを有する光学素子の製造方法である。
【０００６】
（１）ネガ型フォトレジストを硬化させる光を透過する基板を用意し、その一表面（以下、この表面を単に表面と言い、これと反対側の表面を裏面と言う）に前記光を遮光する遮光薄膜を成膜する工程。
【０００７】
（２）前記遮光薄膜の上にレジストを塗布し、成膜された当該レジストと前記遮光薄膜のうち、前記基板に形成しようとする段差パターンの最も深い凹部となる場所に対応する部分の前記レジストと前記遮光膜を除去する工程。
【０００８】
（３）残った前記レジストをエッチングマスクとして、前記基板を所定深さまでドライエッチングする工程。
【０００９】
（４）前記ドライエッチングにより形成された凹部に、ネガ型フォトレジストを充填して、前記基板の裏面側から露光を行い、前記ネガ型フォトレジストを硬化させた後現像し、硬化していない前記ネガ型フォトレジストを除去する工程。
【００１０】
（５）前記基板の表面側に再びレジストを塗布し、当該レジストと前記遮光薄膜のうち、前記基板に形成しようとする段差パターンにおいて、直前に形成した凹部の次に深い凹部となる場所に対応する部分の前記レジストと前記遮光膜を除去する工程。ただし、当該部分が前記充填されたネガ型フォトレジストの部分に接する場合には、除去する部分が当該ネガ型フォトレジスト側にはみ出すように、除去する部分を拡張するものとする。
【００１１】
（６）残った前記レジストをマスクとして、前記基板と前記ネガ型フォトレジストをドライエッチングし、前記基板のエッチング深さを所定深さとする工程。
【００１２】
（７）以下、（４）の工程から（６）の工程までを必要回数繰り返す工程。
【００１３】
（８）残ったネガ型フォトレジスト、及び前記遮光薄膜とその上に形成されたレジストを除去する工程。
【００１４】
前記課題を解決するための第２の手段は、前記第１の手段であって、各ドライエッチング工程において、ドライエッチングの終了前に一旦ドライエッチングを中断して、エッチング量を測定し、測定値から必要とされる追加エッチング時間を算出して、算出した時間だけ追加エッチングを行うことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、段差の部分に山や谷ができず、高精度な段差を形成することができる段差パターンを有する光学素子の製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態の例を図を用いて説明する。図１、図２は、本発明の実施の形態の１例である段差パターンを有する光学素子の製造方法を説明するための図である。まず、石英基板１を用意し、その１表面（単に表面と言い、その反対側を裏面と言う）にクロムからなる遮光薄膜２を蒸着により成膜する。さらに、遮光薄膜２の上に、後に行うドライエッチングに対してマスクとなるレジスト３を塗布する（ａ）。レジスト３の塗布はスピンコータを用いて行う。
【００１７】
次に、石英基板１に形成される段差パターンのうち、一番深いパターンに対応する位置のレジスト３を露光と現像により除去し、レジスト３をマスクとしてレジスト３が除去された部分の遮光薄膜２もエッチング等により除去する（ｂ）。続いて、残ったレジスト３をマスクとして、石英基板１のドライエッチングを行い、石英基板１に堀込部４を予め定められた深さに形成する（ｃ）。（ｂ）と（ｃ）の工程は一つの工程として行ってもよい。
【００１８】
続いて、レジスト３を除去し、堀込部４を埋めるように、ネガ型フォトレジスト５を塗布する。ネガ型フォトレジスト５の塗布はスピンコータを用いて行う。このネガ型フォトレジスト５のドライエッチングのエッチングレートは、石英基板１のドライエッチングのエッチングレートに対して低い必要があるが、一般的なネガ型フォトレジストはこの条件を満足する。そして、石英基板１の裏面側から露光を行って、ネガ型フォトレジスト５を硬化させる。露光に用いる光は、ネガ型フォトレジスト５を硬化させる作用があり、かつ、石英基板１を透過するものである必要がある（ｄ）。続いて、ネガ型フォトレジスト５の現像を行うと、遮光薄膜２の表面に塗布されたネガ型フォトレジスト５は、遮光薄膜２の影響で露光されていないので除去され、堀込部４中のネガ型フォトレジスト５のみが残る（ｅ）。
【００１９】
続いて、レジスト３を表面全面に塗布する。次に、石英基板１に形成される段差パターンのうち、２番目に深いパターンに対応する位置のレジスト３を露光と現像により除去する。このとき、２番目に深いパターンに対応する場所が、残ったネガ型フォトレジスト５と隣り合う場合には、除去する部分をネガ型フォトレジスト５の部分にまで拡張し、ネガ型フォトレジスト５の上の部分の一部のレジスト３が除去されるようにする。拡張する大きさは、0.2μｍ程度で十分である（ｆ）。
【００２０】
続いて、残ったレジスト３をマスクとして、石英基板１のドライエッチングを行い、石英基板１に堀込部６を予め定められた深さに形成する。このとき、石英基板１と共にネガ型フォトレジスト５もエッチングされるが、そのエッチングレートが石英基板１のエッチングレートに対して小さいため、エッチングされる深さは、石英基板１がエッチングされる深さに対して浅くなる（ｇ）。
【００２１】
次に、レジスト３とネガ型フォトレジスト５を除去すると、深さが２段となった堀込部６が形成された石英基板１が製造される（ｈ）。これに対して、（ｄ）と同様に、堀込部６を埋めるように、ネガ型フォトレジスト５を塗布する。そして、石英基板１の裏面側から露光を行って、ネガ型フォトレジスト５を硬化させる（ｉ）。続いて、ネガ型フォトレジスト５の現像を行うと、遮光薄膜２の表面に塗布されたネガ型フォトレジスト５は、遮光薄膜２の影響で露光されていないので除去され、堀込部６中のネガ型フォトレジスト５のみが残る（ｊ）。
【００２２】
続いて、レジスト３を表面全面に塗布する。次に、石英基板１に形成される段差パターンのうち、３番目に深いパターンに対応する位置のレジスト３を露光と現像により除去する。このとき、３番目に深いパターンに対応する場所が、残ったネガ型フォトレジスト５と隣り合う場合には、除去する部分をネガ型フォトレジスト５の部分にまで拡張し、ネガ型フォトレジスト５の上の部分の一部のレジスト３が除去されるようにする（ｋ）。
【００２３】
続いて、残ったレジスト３をマスクとして、石英基板１のドライエッチングを行い、石英基板１に堀込部７を予め定められた深さに形成する。このとき、石英基板１と共にネガ型フォトレジスト５もエッチングされるが、そのエッチングレートが石英基板１のエッチングレートに対して小さいため、エッチングされる深さは、石英基板１がエッチングされる深さに対して浅くなる（ｌ）。
【００２４】
次に、レジスト３とネガ型フォトレジスト５を除去すると、深さが３段となった堀込部６が形成された石英基板１が製造される（ｍ）。続いて、遮光薄膜２を除去すると、深さが３段となった堀込部７が形成された石英基板１からなる段差パターンを有する光学素子が製造される（ｎ）。
【００２５】
以上は、３段の段差の堀込部７を有する光学素子の製造方法について説明したが、（ｍ）の後、さらに（ｉ）〜（ｍ）の工程を繰り返すことにより、４段以上の段差の堀込部を有する光学素子が製造できることは、これ以上の説明を要しないであろう。
【００２６】
また、堀込部の深さを所定の値とする方法として、予め測定されたドライエッチングのエッチングレートに応じて、エッチング時間を調整する方法を採用してもよいが、目的とする深さに達する前にエッチングを中断して、実際の堀込深さを測定し、エッチングレートを修正した上で、残る深さをエッチングするのに必要な時間だけエッチングを行うようにすれば、堀込深さを正確に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施の形態の１例である段差パターンを有する光学素子の製造方法を説明するための図である。
【図２】本発明の実施の形態の１例である段差パターンを有する光学素子の製造方法を説明するための図である。
【符号の説明】
【００２８】
１…石英基板、２…遮光薄膜、３…レジスト、４…堀込部、５…ネガ型フォトレジスト、６…堀込部、７…堀込部
【図１】
2007333927.tif 000003
【図２】
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