[发明专利]衍射光学元件

说明书

本申请是下述申请的分案申请：

发明名称：衍射光学元件以及衍射光学元件的制造方法

申请日：2006年4月21日

申请号：200610074637.0

技术领域

本发明涉及衍射光学元件以及衍射光学元件的制造方法，特别涉及具有台阶形状的元件的衍射光学元件及其制造方法。

背景技术

近年来，利用周期性微细形状来控制光的行进方向和相位的衍射光学元件的需求一直在增长。衍射光学元件的形状有多种，其中，理论上是剖面为锯齿形状的元件其衍射效率高，但是，实际近似该锯齿形状的台阶形状的元件要容易制作，并多被使用。一般地，作为制造具有台阶形状的衍射光学元件的方法，公知有如下的方法：利用半导体的微细加工技术，使用m(m为自然数)片掩模图形反复进行曝光、显影、刻蚀的一系列工艺过程，制造2m级的衍射光学元件(例如，参照专利文献1、非专利文献1)。

在这样的制造方法中，公知有如下方法：在制作图形的最小线宽比光刻的分辨力细的图形的情况下，如图11(a)所示，将8级台阶形状作成4级或者2级，扩大台阶的宽度(例如，参照非专利文献2)。此时，在以8级和4级的台阶形状来近似透镜曲面的情况下，在8级台阶形状和4级台阶形状的交界线处，光的相位产生偏移，结果透镜的光学特性恶化。为了防止这种光学特性的恶化，在非专利文献2中公开了如下方法：调整台阶形状的台阶高差(高度)或者宽度(间隔)，进行相位校正。

图11(b)表示了调整台阶高差的相位校正。在图11(b)中，将4级台阶形状的高度向朝向下级的方向校正λ/16，将2级台阶形状的高度再校正λ/8。图11(c)表示了调整宽度的相位校正。在图11(c)中，将4级台阶形状向靠近8级台阶形状的方向校正λ/8，将2级台阶形状向靠近4级台阶形状的方向再校正λ/4(共计λ/8+λ/4)。

[专利文献1]特开平11-14813号公报

[非专利文献1]佐佐木浩纪，其他6人，“光源与硅微透镜的高精度安装技术”，电子安装学会杂志，2002年，Vol5，No.5，p.466-472

[非专利文献2]Yuko Orihara，Werner Klaus，Makoto Fujino，andKashiko Kodate，“Optimization and application of hybrid-levelbinary zone plates”，Appl.Opt.40，5877-5885(2001).

但是，图11(b)、(c)所示的相位校正中存在以下所示的问题。

(1)利用台阶高差进行的相位校正

虽然在8级的台阶形状中，通常通过λ/8、λ/4、λ/2的深度的刻蚀来制作台阶形状，但是，在8级和4级的交界线处需要形成λ/16的台阶高差，需要追加刻蚀步骤。此外，为了该追加步骤，就需要追加1片或2片掩模图形。

(2)利用宽度进行的相位校正

为了使8级和4级或者4级和8级的交界线缩短，如图11(c)所示，需要形成更细的线宽。通常，因为级数的转换部分在分辨极限部分进行，所以实质上不可能制作出线宽更细的部分。

发明内容

本发明是鉴于现有的衍射光学元件的制造方法所具有的上述问题点而进行的，本发明的目的在于：提供一种可不追加刻蚀步骤、还不受光刻的分辨力的限制地来进行相位校正的、新的并且被改良了的衍射光学元件以及衍射光学元件的制造方法。

为了解决上述课题，按照本发明的第1观点，提供了一种衍射光学元件。本发明的衍射光学元件是在1个衬底上形成具有n级台阶形状的元件以及具有m级台阶形状的元件(n>m)的衍射光学元件，其特征在于：所述m级台阶形状的第1级形成在与所述n级台阶形状的第2级相同的级上。

按照这种结构，进行刻蚀的台阶高差可只作成1级的台阶高差来制作台阶形状，不需要进行掩模图形或者刻蚀的追加工艺，就可制作相位校正的多级型衍射光学元件。此外，因为横向的相位校正是扩大距离的方向，所以，即使线宽是光刻的极限区域，也可进行制作。

本发明的衍射光学元件中，所述m级台阶形状的所有级都形成在与所述n级台阶形状的某一级相同的级上。

此外，所述n级台阶形状和m级台阶形状的相位校正是(1/m-1/n)π，台阶高差方向的相位校正是Aπ(将朝向下级的方向作为正)，台阶高差方向和垂直方向的相位校正是Bπ(将所述m级台阶形状靠近所述n级台阶形状的方向作为正)，设成A>1/m-1/n、A+B＝1/m-1/n。