JP2000028812A - Diffractive optical element and method of manufacturing the same - Google Patents
Diffractive optical element and method of manufacturing the sameInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、回折光学素子及び
その製造方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a diffractive optical element and a method for manufacturing the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】回折格子は従来から分光器の分光素子と
して使用されている。その断面形状は鋸歯状で、所謂フ
レーズドタイブと呼ばれており、回折効率は100%に
達するものもある。2. Description of the Related Art A diffraction grating has been conventionally used as a spectral element of a spectroscope. The cross-sectional shape is a sawtooth shape, which is called a so-called phrased type, and some have diffraction efficiency as high as 100%.
【0003】一方、近年では回折を利用した光学素子と
して、階段状のBO(Binary Optics) 素子が注目されて
いる。即ち、BO素子はBOレンズとも呼ばれ、色消し
の効果、非球面の効果が見込まれるため、新しい光学系
への発展に大きな期待が持たれている。On the other hand, in recent years, a step-like BO (Binary Optics) element has attracted attention as an optical element utilizing diffraction. That is, the BO element is also called a BO lens, and is expected to have an achromatic effect and an aspherical effect. Therefore, there is great expectation for the development of a new optical system.
【0004】一般のスチールカメラによる写真撮影のた
めのレンズ光学系にこのBOレンズを適用するには、金
型を用いた型加工によるプラスチック及びガラスのモー
ルド法での製造が可能である。しかしながら、紫外光線
等の波長の短い光線に適用させるには、より微細な加工
及び精度を要求されるため、現在のところ型加工法、モ
ールド加工法、レンズ材料等の技術が確立されていな
い。[0004] In order to apply this BO lens to a lens optical system for photographing with a general steel camera, it is possible to produce a plastic and glass by a molding method using a mold using a mold. However, finer processing and accuracy are required for application to light having a short wavelength such as ultraviolet light, and thus, techniques such as a mold processing method, a molding method, and a lens material have not been established at present.
【0005】このように、紫外線及び遠紫外線に適用可
能な回折光学素子即ちBOレンズを作成することは困雑
なため、半導体製造用の紫外線を用いたホトリソグラフ
ィ技術とドライエッチング加工技術を用いることにより
作成が行うことが提案されている。As described above, it is difficult to produce a diffractive optical element, that is, a BO lens applicable to ultraviolet rays and far-ultraviolet rays. Therefore, it is necessary to use a photolithography technique using ultraviolet rays for semiconductor manufacturing and a dry etching technique. It is proposed that this be done by
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】BOレンズの作成に
は、基板としてガラス、石英、蛍石及びセラミックスが
用いられる。レンズの口径が小さい場合は基板の厚さも
薄く問題は殆どないが、口径が大きくなるに従って厚さ
が増加してくる。例えば、直径300mmのレンズには
少なくとも40〜50mmの厚さが必要となる。基板の
比重を2.2g/cm3 とすると、基板の重量は約6〜
8Kgにもなる。この基板の加工には、基板の端面、表
面、裏面を手作業で十分に押さえ込み、移動固定を行っ
て製造工程を行う必要がある。In the production of a BO lens, glass, quartz, fluorite and ceramics are used as a substrate. When the aperture of the lens is small, the thickness of the substrate is small and there is almost no problem, but the thickness increases as the aperture increases. For example, a lens having a diameter of 300 mm requires a thickness of at least 40 to 50 mm. Assuming that the specific gravity of the substrate is 2.2 g / cm 3 , the weight of the substrate is about 6 to
It can be as much as 8 kg. To process the substrate, it is necessary to perform a manufacturing process by sufficiently pressing down the end surface, the front surface, and the rear surface of the substrate by hand and moving and fixing the substrate.
【0007】ところが、この従来の製造法を適用すると
大きな問題が発生する。つまり、基板の重量が重いた
め、作業、ハンドリングが困難であり、面を抑えること
による傷、汚れが生じ、ホトリソグラフィ工程のスピン
コートの困難性等が生じ易い。However, when this conventional manufacturing method is applied, a serious problem occurs. That is, since the weight of the substrate is heavy, work and handling are difficult, and scratches and stains due to the suppression of the surface are likely to occur, and spin coating in the photolithography process is likely to be difficult.
【0008】本発明の目的は、上述の問題点を解消し、
製作時における作業性が良好な回折光学素子及びその製
造方法を提供することにある。An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems,
An object of the present invention is to provide a diffractive optical element having good workability at the time of manufacturing and a method of manufacturing the same.
【0009】[0009]
【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、基板の側面にハンドリ
ング及び固定に使用するための係止部を形成したことを
特徴とする。A diffractive optical element according to the present invention for achieving the above object is characterized in that a locking portion for use in handling and fixing is formed on a side surface of a substrate.
【0010】また、本発明に係る回折光学素子の製造方
法は、基板に設けた係止部を用いて前記基板をハンドリ
ング、固定することにより回折光学素子を製造すること
を特徴とする。Further, a method of manufacturing a diffractive optical element according to the present invention is characterized in that a diffractive optical element is manufactured by handling and fixing the substrate using a locking portion provided on the substrate.
【0011】[0011]
【発明の実施の形態】本発明を図示の実施例に基づいて
詳細に説明する。図1はBOレンズ1の斜視図、図2は
その概略図、図3は8段BO素子単位の拡大断面図を示
している。このBOレンズ1は石英を基板として、設計
上では直径200mm、使用波長248nmのKrFレ
ーザー光用を想定したものであり、BO素子単位即ち輪
帯の数は約18000本である。各輪帯はそれぞれ8段
の階段状のBO形状を持っている。最外殻の輪帯は、設
計値で各段の幅が0.35μm、高さが0.061μm
であり、輪帯即ち素子単位の幅と高さはそれぞれ2.8
μm、0.427μmとされている。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described in detail with reference to the illustrated embodiment. 1 is a perspective view of the BO lens 1, FIG. 2 is a schematic view thereof, and FIG. 3 is an enlarged sectional view of an 8-stage BO element unit. The BO lens 1 is designed on the basis of quartz and used for a KrF laser beam having a diameter of 200 mm and a working wavelength of 248 nm using quartz as a substrate. The number of BO element units, that is, the number of annular zones is about 18,000. Each annular zone has an eight-step staircase BO shape. The outermost annular zone has a design value of 0.35 μm in width and 0.061 μm in height at each step.
And the width and height of each annular zone, that is, the element unit, are 2.8.
μm and 0.427 μm.
【0012】BOレンズ1の作成はi線(λ=365n
m)用のステッパを使用し、クロムマスクのパターンを
BO基板上のフォトレジストに縮小焼付けし、現像され
たレジストバターンをマスクにドライエッチング法を用
いて、基板をエッチング加工することにより達成する。The BO lens 1 is made of an i-line (λ = 365n).
m), the pattern of the chrome mask is reduced and baked on the photoresist on the BO substrate by using the stepper for m), and the substrate is etched using the developed resist pattern as a mask by dry etching.
【0013】図4は3枚のマスク2、3、4を用いて分
割露光により、上記のプロセスを3回繰り返すことによ
り作成された8段のBOレンズ1の断面図である。FIG. 4 is a sectional view of an eight-stage BO lens 1 formed by repeating the above process three times by divided exposure using three masks 2, 3, and 4.
【0014】原材から切り出された基板は、規定の大き
さの円盤状に切削加工された後に、側面に溝加工が行わ
れる。図5は第1の実施例によるハンドリングのための
溝を設けたBOレンズ1の断面図であり、基板1’の厚
さは40mm、重量は約2.8kgである。ハンドリン
グのための溝5は断面コ字形とされ、基板1’の側面に
幅14mm、深さ10mmで円周状に設けられている。The substrate cut out from the raw material is cut into a disk having a predetermined size, and then a groove is formed on a side surface. FIG. 5 is a cross-sectional view of the BO lens 1 provided with a groove for handling according to the first embodiment. The thickness of the substrate 1 'is 40 mm and the weight is about 2.8 kg. The groove 5 for handling has a U-shaped cross section, and is provided on the side surface of the substrate 1 'in a circumferential shape with a width of 14 mm and a depth of 10 mm.
【0015】この溝5を設けることにより、粗研磨から
仕上げのポリッシングまでの各工程間の基板1’の移動
及び保管に際するハンドリング、取り扱いに伴う傷、汚
れ、埃の付着の防止に格段の効果がある。By providing the groove 5, handling and handling during movement and storage of the substrate 1 'during each process from rough polishing to finish polishing, and prevention of scratches, dirt and dust attached to handling are remarkable. effective.
【0016】基板1’の側面に設ける溝5の加工は、基
板1’の面形状加工の前工程として行うことが適切であ
る。溝5の形状はハンドリング器具の形状に合わせて決
めることになる。The processing of the groove 5 provided on the side surface of the substrate 1 'is suitably performed as a step prior to the processing of the surface shape of the substrate 1'. The shape of the groove 5 will be determined according to the shape of the handling device.
【0017】本実施例を適用することにより、ハンドリ
ングを人の手に頼らずに機械的に行うことが可能にな
り、(1) 製造工程の自動化、(2) クリ一ン化、(3) 組み
立ての自動化、(4) 保管の簡素化のクリーン化及び自動
化等の数知れない利点を生むことになる。By applying this embodiment, handling can be performed mechanically without relying on human hands, and (1) automation of the manufacturing process, (2) cleaning, and (3) It offers countless advantages such as automation of assembly, (4) clean and automated storage, and simplification of storage.
【0018】図6の平面図、図7の断面図に示す第2の
実施例においては、基板1’に対する溝5加工の代りに
穴加工が行われている。即ち、基板1’の側面には径1
4mmの4個の穴5が中心から対称的に設けられてお
り、穴6の深さは20mmとされている。In the second embodiment shown in the plan view of FIG. 6 and the sectional view of FIG. 7, a hole is formed instead of the groove 5 on the substrate 1 '. That is, the diameter 1 is provided on the side surface of the substrate 1 '.
Four 4 mm holes 5 are provided symmetrically from the center, and the depth of the hole 6 is 20 mm.
【0019】この穴6を利用した4本のアームによるハ
ンドリングにより、一連の研磨工程等において、先の実
施例と同様に、従来に比べて極めて傷、汚れの少ないB
Oレンズ1を製造することができる。By the handling by the four arms using the holes 6, in a series of polishing steps and the like, as in the previous embodiment, B with much less scratches and dirt than in the prior art.
The O lens 1 can be manufactured.
【0020】溝5、穴6の形状は、コの字、V字、U字
等の種々の形状が適用できる。これらはハンドリング、
チャッキングの形態により使い分けることが可能であ
る。Various shapes such as U-shape, V-shape and U-shape can be applied to the shape of the groove 5 and the hole 6. These are handling,
It can be used properly depending on the form of chucking.
【0021】図8は第3の実施例の断面図、図9は平面
図であり、ハンドリングのための凸状の突起7が基板
1’の周囲に幅14mm、奥行10mmでリング状に設
けられている。FIG. 8 is a sectional view of the third embodiment, and FIG. 9 is a plan view. A convex protrusion 7 for handling is provided in a ring shape around the substrate 1 'with a width of 14 mm and a depth of 10 mm. ing.
【0022】図10、図11に示す第4の実施例では、
基板1’の側面に直線の切削加工が行われており、幅2
8mm、最大奥行10mmのオリフラ状の段部8が中心
から対称に4個所に形成されている。In the fourth embodiment shown in FIGS. 10 and 11,
A straight cutting process is performed on the side surface of the substrate 1 ', and the width 2
An orifice-shaped step portion 8 having a length of 8 mm and a maximum depth of 10 mm is symmetrically formed at four places from the center.
【0023】この段部8を利用した4本のアームによる
ハンドリングにより、一連の研磨工程及びBO素子の作
成工程を経て、従来に比べて極めて傷、汚れの少ないB
Oレンズ1を製造することができる。また、本実施例は
四方にオリフラ状の垂直面を有するので、突当及び計測
時において、位置合わせに利用することも可能である。By handling with four arms using the stepped portion 8, a series of polishing steps and a step of forming a BO element are performed.
The O lens 1 can be manufactured. Further, since the present embodiment has the orientation flat vertical surfaces on all sides, it can be used for positioning when abutting and measuring.
【0024】第5の実施例として、BOレンズ1の回折
効率を向上させるために、BOレンズ1の表面に増透膜
即ち反射防止膜が設けられている。図12、図13はそ
れぞれ第2、第3の実施例のBO素子1の裏面に蒸着法
を用いてそれぞれ増透膜9を付着した際の断面の断面図
であり、MgF2 とA12 O3 の四層積層膜から成る増
透膜9がスパッタ蒸着されている。この増透膜9の膜厚
は272nmで、各層の平均膜厚は68nmである。回
折効率を測定したところ18%の向上がみられている。As a fifth embodiment, in order to improve the diffraction efficiency of the BO lens 1, an enhancement film, that is, an antireflection film is provided on the surface of the BO lens 1. 12, FIG. 13 is a second cross-sectional view of a cross section when attached, respectively ZoTorumaku 9 by vapor deposition on the back surface of the BO element 1 of the third embodiment, respectively, MgF 2 and A1 2 O A permeation increasing film 9 made of a three- layered film 3 is sputter-deposited. The thickness of the permeable film 9 is 272 nm, and the average thickness of each layer is 68 nm. When the diffraction efficiency was measured, an improvement of 18% was found.
【0025】この増透膜9の蒸着及び測定の際に、従来
では取付器具の押え跡が残留することがあったが、基板
1’の保持に4個所に設けたハンドリング用の穴6、突
起7を利用することにより、跡のない極めて良好な仕上
がりとなる。At the time of deposition and measurement of the permeability-enhancing film 9, a holding mark of a mounting tool may have remained in the past. However, handling holes 6 and projections provided at four positions for holding the substrate 1 ′ were provided. The use of No. 7 results in a very good finish without traces.
【0026】第1〜第4の実施例と同様の工程を経て、
ステッパの分割露光により直径200mmのBOレンズ
1を作成することができる。BOレンズ1の側面に設け
たハンドリング用の係止部を利用して、鏡筒内部に組み
込んだレンズ光学系を装着したKrFレーザー用ステッ
パを用いて、シリコン基板上への縮小焼付けと一連の半
導体製造プロセスにより、高性能の半導体装置を製造す
ることができる。Through the same steps as in the first to fourth embodiments,
The BO lens 1 having a diameter of 200 mm can be formed by the division exposure of the stepper. Utilizing a handling locking portion provided on the side surface of the BO lens 1, a KrF laser stepper equipped with a lens optical system incorporated in a lens barrel is used to perform reduction baking onto a silicon substrate and a series of semiconductors. By a manufacturing process, a high-performance semiconductor device can be manufactured.
【0027】[0027]
【発明の効果】以上説明したように本発明に係る回折光
学素子及び製造方法は、基板の側面に係止部を形成する
ことにより製造工程の改善及び品質の向上が図れる。特
に、傷、汚れ、埃の付着等の問題が格段に改善できるの
で、可視、赤外、紫外領域の回折光学素子のみならず、
遠紫外、真空紫外領域に使用する回折光学素子、回折光
学レンズの性能の向上が図れる。As described above, the diffractive optical element and the manufacturing method according to the present invention can improve the manufacturing process and quality by forming the locking portion on the side surface of the substrate. In particular, since problems such as scratches, dirt, and adhesion of dust can be remarkably improved, not only diffractive optical elements in the visible, infrared, and ultraviolet regions,
The performance of the diffractive optical element and the diffractive optical lens used in the far ultraviolet and vacuum ultraviolet regions can be improved.
【図1】BOレンズの斜視図である。FIG. 1 is a perspective view of a BO lens.
【図2】BOレンズの概念図である。FIG. 2 is a conceptual diagram of a BO lens.
【図3】BOレンズの拡大断面図である。FIG. 3 is an enlarged sectional view of a BO lens.
【図4】BOレンズの製作説明図である。FIG. 4 is a diagram illustrating the production of a BO lens.
【図5】第1の実施例の断面図である。FIG. 5 is a sectional view of the first embodiment.
【図6】第2の実施例の平面図である。FIG. 6 is a plan view of the second embodiment.
【図7】断面図である。FIG. 7 is a sectional view.
【図8】第3の実施例の平面図である。FIG. 8 is a plan view of a third embodiment.
【図9】断面図である。FIG. 9 is a sectional view.
【図10】第4の実施例の平面図である。FIG. 10 is a plan view of a fourth embodiment.
【図11】断面図である。FIG. 11 is a sectional view.
【図12】増透膜を設置したBOレンズの断面図であ
る。FIG. 12 is a sectional view of a BO lens provided with a permeable film.
【図13】増透膜を設置したBOレンズの断面図であ
る。FIG. 13 is a cross-sectional view of a BO lens provided with a permeable film.
1 BOレンズ 1’ 基板 5 溝 6 穴 7 突起 8 段部 9 増透膜 REFERENCE SIGNS LIST 1 BO lens 1 ′ substrate 5 groove 6 hole 7 protrusion 8 step 9 permeable membrane
Claims (8)
用するための係止部を形成したことを特徴とする回折光
学素子。1. A diffractive optical element, wherein a locking portion for use in handling and fixing is formed on a side surface of a substrate.
記載の回折光学素子。2. The diffractive optical element according to claim 1, wherein the locking portion is a groove or a hole.
の回折光学素子。3. The diffractive optical element according to claim 1, wherein the locking is a projection.
ハンドリング、固定することにより回折光学素子を製造
することを特徴とする回折光学素子の製造方法。4. A method for manufacturing a diffractive optical element, wherein the diffractive optical element is manufactured by handling and fixing the substrate using a locking portion provided on the substrate.
板の研磨、洗浄、接着、フォトリソグラフィ、反射防止
膜の設置、加工である請求項4に記載の回折光学素子の
製造方法。5. The method of manufacturing a diffractive optical element according to claim 4, wherein the steps of manufacturing the diffractive optical element include polishing, cleaning, bonding, photolithography, installation of an antireflection film, and processing of the substrate.
要素とした光学系。6. An optical system comprising the diffractive optical element according to claim 1 as a component.
の半導体製造用露光焼付装置。7. The exposure printing apparatus according to claim 6, wherein the optical system is incorporated.
用いて製造した半導体装置。8. A semiconductor device manufactured by using the exposure printing apparatus for manufacturing a semiconductor according to claim 7.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10207231A JP2000028812A (en) | 1998-07-07 | 1998-07-07 | Diffractive optical element and method of manufacturing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP10207231A JP2000028812A (en) | 1998-07-07 | 1998-07-07 | Diffractive optical element and method of manufacturing the same |
Publications (1)
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|---|---|
| JP2000028812A true JP2000028812A (en) | 2000-01-28 |
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ID=16536416
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10207231A Pending JP2000028812A (en) | 1998-07-07 | 1998-07-07 | Diffractive optical element and method of manufacturing the same |
Country Status (1)
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|---|---|
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1998
- 1998-07-07 JP JP10207231A patent/JP2000028812A/en active Pending
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