[发明专利]光学元件的制造方法及光学元件

说明书

技术领域

本发明涉及具有偏振光分离功能的光学元件的制造方法及光学元件。

背景技术

以往，作为一个具有偏振光分离功能的光学元件，已知有线栅型偏振光分离元件。这样的光学元件经由例如以下的工序进行制造。首先，通过光刻法、蚀刻法等在透光性基板上形成凹凸结构作为衍射结构部。其次，形成覆盖凹凸结构的表面的铝膜。接下来，通过光刻法、蚀刻法等对成膜的铝膜进行图案形成，在凹凸结构上形成条纹状的金属细线(例如，参照专利文献1)。

专利文献1：日本特开2006-133275号公报

在上述现有的光学元件的制造方法中，在通过光刻法、蚀刻法对覆盖基板的凹凸结构的铝膜进行图案形成时，首先形成覆盖铝膜的抗蚀剂。然后使抗蚀剂曝光，以使其成为要形成的金属细线的图案。

但是，在衍射结构部的凹凸面中，深度需要为最低100nm左右，相对于这样的凹凸，无法薄且一致地涂敷超微细加工用的低粘度抗蚀剂。为了在凸部(从基板侧突出的部分)上残留充分厚度的抗蚀剂，只能用抗蚀剂填补凹部(向基板侧凹陷的部分)。其结果，在凹部与凸部上，抗蚀剂的深度大不相同。

于是，曝光时在凹部和凸部上产生抗蚀剂内的光吸收量的差异，在凹部上曝光量不足，在凸部上曝光量过剩，残留在凹部上的抗蚀剂的短边方向的宽度宽，残留在凸部上的抗蚀剂的短边方向的宽度窄。

然后，使用其进行蚀刻而形成的金属细线的短边方向的宽度也同样不一致，在这样的金属细线中，产生作为偏振光元件的透射率或对比率(消光比)无法充分提高的课题。

另外，虽然不依靠光刻法而通过纳米压印法能够形成金属细线形成用的抗蚀剂，但是将适合于蚀刻的带底的抗蚀剂图案相对于凹凸面对准的同时进行压印是极难的工作，批量生产率等明显受损。

发明内容

因此，本发明提供一种在基板的衍射结构部形成一致的细线并能够提高光学性能的光学元件的制造方法及光学元件。

为了解决上述课题，本发明的光学元件具备：基板；由交替形成在所述基板的一面上的多个凹部及凸部构成的衍射结构部；沿所述衍射结构部的表面以规定的间距形成的多个栅格部；在所述栅格部上沿所述栅格部的延伸方向设置的细线，所述光学元件具有对入射光进行偏振光分离的功能，所述光学元件的制造方法的特征在于，具有：在所述基板的一面上形成所述栅格部的栅格部形成工序；在形成有所述栅格部的所述基板的一面上形成与所述衍射结构部对应的衍射结构部用抗蚀剂图案的衍射结构部用抗蚀剂图案形成工序；通过隔着所述衍射结构部用抗蚀剂图案对所述基板沿厚度方向进行各向异性蚀刻来形成所述衍射结构部的衍射结构部蚀刻工序；从相对于形成有所述衍射结构部的所述基板的一面的倾斜方向堆积反射材料而在所述栅格部形成所述细线的细线形成工序。

由于通过如此制造，能够在基板的一面为平坦的状态下形成栅格部，因此能够形成短边方向的宽度一致的栅格部。并且，在形成有一致宽度的栅格部的基板的一面中，对未覆盖抗蚀剂的部分沿基板的厚度方向进行各向异性蚀刻。由此，栅格部的短边方向的宽度不变，而未覆盖抗蚀剂的部分成为衍射结构部的凹部，覆盖抗蚀剂的部分成为衍射结构部的凸部。因此，根据本发明的制造方法，能够使形成在凹部上的栅格部的短边方向的宽度与形成在凸部上的栅格部的短边方向的宽度一致。即，能够在衍射结构部的凹部与凸部上形成短边方向的宽度一致的栅格部，能够提高光学元件的光学性能。

另外，本发明的光学元件的制造方法的特征在于，所述栅格部形成工序具有：在所述基板的一面上通过光刻法形成与所述栅格部对应的栅格部用抗蚀剂图案的栅格部用抗蚀剂图案形成工序；隔着所述栅格部用抗蚀剂图案对所述基板沿厚度方向进行各向异性蚀刻的栅格部蚀刻工序。

通过如此制造，能够在基板的一面为平坦的状态下形成栅格部用抗蚀剂图案。因此，能够使形成栅格部用抗蚀剂图案时的曝光条件一致，能够形成与栅格部的图案对应的短边方向的宽度一致的条纹状的抗蚀剂图案。

另外，本发明的光学元件的制造方法的特征在于，所述栅格部形成工序与所述衍射结构部形成工序中的所述各向异性蚀刻是使用相同的蚀刻气体的干蚀刻。

通过如此制造，与使用不同种类的蚀刻气体的情况相比，能够简化制造工序及制造装置，提高生产性，降低制造成本。

另外，本发明的光学元件的制造方法的特征在于，所述栅格部用抗蚀剂图案形成工序具有：在所述基板的一面上形成抗蚀剂层的工序；通过双光束干涉曝光使所述抗蚀剂层曝光的工序；对曝光了的所述抗蚀剂层进行显影的工序。