CN111512191B - 主衍射光栅的制造装置及制造方法 - Google Patents

主衍射光栅的制造装置及制造方法 Download PDF

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Abstract

一种主衍射光栅的制造装置及制造方法，所述主衍射光栅的制造装置包括光源部与反射构件(11)。光源部朝主基板(101)的基板表面照射光，由此形成第一干涉条纹。反射构件(11)使反射由主基板(101)的基板表面反射的来自光源部的光，而再次朝基板表面侧引导，由此形成第二干涉条纹。在主基板(101)的基板表面形成基于第一干涉条纹及第二干涉条纹的抗蚀剂图案。

Description

主衍射光栅的制造装置及制造方法
技术领域
本发明涉及一种成为制造复制衍射光栅(replica diffraction grating)时的母模的主衍射光栅的制造装置及制造方法。
背景技术
当对衍射光栅进行量产时等，制作主衍射光栅，使用所述主衍射光栅来制作复制衍射光栅的方法广为人知(例如，参照下述专利文献1)。
当制作主衍射光栅时，首先在成为主衍射光栅的本体的主基板的基板表面形成光致抗蚀剂层，对所述光致抗蚀剂层进行曝光，由此在表面形成抗蚀剂图案。而且，将所述抗蚀剂图案作为掩模进行蚀刻，由此在基板表面形成具有火焰状(锯齿状)的光栅槽的光栅图案。其后，使金属薄膜在光栅图案上成膜，由此可制作利用所述金属薄膜来形成有光栅面的主衍射光栅。
当使用以所述方式制作的主衍射光栅来制作复制衍射光栅时，首先在主衍射光栅中的金属薄膜的表面(光栅面)形成脱模剂层，使金属薄膜在所述脱模剂层上成膜。而且，将热硬化型环氧树脂等粘合剂涂布在成为复制衍射光栅的本体的复制基板的表面，经由所述粘合剂来将复制基板粘合在形成在主衍射光栅的表面的金属薄膜。
其后，在脱模剂层中进行剥离，由此可将脱模剂层上的金属薄膜从主基板转印至复制基板，而制作复制衍射光栅。在继续制作复制衍射光栅的情况下，在主衍射光栅的表面再次形成脱模剂层，使金属薄膜在所述脱模剂层上成膜后，进行与所述相同的作业。
[现有技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]日本专利特开2014-215375号公报
发明内容
[发明所要解决的问题]
如上所述，主衍射光栅成为制造复制衍射光栅时的母模，使用主衍射光栅所制造的复制衍射光栅成为正规品。但是，也可以不使用主衍射光栅，将复制衍射光栅作为母模来对复制衍射光栅进行复制，由此制造伪造品。以往，存在针对以所述方式伪造的复制衍射光栅，无法确认是否为伪造品的问题。
本发明是鉴于所述实际情况而形成的发明，其目的在于提供一种可容易地确认复制衍射光栅是否为伪造品的主衍射光栅的制造装置及制造方法。
[解决问题的技术手段]
(1)本发明的主衍射光栅的制造装置是成为制造复制衍射光栅时的母模的主衍射光栅的制造装置，包括光源部与反射构件。所述光源部朝主基板的基板表面照射光，由此形成第一干涉条纹。所述反射构件使反射由所述主基板的基板表面反射的来自所述光源部的光，而再次朝所述基板表面引导，由此形成第二干涉条纹。在所述主基板的基板表面形成基于所述第一干涉条纹及所述第二干涉条纹的抗蚀剂图案。
根据此种构成，不仅使用通过朝主基板的基板表面照射光所形成的第一干涉条纹，也使用通过利用反射构件使反射由主基板的基板表面反射的光，而再次朝基板表面引导所形成的第二干涉条纹，在主基板的基板表面形成抗蚀剂图案。在将以所述方式制造的主衍射光栅作为母模来制造复制衍射光栅的情况下，若从特定方向对所述复制衍射光栅的光栅面照射特定波长的光，则与来自反射构件的反射光对应的形状的记号在特定方向上映出。因此，可根据记号是否映出，而容易地确认复制衍射光栅是否为伪造品。
(2)所述反射构件也可以配置在相对于来自所述光源部的光的光轴，沿着与第一干涉条纹延长的方向平行的方向偏离的位置。
根据此种构成，当从特定方向对将已制造的主衍射光栅作为母模所制造的复制衍射光栅的光栅面照射了特定波长的光时，在与所述光栅面的波长的分散方向不同的方向上映出记号。由此，能够以与未映出记号的情况相同的性能使波长分散，因此可防止复制衍射光栅的原本的性能受损。
(3)本发明的主衍射光栅的制造方法是成为制造复制衍射光栅时的母模的主衍射光栅的制造方法，包括抗蚀剂图案形成步骤、光栅图案形成步骤、以及成膜步骤。在所述抗蚀剂图案形成步骤中，通过从光源部朝主基板的基板表面照射光来形成第一干涉条纹，并且利用反射构件使反射由所述主基板的基板表面反射的来自所述光源部的光，通过再次朝所述基板表面引导来形成第二干涉条纹，而在所述主基板的基板表面形成基于所述第一干涉条纹及所述第二干涉条纹的抗蚀剂图案。在所述光栅图案形成步骤中，将所述抗蚀剂图案作为掩模进行蚀刻，由此在所述主基板的基板表面形成具有光栅槽的光栅图案。在所述成膜步骤中，使金属薄膜在所述光栅图案上成膜。
[发明的效果]
根据本发明，在将已制造的主衍射光栅作为母模来制造复制衍射光栅的情况下，若从特定方向对所述复制衍射光栅的光栅面照射特定波长的光，则与来自反射构件的反射光对应的形状的记号在特定方向上映出，因此可根据记号是否映出，而容易地确认复制衍射光栅是否为伪造品。
附图说明
图1是阶段性地表示本发明的一实施方式的主衍射光栅的制造方法的概略剖面图。
图2是表示主衍射光栅的制造装置的一例的概略图。
图3是用于对形成第二干涉条纹的方法进行说明的概略平面图。
图4是用于对形成第二干涉条纹的方法进行说明的概略侧面图。
图5是用于对使全息图(hologram)再生时的形态进行说明的概略图。
[符号的说明]
1：主衍射光栅的制造装置
2：激光源
3：平面镜
4：分束器
5：第一光源部
6：第二光源部
7：平面镜
8：空间滤波器
9：凹面镜
10：平面镜
11：反射构件
12：全息图再生用光源
13：介质
81：聚光透镜
82、821、822：针孔
83：反射面
100：主衍射光栅
101：主基板
102：光致抗蚀剂层
103：光栅图案
104：金属薄膜
111：反射面
200：复制衍射光栅
201：光栅面
D1：方向(波长的分散方向)
D2：方向
具体实施方式
1.主衍射光栅的制造方法
图1是阶段性地表示本发明的一实施方式的主衍射光栅100的制造方法的概略剖面图。主衍射光栅100在对衍射光栅进行量产时等用作母模，可使用所述主衍射光栅来制作多个复制衍射光栅。
当制作主衍射光栅100时，首先如图1(a)及图1(b)所示，在主基板101的基板表面形成光致抗蚀剂层102(抗蚀剂层形成步骤)。作为主基板101，例如可使用包含BK7或石英玻璃等的玻璃基板。
形成在主基板101的基板表面的光致抗蚀剂层102例如使用全息曝光法等来对干涉条纹进行曝光，由此如图1(c)所示，在其表面形成抗蚀剂图案(抗蚀剂图案形成步骤)。在本实施方式中，在所述抗蚀剂图案形成步骤中的抗蚀剂图案的形成方法中具有特征。抗蚀剂图案的具体的形成方法将后述。
对形成有抗蚀剂图案的主基板101的表面实施蚀刻，由此如图1(d)所示，在基板表面形成具有光栅槽的光栅图案103。作为蚀刻的方法，例如可例示离子束蚀刻。将抗蚀剂图案作为掩模进行蚀刻，由此如图1(d)所示，可在主基板101的基板表面形成火焰状(锯齿状)的光栅槽(光栅图案形成步骤)。
其后，在光栅图案103上形成金属薄膜104，由此光栅图案103整体被金属薄膜104覆盖，在所述金属薄膜104的表面形成光栅面(成膜步骤)。金属薄膜104例如可通过铝、金或铂等而在光栅图案103上成膜。
通过如上所述的制作步骤，可制作具有用于将金属薄膜转印至复制衍射光栅的复制基板的主基板101的主衍射光栅100。所制作的主衍射光栅100如图1(e)所示，变成在主基板101的基板表面上形成有金属薄膜104的构成。
2.主衍射光栅的制造装置
图2是表示主衍射光栅100的制造装置1的一例的概略图。所述制造装置1包括：激光源2、平面镜3、分束器4、平面镜7、空间滤波器(spatial filter)8、凹面镜9及平面镜10等。第一光源部5及第二光源部6包含空间滤波器8及凹面镜9等，且为相同的构件相互对称配置的构成。
从激光源2射出的激光由平面镜3反射后，射入分束器4。此时，由分束器4反射的激光由一侧的平面镜7反射而被朝第一光源部5侧引导，透过了分束器4的激光由另一侧的平面镜7反射而被朝第二光源部6侧引导。在第一光源部5及第二光源部6的各自中，来自分束器4的激光均射入空间滤波器8。
空间滤波器8包含聚光透镜81及针孔82。射入空间滤波器8的激光由聚光透镜81来聚光，并穿过配置在其聚光位置的针孔82。由此，可抑制干涉条纹中产生的噪声，因此可更良好地形成抗蚀剂图案。
穿过了空间滤波器8的激光由凹面镜9反射，由此变成平行光后，由平面镜10反射而被朝主基板101侧引导。如上所述，在主基板101的基板表面事先形成有光致抗蚀剂层102，来自平面镜10的激光照射至所述光致抗蚀剂层102，由此形成抗蚀剂图案。
此时，从第一光源部5及第二光源部6两者对光致抗蚀剂层102照射激光，由此通过两光束干涉而获得干涉条纹，与所述干涉条纹对应的部位的抗蚀剂进行感光。但是，并不限于两光束干涉，也可以是如通过使三光束以上进行干涉来形成干涉条纹的构成。
如此，激光源2、平面镜3、分束器4、平面镜7、第一光源部5及第二光源部6、平面镜10构成用于通过朝主基板101的基板表面照射激光来形成干涉条纹(第一干涉条纹)的光源部。在本实施方式中，将有别于第一干涉条纹来形成第二干涉条纹，在主基板101的基板表面形成基于第一干涉条纹及第二干涉条纹的抗蚀剂图案这一点作为特征。
3.第二干涉条纹的形成方法
图3及图4是用于对形成第二干涉条纹的方法进行说明的概略图。图3表示概略平面图，图4表示概略侧面图。在图3及图4中，为了容易理解说明，简略地表示针孔82与主基板101的位置关系，省略一部分的构件。
从各针孔82朝向主基板101的基板表面的激光的光轴如图3所示，相对于与基板表面垂直的方向对称地延长。所述第一干涉条纹通过从各针孔82朝主基板101的基板表面(光致抗蚀剂层102上)直接照射的激光相互干涉来形成。以所述方式形成的第一干涉条纹沿着相对于一对针孔82排列的方向D1垂直的方向D2延长，所述方向D2成为最终制作的主衍射光栅100的光栅图案103中的各光栅槽延长的方向。另一方面，方向D1成为最终制作的主衍射光栅100的光栅图案103中的波长的分散方向。所述分散方向与将主衍射光栅100作为母模所制作的复制衍射光栅中的波长的分散方向一致。
第二干涉条纹通过使由主基板101的基板表面反射的激光再次朝基板表面侧反射来形成。因此，在本实施方式中，设置有用于使由主基板101的基板表面反射的激光反射，而再次朝基板表面侧引导的反射构件11。
如图4所示，反射构件11相对于位于与基板表面垂直的轴上的针孔82，朝与波长的分散方向D1垂直的方向D2错开来配置。由此，在避开到达主基板101的基板表面的光束区域的位置配置有反射构件11。即，反射构件11配置在相对于激光的光轴，沿着与第一干涉条纹延长的方向D2平行的方向偏离的位置(沿着相对于波长的分散方向正交的方向偏离的位置)。另外，在图3中，为了容易理解说明，在与实际不同的位置表示反射构件11的位置。
如图3所示，当形成第二干涉条纹时，穿过了一侧的针孔821的激光(由虚线表示)由主基板101的基板表面反射后，由反射构件11的反射面111反射，而再次被朝基板表面侧引导。穿过了另一侧的针孔822的激光(由实线表示)由主基板101的基板表面反射后，由一侧的针孔821中的开口的边缘部反射，而再次被朝基板表面侧引导。由此，穿过了一侧的针孔821的激光与穿过了另一侧的针孔822的激光在光程长度变成相同的位置上相互干涉，而形成第二干涉条纹。
在本实施方式中，在针孔821中的开口的边缘部形成有例如包含铝等金属的反射面83。由此，穿过了另一侧的针孔822的激光(由实线表示)由一侧的针孔821中的反射面83反射，而被朝基板表面侧引导。但是，并不限于此种构成，用于使穿过了另一侧的针孔822的激光朝基板表面侧反射的反射构件也可以设置在一侧的针孔821的附近。
如此，在本实施方式中，可通过从激光源2射出激光来同时形成第一干涉条纹及第二干涉条纹。由此，在抗蚀剂图案形成步骤中，在主基板101的基板表面形成基于第一干涉条纹及第二干涉条纹的抗蚀剂图案。其结果，在光栅图案形成步骤中，在主基板101的基板表面形成将反射构件11的存在以全息图的形式加入的光栅图案103。
在将最终制作的主衍射光栅100作为母模来制作复制基板的情况下，若从特定方向对所述复制基板的光栅面照射特定波长的光，则与来自反射构件11的反射光对应的形状的记号在特定方向上映出，由此使全息图再生。
4.全息图的再生
图5是用于对使全息图再生时的形态进行说明的概略图。当使全息图再生时，从全息图再生用光源12朝复制衍射光栅200的光栅面201照射特定波长的光。照射至复制衍射光栅200的光栅面201的光朝与其照射方向对应的特定的方向反射。因此，若在光的反射方向上配置纸等介质13，则可使全息图随着反射光而在所述介质13上再生。
再生的全息图变成与来自反射构件11的反射光对应的形状的记号。因此，例如在反射构件11包含具有均匀的反射率的圆形的反射面111的情况下，圆形的记号随着反射光而在介质13上映出。根据基于记号是否在介质13上映出，而容易地确认复制衍射光栅200是否为伪造品的观点，优选在反射构件11的反射面111部分地形成反射率不同的肖形部(未图示)。在此情况下，肖形部的形状作为记号而在介质13上映出。
5.作用效果
(1)在本实施方式中，不仅使用通过朝主基板101的基板表面照射激光所形成的第一干涉条纹，也使用通过利用反射构件11使由主基板101的基板表面反射的激光反射，而再次朝基板表面引导所形成的第二干涉条纹，在主基板101的基板表面形成抗蚀剂图案。在将以所述方式制造的主衍射光栅100作为母模来制造复制衍射光栅200的情况下，若从特定方向对所述复制衍射光栅200的光栅面201照射特定波长的光，则与来自反射构件11的反射光对应的形状的记号随着反射光而在特定方向上映出。因此，可根据记号是否映出，而容易地确认复制衍射光栅200是否为伪造品。
(2)在本实施方式中，反射构件11配置在相对于来自各针孔82的激光的光轴，沿着与第一干涉条纹延长的方向D2平行的方向偏离的位置。因此，当从特定方向对将已制造的主衍射光栅100作为母模所制造的复制衍射光栅200的光栅面201照射了特定波长的光时，在与所述光栅面201的波长的分散方向D1不同的方向上映出记号。由此，能够以与未映出记号的情况相同的性能使波长分散，因此可防止复制衍射光栅200的原本的性能受损。
(3)反射构件11也可以配置在凹面镜9与主基板101的基板表面之间。在此情况下，通过凹面镜9来使激光变成平行光，因此利用反射构件11使平行光反射，再次朝基板表面引导，由此可形成第二干涉条纹。在以所述方式形成第二干涉条纹的情况下，当从特定方向对将已制造的主衍射光栅100作为母模所制造的复制衍射光栅200的光栅面201照射了特定波长的光时，在相对于所述光栅面201的波长的分散方向D1进一步分离的位置映出记号。由此，可有效地防止复制衍射光栅200的原本的性能受损。
6.变形例
在以上的实施方式中，对如光源部包含平面镜7及平面镜10的构成进行了说明。但是，并不限于此种构成，光源部只要是如可形成干涉条纹的构成，则也可以省略所述任一个构件，也可以包含其他构件。
主衍射光栅100及复制衍射光栅200并不限于在平面上形成有光栅图案的平面衍射光栅，也可以是在凹弯曲面上形成有光栅图案的凹面衍射光栅。

Claims (6)

1.一种主衍射光栅的制造装置，是成为制造复制衍射光栅时的母模的主衍射光栅的制造装置，其特征在于包括：
光源部，用于朝主基板的基板表面照射光，由此形成第一干涉条纹；以及
反射构件，用于使反射由所述主基板的基板表面反射的来自所述光源部的光，而再次朝所述基板表面引导，由此形成第二干涉条纹；
在所述主基板的基板表面形成基于所述第一干涉条纹及所述第二干涉条纹的抗蚀剂图案。
2.根据权利要求1所述的主衍射光栅的制造装置，其特征在于，
所述反射构件配置在相对于来自所述光源部的光的光轴，沿着与所述第一干涉条纹延长的方向平行的方向偏离的位置。
3.根据权利要求2所述的主衍射光栅的制造装置，其特征在于，
所述光源部具有聚光透镜、由所述聚光透镜所聚集的光穿过的针孔、以及用于使穿过了所述针孔的光变成平行光的凹面镜，
所述反射构件配置在所述凹面镜与所述主基板的基板表面之间。
4.一种主衍射光栅的制造方法，是成为制造复制衍射光栅时的母模的主衍射光栅的制造方法，其特征在于包括：
抗蚀剂图案形成步骤，通过从光源部朝主基板的基板表面照射光来形成第一干涉条纹，并且利用反射构件使反射由所述主基板的基板表面反射的来自所述光源部的光，通过再次朝所述基板表面引导来形成第二干涉条纹，而在所述主基板的基板表面形成基于所述第一干涉条纹及所述第二干涉条纹的抗蚀剂图案；
光栅图案形成步骤，将所述抗蚀剂图案作为掩模进行蚀刻，由此在所述主基板的基板表面形成具有光栅槽的光栅图案；以及
成膜步骤，使金属薄膜在所述光栅图案上成膜。
5.根据权利要求4所述的主衍射光栅的制造方法，其特征在于，
所述反射构件配置在相对于来自所述光源部的光的光轴，沿着与所述第一干涉条纹延长的方向平行的方向偏离的位置。
6.根据权利要求5所述的主衍射光栅的制造方法，其特征在于，
所述光源部具有聚光透镜、由所述聚光透镜所聚集的光穿过的针孔、以及用于使穿过了所述针孔的光变成平行光的凹面镜，
所述反射构件配置在所述凹面镜与所述主基板的基板表面之间。
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