CN1310346A - 全息光栅 - Google Patents
全息光栅 Download PDFInfo
- Publication number
- CN1310346A CN1310346A CN00133647.9A CN00133647A CN1310346A CN 1310346 A CN1310346 A CN 1310346A CN 00133647 A CN00133647 A CN 00133647A CN 1310346 A CN1310346 A CN 1310346A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- grating
- groove
- mainboard
- holographic
- depth
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 claims description 35
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 32
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 28
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 25
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 claims description 13
- 239000005304 optical glass Substances 0.000 claims description 10
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 claims description 9
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 5
- 238000010023 transfer printing Methods 0.000 claims description 5
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 claims description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 claims description 2
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 5
- 238000002156 mixing Methods 0.000 abstract description 4
- 239000000758 substrate Substances 0.000 abstract 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 13
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 10
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 9
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 description 7
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 7
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 7
- 239000007767 bonding agent Substances 0.000 description 6
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 6
- 206010040844 Skin exfoliation Diseases 0.000 description 5
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 4
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 4
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 4
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 3
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 3
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 3
- 238000001771 vacuum deposition Methods 0.000 description 3
- 206010018612 Gonorrhoea Diseases 0.000 description 2
- 239000004809 Teflon Substances 0.000 description 2
- 229920006362 Teflon® Polymers 0.000 description 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 2
- 150000001398 aluminium Chemical class 0.000 description 2
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 2
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 2
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000007738 vacuum evaporation Methods 0.000 description 2
- 241000039400 Aderus Species 0.000 description 1
- 241000408655 Dispar Species 0.000 description 1
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 1
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical class OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000511976 Hoya Species 0.000 description 1
- 229920000877 Melamine resin Polymers 0.000 description 1
- 239000004640 Melamine resin Substances 0.000 description 1
- 102000047724 Member 2 Solute Carrier Family 12 Human genes 0.000 description 1
- 108091006621 SLC12A1 Proteins 0.000 description 1
- 108091006620 SLC12A2 Proteins 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001807 Urea-formaldehyde Polymers 0.000 description 1
- 239000002419 bulk glass Substances 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 238000001723 curing Methods 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 239000004519 grease Substances 0.000 description 1
- 230000003760 hair shine Effects 0.000 description 1
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 1
- 238000013007 heat curing Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 235000013824 polyphenols Nutrition 0.000 description 1
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000005361 soda-lime glass Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 238000004506 ultrasonic cleaning Methods 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/0005—Production of optical devices or components in so far as characterised by the lithographic processes or materials used therefor
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/12—Generating the spectrum; Monochromators
- G01J3/18—Generating the spectrum; Monochromators using diffraction elements, e.g. grating
- G01J3/1838—Holographic gratings
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
- G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
- G03H1/02—Details of features involved during the holographic process; Replication of holograms without interference recording
- G03H1/0276—Replicating a master hologram without interference recording
- G03H1/028—Replicating a master hologram without interference recording by embossing
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
- G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
- G03H1/02—Details of features involved during the holographic process; Replication of holograms without interference recording
- G03H1/024—Hologram nature or properties
- G03H1/0244—Surface relief holograms
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
- G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
- G03H1/02—Details of features involved during the holographic process; Replication of holograms without interference recording
- G03H1/0276—Replicating a master hologram without interference recording
- G03H2001/0296—Formation of the master hologram
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
- G03H2260/00—Recording materials or recording processes
- G03H2260/50—Reactivity or recording processes
- G03H2260/63—Indirect etching, e.g. lithography
Abstract
一种全息光栅,其中相对在光致抗蚀层2上,按照大于所需槽的深度的值通过曝光方式形成的衍射光栅图形,沿与抗蚀图形的刻线方向相垂直,并且相对主板的法线方向的斜上的方向,借助按照O2/(CF4+O2)在0.1～0.9的比例范围而适当混合的CF4与O2的混合气体,进行蚀刻处理,直至光致抗蚀层2完全消失,直接在光学玻璃主板1上,刻线而形成所需深度的槽。该全息光栅具有耐久性,漫射光值优良,衍射效率较高,并且较宽波段的衍射变化较小。
Description
本发明涉及作为分光仪或分波器中所采用的波长分离/选择器件的光栅(衍射光栅)，本发明特别是涉及采用全息曝光法制作的全息光栅。
全息光栅(衍射光栅)为分光仪与分波器等中所采用的波长的分离/选择器件。如果对其制作方法进行区分，则人们知道有下述的机械方法，以及全息曝光法，该机械方法通过刻线蚀刻等，以机械方式对光栅槽进行刻线，该全息曝光法借助2个光束的干涉，对涂敷于主板上的光致光致抗蚀层进行曝光，显影处理，制成截面形状为正弦波形状的抗蚀图形。其中，全息曝光法制作的衍射光栅统称为“全息光栅”。
由于光栅为精密机械，另外在制作中，要求较多的步骤，故一般其制作要求从数十个小时到数百个小时的较长时间，并且不能够大量生产。于是，其单价为数百万日元的高价，另外也无法避免性能的个体差异。因此，采用1个原始光栅，通过树脂复制，制作阴型光栅，接着制作采用该阴型光栅而再次复制形成的复制光栅，将其供给市场。
作为复制光栅的大批量生产方法，一般是在阴型光栅的光栅面上形成作为脱模剂的较薄的油膜或金、白金等的附着力较弱的金属膜，通过真空蒸镀方式在其上形成铝薄膜，之后在该铝薄膜上，通过粘接剂粘接复制主板(玻璃主板)，在粘接剂硬化之后，通过母模与玻璃主板剥离开。铝薄膜朝向玻璃主板一侧移动，其结果是，获得转印有阴型光栅的光栅槽的复制光栅。
但是，这样的转印方法无法承受大批量生产。即，①由于在原始光栅上，通过全息曝光法，制作光栅槽，故通过树脂形成涂敷于主板表面上的光致抗蚀层，强度较低，②主板与光致抗蚀层之间的密合力比单一材料的低，③因主板与光致抗蚀层的膨胀系数、强度、硬度不同等的原因，在剥离的阶段，容易产生破损，比如，在剥离时，光栅槽产生缺损，或光致抗蚀层开裂，整个光致抗蚀层与主板剥离，其结果是，无法采用1块原始光栅，只能获得10个复制品。另外，原始光栅的破损也频繁，此外制作效率较差。
为了避免这样的剥离作业的不利情况，人们考虑可采用下述的原始光栅，制作复制品，该原始光栅不在光致抗蚀层上，而是在主板本身上直接刻线而形成光栅槽，故尝试下述的方法。比如，人们知道有下述的方式，即在设置于主板上的光致抗蚀层上进行曝光处理之后，通过公知的反应性离子束蚀刻法(RIBE法)，进行蚀刻处理，直至光致抗蚀层完全消失，按照原样，将光致抗蚀层上的光栅图形转印到主板本身上，但是由于在该方法中，蚀刻造成的损坏较大，形成很差的光栅槽，所转印的槽形状较差，未获得衍射效率，或光栅槽的表面粗糙度也更大于抗蚀图形时的场合，散射光成分增加，漫射光加大，不适合用于分光器，整个光栅的表面白浊化，外观的商品价值变差，只能够制作市场不接受的产品。
作为深入研究的结果，本申请的发明人发现相对光学玻璃主板，采用作为反应性离子束蚀刻用的抗蚀气体的，氟系气体与O2的混合气体，可在主板上良好地直接刻线。此外，此时，在光致抗蚀层上通过曝光方式制作的光栅的槽图形的槽的深度为最终要形成的槽的深度的1倍以上。
在一般所采用的反应性离子束蚀刻法中，，由蚀刻气体的种类与主板或光致抗蚀层的材质确定的选择比=(相对主板的蚀刻速度)/(相对光致抗蚀层的蚀刻速度)多数会成为问题。比如，由于上述选择比，不对作为蚀刻的对象的主板进行切削，生产效率变差，或与此相反，对该主板稍稍切削，光栅槽的截面形状不是所需的形状。于是，通常，按照主板的蚀刻速度大于或等于光致抗蚀层的相应速度的方式，使蚀刻气体为卤素气体等的混合气体等，调整选择比。
但是，本申请的发明人想到了本申请的发明的制作方式，即通过采用与按照上述方式进行调整相反的方式，可良好地对光学玻璃主板进行蚀刻。即，在于光学主板上的光致抗蚀层上，制作其深度大于预先最终所需的蚀刻槽深度的抗蚀图形时，将按照相对光致抗蚀层的蚀刻速度大于相对主板的相应速度的方式进行调整的氟系气体与氧气的混合气体用作蚀刻气体，可在光学玻璃主板本身上进行刻线处理，进行制作。由此，便发现获得下面方面的优良作用效果。
首先，由于预先使抗蚀图形的深度大于所需的光栅的槽的深度，通过离子束蚀刻，使其形成最终所需的槽的深度，故在过去成为问题的蚀刻图形的损坏造成的光栅的槽的变差，与表面粗糙度均按照选择比(相对光致抗蚀层的光学玻璃主板的蚀刻速度的比率)缩小，显然可使表面粗糙度小于原始的抗蚀图形的场合，由此可制作散射光成分进一步减小，漫射光值较小的良好的光栅。
另外，还可消除光栅的整个表面处于白浊状态和外观上的商品价值较差的过去的缺点。在该光栅的表面呈现白浊化的原因在于：碳，与通过使主板的切削的速度大于蚀刻层而曝光时的噪音或光致抗蚀层粒径造成的抗蚀图形的表面粗糙度按照选择比增加，这样便使散光成分增加。在仅仅通过氟系蚀刻气体，进行离子束蚀刻的场合，作为有机物的光致抗蚀层中所包含的碳与上述气体中的氟气发生反应，获得聚四氟乙烯结构，从而妨碍蚀刻，而气体中的碳在抗蚀图形的表面上析出，处于含有大量碳的状态，不仅妨碍蚀刻，而且由于在碳在表面上析出的状态下，连续地进行蚀刻，从而造成表面粗糙，在极端的场合，抗蚀图形的形状毁坏，或使光栅表面处于白浊状态。在本申请的发明中，通过使氧气与氟系的蚀刻气体混合，在表面析出的碳与氧气发生反应，形成CO2，由于通过与抗蚀表面相脱离，消除含有大量碳的状态，光栅的表面不会白浊化。另外，也不会发生抗蚀表面获得聚四氟乙烯结构，妨碍蚀刻的情况。
另外，由于进行蚀刻，直至光致抗蚀层完全消失，在光学玻璃主板本身上直接进行刻线处理，故可解决在复制时，在剥离的阶段，容易发生破损的过去的问题，可显著提高耐久性。由此，由于在过去，采用1块原始光栅，仅仅形成10个复制品，而按照本发明，可制作数千个复制品，故可向市场提供价格非常低的光栅。
另外，在上述的制作方法中，沿基本上与刻线方向相垂直，主板的斜上方向射入离子束，所获得的光栅槽的截面形状为在一定程度上接近红外(blazed)全息光栅的形状，故在保持使用波长范围较宽的全息光栅的优点的状态下，衍射效率也高于过去的全息光栅，可形成高性能的。还有，由于可调整使正弦波形状与blazed形状中的哪个的因素较多的情况，故还可形成具有最适合所采用的分光器的效率分布的光栅。
以下对附图及其主要标号进行简单的说明。
图1为说明制作本发明的全息光栅和复制光栅的实施例的示意图；
图2为说明全息曝光装置的一个结构实例的示意图。
在上述附图中，1-主板；2-光致抗蚀层。
实施例
下面通过附图，对本发明的全息光栅的制造方法的一个实施例进行说明。
在图1(a)中，标号1表示光学玻璃制的主板。该主板为衍射光栅的原始的坯件，只要为可进行光学研磨，可涂敷抗蚀涂层的主板，则其种类是没有关系的，但是光学玻璃的温度变化造成的膨胀率较低，最好将其作为光学元件的衍射光栅的主板材料。最好采用比如，BK7,BSC2，硼硅酸耐热玻璃，钠玻璃，石英玻璃，型号为Zerodua的产品(SCHOTT株式会社制造)，型号为碳化硅的产品(HOYA株式会社制造)等的低膨胀结晶玻璃，但是在本实施例中，以BK7玻璃作为一个实例。首先，对BK7玻璃(约60mm×60mm×11.3mm)进行光学研磨，形成凹面主板，通过超声波清洗，对其表面进行清洗。
接着，在主板1的表面上，形成光致抗蚀层2。作为光致抗蚀层，只要其可进行全息光栅曝光，则可为任何一种，比如，可采用型号为MP1400的产品(shifurei公司生产)或型号为OFPR500的产品(东京应化株式会社制造)等。在本实施例中，在按照2500rpm的转速，对MP1400进行60秒的旋转镀膜处理后，在对流加热炉中，在90℃的温度下，焙烧30分钟，形成厚度为30nm的光致抗蚀层2。
将按照上述方式制备的图1(a)中的制品放置于图2所示的全息光栅曝光装置中，通过采用比如，He-Cd激光(λ=441.6nm)的双光束干涉的全息曝光法，在光致抗蚀膜上，对900条/mm的干涉条纹的潜像进行曝光处理之后，用专用显影液进行显影，依次进行纯水清洗，制作光致抗蚀层的衍射光栅图形[图1(b)]。此时，由于双光束干涉条纹的强度分布为正弦波，故所形成的光致抗蚀层的衍射光栅图形21也为正弦波状的截面形状。光致抗蚀层的衍射光栅图形21的槽深度(正弦波状的振幅)可通过曝光时间和显影时间的控制来确定，在本实施例中，该深度为200nm。
然后，进行反应性离子束蚀刻处理[图1(c)]。所采用的蚀刻气体中的CF4与O2的混合比为：O2/(CF4+O2)=60％，气体压力为1.5×10-4Torr，沿与光致抗蚀图形的刻线方向相垂直的方向，并且相对主板的法线方向向上倾斜30°进行照射，消除抗蚀图形，连续进行蚀刻处理约10分钟，直至在BK7玻璃主板1上，完全通过刻线处理形成图形，形成槽深度为65nm，槽形状为朝向离子的入射方向倾斜一定程度的正弦波状的衍射光栅[图1(d)]。
由于按照上述方式，使槽的截面形状为相对正弦波，倾斜一定程度的形状，故可同时具有下述优点，该优点指在截面为正弦波状的全息光栅的较宽波段，衍射效率的变化很少，并且截面形状为锯齿状的红外光栅的衍射效率较高。另外，通过改变离子束的入射角，可调整截面形状的倾斜量，通过调整正弦波形状与blazed形状的比例，可调整衍射效率分布，可形成适合分光仪的光栅。
还有，由于所采用的蚀刻气体中的CF4与O2的混合比例由最初形成的抗蚀图形的高度确定，故该比例也可不限于上述实施例，而可在O2/(CF4+O2)=0.1～0.9的范围内，选择最适合的值。另外，所采用的蚀刻也不限于CF4+O2的混合气体，而可为比如，CHF3,CBF3等的氟系气体与O2的混合气体。总之，形成其深度大于最终可形成的衍射光栅的槽深度的(也可为1.5倍以上)的抗蚀图形，其目的在于通过采用O2的混合气体，消除蚀刻表面的含有大量碳的状态，另外，通过调整蚀刻的选择比，减小表面粗糙度。
此外，同样对于离子入射角，在主板的法线方向为0°的场合，入射角越大，则衍射效率的峰值越大，但是由于在较宽的波段，衍射效率的变化较大，故在任何程度的衍射效率的峰值，衍射效率变化与打算按照怎样的程度进行抑制的所希望的情况相对应，也可将离子入射角在10°～80°的范围内进行任意设定，入射角本身是不重要的。
在按照上述方式形成的衍射光栅中，当槽的条数为900条/nm，槽深度为65nm时，衍射效率的峰值基本上形成波长为220nm，适合用于紫外线与可见分光仪的效率分布。通过抗蚀层形成衍射光栅槽的过去的全息光栅的效率为30％，但是本实施例的衍射光栅的效率为39％，与过去相比较，提高约三成。
对进行了蚀刻处理的全息光栅清洗之后，在真空蒸镀装置中，在使用波长范围内，通过适合的材料，进行涂敷处理[图1(e)]。由于使用波长区域，即使在原始光栅的状态下，其反射率仍足够高，故在其原样的状态，可充分使用，但是在其它的波长区域，根据需要，通过金(Au)，白金(Pt)，或X射线多层膜等，进行涂敷，由此在使反射率或耐久性提高的情况下使用。在本实施例中，涂敷在相对紫外线的可见光区域，反射率较高的铝(Al)。
下面，对采用由原始光栅形成复制光栅的方法进行描述[(图1(f)]。在涂敷有铝的原始光栅中，再次在真空蒸镀装置中，通过作为脱模剂的，比如硅润滑脂等，形成较薄的油膜(厚度约为1nm)，接着，对该铝薄膜(厚度约为0.2μm)进行真空蒸镀处理。在从真空蒸镀装置中取出后，通过粘接剂粘接阴型主板(玻璃主板等)。
在本实施例中，采用环氧树脂，作为粘接剂，但是不限于此材料，此外，也可采用作为耐热性的热固化性树脂的尿素树脂、三聚氰胺树脂、酚醛树脂等，如果采用作为可见光固化树脂的BENEF IX VL[(株式会社)Aderu制]等，则可减少温度变形的影响。另外，可还采用弹性粘接剂EP-001(胶粘剂制)等。
如果在粘接剂固化后，通过原始光栅(母模)，将阴型主板剥离，则脱模剂处于外缘部，阴型主板剥离。在剥离后，用氟利昂等的溶剂对残留于阴型主板的表面上的脱模剂进行清洗，将其去除。按照上述方式，获得将原始光栅的衍射光栅槽转印到表面上的阴型光栅[图1(g)]。
由于过去的光栅(母模)在脆弱的光致抗蚀层上，形成有槽，在阴型主板的剥离阶段，光致抗蚀层从主板脱开，由此耐久性较差，该该情况相对，对于本实施例的光栅，由于直接将槽刻于BK7玻璃主板上，故耐久性优良，并可进行多次复制。
另外，由于本实施例的光栅直接在BK7玻璃主板上刻槽，故还消除了下述的问题，该问题指象过去的在光致抗蚀层上形成槽的光栅那样，由于在对阴型主板上进行作为粘接剂的环氧树脂硬化冷却时，光致抗蚀层与主板的膨胀系数是不同的，故收缩率是不同的，对微小的衍射光栅槽造成变化，原始光栅与阴型光栅的槽之间相互嵌合，从而无法剥离。
此外，还消除转印后的表面粗糙，将漫射光控制在较低程度。将本实施例的复制光栅放置于紫外线可视分光硬度计UV1200(岛津制作所制造)上，在对其与已有的场合的漫射光值进行比较时，对于过去的场合中，其漫射光值为0.024％，对于本实施例的场合，其漫射光值为0.0061％，这是非常好的。由于除了光栅以外，装置本身也具有漫射光值，故可以说，可将光栅本身的漫射光值减小到极限。
复制光栅的制造方法也与阴型光栅相同。在阴型光栅上，形成脱模剂层，铝薄膜，通过粘接剂，对复制主板进行粘接之后，进行剥离。再次使阴型光栅的槽形状反转，将其转印到复制光栅的表面上，其结果是，制成具有与原始光栅相同的槽形状的复制光栅。通过反复进行这样的步骤，制造多个复制光栅。在该复制的过程中，即使在原始光栅的表面损伤的情况下，由于通过在涂层剥离后，仍可再次通过涂敷的方式，进行使用，故具有很高的耐久性，可采用1块原始光栅，获得数千块复制光栅。该情况不仅可向市场廉价地提供复制光栅，而且还获得下述效果，即可减少复制光栅的误差，可提供质量稳定的光栅。
另外，在本实施例中，由于形成凹面的光栅，故在一旦转印到阴型光栅上后，经再次转印，便获得复制光栅，在平面光栅的场合，显然还可直接转印到复制光栅上。此外，可采用公知的制造方法，通过复制方法，可采用适合的变换形式实施。
由于过去在光致抗蚀层上刻蚀衍射光栅，而本发明的全息光栅按照直接在玻璃主板进行刻蚀的方式构成，故可大幅度提高耐久性，由此在复制品的制作步骤中，在剥离时等场合，不产生保护膜剥离，或槽产生缺陷的不利情况，可采用1块原始光栅，获得数千块复制光栅，还可使单价抑制在很低的程度。还有，由于全息光栅是共用的，故所形成的复制的性能不产生误差，可保证稳定的质量。
另外，在光栅的制造步骤中，在使形成于抗蚀膜上的光栅图形的槽的高度为最终要获得的光栅的槽的高度的1倍以上时，通过按照使相对抗蚀膜的相应蚀刻速度大于相对主板的蚀刻速度的方式调整选择比，则获得下述突出效果，即作为蚀刻的结果而获得的光栅表面的粗糙度按照上述选择比，相对抗蚀膜的表面粗糙度缩小，宁可使蚀刻表面的损坏程度加大，可制作漫射光值较小的良好的光栅。
再有，在反应性的离子束蚀刻步骤中，通过形成相对光学玻璃主板的蚀刻气体，采用氟系气体和氧气的混合气体，显然对蚀刻的选择比进行调整，另外还消除了蚀刻表面的蚀刻表面的含有大量的碳的状态，在使蚀刻效率提高的同时，还可消除光栅的表面的白浊化的问题。
另外，由于通过沿与抗蚀图形的刻线方向相垂直，并且相对主板的法线方向倾斜的方向照射蚀刻时的离子束，从而形成光栅槽的截面形状在一定程度上接近锯齿状的(沿离子的入射方向倾斜)的，基本呈正弦波形状的光栅，故同时获得下述优点，即在槽的截面为正弦波形状的全息光栅的较宽波段，衍射光栅的变化较小，截面形状为锯齿状的红外光栅的衍射效率较高，通过将槽的截面形状调整为正弦波形状与红外光栅中的任何一个，可制造具有相对最适合所采用的分光仪的波长的、衍射效率分布的光栅。
Claims (4)
1．一种全息光栅，其中在设置于光学玻璃主板上的光致光致抗蚀层上，通过曝光法，对具有大于所需的衍射光栅的槽的深度的槽的深度的抗蚀图形进行刻线处理，借助由氟系气体与氧气的混合气体产生的离子束，进行蚀刻，直至该抗蚀图形完全消失，在光学玻璃主板上，直接刻线而形成所需的槽深度的衍射光栅槽。
2．根据权利要求1所述的全息光栅，其特征在于该全息光栅是通过下述方式制作的，该方式为：沿与抗蚀图形的刻线方向相垂直，并且相对主板的法线方向倾斜的方向照射抗蚀时的离子束。
3．一种采用权利要求1和2所述的全息光栅，通过转印而制作的阴型光栅和复制光栅。
4．根据权利要求1所述的全息光栅，其特征在于由氟系气体与氧气的混合气体产生的离子束为按照O2/(CF4+O2)在0.1～0.9的比例范围而适当混合的CF4与O2的混合气体。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP048686/2000 | 2000-02-25 | ||
| JP2000048686A JP2001235611A (ja) | 2000-02-25 | 2000-02-25 | ホログラフィック・グレーティング |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN1310346A true CN1310346A (zh) | 2001-08-29 |
| CN1117285C CN1117285C (zh) | 2003-08-06 |
Family
ID=18570736
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN00133647.9A Expired - Fee Related CN1117285C (zh) | 2000-02-25 | 2000-11-30 | 全息光栅及阴型光栅和复制光栅 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US20010017184A1 (zh) |
| JP (1) | JP2001235611A (zh) |
| CN (1) | CN1117285C (zh) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1300605C (zh) * | 2004-01-08 | 2007-02-14 | 夏普株式会社 | 全息元件及其制造方法，以及电子光学部件 |
| CN1320376C (zh) * | 2002-04-05 | 2007-06-06 | 弗莱克斯产品公司 | 色衍射颜料和衍射构造 |
| CN100373182C (zh) * | 2005-08-24 | 2008-03-05 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | 用于中红外分布反馈量子级联激光器的全息光栅刻蚀方法 |
| CN1877372B (zh) * | 2005-06-08 | 2010-05-12 | 冲电气工业株式会社 | 衍射光学元件的制造方法 |
| CN101320207B (zh) * | 2008-07-14 | 2011-02-02 | 苏州大学 | 一种全息-离子束刻蚀制备光栅的方法 |
| CN106657970A (zh) * | 2016-10-25 | 2017-05-10 | 乐视控股（北京）有限公司 | 一种深度图成像装置 |
Families Citing this family (23)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6842568B2 (en) * | 1999-11-25 | 2005-01-11 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Method of making diffraction grating device, diffraction grating device, and apparatus for making diffraction grating device |
| US6485306B1 (en) * | 2001-07-10 | 2002-11-26 | Aiptek International Inc. | Locus-recordable portable handwriting device |
| CN1708727A (zh) * | 2002-10-28 | 2005-12-14 | 庄臣及庄臣视力保护公司 | 形成模具嵌入物和模具的光刻方法 |
| US20050074616A1 (en) * | 2003-10-02 | 2005-04-07 | John Harchanko | Lithographic method for forming mold inserts and molds |
| CN100371834C (zh) * | 2003-11-26 | 2008-02-27 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 一种平面全息光栅制作中精确控制刻线密度的方法 |
| JP4349104B2 (ja) * | 2003-11-27 | 2009-10-21 | 株式会社島津製作所 | ブレーズド・ホログラフィック・グレーティング、その製造方法、及びレプリカグレーティング |
| JP4507928B2 (ja) * | 2005-03-17 | 2010-07-21 | 株式会社島津製作所 | ホログラフィックグレーティング製造方法 |
| US20080112670A1 (en) * | 2006-11-15 | 2008-05-15 | David Brooks | Wavelength filter |
| US20100164128A1 (en) * | 2007-04-26 | 2010-07-01 | Enns John B | Lithographic method for forming mold inserts and molds |
| US8003280B1 (en) * | 2007-10-17 | 2011-08-23 | Robert Andrew Marshall | System and method for holographic lithographic production of a photonic crystal |
| CN102681366B (zh) * | 2012-05-28 | 2014-12-17 | 上海理工大学 | 凹面全息光栅制作中的曝光光路系统及调整回转中心的方法 |
| DE102014011425A1 (de) | 2014-07-31 | 2016-02-04 | Giesecke & Devrient Gmbh | Sicherheitselement zur Herstellung von Wertdokumenten |
| US9910276B2 (en) | 2015-06-30 | 2018-03-06 | Microsoft Technology Licensing, Llc | Diffractive optical elements with graded edges |
| US10670862B2 (en) | 2015-07-02 | 2020-06-02 | Microsoft Technology Licensing, Llc | Diffractive optical elements with asymmetric profiles |
| US10038840B2 (en) | 2015-07-30 | 2018-07-31 | Microsoft Technology Licensing, Llc | Diffractive optical element using crossed grating for pupil expansion |
| US9864208B2 (en) | 2015-07-30 | 2018-01-09 | Microsoft Technology Licensing, Llc | Diffractive optical elements with varying direction for depth modulation |
| US10073278B2 (en) | 2015-08-27 | 2018-09-11 | Microsoft Technology Licensing, Llc | Diffractive optical element using polarization rotation grating for in-coupling |
| US10429645B2 (en) | 2015-10-07 | 2019-10-01 | Microsoft Technology Licensing, Llc | Diffractive optical element with integrated in-coupling, exit pupil expansion, and out-coupling |
| US10241332B2 (en) | 2015-10-08 | 2019-03-26 | Microsoft Technology Licensing, Llc | Reducing stray light transmission in near eye display using resonant grating filter |
| US10234686B2 (en) | 2015-11-16 | 2019-03-19 | Microsoft Technology Licensing, Llc | Rainbow removal in near-eye display using polarization-sensitive grating |
| US10276426B2 (en) * | 2016-05-31 | 2019-04-30 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | System and method for performing spin dry etching |
| DE102016015335A1 (de) | 2016-12-21 | 2018-06-21 | Giesecke+Devrient Currency Technology Gmbh | Holographisches Sicherheitselement und Verfahren zu dessen Herstellung |
| US10108014B2 (en) * | 2017-01-10 | 2018-10-23 | Microsoft Technology Licensing, Llc | Waveguide display with multiple focal depths |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4530736A (en) * | 1983-11-03 | 1985-07-23 | International Business Machines Corporation | Method for manufacturing Fresnel phase reversal plate lenses |
| JPS62231901A (ja) | 1986-04-01 | 1987-10-12 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | ブレ−ズド回折格子の製造方法 |
| US5340637A (en) * | 1986-09-16 | 1994-08-23 | Hitachi, Ltd. | Optical device diffraction gratings and a photomask for use in the same |
| US5004673A (en) * | 1987-04-20 | 1991-04-02 | Environmental Research Institute Of Michigan | Method of manufacturing surface relief patterns of variable cross-sectional geometry |
| US5161059A (en) * | 1987-09-21 | 1992-11-03 | Massachusetts Institute Of Technology | High-efficiency, multilevel, diffractive optical elements |
| JPH01161302A (ja) | 1987-12-18 | 1989-06-26 | Shimadzu Corp | ホログラフィックグレーティング製作方法 |
| JPH0243590A (ja) * | 1988-08-03 | 1990-02-14 | Sharp Corp | ブレーズホログラムの製造方法 |
| US5279924A (en) * | 1989-04-04 | 1994-01-18 | Sharp Kabushiki Kaisha | Manufacturing method of optical diffraction grating element with serrated gratings having uniformly etched grooves |
| JPH07108612A (ja) | 1993-10-13 | 1995-04-25 | Olympus Optical Co Ltd | レリーフ型回折格子の製造方法 |
| US5464690A (en) * | 1994-04-04 | 1995-11-07 | Novavision, Inc. | Holographic document and method for forming |
| JPH09146259A (ja) * | 1995-08-29 | 1997-06-06 | Ricoh Opt Ind Co Ltd | グラデーションマスクとその製造方法およびグラデーションマスクを用いた特殊表面形状の創成方法 |
| US6613498B1 (en) * | 1998-09-17 | 2003-09-02 | Mems Optical Llc | Modulated exposure mask and method of using a modulated exposure mask |
-
2000
- 2000-02-25 JP JP2000048686A patent/JP2001235611A/ja active Pending
- 2000-11-30 CN CN00133647.9A patent/CN1117285C/zh not_active Expired - Fee Related
- 2000-12-14 US US09/735,556 patent/US20010017184A1/en not_active Abandoned
-
2003
- 2003-06-12 US US10/459,463 patent/US7129028B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1320376C (zh) * | 2002-04-05 | 2007-06-06 | 弗莱克斯产品公司 | 色衍射颜料和衍射构造 |
| CN1300605C (zh) * | 2004-01-08 | 2007-02-14 | 夏普株式会社 | 全息元件及其制造方法，以及电子光学部件 |
| CN1877372B (zh) * | 2005-06-08 | 2010-05-12 | 冲电气工业株式会社 | 衍射光学元件的制造方法 |
| CN100373182C (zh) * | 2005-08-24 | 2008-03-05 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | 用于中红外分布反馈量子级联激光器的全息光栅刻蚀方法 |
| CN101320207B (zh) * | 2008-07-14 | 2011-02-02 | 苏州大学 | 一种全息-离子束刻蚀制备光栅的方法 |
| CN106657970A (zh) * | 2016-10-25 | 2017-05-10 | 乐视控股（北京）有限公司 | 一种深度图成像装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN1117285C (zh) | 2003-08-06 |
| JP2001235611A (ja) | 2001-08-31 |
| US20030213768A1 (en) | 2003-11-20 |
| US20010017184A1 (en) | 2001-08-30 |
| US7129028B2 (en) | 2006-10-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN1117285C (zh) | 全息光栅及阴型光栅和复制光栅 | |
| US7455957B2 (en) | Blazed holographic grating, method for producing the same and replica grating | |
| US5630902A (en) | Apparatus for use in high fidelty replication of diffractive optical elements | |
| JPWO2005109042A1 (ja) | 光学素子及びその製造方法 | |
| JPH10209533A (ja) | 複製回折格子のための反射性保護膜 | |
| LU86722A1 (fr) | Feuille en matiere vitreuse portant un dessin grave et procede pour graver un dessin sur un substrat en matiere vitreuse | |
| US5393634A (en) | Continuous phase and amplitude holographic elements | |
| JP2007098839A (ja) | 微細パターンを有する金型の製造方法およびその金型を用いた光学素子の製造方法 | |
| JP4507928B2 (ja) | ホログラフィックグレーティング製造方法 | |
| US8092701B2 (en) | Grating, negative and replica gratings of the grating, and method of manufacturing the same | |
| JPH06174907A (ja) | 金属格子の製作方法 | |
| JPH01252902A (ja) | 低反射回折格子およびその作製方法 | |
| CN1428617A (zh) | 光栅及其反光栅、复制光栅以及制造方法 | |
| JP2004252130A (ja) | 表面微細構造光学素子およびその製造方法 | |
| US20030038033A1 (en) | Process for fabricating high aspect ratio embossing tool and microstructures | |
| JPH1172606A (ja) | ＳｉＣのパターンエッチング方法 | |
| JP2007233283A (ja) | 反射型回折格子 | |
| JP2006098428A (ja) | レプリカ回折格子 | |
| US20030201241A1 (en) | Tool for embossing high aspect ratio microstructures | |
| US20220179125A1 (en) | Pattern projector based on metamaterials | |
| JPH04324401A (ja) | 回折格子の製造方法 | |
| WO2023194262A1 (en) | Slanted optical gratings | |
| KR100454191B1 (ko) | 회절격자, 이 회절격자의 네가티브 및 레프리커·그레이팅그리고 그들의 제조방법 | |
| JPH08146209A (ja) | 曲面グレーティングの製造方法 | |
| FR2796388A1 (fr) | Procede et systeme de preparation de surfaces avant depot d'un produit adhesif ou decoratif |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20030806 Termination date: 20151130 |
|
| EXPY | Termination of patent right or utility model |