JP2000137110A - 回折格子の製造方法 - Google Patents
回折格子の製造方法Info
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- JP2000137110A JP2000137110A JP10312828A JP31282898A JP2000137110A JP 2000137110 A JP2000137110 A JP 2000137110A JP 10312828 A JP10312828 A JP 10312828A JP 31282898 A JP31282898 A JP 31282898A JP 2000137110 A JP2000137110 A JP 2000137110A
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- diffraction
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【課題】面精度が高く、微細なピッチの回折格子の製造
方法を提供する。 【解決手段】食刻性の異なる複数の膜２、３を基板１上
に交互に積層して多層膜を形成する第１工程と、多層膜
を斜めに切断して切断面４を形成する第２工程と、切断
面４において複数の膜２、３のうち食刻性の高い膜２を
食刻して取り除き回折面を形成する第３工程とを有す
る。
方法を提供する。 【解決手段】食刻性の異なる複数の膜２、３を基板１上
に交互に積層して多層膜を形成する第１工程と、多層膜
を斜めに切断して切断面４を形成する第２工程と、切断
面４において複数の膜２、３のうち食刻性の高い膜２を
食刻して取り除き回折面を形成する第３工程とを有す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は回折格子の製造方法
に関し、特に反射型の回折格子の製造方法に関する。
に関し、特に反射型の回折格子の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、回折格子は、レンズ系の収差
を除去する等の用途により多用化されている。そして、
高精度の光学機器にて用いる短波長の光束に対応するた
めに、近年では、ピッチが細かくて、高精度の回折格子
が求められている。図５（Ａ）にて、従来の回折格子の
製造方法を簡単に説明する。まず、基板１を固定する。
そして、バイト６（彫刻カッター）を、回折面としたい
基板１の表面に、長手方向に順次押し当てる。こうし
て、基板１の表面には等間隔の溝５が形成される。この
ようにして加工された基板１を回折格子として直接用い
る場合であれば、形成された溝５が回折格子の回折面そ
のものになる。また、基板１を回折格子を製造するため
の金型（マスター）として用いる場合であれば、この溝
５に対応した回折面を成形することになる。
を除去する等の用途により多用化されている。そして、
高精度の光学機器にて用いる短波長の光束に対応するた
めに、近年では、ピッチが細かくて、高精度の回折格子
が求められている。図５（Ａ）にて、従来の回折格子の
製造方法を簡単に説明する。まず、基板１を固定する。
そして、バイト６（彫刻カッター）を、回折面としたい
基板１の表面に、長手方向に順次押し当てる。こうし
て、基板１の表面には等間隔の溝５が形成される。この
ようにして加工された基板１を回折格子として直接用い
る場合であれば、形成された溝５が回折格子の回折面そ
のものになる。また、基板１を回折格子を製造するため
の金型（マスター）として用いる場合であれば、この溝
５に対応した回折面を成形することになる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の製造方法に
よって製造された回折格子は、回折面の面精度が低かっ
た。これは、基板１にバイト６を押し当てる際に、図５
（Ｂ）に示すようなダレが発生するためである。すなわ
ち、同図の破線で示す理想形状に対して、実線で示すよ
うな形状差が生じる。このように精度の低い回折面に光
束が入射した場合、理想の回折光が得られないことにな
る。
よって製造された回折格子は、回折面の面精度が低かっ
た。これは、基板１にバイト６を押し当てる際に、図５
（Ｂ）に示すようなダレが発生するためである。すなわ
ち、同図の破線で示す理想形状に対して、実線で示すよ
うな形状差が生じる。このように精度の低い回折面に光
束が入射した場合、理想の回折光が得られないことにな
る。
【０００４】このような加工上の不具合を解消するため
に、図６に示すようなホログラフィーを用いた回折格子
の製造方法も行われている。以下、この方法を簡単に説
明する。まず、同図（Ａ）に示すように、２つのレーザ
ー光Ｌを互いに異なる方向から、記録基板８の表面に照
射する。ここで、記録基板８の表面には、記録材料が蒸
着されている。記録基板８の表面には、同図（Ｂ）に示
すように、２つのレーザー光Ｌによる干渉縞が形成され
る。その後、干渉縞の形成された記録基板８を現像する
ことで、回折格子を製造することができる。
に、図６に示すようなホログラフィーを用いた回折格子
の製造方法も行われている。以下、この方法を簡単に説
明する。まず、同図（Ａ）に示すように、２つのレーザ
ー光Ｌを互いに異なる方向から、記録基板８の表面に照
射する。ここで、記録基板８の表面には、記録材料が蒸
着されている。記録基板８の表面には、同図（Ｂ）に示
すように、２つのレーザー光Ｌによる干渉縞が形成され
る。その後、干渉縞の形成された記録基板８を現像する
ことで、回折格子を製造することができる。
【０００５】ここで、回折格子のパターンは干渉縞に対
応したものであり、照射する２つのレーザー光Ｌの波長
によってそのピッチが決まる。具体的には、レーザー光
Ｌの波長の約半分のピッチの回折格子が製造される。し
たがって、ホログラフィーを用いた回折格子は、回折面
の面精度を比較的高くできるが、レーザー光Ｌの半波長
より微細なピッチにすることが難しい。したがって本発
明は、面精度が高く、微細なピッチの回折格子の製造方
法を提供することを課題とする。
応したものであり、照射する２つのレーザー光Ｌの波長
によってそのピッチが決まる。具体的には、レーザー光
Ｌの波長の約半分のピッチの回折格子が製造される。し
たがって、ホログラフィーを用いた回折格子は、回折面
の面精度を比較的高くできるが、レーザー光Ｌの半波長
より微細なピッチにすることが難しい。したがって本発
明は、面精度が高く、微細なピッチの回折格子の製造方
法を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するためになされたものであり、すなわち、添付図面に
付した符号をカッコ内に付記すると、本発明は、食刻性
の異なる複数の膜（２、３）を基板（１）上に交互に積
層して多層膜を形成する第１工程と、多層膜を斜めに切
断して切断面（４）を形成する第２工程と、切断面
（４）において複数の膜（２、３）のうち食刻性の高い
膜（２）を食刻して取り除き回折面を形成する第３工程
とを有することを特徴とする回折格子の製造方法であ
る。また本発明は、感光性の異なる複数の膜（２、３）
を基板（１）上に交互に積層して多層膜を形成する第１
工程と、多層膜を斜めに切断して切断面（４）を形成す
る第２工程と、切断面（４）において複数の膜（２、
３）のうち感光性の高い膜（２）を感光して取り除き回
折面を形成する第３工程とを有することを特徴とする回
折格子の製造方法である。以上の構成において、第３工
程の後に、回折面の一部又は全体に反射膜を形成する第
４工程を更に有することが好ましい。
するためになされたものであり、すなわち、添付図面に
付した符号をカッコ内に付記すると、本発明は、食刻性
の異なる複数の膜（２、３）を基板（１）上に交互に積
層して多層膜を形成する第１工程と、多層膜を斜めに切
断して切断面（４）を形成する第２工程と、切断面
（４）において複数の膜（２、３）のうち食刻性の高い
膜（２）を食刻して取り除き回折面を形成する第３工程
とを有することを特徴とする回折格子の製造方法であ
る。また本発明は、感光性の異なる複数の膜（２、３）
を基板（１）上に交互に積層して多層膜を形成する第１
工程と、多層膜を斜めに切断して切断面（４）を形成す
る第２工程と、切断面（４）において複数の膜（２、
３）のうち感光性の高い膜（２）を感光して取り除き回
折面を形成する第３工程とを有することを特徴とする回
折格子の製造方法である。以上の構成において、第３工
程の後に、回折面の一部又は全体に反射膜を形成する第
４工程を更に有することが好ましい。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面によっ
て説明する。図１〜３は、本発明による反射型回折格子
の製造方法の一実施例を示す。第１工程として、図１に
示すように、平面ガラス等の基板１上に予め定められた
厚さのアルミ膜２とシリカ膜３を、交互に何層も蒸着し
て、多層膜を形成する。ここで、アルミ膜２は食刻性の
高い材料であるのに対して、シリカ膜３は食刻性の低い
材料である。
て説明する。図１〜３は、本発明による反射型回折格子
の製造方法の一実施例を示す。第１工程として、図１に
示すように、平面ガラス等の基板１上に予め定められた
厚さのアルミ膜２とシリカ膜３を、交互に何層も蒸着し
て、多層膜を形成する。ここで、アルミ膜２は食刻性の
高い材料であるのに対して、シリカ膜３は食刻性の低い
材料である。
【０００８】次に、第２工程として、図２に示すよう
に、多層膜を斜めに切断して切断面４を形成する。ここ
で、多層膜の切断は、例えば、基板１面の法線に対して
３０度以上となるように切断する。次に、第３工程とし
て、図３に示すように、アルミ膜２とシリカ膜３とで形
成される多層膜のうち、切断面付近のアルミ膜２のみを
食刻して取り除き、回折面を形成する。ここで、回折面
は、食刻後に表面に現れたシリカ膜３の面である。ま
た、アルミ膜２の食刻は、例えば、多層膜全体を、塩化
第２鉄を含む食刻液に浸すことで可能となる。以上のよ
うな工程を経て、回折格子が完成する。
に、多層膜を斜めに切断して切断面４を形成する。ここ
で、多層膜の切断は、例えば、基板１面の法線に対して
３０度以上となるように切断する。次に、第３工程とし
て、図３に示すように、アルミ膜２とシリカ膜３とで形
成される多層膜のうち、切断面付近のアルミ膜２のみを
食刻して取り除き、回折面を形成する。ここで、回折面
は、食刻後に表面に現れたシリカ膜３の面である。ま
た、アルミ膜２の食刻は、例えば、多層膜全体を、塩化
第２鉄を含む食刻液に浸すことで可能となる。以上のよ
うな工程を経て、回折格子が完成する。
【０００９】ここで、本実施例の製造方法にて製造され
る回折格子は、第１工程におけるアルミ膜２とシリカ膜
３の各膜厚と、第２工程における切断面の切断角度とに
よって、回折格子としての回折効率とピッチが決定され
る。すなわち、各膜厚と切断角度を管理することによっ
て、予め定められた回折格子を得ることになる。図４に
て、本実施例による回折格子の回折効率とピッチについ
て詳しく説明する。図４は、回折格子に入射する光束の
うち、隣り合う回折面に垂直入射する光束Ｌ１、Ｌ２を
示す。ここで、リトロー・マウンティングの配置を考え
る。すなわち、それぞれの回折面で反射した後に入射光
路と同一光路を逆方向に進む回折光について、２つの光
束Ｌ１、Ｌ２の光路差が、使用波長λの半波長分ずれる
ように回折格子を構成するには、次式を満たす必要があ
る。 ａ＋ｂ＝λ／２ （１） ａ：アルミ膜２の膜厚 ｂ：シリカ膜３の膜厚
る回折格子は、第１工程におけるアルミ膜２とシリカ膜
３の各膜厚と、第２工程における切断面の切断角度とに
よって、回折格子としての回折効率とピッチが決定され
る。すなわち、各膜厚と切断角度を管理することによっ
て、予め定められた回折格子を得ることになる。図４に
て、本実施例による回折格子の回折効率とピッチについ
て詳しく説明する。図４は、回折格子に入射する光束の
うち、隣り合う回折面に垂直入射する光束Ｌ１、Ｌ２を
示す。ここで、リトロー・マウンティングの配置を考え
る。すなわち、それぞれの回折面で反射した後に入射光
路と同一光路を逆方向に進む回折光について、２つの光
束Ｌ１、Ｌ２の光路差が、使用波長λの半波長分ずれる
ように回折格子を構成するには、次式を満たす必要があ
る。 ａ＋ｂ＝λ／２ （１） ａ：アルミ膜２の膜厚 ｂ：シリカ膜３の膜厚
【００１０】また、回折面に入射する光束のうち切断面
に入射する光束は、反射角度が異なるため、ゴースト光
となる。更に、他の誤差要因によって損失される光束も
あるため、回折格子の回折光の回折効率Ｎは、次式で表
すことができる。 Ｎ≦ａ′／（ａ′＋ｂ′） （２） 但し、ａ′、ｂ′は、図４中の該当する長さである。こ
のように、回折効率Ｎは最大でも、ａ′／（ａ′＋
ｂ′）を上回ることはない。ここで、長さａ′、ｂ′と
各膜厚とには、幾何学的に、 ａ′／ａ＝ｂ′／ｂ＝（ａ′＋ｂ′）／（ａ＋ｂ） の関係が成り立つので、（２）式は次式のように書き換
えることができる。 Ｎ≦ａ／（ａ＋ｂ） （３） ここで、（３）式に（１）式を代入し整理すると、 ａ≧Ｎ・λ／２ ｂ≦（１−Ｎ）・λ／２ となる。したがって、回折効率Ｎを得るためには、上式
を満たすように、アルミ膜２とシリカ膜３の膜厚とする
必要がある。
に入射する光束は、反射角度が異なるため、ゴースト光
となる。更に、他の誤差要因によって損失される光束も
あるため、回折格子の回折光の回折効率Ｎは、次式で表
すことができる。 Ｎ≦ａ′／（ａ′＋ｂ′） （２） 但し、ａ′、ｂ′は、図４中の該当する長さである。こ
のように、回折効率Ｎは最大でも、ａ′／（ａ′＋
ｂ′）を上回ることはない。ここで、長さａ′、ｂ′と
各膜厚とには、幾何学的に、 ａ′／ａ＝ｂ′／ｂ＝（ａ′＋ｂ′）／（ａ＋ｂ） の関係が成り立つので、（２）式は次式のように書き換
えることができる。 Ｎ≦ａ／（ａ＋ｂ） （３） ここで、（３）式に（１）式を代入し整理すると、 ａ≧Ｎ・λ／２ ｂ≦（１−Ｎ）・λ／２ となる。したがって、回折効率Ｎを得るためには、上式
を満たすように、アルミ膜２とシリカ膜３の膜厚とする
必要がある。
【００１１】更に、回折格子のピッチＰは、次式で求ま
る。 Ｐ＝（ａ＋ｂ）／ｃｏｓθ θ：基板１の法線と切断面がなす切断角度 このように、ピッチＰは、アルミ膜２とシリカ膜３の膜
厚ａ、ｂと、切断角度θによって算出される。
る。 Ｐ＝（ａ＋ｂ）／ｃｏｓθ θ：基板１の法線と切断面がなす切断角度 このように、ピッチＰは、アルミ膜２とシリカ膜３の膜
厚ａ、ｂと、切断角度θによって算出される。
【００１２】以上のように本実施例では、基板１に蒸着
する膜の厚さは比較的管理し易く、食刻による面精度が
高い反射型回折格子を製造することができる。また、基
板１に蒸着する膜の厚さはかなり薄く形成できるため、
微細なピッチの反射型回折格子を製造することができ
る。なお、本実施例にて製造された回折格子の面精度を
更に高くするために、第３工程の後に、食刻した面を清
掃して、回折面全体に薄いアルミ膜を蒸着する第４工程
を設定しても良い。
する膜の厚さは比較的管理し易く、食刻による面精度が
高い反射型回折格子を製造することができる。また、基
板１に蒸着する膜の厚さはかなり薄く形成できるため、
微細なピッチの反射型回折格子を製造することができ
る。なお、本実施例にて製造された回折格子の面精度を
更に高くするために、第３工程の後に、食刻した面を清
掃して、回折面全体に薄いアルミ膜を蒸着する第４工程
を設定しても良い。
【００１３】また、本実施例では、多層膜をアルミ膜２
とシリカ膜３の２種類の食刻性の異なる膜によって形成
したが、その代わりに、３種類以上の食刻性の異なる膜
によって多層膜を形成しても良い。これにより、理想的
なブレーズ回折格子に近づけることができる。また、本
実施例では、アルミ膜２のように食刻性の高い材料を用
いて、食刻によって回折面を形成したが、その代わり
に、フォトレジストのように感光性の高い材料を用いて
光照明によって感光層を取り除き回折面を形成すること
もできる。また、本実施例では、第１〜３工程を経て、
回折格子そのものを製造したが、これによって製造され
たものを回折格子のマスターとして用いることもでき
る。
とシリカ膜３の２種類の食刻性の異なる膜によって形成
したが、その代わりに、３種類以上の食刻性の異なる膜
によって多層膜を形成しても良い。これにより、理想的
なブレーズ回折格子に近づけることができる。また、本
実施例では、アルミ膜２のように食刻性の高い材料を用
いて、食刻によって回折面を形成したが、その代わり
に、フォトレジストのように感光性の高い材料を用いて
光照明によって感光層を取り除き回折面を形成すること
もできる。また、本実施例では、第１〜３工程を経て、
回折格子そのものを製造したが、これによって製造され
たものを回折格子のマスターとして用いることもでき
る。
【００１４】
【発明の効果】以上のように本発明では、面精度が高
く、微細なピッチの回折格子の製造方法を提供すること
ができる。
く、微細なピッチの回折格子の製造方法を提供すること
ができる。
【図１】本発明の一実施例における基板上に多層膜を形
成する工程を示す概略図である。
成する工程を示す概略図である。
【図２】本発明の一実施例における多層膜を斜めに切断
する工程を示す概略図である。
する工程を示す概略図である。
【図３】本発明の一実施例におけるアルミ膜を食刻する
工程を示す概略図である。
工程を示す概略図である。
【図４】本発明の一実施例における回折格子の回折面を
示す拡大図である。
示す拡大図である。
【図５】従来の回折格子の製造方法を示す（Ａ）概略図
と、（Ｂ）図Ａ中の溝形状を示す拡大図である。
と、（Ｂ）図Ａ中の溝形状を示す拡大図である。
【図６】ホログラフィーを用いた回折格子の製造方法を
示す（Ａ）概略図と、（Ｂ）図Ａ中Ｘ−Ｘ矢視図であ
る。
示す（Ａ）概略図と、（Ｂ）図Ａ中Ｘ−Ｘ矢視図であ
る。
１…基板 ２…アルミ膜 ３…シリカ膜 ４…切断面 Ｌ１、Ｌ２…光束
Claims (3)
- 【請求項１】食刻性の異なる複数の膜を基板上に交互に
積層して多層膜を形成する第１工程と、 該多層膜を斜めに切断して切断面を形成する第２工程
と、 該切断面において前記複数の膜のうち食刻性の高い膜を
食刻して取り除き回折面を形成する第３工程とを有する
ことを特徴とする回折格子の製造方法。 - 【請求項２】感光性の異なる複数の膜を基板上に交互に
積層して多層膜を形成する第１工程と、 該多層膜を斜めに切断して切断面を形成する第２工程
と、 該切断面において前記複数の膜のうち感光性の高い膜を
感光して取り除き回折面を形成する第３工程とを有する
ことを特徴とする回折格子の製造方法。 - 【請求項３】前記第３工程の後に、前記回折面の一部又
は全体に反射膜を形成する第４工程を更に有することを
特徴とする請求項１又は２記載の回折格子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10312828A JP2000137110A (ja) | 1998-11-04 | 1998-11-04 | 回折格子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10312828A JP2000137110A (ja) | 1998-11-04 | 1998-11-04 | 回折格子の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000137110A true JP2000137110A (ja) | 2000-05-16 |
Family
ID=18033922
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10312828A Pending JP2000137110A (ja) | 1998-11-04 | 1998-11-04 | 回折格子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000137110A (ja) |
-
1998
- 1998-11-04 JP JP10312828A patent/JP2000137110A/ja active Pending
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