JP2014013366A - 曲面回折格子の製造方法、曲面回折格子の型およびそれを用いた曲面回折格子 - Google Patents
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Abstract
所望の曲率を有する曲面回折格子を、高精度で作製する。
【解決手段】
曲面回折格子の製造方法であって、平板状のシリコン基板2上に回折格子パターン20を形成するステップと、前記回折格子パターンを形成したシリコン基板2に、加熱した状態で所望の曲面形状を有する固定基板3を押圧して、前記シリコン基板を曲面化するとともに、前記曲面形状を有する固定基板3上に前記回折パターンを有するシリコン基板2を固定して曲面回折格子の型1を製作するステップと、前記曲面回折格子の型に柔軟性を有する部材を接触させて当該部材上に回折格子パターンを転写するステップと、を有する。
【選択図】 図3
Description
本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、曲面回折格子の製造方法であって、平板状のシリコン基板上に回折格子パターンを形成するステップと、前記回折格子パターンを形成したシリコン基板に、加熱した状態で所望の曲面形状を有する固定基板を押圧して、前記シリコン基板を曲面化するとともに、前記曲面形状を有する固定基板上に前記回折パターンを有するシリコン基板を固定して曲面回折格子の型を製作するステップと、前記曲面回折格子の型に柔軟性を有する部材を接触させて当該部材上に回折格子パターンを転写するステップと、を有するものである。
まず、曲面回折格子の具体的な形状について説明する。
球面回折格子は、軸方向で一様の曲率を有する球面を有する回折格子である。図1に示すように、曲面回折格子の型1は、回折格子パターン20を形成したシリコン基板2と、固定基板3とから構成される。シリコン基板2と固定基板3とは、直接接合、陽極接合、金属共晶接合、樹脂接合等で固定される。この曲面回折格子の型1を樹脂、金属薄膜に転写することで、曲面回折格子を作製する。
トロイド回折格子は、球面回折格子と異なり軸方向で曲率の異なるトロイド面を有する回折格子である。図2に示すように、曲面回折格子の型1は、回折格子パターン20を形成したシリコン基板2と、固定基板3とから構成される。シリコン基板2を固定基板3に倣って塑性変形させるため、軸方向で曲率の異なるトロイド面への実装が可能である。シリコン基板2と固定基板3とは、直接接合、陽極接合、金属共晶接合、樹脂接合等で固定される。この曲面回折格子の型1を樹脂、金属薄膜に転写することで、曲面回折格子を作製する。
高温、荷重印加でシリコン基板を塑性変形させる工程において、所定の曲面形状を有する曲面基板を荷重に利用して、シリコン基板を塑性変形させることで、シリコン基板を所望の曲面形状に曲面化させる。曲面化したシリコン基板を曲面を有する固定基板に固定することで、曲面回折格子の型を作製することができる。この曲面回折格子の型を、金属膜、樹脂に転写させて、曲面回折格子を作製する。なお、厚いシリコン基板を用いた場合、そのまま、固定基板に固定する工程を省くことも可能である。
直接接合、陽極接合と比較すると、面精度は低下するが、シリコン基板と曲面基板との接合界面に、半田、接着剤等の接合部材を導入しても良い。
2 シリコン基板
3 固定基板
4 錘
5 曲面回折格子
6 曲面基板
20 回折格子パターン
21 酸化シリコン膜
22 窒化シリコン膜
23 接合層
31 耐熱ガラス製固定基板
32 下部金属膜
33 接着層
51 反射膜
52 樹脂
53 基板
71 光源
72 入射スリット
73 出射スリット
74 集光レンズ
75 試料
76 検出部
77 軸
Claims (15)
- 曲面回折格子の製造方法であって、
平板状のシリコン基板上に回折格子パターンを形成するステップと、
前記回折格子パターンを形成したシリコン基板に、加熱した状態で所望の曲面形状を有する固定基板を押圧して、前記シリコン基板を曲面化するとともに、前記曲面形状を有する固定基板上に前記回折パターンを有するシリコン基板を固定して曲面回折格子の型を製作するステップと、
前記曲面回折格子の型に柔軟性を有する部材を接触させて当該部材上に回折格子パターンを転写するステップと、
を有する曲面回折格子の製造方法。 - 請求項1に記載の曲面回折格子の製造方法において、
前記曲面形状を有する固定基板の材料が、前記回折格子パターンを形成したシリコン基板と同じ線膨張係数を有する曲面回折格子の製造方法。 - 請求項2に記載の曲面回折格子の製造方法において、
前記曲面形状を有する固定基板の材料が、シリコンである曲面回折格子の製造方法。 - 請求項3に記載の曲面回折格子の製造方法において、
前記固定基板上に前記シリコン基板を固定する際に、前記シリコン基板と前記固定基板の接合面の表面に、水酸基を形成しておく曲面回折格子の製造方法。 - 請求項1に記載の曲面回折格子の製造方法において、
前記シリコン基板上に回折格子パターンを形成するステップが、平板状のシリコン基板上に酸化シリコンまたは窒化シリコンを成膜するステップと、前記酸化シリコンまたは窒化シリコン上に回折格子パターンを形成するステップとからなり、
前記シリコン基板に加熱した状態で前記固定基板を押圧して、前記シリコン基板を曲面化する際に、水素雰囲気下で実施する曲面回折格子の製造方法。 - 曲面回折格子の製造方法であって、
平板状のシリコン基板上に酸化シリコンまたは窒化シリコンを成膜するステップと、
前記酸化シリコンまたは窒化シリコン上に回折格子パターンを形成するステップと、
前記回折格子パターンを形成したシリコン基板に、加熱した状態で所望の曲面形状を有する曲面基板を押圧して、前記シリコン基板を曲面化するステップと、
曲面を有する固定基板上に前記曲面化したシリコン基板を固定して曲面回折格子の型を製作するステップと、
前記曲面回折格子の型に柔軟性を有する部材を接触させて当該部材上に回折格子パターンを転写するステップと、
を有する曲面回折格子の製造方法。 - 請求項6に記載の曲面回折格子の製造方法において、
前記回折格子パターンを形成したシリコン基板に、加熱した状態で所望の曲面形状を有する曲面基板を押圧する際に、水素雰囲気下で実施する曲面回折格子の製造方法。 - 請求項6に記載の曲面回折格子の製造方法において、
前記回折格子パターンを形成し曲面化したシリコン基板と前記固定基板とを陽極接合する曲面回折格子の製造方法。 - 請求項6に記載の曲面回折格子の製造方法において、
前記回折格子パターンを形成し曲面化したシリコン基板と前記固定基板とを接着層により接合する曲面回折格子の製造方法。 - 請求項6に記載の曲面回折格子の製造方法において、
前記固定基板が、耐熱ガラス製である曲面回折格子の製造方法。 - 柔軟性を有する部材を接触させて曲面回折格子を製造するための曲面回折格子の型であって、
回折格子パターンを形成した平板状のシリコン基板を曲面化し、所望の曲面形状を有する固定基板上に固定した曲面回折格子の型。 - 請求項11に記載の曲面回折格子の型において、
前記回折格子パターンを形成したシリコン基板に、前記所望の曲面形状を有する固定基板を押圧して曲面化するとともに、当該固定基板上に前記シリコン基板を直接接合した曲面回折格子の型。 - 請求項11に記載の曲面回折格子の型において、
曲面化した前記シリコン基板を、前記所望の曲面形状を有する固定基板上に陽極結合、金属共晶結合或いは接着層により固定した曲面回折格子の型。 - 請求項11〜13の何れか1つに記載の曲面回折格子の型において、
前記回折格子パターンを形成したシリコン基板は、シリコン基板上に酸化シリコンまたは窒化シリコンを製膜し、当該膜上に回折格子パターンを形成したものである曲面回折格子の型。 - 請求項11〜14の何れか1つに記載の曲面回折格子の型を転写した曲面回折格子。
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