JP2017211670A - Blazed diffraction grating and manufacturing method therefor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、分光器や分波器などに用いられる波長分離・選択素子であるブレーズド回折格子およびブレーズド回折格子の製造方法に関する。 The present invention relates to a blazed diffraction grating that is a wavelength separation / selection element used in a spectroscope, a demultiplexer, and the like, and a method for manufacturing a blazed diffraction grating.
回折格子の種類は様々なものがあるが、溝の断面形状が鋸歯状である回折格子はブレーズド回折格子と呼ばれ、紫外から可視光領域の特定の波長の光に対して高い回折効率を示すため、可視・紫外の分光器等によく使用されている(特許文献1参照)。 Although there are various types of diffraction gratings, a diffraction grating with a sawtooth cross-sectional shape of a groove is called a blazed diffraction grating and exhibits high diffraction efficiency for light of a specific wavelength in the ultraviolet to visible light region. Therefore, it is often used for a visible / ultraviolet spectroscope (see Patent Document 1).
ブレーズド回折格子の製造方法として、フォトレジストをマスクとしてイオンビームを所定の入射角で入射して基板を削るイオンビームエッチング法やルーリングエンジンにより一本ずつ溝を加工する機械切り法が知られている。機械切り法は溝間隔の精度が低く、加工端部に迷光の原因となる切り残り片が生じる場合があるため、精度を要求される回折格子の作製ではイオンビームエッチング法を用いることが多い。 As a method for manufacturing a blazed diffraction grating, there are known an ion beam etching method in which an ion beam is incident at a predetermined incident angle using a photoresist as a mask and the substrate is cut, and a mechanical cutting method in which grooves are processed one by one by a ruling engine. . In the mechanical cutting method, the accuracy of the groove interval is low, and there are cases where uncut pieces that cause stray light are generated at the processed end portion. Therefore, the ion beam etching method is often used in manufacturing a diffraction grating that requires high accuracy.
イオンビームエッチング法によるブレーズド回折格子の製造方法を図1により説明する。まず、石英、ガラスなどの平板状の基板1の表面にホトレジストを塗布してホトレジスト層2を形成する(図1(a))。このホトレジスト層2に二光束干渉による干渉縞を露光・現像し、図1(b)に示すように平行線状のレジストパターン3を形成する(ホログラフィック露光)。それから、このレジストパターン3をマスクとして、基板1に所望のブレーズ角θBが形成されるように斜め上方向からレジストパターン3が消失するまでイオンビームによるエッチングを行い、基板1上に断面鋸歯状の格子溝4を形成する(図1(c)〜(e))。その後、図1(f)に示すように、アルミニウムや金等の金属膜5を格子溝4の表面にコーティングし、ブレーズド回折格子が完成する。
A method for manufacturing a blazed diffraction grating by ion beam etching will be described with reference to FIG. First, a photoresist is applied to the surface of a
通常、上述のエッチング工程では、基板1に対するエッチング速度がレジストパターン3に対するエッチング速度よりも速いような、即ち、選択比(=基板の材料(例えばガラス)に対するエッチング速度/ホトレジストに対するエッチング速度)が1よりも大きなエッチングガスを用いてイオンビームエッチングを行う。
In general, in the above-described etching process, the etching rate for the
これにより、マスターブレーズド回折格子が製造される。このマスター回折格子の格子面に離型剤層を形成し、その上に金属薄膜を形成する。続いてこの金属薄膜上に接着剤を介してガラス基板を接着し、接着剤が硬化した後、ガラス基板をマスター回折格子から剥離させる。これにより、格子溝が形成された金属薄膜が裏返し状態でガラス基板側に移り、レプリカ回折格子が得られる。このレプリカ回折格子を母型として、製品としての回折格子を製造する(特許文献1参照)。 Thereby, a master blazed diffraction grating is manufactured. A release agent layer is formed on the grating surface of the master diffraction grating, and a metal thin film is formed thereon. Subsequently, a glass substrate is bonded onto the metal thin film via an adhesive, and after the adhesive is cured, the glass substrate is peeled from the master diffraction grating. Thereby, the metal thin film in which the grating grooves are formed moves to the glass substrate side in an inverted state, and a replica diffraction grating is obtained. Using this replica diffraction grating as a matrix, a diffraction grating as a product is manufactured (see Patent Document 1).
分光分析装置における分析対象の拡大等に伴い、回折格子で回折される光の波長はますます短くなってきている。回折波長を短波長化するためには、格子間隔を短くするとともに、ブレーズ角を小さくしなければならない。 The wavelength of light diffracted by a diffraction grating is becoming shorter and shorter with the expansion of analysis objects in a spectroscopic analyzer. In order to shorten the diffraction wavelength, it is necessary to shorten the grating interval and the blaze angle.
上述のイオンビームエッチング法を用いて小さいブレーズ角のブレーズド回折格子を製造するためには、イオンビームの入射角αを大きくする必要がある。このとき、図2に示すように、1つのブレーズ面11と隣接のブレーズ面11の間の段差面12が深くエッチングされ、段差面12がブレーズ面11の下に入り込むようになり(すなわち、ブレーズ面11と段差面の間の角度βが鋭角となり)、ブレーズ面11の端が隣接するブレーズ面11を覆うような、ひさし状の形状になる(これをオーバーハングと呼ぶ)。このようなオーバーハングが生じたマスター回折格子からは、レプリカ回折格子を製造することができない。
In order to manufacture a blazed diffraction grating having a small blazed angle using the above-described ion beam etching method, it is necessary to increase the incident angle α of the ion beam. At this time, as shown in FIG. 2, the
また、回折格子が凹面回折格子である場合、イオンビームの入射角αを小さくすると、周辺にエッチングされない部分が生じる。例えば、曲率半径Rの凹面回折格子の場合、基板の直径をDとすると、基板端部は図3に示すように水平方向からθ=sin-1(D/2R)の角度だけ反っている。したがって、イオンビームの入射角αが、(90−θ)°以上になると、基板表面にイオンビームが入射しない部分(影の部分)が生じ、エッチングができない。 Further, when the diffraction grating is a concave diffraction grating, when the incident angle α of the ion beam is reduced, a portion that is not etched is generated in the periphery. For example, in the case of a concave diffraction grating having a radius of curvature R, assuming that the diameter of the substrate is D, the edge of the substrate is warped from the horizontal direction by an angle θ = sin−1 (D / 2R) as shown in FIG. Therefore, when the incident angle α of the ion beam becomes (90−θ) ° or more, a portion where the ion beam does not enter (shadow portion) is generated on the substrate surface, and etching cannot be performed.
本発明が解決しようとする課題は、既存のブレーズ角より小さいブレーズ角を有するブレーズド回折格子およびその製造方法を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide a blazed diffraction grating having a blazed angle smaller than an existing blazed angle and a method for manufacturing the same.
上記課題を解決するために成された本発明に係るブレーズド回折格子は、 a)断面形状が鋸歯状であり、基礎ブレーズ面と基礎段差面を一方向に交互に繰り返し配置して成る支持体と、 b)前記支持体の前記基礎ブレーズ面と前記基礎段差面を覆い、前記基礎ブレーズ面上で厚さが前記一方向に単調変化する樹脂層と、 c)前記樹脂層の表面を覆う金属コーティング膜とを備える。 The blazed diffraction grating according to the present invention, which has been made to solve the above-mentioned problems, is a) a cross-sectional shape of a sawtooth, and a support formed by alternately arranging a basic blazed surface and a basic stepped surface in one direction; B) a resin layer covering the basic blazed surface and the basic stepped surface of the support, the thickness of which is monotonously changed in the one direction on the basic blazed surface; and c) a metal coating covering the surface of the resin layer. And a membrane.
本発明に係るブレーズド回折格子では、図4に示すように、支持体の基礎ブレーズ面を覆う樹脂層の「樹脂層ブレーズ面」において、樹脂層の厚さが前記一方向に単調変化しているため、支持体の基礎ブレーズ面のブレーズ角θB1にかかわらず、樹脂層ブレーズ面のブレーズ角θB2を任意に定めることができる。例えば、図4に示すように、支持体の谷の方(基礎ブレーズ面の深い方)において樹脂層の厚さt1を大きく、支持体の山の方(基礎ブレーズ面の浅い方)において樹脂層の厚さt2を小さくすることにより、樹脂層ブレーズ面のブレーズ角θB2を基礎ブレーズ面のブレーズ角θB1よりも小さくすることができる。逆に、t1<t2とすることにより、基礎ブレーズ面のブレーズ角θB1よりも大きいブレーズ角を有するブレーズド回折格子を得ることができる。 なお、金属コーティング膜は、樹脂層の厚さに何ら影響を与えない程度の薄い膜である。 In the blazed diffraction grating according to the present invention, as shown in FIG. 4, the thickness of the resin layer monotonously changes in the one direction on the “resin layer blazed surface” of the resin layer covering the basic blazed surface of the support. Therefore, regardless of the blaze angle θB1 of the basic blazed surface of the support, the blaze angle θB2 of the resin layer blazed surface can be arbitrarily determined. For example, as shown in FIG. 4, the thickness t1 of the resin layer is increased in the valley of the support (the deep side of the basic blaze surface), and the resin layer is formed in the direction of the support (the shallow side of the basic blaze surface). By reducing the thickness t2, the blaze angle θB2 of the resin layer blazed surface can be made smaller than the blaze angle θB1 of the basic blazed surface. On the contrary, by setting t1 <t2, a blazed diffraction grating having a blaze angle larger than the blaze angle θB1 of the basic blaze surface can be obtained. The metal coating film is a thin film that does not affect the thickness of the resin layer.
また、上記課題を解決するために成された本発明に係るブレーズド回折格子の製造方法は、 a)断面形状が鋸歯状であり、基礎ブレーズ面と基礎段差面を一方向に交互に繰り返し配置して成る支持体を用意する工程と、 b)前記支持体上に、前記基礎ブレーズ面と前記基礎段差面を覆う樹脂層を、前記基礎ブレーズ面上において厚さが前記一方向に単調変化するように形成する工程と、 c)前記樹脂層の表面を覆う金属コーティング膜を形成する工程と、 を含む。 In addition, a method for manufacturing a blazed diffraction grating according to the present invention, which has been made to solve the above-mentioned problems, includes the following: a) The cross-sectional shape is serrated, and the basic blazed surface and the basic step surface are alternately and repeatedly arranged in one direction. B) providing a resin layer covering the basic blazed surface and the basic stepped surface on the support so that the thickness monotonously changes in the one direction on the basic blazed surface. And c) forming a metal coating film covering the surface of the resin layer.
樹脂層を、前記基礎ブレーズ面上において厚さが前記一方向に単調変化するように形成する方法としては、揮発性溶剤の揮発を利用する方法および外力を利用する方法の2通りの方法がある。 As a method of forming the resin layer so that the thickness monotonously changes in the one direction on the basic blazed surface, there are two methods, a method using volatilization of a volatile solvent and a method using external force. .
揮発性溶剤の揮発を利用する方法は、揮発性溶剤に樹脂層を構成する樹脂を溶解させて溶剤樹脂を作成し、該溶剤樹脂を塗布後の溶剤樹脂表面が平坦になるように支持体上に塗布し、塗布後に、揮発性溶剤を揮発させ、樹脂を固化する工程を経て樹脂層を形成する方法である。溶剤樹脂を支持体上に塗布し、最表面を平坦面とした状態では、その平坦面から基礎ブレーズ面までの深さが基礎ブレーズ面の各部で異なる。従って、溶剤樹脂からの溶剤の揮発量も異なり、樹脂が固化した後は基礎ブレーズ面とは異なるブレーズ角の樹脂層ブレーズ面が得られる。 The method of utilizing the volatilization of the volatile solvent is that the resin constituting the resin layer is dissolved in the volatile solvent to prepare a solvent resin, and the surface of the solvent resin after applying the solvent resin is flat on the support. It is a method of forming a resin layer through a step of volatilizing a volatile solvent and solidifying the resin after coating. In a state where the solvent resin is applied on the support and the outermost surface is a flat surface, the depth from the flat surface to the basic blazed surface is different in each part of the basic blazed surface. Therefore, the volatilization amount of the solvent from the solvent resin is also different, and after the resin is solidified, a resin layer blazed surface having a blaze angle different from the basic blazed surface is obtained.
外力を利用する方法は、樹脂層を構成する液状樹脂を支持体上にコーティングする際に、前記一方向に外力を加えることにより、基礎ブレーズ面にコーティングされる樹脂層の厚さを単調変化させるものである。ここで用いる外力には、遠心力、支持体を傾斜させることによる重力、表面に空気等を吹き付けて付与する風力等がある。ここで、外力の強さを調整する他、溶剤樹脂の粘度を調節することによっても、製造されるブレーズド回折格子のブレーズ角の調整が可能である。 In the method using an external force, when the liquid resin constituting the resin layer is coated on the support, the thickness of the resin layer coated on the basic blazed surface is monotonously changed by applying an external force in the one direction. Is. Examples of the external force used here include centrifugal force, gravity caused by tilting the support, and wind force applied by blowing air or the like on the surface. Here, in addition to adjusting the strength of the external force, the blaze angle of the blazed diffraction grating to be manufactured can also be adjusted by adjusting the viscosity of the solvent resin.
本発明に係るブレーズド回折格子の製造方法を用いると、断面形状が鋸歯状であり、基礎ブレーズ面と基礎段差面を一方向に交互に繰り返し配置して成る支持体上に、前記基礎ブレーズ面と前記基礎段差面を覆う樹脂層を、前記基礎ブレーズ面上において厚さが前記一方向に単調変化するように形成し、該樹脂層の表面を覆う金属コーティング膜を形成するという簡便な製造方法によって、任意のブレーズ角を有するブレーズド回折格子を製造することができる。従って、既存のブレーズド回折格子よりもブレーズ角の小さいブレーズド回折格子を作製することも可能となる。 When the method for producing a blazed diffraction grating according to the present invention is used, the cross-sectional shape is a sawtooth shape, and the basic blazed surface is formed on a support formed by alternately arranging a basic blazed surface and a basic stepped surface in one direction. By a simple manufacturing method of forming the resin layer covering the basic step surface so that the thickness monotonously changes in the one direction on the basic blaze surface, and forming a metal coating film covering the surface of the resin layer A blazed diffraction grating having an arbitrary blaze angle can be manufactured. Therefore, it is possible to produce a blazed diffraction grating having a smaller blaze angle than that of an existing blazed diffraction grating.
以下、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。 Hereinafter, the form for implementing this invention is demonstrated using an Example.
本発明の第1の実施例を図5および図6を参照して説明する。図5はブレーズド回折格子上にディップコートにより揮発性溶剤を混ぜた溶剤樹脂を塗布した場合における、溶剤樹脂塗布後の断面模式図である。図6はブレーズド回折格子上にディップコートにより揮発性溶剤を混ぜた溶剤樹脂を塗布した場合における、揮発性溶剤の揮発後の断面模式図である。 A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 5 is a schematic cross-sectional view after application of the solvent resin when a solvent resin mixed with a volatile solvent is applied onto the blazed diffraction grating by dip coating. FIG. 6 is a schematic cross-sectional view after the volatile solvent is volatilized when a solvent resin mixed with a volatile solvent is applied on the blazed diffraction grating by dip coating.
第1の実施例は、樹脂層を、基礎ブレーズ面上において厚さが一方向に単調変化するように形成する方法として、揮発性溶剤の揮発を利用する方法を用いる場合の例である。 The first example is an example in which a method using volatilization of a volatile solvent is used as a method of forming the resin layer so that the thickness monotonously changes in one direction on the basic blazed surface.
第1の実施例では、第1のブレーズ角を有するブレーズド回折格子20を支持体として用いる。一例として、ブレーズド回折格子20は、溝本数が900本/mm、溝の深さが0.30μm
第1のブレーズ角が14°であり、イオンビームエッチング法で製造されたマスター回折格子を使用する。
In the first embodiment, a blazed
A master diffraction grating having a first blaze angle of 14 ° and manufactured by an ion beam etching method is used.
ブレーズド回折格子20の基礎ブレーズ面21と基礎段差面22で構成される溝を複数有する面上に、揮発性溶剤に溶解させた樹脂(溶剤樹脂)を塗布する。溶剤樹脂の塗布にはディップコート法を用い、図5に示すように、塗布後の樹脂表面が平坦となるように塗布する。ここにおける樹脂層26の厚さは、最も薄い箇所(溝の山部分)でブレーズド回折格子20の溝深さの1/2〜3倍程度とする。なお、この樹脂層26の厚さは、溶剤樹脂中の溶剤の割合にも依存する。上記ブレーズド回折格子20の場合、塗布後の溶剤樹脂の厚さが最も厚いところで約1μmとなるように塗布する。
A resin (solvent resin) dissolved in a volatile solvent is applied to a surface having a plurality of grooves formed by the basic blazed
任意の光硬化性樹脂や熱硬化性樹脂を本発明における樹脂として用いることができる。また、これらの樹脂と反応を起こさなければ、エタノール、ベンゼン、アセトン等の任意の揮発性有機溶剤を本発明における揮発性溶剤として用いることができる。本実施例では、揮発性有機溶剤としてエタノールを用いる。 Any photocurable resin or thermosetting resin can be used as the resin in the present invention. In addition, any volatile organic solvent such as ethanol, benzene, and acetone can be used as the volatile solvent in the present invention as long as it does not react with these resins. In this embodiment, ethanol is used as the volatile organic solvent.
次に、溶剤樹脂中のエタノールを揮発させる。揮発を促進させるため、溶剤樹脂が塗布されたブレーズド回折格子20全体を加熱しても良いし、揮発性溶剤が時間経過とともに自然に揮発するのを待っても良い。図6中に矢印で示したように溶剤樹脂中のエタノールが揮発するにつれて、溶剤樹脂の厚さは薄くなるとともに溶剤樹脂の表面はブレーズド回折格子20の溝の形状を反映した凹凸を有するようになる。
Next, ethanol in the solvent resin is volatilized. In order to promote volatilization, the entire blazed
その後、樹脂を所定の方法で固化させると、図6に示したようにブレーズド回折格子20の表面に当該ブレーズド回折格子20の溝の形状を反映した凹凸を有する樹脂層36が形成される。ただし、樹脂層36の厚さは一様ではなく、基礎ブレーズ面21上で一方向に単調変化し、ブレーズド回折格子20の山(凹凸の凸部)の上の厚さ(図4のt2)はブレーズド回折格子20の谷(凹凸の凹部)の上の厚さ(図4のt1)より小さくなる。その結果、樹脂層36の溝はブレーズド回折格子20の溝より浅くなる。上述の例では、樹脂層36の厚さは最も薄いところで100nm乃至200nm程度となる。
Thereafter, when the resin is solidified by a predetermined method, a
樹脂層36の厚さが一様ではなく、ブレーズド回折格子20の山の上の厚さはブレーズド回折格子20の谷の上の厚さより小さくなる理由は、以下のように考えられる。図5に示したように、塗布後の樹脂表面が平坦となるように塗布するディップコート法では、塗布後の溶剤樹脂の厚さは、ブレーズド回折格子20の山の上で薄く、ブレーズド回折格子20の谷の上で厚くなる。溶剤樹脂に含まれる揮発性溶剤の割合は等しいため、溶剤樹脂の塗布直後の溶剤樹脂の厚さの一定の割合(たとえば半分)が揮発すると仮定すると、上記塗布後の溶剤樹脂の厚さの関係を維持しつつ、膜厚がそれぞれ一定の割合だけ減少する。その結果、樹脂層36の厚さは一様ではなく、ブレーズド回折格子20の山の上の厚さはブレーズド回折格子20の谷の上の厚さより小さくなる。
The reason why the thickness of the
その後、図示しないが、樹脂層36の表面を保護するため、アルミニウム等の金属コーティング膜を、真空蒸着法やスパッタリング法等を用いて形成し、ブレーズド回折格子の製造を完成させる。金属コーティング膜の厚さは数十nm程度であり、前記樹脂層36の表面の形状には影響を与えない。
Thereafter, although not shown, in order to protect the surface of the
樹脂層36は、基礎ブレーズ面21上にブレーズ面31と、基礎段差面22上に段差面32とを有し、ブレーズ面31と段差面32の傾きはそれぞれ基礎ブレーズ面21および基礎段差面22より緩やかになっている。したがって、ブレーズ面31と段差面32の間の角度γ1は、基礎ブレーズ面21と基礎段差面22の間の角度β'1より大きくなる。このようにして製造されたブレーズド回折格子のブレーズ角(第2のブレーズ角)はブレーズド回折格子20のブレーズ角(第1のブレーズ角)より小さい。上述の例では、溝本数が900本/mm、溝の深さが0.15μm、第2のブレーズ角が7°のブレーズド回折格子が得られる。
The
本実施例のように、厚さが不均一である溶剤樹脂からの溶剤の均等揮発により残留樹脂層の厚さが不均一になることを利用して、樹脂層を支持体であるブレーズド回折格子20の基礎ブレーズ面上で一方向に単調変化し、回折格子20の山の上の樹脂層の厚さがブレーズド回折格子20の谷の上の厚さより小さくなるように形成することで、製造されるブレーズド回折格子のブレーズ角を支持体として用いたブレーズド回折格子20より小さくできる。そのため、従来の回折格子の製造方法では困難であった、小さいブレーズ角のブレーズド回折格子を製造することができる。
A blazed diffraction grating in which the resin layer is a support by utilizing the fact that the thickness of the residual resin layer becomes non-uniform due to the uniform volatilization of the solvent from the solvent resin with non-uniform thickness as in this example. The blazed material manufactured by forming monotonically changing in one direction on the basic blazed surface of 20 and making the thickness of the resin layer above the peak of the
また、製造されたブレーズド回折格子のブレーズ角が所望の角度となっていなかった場合、形成された樹脂層を剥がし、もう一度樹脂層の形成をやり直せばよい。したがって、加工に失敗しても加工対象材料の廃棄は必要なく、製造コストの低減が図れる。 Moreover, when the blaze angle of the manufactured blazed diffraction grating is not a desired angle, the formed resin layer may be peeled off and the resin layer may be formed again. Therefore, even if the processing fails, it is not necessary to discard the material to be processed, and the manufacturing cost can be reduced.
本発明の第2の実施例を図7および図8を参照しつつ説明する。図7は遠心力を加えるユニットの概略模式図である。図8は遠心力が加わっている際のブレーズド回折格子40上の液状樹脂の断面模式図である。以下の第2の実施例の説明では液状樹脂を用いているが、第1の実施例と同じ揮発性溶剤により液状化した樹脂を用いてもよい。以下、第1の実施例の繰り返しとなる説明は省略し、第1の実施例と異なるところを中心に説明する。
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 7 is a schematic diagram of a unit that applies centrifugal force. FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of the liquid resin on the blazed
第2の実施例は、樹脂層を、基礎ブレーズ面上において厚さが一方向に単調変化するように形成する方法として外力を利用する方法を用いる場合の例であり、外力として遠心力を用いる場合の例である。 The second embodiment is an example in which a method using an external force is used as a method for forming the resin layer so that the thickness monotonously changes in one direction on the basic blazed surface, and centrifugal force is used as the external force. This is an example.
第2の実施例では、支持体である、基礎ブレーズ面41と基礎段差面42で構成される溝を複数有するブレーズド回折格子40の表面上に液状樹脂を塗布する。液状樹脂の塗布方法は任意であり、ディップ法でもよいし、遠心法(スピンコーティング)でも良い。ただし、スピンコーティングの場合は、スピン回転数をそう高くすることなく、コーティングの厚みを十分大きなものとしておく。
In the second embodiment, a liquid resin is applied on the surface of a blazed
こうして表面に液状樹脂を塗布したブレーズド回折格子40に、そのブレーズ方向(溝に垂直な方向)に遠心力を与えるように、ブレーズド回折格子40を遠心装置にセットする。具体的には、図7のように、円盤状の回転板60の中心からできるだけ外れた周縁部にブレーズド回折格子40を固定する。その際、ブレーズド回折格子40は、そのブレーズ方向が回転板60の径方向と一致するように固定する。基礎ブレーズ面41のブレーズ角よりも小さいブレーズ角を有する樹脂層を形成したい場合は、基礎ブレーズ面41が回転板60の外側を向くようにブレーズド回折格子40を固定する。逆に、基礎ブレーズ面41のブレーズ角よりも大きいブレーズ角を有する樹脂層を形成したい場合は、基礎ブレーズ面41が回転板60の中心を向くようにする。固定には、ブレーズド回折格子40が帯電した際にその静電気を回転板60の方に逃がすため、導電性を有する接着剤又はテープ(例えば、銅テープ等)を用いることが望ましい。
The blazed
次に、回転板60を数千rpmの高速で回転し、ブレーズド回折格子40の表面の液状樹脂に、ブレーズ方向に力(遠心力)を加える(図8中の矢印)。これにより、液状樹脂は基礎ブレーズ面41上を流れ、前記のように、基礎ブレーズ面41が外側を向いている場合は樹脂層56のブレーズ角が基礎ブレーズ面41のそれよりも小さくなり、基礎ブレーズ面41が中心側を向いている場合は樹脂層56のブレーズ角は基礎ブレーズ面41のブレーズ角よりも大きくなる。
Next, the rotating
このような高速回転によって、液状樹脂は自然に固化するが、回転面に対する光照射や回転板60を加熱することで、さらに固化を促進しても良い。
Although the liquid resin is naturally solidified by such high speed rotation, solidification may be further promoted by irradiating the rotating surface with light or heating the
このような工程により、液状樹脂に遠心力を加えつつ該液状樹脂を固化させることで、支持体表面にブレーズド回折格子40の溝の形状を反映し、それとは異なるブレーズ角を有する樹脂層56が形成される。
By such a process, the liquid resin is solidified while applying a centrifugal force to the liquid resin, thereby reflecting the shape of the groove of the blazed
その後、図示しないが、樹脂層56の表面を覆う金属コーティング膜として、アルミニウムを真空蒸着法やスパッタリング法等を用いて、樹脂層56のブレーズ形状を維持するように(例えば、数十nmの厚さとなるように)形成し、ブレーズド回折格子を完成させる。
Thereafter, although not shown in the drawing, as a metal coating film covering the surface of the
図8では、樹脂層56は、基礎ブレーズ面41上にブレーズ面51と、基礎段差面42上に段差面52とを有し、ブレーズ面51と段差面52の傾きはそれぞれ基礎ブレーズ面41および基礎段差面42より緩やかになっている。したがって、ブレーズ面51と段差面52の間の角度γ2は、基礎ブレーズ面41と基礎段差面42の間の角度β'2より大きくなる。
In FIG. 8, the
本実施例のように、樹脂層を支持体であるブレーズド回折格子40の基礎ブレーズ面上で一方向に単調変化し、ブレーズド回折格子40の山の上の樹脂層の厚さ(図4のt2)がブレーズド回折格子40の谷の上の厚さ(図4のt1)より小さくなるように形成することで、製造されるブレーズド回折格子のブレーズ角を支持体として用いたブレーズド回折格子40のブレーズ角より小さくできる。そのため、従来の回折格子の製造方法では困難であった、小さいブレーズ角のブレーズド回折格子を製造することができる。
As in this embodiment, the resin layer monotonously changes in one direction on the basic blazed surface of the blazed
また、製造されたブレーズド回折格子のブレーズ角が所望の角度となっていなかった場合、形成された樹脂層を剥がし、もう一度樹脂層の形成をやり直せばよい。したがって、加工に失敗しても加工対象材料の廃棄は必要なく、製造コストの低減が図れる。 Moreover, when the blaze angle of the manufactured blazed diffraction grating is not a desired angle, the formed resin layer may be peeled off and the resin layer may be formed again. Therefore, even if the processing fails, it is not necessary to discard the material to be processed, and the manufacturing cost can be reduced.
本実施例を用いれば、回転板60の回転速度や塗布する液状樹脂の粘度の調節によって、製造されるブレーズド回折格子のブレーズ角の調整が可能である。液状樹脂は実施例1に挙げた揮発性溶剤を混ぜて粘度の調節を行っても良い。したがって、ブレーズド回折格子の製造段階でパラメータの調節をする自由度が高い。
If this embodiment is used, the blaze angle of the blazed diffraction grating to be manufactured can be adjusted by adjusting the rotation speed of the
本実施例では、遠心力を液状樹脂に加える外力として用いる例を示したが、本発明はこれに限定されない。一例として、図8中に矢印で示した方向に重力が加わるように、液状樹脂を塗布した支持体を傾斜させても良い。また、図8中に矢印で示した方向に窒素ガスなどの不活性ガスや空気を吹き付けることで、風力を外力として用いても良い。 In this embodiment, an example in which centrifugal force is used as an external force applied to the liquid resin has been shown, but the present invention is not limited to this. As an example, the support on which the liquid resin is applied may be inclined so that gravity is applied in the direction indicated by the arrow in FIG. Further, wind force may be used as an external force by blowing an inert gas such as nitrogen gas or air in a direction indicated by an arrow in FIG.
なお、上記実施例では、支持体に用いるブレーズド回折格子として、マスター回折格子を使用する例で説明したが、本発明はこれに限定されない。支持体に用いるブレーズド回折格子として、レプリカ回折格子を使用しても良い。また、上記実施例で製作したブレーズド回折格子からレプリカ回折格子を製作することもできる。 In the above embodiment, the master diffraction grating is used as the blazed diffraction grating used for the support. However, the present invention is not limited to this. A replica diffraction grating may be used as the blazed diffraction grating used for the support. A replica diffraction grating can also be manufactured from the blazed diffraction grating manufactured in the above embodiment.
1…基板
2…ホトレジスト層
3…レジストパターン
4…格子溝
5…金属膜
20、40…ブレーズド回折格子
21、41…基礎ブレーズ面
11、31、51…ブレーズ面
22、42…基礎段差面
12、32、52…段差面
26、36、56…樹脂層
60…回転板
DESCRIPTION OF
Claims (4)
b)前記支持体の前記基礎ブレーズ面と前記基礎段差面を覆い、前記基礎ブレーズ面上で厚さが前記一方向に単調変化する樹脂層と、
c)前記樹脂層の表面を覆う金属コーティング膜とを備えるブレーズド回折格子。 a) a support having a sawtooth shape in cross section and a base blazed surface and a base step surface alternately arranged in one direction;
b) covering the basic blazed surface and the basic stepped surface of the support, and a resin layer whose thickness monotonously changes in the one direction on the basic blazed surface;
c) A blazed diffraction grating comprising a metal coating film covering the surface of the resin layer.
b)前記支持体上に、前記基礎ブレーズ面と前記基礎段差面を覆う樹脂層を、前記基礎ブ
レーズ面上において厚さが前記一方向に単調変化するように形成する工程と、
c)前記樹脂層の表面を覆う金属コーティング膜を形成する工程と、
を含むブレーズド回折格子の製造方法。 a) a step of preparing a support having a sawtooth cross-sectional shape and a base blazed surface and a base stepped surface alternately arranged in one direction;
b) forming a resin layer covering the basic blazed surface and the basic stepped surface on the support so that the thickness monotonously changes in the one direction on the basic blazed surface;
c) forming a metal coating film covering the surface of the resin layer;
A method for producing a blazed diffraction grating comprising:
d)揮発性溶剤に前記樹脂層を構成する樹脂を溶解させて溶剤樹脂を作成する工程と、
e)前記溶剤樹脂を塗布後の前記溶剤樹脂表面が平坦になるように前記支持体上に塗布する工程と、
f)塗布後に、前記揮発性溶剤を揮発させ、前記樹脂を固化する工程と、
を含む、請求項3に記載のブレーズド回折格子の製造方法。 Forming the resin layer so as to monotonously change in the one direction,
d) dissolving the resin constituting the resin layer in a volatile solvent to create a solvent resin;
e) applying the solvent resin on the support so that the surface of the solvent resin after application is flat; and
f) after coating, volatilizing the volatile solvent, solidifying the resin;
The manufacturing method of the blazed diffraction grating of Claim 3 containing this.
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