JP5861461B2 - ダイヤモンドバイトおよびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ワイヤーグリット型偏光子の製造時に用いられる金型を作製する際に用いられるダイヤモンドバイトおよびその製造方法に関するものである。

近年、周期的な微細構造を有する光学素子の開発が進められている。
このような光学素子の例として、ワイヤーグリット型偏光子が挙げられる（例えば特許文献１）。ワイヤーグリット型偏光子は、金属等で構成された導電体線が、所定の幅および所定のピッチで平行に配列された凹凸構造（以下、グリット構造と称して説明する場合がある。）を有するものである。また、ワイヤーグリット型偏光子は、対象光を偏光成分ごとに分離する素子であり、上記導電体線に対して平行な偏光成分を反射し、上記導電体線に垂直な偏光成分を透過することで単一偏光を作り出す機能を有するものである。

上記ワイヤーグリット型偏光子において、上記グリット構造のピッチ寸法については、対象光の波長以下とする必要があり、通常、上記グリット構造は数百ｎｍ以下のピッチ寸法で形成する必要がある。そして、導電体線の幅寸法は上述した凹凸構造のピッチ寸法よりも更に小さい寸法で形成する必要がある。すなわち、ワイヤーグリット型偏光子の製造においては、サブミクロンオーダーの寸法で高精度にグリット構造を形成することが要求される。

このようなワイヤーグリット型偏光子は、一般に上述したグリット構造に対応するサブミクロンオーダーの微細凹凸溝を表面に有する金型を準備し、その金型表面の微細凹凸溝を透明樹脂成形体に転写することにより製造される。その金型表面の微細凹凸溝は、例えば描画部に上述した微細凹凸溝に対応するストライプ状の複数の微細凹部を有する単結晶のダイヤモンドからなるダイヤモンドバイト等を用いて金属基体表面に切削加工を行うことにより形成される。
したがって、ワイヤーグリット型偏光子に高精度なグリット構造を形成するためには、上述したダイヤモンドバイトの描画部に上述した複数の微細凹部を高精度に形成する必要がある。

ここで、上述したダイヤモンドバイトの描画部に高精細な複数の微細凹部を形成する方法としては、集束イオンビーム（ＦＩＢ：Focused Ion Beam）によりダイヤモンドバイトの表面にスパッタ処理を施す方法が提案されている（例えば特許文献１）。上述した方法は、主にガリウムイオン、アルゴンイオン等を用いたイオンビームをダイヤモンドバイトの表面にスパッタすることによりダイヤモンドバイト表面の原子を飛ばして直接描画を行う方法であり、ダイヤモンドバイトの形状に依存することなく加工を行うことが可能であり、また煩雑な前処理等を必要としないといった利点を有するものである。

しかしながら、上述したＦＢＩを用いた方法により高精細な複数の微細凹部が形成されたダイヤモンドバイトを用いて金属基体表面に切削加工を施した場合には、所望の微細凹凸溝を有する金型を得られない場合があり、所望の偏光特性を示すワイヤーグリット型偏光子を形成することが困難であるといった問題があった。

特開２００９−８３０５２号公報

本発明者らは、上記実情に鑑みて鋭意研究を行った結果、ＦＢＩを用いて複数の微細凹部が形成されたダイヤモンドバイトの描画部においては以下の現象が生じている場合があることを見出した。すなわち、ＦＢＩにおいては、比較的原子量の大きなガリウムイオン等が好適に用いられていることから、描画部における複数の微細凹部の内面では、ＦＢＩの影響によりダイヤモンドの結晶性が崩されてアモルファス化されたダメージ層が形成される場合がある。上記ダメージ層が形成されるとその硬度は低下して脆くなり、金型を作製するに際して金属基体の表面を切削するときにダメージ層が破壊されてしまうため、描画部における複数の微細凹部の形状が変化して、金型に形成された微細凹凸溝の形状が所望の形状とは異なってしまう場合がある。
そこで、本発明者らは、従来のＦＢＩを用いたダイヤモンドバイトの製造方法とは異なる製造方法を用いることを検討し、さらに鋭意研究を行うことで、ダイヤモンドバイトにおける描画部の複数の微細凹部を高精細に形成することが可能であり、かつ上記描画部における複数の微細凹部の内面にダメージ層の形成を抑制することが可能となるダイヤモンドバイトの製造方法を見出し、本発明を完成させるに至ったのである。

すなわち、本発明は、ワイヤーグリット型偏光子の製造に用いられる金型に所望の微細凹凸溝を形成することが可能な描画部を有するダイヤモンドバイト、および上述したダイヤモンドバイトの描画部に高精細な複数の微細凹部を形成することが可能なダイヤモンドバイトの製造方法を提供することを主目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、ダイヤモンド基体表面の凸部にストライプ状に形成された複数の微細凹部からなる描画部を有するダイヤモンドバイトであって、上記描画部の上記複数の微細凹部の内面が結晶性を有するダイヤモンドから構成されることを特徴とするダイヤモンドバイトを提供する。

本発明によれば、上記描画部の上記複数の微細凹部の内面が結晶性を有するダイヤモンドから構成されることから、描画部の硬度を高いものとすることができるため、金属基体の表面を加工して金型を作製する際に、描画部の複数の微細凹部が破壊されることを抑制することができるので、所望の微細凹凸溝を有する金型を作製可能なダイヤモンドバイトとすることができる。

本発明においては、上記凸部が、隣接する２つの平面からなる角部であることが好ましい。上記角部に描画部を有することにより、金型を作製する際に金属基体の表面に切削加工を施しやすくなるからである。

本発明においては、上記描画部の上記複数の微細凹部の内面以外の表面に形成された金属層を有することが好ましい。上記金属層を有することにより、描画部を保護することが可能となるからである。

本発明は、ダイヤモンド基体表面の凸部にストライプ状に形成された複数の微細凹部からなる描画部を有し、上記描画部の上記複数の微細凹部の内面が結晶性を有するダイヤモンドから構成されるダイヤモンドバイトの製造方法であって、上記ダイヤモンド基体および上記ダイヤモンド基体上に形成された金属層を有する積層体を準備し、上記積層体の上記金属層上にレジストを塗布してレジスト層を形成するレジスト層形成工程と、上記レジスト層を電子線ビームを用いて描画した後、現像処理を施して上記レジスト層をパターニングする描画工程と、上記レジスト層がパターニングされて露出した上記金属層にエッチング処理を施すことにより上記金属層をパターン状に除去する金属層除去工程と、上記金属層が除去されて露出した上記ダイヤモンド基体に酸素プラズマエッチング処理を施すことにより、上記ダイヤモンド基体の表面に上記ストライプ状の上記複数の微細凹部を形成する微細凹部形成工程とを有することを特徴とするダイヤモンドバイトの製造方法を提供する。

本発明によれば、電子線ビームを用いた描画工程を有することにより高精細なパターンをレジスト層に描画することができ、レジスト層を高精細にパターニングすることが可能である。また、金属層除去工程および微細凹部形成工程においては、上述した高精細なパターンを有するレジスト層を用いて金属層をパターン状に除去し、ダイヤモンド基体に酸素プラズマエッチング処理を施すことから、描画部の上記複数の微細凹部の内面のダイヤモンドの結晶性を保持して上記複数の微細凹部を高精細に形成することが可能となる。

本発明のダイヤモンドバイトは、上記描画部の上記複数の微細凹部の内面が結晶性を有するダイヤモンドから構成されていることから、金属基体の表面に切削加工を施して金型を作製する際に、上記描画部の上記複数の微細凹部が破壊されることを抑制することができ、所望の微細凹凸溝を有する金型を作製することが可能となるといった作用効果を奏する。
また、本発明のダイヤモンドバイトの製造方法においては、電子線ビームを用いることにより、高精細なパターンを有するレジスト層をダイヤモンド基体および金属層を有する積層体上に形成することが可能である。また、パターン状に形成されたレジスト層を用いることにより、金属層をパターン状に除去し、ダイヤモンド基体に酸素プラズマエッチング処理を行うことで、ダイヤモンドバイトにおける上記描画部の上記複数の微細凹部の内面のダイヤモンドの結晶性を保持した状態で高精細な微細凹部を形成することが可能となるといった作用効果を奏する。

本発明のダイヤモンドバイトの一例を示す概略図である。 本発明のダイヤモンドバイトの他の例を示す概略図である。 本発明のダイヤモンドバイトの他の例を示す概略図である。 本発明のダイヤモンドバイトの他の例を示す概略図である。 本発明のダイヤモンドバイトの他の例を示す概略図である。 本発明のダイヤモンドバイトの用途を説明するための図である。 本発明のダイヤモンドバイトの製造方法の一例を示す工程図である。 本発明のダイヤモンドバイトの製造方法の一例を示す概略図である。

以下、本発明のダイヤモンドバイトおよびその製造方法について説明する。

Ａ．ダイヤモンドバイト
本発明のダイヤモンドバイトについて説明する。
本発明のダイヤモンドバイトは、ダイヤモンド基体表面の凸部にストライプ状に形成された複数の微細凹部からなる描画部を有するものであって、上記描画部の上記複数の微細凹部の内面が結晶性を有するダイヤモンドから構成されることを特徴とするものである。

ここで、本発明のダイヤモンドバイトについて図を用いて説明する。図１（ａ）は、本発明のダイヤモンドバイトの一例を示す概略図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ部分を平面１α側から見た図であり、図１（ｃ）は、図１（ａ）のＡ部分を平面１β側から見た図である。
図１（ａ）〜（ｃ）に示すように、本発明のダイヤモンドバイト１０は、ダイヤモンド基体１表面の凸部１’にストライプ状に形成された複数の微細凹部２１からなる描画部２を有するものである。また、本発明のダイヤモンドバイト１０は、描画部２の複数の微細凹部２１の内面が結晶性を有するダイヤモンドから構成されることを特徴とする。また、図１（ａ）においては、凸部１’が隣接する２つの平面、すなわち１α面および１β面からなる角部であり、角部に描画部２が形成されている例について示している。

ここで、本発明のダイヤモンドバイトは、後述する「Ｂ．ダイヤモンドバイトの製造方法」の項で説明するように、ダイヤモンド基体および金属層の積層体の金属層表面に形成されたレジスト層を電子線ビーム（ＥＢ：Electron Beam）を用いて描画した後、現像処理を施してレジスト層をパターニングし、パターニングされたレジスト層に合わせて金属層をパターン状に除去し、さらに金属層が除去されて露出したダイヤモンド基体に酸素プラズマエッチング処理を施すことにより、上記描画部の複数の微細凹部が形成されるものである。
上述した方法は、ＦＢＩに用いられるガリウムイオンに比べて原子量の小さな酸素イオンを用いてダイヤモンド基体に加工が施されるため、上記微細凹部の内面においてもダイヤモンドの結晶性が崩されにくく、ダメージ層の形成を抑制することが可能となる。

よって本発明によれば、上記描画部の上記複数の微細凹部の内面が結晶性を有するダイヤモンドから構成されることから、上記描画部の硬度を高いものとすることができるため、金属基体の表面を加工して金型を作製する際に、上記描画部の複数の微細凹部が破壊されることを抑制することができるので、所望の微細凹凸溝を有する金型を作製可能なダイヤモンドバイトとすることができる。

以下、本発明のダイヤモンドバイトについて詳しく説明する。

１．描画部
本発明における描画部は、ダイヤモンド基体表面の凸部にストライプ状に形成された複数の微細凹部からなるものであり、上記描画部の上記複数の微細凹部の内面が結晶性を有するダイヤモンドから構成されている部分である。

ここで、本発明において「描画部の複数の微細凹部の内面が結晶性を有するダイヤモンドから構成される」とは、描画部の複数の微細凹部の内面が上記微細凹部の内面以外のダイヤモンド基体と同程度の結晶性を有し、かつ描画部の複数の微細凹部の内面にアモルファス状のダイヤモンドが存在しないことを指す。

（１）微細凹部
本発明における微細凹部は、ダイヤモンド基体表面の凸部にストライプ状に複数形成されるものであり、描画部を構成するものである。
また、上記微細凹部は、その内面が上述した結晶性を有するダイヤモンドから構成されるものである。

本発明における描画部のストライプに対して略垂直方向の断面における微細凹部の断面形状（以下、垂直断面形状と称して説明する場合がある。）としては、ダイヤモンド基体表面の凸部に形成することが可能であり、金型表面に所望の微細凹凸溝を切削することが可能な描画部とすることが可能な形状であれば特に限定されず、例えば矩形状（正方形状、長方形状）、台形状、三角形状、半円形状等や、これらの形状を変形させた形状を挙げることができる。本発明においては、なかでも上記垂直断面形状が矩形状であることが好ましい。
ここで、ワイヤーグリット型偏光子においてはグリット構造の凸部または凹部の断面形状が矩形状である場合に高い偏光特性を示す傾向にある。よって所望のグリット構造を有するワイヤーグリット型偏光子を得るためには、グリット構造を転写するために用いられる金型の微細凹凸溝の凸部または凹部の断面形状、および上記金型の微細凹凸溝を形成するために用いられるダイヤモンドバイトにおける上記微細凹部の垂直断面形状も矩形状であることが好ましい。
なお、微細凹部の垂直断面形状は、図１（ａ）に示すＢ−Ｂ線断面における微細凹部の断面形状を指し、図１（ｂ）に示すような微細凹部の断面形状を指す。

また、本発明における描画部のストライプに対して略平行方向断面における微細凹部の断面形状（以下、平行断面形状と称して説明する。）としては、ダイヤモンド基体表面の凸部に形成することが可能であり、金型表面に所望の微細凹凸溝を切削することが可能な描画部とすることが可能な形状であれば特に限定されない。
例えば、図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、微細凹部２１が平面１βを有する凸部１’に形成されている場合は、図２（ｂ）に示すように、微細凹部底面ｔが平面１βに対して平行となるような平行断面形状であってもよく、図２（ｃ）に示すように微細凹部底面ｔが平面１βと交わるような平行断面形状であってもよい。
なお、微細凹部のストライプの垂直方向の断面形状とは、図２（ａ）に示すＣ−Ｃ線断面における微細凹部の断面形状を指し、図２（ｂ）、（ｃ）に示すような微細凹部の断面形状を指す。
なお、図２（ａ）は、本発明のダイヤモンドバイトの他の例を示す概略図であり、図２（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ図２（ａ）のＣ−Ｃ線断面の一例を示す図である。また図２（ａ）〜（ｃ）において説明していない符号については図１（ａ）等と同様とすることができるので、ここでの説明は省略する。

また、微細凹部の幅としては、ダイヤモンド基体表面の凸部に形成可能であり、上記複数の微細凹部からなる描画部により所望の微細凹凸溝を金型に形成することが可能な幅であれば特に限定されない。なお、微細凹部の幅とは、図１（ｂ）においてＷで示される距離を指す。

微細凹部の深さとしては、ダイヤモンド基体表面の凸部に形成可能であり、所望の微細凹凸溝を金型に形成することが可能であれば特に限定されないが、具体的には、７０ｎｍ〜９０ｎｍの範囲内とすることが好ましい。微細凹部の深さが上記範囲に満たない場合は、所望の微細凹凸溝を金型に形成することが困難となる可能性があるからであり、微細凹部の深さが上記範囲を超える場合は、ダイヤモンドバイトにおける描画部が脆くなる可能性があるからである。
なお、微細凹部の深さとは、ダイヤモンド基体表面に形成された微細凹部の最大深さを指し、図１（ｂ）においてＴで示される距離を指す。また、上述した微細凹部の深さは、ダイヤモンド基体表面に形成された複数の微細凹部の深さの平均値である。

（２）描画部
本発明の描画部は、ダイヤモンド基体表面の凸部に形成され、複数の上述した微細凹部がストライプ状に形成されてなる部分である。

上記描画部のストライプのピッチとしては、ダイヤモンド基体表面の凸部に形成可能であり、かつ描画部を用いて金型に所望の微細凹凸溝を形成することが可能であれば特に限定されず、具体的には、２００ｎｍ以下、なかでも１６０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲内であることが好ましい。上記ピッチが上記範囲を超える場合は、本発明のダイヤモンドバイトを用いて作製された金型を用いて製造されたワイヤーグリット型偏光子の偏光特性が低下する可能性があるからである。
ここで、描画部のストライプのピッチとは、１つの微細凸部の中心から隣接する凹部の中心までの距離を指すものであり、図１（ｂ）においてＰで示される距離を指す。

なお、上記描画部のストライプのピッチ（Ｐ）に対する上述の微細凹部の幅（Ｗ）の比Ｗ／Ｐの値としては、所望の微細凹凸溝を有する金型を作製することが可能な描画部を得ることが可能な値であれば特に限定されない。

上記描画部のストライプの幅としては、ダイヤモンド基体表面の凸部に形成することが可能であり、かつ本発明のダイヤモンドバイトにおける描画部を用いて金型に所望の微細凹凸溝を形成することが可能な程度であれば特に限定されないが、具体的には、３０μｍ〜１００μｍの範囲内であることが好ましい。本発明における描画部のストライプの幅が上記範囲に満たない場合は、金型に微細凹凸溝を形成する際に多くの時間がかかり、また複数回の切削処理により連続した微細凹凸溝を形成する場合には、微細凹凸溝のピッチ寸法等の精度が低下する可能性があるからである。また、上記描画部のストライプの幅が上記範囲を超える場合は、ダイヤモンドバイトの描画部を形成することが困難となる可能性があるからである。
なお、描画部のストライプの幅とは、本発明における描画部の平面視上のストライプの幅をいい、例えば図１（ｃ）においてＬ１で示される距離を指す。

また、本発明における描画部のストライプの長さとしては、ダイヤモンド基体表面に形成することが可能であり、かつ本発明のダイヤモンドバイトを用いて金型に所望の微細凹凸溝を形成することが可能な程度であれば特に限定されないが、２μｍ以上であることが好ましい。上記長さが上記範囲に満たない場合は、本発明のダイヤモンドバイトの描画部以外の部分が金型と接触して金型の表面を傷つける可能性があるからであり、上記長さが上記範囲を超える場合は、ダイヤモンド基体表面の凸部に所望の描画部を形成することが困難となる恐れがあるからである。
なお、描画部のストライプの長さとは、本発明の描画部の平面視上のストライプの長さをいい、例えば図１（ｃ）においてＬ２で示される距離を指す。

また、本発明における描画部は、ダイヤモンド基体表面の凸部に形成されるものである。

上記凸部としては、図１（ａ）に示すように、ダイヤモンドバイト１０において少なくとも１つ存在していれば特に限定されず、例えば図３に示すように、ダイヤモンドバイト１０において２つ以上の凸部が存在していてもよい。なお、図３においては、複数の微細凹部２１が連続して形成されている平面１βと、平面１βに隣接する平面１αまたは平面１γからなる２つの角部を有する例について示している。また、平面１γは平面１αに対向する面である。なお、角部については後述する。

上記凸部の形状としては、上述した描画部を形成することが可能であり、かつ金属基体表面を描画部を用いて切削することにより所望の微細凹凸溝を有する金型を作製することが可能な形状であれば特に限定されない。
上記凸部としては、平面を有するものであってもよく、図示はしないが曲面構造を有するものであってもよいが、平面を有するものであることが好ましい。上記凸部が平面を有することにより、金属基体表面を切削する際の加工性を施しやすいものとすることが可能となるからである。

また、上記凸部が平面を有するものである場合、上記凸部としては、図１（ａ）等に示すように、隣接する２つの平面（図１では平面１αおよび平面１β）からなる角部であることがより好ましい。上記凸部が角部であることにより、金属基体表面を切削する際の加工性をさらに向上させることが可能となるからである。

上記凸部が角部である場合、上記角部の角度としては、描画部を形成することが可能であり、かつ上記描画部を用いて金属基体の表面を切削し、所望の微細凹凸溝を有する金型を作製することが可能な角度であれば特に限定されるものではない。
なお、角部の角度とは、図１（ａ）においてθで示される角度である。また、図３に示すように複数の凸部１’が複数の角部である場合は、少なくとも１つの角部の角度θ１または角度θ２が上述した数値範囲となることが好ましい。

また、本発明においては、上記描画部の上記複数の微細凹部の内面以外の表面に形成された金属層を有することが好ましい。後述する「Ｂ．ダイヤモンドバイトの製造方法」の項で説明するように、本発明のダイヤモンドバイトを製造するに際しては、電子線ビームを用いて複数の微細凹部を形成するためのレジスト層のパターニングが行われる。この際、ダイヤモンド基体表面に金属層を形成することにより、電子線ビームの導電性を向上させることができ、より高精細にレジスト層をパターニングすることが可能となる。
また、ダイヤモンドバイトの製造後にも、上記描画部の上記複数の微細凹部の内面以外の表面に金属層を有することで、複数の微細凹部からなる描画部を保護して、良好な状態で保持することが可能となる。

上記金属層に用いられる金属としては、ダイヤモンドバイトを製造する際に電子線ビームの導電性を向上させることが可能であり、かつ描画部の保護を行うことが可能な金属であれば特に限定されず、Ｃｒ等を用いることができる。

上記金属層の厚みとしては、後述する「Ｂ．ダイヤモンドバイトの製造方法」の項において所望の微細凹部を形成することが可能であれば特に限定されるものではない。

また、金属層の形成方法としては、描画部の表面に所望の厚みで金属層を形成することが可能であれば特に限定されるものではなく、例えば金属蒸着法、金属メッキ法、スパッタ法等を挙げることができる。

２．ダイヤモンド基体
本発明におけるダイヤモンド基体は、その表面に上述した凸部を有し、上記凸部には上述した描画部が形成されているものである。

本発明におけるダイヤモンド基体は、通常、単結晶のダイヤモンドから構成されるものである。

本発明におけるダイヤモンド基体の立体形状としては上述した描画部を有する凸部を有することができる形状であれば特に限定されない。ここで、本発明のダイヤモンドバイト１０は、通常、図４に示すように、台座２０に固定されて用いられることから、台座２０に固定可能な立体形状であることが好ましい。なお、図４は、台座に固定された本発明のダイヤモンドバイトの一例を示す概略図である。なお、図４において、説明していない符号については、図１と同様とすることができるので、ここでの説明は省略する。
なお、台座については後述するため、ここでの記載は省略する。

ダイヤモンド基体の立体形状については、一般的なダイヤモンドバイトに用いられるダイヤモンド基体と同様とすることができる。

本発明におけるダイヤモンド基体の大きさとしては、上述した描画部を形成可能な凸部を有し、かつ金属基体の表面を切削加工して所望の微細凹凸溝を有する金型を作製可能な程度であれば特に限定されず、ダイヤモンドバイトの用途に応じて適宜選択することができる。

３．ダイヤモンドバイト
また、本発明におけるダイヤモンドバイトは、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、ダイヤモンド基体の一部にアライメントマーク４を有していてもよい。上述したように、本発明のダイヤモンドバイトは通常、台座に固定されて用いられるものであることから、上記アライメントマークを有することにより、本発明のダイヤモンドバイトを正確かつ容易に台座に固定することが可能となるからである。
なお、図５（ａ）、（ｂ）については、後述するので、ここでの説明は省略する。

上記アライメントマークの大きさとしては、描画部を損なうことなく、ダイヤモンドバイトの一部に形成することができ、かつ顕微鏡等で観察することが可能な程度であれば特に限定されない。

アライメントマークの形成方法としては、描画部を損なうことなく、ダイヤモンドバイトの一部に形成することが可能な方法であれば特に限定されず、例えばＦＢＩにより直接ダイヤモンドバイトに描画する方法や、印刷法を用いてダイヤモンドバイトの表面に印刷する方法等を挙げることができる。

４．その他
本発明のダイヤモンドバイトは、上述した構成を有するものであれば特に限定されない。

ここで、金属基体に切削加工を施して金型を作製するに際しては、図４に示すように、本発明のダイヤモンドバイト１０を台座２０に固定して用いることが好ましい。

上記台座はシャンク（Ｓｈａｎｋ）とも呼ばれ、上述したダイヤモンドバイトを保持するために用いられる工具である。上記台座については、一般的なダイヤモンドバイトにおいて用いられる台座と同様とすることができるので、ここでの説明は省略する。

本発明のダイヤモンドバイトを台座に固定する方法としては、一般的なダイヤモンドバイトを台座に固定することが可能な方法であれば特に限定されず、公知の方法とすることができるので、ここでの説明は省略する。

また、台座にダイヤモンドバイトを固定する際の位置合わせ方法としては、ダイヤモンドバイトの描画部により金属基体表面を切削して所望の微細凹凸溝を有する金型を作製することが可能な方法であれば特に限定されるものではない。例えば、図５（ａ）に示すように、台座２０の端部とダイヤモンドバイト１０のアライメントマーク４とを合わせて位置合わせを行ってもよく、図５（ｃ）に示すように、台座２０の端部とダイヤモンドバイト１０の端部とを合わせて位置合わせを行ってもよい。

また、本発明においては、図５（ｂ）、（ｄ）に示すように台座２０に台座用アライメントマーク４’が形成されていてもよい。台座２０に台座用アライメントマーク４’が形成されている場合は、図５（ｂ）に示すように、台座２０の台座用アライメントマーク４’とダイヤモンドバイト１０のアライメントマーク４とを合わせて位置合わせを行ってもよく、図５（ｄ）に示すように、台座２０の台座用アライメントマーク４’とダイヤモンドバイト１０の端部とを合わせて位置合わせを行ってもよい。

なお、図５（ａ）〜（ｄ）は、図４に示すように台座２０に固定されたダイヤモンドバイトを平面１β側から見た概略図である。

台座に形成される台座用アライメントマークの大きさとしては、上述したダイヤモンドバイトのアライメントマークと同程度とすることができる。

台座に台座用アライメントマークを形成する方法としては、例えばＦＢＩを用いて台座用アライメントマークを描画する方法や、台座の表面に台座用アライメントマークを印刷する方法を挙げることができる。

５．用途
本発明のダイヤモンドバイトは、主にワイヤーグリット型偏光子を製造するために用いられる微細凹凸溝を有する金型を作製する際に用いられるものである。具体的には、図６に示すように、金型を作製する際に用いられる金属基体１００の表面をダイヤモンドバイト１０の描画部２を用いて切削加工し、微細凹凸溝１０１を形成するために用いられる。
なお、図６は、本発明のダイヤモンドバイトの用途を説明するための図である。

６．ダイヤモンドバイトの製造方法
本発明のダイヤモンドバイトの製造方法については、特に限定されるものではなく、例えば後述する「Ｂ．ダイヤモンドバイトの製造方法」の項で説明する製造方法を用いることができる。

Ｂ．ダイヤモンドバイトの製造方法
次に本発明のダイヤモンドバイトの製造方法について説明する。
本発明のダイヤモンドバイトの製造方法は、上述した「Ａ．ダイヤモンドバイト」の項で記載したダイヤモンドバイトを製造する製造方法である。

具体的には、本発明のダイヤモンドバイトの製造方法は、ダイヤモンド基体表面の凸部にストライプ状に形成された複数の微細凹部からなる描画部を有し、上記描画部の上記複数の微細凹部の内面が結晶性を有するダイヤモンドから構成されるダイヤモンドバイトの製造方法であって、上記ダイヤモンド基体および上記ダイヤモンド基体上に形成された金属層を有する積層体を準備し、上記積層体の上記金属層上にレジストを塗布してレジスト層を形成するレジスト層形成工程と、上記レジスト層を電子線ビームを用いて描画した後、現像処理を施して上記レジスト層をパターニングする描画工程と、上記レジスト層がパターニングされて露出した上記金属層にエッチング処理を施すことにより上記金属層をパターン状に除去する金属層除去工程と、上記金属層が除去されて露出した上記ダイヤモンド基体に酸素プラズマエッチング処理を施すことにより、上記ダイヤモンド基体の表面に上記ストライプ状の上記複数の微細凹部を形成する微細凹部形成工程とを有することを特徴とする製造方法である。

ここで、本発明のダイヤモンドバイトの製造方法について図を用いて説明する。図７（ａ）〜（ｅ）は、本発明のダイヤモンドバイトの製造方法の一例を示す工程図である。本発明のダイヤモンドバイトの製造方法においては、まず図７（ａ）に示すように、ダイヤモンド基体１およびダイヤモンド基体１上に形成された金属層１１を有する積層体１０’を準備し、積層体１０’の金属層１１上にレジストを塗布してレジスト層１２を形成する（レジスト層形成工程）。次に、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、レジスト層１２を電子線ビーム１３を用いて描画した後、現像処理を施してレジスト層１２をパターニングする（描画工程）。次に、図７（ｃ）に示すように、レジスト層１２がパターニングされて露出した金属層１１にエッチング処理を施すことにより金属層１１をパターン状に除去する（金属層除去工程）。次に、図７（ｄ）に示すように、金属層１１が除去されて露出したダイヤモンド基体１に酸素プラズマ１４を照射して酸素プラズマエッチング処理を施すことにより、ダイヤモンド基体１の表面にストライプ状の複数の微細凹部２１を形成する（微細凹部形成工程）。また、微細凹部形成工程後に、必要に応じて残存するレジスト層１２を剥離する工程や、ダイヤモンド基体を研磨してダイヤモンドバイトを整形する工程等を行うことにより、図７（ｅ）に示すようなダイヤモンドバイト１０を得ることができる。なお、図７（ｅ）において説明していない符号については図１と同様とすることができるので、ここでの説明は省略する。

本発明によれば、電子線ビームを用いた描画工程を有することにより高精細なパターンをレジスト層に描画することが可能となる。また、金属層除去工程および微細凹部形成工程においては、上述した高精細なパターンを有するレジスト層を用いて金属層をパターニン状に除去し、酸素プラズマエッチング処理を施すことから、従来のＦＢＩを用いてダイヤモンド基体を直接描画する方法に比べて、原子量の小さい酸素イオンを用いてダイヤモンド基体を加工することができるため、微細凹部を形成する際にダメージ層を形成しにくく、描画部の表面のダイヤモンドの結晶性を保持して微細凹部を形成することが可能となる。

以下、本発明のダイヤモンドバイトの製造方法における各工程についてそれぞれ説明する。

１．レジスト層形成工程
本発明におけるレジスト層形成工程は、上記ダイヤモンド基体および上記ダイヤモンド基体上に形成された金属層を有する積層体を準備し、上記積層体の上記金属層上にレジストを塗布してレジスト層を形成する工程である。

本工程に用いられる積層体は、ダイヤモンド基体とダイヤモンド基体上に形成された金属層とを有するものである。なお、金属層は本発明の製造方法により製造されるダイヤモンドバイトにおける描画部の表面に形成されるものである。

上記積層体に用いられるダイヤモンド基体および金属層については、上述した「Ａ．ダイヤモンドバイト」の項で記載したものと同様とすることができるので、ここでの記載は省略する。

本工程に用いられるレジストとしては、ポジ型レジストおよびネガ型レジストのいずれも用いることができる。

レジストの塗布方法としては、上記積層体上に均一な膜厚でレジスト層を形成することが可能な方法であれば特に限定されず、スピンコート法、吹き付け法等の公知の方法を用いることができる。

なお、スピンコート法を用いてレジストを塗布する場合は、上記積層体の端部に形状加工を施すことが好ましい。スピンコート法を用いた場合、積層体の端部に形成されるレジスト層の膜厚が積層体の中央部に形成されるレジストの膜厚よりも厚膜に形成される場合がある。そのため、積層体の端部および中央部に形成されるレジスト層の膜厚差を小さくするために積層体の端部に形状加工を施すことは好ましい。

上記積層体の端部の形状加工する方法としては、例えば、図８（ａ）に示すように、積層体１０’をレジスト層１２の塗布面の上面から観察した際に、六角形状となるように加工する方法や、図８（ｂ）に示すように、積層体１０’の断面形状を観察した際に、積層体の端部ｙが積層体の中央部ｘの表面に対して傾斜を有するように加工する方法等を挙げることができる。

２．描画工程
本発明における描画工程は、上記レジスト層を電子線ビームを用いて描画した後、現像処理を施して上記レジスト層をパターニングする工程である。

レジスト層に描画されるパターン形状については、本発明の製造方法により製造されるダイヤモンドバイトにおける描画部が、上述した「Ａ．ダイヤモンドバイト」の項に記載したストライプ状に形成された複数の微細凹部からなるものとすることが可能な形状であれば特に限定されない。

本工程により用いられる電子線描画装置については、一般的なものと同様とすることができるので、ここでの説明は省略する。

本工程に用いられる現像処理の方法としては、所望の平行直線パターン状にレジスト層を現像することが可能であれば特に限定されるものではないが、例えば現像液を用いる方法等を挙げることができる。現像液としては、一般的な現像液を用いることができ、感光性樹脂層の種類等に応じて適宜選択される。

３．金属層除去工程
本発明における金属層除去工程は、上記レジスト層がパターニングされて露出した上記金属層にエッチング処理を施すことにより上記金属層をパターン状に除去する工程である。

本工程に用いられるエッチング処理の方法としては、上記レジスト層がパターニングされて露出した金属層を所望のパターン状に除去することが可能な方法であれば特に限定されず、一般的なドライエッチング法またはウェットエッチング法のいずれも用いることが可能である。

なお、本工程において、パターニングされ、ダイヤモンド基体表面に残存する金属層には、最終的に製造されるダイヤモンドバイトの描画部を保護する機能を有する。

４．微細凹部形成工程
本発明における微細凹部形成工程は、上記金属層が除去されて露出した上記ダイヤモンド基体に酸素プラズマエッチング処理を施すことにより、上記ダイヤモンド基体の表面に上記ストライプ状の上記複数の微細凹部を形成する工程である。

本工程に用いられる酸素プラズマエッチング処理は、プラズマにより酸素を含むガスをイオン化・ラジカル化してエッチングを行うものである。本工程における酸素プラズマエッチング処理に用いられるガスの種類は、酸素ガスを含むものであれば特に限定されず、酸素ガスのほかに、例えばＣＦ_４ガス、ＮＦ_３ガス、ＳＦ_６ガス等のフッ素含有ガスを混合した混合ガスを用いてもよい。また、混合ガスを用いる場合の各ガスの混合比については、一般的な酸素プラズマエッチング処理に用いられるものと同様とすることができるので、ここでの説明は省略する。

プラズマエッチング時の圧力は、例えば３００ｍＴｏｒｒ以下であることが好ましく、１００ｍＴｏｒｒ〜２５０ｍＴｏｒｒの範囲内であることがより好ましい。

５．その他の工程
本発明のダイヤモンドバイトの製造方法は、上述したレジスト層形成工程、描画工程、金属除去工程、および微細凹部形成工程を有する製造方法であれば特に限定されるものではなく、必要な工程を適宜選択して用いることができる。
このような工程としては、例えばダイヤモンドバイトの形状を整形するために行われる研磨工程、ダイヤモンドバイトを洗浄して乾燥させる洗浄・乾燥工程、ダイヤモンド基体表面に残存するレジスト層を剥離する剥離工程等を挙げることができる。

６．ダイヤモンドバイト
本発明の製造方法により製造されるダイヤモンドバイトは、上述した「Ａ．ダイヤモンドバイト」の項で記載したので、ここでの説明は省略する。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。

１ … ダイヤモンド基体
１’ … 凸部
１０ … ダイヤモンドバイト
１０’ … 積層体
１１ … 金属層
１２ … レジスト層
１３ … 電子線ビーム
１４ … 酸素プラズマ
２ … 描画部
２１ … 微細凹部

Claims (3)

1. ダイヤモンド基体表面の凸部にストライプ状に形成された複数の微細凹部からなる描画部を有するダイヤモンドバイトであって、
   前記描画部の前記複数の微細凹部の内面が結晶性を有するダイヤモンドから構成され、
   前記ダイヤモンドバイトは、前記描画部の前記複数の微細凹部の内面以外の表面に形成された金属層を有することを特徴とするダイヤモンドバイト。
2. 前記凸部が、隣接する２つの平面からなる角部であることを特徴とする請求項１に記載のダイヤモンドバイト。
3. ダイヤモンド基体表面の凸部にストライプ状に形成された複数の微細凹部からなる描画部を有し、前記描画部の前記複数の微細凹部の内面が結晶性を有するダイヤモンドから構成され、前記描画部の前記複数の微細凹部の内面以外の表面に形成された金属層を有するダイヤモンドバイトの製造方法であって、
   前記ダイヤモンド基体および前記ダイヤモンド基体上に形成された前記金属層を有する積層体を準備し、前記積層体の前記金属層上にレジストを塗布してレジスト層を形成するレジスト層形成工程と、
   前記レジスト層を電子線ビームを用いて描画した後、現像処理を施して前記レジスト層をパターニングする描画工程と、
   前記レジスト層がパターニングされて露出した前記金属層にエッチング処理を施すことにより前記金属層をパターン状に除去する金属層除去工程と、
   前記金属層が除去されて露出した前記ダイヤモンド基体に酸素プラズマエッチング処理を施すことにより、前記ダイヤモンド基体の表面に前記ストライプ状の前記複数の微細凹部を形成する微細凹部形成工程とを有することを特徴とするダイヤモンドバイトの製造方法。

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