JPH0217002B2 - - Google Patents
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- JPH0217002B2 JPH0217002B2 JP14256883A JP14256883A JPH0217002B2 JP H0217002 B2 JPH0217002 B2 JP H0217002B2 JP 14256883 A JP14256883 A JP 14256883A JP 14256883 A JP14256883 A JP 14256883A JP H0217002 B2 JPH0217002 B2 JP H0217002B2
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/18—Diffraction gratings
- G02B5/1847—Manufacturing methods
- G02B5/1857—Manufacturing methods using exposure or etching means, e.g. holography, photolithography, exposure to electron or ion beams
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、分光器の波長分散素子やホログラ
ム素子として使われるブレーズド格子の製造方法
に関する。
ム素子として使われるブレーズド格子の製造方法
に関する。
回折格子は、分光器の波長分散素子やホログラ
ム素子として種々の応用、例えばホログラフイツ
クスキヤナや、ホログラフイツクレンズ等がある
が、一般に回折効率が低く実用上問題である。ブ
レーズド格子は特定の回折次数へ理論上100％の
光を回折できる特徴があるが、格子溝の形状を制
御して製作しなければならないため製作が困難で
ある。現在最も現実的と思われるのは、あらかじ
め作つたレリーフ格子をシヤドウマスクとして基
板を斜め方向からイオンビームでイオンエツチン
グする方法である。この手法で現在知られている
のは、基板をガリウム砒素、又はガラス板上に塗
布したポリメチルメタクリレート（PMMA）と
したものであるが、前者は結晶であるため高価
で、又、不透明のため透過型格子にはできない欠
点がある。一方、後者は、ガラス板上に塗布した
PMMAを十分に乾燥しても、塗膜上にホトレジ
ストでレリーフ格子を形成する際にホトレジスト
の溶剤でPMMA膜が溶解し、相溶しやすいため、
レリーフ格子自体が良質なものができず、したが
つて良質なブレーズド格子が製作できない欠点が
あつた。又、従来の方法では、ホログラフイツク
に形成した半丸ないし、正弦波状断面を持つたレ
リーフ格子をシヤドウマスクとしていたため、シ
ヤドウ効果が十分でなく、良者なブレーズド格子
が製作できない欠点があつた。
ム素子として種々の応用、例えばホログラフイツ
クスキヤナや、ホログラフイツクレンズ等がある
が、一般に回折効率が低く実用上問題である。ブ
レーズド格子は特定の回折次数へ理論上100％の
光を回折できる特徴があるが、格子溝の形状を制
御して製作しなければならないため製作が困難で
ある。現在最も現実的と思われるのは、あらかじ
め作つたレリーフ格子をシヤドウマスクとして基
板を斜め方向からイオンビームでイオンエツチン
グする方法である。この手法で現在知られている
のは、基板をガリウム砒素、又はガラス板上に塗
布したポリメチルメタクリレート（PMMA）と
したものであるが、前者は結晶であるため高価
で、又、不透明のため透過型格子にはできない欠
点がある。一方、後者は、ガラス板上に塗布した
PMMAを十分に乾燥しても、塗膜上にホトレジ
ストでレリーフ格子を形成する際にホトレジスト
の溶剤でPMMA膜が溶解し、相溶しやすいため、
レリーフ格子自体が良質なものができず、したが
つて良質なブレーズド格子が製作できない欠点が
あつた。又、従来の方法では、ホログラフイツク
に形成した半丸ないし、正弦波状断面を持つたレ
リーフ格子をシヤドウマスクとしていたため、シ
ヤドウ効果が十分でなく、良者なブレーズド格子
が製作できない欠点があつた。
この発明の目的は、上述の欠点を除去した。透
過型の高品質のブレーズド格子の製造方法を提供
することにある。
過型の高品質のブレーズド格子の製造方法を提供
することにある。
この発明のブレーズド格子の製造方法は、基板
に第１の有機高分子膜を塗布する工程と、塗布さ
れた第１の有機高分子膜にイオンビームを照射し
て第１の有機高分子膜上に積層する第２の有機高
分子膜の溶媒に対して不溶な層を第１の有機高分
子膜の表面に形成する工程と、イオンビームを照
射した第１の有機高分子膜上に、第１の有機高分
子膜よりもイオンエツチング速度の遅い第２の有
機高分子膜を塗布する工程と、第２の有機高分子
膜上に前記第２の有機高分子膜よりも酸素イオン
エツチング速度の遅い金属膜を形成する工程と、
前記金属膜上に前記金属膜よりもアルゴンイオン
エツチング速度の遅いホトレジスト膜を塗布する
工程と、塗布されたホトレジスト膜をレリーフ型
の回折格子に形成する工程と、前記回折格子をマ
スクとして、アルゴンイオンビームで前記金属膜
をイオンエツチングして金属膜を矩形断面の回折
格子に形成する工程と、前記矩形断面の回折格子
をマスクとして、酸素イオンビームで前記第２の
有機高分子膜をイオンエツチングして矩形断面の
回折格子を形成する工程と、前記金属膜を除去し
た後、基板に対して斜め方向からイオンエツチン
グする工程とを含むことを特徴とするブレーズド
格子の製造方法である。
に第１の有機高分子膜を塗布する工程と、塗布さ
れた第１の有機高分子膜にイオンビームを照射し
て第１の有機高分子膜上に積層する第２の有機高
分子膜の溶媒に対して不溶な層を第１の有機高分
子膜の表面に形成する工程と、イオンビームを照
射した第１の有機高分子膜上に、第１の有機高分
子膜よりもイオンエツチング速度の遅い第２の有
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膜上に前記第２の有機高分子膜よりも酸素イオン
エツチング速度の遅い金属膜を形成する工程と、
前記金属膜上に前記金属膜よりもアルゴンイオン
エツチング速度の遅いホトレジスト膜を塗布する
工程と、塗布されたホトレジスト膜をレリーフ型
の回折格子に形成する工程と、前記回折格子をマ
スクとして、アルゴンイオンビームで前記金属膜
をイオンエツチングして金属膜を矩形断面の回折
格子に形成する工程と、前記矩形断面の回折格子
をマスクとして、酸素イオンビームで前記第２の
有機高分子膜をイオンエツチングして矩形断面の
回折格子を形成する工程と、前記金属膜を除去し
た後、基板に対して斜め方向からイオンエツチン
グする工程とを含むことを特徴とするブレーズド
格子の製造方法である。
次に図面を参照して、この発明を詳細に説明す
る。第１図から第８図までは、この発明の一実施
例を、工程の順に説明するための断面図である。
第１図は、基板１に第１の有機高分子膜２を塗布
した状態を示す断面図である。基板としてはガラ
ス板及びアクリル板を用いた。第１の有機高分子
膜２としては、種々実験した結果、イオンエツチ
ング速度の早いソマール工業製の電子線レジスト
SEL−ＮタイプＡを用た。SEL−ＮタイプＡはメ
タクリル酸グリシジルとアクリル酸エチルの共重
合体である。基板にはスピナーで回転塗布した。
塗布厚は約1μmである。その後、カラス基板の時
は80℃で30分間焼きしめを行なつた。アクリル基
板の時は50℃で60分間焼きしめを行なつた。次
に、第１の有機高分子膜を加速電圧500V、イオ
ン電流密度0.5mA／cm2のアルゴンイオンビームで
約１分間イオンエツチングした。この結果第２図
に示すように、第１の有機高分子膜の表層に、第
２の有機高分子膜の溶媒に対して不溶な層３がで
きた。第３図は、不溶層３の上に、第１の有機高
分子膜よりもイオンエツチング速度の遅い第２の
有機高分子膜４としてホトレジスト（シツプレー
社製AZ−1350J）を塗布、焼きしめ後、第２の有
機高分子膜よりも酸素イオンエツチング速度の遅
い金属膜として金膜５をスパツタリングで形成
し、さらに金膜５の上に金膜よりもアルゴンイオ
ンエツチング速度の遅いホトレジスト６（シツプ
レー社製AZ−1350J）を塗布した状態を示す断面
図である。第２の有機高分子膜４としてのホトレ
ジストも、最上層のホトレジスト６もスピナーで
回転塗布した。焼きしめは電子線レジストと同じ
条件で行なつた。ホトレジスト６の膜厚は0.3〜
0.5μmとした。又、第２の有機高分子膜４として
のホトレジストの膜厚は製造する格子ピツチによ
り異なり0.3〜1.0μmとした。次に、ホトレジスト
膜にレリーフ格子を形成するために、He−Cdレ
ーザを光源とする干渉計で干渉縞をホトレジスト
膜に露光し、現像液で現像した。第４図は、現像
後の状態を示す断面図である。レーザ干渉計を用
いるかわりに乳剤マスクを用いて密着焼付によつ
ても第４図に示すようなレリーフ格子を形成でき
る。次に、第４図に示すような試料を、イオンエ
ツチング装置を用いてアルゴンイオンビームでイ
オンエツチングした。イオンエツチング条件はア
ルゴンガス圧10-4トール、加速電圧500Vとした。
ホトレジストAZ−1350Jのイオンエツチング速度
は1mA／cm2のアルゴンイオンに対し300Å／分で
あるのに対し、金は約1000Å／分であつた。この
エツチング速度の差を利用することで、第５図に
示すように、レリーフ格子６をマスクとして、金
層５にほぼ矩形断面の格子を製作できる。次に、
第５図の金層５の格子をマフクとして、第２の有
機高分子膜としてのホトレジスト層４を酸素イオ
ンビームでイオンエツチングした。イオンエツチ
ング条件は、酸素ガス圧２×10-4トール、加速電
圧500Vとした。金のイオンエツチング速度は
1mA／cm2の酸素イオンに対して約1000オングス
トローム／分であるのに対し、電子線レジスト
SEL−Ｎ・Ａは、5330オングストローム／分、ホ
トレジストAZ−1350Jは3000オングストローム／
分であつた。このエツチング速度の差を利用する
ことで、第６図に示すように、第２の有機高分子
膜としてのホトレジスト層４にほぼ矩形断面の格
子を製作できる。金層５の表面には、ホトレジス
ト６が残つているが、次の金の除去工程で金を溶
かすことで除去できる。金の除去には、ヨウ化カ
リ（KI）とヨウ素（Ｉ）の飽和溶液で金を溶解
することで行なつた。第７図は、金を除去した後
の断面図を示す。次に第７図に示す矩形形格子を
シヤドウマスクとして矢印７で示す方向からアル
ゴンイオン又は酸素イオンエツチングすると、第
８図に示すようなブレーズド格子が得られる。こ
の時イオンエツチング時間が短いと、矩形格子の
一部が残り、時間が長すぎるとブレーズド格子の
角がまるくなつてしまうので、イオンエツチング
時間の制御が重要である。
る。第１図から第８図までは、この発明の一実施
例を、工程の順に説明するための断面図である。
第１図は、基板１に第１の有機高分子膜２を塗布
した状態を示す断面図である。基板としてはガラ
ス板及びアクリル板を用いた。第１の有機高分子
膜２としては、種々実験した結果、イオンエツチ
ング速度の早いソマール工業製の電子線レジスト
SEL−ＮタイプＡを用た。SEL−ＮタイプＡはメ
タクリル酸グリシジルとアクリル酸エチルの共重
合体である。基板にはスピナーで回転塗布した。
塗布厚は約1μmである。その後、カラス基板の時
は80℃で30分間焼きしめを行なつた。アクリル基
板の時は50℃で60分間焼きしめを行なつた。次
に、第１の有機高分子膜を加速電圧500V、イオ
ン電流密度0.5mA／cm2のアルゴンイオンビームで
約１分間イオンエツチングした。この結果第２図
に示すように、第１の有機高分子膜の表層に、第
２の有機高分子膜の溶媒に対して不溶な層３がで
きた。第３図は、不溶層３の上に、第１の有機高
分子膜よりもイオンエツチング速度の遅い第２の
有機高分子膜４としてホトレジスト（シツプレー
社製AZ−1350J）を塗布、焼きしめ後、第２の有
機高分子膜よりも酸素イオンエツチング速度の遅
い金属膜として金膜５をスパツタリングで形成
し、さらに金膜５の上に金膜よりもアルゴンイオ
ンエツチング速度の遅いホトレジスト６（シツプ
レー社製AZ−1350J）を塗布した状態を示す断面
図である。第２の有機高分子膜４としてのホトレ
ジストも、最上層のホトレジスト６もスピナーで
回転塗布した。焼きしめは電子線レジストと同じ
条件で行なつた。ホトレジスト６の膜厚は0.3〜
0.5μmとした。又、第２の有機高分子膜４として
のホトレジストの膜厚は製造する格子ピツチによ
り異なり0.3〜1.0μmとした。次に、ホトレジスト
膜にレリーフ格子を形成するために、He−Cdレ
ーザを光源とする干渉計で干渉縞をホトレジスト
膜に露光し、現像液で現像した。第４図は、現像
後の状態を示す断面図である。レーザ干渉計を用
いるかわりに乳剤マスクを用いて密着焼付によつ
ても第４図に示すようなレリーフ格子を形成でき
る。次に、第４図に示すような試料を、イオンエ
ツチング装置を用いてアルゴンイオンビームでイ
オンエツチングした。イオンエツチング条件はア
ルゴンガス圧10-4トール、加速電圧500Vとした。
ホトレジストAZ−1350Jのイオンエツチング速度
は1mA／cm2のアルゴンイオンに対し300Å／分で
あるのに対し、金は約1000Å／分であつた。この
エツチング速度の差を利用することで、第５図に
示すように、レリーフ格子６をマスクとして、金
層５にほぼ矩形断面の格子を製作できる。次に、
第５図の金層５の格子をマフクとして、第２の有
機高分子膜としてのホトレジスト層４を酸素イオ
ンビームでイオンエツチングした。イオンエツチ
ング条件は、酸素ガス圧２×10-4トール、加速電
圧500Vとした。金のイオンエツチング速度は
1mA／cm2の酸素イオンに対して約1000オングス
トローム／分であるのに対し、電子線レジスト
SEL−Ｎ・Ａは、5330オングストローム／分、ホ
トレジストAZ−1350Jは3000オングストローム／
分であつた。このエツチング速度の差を利用する
ことで、第６図に示すように、第２の有機高分子
膜としてのホトレジスト層４にほぼ矩形断面の格
子を製作できる。金層５の表面には、ホトレジス
ト６が残つているが、次の金の除去工程で金を溶
かすことで除去できる。金の除去には、ヨウ化カ
リ（KI）とヨウ素（Ｉ）の飽和溶液で金を溶解
することで行なつた。第７図は、金を除去した後
の断面図を示す。次に第７図に示す矩形形格子を
シヤドウマスクとして矢印７で示す方向からアル
ゴンイオン又は酸素イオンエツチングすると、第
８図に示すようなブレーズド格子が得られる。こ
の時イオンエツチング時間が短いと、矩形格子の
一部が残り、時間が長すぎるとブレーズド格子の
角がまるくなつてしまうので、イオンエツチング
時間の制御が重要である。
本実施例では、有機高分子膜としてSEL−Ｎタ
イプＡを用いた場合を説明したが、本方法に適す
る他の有機高分子膜材料としては、SEL−Ｎタイ
プＡと同じ様な電子線レジストEBR−９、又は、
メタクリの２つのメチル基をＣ１およびCH2CF3
で置換した重合体（電子線レジストCOP）、又
は、ポリメチルメタアクリレート（PMMA）、又
はポリビニルアルコール（PVA）、又はポリビニ
ルホルマール（PVF）、又は、ポリアセタール
（POM）がある。これらは、いずれも第２の有機
高分子膜としてのホトレジストAZ−1350J、およ
び次に述べる第２の有機高分子膜よりもイオンエ
ツチング速度が早いので本方法でブレーズド格子
を製造できる。第２の有機高分子膜としては、上
に列記した第１の有機高分子膜よりもイオンエツ
チング速度が遅いものであればよいが、塗布性が
良好である必要があり、次のようなものがあげら
れる。ポリスチレン（Pst）、ポリスチレンとビシ
クロとの共重合体、環化ポリブタジエン
（CPB）、ポリブタジエンメタアクリレート
（PBzMA）、ポリビフエニール、ポリスチレンと
アクリロニトリルとの共重合体、ポリビニルナフ
タリン（PVN）などである。
イプＡを用いた場合を説明したが、本方法に適す
る他の有機高分子膜材料としては、SEL−Ｎタイ
プＡと同じ様な電子線レジストEBR−９、又は、
メタクリの２つのメチル基をＣ１およびCH2CF3
で置換した重合体（電子線レジストCOP）、又
は、ポリメチルメタアクリレート（PMMA）、又
はポリビニルアルコール（PVA）、又はポリビニ
ルホルマール（PVF）、又は、ポリアセタール
（POM）がある。これらは、いずれも第２の有機
高分子膜としてのホトレジストAZ−1350J、およ
び次に述べる第２の有機高分子膜よりもイオンエ
ツチング速度が早いので本方法でブレーズド格子
を製造できる。第２の有機高分子膜としては、上
に列記した第１の有機高分子膜よりもイオンエツ
チング速度が遅いものであればよいが、塗布性が
良好である必要があり、次のようなものがあげら
れる。ポリスチレン（Pst）、ポリスチレンとビシ
クロとの共重合体、環化ポリブタジエン
（CPB）、ポリブタジエンメタアクリレート
（PBzMA）、ポリビフエニール、ポリスチレンと
アクリロニトリルとの共重合体、ポリビニルナフ
タリン（PVN）などである。
以上述べたように本発明により、透過型の高品
質のブレーズド格子が得られる。
質のブレーズド格子が得られる。
図は、この発明の工程を第１図から第８図の順
に示す断面図である。図において、１は基板、２
は第１の有機高分子膜、３は不溶層、４は第２の
有機高分子膜、５は金属膜、６はホトレジスト、
７の矢印はイオンビームの入射方向を各々表わ
す。
に示す断面図である。図において、１は基板、２
は第１の有機高分子膜、３は不溶層、４は第２の
有機高分子膜、５は金属膜、６はホトレジスト、
７の矢印はイオンビームの入射方向を各々表わ
す。
Claims (1)
- １ 基板に第１の有機高分子膜を塗布する工程
と、塗布された第１の有機高分子膜にイオンビー
ムを照射して第１の有機高分子膜上に積層する第
２の有機高分子膜の溶媒に対して不溶な層を第１
の有機高分子膜の表面に形成する工程と、イオン
ビームを照射した第１の有機高分子膜上に、第１
の有機高分子膜よりもイオンエツチング速度の遅
い第２の有機高分子膜を塗布する工程と、第２の
有機高分子膜上に前記第２の有機高分子膜よりも
酸素イオンエツチング速度の遅い金属膜を形成す
る工程と、前記金属膜上に前記金属膜よりもアル
ゴンイオンエツチング速度の遅いホトレジスト膜
を塗布する工程と、塗布されたホトレジスト膜を
レリーフ型の回折格子に形成する工程と、前記回
折格子をマスクとして、アルゴンイオンビームで
前記金属膜をイオンエツチングして金属膜を矩形
断面の回折格子に形成する工程と、前記矩形断面
の回折格子をマスクとして、酸素イオンビームで
前記第２の有機高分子膜をイオンエツチングして
矩形断面の回折格子を形成する工程と、前記金属
膜を除去した後、基板に対して斜め方向から、イ
オンエツチングする工程とを含むことを特徴とす
るブレーズド格子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14256883A JPS6033504A (ja) | 1983-08-05 | 1983-08-05 | ブレ−ズド格子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14256883A JPS6033504A (ja) | 1983-08-05 | 1983-08-05 | ブレ−ズド格子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6033504A JPS6033504A (ja) | 1985-02-20 |
| JPH0217002B2 true JPH0217002B2 (ja) | 1990-04-19 |
Family
ID=15318347
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14256883A Granted JPS6033504A (ja) | 1983-08-05 | 1983-08-05 | ブレ−ズド格子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6033504A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0623402U (ja) * | 1992-06-30 | 1994-03-29 | なか 新井 | 万能草取具 |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5133818A (en) * | 1986-07-30 | 1992-07-28 | Softub, Inc. | Method of forming a tub apparatus |
| US4858254A (en) * | 1986-07-30 | 1989-08-22 | Softub, Inc. | Tub apparatus |
| US5092951A (en) * | 1986-07-30 | 1992-03-03 | Softub, Inc. | Method of forming a tub apparatus |
| JP3877444B2 (ja) | 1998-09-02 | 2007-02-07 | 富士通株式会社 | 回折格子 |
| CN102466980A (zh) * | 2010-11-12 | 2012-05-23 | 中国科学院微电子研究所 | 基于电子束光刻和x射线曝光制作多层膜闪耀光栅的方法 |
| CN102360093A (zh) | 2011-10-19 | 2012-02-22 | 苏州大学 | 一种全息闪耀光栅制作方法 |
| US11119405B2 (en) * | 2018-10-12 | 2021-09-14 | Applied Materials, Inc. | Techniques for forming angled structures |
| FI130664B1 (fi) * | 2021-05-17 | 2024-01-09 | Dispelix Oy | Menetelmä porrastetun hilan valmistamiseksi |
-
1983
- 1983-08-05 JP JP14256883A patent/JPS6033504A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0623402U (ja) * | 1992-06-30 | 1994-03-29 | なか 新井 | 万能草取具 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6033504A (ja) | 1985-02-20 |
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