JPH0456284B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 従来、ガラス、金属等の基板上に回折格子を設
ける方法としては、 (イ) フオトレジストを塗布した基板上に干渉露光
または電子ビーム描画を行ない、現像する方
法、 (ロ) 機械切削による方法、 (ハ) 回折格子をレジストとしたエツチング等の手
法によりガラス、金属等の基板上に作製する方
法、 (ニ) レジスト上に、基板に対してある角度をもつ
定常波を用いて露光、現像する方法、 (ホ) イオンビームエツチング法 等がある。

これらのうち(イ)においてはポジ型フオトレジス
トを塗布した基板をコーヒーレントな２つの平面
波または球面波で照射すると、フオトレジスト中
に干渉縞が記録され、その後現像すると、記録さ
れた干渉縞の強度分布（正弦波状）にほぼ比例し
て、フオトレジストが溶解し、格子溝が形成され
る。この方法においては回折格子の溝の断面形状
は一般に正弦波状となり、機械切削の場合のよう
に鋸波状断面の溝を自由につくることができない
ため高い回折効率を有する回折格子が得られな
い。

(ロ)は、機械的に基板を切削する方法であり、回
折格子の断面形状を鋸派状にした溝を自由に作る
ことができたため、回折効率を高めること自体は
可能である。しかし、基板表面の形状、即ち平
面、球面、非平面かどうかにより制約を受ける
上、振動の影響をうけやすいので完全に均一な周
期で回折格子を作製することはできないし、溝を
曲線状に設けたり、或いは不等間隔にすることに
よつて、種々の結像特性をもたせることができな
い等の欠点を有している。

(ハ)は、回折格子の断面形状が正弦派に近う形か
若しくは矩型になるため溝深さが浅い時には回折
効率の高い回折格子は得られない。

(ニ)においては、フオトレジストを塗布した平面
ガラス基板等の基板の両側からコヒーレントな平
行光線を入射させると、フオトレジスト中に定在
波が生じ、基板表面とある角度θをなして節面に
生ずる。これを現像する、フオトレジストの溶解
は節面でとまり、傾き角（ブレーズ角）θの三角
形の断面を有する溝が形成される。しかし、この
手法では、回折格子のブレーズ波長は入射角のい
かんによらず一定となる。従つて、種々のブレー
ス波長を持つ平面回折格子を作るためには、レー
ザー波長を変えるしかないが、フオトレジストは
長波長の光に感光しにくいため可視部で高回折効
率を得ることは困難である。

(ホ)は例えばイオン源室と加工室とからなる装置
を用い、通常、アルゴンイオンを用いてエツチン
グを行なう方法であり、試料に対するイオンの入
射角を調整できることが回折角子の断面形状を鋸
派状にする上で重要である。イオンビームエツチ
ング方法は、電気的にコントロールしやすいイオ
ンを用いて溝を加工形成するため、溝の形のコン
トロールは極めて容易であり、また任意の溝間隔
の回折格子を任意の角度の鋸波状にできる長所が
ある。しかし、この方法においては試料基板とし
ては、マスクとして用いる回折格子より十分速い
エツチ速度をもつ材料を用いなければならず、フ
オトレジストをマスクとしてエツチ速度の遅い石
英やガラスに直接ブレーズをきざむことはむずか
しいという欠点を有している。

以上のように、ガラス、金属等の基板上に、直
接回折格子を作製する方法としては、(ロ)及び(ハ)が
あり、このうち(ロ)は機械切削のため回折格子の周
期を精度よくすることができない。また(ハ)は、回
折格子の周期を非常に精度よく作製することはで
きるが、断面形状を制御することができないため
回折効率を高めることができない。また(ホ)は、回
折効率も周期の精度も良好な回折格子を作製でき
るが、直接、上記基板上に作製することができな
い。

以上のように、回折格子の周期を精度よくする
には、干渉露光法を用いた方法が最適であり、ま
た、回折効率を高めるためには回折格子の断面形
状を鋸派状にすればよいが、従来の方法では周期
の精度と好ましい断面形状を同時に満足すること
は困難である。

本発明は上記した従来技術の欠点を解消するも
のであつて、本発明の回折格子の作製法はガラス
若しくは金属の基板上に硬化したフオトレジスト
からなる回折格子パターンを形成し、次いで該パ
ターン上からエツチングを行うことにより、前記
パターンに応じて、断面形状が正弦波状の凹部を
前記基板表面に形成させ、その後、斜方蒸着を行
なつて、前記凹部の片側に偏在したマスクを形成
させ、続いて前記マスクをレジストとしてエツチ
ングを行ない、しかる後、前記マスクを除去する
ことを特徴とするものである。

まず、ガラス若しくは金属の基板１上に硬化し
たフオトレジストからなる回折パターンを形成す
るには、例えば、第１図ａに示すように基板１上
にフオトレジスト層２を塗布して設け、フオトレ
ジスト層２に干渉露光若しくは電子ビーム描画法
により露光して潛像を生じさせ、その後、所定の
現像液を用いて現像することにより、第１図ｂに
示すように硬化したフオトレジストからなる回折
格子パターン３を形成する。次いで、回折格子パ
ターン３をレジストとして用いてエツチングし、
エツチング後、レジストを除去すると第１図ｃに
示すように、表面に断面が正弦波状の形状の前記
回折格子パターン３に応じた凹部４を形成させ
る。このような凹部４の形成された基板１の表面
に第１図ｄに示すように斜方蒸着により、凹部の
一方向の斜面のみにCr等の金属薄膜からマスク
５を形成させる。このマスク５の材料は、次工程
のエツチングの際に基板１のレジストとなるよう
選択する。

次に、形成されたマスク５をレジストとしてエ
ツチングを行ない、好ましくは、サイドエツチに
よりマスク５で覆われた部分にもエツチングを行
ない、第１図ｅに示すように凹部４のマスクによ
り被覆されていない側の斜面６をより凹ませる。
この後、マスク５をエツチング等により除去する
ことにより、第１図ｆで示すような、凸部７の頂
上が尖つた断面形状を有する回折格子が得られ
る。

本発明の方法によれば、各工程自体は既存の装
置を利用して行なえ、回折格子の周期は最初の露
光によつて決まるので精度が良い。特に、干渉露
光の際には極めて精度がすぐれている。加えて、
本発明の方法においては、断面形状が正弦波状で
ある回折格子を用いて斜方蒸着とエツチングの操
作により凸部の頂上が尖つた断面形状が鋸波状の
断面形状を有する回折格子が得られる利点があ
る。

実施例 ガラス基板上に、干渉露光法によりフオトレジ
ストパターンを形成した後、HF水溶液でエツチ
ングを行ない、正弦波状の断面の回折格子を作製
し、次に、斜め蒸着法を用いてCr薄膜を上記基
板上に形成した。更に、上記Cr薄膜をレジスト
マスクとして基板をHF水溶液でエツチングを行
ない、その後、Cr薄膜を剥離させ、鋸波状回折
格子を得た。

この回折格子の周期は3μｍであり、波長633n
ｍの入射光に対して、回折効率45〜50％が得られ
た。通常の薄い位相型回折格子の最大回折効率は
理論値として33.9％であり、本考案はこの値を十
分越えるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ〜ｆは本発明の各工程を示すための断
面図である。 １……基板、２……フオトレジスト層、３……
回折格子パターン、４……凹部、５……マスク、
６……マスクされていない側の斜面、７……凸
部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ガラス若しくは金属の基板上に硬化したフオ
   トレジストからなる回折格子パターンを形成し、
   次いで、該パターン上からエツチングを行なうこ
   とにより、前記パターに応じて、断面形状が正弦
   波状の凹部を前記基板表面に形成させ、その後、
   斜方蒸着を行なつて、前記凹部の片側に偏在した
   マスクを形成させ、続いて前記マスクをレジスト
   としてエツチングを行い、しかる後、前記マスク
   を除去することを特徴とする回折格子の作製法。