JPH1026707A - 表面レリーフ型回折格子及びその製造方法 - Google Patents
表面レリーフ型回折格子及びその製造方法Info
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- JPH1026707A JPH1026707A JP18197596A JP18197596A JPH1026707A JP H1026707 A JPH1026707 A JP H1026707A JP 18197596 A JP18197596 A JP 18197596A JP 18197596 A JP18197596 A JP 18197596A JP H1026707 A JPH1026707 A JP H1026707A
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- groove
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- relief type
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高精度な溝２１ａの形状を有し、回折効率が
高く、かつ低コストで生産することができる表面レリー
フ型回折格子及びその製造方法を得る。 【解決手段】 表面レリーフ型回折格子またはその型４
０として、少なくとも表面部分が単結晶シリコンから形
成され、溝の反射面または屈折面が単結晶シリコンの
（１１１）面から形成されていることを特徴とし、型と
して用いる場合には、ガラス基板２０上のゲル膜２１に
スタンパー４０を押し当て、その溝４０ａの形状を転写
し溝２１ａを形成することを特徴としている。
高く、かつ低コストで生産することができる表面レリー
フ型回折格子及びその製造方法を得る。 【解決手段】 表面レリーフ型回折格子またはその型４
０として、少なくとも表面部分が単結晶シリコンから形
成され、溝の反射面または屈折面が単結晶シリコンの
（１１１）面から形成されていることを特徴とし、型と
して用いる場合には、ガラス基板２０上のゲル膜２１に
スタンパー４０を押し当て、その溝４０ａの形状を転写
し溝２１ａを形成することを特徴としている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、断面形状が鋸歯状
である溝を有する、いわゆるブレーズド・グレーティン
グと呼ばれる表面レリーフ型回折格子及びその製造方法
に関するものである。
である溝を有する、いわゆるブレーズド・グレーティン
グと呼ばれる表面レリーフ型回折格子及びその製造方法
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】回折格子は、平面あるいは凹面の光学面
上に多数の平行溝を配列した光学素子であり、主として
分光分散素子として使用されている。
上に多数の平行溝を配列した光学素子であり、主として
分光分散素子として使用されている。
【０００３】回折格子は、その用途によってその形態も
種々異なるが、一般に広く普及しているのは、図１２に
示すような、断面形状が鋸歯状である規則的な格子溝を
有した表面レリーフ型の回折格子である。図１２に示す
回折格子は、反射型の回折格子であり、例えばガラス基
板１の上に金属膜２を形成し、金属膜２に規則的な格子
溝を形成することにより構成されている。格子溝の寸法
及び形状を規定する溝間隔ｄ及び格子溝角（ブレーズ角
と呼ばれる）αは、回折格子によって回折される分光波
長領域、分光機能、光学系配置等から選択される。
種々異なるが、一般に広く普及しているのは、図１２に
示すような、断面形状が鋸歯状である規則的な格子溝を
有した表面レリーフ型の回折格子である。図１２に示す
回折格子は、反射型の回折格子であり、例えばガラス基
板１の上に金属膜２を形成し、金属膜２に規則的な格子
溝を形成することにより構成されている。格子溝の寸法
及び形状を規定する溝間隔ｄ及び格子溝角（ブレーズ角
と呼ばれる）αは、回折格子によって回折される分光波
長領域、分光機能、光学系配置等から選択される。
【０００４】このような回折格子は、格子溝がごく微細
であるだけでなく、各格子溝の配列及び形状にナノメー
ターオーダの極めて高い精度が要求される。このような
回折格子の従来の製造方法としては、ルーリングエンジ
ンと呼ばれる刻線機械を使用し、機械的に加工して表面
の金属膜に格子溝を形成する方法が知られている。
であるだけでなく、各格子溝の配列及び形状にナノメー
ターオーダの極めて高い精度が要求される。このような
回折格子の従来の製造方法としては、ルーリングエンジ
ンと呼ばれる刻線機械を使用し、機械的に加工して表面
の金属膜に格子溝を形成する方法が知られている。
【０００５】また、このような回折格子を製造する従来
の他の方法としては、ホログラム露光とイオンビームエ
ッチングを組み合わせた作製方法が知られている。この
方法によれば、ガラス基板などの基板の上にフォトレジ
ストを形成し、これをホログラフィック露光して現像し
た後、異方性を有するドライエッチングである反応性イ
オンビームエッチングによりエッチングし、断面が鋸歯
状の凹凸を表面に形成している。反射型の回折格子で
は、さらにアルミニウムなどの金属膜を蒸着して表面に
反射膜を形成している。
の他の方法としては、ホログラム露光とイオンビームエ
ッチングを組み合わせた作製方法が知られている。この
方法によれば、ガラス基板などの基板の上にフォトレジ
ストを形成し、これをホログラフィック露光して現像し
た後、異方性を有するドライエッチングである反応性イ
オンビームエッチングによりエッチングし、断面が鋸歯
状の凹凸を表面に形成している。反射型の回折格子で
は、さらにアルミニウムなどの金属膜を蒸着して表面に
反射膜を形成している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ルーリ
ングエンジンにより機械的に加工する方法では、機械加
工による微細な加工であるため、高い精度で格子溝の寸
法及び形状を形成することができないという問題があっ
た。また、機械加工の際の振動などによっても、影響を
受け、高い精度で格子溝を形成することができないとい
う問題があった。また、格子溝を順次工具を用いて形成
するため、作製に長時間を要し、低コストで製造するこ
とができないという問題もあった。
ングエンジンにより機械的に加工する方法では、機械加
工による微細な加工であるため、高い精度で格子溝の寸
法及び形状を形成することができないという問題があっ
た。また、機械加工の際の振動などによっても、影響を
受け、高い精度で格子溝を形成することができないとい
う問題があった。また、格子溝を順次工具を用いて形成
するため、作製に長時間を要し、低コストで製造するこ
とができないという問題もあった。
【０００７】また、ホログラム露光とイオンビームエッ
チングを組み合わせて使用する製造方法においても、十
分に高い精度で格子溝を形成することができず、この結
果回折効率を向上させることができないという問題があ
った。
チングを組み合わせて使用する製造方法においても、十
分に高い精度で格子溝を形成することができず、この結
果回折効率を向上させることができないという問題があ
った。
【０００８】本発明の目的は、高精度な溝形状を有し、
回折効率が高く、かつ低コストで生産することができる
表面レリーフ型回折格子及びその製造方法を提供するこ
とにある。
回折効率が高く、かつ低コストで生産することができる
表面レリーフ型回折格子及びその製造方法を提供するこ
とにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の表面レリーフ型
回折格子は、表面に規則的な溝を形成し、特定波長の光
を溝の反射面上で反射または屈折面で屈折させて回折す
る表面レリーフ型回折格子であり、回折格子の少なくと
も表面部分が単結晶シリコンから形成され、溝の反射面
または屈折面が単結晶シリコンの（１１１）面上に形成
されていることを特徴としている。
回折格子は、表面に規則的な溝を形成し、特定波長の光
を溝の反射面上で反射または屈折面で屈折させて回折す
る表面レリーフ型回折格子であり、回折格子の少なくと
も表面部分が単結晶シリコンから形成され、溝の反射面
または屈折面が単結晶シリコンの（１１１）面上に形成
されていることを特徴としている。
【００１０】すなわち、本発明の表面レリーフ型回折格
子が反射型回折格子である場合には、溝の反射面が単結
晶シリコンの（１１１）面上に形成され、透過型回折格
子である場合には、屈折面が単結晶シリコンの（１１
１）面から形成される。
子が反射型回折格子である場合には、溝の反射面が単結
晶シリコンの（１１１）面上に形成され、透過型回折格
子である場合には、屈折面が単結晶シリコンの（１１
１）面から形成される。
【００１１】また、本発明の回折格子は、少なくとも表
面部分が単結晶シリコンから形成されていればよく、例
えば、その他の材質の基板の上に単結晶シリコン基板を
貼り合わせたものであってもよい。このような他の材質
の基板としては、例えば、ガラス基板などが挙げられ
る。
面部分が単結晶シリコンから形成されていればよく、例
えば、その他の材質の基板の上に単結晶シリコン基板を
貼り合わせたものであってもよい。このような他の材質
の基板としては、例えば、ガラス基板などが挙げられ
る。
【００１２】本発明の回折格子を反射型回折格子として
用いる場合には、溝が形成された単結晶シリコンの表面
の上にアルミニウムまたは金などの金属膜からなる反射
膜を形成する。この反射膜の厚みは特に限定されるもの
ではないが、例えば５００〜７０００Å程度の厚みにす
ることができる。さらに保護膜として、ＳｉＯ2 または
ＭｇＦ2 などをコーティングしてもよい。
用いる場合には、溝が形成された単結晶シリコンの表面
の上にアルミニウムまたは金などの金属膜からなる反射
膜を形成する。この反射膜の厚みは特に限定されるもの
ではないが、例えば５００〜７０００Å程度の厚みにす
ることができる。さらに保護膜として、ＳｉＯ2 または
ＭｇＦ2 などをコーティングしてもよい。
【００１３】上記本発明の少なくとも表面部分が単結晶
シリコンからなり、単結晶シリコンの（１１１）面を反
射面または屈折面として有する溝が形成された回折格子
は、回折格子のレプリカを製造するための原盤として用
いることもできる。このような場合、回折格子の原盤か
ら、一旦スタンパーを製造し、このスタンパーを用いて
複数のレプリカを製造する。スタンパーからレプリカを
製造する方法としては、後述するゾル−ゲル法や、射出
成型法などを用いることができ、さらにはその他の方法
により製造することができる。
シリコンからなり、単結晶シリコンの（１１１）面を反
射面または屈折面として有する溝が形成された回折格子
は、回折格子のレプリカを製造するための原盤として用
いることもできる。このような場合、回折格子の原盤か
ら、一旦スタンパーを製造し、このスタンパーを用いて
複数のレプリカを製造する。スタンパーからレプリカを
製造する方法としては、後述するゾル−ゲル法や、射出
成型法などを用いることができ、さらにはその他の方法
により製造することができる。
【００１４】さらに、型表面部分が少なくとも単結晶か
ら形成され、単結晶シリコン表面に回折格子を形成する
ためのスタンパーの型表面を形成し、回折格子の原盤で
はなくスタンパーとして形成したものであってもよい。
ら形成され、単結晶シリコン表面に回折格子を形成する
ためのスタンパーの型表面を形成し、回折格子の原盤で
はなくスタンパーとして形成したものであってもよい。
【００１５】すなわち、本発明の回折格子製造用の型
は、回折格子の表面を形成するための型表面部分が少な
くとも単結晶シリコンから形成され、溝の反射面または
屈折面を形成するための型表面の対応する面が単結晶シ
リコンの（１１１）面から形成されていることを特徴と
する、スタンパー、またはスタンパーを形成するための
原盤である。
は、回折格子の表面を形成するための型表面部分が少な
くとも単結晶シリコンから形成され、溝の反射面または
屈折面を形成するための型表面の対応する面が単結晶シ
リコンの（１１１）面から形成されていることを特徴と
する、スタンパー、またはスタンパーを形成するための
原盤である。
【００１６】上記本発明の回折格子またはその型は、そ
の製造方法の一つとして、以下に説明する本発明の製造
方法により製造することができる。本発明の回折格子の
製造方法は、少なくとも表面が単結晶から形成された板
材の表面を異方性ウェットエッチングでエッチングする
ことにより、表面に規則的な溝を形成することを特徴と
している。
の製造方法の一つとして、以下に説明する本発明の製造
方法により製造することができる。本発明の回折格子の
製造方法は、少なくとも表面が単結晶から形成された板
材の表面を異方性ウェットエッチングでエッチングする
ことにより、表面に規則的な溝を形成することを特徴と
している。
【００１７】本発明で用いる単結晶は、ウェットエッチ
ングにより特定の結晶面を露出させることができる異方
性エッチングが可能な材質であれば特に限定されるもの
ではなく、このような単結晶の代表的なものとして、上
記の単結晶シリコンを用いることができる。
ングにより特定の結晶面を露出させることができる異方
性エッチングが可能な材質であれば特に限定されるもの
ではなく、このような単結晶の代表的なものとして、上
記の単結晶シリコンを用いることができる。
【００１８】上記本発明の製造方法に従う具体的な局面
においては、少なくとも表面部分が、単結晶インゴット
を所定のオフアングルでスライスして得られる単結晶板
から形成された板材を準備する工程と、該板材の表面上
に、回折格子に形成される規則的な溝のピッチ間隔に応
じた間隔で複数のストライプ状の耐エッチング膜を形成
する工程と、ストライプ状の耐エッチング膜をマスクと
して上記板材の表面をウェットエッチングで所定の結晶
面が露出するようにエッチングし、規則的な溝または該
溝を形成するための型溝を板材の表面に形成する工程と
を備えている。単結晶板として単結晶シリコン基板を用
いる場合には、例えばウェットエッチングにより（１１
１）面が露出するようにエッチングすることができる。
においては、少なくとも表面部分が、単結晶インゴット
を所定のオフアングルでスライスして得られる単結晶板
から形成された板材を準備する工程と、該板材の表面上
に、回折格子に形成される規則的な溝のピッチ間隔に応
じた間隔で複数のストライプ状の耐エッチング膜を形成
する工程と、ストライプ状の耐エッチング膜をマスクと
して上記板材の表面をウェットエッチングで所定の結晶
面が露出するようにエッチングし、規則的な溝または該
溝を形成するための型溝を板材の表面に形成する工程と
を備えている。単結晶板として単結晶シリコン基板を用
いる場合には、例えばウェットエッチングにより（１１
１）面が露出するようにエッチングすることができる。
【００１９】図８〜図１１は、単結晶インゴットを所定
のオフアングルでスライスして得られる単結晶板をウェ
ットエッチングすることにより、規則的な溝を形成する
方法を説明するための図面である。図８を参照して、通
常の単結晶シリコンウエハーは、単結晶インゴット３の
（１００）面をスライス面としてスライスしたものを用
いている。（１００）面でスライスした単結晶シリコン
基板をＮａＯＨやＫＯＨなどのアルカリエッチング液で
エッチングすると、図９に示すように（１１１）面が露
出したような溝が形成される。本発明は、このような異
方性エッチングを利用するものであり、図１０に示すよ
うに、予め単結晶インゴット３を所定のオフアングルθ
の角度で傾斜したスライス面でスライスした単結晶板を
用いる。このように所定のオフアングルでスライスした
単結晶板をエッチングすると、図１１に示すように、オ
フアングルθに応じた角度の傾斜面を有する断面が鋸歯
状の溝が形成される。従って、単結晶シリコンの場合、
（１１１）面を、図１２に示すような回折格子溝の反射
面または屈折面として利用することができる。（１１
１）面の傾斜角度、すなわち図１２に示すブレーズ角α
は、オフアングルθを調整することにより変化させるこ
とができる。また、格子間隔ｄは、ストライプ状の耐エ
ッチング膜の間隔を調整することにより変化させること
ができる。
のオフアングルでスライスして得られる単結晶板をウェ
ットエッチングすることにより、規則的な溝を形成する
方法を説明するための図面である。図８を参照して、通
常の単結晶シリコンウエハーは、単結晶インゴット３の
（１００）面をスライス面としてスライスしたものを用
いている。（１００）面でスライスした単結晶シリコン
基板をＮａＯＨやＫＯＨなどのアルカリエッチング液で
エッチングすると、図９に示すように（１１１）面が露
出したような溝が形成される。本発明は、このような異
方性エッチングを利用するものであり、図１０に示すよ
うに、予め単結晶インゴット３を所定のオフアングルθ
の角度で傾斜したスライス面でスライスした単結晶板を
用いる。このように所定のオフアングルでスライスした
単結晶板をエッチングすると、図１１に示すように、オ
フアングルθに応じた角度の傾斜面を有する断面が鋸歯
状の溝が形成される。従って、単結晶シリコンの場合、
（１１１）面を、図１２に示すような回折格子溝の反射
面または屈折面として利用することができる。（１１
１）面の傾斜角度、すなわち図１２に示すブレーズ角α
は、オフアングルθを調整することにより変化させるこ
とができる。また、格子間隔ｄは、ストライプ状の耐エ
ッチング膜の間隔を調整することにより変化させること
ができる。
【００２０】溝間隔ｄ及びブレーズ角αは、対象とする
光の波長、分散角、入射角及び出射角により異なるが、
一般に可視光線に対しては、溝間隔ｄは５００〜９００
ｎｍ程度の範囲から選択される。またブレーズ角αは、
一般に１８〜２５°程度の範囲から選択される。
光の波長、分散角、入射角及び出射角により異なるが、
一般に可視光線に対しては、溝間隔ｄは５００〜９００
ｎｍ程度の範囲から選択される。またブレーズ角αは、
一般に１８〜２５°程度の範囲から選択される。
【００２１】上述のように、本発明の回折格子は、上述
の単結晶シリコンを用いた原盤またはスタンパーを用い
て成型し製造することができる。このような製造方法と
して、例えばゾル−ゲル法を利用して製造することがで
きる。
の単結晶シリコンを用いた原盤またはスタンパーを用い
て成型し製造することができる。このような製造方法と
して、例えばゾル−ゲル法を利用して製造することがで
きる。
【００２２】本発明に従うゾル−ゲル法を利用した製造
方法によれば、金属アルコキシドを加水分解して得られ
るゲル膜を基板上に形成する工程と、ゲル膜に上記スタ
ンパーを押しつけてゲル膜の表面を規則的な溝に対応す
る形状に成型する工程と、成型したゲル膜を熱処理しガ
ラス状に固化する工程とを備えている。
方法によれば、金属アルコキシドを加水分解して得られ
るゲル膜を基板上に形成する工程と、ゲル膜に上記スタ
ンパーを押しつけてゲル膜の表面を規則的な溝に対応す
る形状に成型する工程と、成型したゲル膜を熱処理しガ
ラス状に固化する工程とを備えている。
【００２３】得られる回折格子を透過型として用いる場
合には、例えばそのまま使用することができるが、反射
型として用いる場合は、固化したゲル膜の表面にアルミ
ニウムまたは金などの金属膜からなる反射膜を形成する
ことが好ましい。このような金属膜の厚みとしては、例
えば５００〜７０００Å程度が挙げられる。また、必要
に応じ、保護膜として、反射膜の上にＳｉＯ2 またはＭ
ｇＦ2 などをコーティングしてもよい。
合には、例えばそのまま使用することができるが、反射
型として用いる場合は、固化したゲル膜の表面にアルミ
ニウムまたは金などの金属膜からなる反射膜を形成する
ことが好ましい。このような金属膜の厚みとしては、例
えば５００〜７０００Å程度が挙げられる。また、必要
に応じ、保護膜として、反射膜の上にＳｉＯ2 またはＭ
ｇＦ2 などをコーティングしてもよい。
【００２４】ゾル−ゲル法は、一般に金属アルコキシド
を用い、これを適当な条件で加水分解して縮重合反応を
起こさせ、ゾル状態からゲル状態を生成し、このゲルを
熱処理することによりガラス状に固化する方法である。
金属アルコキシドとしては、一般式Ｍ（ＯＲ）n （Ｍ：
Ｓｉ，Ｂ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ａｌなどの金属、Ｒ：ＣＨ3，
Ｃ2 Ｈ5 などのアルキル基，ｎ：金属の酸化数）で表さ
れる金属アルコキシドが挙げられる。入手の容易さ、取
扱い性、及びゲルの加工性等の面からはＳｉのアルコキ
シドが好ましい。
を用い、これを適当な条件で加水分解して縮重合反応を
起こさせ、ゾル状態からゲル状態を生成し、このゲルを
熱処理することによりガラス状に固化する方法である。
金属アルコキシドとしては、一般式Ｍ（ＯＲ）n （Ｍ：
Ｓｉ，Ｂ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ａｌなどの金属、Ｒ：ＣＨ3，
Ｃ2 Ｈ5 などのアルキル基，ｎ：金属の酸化数）で表さ
れる金属アルコキシドが挙げられる。入手の容易さ、取
扱い性、及びゲルの加工性等の面からはＳｉのアルコキ
シドが好ましい。
【００２５】金属アルコキシドを出発原料とするゾル−
ゲル法においては、まず金属アルコキシドのアルコール
溶液を調製する。Ｓｉのアルコキシドのように安定なも
のの場合には、塩酸あるいはアンモニアなどの加水分解
を促進させるための触媒をこのアルコール溶液に添加す
る。金属アルコキシドが加水分解し、縮重合反応が進行
し、Ｍ−Ｏ−Ｍ結合を有する無機ポリマーが生成する。
このような無機ポリマーの重合度が増加すると、溶液の
粘度が次第に増加し、流動性を失いゲル化する。本発明
では、基板上にこのようなゲル化状態の膜を形成し、こ
のゲル膜にスタンパーを押しつけて、スタンパー表面の
型を転写して、ゲル膜の表面を回折格子の規則的な溝に
対応する形状に成型する。このような成型工程におい
て、ゲル膜の成型加工性を高めるために、ゲル膜中に有
機高分子が添加されることが好ましい。このような有機
高分子としては、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、セ
ルロース類、ポリエーテル類などが挙げられ、好ましく
は、ポリエチレングリコールのようなポリエーテル類が
用いられる。このような有機高分子の添加量が多いと、
成型加工性は高められるが、熱処理後の体積収縮率が大
きくなる傾向にある。このため、有機高分子の添加量と
しては、金属アルコキシドに対し０．５〜２倍程度の量
が好ましい。
ゲル法においては、まず金属アルコキシドのアルコール
溶液を調製する。Ｓｉのアルコキシドのように安定なも
のの場合には、塩酸あるいはアンモニアなどの加水分解
を促進させるための触媒をこのアルコール溶液に添加す
る。金属アルコキシドが加水分解し、縮重合反応が進行
し、Ｍ−Ｏ−Ｍ結合を有する無機ポリマーが生成する。
このような無機ポリマーの重合度が増加すると、溶液の
粘度が次第に増加し、流動性を失いゲル化する。本発明
では、基板上にこのようなゲル化状態の膜を形成し、こ
のゲル膜にスタンパーを押しつけて、スタンパー表面の
型を転写して、ゲル膜の表面を回折格子の規則的な溝に
対応する形状に成型する。このような成型工程におい
て、ゲル膜の成型加工性を高めるために、ゲル膜中に有
機高分子が添加されることが好ましい。このような有機
高分子としては、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、セ
ルロース類、ポリエーテル類などが挙げられ、好ましく
は、ポリエチレングリコールのようなポリエーテル類が
用いられる。このような有機高分子の添加量が多いと、
成型加工性は高められるが、熱処理後の体積収縮率が大
きくなる傾向にある。このため、有機高分子の添加量と
しては、金属アルコキシドに対し０．５〜２倍程度の量
が好ましい。
【００２６】ゲル膜を成型した後、熱処理してガラス状
に固化する。加熱温度は、ゲル膜の組成により適宜調整
されるが、通常は１１００℃程度の温度で熱処理され
る。このような熱処理により、成型されたゲル膜がガラ
ス状に固化する。この際、ゲル膜は収縮するので、この
ような収縮を考慮して、ゲル膜に形成する溝の寸法形状
を設定しておく必要がある。
に固化する。加熱温度は、ゲル膜の組成により適宜調整
されるが、通常は１１００℃程度の温度で熱処理され
る。このような熱処理により、成型されたゲル膜がガラ
ス状に固化する。この際、ゲル膜は収縮するので、この
ような収縮を考慮して、ゲル膜に形成する溝の寸法形状
を設定しておく必要がある。
【００２７】以上のようにしてゾル−ゲル法を用いて形
成した回折格子を、反射型回折格子として用いる場合に
は、その表面に、上記と同様に金属膜などからなる反射
膜を形成する。また、必要に応じ、その上に保護膜を形
成してもよい。
成した回折格子を、反射型回折格子として用いる場合に
は、その表面に、上記と同様に金属膜などからなる反射
膜を形成する。また、必要に応じ、その上に保護膜を形
成してもよい。
【００２８】本発明の型を用いて回折格子を製造する他
の方法としては、ＣＤ（コンパクトディスク）などの光
ディスクを製造する技術を適用することができる。すな
わち、本発明の回折格子の型が原盤である場合には、ニ
ッケルの電鋳液などを用いる電鋳工程により、基板か
ら、ファーザー、マザー、及びスタンパーを順次作製
し、このスタンパーを用いて射出成型などにより、原盤
と同様の規則的な溝を表面に有する樹脂板を製造するこ
とができる。樹脂板の成型方法としては、射出成型法以
外に、圧縮成型法、射出圧縮成型法、感光性樹脂を用い
たフォトポリマー法（２Ｐ法；感光性樹脂法）などを採
用することができる。樹脂としては、光ディスクに一般
的に用いられているＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレー
ト）や、ＰＣ（ポリカーボネート）などのような透明な
樹脂が好ましい。反射型回折格子として用いる場合に
は、このような樹脂板の格子溝を有する表面上に金属膜
などからなる反射膜を形成する。また、必要に応じて反
射膜の上に保護膜を設けてもよい。
の方法としては、ＣＤ（コンパクトディスク）などの光
ディスクを製造する技術を適用することができる。すな
わち、本発明の回折格子の型が原盤である場合には、ニ
ッケルの電鋳液などを用いる電鋳工程により、基板か
ら、ファーザー、マザー、及びスタンパーを順次作製
し、このスタンパーを用いて射出成型などにより、原盤
と同様の規則的な溝を表面に有する樹脂板を製造するこ
とができる。樹脂板の成型方法としては、射出成型法以
外に、圧縮成型法、射出圧縮成型法、感光性樹脂を用い
たフォトポリマー法（２Ｐ法；感光性樹脂法）などを採
用することができる。樹脂としては、光ディスクに一般
的に用いられているＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレー
ト）や、ＰＣ（ポリカーボネート）などのような透明な
樹脂が好ましい。反射型回折格子として用いる場合に
は、このような樹脂板の格子溝を有する表面上に金属膜
などからなる反射膜を形成する。また、必要に応じて反
射膜の上に保護膜を設けてもよい。
【００２９】また、本発明の回折格子の型がスタンパー
である場合には、このスタンパーを用いて直接上記の射
出成型法などの成型法により表面に格子溝を有する樹脂
板を成型することができる。
である場合には、このスタンパーを用いて直接上記の射
出成型法などの成型法により表面に格子溝を有する樹脂
板を成型することができる。
【００３０】本発明に従えば、格子溝の反射面または屈
折面が、単結晶の結晶面から形成されているため、高精
度な寸法及び形状で規則的な溝を形成することができ
る。従って、回折効率の高い回折格子とすることができ
る。
折面が、単結晶の結晶面から形成されているため、高精
度な寸法及び形状で規則的な溝を形成することができ
る。従って、回折効率の高い回折格子とすることができ
る。
【００３１】また、本発明の回折格子は、回折格子を直
接製造する場合であっても、一度に多数の回折格子を製
造することができる。従って、生産効率が高く、低コス
トで生産することができる。
接製造する場合であっても、一度に多数の回折格子を製
造することができる。従って、生産効率が高く、低コス
トで生産することができる。
【００３２】さらに、本発明に従い回折格子の型を用い
てゾル−ゲル法または射出成型法などにより回折格子を
製造する場合にも、高精度な溝形状を有する回折格子
を、生産効率良く製造することができる。従って、低コ
ストで生産することができる。
てゾル−ゲル法または射出成型法などにより回折格子を
製造する場合にも、高精度な溝形状を有する回折格子
を、生産効率良く製造することができる。従って、低コ
ストで生産することができる。
【００３３】本発明の回折格子は、表面レリーフ型の回
折格子として、従来から一般に用いられている用途に用
いることが可能なものであり、例えば、色分離光学素子
などの分光光学素子として用いることができるものであ
る。
折格子として、従来から一般に用いられている用途に用
いることが可能なものであり、例えば、色分離光学素子
などの分光光学素子として用いることができるものであ
る。
【００３４】
【発明の実施の形態】図２〜図４は、本発明に従う一実
施形態の回折格子またはその型を製造する方法を説明す
るための図面であり、図２及び図３は断面図、図４は斜
視図である。
施形態の回折格子またはその型を製造する方法を説明す
るための図面であり、図２及び図３は断面図、図４は斜
視図である。
【００３５】図２（ａ）を参照して、図１０に示すよう
に、所定のオフアングルθでスライスした単結晶シリコ
ン基板１０を準備し、図２（ｂ）に示すように、単結晶
シリコン基板１０の表面を熱酸化することにより、表面
にＳｉＯ2 からなる耐エッチング膜１１を形成する。こ
の耐エッチング膜１１の形成方法は、熱酸化に限定され
るものではなく、例えばＣＶＤ法やスパッタリング法な
どの薄膜形成方法により堆積して形成してもよい。本実
施形態においては、耐エッチング膜１１の膜厚は１００
０Å〜２０００Åとなるように形成されている。
に、所定のオフアングルθでスライスした単結晶シリコ
ン基板１０を準備し、図２（ｂ）に示すように、単結晶
シリコン基板１０の表面を熱酸化することにより、表面
にＳｉＯ2 からなる耐エッチング膜１１を形成する。こ
の耐エッチング膜１１の形成方法は、熱酸化に限定され
るものではなく、例えばＣＶＤ法やスパッタリング法な
どの薄膜形成方法により堆積して形成してもよい。本実
施形態においては、耐エッチング膜１１の膜厚は１００
０Å〜２０００Åとなるように形成されている。
【００３６】次に、図２（ｃ）を参照して、耐エッチン
グ膜１１の上に、感光性レジスト膜１２を形成する。次
に、図２（ｄ）に示すように、所定の部分に貫通孔１３
ａが形成されたマスク１３を用いて、感光性レジスト膜
１２の所定領域に光を照射し露光する。
グ膜１１の上に、感光性レジスト膜１２を形成する。次
に、図２（ｄ）に示すように、所定の部分に貫通孔１３
ａが形成されたマスク１３を用いて、感光性レジスト膜
１２の所定領域に光を照射し露光する。
【００３７】図３（ｅ）に示すように、レジスト膜１２
の所定領域を露光領域１２ａとした後、図３（ｆ）に示
すように、アルカリ溶液などを用いて露光領域１２ａ以
外のレジスト膜１２の部分を除去する。これにより、ス
トライプ状のレジスト膜１２ａが所定の間隔で形成され
る。本実施形態では、レジスト膜１２ａの幅を３００〜
４００ｎｍとし、レジスト膜１２ａ間の距離６００〜８
００ｎｍとしている。また、ストライプ状のレジスト膜
１２ａは、単結晶シリコン基板１０の表面において（１
１１）面が延びる方向と平行になるように設けられてい
る。
の所定領域を露光領域１２ａとした後、図３（ｆ）に示
すように、アルカリ溶液などを用いて露光領域１２ａ以
外のレジスト膜１２の部分を除去する。これにより、ス
トライプ状のレジスト膜１２ａが所定の間隔で形成され
る。本実施形態では、レジスト膜１２ａの幅を３００〜
４００ｎｍとし、レジスト膜１２ａ間の距離６００〜８
００ｎｍとしている。また、ストライプ状のレジスト膜
１２ａは、単結晶シリコン基板１０の表面において（１
１１）面が延びる方向と平行になるように設けられてい
る。
【００３８】次に、図３（ｇ）を参照して、ストライプ
状のレジスト膜１２ａをマスクとして、耐エッチング膜
１１ａをフッ酸などでエッチングしパターニングする。
これにより、図３（ｇ）に示すように、ストライプ状の
耐エッチング膜１１ａが単結晶シリコン基板１０の上に
形成される。図３（ｈ）に示すように、レジスト膜１２
ａを除去し、単結晶シリコン基板１０の上にストライプ
状の耐エッチング膜１１ａが複数平行に配列された状態
にする。
状のレジスト膜１２ａをマスクとして、耐エッチング膜
１１ａをフッ酸などでエッチングしパターニングする。
これにより、図３（ｇ）に示すように、ストライプ状の
耐エッチング膜１１ａが単結晶シリコン基板１０の上に
形成される。図３（ｈ）に示すように、レジスト膜１２
ａを除去し、単結晶シリコン基板１０の上にストライプ
状の耐エッチング膜１１ａが複数平行に配列された状態
にする。
【００３９】図４（ｉ）は、図３（ｈ）と同様の状態を
示す斜視図である。図４（ｉ）に示すように、単結晶シ
リコン基板１０の表面にストライプ状の耐エッチング膜
１１ａが複数平行に配列している。単結晶シリコン基板
１０の表面には、薄い酸化膜が形成されているので、こ
の酸化膜を取り除くため、フッ酸処理を施す。フッ酸処
理後、ＫＯＨ溶液を用いて単結晶シリコン基板１０の表
面をウェットエッチングする。このウェットエッチング
により、図１１を参照して説明したように、（１１１）
面を露出するような異方性のウェットエッチングが行わ
れる。
示す斜視図である。図４（ｉ）に示すように、単結晶シ
リコン基板１０の表面にストライプ状の耐エッチング膜
１１ａが複数平行に配列している。単結晶シリコン基板
１０の表面には、薄い酸化膜が形成されているので、こ
の酸化膜を取り除くため、フッ酸処理を施す。フッ酸処
理後、ＫＯＨ溶液を用いて単結晶シリコン基板１０の表
面をウェットエッチングする。このウェットエッチング
により、図１１を参照して説明したように、（１１１）
面を露出するような異方性のウェットエッチングが行わ
れる。
【００４０】図４（ｊ）は、このような異方性エッチン
グの状態を示す斜視図である。図４（ｊ）に示すよう
に、単結晶シリコン基板の（１１１）面に沿ってエッチ
ングが進行し、傾斜面を有する溝１０ａが形成される。
図４（ｊ）に示す状態では、耐エッチング膜１１ａの底
部に単結晶シリコン基板１０の表面が接触した状態であ
り、エッチングが進行した単結晶シリコン基板１０の表
面部分には、断面が台形状の凸部が形成されているが、
さらにエッチングを続行することにより、オーバーエッ
チングの状態となり、図４（ｋ）に示すように、断面が
鋸歯状の凸部となる。この状態でエッチングを停止する
ことにより、図１１に示すような規則的な格子溝に対応
する溝形状を、単結晶シリコン基板１０の表面部分に形
成することができる。必要に応じて、溝が形成された単
結晶シリコン基板の表面の薄い酸化膜を除去するため、
再度フッ酸処理を行う。
グの状態を示す斜視図である。図４（ｊ）に示すよう
に、単結晶シリコン基板の（１１１）面に沿ってエッチ
ングが進行し、傾斜面を有する溝１０ａが形成される。
図４（ｊ）に示す状態では、耐エッチング膜１１ａの底
部に単結晶シリコン基板１０の表面が接触した状態であ
り、エッチングが進行した単結晶シリコン基板１０の表
面部分には、断面が台形状の凸部が形成されているが、
さらにエッチングを続行することにより、オーバーエッ
チングの状態となり、図４（ｋ）に示すように、断面が
鋸歯状の凸部となる。この状態でエッチングを停止する
ことにより、図１１に示すような規則的な格子溝に対応
する溝形状を、単結晶シリコン基板１０の表面部分に形
成することができる。必要に応じて、溝が形成された単
結晶シリコン基板の表面の薄い酸化膜を除去するため、
再度フッ酸処理を行う。
【００４１】以上のようにして得られた単結晶シリコン
基板の表面には、図５に示すような溝２１ａが規則的に
形成されており、入射光３０を反射する反射面２１ｂに
より、入射光３０が反射されて回折光３１を与える。従
って、以上のようにして製造された単結晶シリコン基板
は、ブレーズド・グレーティングと呼ばれる表面レリー
フ型回折格子として用いることができるものである。こ
の単結晶シリコン基板自体をそのまま反射型回折格子と
して用いる場合には、その表面にアルミニウムまたは金
などの金属膜を蒸着法等により形成し反射膜とする。ま
た、必要に応じＳｉＯ2 などの保護膜をその上に形成し
てもよい。
基板の表面には、図５に示すような溝２１ａが規則的に
形成されており、入射光３０を反射する反射面２１ｂに
より、入射光３０が反射されて回折光３１を与える。従
って、以上のようにして製造された単結晶シリコン基板
は、ブレーズド・グレーティングと呼ばれる表面レリー
フ型回折格子として用いることができるものである。こ
の単結晶シリコン基板自体をそのまま反射型回折格子と
して用いる場合には、その表面にアルミニウムまたは金
などの金属膜を蒸着法等により形成し反射膜とする。ま
た、必要に応じＳｉＯ2 などの保護膜をその上に形成し
てもよい。
【００４２】図１２に示すブレーズ角αは、使用する単
結晶シリコン基板を単結晶シリコンインゴットからスラ
イスする際のオフアングルにより調整することができ
る。すなわち、図１１に示すように、断面鋸歯状の頂点
部分の角度は７０．５°となり、ブレーズ角は（５４．
７５°−オフアングルθ）で与えられる。従って、オフ
アングルを変えることにより、ブレーズ角を調整するこ
とができる。また図１２に示す溝間隔ｄは、図３（ｈ）
に示すストライプ状の耐エッチング膜１１ａ間の間隔を
変えることにより調整することができる。従って、本発
明の回折格子では、回折格子が使用される分光波長領
域、分光機能、光学系配置等から種々のブレーズ角α及
び溝間隔ｄに設定することができる。
結晶シリコン基板を単結晶シリコンインゴットからスラ
イスする際のオフアングルにより調整することができ
る。すなわち、図１１に示すように、断面鋸歯状の頂点
部分の角度は７０．５°となり、ブレーズ角は（５４．
７５°−オフアングルθ）で与えられる。従って、オフ
アングルを変えることにより、ブレーズ角を調整するこ
とができる。また図１２に示す溝間隔ｄは、図３（ｈ）
に示すストライプ状の耐エッチング膜１１ａ間の間隔を
変えることにより調整することができる。従って、本発
明の回折格子では、回折格子が使用される分光波長領
域、分光機能、光学系配置等から種々のブレーズ角α及
び溝間隔ｄに設定することができる。
【００４３】以上のようにして溝を表面に形成した単結
晶シリコン基板をそのまま回折格子として用いてもよい
し、これを原盤として用いてスタンパーを形成し、この
スタンパーから複数のレプリカを形成してもよい。スタ
ンパーの形成は、上述のようにＣＤなどの光ディスクで
一般的に用いられているスタンパー形成法を適用するこ
とができ、例えば電鋳工程によりスタンパーを形成する
ことができる。
晶シリコン基板をそのまま回折格子として用いてもよい
し、これを原盤として用いてスタンパーを形成し、この
スタンパーから複数のレプリカを形成してもよい。スタ
ンパーの形成は、上述のようにＣＤなどの光ディスクで
一般的に用いられているスタンパー形成法を適用するこ
とができ、例えば電鋳工程によりスタンパーを形成する
ことができる。
【００４４】図１は、このようにして形成されたスタン
パーから、ゾル−ゲル法によりレプリカとしての回折格
子を製造する工程を説明するための斜視図である。図１
（ａ）を参照して、ガラス基板２０の上に、ゲル膜２１
を塗布して形成する。ゲル膜形成のためのコーティング
溶液としては、２０モル％のＢ2 Ｏ3 と８０モル％Ｓｉ
Ｏ2 とからなるガラス膜組成のコーティング溶液を調製
した。出発原料としては、シリコンテトラエトキシドＳ
ｉ（ＯＥｔ）4 とボロントリブトキシドＢ（Ｏ−ｎＢ
ｕ）3 を用いた。具体的には、シリコンテトラエトキシ
ドをエチルアルコールと混合し、６％の硝酸を含む水を
加えて７０℃で還流した。このようにしてシリコンテト
ラエトキシドを部分的に加水分解した後に、ボロントリ
ブトキシドを添加し還流を行った。成型加工性を高める
ため、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ６００）を、コ
ーティング液に添加した。添加量としては、ＰＥＧ／酸
化物の比が１．０となるような割合で添加した。
パーから、ゾル−ゲル法によりレプリカとしての回折格
子を製造する工程を説明するための斜視図である。図１
（ａ）を参照して、ガラス基板２０の上に、ゲル膜２１
を塗布して形成する。ゲル膜形成のためのコーティング
溶液としては、２０モル％のＢ2 Ｏ3 と８０モル％Ｓｉ
Ｏ2 とからなるガラス膜組成のコーティング溶液を調製
した。出発原料としては、シリコンテトラエトキシドＳ
ｉ（ＯＥｔ）4 とボロントリブトキシドＢ（Ｏ−ｎＢ
ｕ）3 を用いた。具体的には、シリコンテトラエトキシ
ドをエチルアルコールと混合し、６％の硝酸を含む水を
加えて７０℃で還流した。このようにしてシリコンテト
ラエトキシドを部分的に加水分解した後に、ボロントリ
ブトキシドを添加し還流を行った。成型加工性を高める
ため、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ６００）を、コ
ーティング液に添加した。添加量としては、ＰＥＧ／酸
化物の比が１．０となるような割合で添加した。
【００４５】以上のようにして得られたコーティング溶
液を、ガラス基板２０の上に塗布し、ゲル膜２１を形成
した。次に、図１（ｂ）に示すように、ゲル膜２１の上
に、スタンパー４０の溝４０ａが形成された面をゲル膜
２１側に向けた状態で、スタンパー４０をゲル膜２１の
上に押しつける。これによりゲル膜２１の表面にスタン
パー４０の溝４０ａの溝形状が転写される。
液を、ガラス基板２０の上に塗布し、ゲル膜２１を形成
した。次に、図１（ｂ）に示すように、ゲル膜２１の上
に、スタンパー４０の溝４０ａが形成された面をゲル膜
２１側に向けた状態で、スタンパー４０をゲル膜２１の
上に押しつける。これによりゲル膜２１の表面にスタン
パー４０の溝４０ａの溝形状が転写される。
【００４６】次に、ゲル膜２１を乾燥した後、図１
（ｃ）に示すように、スタンパー４０を離型する。ゲル
膜２１には、スタンパー４０の溝形状４０ａが転写され
た溝２１ａが形成されている。次に、熱処理を行い、ゲ
ル膜２１をガラス状に固化させる。このような熱処理に
より、ゲル膜２１中の有機溶剤及び水が除去されるとと
もに、添加した有機高分子であるポリエチレングリコー
ルが燃焼し分解されて除去される。これによってゲル膜
２１が緻密化し、ガラス状に固化し、図１（ｄ）に示す
ように、表面に規則的な溝２１ａが形成されたガラス板
２０が得られる。このようなガラス板を反射型回折格子
として用いる場合には、その表面に反射膜を形成し、必
要に応じて保護膜を形成する。また透過型回折格子とし
て用いる場合には、そのまま用いてもよいし、その表面
に保護膜等を形成してもよい。なお、透過型回折格子と
して用いる場合には、反射型回折格子とブレーズ角及び
溝間隔が異なるので、使用する単結晶シリコン基板のオ
フアングル及びストライプ状の耐エッチング膜の間隔等
を適宜調整する。
（ｃ）に示すように、スタンパー４０を離型する。ゲル
膜２１には、スタンパー４０の溝形状４０ａが転写され
た溝２１ａが形成されている。次に、熱処理を行い、ゲ
ル膜２１をガラス状に固化させる。このような熱処理に
より、ゲル膜２１中の有機溶剤及び水が除去されるとと
もに、添加した有機高分子であるポリエチレングリコー
ルが燃焼し分解されて除去される。これによってゲル膜
２１が緻密化し、ガラス状に固化し、図１（ｄ）に示す
ように、表面に規則的な溝２１ａが形成されたガラス板
２０が得られる。このようなガラス板を反射型回折格子
として用いる場合には、その表面に反射膜を形成し、必
要に応じて保護膜を形成する。また透過型回折格子とし
て用いる場合には、そのまま用いてもよいし、その表面
に保護膜等を形成してもよい。なお、透過型回折格子と
して用いる場合には、反射型回折格子とブレーズ角及び
溝間隔が異なるので、使用する単結晶シリコン基板のオ
フアングル及びストライプ状の耐エッチング膜の間隔等
を適宜調整する。
【００４７】また、スタンパーを用いＣＤなどの光ディ
スクのように、射出成型法などの成型方法で樹脂製の回
折格子レプリカを製造することができる。具体的には、
光ディスクの製造と同様に、スタンパーを金型内に設置
し、ＰＭＭＡやＰＣなどの透明な樹脂を射出成型してス
タンパーの溝形状を表面に転写した樹脂板を成型する。
この樹脂板の表面に金属膜などの反射膜を形成し、さら
に必要に応じて保護膜などを形成して反射型の回折格子
とすることができる。また透過型の回折格子とする場合
には、そのまま用いてもよいし、必要に応じて表面に保
護膜などを形成して用いてもよい。
スクのように、射出成型法などの成型方法で樹脂製の回
折格子レプリカを製造することができる。具体的には、
光ディスクの製造と同様に、スタンパーを金型内に設置
し、ＰＭＭＡやＰＣなどの透明な樹脂を射出成型してス
タンパーの溝形状を表面に転写した樹脂板を成型する。
この樹脂板の表面に金属膜などの反射膜を形成し、さら
に必要に応じて保護膜などを形成して反射型の回折格子
とすることができる。また透過型の回折格子とする場合
には、そのまま用いてもよいし、必要に応じて表面に保
護膜などを形成して用いてもよい。
【００４８】樹脂の成型方法は、上述のような射出成型
法に限定されるものではなく、圧縮成型、射出圧縮成
型、感光性樹脂を用いたキャスティングによる成型方法
など種々の成型方法で樹脂板を製造することができる。
法に限定されるものではなく、圧縮成型、射出圧縮成
型、感光性樹脂を用いたキャスティングによる成型方法
など種々の成型方法で樹脂板を製造することができる。
【００４９】以上のように、樹脂板で回折格子を製造す
る場合においても、実際の樹脂板における溝の寸法形状
は型の寸法形状よりもやや収縮するので、このような収
縮率を考慮して型の寸法形状を設定する必要がある。
る場合においても、実際の樹脂板における溝の寸法形状
は型の寸法形状よりもやや収縮するので、このような収
縮率を考慮して型の寸法形状を設定する必要がある。
【００５０】本発明に従う回折格子は、例えば、液晶プ
ロジェクターの光分離用光学素子として用いることがで
きる。すなわち、光源からの光をＲＧＢの３原色に分離
し、これを液晶パネルの画素に照射するための光学素子
として用いることができる。このような光学素子を用い
れば、従来のカラーフィルタのように光の透過量が減少
することがないので、より明るい画像を得ることができ
る。
ロジェクターの光分離用光学素子として用いることがで
きる。すなわち、光源からの光をＲＧＢの３原色に分離
し、これを液晶パネルの画素に照射するための光学素子
として用いることができる。このような光学素子を用い
れば、従来のカラーフィルタのように光の透過量が減少
することがないので、より明るい画像を得ることができ
る。
【００５１】図６は、回折格子として反射型回折格子を
用いた液晶プロジェクターの構成を示す図である。図６
を参照して、光源４１からの光は、反射型回折格子４２
に照射され、ここで色毎に分離され、液晶パネル４４の
画素に色分離した光が照射される。液晶パネル４４の前
面には、マイクロレンズ４５が設けられている。また液
晶パネル４４及びマイクロレンズ４５の両側には、偏光
板４３及び４６が設けられている。液晶パネル４４から
出射した光は投写レンズ４７に入射し、これによってス
クリーン４８に投射される。ここで用いられている反射
型回折格子４２として、本発明に従う回折格子を用いる
ことができる。
用いた液晶プロジェクターの構成を示す図である。図６
を参照して、光源４１からの光は、反射型回折格子４２
に照射され、ここで色毎に分離され、液晶パネル４４の
画素に色分離した光が照射される。液晶パネル４４の前
面には、マイクロレンズ４５が設けられている。また液
晶パネル４４及びマイクロレンズ４５の両側には、偏光
板４３及び４６が設けられている。液晶パネル４４から
出射した光は投写レンズ４７に入射し、これによってス
クリーン４８に投射される。ここで用いられている反射
型回折格子４２として、本発明に従う回折格子を用いる
ことができる。
【００５２】図７は、透過型回折格子を用いた液晶プロ
ジェクターの構成を示す図である。光源４１から照射さ
れた光は透過型回折格子４９に入射し、透過型回折格子
４９で色分離され、それぞれの色毎に偏光板４３及びマ
イクロレンズ４５を通り、液晶パネル４４の画素に入射
する。液晶パネル４４を透過した光は、偏光板４６を通
り投射レンズ４７に入射し、この投射レンズ４７により
スクリーン４８に投射される。
ジェクターの構成を示す図である。光源４１から照射さ
れた光は透過型回折格子４９に入射し、透過型回折格子
４９で色分離され、それぞれの色毎に偏光板４３及びマ
イクロレンズ４５を通り、液晶パネル４４の画素に入射
する。液晶パネル４４を透過した光は、偏光板４６を通
り投射レンズ４７に入射し、この投射レンズ４７により
スクリーン４８に投射される。
【００５３】本発明に従う回折格子は、回折効率が高
く、かつ低コストで生産することができるものであるの
で、図６及び図７に示すような液晶プロジェクターの色
分離用光学素子として有用なものである。しかしなが
ら、本発明の回折格子は、このような用途に限定される
ものではなく、従来から一般に回折格子が用いられてい
る幅広い分野で利用することができ、さらには将来開発
される回折格子の用途にも利用され得るものである。
く、かつ低コストで生産することができるものであるの
で、図６及び図７に示すような液晶プロジェクターの色
分離用光学素子として有用なものである。しかしなが
ら、本発明の回折格子は、このような用途に限定される
ものではなく、従来から一般に回折格子が用いられてい
る幅広い分野で利用することができ、さらには将来開発
される回折格子の用途にも利用され得るものである。
【００５４】
【発明の効果】本発明の回折格子は、高精度の溝形状を
有するものであるので、高い回折効率を示す回折格子と
することができる。また、一度に多量の回折格子を製造
することが可能であり、また原盤やスタンパーなどの型
として用いて多量の回折格子のレプリカを製造すること
ができるので、生産効率がよく、低コストで生産するこ
とができる。
有するものであるので、高い回折効率を示す回折格子と
することができる。また、一度に多量の回折格子を製造
することが可能であり、また原盤やスタンパーなどの型
として用いて多量の回折格子のレプリカを製造すること
ができるので、生産効率がよく、低コストで生産するこ
とができる。
【図１】本発明に従う回折格子のレプリカを製造する一
実施例を説明するための斜視図。
実施例を説明するための斜視図。
【図２】本発明に従う回折格子またはその型を製造する
工程の一実施例を説明するための断面図。
工程の一実施例を説明するための断面図。
【図３】本発明に従う回折格子またはその型を製造する
工程の一実施例を説明するための断面図。
工程の一実施例を説明するための断面図。
【図４】本発明に従う回折格子またはその型を製造する
工程の一実施例を説明するための斜視図。
工程の一実施例を説明するための斜視図。
【図５】本発明に従い製造される回折格子の表面の溝形
状を示す斜視図。
状を示す斜視図。
【図６】反射型回折格子を用いた液晶プロジェクターを
示す構成図。
示す構成図。
【図７】透過型回折格子を用いた液晶プロジェクターを
示す構成図。
示す構成図。
【図８】単結晶シリコンインゴットを（１００）面でス
ライスする状態を示す斜視図。
ライスする状態を示す斜視図。
【図９】図８に示す状態でスライスした単結晶シリコン
基板をウェットエッチングした場合の表面の溝形状を示
す断面図。
基板をウェットエッチングした場合の表面の溝形状を示
す断面図。
【図１０】本発明に従い単結晶シリコンインゴットを所
定のオフアングルでスライスする状態を説明するための
斜視図。
定のオフアングルでスライスする状態を説明するための
斜視図。
【図１１】図１０に示す所定のオフアングルのスライス
した単結晶シリコン基板をウェットエッチングしたとき
の表面の溝形状を示す断面図。
した単結晶シリコン基板をウェットエッチングしたとき
の表面の溝形状を示す断面図。
【図１２】表面レリーフ型回折格子の構造を示す側面
図。
図。
１０…単結晶シリコン基板 １０ａ…シリコン単結晶基板表面の溝 １１…耐エッチング膜 １１ａ…ストライプ状の耐エッチング膜 １２…レジスト膜 １２ａ…ストライプ状のレジスト膜（レジスト膜の露光
領域） １３…マスク １３ａ…マスクの貫通孔 ２０…ガラス基板 ２１…ゲル膜 ２１ａ…ゲル膜表面の溝 ２１ｂ…溝の反射面 ３０…入射光 ３１…反射光 ４０…スタンパー ４０ａ…スタンパー表面の型溝 ４１…光源 ４２…反射型回折格子 ４４…液晶パネル ４７…投射レンズ ４８…スクリーン ４９…透過型回折格子
領域） １３…マスク １３ａ…マスクの貫通孔 ２０…ガラス基板 ２１…ゲル膜 ２１ａ…ゲル膜表面の溝 ２１ｂ…溝の反射面 ３０…入射光 ３１…反射光 ４０…スタンパー ４０ａ…スタンパー表面の型溝 ４１…光源 ４２…反射型回折格子 ４４…液晶パネル ４７…投射レンズ ４８…スクリーン ４９…透過型回折格子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 清水 竜 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内
Claims (9)
- 【請求項１】 表面に規則的な溝を形成し、特定波長の
光を前記溝の反射面上で反射させて回折する表面レリー
フ型回折格子であって、 前記回折格子の少なくとも表面部分が単結晶シリコンか
ら形成され、前記溝の反射面が前記単結晶シリコンの
（１１１）面上に形成されていることを特徴とする表面
レリーフ型回折格子。 - 【請求項２】 表面に規則的な溝を形成し、特定波長の
光を前記溝の反射面上で反射または屈折面で屈折させて
回折する表面レリーフ型回折格子を製造するための型で
あって、 前記回折格子の表面を形成するための型表面部分が少な
くとも単結晶シリコンから形成され、前記溝の反射面ま
たは屈折面を形成するための型表面の対応する面が前記
単結晶シリコンの（１１１）面から形成されていること
を特徴とする表面レリーフ型回折格子の型。 - 【請求項３】 前記型が、前記回折格子を成型するため
のスタンパーを製造するのに用いられる原盤である請求
項２に記載の表面レリーフ型回折格子の型。 - 【請求項４】 前記型が、前記回折格子を成型するため
のスタンパーである請求項２に記載の表面レリーフ型回
折格子の型。 - 【請求項５】 表面に規則的な溝を形成し、特定波長の
光を前記溝の反射面上で反射または屈折面で屈折させて
回折する表面レリーフ型回折格子またはその型を製造す
るための方法であって、 少なくとも表面が単結晶から形成された板材の表面を異
方性ウェットエッチングでエッチングすることにより、
前記表面に前記規則的な溝を形成することを特徴とする
表面レリーフ型回折格子またはその型の製造方法。 - 【請求項６】 表面に規則的な溝を形成し、特定波長の
光を前記溝の反射面上で反射または屈折面で屈折させて
回折する表面レリーフ型回折格子またはその型を製造す
るための方法であって、 少なくとも表面部分が、単結晶インゴットを所定のオフ
アングルでスライスして得られる単結晶板から形成され
た板材を準備する工程と、 前記板材の前記表面上に前記規則的な溝のピッチ間隔に
応じた間隔で複数のストライプ状の耐エッチング膜を形
成する工程と、 前記ストライプ状の耐エッチング膜をマスクとして前記
板材の前記表面をウェットエッチングで所定の結晶面が
露出するようにエッチングし、前記規則的な溝または該
溝を形成するための型溝を前記板材の前記表面に形成す
る工程とを備える表面レリーフ型回折格子またはその型
の製造方法。 - 【請求項７】 表面に規則的な溝を形成し、特定波長の
光を前記溝の反射面上で反射または屈折面で屈折させて
回折する表面レリーフ型回折格子をスタンパーを用いて
成型する製造方法であって、 金属アルコキシドを加水分解して得られるゲル膜を基板
上に形成する工程と、 前記ゲル膜に前記スタンパーを押しつけて前記ゲル膜の
表面を前記規則的な溝に対応する形状に成型する工程
と、 成型した前記ゲル膜を熱処理しガラス状に固化する工程
とを備える表面レリーフ型回折格子の製造方法。 - 【請求項８】 前記固化した前記ゲル膜の表面に反射膜
を形成する工程をさらに備える請求項７に記載の表面レ
リーフ型回折格子の製造方法。 - 【請求項９】 表面に規則的な溝を形成し、特定波長の
光を前記溝の反射面上で反射または屈折面で屈折させて
回折する表面レリーフ型回折格子をスタンパーを用いて
成型する製造方法であって、 前記スタンパーを型として樹脂を射出成型し、前記規則
的な溝を表面に有した樹脂板を製造する工程と、 前記樹脂板の表面に反射膜を形成する工程とを備える表
面レリーフ型回折格子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18197596A JPH1026707A (ja) | 1996-07-11 | 1996-07-11 | 表面レリーフ型回折格子及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18197596A JPH1026707A (ja) | 1996-07-11 | 1996-07-11 | 表面レリーフ型回折格子及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1026707A true JPH1026707A (ja) | 1998-01-27 |
Family
ID=16110147
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18197596A Pending JPH1026707A (ja) | 1996-07-11 | 1996-07-11 | 表面レリーフ型回折格子及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1026707A (ja) |
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-
1996
- 1996-07-11 JP JP18197596A patent/JPH1026707A/ja active Pending
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