JPH10300912A - 回折格子用基板 - Google Patents
回折格子用基板Info
- Publication number
- JPH10300912A JPH10300912A JP11166997A JP11166997A JPH10300912A JP H10300912 A JPH10300912 A JP H10300912A JP 11166997 A JP11166997 A JP 11166997A JP 11166997 A JP11166997 A JP 11166997A JP H10300912 A JPH10300912 A JP H10300912A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate
- diffraction grating
- single crystal
- etching
- crystal silicon
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Landscapes
- Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 エッチングの自由度が高く、また研磨が容易
な基板を提供することを目的とする。 【解決手段】 本発明では、先ず単結晶シリコン１を用
意し、単結晶シリコン１は、機械などの粗加工により表
面を凹面にする（図１(b))。粗加工された単結晶シリコ
ンの表面にはＣＶＤ法によりアモルファスシリコン２を
積層させる（図１(c))。アモルファスシリコンが積層さ
れれば、ボールフィード法やフロートポリシング法など
により表面を研磨して、例えばＡｒイオンビームエッチ
ングにより回折格子溝を作成する（図１(d))
な基板を提供することを目的とする。 【解決手段】 本発明では、先ず単結晶シリコン１を用
意し、単結晶シリコン１は、機械などの粗加工により表
面を凹面にする（図１(b))。粗加工された単結晶シリコ
ンの表面にはＣＶＤ法によりアモルファスシリコン２を
積層させる（図１(c))。アモルファスシリコンが積層さ
れれば、ボールフィード法やフロートポリシング法など
により表面を研磨して、例えばＡｒイオンビームエッチ
ングにより回折格子溝を作成する（図１(d))
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、真空紫外分光器な
どに用いられる回折格子用の基板に関する。
どに用いられる回折格子用の基板に関する。
【０００２】
【従来の技術】回折格子は、光を単一の波長にするため
の分散素子として分光器には欠かせない存在であり、該
回折格子は、平面基板上にサブミクロンの微細な格子を
ルーリングエンジンと呼ばれる刻線装置やレーザ干渉に
よるホログラフィック法などにより形成している。
の分散素子として分光器には欠かせない存在であり、該
回折格子は、平面基板上にサブミクロンの微細な格子を
ルーリングエンジンと呼ばれる刻線装置やレーザ干渉に
よるホログラフィック法などにより形成している。
【０００３】ここで、回折格子用の基板には、一般的に
は光学ガラスや合成石英が使われており、基板には規定
の精度が要求される。基板表面の形状精度がλ／１０ま
では機械的に仕上げることができるが、λ／２０〜λ／
１００の高精度になると手研磨の手法がとられている。
また、形状精度の他に表面の平滑性が真空紫外域では要
求される。通常の光学研磨面は２nmRMS 程度の平滑性で
あるが、真空紫外用には０．１〜０．５nmRMS が必要と
なるため、ボールフィード法やフロートポリシング法等
特殊な研磨法が用いられる。また、光源の高出力化に伴
い、回折格子用基板として熱伝導性の良いシリコンや炭
化ケイ素が要求されている。
は光学ガラスや合成石英が使われており、基板には規定
の精度が要求される。基板表面の形状精度がλ／１０ま
では機械的に仕上げることができるが、λ／２０〜λ／
１００の高精度になると手研磨の手法がとられている。
また、形状精度の他に表面の平滑性が真空紫外域では要
求される。通常の光学研磨面は２nmRMS 程度の平滑性で
あるが、真空紫外用には０．１〜０．５nmRMS が必要と
なるため、ボールフィード法やフロートポリシング法等
特殊な研磨法が用いられる。また、光源の高出力化に伴
い、回折格子用基板として熱伝導性の良いシリコンや炭
化ケイ素が要求されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、炭化ケ
イ素は焼結体であるため、全体積中数パーセントの隙間
があり、高真空中では脱ガスの問題が残る。また、材料
の入手が困難で、高価な材料である。一方、単結晶シリ
コンは半導体産業用に大量生産されており、入手は容易
である。しかも単結晶のため隙間はなく、高真空中では
脱ガスの問題もない。ただし、単結晶シリコンは異方性
が強いため、エッチング時に矩形から任意の角度を持つ
鋸歯状の溝まで幅広い溝形状を持つ回折格子の作成に困
難がある。また、研磨時に、結晶軸方向が一方向を向い
ているため、特に凹面の場合、高精度かつ高平滑な曲面
を作成することも困難である。
イ素は焼結体であるため、全体積中数パーセントの隙間
があり、高真空中では脱ガスの問題が残る。また、材料
の入手が困難で、高価な材料である。一方、単結晶シリ
コンは半導体産業用に大量生産されており、入手は容易
である。しかも単結晶のため隙間はなく、高真空中では
脱ガスの問題もない。ただし、単結晶シリコンは異方性
が強いため、エッチング時に矩形から任意の角度を持つ
鋸歯状の溝まで幅広い溝形状を持つ回折格子の作成に困
難がある。また、研磨時に、結晶軸方向が一方向を向い
ているため、特に凹面の場合、高精度かつ高平滑な曲面
を作成することも困難である。
【０００５】そこで、本発明は、エッチングの自由度が
高く、また研磨が容易な基板を提供することを目的とす
る。
高く、また研磨が容易な基板を提供することを目的とす
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、単結晶シリコン上に化学気相蒸着法（ＣＶ
Ｄ法）によりアモルファスシリコンを積層してなる回折
格子用基板を提供する。すなわち、本発明では、精密な
加工を行う部分の基板材料がアモルファスシリコンであ
るため、異方性がなく、エッチングの自由度が高く、ま
た研磨が容易となる。
決するため、単結晶シリコン上に化学気相蒸着法（ＣＶ
Ｄ法）によりアモルファスシリコンを積層してなる回折
格子用基板を提供する。すなわち、本発明では、精密な
加工を行う部分の基板材料がアモルファスシリコンであ
るため、異方性がなく、エッチングの自由度が高く、ま
た研磨が容易となる。
【０００７】ここで、単結晶シリコンは、半導体産業に
用いられているものを用いることができ、単結晶シリコ
ンは、製造する回折格子の大きさにもよるが、通常５〜
２０mmの厚さのものを用いる。
用いられているものを用いることができ、単結晶シリコ
ンは、製造する回折格子の大きさにもよるが、通常５〜
２０mmの厚さのものを用いる。
【０００８】ＣＶＤ法は、反応ガスを活性化して、基板
に薄膜を積層させる方法で、反応ガスを活性化させる手
法によりプラズマＣＶＤ、熱ＣＶＤ，光ＣＶＤ、マイク
ロ波ＣＶＤなどがあるが、本発明ではプラズマＣＶＤが
好ましい。プラズマＣＶＤを行う場合、反応ガスとして
はＳｉＨ4 を用い、基板を数百度に加熱する。
に薄膜を積層させる方法で、反応ガスを活性化させる手
法によりプラズマＣＶＤ、熱ＣＶＤ，光ＣＶＤ、マイク
ロ波ＣＶＤなどがあるが、本発明ではプラズマＣＶＤが
好ましい。プラズマＣＶＤを行う場合、反応ガスとして
はＳｉＨ4 を用い、基板を数百度に加熱する。
【０００９】ＣＶＤ法により積層するアモルファスシリ
コンの厚さは、単結晶シリコンの厚さにもよるが、０．
１〜１mmの厚さが好ましい。この厚さの制御は、反応ガ
スの量などの反応条件を変えることにより行うことがで
きる。なお、アモルファスシリコンの積層を、ＣＶＤ法
により行うのは、緻密な膜が形成されるからである。
コンの厚さは、単結晶シリコンの厚さにもよるが、０．
１〜１mmの厚さが好ましい。この厚さの制御は、反応ガ
スの量などの反応条件を変えることにより行うことがで
きる。なお、アモルファスシリコンの積層を、ＣＶＤ法
により行うのは、緻密な膜が形成されるからである。
【００１０】アモルファスシリコンの積層された基板
は、エッチングにより回折格子溝を形成する。エッチン
グは、湿式エッチング、ドライエッチングがあるが、ド
ライエッチングでも特にイオンビームエッチングが好ま
しい。イオンビームエッチングは、原理的にどのような
材料でも加工が可能であり、真空中でのドライプロセス
なので次工程への移行が容易なこと、さらに加工量が極
めて小さいため微細加工に適しているというメリットを
有するからである。
は、エッチングにより回折格子溝を形成する。エッチン
グは、湿式エッチング、ドライエッチングがあるが、ド
ライエッチングでも特にイオンビームエッチングが好ま
しい。イオンビームエッチングは、原理的にどのような
材料でも加工が可能であり、真空中でのドライプロセス
なので次工程への移行が容易なこと、さらに加工量が極
めて小さいため微細加工に適しているというメリットを
有するからである。
【００１１】イオンビームエッチングに使うガスは、Ａ
ｒなどの不活性ガス、或いは不活性ガスとＣＦ4 やＣＨ
Ｆ3 の混合ガスのいずれを使ってもよい。また、イオン
ビームの入射方向は、欲する溝の形状により適宜決めら
れる。
ｒなどの不活性ガス、或いは不活性ガスとＣＦ4 やＣＨ
Ｆ3 の混合ガスのいずれを使ってもよい。また、イオン
ビームの入射方向は、欲する溝の形状により適宜決めら
れる。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明の基板を使った回折格子の
製造プロセスを図面に基づいて説明する。図１が製造プ
ロセスを示す図であり、先ず単結晶シリコン１を用意す
る（図１(a )）。単結晶シリコン１としては、例えば、
縦５０mm、横５０mm、高さ１０mmのサイズのものを用
い、単結晶シリコン１は、機械などの粗加工により表面
を凹面にする（図１(b))。粗加工により表面の形状精度
は、λ／２〜λになっている。
製造プロセスを図面に基づいて説明する。図１が製造プ
ロセスを示す図であり、先ず単結晶シリコン１を用意す
る（図１(a )）。単結晶シリコン１としては、例えば、
縦５０mm、横５０mm、高さ１０mmのサイズのものを用
い、単結晶シリコン１は、機械などの粗加工により表面
を凹面にする（図１(b))。粗加工により表面の形状精度
は、λ／２〜λになっている。
【００１３】粗加工された単結晶シリコンの表面にはＣ
ＶＤ法によりアモルファスシリコン２を積層させる（図
１(c))。ＣＶＤ法は例えば、次の条件にて行い、積層さ
れたアモルファスシリコン２は、０．３〜０．５mmの厚
さを有する。 反応ガス：ＳｉＨ4 ガス流量：２００cc/min 基板温度：３５０℃ 高周波電力：１００Ｗ アモルファスシリコン２が積層されれば、ボールフィー
ド法やフロートポリシング法などにより表面を研磨し
て、表面粗さを０．１〜０．５nmRMS にする。これによ
り本発明の回折格子用基板が作製される。
ＶＤ法によりアモルファスシリコン２を積層させる（図
１(c))。ＣＶＤ法は例えば、次の条件にて行い、積層さ
れたアモルファスシリコン２は、０．３〜０．５mmの厚
さを有する。 反応ガス：ＳｉＨ4 ガス流量：２００cc/min 基板温度：３５０℃ 高周波電力：１００Ｗ アモルファスシリコン２が積層されれば、ボールフィー
ド法やフロートポリシング法などにより表面を研磨し
て、表面粗さを０．１〜０．５nmRMS にする。これによ
り本発明の回折格子用基板が作製される。
【００１４】この回折格子用基板に、例えばＡｒイオン
ビームエッチング（加速電圧５００Ｖ、入射角０°）に
より回折格子溝を作成する（図１(d))。イオンビームエ
ッチングは、例えば、大口径平行ビーム型の装置を用い
る。この装置は、プラズマ発生室と加工室とが分離さ
れ、その間にイオンを加速するためのグリッドが設けら
れている。加工室内のステージはイオンの照射角が任意
に変えられるように回転可能で、イオンビームの照射に
よる加熱を防止するための冷却装置が設置されている。
プラズマ発生室も加工室も初期真空は１０-4パスカル以
上の高真空に排気してから、イオン発生ガスを１０-2パ
スカル程度で流してプラズマを発生させ、その中のイオ
ンをグリッドで加速してイオンビームとする。
ビームエッチング（加速電圧５００Ｖ、入射角０°）に
より回折格子溝を作成する（図１(d))。イオンビームエ
ッチングは、例えば、大口径平行ビーム型の装置を用い
る。この装置は、プラズマ発生室と加工室とが分離さ
れ、その間にイオンを加速するためのグリッドが設けら
れている。加工室内のステージはイオンの照射角が任意
に変えられるように回転可能で、イオンビームの照射に
よる加熱を防止するための冷却装置が設置されている。
プラズマ発生室も加工室も初期真空は１０-4パスカル以
上の高真空に排気してから、イオン発生ガスを１０-2パ
スカル程度で流してプラズマを発生させ、その中のイオ
ンをグリッドで加速してイオンビームとする。
【００１５】なお、回折格子溝の形状は、イオンビーム
の入射角を変更することにより、適宜の形状ができる。
の入射角を変更することにより、適宜の形状ができる。
【００１６】
【発明の効果】本発明によれば、精密な加工を行う部分
の基板材料がアモルファスシリコンであるため、異方性
がなくエッチングの自由度が高くなる。これにより、矩
形から任意の角度を持つ鋸歯状の溝まで幅広い溝形状を
もつ回折格子を高精度、高平滑なシリコン基板に作成で
きる。
の基板材料がアモルファスシリコンであるため、異方性
がなくエッチングの自由度が高くなる。これにより、矩
形から任意の角度を持つ鋸歯状の溝まで幅広い溝形状を
もつ回折格子を高精度、高平滑なシリコン基板に作成で
きる。
【図１】本発明の基板を使った回折格子の製造プロセス
を示す図
を示す図
１：単結晶シリコン ２：アモルファ
スシリコン
スシリコン
Claims (1)
- 【請求項１】 単結晶シリコン上に化学気相蒸着法（Ｃ
ＶＤ法）によりアモルファスシリコンを積層してなる回
折格子用基板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11166997A JPH10300912A (ja) | 1997-04-30 | 1997-04-30 | 回折格子用基板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11166997A JPH10300912A (ja) | 1997-04-30 | 1997-04-30 | 回折格子用基板 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10300912A true JPH10300912A (ja) | 1998-11-13 |
Family
ID=14567187
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11166997A Pending JPH10300912A (ja) | 1997-04-30 | 1997-04-30 | 回折格子用基板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10300912A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6775066B2 (en) | 2001-01-29 | 2004-08-10 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Diffractive optical element |
| JP2006098428A (ja) * | 2004-09-28 | 2006-04-13 | Shimadzu Corp | レプリカ回折格子 |
| JP2006105908A (ja) * | 2004-10-08 | 2006-04-20 | Ushio Inc | 電子ビーム管 |
| JP2007067123A (ja) * | 2005-08-31 | 2007-03-15 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | レーザーパルス圧縮装置 |
| JP2014514737A (ja) * | 2011-03-16 | 2014-06-19 | カール ツァイス レーザー オプティックス ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | Ｅｕｖ投影露光装置のための反射光学構成要素を製造する方法及びこのタイプの構成要素 |
| JP2019133119A (ja) * | 2018-02-01 | 2019-08-08 | 日本電信電話株式会社 | 回折素子 |
-
1997
- 1997-04-30 JP JP11166997A patent/JPH10300912A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6775066B2 (en) | 2001-01-29 | 2004-08-10 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Diffractive optical element |
| JP2006098428A (ja) * | 2004-09-28 | 2006-04-13 | Shimadzu Corp | レプリカ回折格子 |
| JP4576961B2 (ja) * | 2004-09-28 | 2010-11-10 | 株式会社島津製作所 | レプリカ回折格子の製造方法 |
| JP2006105908A (ja) * | 2004-10-08 | 2006-04-20 | Ushio Inc | 電子ビーム管 |
| JP4676737B2 (ja) * | 2004-10-08 | 2011-04-27 | ウシオ電機株式会社 | 電子ビーム管 |
| JP2007067123A (ja) * | 2005-08-31 | 2007-03-15 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | レーザーパルス圧縮装置 |
| JP2014514737A (ja) * | 2011-03-16 | 2014-06-19 | カール ツァイス レーザー オプティックス ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | Ｅｕｖ投影露光装置のための反射光学構成要素を製造する方法及びこのタイプの構成要素 |
| US9541685B2 (en) | 2011-03-16 | 2017-01-10 | Carl Zeiss Smt Gmbh | Method for producing a reflective optical component for an EUV projection exposure apparatus and component of this type |
| JP2019133119A (ja) * | 2018-02-01 | 2019-08-08 | 日本電信電話株式会社 | 回折素子 |
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