JPH08146209A - Production of curved surface grating - Google Patents

Production of curved surface grating

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JPH08146209A
JPH08146209A JP28230094A JP28230094A JPH08146209A JP H08146209 A JPH08146209 A JP H08146209A JP 28230094 A JP28230094 A JP 28230094A JP 28230094 A JP28230094 A JP 28230094A JP H08146209 A JPH08146209 A JP H08146209A
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JP
Japan
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photoresist
laser
substrate
manufacturing
grating
Prior art date
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Application number
JP28230094A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazunari Tokuda
一成 徳田
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Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Optical Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Olympus Optical Co Ltd filed Critical Olympus Optical Co Ltd
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Publication of JPH08146209A publication Critical patent/JPH08146209A/en
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  • Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)

Abstract

PURPOSE: To make possible the drawing of submicron sizes by applying a photosensitive agent on a substrate previously worked to a curved surface and exposing this photosensitive agent by plotting with a laser beam, then developing the photosensitive agent. CONSTITUTION: The glass substrate 1 one surface of which is formed as a plane and the other surface as a concave spherical surface is heated to sufficiently remove moisture and thereafter, the spherical surface side is spin coated with a photoresist 2 of a positive type and is heated at a prescribed temp. by which the solvent is evaporated away. Next, this photoresist 2 is plotted with straight lines by the beam converted by a laser plotter 3. This laser plotter 3 is provided with a sensor 5 on a stage 4 to be placed with the substrate 1 in such a manner that the driving of this stage 4 is controlled in a horizontal direction. A motor driver 7 and a motor 8 are connected via a computer 6. The laser beam oscillated from a laser oscillator 9 is focused always to the curved surface of the front surface of the photoresist 2 by the function of an autofocus 10.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、基板の曲面上にグレー
ティングを形成する曲面グレーティングの製造方法に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a curved surface grating for forming a grating on a curved surface of a substrate.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来は、特開昭62−30201号公報
に開示されるように、干渉露光波面に非球面波を用いる
非球面干渉露光法により、フォトレジストを塗布した球
面基板に干渉縞を露光した後、現像することによってフ
ォトレジストパターンを得ている。そして、島津製品カ
タログ(「島津光学素子」C128−0043)に示さ
れるように、斜め方向から基板をイオンビームエッチン
グすることにより、球面上に鋸歯状のグレーティングを
加工している。
2. Description of the Related Art Conventionally, as disclosed in JP-A-62-30201, interference fringes are formed on a spherical substrate coated with photoresist by an aspherical interference exposure method using an aspherical wave as an interference exposure wavefront. After exposure, the photoresist pattern is obtained by developing. Then, as shown in the Shimadzu product catalog (“Shimadzu optical element” C128-0043), the substrate is subjected to ion beam etching from an oblique direction to process a sawtooth grating on the spherical surface.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の方
法では、干渉露光機という複雑かつ大がかりな装置を必
要とし、干渉縞を露光するため、所望のパターンの干渉
縞を生成しようとすると、それに対応する複雑な干渉光
学系や光学素子の設計と製作が必要となり、それらの実
現性次第でパターンの制約もでてくるという問題があっ
た。また、干渉縞を安定させるために、空気の流れや温
度、振動等極めて厳密な環境管理が必要となるという問
題があった。
However, the above-mentioned conventional method requires a complicated and large-scale device called an interference exposure device, and since the interference fringes are exposed, if an interference fringe of a desired pattern is generated, There is a problem that it is necessary to design and manufacture a corresponding complex interference optical system or optical element, and pattern restrictions may occur depending on the feasibility thereof. In addition, there is a problem that extremely strict environmental management such as air flow, temperature, and vibration is required to stabilize the interference fringes.

【0004】本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてな
されたもので、請求項1に係る発明は、簡単な装置で、
かつ厳密な環境管理を必要とせず、任意のパターンのグ
レーティングを曲面上に形成することができる曲面グレ
ーティングの製造方法を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above conventional problems. The invention according to claim 1 is a simple device.
Moreover, it is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a curved surface grating that can form a grating having an arbitrary pattern on a curved surface without requiring strict environmental management.

【0005】請求項2または3に係る発明は、上記目的
に加え、特にブレーズ化が容易に実現できる曲面グレー
ティングの製造方法を提供することを目的とする。
In addition to the above objects, it is an object of the invention according to claim 2 or 3 to provide a method for manufacturing a curved grating which can easily realize blazing.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項1に係る発明は、曲面グレーティングを製造
するにあたり、予め曲面に加工された基板上に感光剤を
塗布し、この感光剤をレーザービーム描画によって露光
した後、露光された感光剤を現像することによって凹凸
を形成する工程を有することとした。
In order to solve the above-mentioned problems, the invention according to claim 1 applies a photosensitizer to a substrate which has been processed into a curved surface in advance when manufacturing a curved grating, Was exposed by laser beam drawing, and then the exposed photosensitive agent was developed to form irregularities.

【0007】請求項2に係る発明は、請求項1に係る発
明において、レーザービームを基板の中心線に対して傾
斜させた方向から当てることを特徴とする。
The invention according to claim 2 is characterized in that, in the invention according to claim 1, the laser beam is applied from a direction inclined with respect to the center line of the substrate.

【0008】請求項3に係る発明は、請求項1または2
に係る発明において、互いに異なる光軸を有し、同一の
集光点を有する少なくとも2本のレーザービームを用い
ることを特徴とする。
The invention according to claim 3 is the invention according to claim 1 or 2.
In the invention according to (1), at least two laser beams having different optical axes and the same condensing point are used.

【0009】[0009]

【作用】本発明においては、レーザービームを用いてお
り、これを光学系で絞ることによりサブミクロンサイズ
にまで絞れるので、最小でサブミクロンのビームサイズ
の幅のラインを描画することができる。また、オートフ
ォーカスの機能により、曲面に対して常にレーザービー
ムのフォーカスを追従させることができる。したがっ
て、球面のみならず、あらゆる高さ方向に変化をもつ曲
面であっても平面と同様に描画することができる。さら
に、グレーティングのパターンを座標データとして与え
ることにより、基板を搭載した精密ステージをXY方向
に自動で駆動することによって、任意のパターンを描画
できる。また、パターン形成は干渉縞によるのではな
く、上記のようにステージのXY駆動によるものなの
で、環境管理も干渉露光ほど厳しいものではない。ま
た、装置も干渉露光のようにその都度設計して構成を変
える必要はなく、1台の装置があればあらゆるものに対
応可能である。
In the present invention, a laser beam is used, and since it is narrowed down to a submicron size by narrowing it down with an optical system, it is possible to draw a line having a width of a submicron beam size at the minimum. Moreover, the focus of the laser beam can always follow the curved surface by the autofocus function. Therefore, not only a spherical surface but also a curved surface having a change in every height direction can be drawn in the same manner as a flat surface. Furthermore, by giving a grating pattern as coordinate data, an arbitrary pattern can be drawn by automatically driving the precision stage on which the substrate is mounted in the XY directions. Further, since the pattern formation is not based on the interference fringes but is based on the XY drive of the stage as described above, the environmental management is not as strict as the interference exposure. Also, the apparatus does not need to be designed and changed each time as in the case of interference exposure, and it is possible to cope with all kinds of equipment if there is one apparatus.

【0010】また、1本または複数のレーザービームを
基板に対して斜めから当てることにより、基板中心に対
して非対称な露光が行われ、非対称な断面形状のグレー
ティングも同じ工程で形成できる。
By applying one or a plurality of laser beams obliquely to the substrate, asymmetric exposure is performed with respect to the center of the substrate, and a grating having an asymmetric cross-sectional shape can be formed in the same process.

【0011】[0011]

【実施例】【Example】

[実施例1]図1〜図5を用いて説明する。片面が平面
で片面が曲率85mmの凹球面、直径が40mmのガラ
ス基板1を加熱して水分を十分に除去した後、球面側に
ポジ型のフォトレジスト2を1μmの厚さにスピンコー
トし、所定の温度で加熱して溶剤を飛ばした。厚さはほ
ぼ0.9μmになる。次に、このフォトレジストを図2
に示す波長442nmのHe−Cdレーザー描画装置
(伯東(株)製、LBDD−29T/T)3にてビーム
を1.1μmに絞り、ピッチ2.2μmで直線を描画し
た。
[Embodiment 1] This will be described with reference to FIGS. A glass substrate 1 having a flat surface on one side and a concave spherical surface having a curvature of 85 mm and a diameter of 40 mm on one surface is heated to sufficiently remove water, and then a positive photoresist 2 is spin-coated on the spherical surface side to a thickness of 1 μm. The solvent was removed by heating at a predetermined temperature. The thickness is approximately 0.9 μm. Next, this photoresist is shown in FIG.
The beam was narrowed to 1.1 μm by a He-Cd laser drawing device (LBDD-29T / T, manufactured by Hakuto Co., Ltd.) 3 having a wavelength of 442 nm shown in 1 and a straight line was drawn at a pitch of 2.2 μm.

【0012】図2のレーザー描画装置は、基板1を載置
するステージ4を水平方向(XY方向)に駆動制御でき
るように、センサ5がステージ4に設けられているとと
もに、コンピュータ6を介してモータドライバ7および
モータ8が接続されている。一方、レーザー発振機9か
ら発振されたレーザービームは、オートフォーカス10
の機能により、モータドライバ11およびモータ12を
介して、フォトレジスト2表面の曲面に対して常にフォ
ーカシングできるようになっている。13はパワーメー
タ、14は集光レンズである。なお、本発明において、
使用可能な描画装置の機種はこれに限定されるものでは
ない。
In the laser drawing apparatus of FIG. 2, a sensor 5 is provided on the stage 4 so that the stage 4 on which the substrate 1 is placed can be driven and controlled in the horizontal direction (XY directions), and a computer 6 is used. The motor driver 7 and the motor 8 are connected. On the other hand, the laser beam oscillated from the laser oscillator 9 has an autofocus 10
With this function, it is possible to always focus on the curved surface of the photoresist 2 via the motor driver 11 and the motor 12. Reference numeral 13 is a power meter, and 14 is a condenser lens. In the present invention,
The type of drawing device that can be used is not limited to this.

【0013】描画速度は2mm/secで行った。レー
ザー強度を適当に設定することにより、フォトレジスト
2の表面から0.2μmの深さにまで感光するように露
光した(図3)。その後、これを現像することによっ
て、フォトレジスト2表面に深さが0.2μmの正弦波
状の凹凸を形成した(図4)。そして、フォトレジスト
2を加熱硬化させた。次に、公知の真空蒸着によりフォ
トレジスト2表面にアルミニウムの反射膜15を500
オングストローム成膜した(図5)。以上により、反射
型の凹面グレーティングを得た。
The drawing speed was 2 mm / sec. By appropriately setting the laser intensity, the photoresist 2 was exposed to a depth of 0.2 μm from the surface (FIG. 3). Then, this was developed to form sinusoidal unevenness having a depth of 0.2 μm on the surface of the photoresist 2 (FIG. 4). Then, the photoresist 2 was cured by heating. Next, the aluminum reflection film 15 is formed on the surface of the photoresist 2 by a known vacuum deposition method to a thickness of 500.
An angstrom film was formed (FIG. 5). As described above, a reflective concave grating was obtained.

【0014】本実施例の方法によれば、フォトレジスト
2がレーザービームによって露光される際、フォトレジ
スト2の表面から基板1側に行くほどレーザー強度が落
ちて底面が丸くなる効果と、現像によりフォトレジスト
2のエッヂがだれる効果により、図4に示すような正弦
波状の溝が形成できる。
According to the method of this embodiment, when the photoresist 2 is exposed by the laser beam, the laser intensity decreases from the surface of the photoresist 2 to the substrate 1 side, and the bottom surface becomes rounded. A sinusoidal groove as shown in FIG. 4 can be formed by the effect of the edge of the photoresist 2 dripping.

【0015】[実施例2]図6〜図10を用いて説明す
る。片面が平面で片面が曲率93mmの凹球面、直径が
40mmの石英ガラス基板1を加熱して水分を十分に除
去した後、球面側にポジ型のフォトレジスト2を1μm
の厚さにスピンコートし、所定の温度で加熱して溶剤を
飛ばした。次に、このフォトレジストを波長442nm
のHe−Cdレーザー描画装置にてビームを1.5μm
に絞り、ピッチが3.4μmから3.0μmに徐々に変
化する円弧状のラインを描画した。描画速度は3mm/
secで行った。レーザー強度を適当に設定することに
より、フォトレジスト2の底面まで十分に感光するよう
に露光した(図6)。その後、これを現像することによ
って、フォトレジスト2の凹凸を形成した(図7)。そ
して、フォトレジスト2を加熱硬化させた。次に、反応
性イオンエッチングによって石英ガラス基板1を深さ
0.2μmだけエッチングした(図8)。その後、酸素
プラズマアッシングによりフォトレジスト2を除去し
た。そして、ガラス基板1表面に深さ0.2μmの矩形
格子を形成した(図9)。次に、公知の真空蒸着により
ガラス基板1表面にアルミニウムの反射膜15を500
オングストローム成膜した(図10)。以上により、反
射型の凹面グレーティングを得た。
[Second Embodiment] A second embodiment will be described with reference to FIGS. A quartz glass substrate 1 having a flat surface on one side and a concave spherical surface with a curvature of 93 mm and a diameter of 40 mm on one side is heated to sufficiently remove moisture, and then a positive photoresist 2 of 1 μm is provided on the spherical surface side.
Was spin coated and heated at a predetermined temperature to remove the solvent. Next, this photoresist is applied to a wavelength of 442 nm.
Beam of 1.5μm with He-Cd laser drawing device
And drawn an arc-shaped line in which the pitch gradually changes from 3.4 μm to 3.0 μm. Drawing speed is 3mm /
I went in sec. By properly setting the laser intensity, the bottom surface of the photoresist 2 was exposed so as to be sufficiently exposed (FIG. 6). Then, by developing this, the unevenness of the photoresist 2 was formed (FIG. 7). Then, the photoresist 2 was cured by heating. Next, the quartz glass substrate 1 was etched to a depth of 0.2 μm by reactive ion etching (FIG. 8). Then, the photoresist 2 was removed by oxygen plasma ashing. Then, a rectangular lattice having a depth of 0.2 μm was formed on the surface of the glass substrate 1 (FIG. 9). Next, the aluminum reflection film 15 is formed on the surface of the glass substrate 1 by a known vacuum deposition method to a thickness of 500.
An angstrom film was formed (FIG. 10). As described above, a reflective concave grating was obtained.

【0016】本実施例の方法によれば、反応性イオンエ
ッチングが高い指向性を有することにより、側面の切り
立った矩形の格子が得られる。また、本実施例で得られ
たグレーティングはガラスとアルミニウムからなってい
るため、耐熱性や耐薬性が高い。
According to the method of this embodiment, since the reactive ion etching has a high directivity, a rectangular lattice having steep side surfaces can be obtained. Further, since the grating obtained in this example is made of glass and aluminum, it has high heat resistance and chemical resistance.

【0017】[実施例3]図11〜図14を用いて説明
する。片面が平面で片面が曲率85mmの凸球面、直径
が100mmのガラス基板1を加熱して水分を十分に除
去した後、球面側にポジ型のフォトレジスト2を1μm
の厚さにスピンコートし、所定の温度で加熱して溶剤を
飛ばした(図11)。次に、このフォトレジスト2を波
長351nmのArレーザー描画装置にてビームを0.
8μmに絞り、ピッチ1.8μmで直線を40mm四方
の領域に描画した。描画速度は1mm/secで行っ
た。レーザー強度を適当に設定することにより、フォト
レジスト2の底面まで十分に感光するように露光した。
その後、これを現像することによって、フォトレジスト
2に凹凸を形成した。そして、フォトレジスト2を加熱
硬化させた。次に、反応性イオンエッチングによって石
英ガラス基板1を深さ0.2μmだけエッチングした。
しかる後、酸素プラズマアッシングによりフォトレジス
ト2を除去した。そして、ガラス基板1表面に深さ0.
2μmの矩形格子を形成した(第12図)。
[Third Embodiment] A third embodiment will be described with reference to FIGS. A glass substrate 1 having a flat surface on one side and a convex spherical surface with a curvature of 85 mm and a diameter of 100 mm is heated to sufficiently remove moisture, and then a positive photoresist 2 of 1 μm is provided on the spherical surface side.
Was spin coated and heated at a predetermined temperature to remove the solvent (FIG. 11). Then, the photoresist 2 was irradiated with a beam of 0. 3 by an Ar laser drawing device having a wavelength of 351 nm.
A line was drawn in a 40 mm square area with a pitch of 1.8 μm and a size of 8 μm. The drawing speed was 1 mm / sec. By properly setting the laser intensity, the bottom surface of the photoresist 2 was exposed so as to be sufficiently exposed.
Then, by developing this, unevenness was formed on the photoresist 2. Then, the photoresist 2 was cured by heating. Next, the quartz glass substrate 1 was etched to a depth of 0.2 μm by reactive ion etching.
Then, the photoresist 2 was removed by oxygen plasma ashing. Then, the depth of 0.
A 2 μm rectangular grid was formed (FIG. 12).

【0018】次に、片面が平面で片面が曲率85mmの
凹球面、直径が40mmのガラス基板16を加熱して水
分を除去し、凹面側にシランカップリング処理を施し、
紫外線硬化型樹脂17を塗布した。その後、上記のよう
にして得た凸面のガラスグレーティングを紫外線硬化型
樹脂17の上に接して置き、紫外線硬化型樹脂17にグ
レーティングを転写した。次に、紫外線を照射して樹脂
17を硬化させ(図13)、凸面のグレーティングを樹
脂17から分離した。こうして、凹面のガラス基板16
表面に紫外線硬化型樹脂17で回折格子を形成した凹面
グレーティングを得た(第14図)。
Next, the glass substrate 16 having a flat surface on one side and a concave spherical surface having a curvature of 85 mm and a diameter of 40 mm on one side is heated to remove water, and the concave side is subjected to silane coupling treatment.
The ultraviolet curable resin 17 was applied. Thereafter, the convex glass grating obtained as described above was placed in contact with the ultraviolet curable resin 17, and the grating was transferred to the ultraviolet curable resin 17. Next, the resin 17 was cured by irradiation with ultraviolet rays (FIG. 13), and the convex grating was separated from the resin 17. Thus, the concave glass substrate 16
A concave grating having a diffraction grating formed on the surface thereof with an ultraviolet curable resin 17 was obtained (FIG. 14).

【0019】本実施例の方法によれば、レーザービーム
描画によって一つのグレーティングを作製すれば、それ
をスタンパとしてグレーティングを量産性良く製造する
ことができる。
According to the method of the present embodiment, if one grating is formed by laser beam drawing, the grating can be manufactured as a stamper with good mass productivity.

【0020】[実施例4]図15〜図19を用いて説明
する。片面が平面で片面が曲率85mmの凹球面、直径
が100mmのガラス基板1を加熱して水分を十分に除
去した後、球面側にポジ型のフォトレジスト2を1μm
の厚さにスピンコートし所定の温度で加熱して溶剤を飛
ばした。次に、このフォトレジスト2を波長351nm
のArレーザー描画装置にてビームを0.8μmに絞
り、ピッチ1.8μmで直線を40mm四方の領域に描
画した。描画速度は1mm/secで行った。レーザー
強度を適当に設定することにより、フォトレジスト2の
表面から0.2μmの深さまで感光するように露光し
た。その後、これを現像することによって、フォトレジ
スト2表面に0.2μmの正弦波状の凹凸を形成した。
そして、フォトレジスト2を加熱硬化させた(図4)。
次に、公知の真空蒸着によりフォトレジスト2表面に導
電膜18を500オングストローム成膜した(図1
5)。さらに、これをマスターとして公知の電鋳反転技
術によって電鋳反転し、ニッケルの凸面グレーティング
スタンパ19を得た(図16)。
[Embodiment 4] A description will be given with reference to FIGS. A glass substrate 1 having a flat surface on one side and a concave spherical surface having a curvature of 85 mm and a diameter of 100 mm is heated to sufficiently remove moisture, and then a positive type photoresist 2 having a thickness of 1 μm is provided on the spherical surface.
Was spin coated and heated at a predetermined temperature to remove the solvent. Next, this photoresist 2 is formed with a wavelength of 351 nm.
The beam was narrowed to 0.8 μm by the Ar laser drawing device of No. 2 and a straight line was drawn in a 40 mm square area at a pitch of 1.8 μm. The drawing speed was 1 mm / sec. By appropriately setting the laser intensity, the photoresist 2 was exposed to a depth of 0.2 μm from the surface thereof. Then, by developing this, 0.2 μm sinusoidal unevenness was formed on the surface of the photoresist 2.
Then, the photoresist 2 was cured by heating (FIG. 4).
Next, a conductive film 18 having a thickness of 500 angstrom was formed on the surface of the photoresist 2 by a known vacuum deposition method (see FIG. 1).
5). Further, this was used as a master to perform electroforming reversal by a known electroforming reversal technique to obtain a nickel convex grating stamper 19 (FIG. 16).

【0021】次に、片面が平面で片面が曲率85mmの
凹球面、直径が40mmのガラス基板16を加熱して水
分を除去し、凹面側にシランカップリング処理を施し、
紫外線硬化型樹脂17を塗布した。次に、上記電鋳反転
した凸面のニッケルからなるスタンパ19を紫外線硬化
型樹脂17の上に接して置き、紫外線硬化型樹脂17に
凹凸を転写した(図17)。その後、ガラス基板16を
通して紫外線を照射して紫外線硬化型樹脂17を硬化さ
せ、スタンパ19を樹脂17から分離した(図18)。
次に、樹脂17表面に公知の真空蒸着によりアルミニウ
ムの反射膜15を500オングストローム成膜した。こ
うして、凹面のガラス基板16表面に紫外線硬化型樹脂
17で凹凸を形成した反射型凹面グレーティングを得た
(第19図)。
Next, the glass substrate 16 having a flat surface on one side and a concave spherical surface having a curvature of 85 mm and a diameter of 40 mm on one side is heated to remove water, and the concave side is subjected to silane coupling treatment.
The ultraviolet curable resin 17 was applied. Next, the stamper 19 made of nickel having the convex surface inverted by electroforming was placed in contact with the ultraviolet curable resin 17 to transfer the irregularities to the ultraviolet curable resin 17 (FIG. 17). Then, ultraviolet rays were irradiated through the glass substrate 16 to cure the ultraviolet curable resin 17, and the stamper 19 was separated from the resin 17 (FIG. 18).
Next, a reflection film 15 of aluminum was formed on the surface of the resin 17 by a known vacuum deposition method to a thickness of 500 angstrom. In this way, a reflection type concave surface grating in which irregularities were formed by the ultraviolet curable resin 17 on the surface of the concave glass substrate 16 was obtained (FIG. 19).

【0022】本実施例の方法によれば、レーザービーム
描画によって一つのグレーティングを作製すれば、それ
をマスターとして電鋳反転してニッケルスタンパを作
り、樹脂で成形することによりグレーティングを量産性
良く製造することができる。
According to the method of this embodiment, if one grating is produced by laser beam drawing, the nickel stamper is electroformed by using it as a master to make a nickel stamper, and the grating is manufactured with resin with good mass productivity. can do.

【0023】[実施例5]図20〜図21を用いて実施
例2と異なる点のみ説明する。凹球面基板上にフォトレ
ジストパターンを得るところ(図7)までは実施例2と
同じである。次に、反応性イオンビームエッチングによ
って石英ガラス基板1表面に対して斜めの方向からイオ
ンビームを照射した(図20)。これによって、石英ガ
ラス基板1とフォトレジスト2とが同時にエッチングさ
れ、ピッチが3.0から3.4μmで深さが0.5μm
のブレーズド格子が石英ガラス基板1表面に形成され
た。以上により、透過型凹面グレーティングを得た(図
21)。
[Embodiment 5] Only the points different from Embodiment 2 will be described with reference to FIGS. The process is the same as in Example 2 up to the step of obtaining a photoresist pattern on the concave spherical substrate (FIG. 7). Next, the surface of the quartz glass substrate 1 was irradiated with an ion beam from an oblique direction by reactive ion beam etching (FIG. 20). As a result, the quartz glass substrate 1 and the photoresist 2 are simultaneously etched, and the pitch is 3.0 to 3.4 μm and the depth is 0.5 μm.
Blazed gratings were formed on the surface of the quartz glass substrate 1. Through the above steps, a transmissive concave grating was obtained (FIG. 21).

【0024】本実施例の方法によれば、反応性イオンビ
ームエッチングが高い指向性を有することと基板に対し
ての入射角度を設定できることにより、ブレーズ形状の
格子が得られる。
According to the method of this embodiment, since the reactive ion beam etching has high directivity and the incident angle with respect to the substrate can be set, a blazed grating can be obtained.

【0025】[実施例6]図1〜図5および図22を用
いて説明する。片面が平面で、片面が一方の曲率85m
mでこれに直交する方向の曲率が93mmの凹トーリッ
ク面、直径が40mmのガラス基板1を図22に示す。
これを加熱して水分を十分に除去した後、球面側にポジ
型のフォトレジスト2を1μmの厚さにスピンコート
し、所定の温度で加熱して溶剤を飛ばした。次に、この
フォトレジスト2を波長442nmのHe−Cdレーザ
ー描画装置3(図2)にてビームを1.1μmに絞り、
ピッチ2.2μmで直線を描画した。描画速度は2mm
/secで行った。レーザー強度を適当に設定すること
により、フォトレジスト2の表面から0.2μmの深さ
にまで感光するように露光した(図3)。その後、これ
を現像することによって、フォトレジスト2表面に深さ
が0.2μmの正弦波状の凹凸を形成した(図4)。そ
して、フォトレジスト2を加熱硬化させた。次に、公知
の真空蒸着によりフォトレジスト2表面にアルミニウム
の反射膜15を500オングストローム成膜した(図
5)。以上により、反射型の凹面トーリックグレーティ
ングを得た。
[Sixth Embodiment] A sixth embodiment will be described with reference to FIGS. One side is flat and one side is one side with a curvature of 85m
FIG. 22 shows a glass substrate 1 having a concave toric surface of m and a curvature of 93 mm in a direction orthogonal to the m, and a diameter of 40 mm.
After heating this to sufficiently remove water, a positive photoresist 2 was spin-coated on the spherical surface to a thickness of 1 μm and heated at a predetermined temperature to remove the solvent. Next, the beam of the photoresist 2 was narrowed to 1.1 μm by a He—Cd laser drawing device 3 (FIG. 2) having a wavelength of 442 nm,
Straight lines were drawn at a pitch of 2.2 μm. Drawing speed is 2mm
/ Sec. By appropriately setting the laser intensity, the photoresist 2 was exposed to a depth of 0.2 μm from the surface (FIG. 3). Then, this was developed to form sinusoidal unevenness having a depth of 0.2 μm on the surface of the photoresist 2 (FIG. 4). Then, the photoresist 2 was cured by heating. Next, an aluminum reflection film 15 of 500 angstrom was formed on the surface of the photoresist 2 by known vacuum deposition (FIG. 5). In this way, a reflective concave toric grating was obtained.

【0026】本実施例の方法によれば、球面以外の任意
の曲面を有するグレーティングが得られる。
According to the method of this embodiment, a grating having an arbitrary curved surface other than a spherical surface can be obtained.

【0027】[実施例7]図1〜図5を用いて説明す
る。片面が平面で片面が中心曲率85mm、周辺曲率9
3mmの凹非球面、直径が40mmのガラス基板1を加
熱して水分を十分に除去した後、球面側にポジ型のフォ
トレジスト2を1μmの厚さにスピンコートし、所定の
温度で加熱して溶剤を飛ばした。次に、このフォトレジ
スト2を波長442nmのHe−Cdレーザー描画装置
3(図2)にてビームを1.1μmに絞り、ピッチ2.
2μmで直線を描画した。描画速度は2mm/secで
行った。レーザー強度を適当に設定することにより、フ
ォトレジスト2の表面から0.2μmの深さにまで感光
するように露光した(図3)。その後、これを現像する
ことによって、フォトレジスト2表面に深さが0.2μ
mの正弦波状の凹凸を形成した(図4)。そして、フォ
トレジスト2を加熱硬化させた。次に、公知の真空蒸着
によりフォトレジスト2表面にアルミニウムの反射膜1
5を500オングストローム成膜した(図5)。以上に
より、反射型の凹面トーリックグレーティングを得た。
[Embodiment 7] A description will be given with reference to FIGS. One side is flat and one side has a central curvature of 85 mm and a peripheral curvature of 9
After heating a glass substrate 1 having a concave aspherical surface of 3 mm and a diameter of 40 mm to sufficiently remove moisture, a positive photoresist 2 is spin-coated on the spherical surface to a thickness of 1 μm and heated at a predetermined temperature. To remove the solvent. Next, the beam of this photoresist 2 was narrowed to 1.1 μm by a He-Cd laser drawing device 3 (FIG. 2) having a wavelength of 442 nm, and a pitch of 2.
A straight line was drawn at 2 μm. The drawing speed was 2 mm / sec. By appropriately setting the laser intensity, the photoresist 2 was exposed to a depth of 0.2 μm from the surface (FIG. 3). After that, by developing this, a depth of 0.2 μ is formed on the surface of the photoresist 2.
A sinusoidal unevenness of m was formed (FIG. 4). Then, the photoresist 2 was cured by heating. Next, a reflection film 1 of aluminum is formed on the surface of the photoresist 2 by known vacuum deposition.
5 was formed into a 500 angstrom film (FIG. 5). In this way, a reflective concave toric grating was obtained.

【0028】本実施例の方法によれば、非球面を有する
グレーティングが得られる。
According to the method of this embodiment, a grating having an aspherical surface can be obtained.

【0029】[実施例8]図23〜図25を用いて説明
する。片面が平面で片面が曲率85mmの凹球面、直径
が40mmのガラス基板1をを加熱して水分を十分に除
去した後、球面側にポジ型のフォトレジスト2を1μm
の厚さにスピンコートし、所定の温度で加熱して溶剤を
飛ばした。次に、このフォトレジスト2を塗った基板1
を波長442nmのHe−Cdレーザー描画装置3(図
2)のステージ4上に30゜傾けて載置し、ビームを
1.1μmに絞り、ピッチ2.2μmで直線を描画し
た。描画速度は2mm/secで行った。レーザー強度
を適当に設定することにより、フォトレジスト2の表面
から0.2μmの深さにまで感光するように露光した
(図23)。フォトレジスト2の表面の法線に対して傾
いた方向から露光されることにより、露光される部分が
非対称な領域になり、次に、現像することによって、フ
ォトレジスト2表面に深さが0.2μmのブレーズ状の
凹凸を形成した(図24)。そして、フォトレジスト2
を加熱硬化させた。次に、公知の真空蒸着によりフォト
レジスト2表面にアルミニウムの反射膜15を500オ
ングストローム成膜した(図25)。以上により、反射
型の凹面ブレーズドグレーティングを得た。
[Embodiment 8] A description will be given with reference to FIGS. 23 to 25. A glass substrate 1 having a flat surface on one side and a concave spherical surface with a curvature of 85 mm and a diameter of 40 mm on one side is heated to sufficiently remove moisture, and then a positive type photoresist 2 of 1 μm is provided on the spherical surface side.
Was spin coated and heated at a predetermined temperature to remove the solvent. Next, the substrate 1 coated with this photoresist 2
Was placed on the stage 4 of the He-Cd laser drawing apparatus 3 (FIG. 2) having a wavelength of 442 nm with an inclination of 30 °, the beam was narrowed to 1.1 μm, and straight lines were drawn at a pitch of 2.2 μm. The drawing speed was 2 mm / sec. By appropriately setting the laser intensity, the photoresist 2 was exposed to a depth of 0.2 μm from the surface (FIG. 23). By exposing the photoresist 2 from a direction inclined with respect to the normal to the surface of the photoresist 2, the exposed portion becomes an asymmetric region, and then the photoresist 2 is developed to have a depth of 0. Blaze-shaped irregularities of 2 μm were formed (FIG. 24). And photoresist 2
Was cured by heating. Next, a reflection film 15 of aluminum having a thickness of 500 angstrom was formed on the surface of the photoresist 2 by known vacuum deposition (FIG. 25). As described above, a reflective concave blazed grating was obtained.

【0030】本実施例の方法によれば、レーザービーム
を基板法線に対して傾けて露光させることにより、ブレ
ーズ化が実現できる。
According to the method of this embodiment, the laser beam is tilted with respect to the normal line to the substrate for exposure, so that blazing can be realized.

【0031】[実施例9]図26〜図28を用いて説明
する。片面が平面で片面が曲率85mmの凹球面、直径
が40mmのガラス基板1を加熱して水分を十分に除去
した後、球面側にポジ型のフォトレジスト2を1μmの
厚さにスピンコートし、所定の温度で加熱して溶剤を飛
ばした。次に、図26に示す本実施例で用いたレーザー
描画装置を説明する。この装置は、レーザービームをビ
ームスプリッタ20で二光束に分割し、両ビームを基板
1に対して異なる角度で同一の点に集光するように構成
されている。すなわち、集光レンズ14を出たレーザー
ビームはビームスプリッタ20によって2本に分けら
れ、ビームスプリッタ20で反射した方のビームは凸面
ミラー21で反射して2本のビームは一点に集光するよ
うになっている。
[Embodiment 9] This will be described with reference to FIGS. 26 to 28. A glass substrate 1 having a flat surface on one side and a concave spherical surface having a curvature of 85 mm and a diameter of 40 mm on one surface is heated to sufficiently remove water, and then a positive photoresist 2 is spin-coated on the spherical surface side to a thickness of 1 μm. The solvent was removed by heating at a predetermined temperature. Next, the laser drawing apparatus used in this embodiment shown in FIG. 26 will be described. This apparatus is configured to split a laser beam into two light beams by a beam splitter 20 and to focus both beams on the same point at different angles with respect to the substrate 1. That is, the laser beam emitted from the condenser lens 14 is divided into two beams by the beam splitter 20, the beam reflected by the beam splitter 20 is reflected by the convex mirror 21, and the two beams are condensed at one point. It has become.

【0032】前記フォトレジスト2を上記構成の波長4
42nmのHe−Cdレーザー描画装置22にてビーム
を1.1μmに絞り、ピッチ2.2μmで直線を描画し
た。描画速度は2mm/secで行った。レーザー強度
を適当に設定することにより、フォトレジスト2の表面
から1μmの深さにまで感光するように露光した(図2
7)。その後、これを現像することによって、フォトレ
ジスト2表面に深さが1μmのブレーズ状の凹凸を形成
した(図28)。そして、フォトレジスト2を加熱硬化
させた。次に、公知の真空蒸着によりフォトレジスト2
表面にアルミニウムの反射膜15を500オングストロ
ーム成膜した(図25)。以上により、反射型の凹面ブ
レーズドグレーティングを得た。
The photoresist 2 is replaced with the wavelength 4 of the above construction.
The beam was narrowed to 1.1 μm by a 42 nm He-Cd laser drawing device 22 and a straight line was drawn at a pitch of 2.2 μm. The drawing speed was 2 mm / sec. By appropriately setting the laser intensity, the photoresist 2 was exposed to a depth of 1 μm from the surface (see FIG. 2).
7). Then, this was developed to form blaze-shaped unevenness having a depth of 1 μm on the surface of the photoresist 2 (FIG. 28). Then, the photoresist 2 was cured by heating. Next, the photoresist 2 is formed by known vacuum deposition.
A reflective film 15 of aluminum was formed on the surface to a thickness of 500 angstrom (FIG. 25). As described above, a reflective concave blazed grating was obtained.

【0033】本実施例の方法によれば、フォトレジスト
が2本の角度の異なるレーザービームによって露光され
ることにより、ブレーズ化が実現できる。
According to the method of this embodiment, the blazing can be realized by exposing the photoresist with two laser beams having different angles.

【0034】[0034]

【発明の効果】以上のように、請求項1に係る発明によ
れば、簡単な装置で、かつ厳密な環境管理を必要とせ
ず、任意のパターンのグレーティングを曲面上に形成す
ることが可能となる。請求項2または3に係る発明によ
れば、上記効果に加え、ブレーズ化を実現することがで
きる。
As described above, according to the invention of claim 1, it is possible to form a grating of an arbitrary pattern on a curved surface with a simple device and without requiring strict environmental management. Become. According to the invention of claim 2 or 3, in addition to the above effects, blazing can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】実施例1の製造方法を示す一工程図である。FIG. 1 is a process chart showing the manufacturing method of Example 1. FIG.

【図2】実施例1で用いたレーザー描画装置を示す概略
構成図である。
2 is a schematic configuration diagram showing a laser drawing apparatus used in Example 1. FIG.

【図3】実施例1の製造方法を示す一工程図である。FIG. 3 is a process chart showing the manufacturing method of Example 1.

【図4】実施例1の製造方法を示す一工程図である。FIG. 4 is a process chart showing the manufacturing method of Example 1.

【図5】実施例1の製造方法を示す一工程図である。FIG. 5 is a process chart showing the manufacturing method of the first embodiment.

【図6】実施例2の製造方法を示す一工程図である。FIG. 6 is a process chart showing the manufacturing method of the second embodiment.

【図7】実施例2の製造方法を示す一工程図である。FIG. 7 is a process chart showing the manufacturing method of the second embodiment.

【図8】実施例2の製造方法を示す一工程図である。FIG. 8 is a process chart showing the manufacturing method of the second embodiment.

【図9】実施例2の製造方法を示す一工程図である。FIG. 9 is a process chart showing the manufacturing method of the second embodiment.

【図10】実施例2の製造方法を示す一工程図である。FIG. 10 is a process chart showing the manufacturing method of the second embodiment.

【図11】実施例3の製造方法を示す一工程図である。FIG. 11 is a process chart showing the manufacturing method of the third embodiment.

【図12】実施例3の製造方法を示す一工程図である。FIG. 12 is a process chart showing the manufacturing method of the third embodiment.

【図13】実施例3の製造方法を示す一工程図である。FIG. 13 is a process chart showing the manufacturing method of the third embodiment.

【図14】実施例3の製造方法を示す一工程図である。FIG. 14 is a process chart showing the manufacturing method of the third embodiment.

【図15】実施例4の製造方法を示す一工程図である。FIG. 15 is a process chart showing the manufacturing method of the fourth embodiment.

【図16】実施例4の製造方法を示す一工程図である。FIG. 16 is a process chart showing the manufacturing method of the fourth embodiment.

【図17】実施例4の製造方法を示す一工程図である。FIG. 17 is a process chart showing the manufacturing method of the fourth embodiment.

【図18】実施例4の製造方法を示す一工程図である。FIG. 18 is a process chart showing the manufacturing method of the fourth embodiment.

【図19】実施例4の製造方法を示す一工程図である。FIG. 19 is a process chart showing the manufacturing method of the fourth embodiment.

【図20】実施例5の製造方法を示す一工程図である。FIG. 20 is a process chart showing the manufacturing method of the fifth embodiment.

【図21】実施例5の製造方法を示す一工程図である。FIG. 21 is a process chart showing the manufacturing method of the fifth embodiment.

【図22】実施例6で用いたガラス基板を示す斜視図で
ある。
22 is a perspective view showing a glass substrate used in Example 6. FIG.

【図23】実施例8の製造方法を示す一工程図である。FIG. 23 is a process chart showing the manufacturing method of Example 8.

【図24】実施例8の製造方法を示す一工程図である。FIG. 24 is a process chart showing the manufacturing method of the eighth embodiment.

【図25】実施例8の製造方法を示す一工程図である。FIG. 25 is a process chart showing the manufacturing method of the eighth embodiment.

【図26】実施例9で用いたレーザー描画装置を示す概
略構成図である。
FIG. 26 is a schematic configuration diagram showing a laser drawing apparatus used in Example 9.

【図27】実施例9の製造方法を示す一工程図である。FIG. 27 is a process chart showing the manufacturing method of the ninth embodiment.

【図28】実施例9の製造方法を示す一工程図である。FIG. 28 is a process chart showing the manufacturing method of the ninth embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 基板 2 フォトレジスト 3,22 レーザー描画装置 4 ステージ 9 レーザー発振機 10 オートフォーカス 14 集光レンズ 15 反射膜 16 基板 17 紫外線硬化型樹脂 18 導電膜 20 ビームスプリッタ 1 Substrate 2 Photoresist 3,22 Laser drawing device 4 Stage 9 Laser oscillator 10 Autofocus 14 Condensing lens 15 Reflective film 16 Substrate 17 UV curable resin 18 Conductive film 20 Beam splitter

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 予め曲面に加工された基板上に感光剤を
塗布し、この感光剤をレーザービーム描画によって露光
した後、露光された感光剤を現像することによって凹凸
を形成する工程を有することを特徴とする曲面グレーテ
ィングの製造方法。
1. A method of forming unevenness by applying a photosensitizer on a substrate which has been previously processed into a curved surface, exposing the photosensitizer by laser beam drawing, and then developing the exposed photosensitizer. A method for manufacturing a curved grating, characterized by:
【請求項2】 レーザービームを基板の中心線に対して
傾斜させた方向から当てることを特徴とする請求項1記
載の曲面グレーティングの製造方法。
2. The method for manufacturing a curved grating according to claim 1, wherein the laser beam is applied from a direction inclined with respect to the center line of the substrate.
【請求項3】 互いに異なる光軸を有し、同一の集光点
を有する少なくとも2本のレーザービームを用いること
を特徴とする請求項1または2記載の曲面グレーティン
グの製造方法。
3. The method of manufacturing a curved grating according to claim 1, wherein at least two laser beams having mutually different optical axes and having the same converging point are used.
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