JPS59210403A - 回折格子の作製法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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、 Ｃイ）フォ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、基板に対しで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ォトレジストを
塗布した基板をコヒーレントな２つの平面波または球面
波で照射すると、フォ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、フォ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
子の断面形状を鋸波状にした溝を自由に作ることができ
るため、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、非球面かどうか
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
よって、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波に近い形か若し
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）Ｃ二おいては、フォ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、フォトレジスト中音：定在波が生じ、基
板表面とある角度θをなして筒面こ生ずる。これを現像
すると、フォトレジストの溶解は筒面でとまり、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。

従って、種々のブレーズ波長を持つ平面回折格子を作る
ためには、レーザ波長を変えるしかないが、フォトレジ
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ぞエツチング後行なう
方法であり、試料に対するイオンの入射角を調整できる
ことが回折格子の断面形状を鋸波状にする上で重要であ
る。イオンビームエツチングの方法は、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ッチ速度をもつ
材料を用いなければならず、フォトレジストをマスクと
してエッ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（ｔ７）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ｅ’）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波状にすればよ
し【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弗る。

本発明は上記した従来技術の欠点を解消するものであっ
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ォトレジストからなる回折格子パタ
ーンを形成し、次いでエツチングを行なって前記パター
ンに応じた四部を形成させ、その後、斜方蒸若を行なっ
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上に硬化したフォト
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（ａｌに示すように基板１上にフォトレジスト
層２を塗布して設け、フォトレジスト層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潜像を生じさせ
、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（ｂｌに示すように硬化したフォトレジストから
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６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（０）に示すように１表面に断面が正弦波状の形状の
前記回折格子パターン６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ｆ
ｄｌに示すように斜方蒸着により、四部の一方向の斜面
のみにＣｒ等の金Ｒ薄膜からなるマスク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、サイドエッチによりマンノ５で
覆われた部分にもエツチングを行ない、第１図（ｅｌ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の頂上が尖っ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って決ま
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。

グの操作により凸部の頂上が尖っ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ォトレジストパタ
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Ｏｒ薄膜を上記基板上に形成した。更に、上記
Ｏｒ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、Ｏｒ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６６５ｎｍの
入射光に対して、回折効率４５〜５０チが得られた。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
６６．９％であり、木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６）〜（ｆｌは本発明の各工程を示すための断面
図である。 １・・・・・・・・・・−・・・・・・・基板２・・・
・・・・・・・・・・・・・・・フォトレジスト層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・・・・・・・・・・・・・・・・・・凸部牙　１　
図 才１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ガラス若しくは金属の基板上に硬化したフォトレジスト
   からなる回折格子パターンを形成し、次いで、エツチン
   グを行なって前記パターンに応じた凹部を形成させ、そ
   の後、斜方蒸着を行なって、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
   ことを特徴とする回折格子の作製法。