(57)【要約】【課題】ブレーズ角がほぼ一定の断面鋸歯状の格子溝パターンを凹面全体に亘って形成することのできる凹面ブレーズ型回折格子の製造方法を提供する。【解決手段】本発明に係る凹面ブレーズ型回折格子の製造方法は、格子状のフォトレジストパターンが形成された表面が凹面である基板にイオンビームを照射することにより、該凹面に断面鋸歯状の格子溝パターンを形成する凹面ブレーズ型回折格子の製造方法において、一の点状又は線状の基点から放射状にイオンビームを放射し、前記イオンビームの放射範囲内に収まるように、且つ、前記凹面内の任意の点における法線ベクトルと該点から前記基点に向かう方向ベクトルの為す角が鋭角になるように、前記基板を配置することを特徴とする。【選択図】図５
2014134568.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
格子状のフォトレジストパターンが形成された表面が凹面である基板にイオンビームを照射することにより、該凹面に断面鋸歯状の格子溝パターンを形成する凹面ブレーズ型回折格子の製造方法において、
一の点状又は線状の基点から放射状にイオンビームを放射し、
前記イオンビームの放射範囲内に収まるように、且つ、前記凹面内の任意の点における法線ベクトルと該点から前記基点に向かう方向ベクトルの為す角が鋭角になるように、前記基板を配置する
ことを特徴とする凹面ブレーズ型回折格子の製造方法。
【請求項２】
前記フォトレジストパターンの各格子が並ぶ方向に沿って前記基板を回転させ、前記基点と前記凹面の曲率中心を結ぶ直線と、該基点と該凹面の最深点を結ぶ直線が直交するように前記基板の位置を調整することを特徴とする請求項１に記載の凹面ブレーズ型回折格子の製造方法。
【請求項３】
前記フォトレジストパターンの各格子が並ぶ方向に沿って前記基板を回転させ、該回転させた方向における前記凹面上の両端点の入射角が一致するように前記基板の位置を調整することを特徴とする請求項１に記載の凹面ブレーズ型回折格子の製造方法。
【請求項４】
格子状のフォトレジストパターンが形成された表面が凹面である基板にイオンビームを照射することにより、該凹面に断面鋸歯状の格子溝パターンを形成する凹面ブレーズ型回折格子の製造装置において、
一の点状又は線状の基点から放射状にイオンビームを放射するイオンビーム放射源と、
前記イオンビーム放射源の放射範囲内に収まるように、且つ、前記凹面内の任意の点における法線ベクトルと該点から前記基点に向かう方向ベクトルの為す角が鋭角になるように、前記基板の位置を調整する位置調整手段と、
ことを特徴とする凹面ブレーズ型回折格子の製造装置。
【請求項５】
前記イオンビーム放射源が、イオンを生成するイオン源と、前記基点が曲率中心となるように球状又は円柱状に湾曲した２枚の多孔電極を備え、一方の多孔電極の所定の孔の中心と他方の多孔電極の所定の孔の中心を結ぶ直線が前記基点を通るように、該２枚の多孔電極の孔が形成されていると共に、出射側の多孔電極が接地され、他方の多孔電極に負の電圧が印加されることを特徴とする請求項４に記載の凹面ブレーズ型回折格子の製造装置。
【請求項６】
前記２枚の多孔電極が、前記基点と前記イオン源の間にあることを特徴とする請求項５に記載の凹面ブレーズ型回折格子の製造装置。
【請求項７】
前記位置調整手段が、前記フォトレジストパターンの各格子が並ぶ方向に沿って前記基板を回転させ、前記基点と前記凹面の曲率中心を結ぶ直線と、該基点と該凹面の最深点を結ぶ直線が直交するように前記基板の位置を調整することを特徴とする請求項４〜６のいずれかに記載の凹面ブレーズ型回折格子の製造装置。
【請求項８】
前記位置調整手段が、前記フォトレジストパターンの各格子が並ぶ方向に沿って前記基板を回転させ、該回転させた方向における前記凹面上の両端点の入射角が一致するように前記基板の位置を調整することを特徴とする請求項４〜６のいずれかに記載の凹面ブレーズ型回折格子の製造装置。
【請求項９】
凹面上に断面が鋸歯状の格子溝パターンが形成された凹面ブレーズ型回折格子であって、格子溝間のブレーズ角の偏差が、最大のブレーズ角の50％以下であることを特徴とする凹面ブレーズ型回折格子。
【請求項１０】
前記凹面の平面形状が四角形であり、その凹面全体に亘って前記格子溝パターンが形成されていることを特徴とする請求項９に記載の凹面ブレーズ型回折格子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホログラフィック露光法を使用して作製する凹面ブレーズ型回折格子（ブレーズド・ホログラフィック・グレーティング）の製造方法及び製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
回折格子は分光器や分波器等に使用される波長分散素子である。回折格子には格子溝断面形状により様々な種類のものがあり、その１つに溝の断面形状が鋸歯状であるブレーズ型回折格子（ブレーズド・ホログラフィック・グレーティングとも呼ばれる）がある。
【０００３】
回折格子には基準面が平面のものと凹面のものがある。基準面が平面である平面ブレーズ型回折格子の一般的な製造方法は以下の通りである（特許文献１）。
まず、石英、ガラスなどの平面基板の表面にフォトレジストを塗布してフォトレジスト層を形成する。次に、コヒーレント性を有するレーザ光束をビームスプリッタにより２本の光束に分割し、分割した２本の光束をそれぞれ、スペイシャルフィルタとレンズにより幅広の平行光束に変換し、これら２本の平行光束を、フォトレジスト層の表面で重なるようにその表面に互いに異なる方向から照射する。これにより、２本の平行光束が干渉した空間中に干渉縞が形成され、その干渉縞内の光の強弱に応じてフォトレジストが感光する。このようにフォトレジストを感光させた後に現像すると、フォトレジスト層には干渉縞の強度パターンに応じて、基板が露出する部分とフォトレジストが残る部分が直線状に形成される（ホログラフィック露光法）。その後、このフォトレジストパターンをマスクとして、平面基板の表面に斜め上方向から所定の角度で平行イオンビームを照射し、フォトレジストが消失するまで所定のエッチングガスの下で反応性イオンビームエッチングを行う。これにより、基板上に断面が鋸歯状の格子溝が形成される。
【０００４】
一方、基準面が凹面である凹面ブレーズ型回折格子は、凹面鏡としての結像機能も備えることから、レンズ等を使用することなく波長分離しつつ集光する場合に利用される。凹面ブレーズ型回折格子の製造方法は、上記の平面ブレーズ型回折格子の製造方法において、平面基板に代えて凹面基板を用いるのが一般的である。なお、ここで言う凹面とは一般的に球状のものを指すが、円柱状のものやトロイダル状のものもある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１５７１１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この凹面ブレーズ型回折格子の製造方法では、図１(a)に示すように、基板の凹面の端点Ｓにおける接平面の傾斜に比較してイオンビームの傾斜が小さい場合、イオンビームが端点Ｓに遮られ、エッチングできない領域（非エッチング領域）が生じるという問題がある。また、非エッチング領域が生じないようにイオンビームの照射方向を設定したとしても、凹面の各点におけるイオンビームの入射角（以下、イオンビームの照射方向の逆方向のベクトルと凹面上の各点における法線ベクトルの為す角を入射角と定義する）が異なってしまう（図１(b)）。図１(b)の例では、図面の右側から左側に向かうほど凹面の基準面各点におけるイオンビームの入射角θが小さくなる。一般的に、イオンビームの入射角はブレーズの形状を決定するため、図１(c)に示すように、凹面の右側から左側に向かうほどブレーズの形状、特にブレーズ角（基準面と回折面の為す角）が異なってしまう。このように面内でブレーズ角が異なると、各々のブレーズ波長（入射方向と回折方向の一致する波長）も異なるため、ブレーズ型回折格子の特徴である特定の波長で明るい（回折効率の高い）回折格子とならない。
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、凹面上に非エッチング領域を生じさせることなく、凹面全体に亘って断面鋸歯状の格子溝パターンを形成することのできる凹面ブレーズ型回折格子の製造方法を提供することである。また、格子溝間のブレーズ角のずれが小さい凹面ブレーズ型回折格子の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために成された本発明は、
格子状のフォトレジストパターンが形成された表面が凹面である基板にイオンビームを照射することにより、該凹面に断面鋸歯状の格子溝パターンを形成する凹面ブレーズ型回折格子の製造方法において、
一の点状又は線状の基点から放射状にイオンビームを放射し、
前記イオンビームの放射範囲内に収まるように、且つ、前記凹面内の任意の点における法線ベクトルと該点から前記基点に向かう方向ベクトルの為す角が鋭角になるように、前記基板を配置する
ことを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る凹面ブレーズ型回折格子の製造方法では、基板表面の凹面が球状である場合は一の点状の基点から、基板表面の凹面が円柱状である場合は一の線状の基点から、放射状にイオンビームを放射することを特徴とする。このようなイオンビームの放射は、例えば、イオンを生成するイオン源と、前記基点が曲率中心となるように球状又は円柱状に湾曲した多孔電極を備えるイオンビーム放射源を用いたり、複数のイオン銃を前記基点を中心に扇状に並べたりする等により行うことができる。
イオンビームを前記基点から放射状に放射することにより、凹面上に非エッチング領域が生じないようにすることができる（この詳細は実施例で述べる）。また、イオンビームを平行に照射する従来の方法よりも、基板の凹面の各点に、その法線に対してほぼ一定の角度でイオンビームを入射させることができる（この詳細も実施例で述べる）。そのため、本発明に係る凹面ブレーズ型回折格子の製造方法では、凹面全体に亘って断面鋸歯状の格子溝パターンを形成することができると共に、格子溝間のブレーズ角のずれ（偏差）が小さくなる。
【００１０】
前記基点からのイオンビームの放射を、上記のイオン源と湾曲多孔電極を備えるイオンビーム放射源により行う場合、湾曲多孔電極を基点よりもイオン源側に設けても良いし（図９(a)）、基点を挟んでイオン源の反対側に設けても良い（図９(b)）。湾曲多孔電極を基点よりもイオン源側に設ける方が、基板の配置の自由度が高くなる（詳細は実施例に記載する）。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る凹面ブレーズ型回折格子の製造方法では、基点から放射状に放射されるイオンビームを用いることにより、凹面上に非エッチング領域が生じないようにすることができる。また、従来の平行に照射されるイオンビームを用いるよりも、基板の凹面の各点に、その法線に対してほぼ一定の角度でイオンビームを入射させることができる。そのため、本発明に係る凹面ブレーズ型回折格子の製造方法では、ブレーズ角のずれの小さい断面鋸歯状の格子溝パターンを凹面全体に亘って形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】従来の平行イオンビームによる凹面ブレーズ型回折格子の製造方法の説明図。
【図２】球面状の凹面に格子状のフォトレジストパターンが形成された基板を示す斜視図。
【図３】本発明に係る凹面ブレーズ型回折格子の製造方法の一実施例における基板とイオンビーム放射源の配置例を示す模式図。
【図４】本実施例の凹面ブレーズ型回折格子の製造方法において、基板の凹面とイオンビーム放射源の出射面（出射面の位置は、イオン源と基点の間）を対向配置した際の斜視図(a)、及び、xy平面に平行な、イオンビームの基点を含む平面による断面図（ｂ）。
【図５】本実施例の凹面ブレーズ型回折格子の製造方法において、基板を放射イオンビームに対して傾けて配置したときの一配置例を示す断面図。
【図６】本発明に係る凹面ブレーズ型回折格子の製造方法の変形例であり、基板を放射イオンビームに対して傾けて配置したときの別の配置例を示す断面図。
【図７】円柱状の凹面に格子状のフォトレジストパターンが形成された基板を示す斜視図。
【図８】本実施例の凹面ブレーズ型回折格子の製造方法において、基板の円柱状の凹面とイオンビーム放射源の円柱状の出射面（出射面の位置は、イオン源と基点の間）を対向配置した際の斜視図。
【図９】イオン源と湾曲多孔電極とイオンビームの基点と基板の位置関係を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
まず、凹面ブレーズ型回折格子をホログラフィック露光法により製造するための一般的な手順を述べる。ホログラフィック露光法による凹面ブレーズ型回折格子の製造は、大きく分けて、（１）フォトレジスト層の形成工程と、（２）レジストパターンの作製工程と、（３）イオンビームエッチング工程の３つの工程を有する。
【００１４】
（１）フォトレジスト層の形成工程
光学ガラス等から成る凹面基板（以下、「基板」とのみ称する）の凹面の表面を光学研磨し、超音波洗浄等により該表面を清浄化する。その後、フォトレジストを凹面上にほぼ一様な厚さに塗布し、コンベクションオーブンで焼成する。これにより、フォトレジスト層を凹面上に形成する。
【００１５】
（２）レジストパターンの作製工程
フォトレジスト層が凹面上に形成されたワークを、ホログラフィック露光装置にセットし、フォトレジスト層に二光束干渉による所定密度の干渉縞の潜像を露光する。そして、露光されたワークのフォトレジスト層を専用現像液で現像し、純水リンスを行うことにより、回折格子パターンが形成されたフォトレジストパターンを作製する。一般に二光束干渉の干渉縞の強度分布は正弦波状となるため、作製されたレジストパターンの形状も正弦波状となる。なお、フォトレジストパターンの溝深さは露光時間と現像時間とを制御することで決めることができる。
【００１６】
（３）イオンビームエッチング工程
フォトレジストパターンが形成されたワークをイオンビームエッチング装置にセットし、イオンビームを照射することにより、フォトレジストパターン及び基板に対する反応性イオンビームエッチングを行う。
【００１７】
本実施例の凹面ブレーズ型回折格子の製造方法は、上記３つの工程のうち、イオンビームエッチング工程に用いるイオンビームの発生源（イオンビーム放射源）と、該発生源に対する基板の配置に特徴を有する。
【実施例】
【００１８】
本発明に係る凹面ブレーズ型回折格子の製造方法の一実施例について、各図面を参照して説明する。なお、以下の説明では、基板の凹面形状は球面状であるものとするが、該凹面形状は円柱状であっても良い。凹面形状が円柱状である例については後述する。
【００１９】
図２は、球面状の凹面にフォトレジスト１１のパターンが形成された基板１０を示す斜視図である。この図に示すように、基板１０の凹面上には正弦波状のフォトレジスト１１のパターンが格子状に形成されている。以下、フォトレジスト１１の各格子が延びる方向を「緯度方向」、各格子が並ぶ方向を「経度方向」と呼ぶことにする。また、経度方向に延びる凹面上の線を「緯線」、緯度方向に延びる凹面上の線を「経線」と呼ぶことにする。
【００２０】
図３は、本実施例の凹面ブレーズ型回折格子の製造方法における基板１０とイオンビーム放射源２０の配置例を示す模式図である。基板１０とイオンビーム放射源２０は、真空引きされた真空容器（図示せず）内に収容されている。イオンビーム放射源２０は、所定のエッチングガスをプラズマ化することによりイオンを生成するイオン源２１と、イオン源２１において生成されたイオンを加速し、イオンビームとして出射する引き出し電極２２を有する。引き出し電極２２は、点Ｃ１を曲率中心とする球面状に湾曲した２枚の多孔電極２３、２４を有する。多孔電極２３、２４の孔２５は、多孔電極２３の所定の孔の中心と多孔電極２４の所定の孔の中心を結ぶ直線が前記曲率中心Ｃ１を通るように形成されている。また、多孔電極２３は接地され、多孔電極２４には負の電圧が印加される。また、イオン源２１のイオン取り出し口を除く壁面は、正の電圧が印加される。これにより、イオン源２１から引き出し電極２２に向かう電場と、該引き出し電極２２から基点Ｃ１に向かって集中する電場が形成され、イオン源２１で生成されたイオンがこれらの電場によって基点Ｃ１に向かって移動し、加速される。これにより、点Ｃ１を基点として該基点から放射状にイオンビームを放射することができる。
【００２１】
基板１０は、（Ａ）基点Ｃ１から放射状に放射されるイオンビームの放射領域内に収まるように（図３参照）、且つ、（Ｂ）凹面内の任意の点における法線ベクトルと該点から前記基点に向かう方向ベクトルの為す角（以下、「入射角」と呼ぶ）が鋭角になるように、図示しない位置調整部により、所定の位置に配置される。以下、条件（Ｂ）を満たすように基板１０を配置する方法について、図４及び図５を用いて説明する。
【００２２】
図４（ａ）は基板１０の凹面とイオンビーム放射源２０の出射面（出射面の位置は、イオン源２１と基点Ｃ１の間）を対向配置した際の斜視図である。このように対向させた際には、イオンビームの基点Ｃ１と基板１０の凹面の曲率中心Ｃ２が一致するように配置する。なお、説明の簡単化のため、図４では基板１０の凹面上のフォトレジスト１１が示されていないが、該凹面上には、経度方向（図中の経線の延びる方向）に沿って延びるフォトレジストの格子が、緯度方向（図中の緯線の延びる方向）に沿って並んでいる。
【００２３】
基板１０の凹面の最深点をＰとし、点Ｐから点Ｃ１（Ｃ２）に向かう方向をｘ軸方向、点Ｐを通る緯線の点Ｐにおける接線方向をｙ軸方向、点Ｐを通る経線の点Ｐにおける接線方向をｚ軸方向とする。また、点Ｐを通る緯線上の基板１０の両端点を点Ｑ及び点Ｒとする。xy平面に平行な、イオンビームの基点Ｃ１を含む平面（以下、これを「赤道面」とする）による断面図が図４（ｂ）である。
【００２４】
凹面上に断面鋸歯状の格子溝パターンを形成する際には、以下のように基板１０を放射イオンビームに対して傾けて配置する（図５）。すなわち、基板１０を、点Ｐを通るｚ軸を回転軸に、所定の角度（図５中ではθＰ）だけ回転させる。そして、回転させた後の基板１０の曲率中心Ｃ２’を、赤道面内の、点Ｃ１を通るｙ軸上に位置させる。
【００２５】
このように基板１０を傾けて配置すると、基板１０の凹面内の各点における入射角が鋭角になる。ここでは、簡単のため、基板１０を回転させた後の点Ｑ（図５中の点Ｑ’）における入射角が鋭角になることを証明する。
【００２６】
基板１０をθＰだけ回転させた後の点Ｐ、点Ｑ、点Ｒにそれぞれ対応する点をＰ’、Ｑ’、Ｒ’とし、点Ｃ１の座標を(0,0)、点Ｃ１と点Ｐの距離を1、∠ＰＣ１Ｑ＝α（＞0）、∠Ｃ１Ｐ’Ｃ２’＝θｐ（＞0）、∠ＱＣ１Ｑ’＝Δθｑ（＞0）とする。このとき、点Ｑ’の座標は(−cos(θｐ＋α), sinθｐ−sin(θｐ＋α))となる。なお、θｐ＋α＝90°の場合、点Ｑ’は(0, sinθｐ)に位置することになり、イオンビームの放射領域から外れるため、θｐ＋αは90°より小さいものとする。
点Ｑ’の座標から∠Ｑ’Ｃ１Ｐは逆正接関数を用いて
【数１】
2014134568.tif 000003
となる。図５に示すように、Δθｑ＝∠Ｑ’Ｃ１Ｐ−αであるから、式（１）よりΔθｑは
【数２】
2014134568.tif 000004
で表される。
【００２７】
まず、点Ｑ’における入射角∠Ｃ２’Ｑ’Ｃ１が正であることを証明する。図５に示すように、∠Ｃ２’Ｑ’Ｃ１＝θｐ−Δθｑであるので、式（２）から
【数３】
2014134568.tif 000005
が成り立つことを証明すれば良い。式（３）を整理すると
【数４】
2014134568.tif 000006
となる。上記のようにθｐ＋α＜90°であるから、式（４）の両辺のtanをとっても、両辺の大小関係は保たれる。従って、
【数５】
2014134568.tif 000007
を証明すれば良い。式（５）を整理すると
sinθp＞0  …（６）
となり、0＜θｐ＜90°より式（６）は必ず成立する。そのため、∠Ｃ２’Ｑ’Ｃ１は必ず正になる。点Ｑ’における入射角∠Ｃ２’Ｑ’Ｃ１が必ず90°より小さくなることも同様に証明することができる。従って、点Ｑにおける入射角∠Ｃ２’Ｑ’Ｃ１は必ず鋭角になる。
【００２８】
凹面上の他の点についても、同様の計算により、入射角が必ず鋭角になることが示される。入射角が凹面上の任意の点において必ず鋭角になるということは、イオンビームが凹面上の各点の接平面に妨げられないということである。そのため、イオンビームの放射領域内で図５の配置を用いれば、凹面全体に亘ってイオンビームによるエッチングが可能となる。
【００２９】
なお、θｐからの入射角のずれは点Ｑ’で最も大きく、例えばα＝θｐ＝10°としたときの点Ｑ’におけるθｐからの入射角のずれΔθｑは、式（２）より、Δθｑ≒0.158°となる。また、同様の計算により、α＝θｐ＝10°としたときの点Ｒ’におけるθｐからの入射角のずれΔθｒはΔθｒ≒0.149°となる。
一方、図５に示す基板１０の配置において、ｘ軸に平行なイオンビームを点Ｑ’と点Ｒ’に照射したときの点Ｑ’と点Ｒ’におけるθｐからの入射角のずれは、α＝θｐ＝10°でそれぞれ10°、−10°である。
これらの比較から、本実施例の製造方法では、従来の平行イオンビームを用いた凹面ブレーズ型回折格子の製造方法よりも、凹面の最深点における入射角と凹面の各点における入射角とのずれを大幅に小さくできる（すなわち、凹面上の各点に、その法線に対してほぼ一定の角度でイオンビームを入射させることができる）ことが分かる。
【００３０】
従って、本実施例の凹面ブレーズ型回折格子の製造方法では、ブレーズ角がほぼ一定の断面鋸歯状の格子溝パターンを凹面全体に亘って形成することができる。
【００３１】
なお、上記実施例では、基板１０を回転させた後、該基板１０を基点Ｃ１に近づけているが、イオンビームの出射面が基点Ｃ１を挟んでイオン源２１の反対側にある場合に上記の配置を用いると、出射面を超えて基板１０を基点Ｃ１に近づけさせることができないため、基板１０の配置の自由度が低くなる。従って、イオンビームの出射面は基点Ｃ１とイオン源２１の間にある方が、基板１０の配置の自由度が高くなるという効果が得られる。
【００３２】
本実施例の凹面ブレーズ型回折格子の製造方法を適用した製造装置では、例えば基板１０の最深点Ｐへのイオンビームの入射角θｐがユーザに入力されると、位置調整部（図示せず）が、基板１０をθｐだけ回転させたうえで、最深点Ｐが点Ｐ’の位置に来るように、基板１０を移動させる。この点Ｐ’の位置は、図５に示す座標系において、(−cosθｐ, 0)となる。
【００３３】
図６は、本発明に係る凹面ブレーズ型回折格子の製造方法の変形例であり、基板１０を放射イオンビームに対して傾けて配置したときの別の配置例を示す断面図である。この変形例では、基板１０をθｐだけ回転させた後の端点Ｑ’が点Ｃ１と点Ｑを結ぶ直線上に位置し、且つ、端点Ｒ’が点Ｃ１と点Ｒを結ぶ直線上に位置するように、基板１０を放射イオンビームに対して傾けて配置したものである。
【００３４】
図６の配置では、点Ｑ’と点Ｒ’における入射角がθｐで一致する一方、点Ｐ’付近で最も入射角がずれる。しかしながら、そのずれは、図５の配置を用いたときの点Ｑ’におけるずれと同程度であると共に、この配置でも凹面内の任意の点において入射角が必ず鋭角になるため、イオンビームの放射領域内では、凹面全体に亘ってイオンビームによるエッチングが可能となる。
【００３５】
本実施例の凹面ブレーズ型回折格子の製造方法は、凹面が円柱状の凹面基板に対しても適用することができる。図７は、円柱状の凹面上にフォトレジスト１１のパターンが形成された基板１０を示す斜視図である。この図に示すように、基板１０の凹面上には、正弦波状のフォトレジスト１１の各格子が図中の直線方向に沿って延び、図中の円周方向に沿って並んでいる。
【００３６】
図８は、基板１０の凹面とイオンビーム放射源２０の出射面（出射面の位置は、イオン源２１と基点Ｃ１の間）を対向配置した際の斜視図である。基板１０の凹面が円柱状である場合には、多孔電極２３、２４として、線状基点Ｃ１中心に円柱状に湾曲した電極を用いる。そして、多孔電極２３、２４の線状基点Ｃ１と基板１０の凹面の線状の曲率中心Ｃ２が一致するようにこれらを対向配置し、点Ｐを通りｚ軸（線状基点Ｃ１が延びる方向）に平行な直線を中心に基板１０を回転させる。基板１０を回転させた後の該基板１０の配置は、図５及び図６と同じで良い。
【００３７】
以下、本実施例の凹面ブレーズ型回折格子の製造方法を、具体例を用いて説明する。この例では、基板１０として30mm×30mm×10mm、曲率半径80mmのＢＫ７光学ガラスから成る凹面基板を用いた。なお、基板１０は、ＢＫ７以外でもよく、例えばＢＳＣ２、パイレックス（コーニング社の登録商標）ガラス、石英を、好適に用いることができる。この基板１０の凹面の表面を光学研磨した後、この表面にスピンナーを用いてフォトレジスト層を形成した。フォトレジストとしては、ホログラフィック露光が可能なものであれば何でも良く、例えばＡＺ１５００シリーズ（ＡＺエレクトロニックマテリアルズ社製）等を使用することができる。この例では、ＡＺ１５００を3000rpmの速度で40秒間、スピンコートを行った後、コンベクションオーブンで90℃、30分間ベーキングし、厚さが約0.3μmのフォトレジスト層を形成した。
【００３８】
その後、レーザ光の二光束干渉露光を行った後に現像をすることで、正弦波状の回折格子パターン１１を基板１０上に形成した。露光に使用したレーザはＨｅ−Ｃｄレーザ（波長：441.6nm）であるが、フォトレジストに感度のある波長（約350〜450nm）であれば、Ａｒ＋イオンレーザなどを用いることもできる。露光した後は、現像液ＺＥＤ−５００（日本ゼネオン社製）で現像した。これにより、基板１０上に形成されたフォトレジスト１１のパターンの格子溝は本数600本/mmで溝深さが0.2μmの正弦波状のパターンである。二光束干渉の干渉縞の強度分布は正弦波であるため、フォトレジストの格子溝パターンも正弦波状となる。
【００３９】
上記のように作製したワークをイオンビームエッチング装置の真空チャンバ内に装着し、真空チャンバ内部を2.6×10−２Paに減圧して反応性ビームエッチングを実行した。エッチングガスは、ＣＦ４とＡｒガスとを混合比Ａｒ／（ＣＦ４＋Ａｒ）＝４０[％]で混合したガスである。このときの選択比は2.1であり、1以上である。イオンビームの引き出し電極２２は、イオン源２１と基点Ｃ１の間にある。また、引き出し電極２２の出射面の曲率半径は80mmである。そのため、イオンビーム放射源２０から出射されたイオンビームは、80mm前方で一旦収束し、その後、発散する。基板１０は、対向配置時にイオンビームの出射面の中心から160mm離れた位置に配置し、図５の配置例に従って、放射イオンビームに対して傾斜配置する。傾斜配置時の最深点Ｐ’における入射角θｐは、10°とした。その後、15分間エッチングすることにより、凹面全体に回折格子溝が形成された。
【００４０】
なお、この例で用いた基板１０の凹面の開き角αは10.8°である。これらの条件の下では、点Ｑ’と点Ｒ’においてそれぞれ入射角10.158°、9.851°でイオンビームが入射される。また、このように製造された凹面ブレーズ型回折格子の最大のブレーズ角は5.1°、最小のブレーズ角は4.9°であり、格子溝間のブレーズ角のずれ（偏差）は、最大のブレーズ角から4％以下の範囲に収まっている。更に、凹面全体に亘って格子溝が形成されるため、格子溝が形成されなかった領域を切除する必要がなく、元々の基板の平面形状（凹面を曲率中心から見たときの形状のこと。一般的には四角形）と同じ平面形状の凹面ブレーズ型回折格子を製造することができる。
これに対し、従来の平行イオンビームを用いた凹面ブレーズ型回折格子の製造方法では、点Ｑ’と点Ｒ’における入射角はそれぞれ20.8°、−0.8°となる。従って、点Ｒ’の近傍では格子溝が形成されない。この製造方法により製造された凹面ブレーズ型回折格子の最大のブレーズ角は10.4°、最小のブレーズ角は0°（溝が形成されない）であり、格子溝間のブレーズ角の偏差は、最大のブレーズ角から100％以下となる。
以上から、本実施例の凹面ブレーズ型回折格子の製造方法は、従来の平行イオンビームを用いた凹面ブレーズ型回折格子の製造方法に比べ、ブレーズ角がほぼ一定の断面鋸歯状の格子溝パターンを、凹面全体に亘って形成することができる。また、四角形の平面形状を有する凹面ブレーズ型回折格子を製造することができる。
【符号の説明】
【００４１】
１０…基板
１１…フォトレジスト
２０…イオンビーム放射源
２１…イオン源
２２…引き出し電極
２３、２４…多孔電極
２５…孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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