(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回折光学素子用金型の作製方法であって、
（１）導電性部を有する基板を用意する工程、
（２）前記導電性部上に絶縁性のマスク層を形成する工程、
（３）マスク層に所望の回折光学素子ピッチに対応した間隔で複数の細長い開口部を形成して導電性部を露出する工程、
（４）前記開口部が隔壁間において偏心した位置にくるように隔壁をマスク層上に形成する工程、
（５）前記基板を陰極として、電気メッキないし電着により前記開口部を通じて開口部及びマスク層上に、断面がほぼ扇形のブレード形状のメッキ層ないし電着層を形成する工程、
（６）少なくとも前記隔壁を除去する工程、
（７）前記メッキ層ないし電着層から導電性部或いはマスク層にわたり連続膜を形成する工程、
を有することを特徴とする回折光学素子用金型の作製方法。
【請求項２】
前記工程（６）において前記マスク層及び隔壁を除去し、前記工程（７）において前記メッキ層ないし電着層からマスク層にわたり連続膜を形成することを特徴とする請求項１に記載の回折光学素子用金型の作製方法。
【請求項３】
前記隔壁の高さと幅及び開口部幅とピッチによって、前記ブレード形状のメッキ層ないし電着層のピッチ及び曲率を制御することを特徴とする請求項１または２に記載の回折光学素子用金型の作製方法。
【請求項４】
前記連続膜の膜厚によって前記ブレード形状のメッキ層ないし電着層の曲率を制御することを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の回折光学素子用金型の作製方法。
【請求項５】
前記工程（３）において電子ビーム描画によるフォトリソグラフィを用いて前記開口部を形成することを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の回折光学素子用金型の作製方法。
【請求項６】
前記工程（７）において隣接するメッキ層ないし電着層間の平面部が無くなる様な厚さまで連続膜を形成することを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の回折光学素子用金型の作製方法。
【請求項７】
前記工程（７）において前記連続膜は無電解メッキによって形成されることを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の回折光学素子用金型の作製方法。
【請求項８】
前記工程（７）において前記連続膜は薄膜蒸着によって形成されることを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の回折光学素子用金型の作製方法。
【請求項９】
前記工程（７）において前記連続膜はＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）によって形成されることを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の回折光学素子用金型の作製方法。
【請求項１０】
前記工程（７）において連続膜は電気メッキないし電着によって形成されることを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の回折光学素子用金型の作製方法。
【請求項１１】
前記連続膜が形成された構造を金型マスターとして用いてその上に回折光学素子用金型を形成した後に該金型を分離する工程を有することを特徴とする請求項１乃至１０の何れかに記載の回折光学素子用金型の作製方法。
【請求項１２】
請求項１乃至１１の何れかに記載の回折光学素子用金型の作製方法で作製された金型上に回折光学素子となる材料を塗布した後に、これを剥離することで回折光学素子を作製することを特徴とする回折光学素子の作製方法。
【請求項１３】
導電性部を有する基板上に、所望の回折光学素子ピッチに対応した間隔で形成された断面がほぼ扇形のブレード形状の複数の細長いメッキ層ないし電着層、該メッキ層ないし電着層ならびに導電性部或いはメッキ層ないし電着層を形成する際に用いられたマスク層上に形成された連続膜からなることを特徴とする回折光学素子用金型。
【請求項１４】
前記連続膜は、隣接するメッキ層ないし電着層間の平面部が無くなる厚さまで形成されていることを特徴とする請求項１３に記載の回折光学素子用金型。
【請求項１５】
前記メッキ層ないし電着層は直線状或いは曲線状に互いに平行に形成されていることを特徴とする請求項１３または１４に記載の回折光学素子用金型。
【請求項１６】
前記メッキ層ないし電着層は等間隔で形成されていることを特徴とする請求項１３、１４または１５に記載の回折光学素子用金型。
【請求項１７】
前記メッキ層ないし電着層は変化する間隔で形成されていることを特徴とする請求項１３、１４または１５に記載の回折光学素子用金型。
【請求項１８】
導電性部を有する基板上に、所望のピッチで形成された断面がほぼ扇形のブレード形状の複数の細長いメッキ層ないし電着層、該メッキ層ないし電着層ならびに導電性部或いはメッキ層ないし電着層を形成する際に用いられたマスク層上に形成された連続膜からなることを特徴とする回折光学素子。
【請求項１９】
各部が透明な材料からなることを特徴とする請求項１８に記載の回折光学素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回折光学素子用金型（本明細書では、特に区別する場合を除いて、金型と言う場合は金型及び金型マスターを含めた意味で使用する）、回折光学素子、及びその作製方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
回折光学素子は、透明板に微細ピッチの適当な形状の凹凸や濃淡の縞を連続的に形成し、光波の回折現象を利用してレンズ作用を生じさせるものである。近年の光学系の高性能化や小型軽量化に伴い、回折光学素子は、光学系の薄型化と軽量化が計れることから注目を集めている。
【０００３】
従来、回折光学素子を作製するのに、その加工の容易さから、感光層をフォトリソグラフィにてブレード形状に形成する方法（特開昭５４−１１０８５７号公報）が知られていた。ところが、この方法では感光材料のみに限定されるほか、斜め方向からの露光をするため、リング状の回折光学素子を形成することは困難である。
【０００４】
また、フォトリソグラフィとドライエッチングによってレジストパターンを基板に転写する方法（特開昭６０−１０３３１１号公報）も知られている。この方法により、ガラス，シリコン、石英基板等の耐磨耗性の基板に形状を転写することができる。しかしながら、この方法では、レジスト膜厚が露光量に対し直線的に変化しないため、ブレード形状を得ようとする場合にはレジストの特性に合わせて露光量を精密に制御しなければならない。さらに、露光に用いる光のレジスト内での散乱あるいは近接効果によって、微細領域にてパターン形状が設計値からずれる場合がある。そのため、散乱、近接効果を設計時に考慮しなければならない。また、ドライエッチングにより基板に形状を転写する為には、レジストと基板とのエッチング速度差も設計対象となり、設計が複雑になってしまう。また更に、ドライエッチング装置は高価であり回折光学素子の単価上昇につながってしまう。
【０００５】
他の方法としては、基板上にフォトリソグラフィによってレジストパターンを形成し、エッチングあるいは成膜を数回繰り返して近似ブレードを形成する方法（特開平２−１１０９号公報）がある。この方法では、ブレード形状を階段形状に近似したものであり、回折効率が低下してしまう。更に、工程数が多くなるため生産コストが大きくなってしまう。
【０００６】
また、旋盤のような刃物で曲率の大きな先端部の領域を機械加工し、機械加工では不可能に近い曲率の大きな溝部の加工を収束イオンビームで行なう方法（特開平３−１２０５０１号公報）がある。これによって微細な加工は可能ではあるが、イオン源の侵入深さや安定性に問題がある。さらに、イオンビーム加工速度は遅く、量産の観点からも問題がある。
【０００７】
これらの問題を解決する方法に、金型を利用する方法がある。例えば、金型を作製する方法としては特開平１１−３２０５７２号公報に開示のものがある。この方法では、金属層上に開口部を有する絶縁膜を形成し、その開口部が偏心した位置にくるようにグリッド状の壁を絶縁膜上に形成する。その後、電気メッキを行ってブレード形状のメッキ層を形成し、それを金型とするものである。金型を形成すれば、簡略な工程で樹脂モールディングによってレプリカを安価にて量産することが可能となる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
この方法は、ブレード状のメッキ層間の開口部から同様なブレード状のメッキ層を形成し、各ブレード間の隙間を無くす方法である。ところが、この方法では、グリッド状の隔壁を、最初に形成したブレード状のメッキ層上に形成し、メッキ層を絶縁することによって該メッキ層間の開口部からブレード状の新たなメッキ層を形成するのであるが、最初のメッキ層の周りには隔壁があるため該メッキ層間から成長したメッキ層は、最初に形成したメッキ層に接することができない。したがって、各ブレード間の隙間を完全に無くすことができず、回折効率の低下を招いてしまうという問題点がある。また、隔壁を形成する工程が２回のプロセスに分かれており、位置ずれを招く恐れもある。
【０００９】
本発明は、上記従来技術の有する問題点を鑑み成されたものであり、その目的は、（１）作製プロセスが容易で、かつ制御性が高く、（２）回折効率が高く、（３）強固な回折光学素子、そうした回折光学素子用の金型、及びその作製方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段及び作用】
上記目的を達成する回折光学素子用金型の作製方法は、
（１）導電性基板又は電極層を有する基板（すなわち、導電性部を有する基板）を用意する工程、
（２）前記導電性部上に絶縁性のマスク層を形成する工程、
（３）マスク層に所望の回折光学素子ピッチに対応した間隔で複数の細長い開口部を形成して導電性部を露出する工程、
（４）前記開口部が隔壁間において偏心した位置にくるように隔壁（典型的には、マスク面に対して垂直に立つ）をマスク層上に形成する工程、
（５）前記基板を陰極として、電気メッキないし電着により前記開口部を通じて開口部及びマスク層上に、断面がほぼ扇形のブレード形状のメッキ層ないし電着層を形成する工程、
（６）少なくとも前記隔壁を除去する工程、
（７）前記メッキ層ないし電着層から導電性部或いはマスク層にわたり連続膜を形成する工程、
を有することを特徴とする。
【００１１】
この作製方法では、隔壁を形成する工程が１回であるので作製プロセスが容易である。また、隔壁の高さと幅及び開口部幅とピッチによって、前記ブレード形状のメッキ層ないし電着層のピッチ及び曲率を制御でき、かつ前記連続膜の膜厚によって前記ブレード形状のメッキ層ないし電着層の曲率を制御できるので、方法の制御性が高い。更に、連続膜でメッキ層ないし電着層が基板に強固に固定されるので、作製される金型は強固であり、前記ブレード形状間の平面部が容易に無くせるので、この金型で作製される回折光学素子の回折効率を高くできる。
【００１２】
上記の基本構成に基づいて、以下の如き、より具体的な態様も可能である。
前記工程（６）においては、材料（例えば、電極層との密着性の良いＰＳＧ（Ｐｈｏｓｐｈｏｓｉｌｉｃａｔｅ  ｇｌａｓｓ））によってはマスク層を残してもよいが、典型的には、マスク層及び隔壁を除去し、前記工程（７）においてメッキ層ないし電着層からマスク層にわたり連続膜を形成する。
【００１３】
前記工程（３）においては、半導体フォトリソグラフィプロセスとエッチングなどにより開口部をできるが、電子ビーム描画によるフォトリソグラフィを用いて開口部を形成することで、狭いピッチを有する回折光学素子を作製する為の金型を作製することもできる。
【００１４】
前記工程（７）においては、典型的には、回折効率の高い回折光学素子を作製できる様に、隣接するメッキ層ないし電着層間の平面部が無くなる様な厚さまで連続膜を形成する。
【００１５】
前記工程（７）において、前記連続膜は無電解メッキ、薄膜蒸着、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、電気メッキないし電着などによって形成されうる。無電解メッキ、薄膜蒸着、ＣＶＤなどで形成することで、ほぼ均一な厚さの連続膜を容易に形成できて、前記ブレード形状を制御性良く作製できる。
【００１６】
また、前記回折光学素子用金型の作製方法は、典型的には、連続膜が形成された構造を金型マスターとして用いてその上に回折光学素子用金型を形成した後に該金型を分離する工程を有する。
【００１７】
更に、上記目的を達成する回折光学素子の作製方法は、上記の回折光学素子用金型の作製方法で作製された金型上に回折光学素子となる材料を塗布した後に、これを剥離することで回折光学素子を作製することを特徴とする。これにより、回折効率が高く、強固な回折光学素子を容易にかつ制御性高く作製できる。
【００１８】
更に、上記目的を達成する回折光学素子用金型は、導電性部を有する基板上に、所望の回折光学素子ピッチに対応した間隔で形成された断面がほぼ扇形のブレード形状の複数の細長いメッキ層ないし電着層、該メッキ層ないし電着層ならびに導電性部或いはメッキ層ないし電着層を形成する際に用いられたマスク層上に形成された連続膜からなることを特徴とする。この金型の構成においては、ブレード形状のメッキ層ないし電着層のピッチ及び曲率を良好に制御でき、連続膜でメッキ層ないし電着層が基板に強固に固定されうるので、金型は強固であり、更に、前記ブレード形状間の平面部が容易に無くせるので、この金型で作製される回折光学素子の回折効率を高くできる。
【００１９】
前記メッキ層ないし電着層は直線状或いは曲線状に互いに平行に形成されたり、前記メッキ層ないし電着層は等間隔或いは変化する間隔で形成されたりする。これらの設計は、所望する回折光学素子に応じて適当に決めればよい
【００２０】
更に、上記目的を達成する回折光学素子は、導電性部を有する基板上に、所望のピッチで形成された断面がほぼ扇形のブレード形状の複数の細長いメッキ層ないし電着層、該メッキ層ないし電着層ならびに導電性部或いはメッキ層ないし電着層を形成する際に用いられたマスク層上に形成された連続膜からなることを特徴とする。
【００２１】
上記構成の金型は、各部の材料が使用光に対して適当な性質（透光性、屈折率など）を持っていれば、そのまま回折光学素子として用いることもできる。
【００２２】
以上が本発明の回折光学素子、回折光学素子用金型、その作製方法の基本的及びより具体的な構成であり、その詳細及び作用について典型的な例に沿って以下に説明する。
【００２３】
まず、ブレード状のメッキ層ないし電着層の形成原理について述べる。導電性基板又は電極層を有する基板上に形成された絶縁層の微細な開口部に電気メッキないし電着を行うと、まず開口部内にメッキ層ないし電着層が析出し、さらに電気メッキないし電着を行うと開口部及びマスク層上にメッキ層ないし電着層が成長し始める。電気メッキないし電着の陽極に比べて開口部寸法が十分に小さいと、メッキ層ないし電着層は開口部の中心に対して等方的に成長する。ここで、細長い開口部の一辺或いはその近くに隔壁を設けることによって、隔壁方向への成長は抑制或いは起こらず、主に片側方向のみの成長となりブレード状（典型的には、断面が図１に示すような直線と円弧で画成される扇形である形状）のメッキ層ないし電着層が形成できる。
【００２４】
この方法はエッチングにより原版を形成する方法に比べて、所望の形状が得られた時点で陽極と陰極との間に流れる電流を停止すればメッキの析出ないし電着を停止できるために、水洗までの時間でエッチングされてしまう様な不測の形状誤差を回避でき、作製の制御性が良い。
【００２５】
次に、回折光学素子用金型の作製方法を示す。まず、導電性基板又は電極層を有する基板上に絶縁性のマスク層を形成する。メッキないし電着用基板材料としては、金属、半導体、絶縁体の何れの材料でもよく、平坦性の良好な金属板、ガラス基板、シリコンウエハ等を使用することが可能である。基板として金属材料を使用するのであれば、電極層を形成する必要はない。また、半導体を用いる場合、電気メッキないし電着が可能な程度の電導性を有するのであれば、必ずしも電極層を形成する必要はない。電極層としては、メッキ液ないし電着液（電着性有機化合物（アニオン型電着のアクリル系樹脂、カチオン型電着のエポキシ系樹脂等））にさらされる為に、使用する液に腐蝕されない材料より選択される。
【００２６】
マスク層は絶縁性を有する材料であればよく、無機絶縁体、有機絶縁体のいずれも使用することができる。電極層及びマスク層の形成方法としては、真空蒸着法、スピンコート法、ディップ法、化学堆積法（ＣＶＤ）等の薄膜形成方法を用いる。
【００２７】
次に、マスク層に開口部を形成する。開口部ピッチないし間隔は、所望の回折光学素子のピッチないし間隔に対応して設定する。開口部を輪帯状にし、かつ外側に向かって開口部間隔が小さくなる様に形成することにより、フレネル回折光学素子を作製することも可能である。開口部形成に当たっては、微小ないし微細な開口を形成することが可能な半導体フォトリソグラフィプロセスとエッチングにより開口部を形成する。マスク層として、フォトレジストを用いるとエッチングの工程を省略できる。また、このとき電子ビーム描画法とフォトリソグラフィを用いることより、波長以下のピッチを有する回折光学素子を形成することもできる。
【００２８】
次に、開口部が隔壁間において偏心した位置にくるように、隔壁を形成する。隔壁は絶縁性を有する材料であればよく、無機絶縁体、有機絶縁体のいずれも使用することができる。隔壁は、真空蒸着法、スピンコート法、ディップ法、化学堆積法（ＣＶＤ）等の薄膜形成方法と半導体フォトリソグラフィプロセスとエッチングにより形成することができる。隔壁として、フォトレジストを用いると該エッチングの工程を省略できる。
【００２９】
ここで、隔壁の高さと幅及び開口部幅によって、後の工程で形成される電気メッキ層ないし電着層から成るブレード形状の制御が可能になる。
【００３０】
電気メッキないし電着は次の方法で行なう。メッキないし電着用基板をワークとして金属イオンを含むメッキ液或いは上記した電着液に漬け、陽極板との間に外部電源を繋げて電流を流し、開口部にメッキ層ないし電着層を形成する。開口部にメッキないし電着層が形成され、さらに続けることで開口部及びマスク層上にメッキ層ないし電着層が成長し始める。陽極に比べて開口部寸法が十分に小さいと、メッキ層ないし電着層は等方的に成長する。ここで、開口部の一辺或いはその近くに隔壁があることによって隔壁方向への成長は抑制或いは起こらず、主に片側方向のみの成長となってブレード状のメッキ層ないし電着層が形成される。ブレード状のメッキ層はメッキ浴中の金属イオンが電気化学反応により析出することにより形成される。
【００３１】
電気メッキでは、メッキ時間、メッキ温度を制御してメッキ層の厚さを容易に制御することが可能である。主なメッキの金属としては、単金属では、Ｎｉ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｚｎ等、合金では、Ｃｕ−Ｚｎ、Ｓｎ−Ｃｏ、Ｎｉ−Ｆｅ、Ｚｎ−Ｎｉ等が使用可能である。他の電気メッキが可能な材料も用いることは可能である。電着についても同様であり、その材料は既に述べた通りである。
【００３２】
次に、マスク層と隔壁を除去し（マスク層はＰＳＧなどの場合、残してもよい）、メッキ層ないし電着層から電極層にかけて連続膜を形成する。連続膜の形成方法としては、電気メッキ、電着、無電解メッキの何れでも良いが、無電解メッキを用いることにより光沢度の高い回折光学素子、或いは回折光学素子用金型が得られる。また、ここでも、連続膜の膜厚によってブレード形状を制御することが可能となる。
【００３３】
これによって、メッキ層ないし電着層は電極層上に強固に固定され、その後の工程においてメッキ層ないし電着層が脱落することが防止できて回折光学素子用金型の耐久性が良くなる。
【００３４】
ここで、隣接するメッキ層ないし電着層間の平面部が無くなる様の厚さまで連続膜を形成することによって、隣接するブレード間の隙間は無くなり、回折効率の高い回折光学素子、及びそうした回折光学素子を作製できる金型を作製することが可能になる。
【００３５】
回折光学素子用金型は、上記の構造を回折光学素子用金型マスター（原版）として用いこれに金型材料を形成した後、金型を剥離することで得られる。回折光学素子用金型は、電気メッキなどにて形成した原版から直接形成できるために、高価な設備を必要とせず、低コストで作製できる。剥離の方法としては、機械的に原版と金型を剥離すればよい。しかしながら、大判化すると剥離時に変形する場合がある為、基板、メッキ層ないし電着層、連続膜を順次裏面よりエッチング除去する方法を取ってもよい。
【００３６】
連続膜上に犠牲層を設けた後に金型を形成する場合には、犠牲層を除去することにより金型と基板を剥離することが可能である。この場合、犠牲層をエッチングするエッチャントにより金型が腐蝕されないような犠牲層の材料を選ぶ。犠牲層をエッチングするエッチャントにより連続膜、メッキ層ないし電着層及び基板も腐蝕されない場合、連続膜、メッキ層ないし電着層を形成した基板を原版として、複数回使用することが可能である。そして、原版が複数回の使用により傷、汚れ等により使用できなくなった場合に、同様の方法により金型を容易に作製することができる。
【００３７】
回折光学素子用金型の材料としては、連続膜、メッキ層ないし電着層を形成した基板（金型マスター）上に形成でき、かつ剥離できるものであれば、樹脂、金属、絶縁体等の何れの材料も用いることができる。
【００３８】
簡略な金型の形成方法としては、樹脂や金属、ガラスの溶融または溶解した溶液を、連続膜、メッキ層ないし電着層が形成された基板上に塗布し硬化した後に、上述した剥離の方法により剥離し形成する。この場合、金型材料としては基板や連続層と合金化しない材料を選択する。
【００３９】
他の方法としては、基板を陰極として連続膜上に金型を電気メッキして形成する。犠牲層を用いるのであれば、犠牲層上に金型用電極層を形成し該金型用電極層を陰極として電気メッキを行う。
【００４０】
さらに、上記回折光学素子用金型上に回折光学素子となる材料を形成した後、これを剥離することにより回折光学素子を形成できる。これにより、低コストで且つ容易に、同一の形状の回折光学素子を作製することが可能となる。回折光学素子の材料としては、回折光学素子用金型との剥離性が良好な材料が用いられる。回折光学素子材料として樹脂を用いる場合は、光透過性の熱硬化樹脂、紫外線硬化樹脂、電子線硬化樹脂等を回折光学素子用金型上に塗布した後、紫外光照射、電子線照射等により硬化させる。硬化時には、気泡が形成されないようにする。樹脂を塗布する場合には、脱気を行うと良い。硬化後に、樹脂は金型から剥離され回折光学素子が形成される。回折光学素子となる樹脂としては、回折光学素子を用いる受光または発光装置が利用する光の波長領域で光透過可能な材料を用いる。
【００４１】
上記方法で回折光学素子を作製する場合には、アルカリガラスが必須とはならず、イオン交換法と比べて、回折光学素子、支持基板の材料の制限を少なくすることができる。樹脂の代わりに溶融したガラスを使用すれば、ガラスの回折光学素子を作製できる。
【００４２】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照しつつ発明の実施の形態ないし実施例を説明する。
【００４３】
（第１実施例）
第１実施例を図１から図６の作製工程図を用いて説明する。先ず、酸化ガスを用いて熱酸化し、両面に１μｍ厚の二酸化シリコン膜が形成された４インチφのシリコンウエハを、図１に示す基板１として用いる。このウエハ１に、薄膜形成法の１つである真空スパッタ法によりＴｉとＰｔを夫々５０Å、５００Å連続して成膜し、電極層２を形成する（図１（ａ））。その上にポジ型フォトレジスト（Ａｚ１５００：クライアント社製）を塗布し膜厚１μｍのマスク層３を形成する。次に、マスク層３上にフォトレジストを成膜し、フォトリソグラフィーにより該フォトレジストを露光、現像し、これをマスクとしてエッチングして電極層２を部分的に露出させ、細長い開口部４を形成する。ここでは、開口部４はシリコンウエハ面内の９５ｍｍ角の領域内に真っ直ぐなライン状に設けた。その開口幅は２μｍであり、隣接する開口部４との間隔は１０μｍである（図１（ｂ）が断面図、図２が斜視図）。
【００４４】
次に、ポジ型フォトレジスト（ＡｚＰ４６２０：クライアント社製）を塗布、露光、現像し、隔壁５を形成する。ここでは、隔壁５の幅は３μｍ、高さは５μｍであり、ピッチ１０μｍで開口部４の縁に沿ってライン状に形成した（図１（ｃ）が断面図、図３が斜視図）。
【００４５】
この基板１をワークとして用いて、電極層２を陰極とし、硫酸ニッケルと塩化ニッケルとほう酸及び光沢剤からなるＮｉメッキ浴を用いて、無攪拌にて浴温５０℃、陰極電流密度４０Ａ／ｄｍ２でＮｉメッキを行なう。Ｎｉからなるメッキ層６はまず開口部４から析出、成長し、更にマスク層３上にもメッキ層６が広がる。そのとき、隔壁側へは隔壁５があるのでメッキ層６は成長しないため、図１に示すような断面がほぼ扇形のブレード状のメッキ層６が得られる。このとき、ブレード状のメッキ層６の高さは６μｍで、幅は６μｍであった（図１（ｄ）が断面図、図４が斜視図）。
【００４６】
次に、アセトンとＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミドでマスク層３及び隔壁５を除去する（図１（ｅ）が断面図、図５が斜視図）。
【００４７】
次に、次亜リン酸塩の還元剤を含む無電解Ｎｉメッキ液（アルニックＣＴ、パックス社製）を用いて、浴温９０℃でＮｉ無電解メッキを行ない、連続膜７を隣接するメッキ層６間の平面部が無くなる様な厚さまで形成する（図１（ｆ）が断面図、図６が斜視図）。
【００４８】
これによって、メッキ層６は電極層２上に強固に固定され、回折効率の高い回折光学素子用の金型が得られた。連続膜７の形成に無電解メッキを用いることにより光沢度の高い回折光学素子用金型が得られた。
【００４９】
以上、本実施例により、作製プロセスが容易で、制御性が高く、かつ強固な回折光学素子用金型の製造方法、及び回折効率の高い回折光学素子を提供することができた。
【００５０】
次に、上記金型をマスターとして用いこの上に電鋳用離型剤を塗布する。この基板を陰極として、スルファミン酸ニッケルと臭化ニッケルとほう酸及び光沢剤からなるＮｉメッキ浴を用いて、浴温５０℃、陰極電流密度５Ａ／ｄｍ２でＮｉ電気メッキを行ない、回折光学素子用金型を形成する。その後、基板から金型を離型して回折光学素子用金型を形成する。
【００５１】
この回折光学素子用金型を用いて回折光学素子は次の様に作製する。この金型に紫外線硬化樹脂を塗布後、支持基板となるガラス基板をその上に載せる。紫外線照射により該樹脂を硬化させた後に剥離することにより、回折光学素子が作製できる。この回折光学素子は各ブレード間に平らな隙間が無く、高い回折効率を有している。
【００５２】
（第２実施例）
第２実施例を図７の作製工程図を用いて説明する。第１実施例と若干異なって、酸化ガスを用いて熱酸化し、両面に１μｍ厚の二酸化シリコン膜が形成された４インチφのシリコンウエハを図７に示す基板１として用いる。このウエハに、薄膜形成法の１つである真空スパッタ法によりＴｉとＰｔを夫々５０Å、５００Å連続して成膜し、電極層２を形成する（図７（ａ）参照）。その上にポジ型フォトレジスト（Ａｚ１５００：クライアント社製）を塗布し、膜厚１μｍのマスク層３を形成する。次に、フォトリソグラフィーによりフォトレジストを露光、現像し、電極層２を露出させ、開口部４を形成する。ここでは、開口部４はシリコンウエハ面内の９５ｍｍφの領域内に輪帯状に設けた。その開口幅は２μｍであり、隣接する同心の開口部４との間隔は等間隔で１０μｍである（図７（ｂ）参照）。
【００５３】
次に、ポジ型フォトレジスト（ＡｚＰ４６２０：クライアント社製）を塗布、露光、現像し、隔壁５を形成する。ここでは、隔壁５の幅は３μｍ、高さは５μｍであり、リング状の開口部４の内側の縁に沿ってピッチ１０μｍで輪帯状に形成した（図７（ｃ）参照）。
【００５４】
この基板１をワークとして用いて、電極層２を陰極とし、硫酸ニッケルと塩化ニッケルとほう酸及び光沢剤からなるＮｉメッキ浴を用いて、無攪拌にて浴温５０℃、陰極電流密度４０Ａ／ｄｍ２でＮｉメッキを行なう。Ｎｉからなるメッキ層５はまず開口部４から析出、成長し、更にマスク層３上にもメッキ層６が広がる。そのとき、隔壁側へは隔壁５があるのでメッキ層６は成長しないため、ブレード状のメッキ層６が得られる。このとき、ブレード状のメッキ層６の高さは６μｍで幅は６μｍであった（図７（ｄ）参照）。
【００５５】
次に、アセトンとＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミドでマスク層３及び隔壁５を除去する（図７（ｅ）参照）。
【００５６】
次に、次亜リン酸塩の還元剤を含む無電解Ｎｉメッキ液（アルニックＣＴ、パックス社製）を用いて、浴温９０℃でＮｉ無電解メッキを行ない、隣接するメッキ層６間の平面部が無くなる様な厚さまで連続膜７を形成する（図７（ｆ））。
【００５７】
これによっても、メッキ層６は電極層２上に強固に固定された回折効率の高い回折光学素子用の金型が得られた。連続膜形成に無電解メッキを用いることにより光沢度の高い回折光学素子用金型が得られた。
【００５８】
以上、本実施例により、作製プロセスが容易で、制御性が高く、かつ強固な回折光学素子用金型の製造方法、及び回折効率の高い回折光学素子を提供することができた。
【００５９】
上記構造をマスターとして用いて回折光学素子用金型を作製できること、この回折光学素子用金型を用いて回折光学素子を作製できることは、第１実施例のところで述べた通りである。
【００６０】
（第３実施例）
第３実施例では、連続膜の形成方法としてＣＶＤ法を用いるフレネル型回折光学素子の作製方法を示す。
【００６１】
第２実施例と同様に、酸化ガスを用いて熱酸化し、両面に１μｍ厚の二酸化シリコン膜が形成された４インチφのシリコンウエハを基板として用いる。このウエハに薄膜形成法の１つである真空スパッタ法によりＴｉとＰｔを夫々５０Å、５００Å連続して成膜し、電極層２を形成する。その上にポジ型フォトレジスト（Ａｚ１５００：クライアント社製）を塗布して、膜厚１μｍのマスク層３を形成する。次に、フォトリソグラフィーによりフォトレジストを露光、現像して電極層２を部分的に露出させ、開口部４を形成する。開口部４は、図８に示すように、シリコンウエハ面内の９５ｍｍφの領域内に輪帯状に設ける。ここでは、開口部４は、外側に向かうにつれてピッチ間隔が小さくなるようにリング状に形成した（図８）。但し、中心には円形開口部４を形成した（図８）。
【００６２】
次に、ポジ型フォトレジスト（ＡｚＰ４６２０：クライアント社製）を塗布、露光、現像して隔壁５を形成する（図７（ｃ）参照）。
【００６３】
この基板１をワークとして用いて、電極層２を陰極とし、硫酸ニッケルと塩化ニッケルとほう酸及び光沢剤からなるＮｉメッキ浴を用いて、無攪拌にて浴温５０℃、陰極電流密度４０Ａ／ｄｍ２でＮｉメッキを行なう。Ｎｉからなるメッキ層６はまず開口部４から析出、成長し、更にマスク層３上にも広がる。そのとき、隔壁側へは隔壁５があるのでメッキ層６は成長しないため、ブレード状のメッキ層６が得られる（図７（ｄ）参照）。なお、中心部に関しては、円形開口部４にメッキ層６が成長して半球形状のメッキ層６が得られる。このとき、それぞれのブレード状のメッキ層６同士及び中心部の半球状のメッキ層６の曲率は等しかった。
【００６４】
次に、アセトンとＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミドでマスク層３及び隔壁５を除去する（図７（ｅ）参照）。そして、常圧ＣＶＤ法によりＰＳＧ（Ｐｈｏｓｐｈｏｓｉｌｉｃａｔｅｇｌａｓｓ）を３５０℃にて成膜して連続膜７を形成する（図７（ｆ）参照）。連続膜７は電極層２及びメッキ層６上に等方的に積層したため、ブレードと中心の半球との曲率は等しいままであった。
【００６５】
これによって、メッキ層が電極層上に強固に固定された回折効率の高いフレネル型回折光学素子用金型が得られた。連続膜７にＰＳＧを用いることにより、耐食性の高いフレネル型回折光学素子用金型が得られた。
【００６６】
次に、上記の構造を金型マスターとして用いてその上に電鋳用離型剤を塗布する。この基板を陰極とし、スルファミン酸ニッケルと臭化ニッケルとほう酸及び光沢剤からなるＮｉメッキ浴を用いて、浴温５０℃、陰極電流密度５Ａ／ｄｍ２でＮｉ電気メッキを行ない、金型を形成する。その後、マスター基板から金型を離型して回折光学素子用金型を形成する。
【００６７】
この回折光学素子用金型を用いてフレネル型回折光学素子は次の様に作製する。この回折光学素子用金型に紫外線硬化樹脂を塗布後、支持基板となるガラス基板をその上に載せる。紫外線照射により該樹脂を硬化させた後に剥離することにより、フレネル型回折光学素子が作製される。このフレネル型回折光学素子は各ブレード間に平らな隙間が無く、高い回折効率を有している。
【００６８】
（第４実施例）
第４実施例では、開口部並びに隔壁の形成方法として電子ビーム描画法を用いる。本実施例でも、各部の符号は上記の実施例のものと同じものを用いる。
【００６９】
第２実施例と同様に、酸化ガスを用いて熱酸化し、両面に１μｍ厚の二酸化シリコン膜が形成された４インチφのシリコンウエハを基板１として用いる。このウエハに薄膜形成法の１つである真空スパッタ法によりＴｉとＰｔを夫々５０Å、５００Å連続して成膜し、電極層２を形成する。その上にポジ型フォトレジストを塗布して膜厚０．１μｍのマスク層３を形成する。次に、電子ビーム描画法にてフォトレジストを露光、現像して電極層２を露出させ、開口部４を形成する。開口部４は、第２実施例と同様に、シリコンウエハ面内の９５ｍｍφの領域内に輪帯状に設ける。その開口幅は０．５μｍであり、隣接する開口部４との間隔は０．５μｍとした。
【００７０】
次に、ポジ型フォトレジストを塗布し、電子ビーム描画法にてフォトレジストを露光、現像して隔壁５を形成する。隔壁５の幅は０．２μｍ、高さは１．５μｍであり、開口部４の縁に沿ってピッチ１μｍで輪帯状に形成した。
【００７１】
この基板をワークとして用いて、電極層２を陰極とし、硫酸ニッケルと塩化ニッケルとほう酸及び光沢剤からなるＮｉメッキ浴を用いて、無攪拌にて浴温５０℃、陰極電流密度４０Ａ／ｄｍ２でＮｉメッキを行なう。Ｎｉからなるメッキ層６はまず開口部から析出、成長し、更にマスク層上にも広がる。そのとき、隔壁側へは隔壁６があるのでメッキ層は成長しないため、ブレード状のメッキ層６が得られる。このとき、ブレード状のメッキ層６の高さは１．２μｍで、幅は０．８μｍであった。次に、アセトンとＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミドでマスク層３及び隔壁５を除去する。
【００７２】
その後、常圧ＣＶＤ法によりＰＳＧ（Ｐｈｏｓｐｈｏｓｉｌｉｃａｔｅ  ｇｌａｓｓ）を３５０℃にて０．２μｍ成膜して連続膜７を形成し、各ブレード間の平面部は無くする。
【００７３】
これによって、メッキ層が電極層上に強固に固定された回折効率の高い回折光学素子用金型が得られた。また、電子ビーム描画法を用いることによって、回折光学素子のブレード間ピッチが１μｍの狭ピッチな回折光学素子用の金型が得られた。
【００７４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明により、作製プロセスが容易であり、制御性が高く、強固な回折光学素子用金型及びその作製方法等を実現できた。本発明の方法によって得られる回折光学素子は回折効率が高かった。また、開口部及び隔壁を形成する際、電子ビーム描画法を用いることにより、ブレードピッチが小さい回折光学素子用金型、回折光学素子を形成することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例である回折光学素子用金型の製造工程を示す断面図である。
【図２】図１（ｂ）の工程での構造の斜視図である。
【図３】図１（ｃ）の工程での構造の斜視図である。
【図４】図１（ｄ）の工程での構造の斜視図である。
【図５】図１（ｅ）の工程での構造の斜視図である。
【図６】図１（ｆ）の工程での構造の斜視図である。
【図７】本発明の第２実施例である回折光学素子用金型の製造工程を説明する断面図である。
【図８】本発明の第３実施例であるフレネル型回折光学素子用金型の製造工程を説明する上面図である。
【符号の説明】
１  基板
２  電極層
３  マスク層
４  開口部
５  隔壁
６  メッキ層
７  連続膜
【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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