(57)【要約】  低い粗度の表面を有する複製原型（１０）を製造するための、  複製によって製造される物体（１８、２０）の表面の対形状に合致する所望の外面形状を有するように前記原型（１０）を形成する工程と、前記原型（１０）の前記外面を処理して所定の表面粗度値を得る工程と、を含む方法であって、前記方法が前記原型（１０）の少なくとも一部を可溶性平滑化層（１６）でコーティングする工程をさらに含むことを提案する。本発明は、低い表面粗度の平滑な物体（１８、２０）を製造するための複製原型（１０）であって、前記原型（１０）の少なくとも一部が可溶性平滑化層（１６）でコーティングされている複製原型（１０）に関する。
2007512979.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
低い粗度の表面を有する複製原型（１０）を製造するための、
複製によって製造される物体（１８、２０）の表面の対形状に少なくとも部分的に合致する所望の外面形状を有するように前記原型（１０）を形成する工程と、
前記原型（１０）の前記外面を処理して所定の表面粗度値を得る工程と、
前記原型（１０）の少なくとも一部を平滑化層（１６）でコーティングする工程と、
を含む方法であって、前記平滑化層（１６）が、可溶性材料、特に可溶性ポリマー材料、たとえばＰＭＭＡフォトレジストでできていることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記平滑化層（１６）が、前記原型（１０）を液状平滑化材料で浸漬コーティング又はスピンコーティングし、前記平滑化材料を硬化することによって用いられる、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記原型（１０）の少なくとも一部を剥離層でコーティングする工程をさらに含む、請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
前記剥離層が、可溶性材料、特に可溶性ポリマー材料、たとえばＰＭＭＡフォトレジストでできている、請求項３記載の方法。
【請求項５】
少なくとも一つのさらなる平滑化層を前記可溶性平滑化層（１６）の上又は下にコーティングする工程をさらに含む、請求項１〜４のいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
前記さらなる平滑化層の少なくとも一つが不溶性材料でできている、請求項５記載の方法。
【請求項７】
薄いスペーサ層、好ましくは薄い金属スペーサ層を少なくとも二つの隣接する平滑化層の間にコーティングする工程をさらに含む、請求項５又は６記載の方法。
【請求項８】
低い表面粗度の平滑な物体（１８、２０）を製造するための複製法であって、
請求項１〜７のいずれか１項記載の方法によって複製原型（１０）を製造する工程と、
前記原型（１０）の少なくとも一部を物体材料でコーティングして、前記物体（１８、２０）の表面が前記原型（１０）の対形状に合致するようにする工程と、
前記物体（１８、２０）を前記原型（１０）から離型する工程と、
を含む方法。
【請求項９】
前記離型工程が、前記原型（１０）の上の前記平滑化層（１６）及び／又は前記剥離層を溶媒によって溶解させることを含む、請求項８記載の方法。
【請求項１０】
前記離型工程を実行する前に、前記物体（１８、２０）及び／又は物体支持体（１２）に接着剤（２０）を設け、それらを一緒に接着する工程をさらに含む、請求項８又は９記載の方法。
【請求項１１】
前記接着剤（２０）の量が、前記物体（１８、２０）と前記物体支持体（１２）との間の隙間を埋めるように選択される、請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
前記物体（１８）が、光学デバイス（１８）、たとえば反射型又は透過型の単層、二層又は多層である、請求項８〜１１のいずれか１項記載の方法。
【請求項１３】
前記離型工程を実施する前に、前記原型（１０）の上の前記光学デバイス（１８）を特性決定する工程をさらに含む、請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
前記特性決定工程が、前記光学デバイス（１８）の表面形状計測又は反射率計測を実施することを含む、請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
前記物体（２０）が光学デバイス（１８）のための基材（２０ａ）である、請求項８〜１１のいずれか１項記載の方法。
【請求項１６】
請求項１０に従属した場合、前記物体材料と前記接着剤（２０）の材料とが同一である、請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
前記物体材料及び前記接着剤（２０）がエポキシ樹脂を含む、請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
前記物体材料を用いる前に、前記原型（１０）の少なくとも一部を、前記平滑化層（１６）又は剥離層の上の保護層でコーティングする工程をさらに含む、請求項１５〜１７のいずれか１項記載の方法。
【請求項１９】
低い表面粗度の平滑な物体（１８、２０）を製造するための、前記物体（１８、２０）の表面の対形状に少なくとも部分的に合致する外面形状を有する複製原型（１０）であって、前記原型（１０）の少なくとも一部が平滑化層（１６）でコーティングされており、前記平滑化層（１６）が、可溶性材料、特に可溶性ポリマー材料、たとえばＰＭＭＡフォトレジストでできていることを特徴とする複製原型（１０）。
【請求項２０】
さらに少なくとも部分的に剥離層でコーティングされている、請求項１９記載の複製原型（１０）。
【請求項２１】
前記剥離層が、可溶性材料、特に可溶性ポリマー材料、たとえばＰＭＭＡフォトレジストでできている、請求項２０記載の複製原型（１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低い粗度の表面を有する複製原型を製造する方法であって、複製によって製造される物体の表面の対形状に少なくとも部分的に合致する所望の外面形状を有するように前記原型を形成する工程と、前記原型の前記外面を処理して所定の表面粗度値を得る工程とを含む方法に関する。
【０００２】
このような方法は、たとえば文献ＵＳ４，５２５，８５３から公知である。この文献は、Ｘ線を反射すると同時に収束させるための複数対の層を含むＸ線収束ミラーを製造するために使用される複製原型の事例を記載している。
【０００３】
この従来技術文献に記載されているように、原型は、複製によって製造されるミラーの表面の湾曲した対形状に合致する外面形状を有する円錐に類似する金属材料から製造される。
【０００４】
複製原型の予備的製造に続くこの複製工程は、本質的に、たとえば分子ビームエピタキシー（ＭＢＥ）付着又は単層もしくは多層製造の分野で周知の他の付着法によって原型を適当なミラー材料でコーティングすることを含む。
【０００５】
同じく周知であるように、これらの層が成長する原型面は、ミラーの反射率にマイナスの影響を及ぼす低い表面及び界面粗度を有する平滑な層を成長させるために、できるだけ平滑でなければならない。
【０００６】
したがって、所望の形状、すなわち、製造される物体の対形状を有する原型面を提供すると同時に原型面の粗度を減らすために、従来技術は、ダイアモンド旋削によって原型面を処理することを提案している。周知のとおり、ダイアモンド旋削は、顕微鏡スケールでは平滑に見える表面をもたらすが、今日、この方法によって得られる最高の粗度は２０オングストローム（二乗平均平方根ｒｍｓ）のオーダであり、したがって、光学目的で、たとえばＸ線光学系及び他の高性能光学系を製造するためにそのような原型に単層、二層又は多層を付着させるにはそれでも大きすぎる。一般に、そのような単層の表面粗度を抑制するためには、単層を、約５オングストローム以下の粗度を有する基材に付着させることが望ましい。二層又は多層の付着の場合、連続する層と層との間の界面粗度が増して、一番上の層の表面が、アセンブリ全体が付着される基材の粗度を有意に超える粗度を有するようになることを考慮に入れなければならない。したがって、一般に、二層又は多層の付着の場合には約５オングストローム（ｒｍｓ）未満の表面粗度を有する基材を使用することが望ましい。
【０００７】
したがって、従来技術は、第二の種類の表面処理を適用する、すなわち、ダイアモンド旋削した原型面を機械的に研磨することを提案している。この機械的研磨は、原型面の粗度を約５オングストローム以下の値まで減らすことができ、その結果、原型は、複製による光学部品の製造にうまく使用することができるようになる。
【０００８】
しかし、必要な研磨又は超研磨処理はきわめて時間を要し、困難であり、ひいては費用を要する。
【０００９】
したがって、本発明の目的は、従来技術から公知であるような複製原型を製造する方法を、機械的研磨なしでわずか数オングストロームのオーダの原型面の粗度を達成することができるように改善することである。
【００１０】
本発明によると、この目的は、前記方法が、前記原型の少なくとも一部を可溶性平滑化層でコーティングする工程を含む場合に達成することができる。
【００１１】
物体製造工程が終了すると、その物体は、原型をその上の物体とともに、平滑化層を溶解させるために適切に選択された溶媒に浸漬することにより、原型から容易に切り離すことができる。ＰＭＭＡフォトレジストでできた平滑化層の場合、適当な溶媒としてアセトンを選択することができる。
【００１２】
この平滑化層は、その材料の一定の流動性のおかげで、それが成長した表面よりも小さな粗度をその上面で示す層であり、たとえば、通常は成長した基材の表面よりも大きな粗度を示す表面からなる通常の金属単層とは対照的である。
【００１３】
このように、本発明によると、約２０オングストロームの粗度を有するダイアモンド旋削原型面を、コーティング工程の後で、わずか５オングストローム以下の粗度を示すような平滑化層でコーティングすることができる。すると、平滑化層の表面は、新たな平滑な原型面を形成する。
【００１４】
有利には、前記平滑化層は、液状平滑化材料を前記原型に浸漬コーティング又はスピンコーティングし、前記平滑化材料を硬化させることによって適用される。浸漬コーティング及びスピンコーティングは周知の技術であり、したがって、詳細には説明しない。しかし、これらのコーティング技術は、従来技術で提案されている研磨又は超研磨技術よりも実現に要する時間がはるかに少ないということが指摘されるべきである。
【００１５】
複製の分野で周知であり、また、たとえば上記の従来技術文献ＵＳ４，５２５，８５３で説明されているように、複製によって製造される物体は、平滑な原型面に形成され、製造工程の後で離型されなければならない。したがって、ある実施態様では、本発明の方法は、前記原型の少なくとも一部を剥離層でコーティングする工程を含むことができる。その後、物体の製造が終了したとき、この剥離層を化学的又は機械的に除去すると、原型と物体との接触が失われ、円錐形の原型を周囲の物体から引き抜くことができる。したがって、剥離層が平滑化層の上に付着される場合、原型は、なおも原型面の上にある平滑化層とともに回収することができ、平滑な原型をただちに次の複製サイクルにおける別の物体の製造に再使用することができる。
【００１６】
しかし、原型コアと平滑化層との間に剥離層を設けることも可能である。この場合、原型のコアだけが回収され、平滑化層は、原型から切り離される物体にくっつく。その後、平滑化層を物体から除去しなければならないかもしれない。
【００１７】
有利な実施態様では、平滑化層が剥離層の役割を引き受け、それによって剥離層のコーティングを防ぐ。
【００１８】
特に有利な実施態様では、前記剥離層は、可溶性材料、特に可溶性ポリマー材料、たとえばＰＭＭＡフォトレジストでできている。そして、物体製造工程の後で、原型をその上の物体とともに適当な溶媒に浸漬することにより、物体を原型から容易に切り離すことができる。ＰＭＭＡフォトレジストでできた平滑化層及び／又は剥離層の場合、そのような適当な溶媒としてアセトンを選択することができる。当然、剥離層は、可溶性平滑化層と比べて異なる材料でできていることができる。これによって、それぞれの溶媒は異ならせることができ、以下の利点を提供する。複製原型を、第一の溶媒に可溶である第一の材料でできた可溶性平滑化層でコーティングしたのち、第二の溶媒に可溶である第二の材料でできた剥離層を設けることができる。平滑な物体、たとえば光学ミラーの「通常の」製造において、第二の材料、すなわち剥離層を溶解させることにより、原型からのミラーの空間的切り離しを実現することができる。それとは対照的に、平滑化層は、必要な平滑さを維持する限り、影響を受けないまま複製原型に残すことができる。しかし、たとえば多数の製造サイクルののち平滑化層が劣化し始めると、平滑化層そのものを交換しなければならなくなるかもしれない。その場合、それは、平滑化層を上述の第一の溶液に溶解することによって実施することができる。
【００１９】
本出願人は、本発明の平滑化層の厚さとともに複製原型の平滑さが増すが、厚い厚さの一つの平滑化層を単一の付着工程で複製原型に設ける場合、形状の劣化も増すということを見いだした。特に、出願人は、厚い平滑化層の上の一定の波打ちの発生、すなわち、複製原型の表面形状に合致せず、実際の複製工程を開始する前に除去しなければならない平均表面高さの大規模変調を観察した。これに関連して、「形状劣化」とは、平滑な物体が製造される低い粗度の外面と、はじめに選択された複製原型の外形との間の差異をいう。したがって、本発明の有利な実施態様は、単一の付着工程で原型を効果的に平滑化するのに必要な厚さに比べて減少した厚さの可溶性平滑化層をコーティングする工程ののち、同じく減少した厚さの少なくとも一つのさらなる平滑化層を前記可溶性平滑化層の上又は下にコーティングする工程をさらに含む。
【００２０】
換言するならば、原型を一つの厚い平滑化層でコーティングする代わりに、この工程をいくつかのコーティングサブ工程に分割し、少なくとも一つのさらなる平滑化層を、この場合は減少した厚さを有することができる本発明の可溶性平滑化層の上又は下に設けることが予想以上に好ましいことがわかった。
【００２１】
原則的には、主要な可溶性平滑化層及びすべてのさらなる平滑化層は、同一材料でできていてもよい。しかし、前記さらなる平滑化層の少なくとも一つが不溶性材料でできていることも可能である。たとえば、複製原型のすぐ上に、すなわち前記可溶性平滑化層の下に、不溶性のさらなる平滑化層を選択することもできる。そして、この不溶性のさらなる平滑化層は、多数の製造サイクルに相当する非常に長い間、複製原型の上に残すことができ、可溶性平滑化層は、より頻繁な間隔で交換される。
【００２２】
さらに改良された実施態様では、本発明の方法は、薄いスペーサ層、好ましくは薄い金属スペーサ層を少なくとも二つの隣接する平滑化層の間にコーティングする工程をさらに含む。この方法は、さらなる平滑化層の、互いの上及び主要な可溶性平滑化層の上への適用を最適化するのに役立つことがわかった。特に、ポリマー材料でできた平滑化層の互いの上へのコーティングは、ひどい湿潤特性のせいで問題になるおそれがあるが、このような薄い金属層を隣接する平滑化層の間に設けることにより、かなり改善することができる。
【００２３】
前記不溶性のさらなる平滑化層を形成するために選択することができる不溶性材料の例として、スピンオングラスコーティング又はゾルゲルコーティングを挙げることができる。
【００２４】
上記すべての実施態様で、本発明の複製原型を製造する方法は、平滑化層又は剥離層によって形成されるきわめて平滑な表面を有する原型をもたらし、その結果、複製原型を製造する方法を、低い表面粗度の平滑な物体を製造するための完全な複製法であって、上記の実施態様のいずれかの方法によって複製原型を製造する工程と、前記原型の少なくとも一部を物体材料でコーティングして、前記物体の表面が前記原型の対形状に合致するようにする工程と、前記物体を前記原型から離型する工程とを含む方法まで容易に継続することができる。
【００２５】
離型工程は、原則的に、原型を冷却して周囲の物体よりも多く収縮させることによって実施することができる。
【００２６】
しかし、有利には、前記離型工程は、前記原型の上の前記平滑化層及び／又は前記剥離層を溶媒によって溶解させることを含む。すでに説明したように、ポリマー材料、たとえばＰＭＭＡフォトレジストでできた平滑化層及び／又は剥離層の場合、適当な適当な溶媒としてアセトンを選択することができる。離型工程は、機械的措置、たとえば原型をその上の物体とともに溶媒浴の中で動かすこと又は物体を軽く押して可溶性平滑化層及び／又は剥離層に亀裂を生じさせることによって支援又は促進することができる。さらには又はその代わりに、離型工程は、複製原型及びその上の物体からなるアセンブリを激しい温度変化にさらすことによって支援又は促進することができる。
【００２７】
離型工程がどのように実現されようと、複製によって製造された物体からの原型の切り離しが生じる。光学部品、たとえばＸ線、ＥＵＶもしくはＩＲ又はシンクロトン放射、レーザ光もしくは中性子のための反射多層ミラーを製造する場合、物体は、独立型のデバイスとして使用するには薄すぎ、かつ脆すぎるかもしれない。したがって、原型上で製造した物体を、原型から切り離す前に、ある種の基材に移すことが推奨される。したがって、本発明の平滑な物体を製造する複製法の有利な改善は、前記離型工程を実行する前に、前記物体及び／又は物体支持体に接着剤を設け、それらを接着する工程を含む。そうすることにより、離型工程を実施する前に、すなわち物体を原型から切り離す前に、物体を物体支持体に安定に移すことができる。離型工程が平滑化層及び／又は剥離層を溶媒によって溶解させることを含む上述の場合には、これは、原型とその上の新たに製造された物体及びそれらに接着された物体支持体との構造全体を溶媒に浸漬することを意味する。この場合、当然、物体と物体支持体との間の安定な接触を失わないため、接着剤そのものが溶媒によって攻撃されないよう配慮することが重要である。
【００２８】
この実施態様で使用される接着剤の量は、前記物体と前記物体支持体との間の隙間を埋めるように選択することができる。これは、本発明の方法によって提供される以下の利点につながる。
【００２９】
光学デバイスを製造するために使用される複製法は、通常、光学デバイス、すなわち物体を成長させる円錐形の複製原型に基づく。物体は、円錐形の原型のある種の周方向「スキン」と想定することができ、その後これを物体支持体に移さなければならない。したがって、通常、物体支持体は、物体の対形状に多少なりとも合致する外形を有するように、ある程度正確に予備成形されなければならない。これは、物体支持体の製造中に予備的な機械加工工程を要し、特に、これらの支持体に移される異なる種々の物体、たとえば異なるサイズの物体のために異なる種々の物体支持体を調製しなければならない。物体と物体支持体との間の隙間を埋めるような量の接着剤を選択する上記で提案した可能性により、各個々の物体支持体はさほど正確に予備成形しなくてもよいし、一番大きな物体に対応する１タイプの物体支持体だけを設け、それよりも小さい物体は、そのような物体支持体により、たとえば支持体の凹部の中に、その凹部に多めの接着剤を充填するだけで担持することができる。特に、前記物体と前記物体支持体との間の隙間を埋めるような局所的に異なる量の接着剤の使用は、物体の対形状に合致しない外形を有する物体支持体を使用することを可能にする。たとえば、物体支持体中の凹部の外形は、物体の対形状よりも湾曲がゆるくてもよく、それが、前記凹部中の接着剤の流れの制御を支援することができる。
【００３０】
しかし、代替態様では、たとえば使用中の材料の一つが接着剤と適合しない場合、物体を物体支持体に取り付けるための他の方法を選択することもできることを述べておくべきであろう。物体と物体支持体との間の分子接着に頼ることもできるし、あるいはまた、共晶はんだ又はロウを二者択一的に、物体及び／又は物体支持体に適用することができ、複製原型の上にまだ取り付けられているうちに低温及び／又は低圧を加えて物体支持体を物体にはんだ付け又はロウ付けすることができる。このような方法の一つの利点は、ひとたび物体支持体に移された後の物体の熱安定性、又は損傷性の放射線、たとえばＸ線の下での安定性であるかもしれない。
【００３１】
すでに述べたように、本発明の複製法の一つの実施態様では、前記物体は、光学デバイス、たとえば反射型又は透過型の単層、二層又は多層である。限定を意図することなく、Ｘ線、ＥＵＶ又はシンクロトン散乱用、たとえば高分子Ｘ線結晶構造解析又はＸ線回折分析で一般に使用されるそのような光学デバイスとして、たとえばＡｕ単層、Ｗ／Ｓｉ多層、Ｐｔ／Ｃ多層、Ｍｏ／Ｓｉ多層などを挙げることができる。
【００３２】
本発明の方法は平滑な原型を得ることを可能にし、物体を製造するための複製法の後工程は原則的に周知であるけれども、原型を平滑化層でコーティングする間又はその後の平滑化された原型面に物体を付着させる間に、異常な外乱が生じるかもしれない。これらの外乱は、機械的な性質であるのか、化学的な性質であるかのにかかわらず、物体の表面形状及び／又はその光学的挙動にマイナスの影響を及ぼすであろう。当然、たとえば、完成した物体全体を原型から離型した直後に不規則な平滑化層による外乱を見つけ出すことはきわめて非効率的である。したがって、さらなる態様では、本発明の複製法が、前記離型工程を実施する前に、前記原型の上の前記光学デバイスを特性決定する工程をさらに含むことを提案し、前記特性決定工程は、たとえば、前記光学デバイスの表面形状計測及び／又は反射率計測を実施することを含むことができる。表面形状計測は物体の表面形状を分析するが、反射率計測は、その光学的挙動に関する情報を直接もたらす。このような特性決定は、多層物体が完成したときに実施すべきであるが、多層物体の最初の何層かが原型面に付着された時点で実施することもできる。この特性決定中に重大な外乱が認められるならば、物体のさらなる製造をただちに中断し、その時点で物体をそのままの状態で原型から切り離し、新たな複製サイクルを開始することができる。換言するならば、たとえば原型を新たな平滑化層でコーティングし、多層物体の第一の層の付着を再開し、それによって不要な製造工程を回避して時間及びコストを節約することができる。これは、剥離層、又は、この場合は剥離層の役割を同時に引き受ける平滑化層を溶解させる溶媒によって離型工程が化学的に実施される場合に特に有利であり、実に、機械的離型工程に比べて原型の寿命を延ばすことができる。
【００３３】
後者の実施態様は、原型に付着した物体が製造される光学デバイスそのものであるという仮定に基づくものであった。しかし、本発明の複製法の代替態様では、物体は、光学デバイスのための基材であることができる。この場合、複製法は、きわめて平滑な基材を製造するように働く。物体を原型から離型する前に接着剤を物体及び／又は物体支持体に設け、それらを接着する上述の移送工程により、このきわめて平滑な基材は、この場合は基材ホルダの役割を担う物体支持体に安定に移すことができる。そして、複製によって製造されるこのきわめて平滑な支持体は、周知の付着方法による光学デバイス、たとえばＸ線多層の付着に使用することができる。それから、非適合性材料による混乱を回避するため、又は工程の数を減らすため、物体の材料と前記接着剤の材料とが同一であることが推奨される。この場合、平滑化された原型を接着剤の厚い層でコーティングし、そのようにして調製した原型をその上の接着剤層とともに物体支持体に取り付けることが全く十分である場合もある。接着剤が硬化し、平滑化層及び／又は剥離層を除去し、続いて原型を除去したのち、物体支持体は、硬化した接着剤でできたきわめて平滑な基材を上に有し、その外形が平滑化原型面の対形状に合致する。
【００３４】
有利には、前記物体材料及び前記接着剤はエポキシ樹脂を含む。この材料は、液体状態で平滑化原型面及び／又は支持体表面に容易に塗布することができ、硬化したのち、光学多層を付着させることができる安定な基材として働く。原型及び／又は支持体表面に塗布する前に、前記エポキシ樹脂内の気泡の数を減らすため、前記エポキシ樹脂を真空でガス抜きするのに役立つかもしれない。
【００３５】
本発明の複製法を使用してきわめて平滑な基材を製造するこの後者の実施態様のさらなる態様においては、方法は、前記物体材料を適用する前に、前記原型の少なくとも一部を、前記平滑化層又は剥離層の上の保護層でコーティングする工程をさらに含む。この選択肢は、特に、平滑化層がエポキシ樹脂又は他の接着剤との直接接触によってマイナスの影響を受ける、又はエポキシ樹脂又は他の接着剤が溶媒によって攻撃されるおそれがある場合に利用することができる。したがって、保護層は、離型工程及びそれに続く付着工程の間にエポキシ樹脂又は他の接着剤を保護するために使用することができる。この保護層は、たとえば薄い金属層である場合もある。平滑化層の上又はきわめて平滑な剥離層の上に直接付着されるため、その上面にきわめて低い表面粗度を示して、離型工程後の光学デバイスのさらなる付着のための平滑な基材を表すようになる。
【００３６】
本発明はさらに、低い表面粗度の平滑な物体を製造するための、前記物体の表面の対形状に少なくとも部分的に合致する外面形状を有する複製原型であって、少なくとも一部が可溶性平滑化層でコーティングされていることを特徴とする複製原型に関する。
【００３７】
上記で説明したように、この複製原型は、本発明の方法によって製造することができる。このような平滑化複製原型は、光学デバイス又は他の単層、二層もしくは多層の分野に限定されることなく、一般にいかなる種類の複製製造法にも使用することができる。
【００３８】
さらには、このような本発明の複製原型は、原型そのものから複製によって製造されるその後の物体の離型を容易にするため、剥離層で少なくとも部分的にコーティングされることができる。
【００３９】
最後に、有利な実施態様で、前記平滑化層及び／又は前記剥離層は、可溶性材料、特に可溶性ポリマー材料、たとえばＰＭＭＡフォトレジストでできている。
【００４０】
以下、添付図面を参照しながら本発明の方法のいくつかの有利な実施態様を例示する。
【００４１】
図１は、Ｘ線、ＥＵＶ、シンクロトン又は中性子散乱研究においてミラーとして使用される非球面光学デバイス、たとえば単層、二層又は多層の製造に使用される理想的な複製原型１０の斜視図を示す。原型１０は通常、金属材料から製造され、原型面に付着させた物体、特に光学デバイスが収束及び／又は平行化のための所望の湾曲を有するように円錐形である。
【００４２】
原型１０の表面に付着した光学層は、最後には、図２に示す物体支持体１２に移される。この物体支持体１２は、原型１０の軸方向長さに合致する長さを有し、原型１０の外面の一部の対形状に合致する形の凹部１４を設けられた金属又は他の安定な材料の長方形のブロックであることができる。たとえば、図１及び２に示すように、物体支持体１２の凹部１４は、凹部１４に挿入されたときに原型１０の半分を受けることができ、原型１０の他方の半分が物体支持体１２から突出するように、おおよそ成形されている。
【００４３】
光学デバイス製造の分野では、図１の平滑面を有する原型１０の理想的な表現が、上記の成形法、たとえばダイアモンド旋削によって製造された場合、現実とは合致しないということは周知である。それどころか、原型１０は、図３ａの斜視図及び図３ｂの円錐形原型１０の広いほうの端の正面図で概略的に示すように、粗面を有するものと想定されなければならない。ダイアモンド旋削の後でさえ、原型１０の表面粗度は、なおも約２０Åのオーダの大きさであろう。光学単層、二層又は多層をそのような粗い原型１０の上に直接付着させると、少なくとも同じオーダの大きさの光学層の表面及び界面粗度値が生じて、それらの反射率値を、研究又は工業目的の最新の光学デバイスにおける使用を妨げるであろう値まで低下させる。
【００４４】
したがって、本発明により、粗い原型１０は平滑化層１６でコーティングされる。平滑化層１６は、たとえば、浸漬コーティング、すなわち、平滑化層材料を入れたタンクに原型１０を浸漬し、タンクから原型１０を取り出すことによって適用することができる。当然、平滑化層を原型に適用するために、原型をタンクに浸漬したのち、タンクの底面又はその近くにある弁又はコックによってタンクを空にして、タンクから、できる限り流量計を介して、平滑化材料をゆっくりと抜くことも可能である。必要ならば、原型面に付着する薄い層１６をたとえば当該技術で周知の特別な熱処理によって硬化させることが可能である。この硬化工程ののち、平滑化層１６の表面は、それが成長したところの原型面よりもずっと小さな粗度を有する。したがって、硬化した平滑化層１６の平滑面は、光学単層、二層又は多層の付着に理想的な基礎を形成する。
【００４５】
適当な平滑化層材料として、液状かつ硬化性のポリマー、特にＰＭＭＡフォトレジストを選択することができる。
【００４６】
図４ａ（斜視図）及び図４ｂ（正面図）の概略図は一定の縮尺で描かれていないことに留意されたい。たとえば図４ｂの正面図では、金属原型コア１０ａを包囲する平滑化層１６は、図解のためにサイズを拡大している。現実には、平滑化層１６の厚さは、たとえば数マイクロメートルであり、原型１０全体の幅はなおも、平滑化層１６を上に付着させたその原型コア１０ａによって占められている。
【００４７】
図５ａ及び５ｂは、本発明の実施態様の複製法の次の工程の結果を概略的に示す。これらの図では、図４ａ及び４ｂに示す原型１０が、簡潔に示すため、一つのさらなる層１８、たとえば反射ミラーとして使用されるための金層だけでコーティングされている。金層１８のこの付着は、たとえば、物理蒸着法、たとえばマグネトロンスパッタリング蒸着もしくはイオンビームスパッタリングもしくは分子ビームエピタキシー（ＭＢＥ）蒸着又は化学蒸着法によって実現することができる。図５ａ及び５ｂでは、金層が原型１０の全周面、すなわち平滑化層１６全体を完全に包囲している。しかし、金層１８の付着を原型面の一部だけに限定することが一般に可能である。この場合、原型コア１０ａの上の平滑化層１６の付着を、原型１０のうち、後で金層の付着に使用される領域だけに限定することも一般に可能である。いずれの場合でも、複製原型凸面への金付着により、収束及び／又は平行化のための所望の曲率を有する高度に湾曲した金ミラーを得て、最終的な凹状基材に直接付着したときに起こりうるシャドーイング問題を回避することができる。
【００４８】
本発明の方法のこの実施態様の以下の工程では、原型１０の上に製造された光学層１８を、図２に示す物体支持体１２、より正確には、その合致する形状の凹部１４の中に移さなければならない。
【００４９】
このためには、図５ａ及び５ｂに示す光学層１８の外面及び／又は凹部１４の表面にエポキシ接着剤を設け、図６ａの斜視図に示すように原型１０をその上の光学層１８とともに凹部１４に挿入し、凹部１４中に形成する、原型１０をその上の光学層１８とともに物体支持体１２に固定する接着剤層を硬化させることができる。
【００５０】
図６ｂは、本発明のこの接着工程を実施した後の原型１０及び物体支持体１２の正面図を概略的に示す。エポキシ接着剤層２０が、物体支持体１２を、原型コア１０ａを順番に包囲する平滑化層１６を包囲する光学層１８に接着している。ここでもまた、図６ｂが一定の縮尺で描かれておらず、明確に示すためにすべての層厚さがかなり誇張されていることを指摘しなければならない。上述したように、平滑化層１６は、たとえば、数マイクロメートルの厚さを有する。しかし、光学層１８の厚さは、単層の場合で数ナノメートル又は複雑な光学多層１８、たとえばＸ線結晶構造解析のためのＷ／Ｓｉ多層もしくは中性子反射のための偏光ミラーとして使用されるＣｏ／Ｔｉスーパーミラーの場合で数百ナノメートルもしくは数マイクロメートルにしかならない。しかし、光学層１８を支持体１２に接着する接着剤層２０は、数ミリメートル（又は数百マイクロメートル）の厚さを有する場合がある。本発明の特に有利な実施態様では、エポキシ接着剤層２０は、原型１０の異なる軸方向位置で異なる厚さ値を有することもできる。これは、物体支持体１２に設けられる凹部１４の時間を要する予備成形を回避することを可能にする。
【００５１】
この場合、物体支持体１２には、簡単な長方形凹部１４を設けることができ、その長さは原型１０の軸方向長さにほぼ一致し、その幅は原型１０の広いほうの端（図１の原型１０の右端）の幅よりもわずかに大きい。そして、長方形の凹部１４にエポキシ接着剤を適当なレベルまで充填し、原型１０をその上の光学層１８とともに接着剤に浸漬して、エポキシ接着剤層２０の小さな幅を原型１０の広いほうの端の近くに導き、エポキシ接着剤層２０の大きいほうの厚さを原型１０の小さな端の近くに導くことが簡単にできる。
【００５２】
接着剤層２０を硬化させたのち、物体支持体１２へのその移送を完了するため、原型１０を光学層１８から取り出さなければならない。
【００５３】
この離型工程は、図６ａ及び６ｂに示す構造全体を、溶媒、たとえばアセトンで満たしたタンク２２に浸漬することによって実現される。溶媒が平滑化層１６、たとえばＰＭＭＡフォトレジストを溶解させる。そして、構造全体を注意深くタンク２２から取り出す。図８に示すように、光学層１８は、接着剤層２０によってなおも物体支持体１２に固く接着しているが、複製原型１０は、つなぎの平滑化層１６が溶解したため、もはや光学層１８にはつながっていない。したがって、原型１０は、容易に取り出すことができる。図６ｂに示す光学層１８の上半分が図８にはもはや示されていないことが注目されよう。これは、原型１０の取り出しの際に切除することができる。平滑化層１６が完全に除かれているため、それは最終光学デバイスの一部ではなく、したがって、デバイスのその後の使用の際にいかなる放射線にもさらされず、したがって、安定性の問題が回避される。
【００５４】
その後、別の光学デバイスを製造するための新たな複製工程を開始するため、原型１０を新たな平滑化層１６でコーティングすることができる。今や、図８に示す光学層１８の上面１８ａは、Ｘ線又は他の放射線のための収束性反射ミラーとして使用することができる。図８を図６ｂと比較することによって明確になるように、この反射面１８ａは、平滑化層１６の外周面と常に接触しており、したがって、良好なミラー反射率をもたらす数Åの小さな粗度しか有しない。層１８が多層であるならば、図８から、その一番上の層が平滑化層１６の上に直接成長しており、その結果、これら一番上の層、その上に付着された隣接層及びそれらの界面が優れた粗度値を有する。一般に、多層の一番上の層は、吸収がより少ないために、より高い潜在的貢献を反射フィールドに与えるため、この点が、光学目的にこのような複製法を使用する利点である。
【００５５】
図９は、本発明の方法の代替態様の端部の、図８に類似した正面図を示す。この代替態様は、二つの異なる局面で、図３〜８に関連して説明した実施態様とは異なる。
【００５６】
第一に、図９に示す実施態様は、タンク２２中の溶媒によって攻撃されない平滑化層１６を使用する。代わりに、本発明のこの実施態様の原型製造法のはじめに、原型１０は、平滑化層１６を包囲するさらなる剥離層でコーティングされている。この剥離層は、その後、タンク２２中の溶媒によって溶解されており、したがって、図９には示されていない。
【００５７】
図９に示す実施態様と上記第一の実施態様とのさらなる本質的な違いとして、この代替態様における複製によって製造される物体が、光学層そのものではなく、エポキシ接着剤層２０であることである。この場合、原型コア１０ａを包囲する平滑化層１６及び平滑化層１６を包囲する剥離層を有する原型１０は、上記のような方法で、たとえば原型１０を、物体支持体１２の凹部１４に設けられた高流動性加熱エポキシ接着剤に浸漬することにより、エポキシ又は他の接着剤で直接コーティングされる。そして、ここでもまた、エポキシ接着剤を硬化させる。ここでもまた、この中間工程ののち、接着剤層２０によって互いに接着された原型１０及び物体支持体１２を含む構造全体を、剥離層だけを溶解させる溶媒を入れたタンク２２に浸漬する。そして、図９に示すように、まだその上に平滑化層１６を有する原型１０を物体支持体１２から取り出して、物体支持体１２に接着した接着剤層２０を残す。この場合、接着剤層２０の上接着剤層表面２０ａが、その間に溶解される剥離層の外周面と絶えず接触しており、そのため、上面２０ａはきわめて平滑であり、所望の表面形状を有し、したがって、光学単層、二層又は多層の付着のための基材としてうまく使用することができる。そして、この付着を、原型面の対形状である形状を有する基材に対して実施して、光学層付着ののち、適当に湾曲した収束性及び／又は平行化性非球面ミラーを得る。
【００５８】
複製原型を製造する本発明の方法及び平滑な光学デバイス又は平滑な基材を製造する本発明の全方法は、上記実施態様に決して限定されない。原型コア１０ａは、異なる形状、たとえば球面又は非球面形状、たとえば楕円面、放物面又は円柱面を有し、非金属材料、たとえばガラスから製造することができる。原型は、回転形状を有することができるが、そのような場合に限定されない。そのうえ、原型は、いくつかの外面で構成されていてもよい（本文におけるこの語は、一つ又はいくつかの第２度不連続部、たとえば突起又は角点、突出又はへこみを呈することを意味する）。同様に、物体支持体１２は、十分に安定な材料でできており、凹部１４は、一般に、ほぼ原型１０の対形状に予備成形され、又は、より簡単でわずかに大きめの形状を有して、物体支持体１２と凹部１４に受けられる原型との間の隙間が本発明の製造方法の際に接着剤で埋められるようにしてもよい。もう一つの実施態様では、離型工程の前の、平滑な原型を包囲する物体の物体支持体１２への移送を分子接着によって実施することもできる。
【００５９】
上述したように、図９に示す第二の実施態様で使用される剥離層は、層コア１０ａと平滑化層１６との間に設けることもできる。この場合及び図９に示す場合、剥離層は可溶性であってもよい。
【００６０】
さらには、離型工程が必ずしも溶媒によって化学的に実現されなくてもよいことを指摘しなければならない。本発明の複製法の後に、原型１０を冷却し、収縮させることによって原型１０を物体支持体１２から取り出すことも考えられる。
【００６１】
さらには、光学デバイスの製造の場合、接着工程の前に、接着剤に損傷を加えるおそれのある物体のその後の工程の間に、たとえばＸ線適用の場合に接着剤を保護するため、さらなる層、たとえば放射線保護層を物体支持体の原型面に適用してもよいことを指摘しなければならない。
【００６２】
さらには、冒頭で説明したように、本発明の方法は、原型１０に付着された光学層１８の表面形状計測及び／又は反射率計測特性決定を含むことができる。この場合、物体支持体１２は、表面形状計測又は反射率計測装置、たとえばＸ線反射率計のゴニオメータテーブルに容易に取り付け可能であるように選択されるべきである。
【００６３】
最後に、本発明の方法の上記説明では、原型の少なくとも一部を平滑化層でコーティングする工程は、原型面をダイアモンド旋削によって処理する工程の後に実施されるさらなる工程であるが、原型面を処理するためのこのダイアモンド旋削工程を完全に省略してもよいことを指摘しなければならない。さらには、ダイアモンド旋削と平滑化層の適用との間にさらなる表面処理工程、たとえば短い研磨を実施してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】理想的な円錐形複製原型の斜視図である。
【図２】対応する物体支持体の斜視図である。
【図３ａ】粗面を有する現実の複製原型の斜視図である。
【図３ｂ】図３ａの原型の広いほうの端の正面図である。
【図４ａ】平滑化層をコーティングした後の図３ａの原型の斜視図である。
【図４ｂ】図４ａの原型の広いほうの端の正面図である。
【図５ａ】光学単層をさらにコーティングした後の図４ａの原型の斜視図である。
【図５ｂ】図５ａの原型の広いほうの端の正面図である。
【図６ａ】図５ａの原型を図２の物体支持体に接着したものの斜視図である。
【図６ｂ】図６ａの原型及び物体支持体の広いほうの端の正面図である。
【図７】本発明の方法の離型工程を示す斜視図である。
【図８】離型工程の後の図６ｂの物体及び物体支持体からの複製原型の取り出しを示す正面図である。
【図９】本発明の方法の代替態様の場合における図８に類似した概略図である。
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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