(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のミラー膜が所定の面間隔で平行に形成された光学素子の製造方法であって、
平行平面基板の一方あるいは両方の表面を部分的に除去して複数の微小突起（エンボス）を設けてエンボス付基板を用意し、
ミラー膜の間に前記エンボス付基板を介在させて複数のミラー膜を積層させ、
前記エンボス付基板を介在させて複数のミラー膜を積層させる際には、前記エンボス付基板の微小突起が設けられた表面に接着剤を塗布し、かつ、前記エンボス付基板と前記ミラー膜に対して荷重をかける、
ことを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項２】
前記微小突起の頂部の平面形状は、直径が１０μｍ以上３０μｍ以下の略円形形状であり、
前記微小突起の数密度は、１ｃｍ２あたり１個以上１０００００個以下である、
請求項１に記載の光学素子の製造方法。
【請求項３】
２つの部分透過ミラー膜が所定の面間隔で平行に形成された光学素子の製造方法であって、
平行平面基板の両方の表面を部分的に除去して複数の微小突起を設けてスペーサーとなる第１基板を用意する工程と、
一方の面に誘電体または金属の部分透過ミラー膜が設けられた２つの第２基板を用意する工程と、
前記第１基板を挟んで前記第２基板の前記部分透過ミラー膜が設けられた面同士が対向するように、前記２つの第２基板および前記第１基板を積層することにより、前記第１の基板を介在させて前記２つの部分透過ミラー膜を積層する工程と、
を含み、
前記第１の基板を介在させて２つの部分透過ミラー膜を積層させる際には、前記第１基板の微小突起が設けられた表面に接着剤を塗布し、かつ、前記第１基板と前記部分透過ミラー膜に対して荷重をかける、
ことを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項４】
２つの部分透過ミラー膜が所定の面間隔で平行に形成された光学素子の製造方法であっ
て、
平行平面基板の一方の面の表面を部分的に除去して複数の微小突起を設ける工程と、前記平行平面基板の他方の面に誘電体または金属の部分透過ミラー膜を設ける工程と、を含む、第１基板を用意する工程と、
基板の一方の面の一部に誘電体または金属の部分透過ミラー膜を設けて、第２基板を用意する工程と、
前記第１基板を介在させて前記第１基板の部分透過ミラー膜と前記第２基板の部分透過ミラー膜を積層し、前記第１基板と前記第２基板とを、前記第１基板の複数の微小突起の頂部が前記第２基板の前記部分透過ミラー膜が設けられた面と接触するように接合する工程と、
を含み、
前記第１基板を介在させて前記第１基板の部分透過ミラー膜と前記第２基板の部分透過ミラー膜を積層する際には、前記第１基板と前記第２基板の間に接着剤を塗布し、かつ、前記第１基板と前記第２基板の前記部分透過ミラー膜とに対して荷重をかける、
ことを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項５】
２つの部分透過ミラー膜が所定の面間隔で平行に形成された光学素子の製造方法であって、
平行平面基板の一方の面の表面を部分的に除去して複数の微小突起を設ける工程と、前記平行平面基板の他方の面に誘電体または金属の部分透過ミラー膜を設ける工程と、を含む、第１基板を用意する工程と、
平行平面基板の一方の面の一部に誘電体または金属の部分透過ミラー膜を設けて、第２基板を用意する工程と、
前記第１基板および前記第２基板を介在させて前記第１基板の部分透過ミラー膜と前記第２基板の部分透過ミラー膜を積層し、前記第１基板と前記第２基板とを、前記第１基板の複数の微小突起の頂部が前記第２基板の前記部分透過ミラー膜が設けられていない面と接触するように接合する工程と、
を含み、
前記第１基板および前記第２基板を介在させて前記第１基板の部分透過ミラー膜と前記第２基板の部分透過ミラー膜を積層する際には、前記第１基板と前記第２基板の間に接着剤を塗布し、かつ、前記第１基板と前記第２基板とに対して荷重をかける、
ことを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項６】
複数のミラー膜が所定の面間隔で平行に形成された光学素子の製造方法であって、
平行平面基板の一方の表面を部分的に除去して複数の微小突起を設ける工程と、前記平行平面基板の他方の面にスパッタリング法によりミラー膜を設ける工程と、を含む、複数の微小突起およびミラー膜が設けられたエンボスおよびミラー膜付基板を複数用意する工程と、
前記複数のエンボスおよびミラー膜付基板を、複数の微小突起が設けられた面とミラー膜が設けられた面とが接触するように積層することにより、前記平行平面基板を介在させて複数のミラー膜を積層する工程と、
を含み、
前記平行平面基板を介在させて複数のミラー膜を積層する際には、前記複数のエンボスおよびミラー膜付基板の間に接着剤を塗布し、かつ、互いに接触している前記平行平面基板と前記ミラー膜に対して荷重をかける、
ことを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項７】
複数のミラー膜が所定の面間隔で平行に形成された光学素子であって、
複数のミラー膜と、
一方の面に複数の微小突起が基板と一体に設けられ他方の面が平面であるか、両方の面
に複数の微小突起が基板と一体に設けられたエンボス付基板と、
を含み、
前記エンボス付基板のそれぞれの面に設けられた複数の微小突起の頂部は同一平面内に位置し、
一方の面の複数の微小突起の頂部を含む平面と他方の表面（平面）が所定の面間隔で平行であるか、一方の面の複数の微小突起の頂部を含む平面と他方の面の複数の微小突起の頂部を含む平面が所定の面間隔で平行であり、
前記複数のミラー膜の間に前記エンボス付基板が配置されている、
光学素子。
【請求項８】
前記微小突起の頂部の平面形状は、直径が１０μｍ以上３０μｍ以下の略円形形状であり、
前記微小突起の数密度は、１ｃｍ２あたり１個以上１０００００個以下である、
請求項７に記載の光学素子。
【請求項９】
２つの部分透過ミラー膜が所定の面間隔で平行に形成されたエタロンであって、
基板の片面に部分透過ミラー膜が設けられた２つの部分透過ミラー付基板と、
両面に複数の微小突起が基板と一体に設けられたスペーサーとなるエンボス付基板と、
を有し、
前記エンボス付基板のそれぞれの面に設けられた複数の微小突起の頂部は同一平面内に位置し、
前記エンボス付基板の一方の面の複数の微小突起の頂部を含む平面と他方の面の複数の微小突起の頂部を含む平面が所定の面間隔で平行であり、
前記２つの部分透過ミラー付基板の部分透過ミラー膜の間に前記エンボス付基板が配置されており、
前記エンボス付基板を挟んで前記部分透過ミラー付基板の前記部分透過ミラー膜が設けられた面同士が対向するように、前記２つの部分透過ミラー付基板と前記エンボス付基板とが積層されている、
ことを特徴とするエタロン。
【請求項１０】
２つの部分透過ミラー膜が所定の面間隔で平行に形成されたエタロンであって、
一方の面に複数の微小突起が基板と一体に設けられ、他方の面が平面であり、当該他方の面に部分透過ミラー膜が設けられたエンボス付基板と、
片面に部分透過ミラー膜が設けられた部分透過ミラー付基板と、
を有し、
前記エンボス付基板の前記一方の面に設けられた複数の微小突起の頂部は同一平面内に位置し、
前記エンボス付基板の一方の面の複数の微小突起の頂部を含む平面と他方の表面（平面）が所定の面間隔で平行であり、
前記エンボス付基板の部分透過ミラー膜と前記部分透過ミラー付基板の部分透過ミラー膜の間に前記基板が配置されており、
前記エンボス付基板と前記部分透過ミラー付基板とが、前記エンボス付基板の前記複数の微小突起の頂部が前記部分透過ミラー付基板の前記部分透過ミラー膜が設けられた面と接触するように接合されている、
ことを特徴とするエタロン。
【請求項１１】
２つの部分透過ミラー膜が所定の面間隔で平行に形成されたエタロンであって、
一方の面に複数の微小突起が基板と一体に設けられ、他方の面が平面であり、当該他方の面に部分透過ミラー膜が設けられたエンボス付基板と、
平行平面基板の片面に部分透過ミラー膜が設けられた部分透過ミラー付基板と、
を有し、
前記エンボス付基板の前記一方の面に設けられた複数の微小突起の頂部は同一平面内に位置し、
前記エンボス付基板の一方の面の複数の微小突起の頂部を含む平面と他方の表面（平面）が所定の面間隔で平行であり、
前記エンボス付基板の部分透過ミラー膜と前記部分透過ミラー付基板の部分透過ミラー膜の間に前記基板および前記平行平面基板が配置されており、
前記エンボス付基板と前記部分透過ミラー付基板とが、前記エンボス付基板の前記複数の微小突起の頂部が前記部分透過ミラー付基板の前記部分透過ミラー膜が設けられていない面と接触するように接合されている、
ことを特徴とするエタロン。
【請求項１２】
複数のミラー膜が所定の面間隔で平行に形成された回折格子であって、
一方の面に複数の微小突起が基板と一体に設けられており、他方の面が平面であり、当該他方の面にミラー膜が設けられた、複数のエンボス付基板を有し、
前記エンボス付基板の前記一方の面に設けられた複数の微小突起の頂部は同一平面内に位置し、
前記エンボス付基板の一方の面の複数の微小突起の頂部を含む平面と他方の表面（平面）が所定の面間隔で平行であり、
前記複数のミラー膜の間に前記基板が配置されており、
複数の前記エンボス付基板が、複数の微小突起の頂部とミラー膜が設けられた面とが接触するように積層されている、
ことを特徴とする回折格子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学素子およびその製造方法に関連し、特に、複数のミラー膜が所定の面間隔で形成されたＱｕａｓｉ−Ｂｒａｇｇ回折格子やエタロン（ファブリ・ペロー干渉計）などの光学素子およびその製造方法に関連する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、各種計測装置、波長可変レーザーや極短パルスレーザーの共振器に回折格子が用いられているが、こうした回折格子として、例えば、特許文献１（国際公開第２００４／１１１６９３号パンフレット）に開示されている本願発明者により発明された回折格子がある。この回折格子は、Ｑｕａｓｉ−Ｂｒａｇｇ（ＱＢ）回折格子と称される。なお、Ｑｕａｓｉ−は「類似、半、準、疑似」を意味する接頭語であり、Ｑｕａｓｉ−Ｂｒａｇｇ回折格子に入射した光束が、周期的に屈折率が変化するブラッグ回折格子に入射したように振る舞うことから命名された。
【０００３】
ここで、図７（ａ）には、特許文献１に開示された回折格子の概念構成説明図が示されており、図７（ｂ）には、図７（ａ）のＡ−Ａ線における断面図が示されている。
【０００４】
この回折格子１０は、全体が板状体に形成されており、略矩形形状の回折格子に光束が入射する面１０ａと、回折格子に光束が入射する面１０ａと対向する略矩形形状の回折格子出射面１０ｂと、回折格子に光束が入射する面１０ａと回折格子出射面１０ｂとの間に形成された複数の反射面１０ｃとを有して構成されている。
【０００５】
そして、回折格子１０は、透過型の回折格子であり平面回折格子として設計されている。
【０００６】
より詳細には、図７（ａ）（ｂ）に示す座標系を参照して説明すると、回折格子に光束が入射する面１０ａと回折格子出射面１０ｂとはそれぞれ、Ｚ軸方向の異なる高さに位置するＸＹ平面に沿って延長された平面に略一致し、回折格子に光束が入射する面１０ａと回折格子出射面１０ｂとは互いに所定の間隔を有し略平行して対向している。
【０００７】
一方、反射面１０ｃは、Ｘ軸方向における所定の間隔毎に形成されており、Ｚ軸方向に沿って延長された平面に略一致するとともに、回折格子に光束が入射する面１０ａならびに回折格子出射面１０ｂのＹ軸方向における全長にわたって延長されている。つまり、反射面１０ｃの延長方向は、回折格子に光束が入射する面１０ａならびに回折格子出射面１０ｂの延長方向と略直交している。従って、回折格子１０は、回折格子に光束が入射する面１０ａならびに回折格子出射面１０ｂに対して略垂直に等間隔で形成された複数の反射面１０ｃを備えているものである。
【０００８】
以上の構成において、この回折格子１０においては、回折格子１０の回折格子に光束が入射する面１０ａから光が入射され、回折格子１０内に入射された光は回折格子１０内を通過して、回折格子出射面１０ｂから出射される。
【０００９】
そして、図８（ａ）に示すように、回折格子１０の屈折率を「ｎ２」とし、回折次数を「ｍ」とし、波長を「λ」とし、格子間隔を「ｄ」とし、回折格子に光束が入射する面１０ａからの入射光、即ち、反射面１０ｃに入射する光と反射面１０ｃとにより形成される角を「θ２」とすると、回折格子１０については、下記に示す式（１）の関係が成り立つことになる。
ｍλ＝２ｎ２ｄｓｉｎθ２              ・・・式（１）
【００１０】
この際、反射面１０ｃに入射する光と反射面１０ｃとにより形成される角θ２の大きさは、反射面１０ｃによって反射された光と反射面１０ｃとにより形成される角の大きさと一致するものである。また、格子間隔ｄは、従来の回折格子においては、回折格子に形成された溝の間隔を示すものであるが、回折格子１０においては、溝は形成されていないので、回折格子１０に形成された反射面１０ｃの間隔を示すものである。
【００１１】
ここで、式（１）は、ブラッグ回折の式と同じ式で表されており、θ２はブラッグ角に対応する。
【００１２】
そして、反射面１０ｃの厚み（反射面１０ｃの図８（ａ）に示す座標系のＸ軸方向に沿った長さ）を「ｗ」とし、反射面１０ｃの高さ（反射面１０ｃの図８（ａ）に示す座標系のＺ軸方向に沿った長さ）を「ｔ」とすると、
ｔａｎθ２＝（ｄ−ｗ）／ｔ            ・・・式（２）
の条件を満たす場合には、図８（ｂ）に示すように、回折格子に光束が入射する面１０ａから入射して回折格子１０を通過する光束のほとんどが、反射面１０ｃにより１回反射されて回折に寄与し、回折光として利用することができるので、回折効率が最も高くなる。
【００１３】
一方、上記した式（２）の条件を満たさない場合、即ち、ｔａｎθ２＞（ｄ−ｗ）／ｔの場合や、ｔａｎθ２＜（ｄ−ｗ）／ｔの場合には、入射光が回折光に寄与する方向以外にも分配されるために、回折効率が低下する。
【００１４】
なお、反射面１０ｃの厚さｗは反射面の間隔ｄと比較して十分薄くすることもできる。たとえば、反射面１０ｃを基板表面に設けた金属膜によって構成する場合には反射面１０ｃの厚さｗが数十ｎｍ〜数百ｎｍ程度、反射面間隔ｄが数百μｍ〜数ｍｍとしてもよい。この場合、厚さｗは間隔ｄと比べて無視できるので、上記式（１）〜（３）におけるｄ−ｗはｄで近似してもよい。
【００１５】
このような回折格子１０の外部から回折格子に光束が入射する面１０ａに光束を入射すると、入射光束は反射面１０ｃにより反射し、波長λと格子間隔ｄとで規定される回折分布で広がる。
【００１６】
特に、高次回折光を利用する場合には、反射面１０ｃに対して正反射の方向に干渉の条件を満足する各次数の波長の光束に対して、最も高い回折効率を有し、その最も高い回折効率の波長の前後の波長の光束は、隣り合う反射面の間を開口とする光束の回折強度分布に比例した効率を示す。
【００１７】
従って、上記した回折格子１０によれば、高分散で高い回折効率を実現することができ、高次回折光のような高い次数であっても回折効率を高くすることができる。
【００１８】
特許文献１は、このような回折格子１０の製造方法として半導体製造プロセスと同様の手法による製造方法を開示する。特許文献１の製造方法は製造コストが比較的高い方法である。これに対して、特許文献２（特開２００７−２６４１０９号公報）はより簡便な製造方法を開示する。特許文献２に記載された回折格子１０の製造方法について図９、図１０を参照して説明する。
【００１９】
まず、基板１０００の一方の面に、反射面１０ｃを構成するミラー膜１００２を形成したミラー膜付基板１００４を複数枚準備する（図９（ａ）参照）。基板１０００は、誘電体材料あるいは半導体により形成されており、回折格子１０全体の大きさや格子間隔ｄ、
反射面１０ｃの高さｔなどに応じて寸法設定されている。基板１０００を形成する誘電体材料としては、例えば、石英、ＢＫ−７などのガラス素材、ＰＭＭＡやポリイミドなどの樹脂、水晶やフッ化マグネシウムなどの結晶材料、一方、半導体材料としてはシリコン、ゲルマニウム、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）、カドミウム・テルル（ＣｄＴｅ）などの各種結晶材料を用いることができる。ミラー膜１００２の材料としては、例えば、アルミニウム、金、銀などを用いることができる。ミラー膜１００２は、スパッタリング法などによって所定の厚さに形成すればよい。
【００２０】
次に図１０に示すように、対向する一方のミラー膜付基板１００４と他方のミラー膜付基板１００４との間に接着剤１１００を塗布しながら、多数のミラー膜付基板１００４を積層して接着し、ミラー膜付基板積層ブロック１００６を形成する（図９（ｂ）参照）。ここで、接着層の厚さが一定となるように、接着剤１１００には、所定の直径Ｄに調製されたビーズ（小球体）１１０２が混入されている。ビーズ１１０２は、たとえば、誘電体材料、具体的には、石英系などのガラス素材、ＰＭＭＡやポリイミドなどの樹脂などを用いることができる。
【００２１】
このようにして形成されたミラー膜付基板積層ブロック１００６を、切断・研磨して所望の大きさにすることで、回折格子１０が得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２２】
【特許文献１】国際公開第２００４／１１１６９３号パンフレット
【特許文献２】特開２００７−２６４１０９号公報
【特許文献３】特開２００７−１６４０１３号公報
【特許文献４】特開２００９−０６３７５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
回折格子は、格子の周期誤差による位相誤差が１／８波長（ｒｍｓ）以下であれば実用的であり、理想的には位相誤差が１／２０波長（ｒｍｓ）以下であることが望ましい。たとえば、波長４００ｎｍよりも長波長の可視光用の回折格子として実用に供するためには格子周期誤差が５０ｎｍ（ｒｍｓ）以下である必要があり、理想的には格子周期誤差が２０ｎｍ（ｒｍｓ）以下であることが望ましい。
【００２４】
特許文献２に記載の製造方法は簡易であるが、格子周期の精度は、接着層のスペーサーとして用いるビーズ（小球体）の直径の精度によって支配される。ビーズの製造誤差が、基板の製造誤差よりも大きいためである。一般的なビーズの直径誤差は１００ｎｍ程度のため、特許文献２に記載の製造方法によって製造される回折格子は可視光用回折格子としては機能しない。
【００２５】
なお、上記では多数のミラー膜を有する回折格子を例に挙げて説明したが、エタロンも２枚の部分透過の高反射面（部分透過ミラー膜）の間隔を高精度に作る必要がある。エタロンを製造するためには、従来は、クリーン度の高い環境でオプティカルコンタクト（光学密着）によって接合したり（エアギャップエタロンの場合）、基板両面に多層膜コーティングを施したり（ソリッドエタロンの場合）して製造しており、熟練を要し歩留まりが悪く製造コストが高いという問題がある。
【００２６】
このような問題を考慮して、本発明は、複数のミラー膜が所定の面間隔で略平行に形成された光学素子の精度の高い製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
本発明の第１の態様は、複数のミラー膜が所定の面間隔で平行に形成された光学素子の製造方法である。このような光学素子の例として、多数のミラー膜が平行に形成された回折格子や、２つのミラー膜が平行に形成されたエタロンが挙げられる。
【００２８】
本態様に係る製造方法は、平行平面基板の一方あるいは両方の表面を部分的に除去して複数の微小突起（エンボスとも称する）を設けてエンボス付基板を用意し、ミラー膜の間に前記エンボス付基板を介在させて複数のミラー膜を積層させる、ことを特徴とする。
【００２９】
なお、平行平面基板とは、上面と下面とが平行な平面であればその形状は特に限定されず、矩形や円形であってよく、また、リング形状のような貫通穴を有してもよい。
【００３０】
複数の微小突起を設ける方法としては、基板の表面を部分的に除去できる手法であれば任意の手法が採用可能であり、例えば、ウェットエッチング、ドライエッチング（反応性プラズマエッチング、イオンミリング）、サンドブラスト、切削加工などを採用可能である。
【００３１】
このように、平行平面基板の表面を部分的に除去して複数の微小突起を設けるので、複数の微小突起の頂部は除去加工前の平行平面基板の表面と等しい同一平面内に位置する。したがって、一方の面のみに複数の微小突起が設けられている場合は、一方の面の複数の微小突起の頂部を含む平面と微小突起が設けられていない他方の面とが所定の面間隔で平行であり、両方の面に複数の微小突起が設けられている場合には、一方の面の複数の微小突起の頂部を含む平面と他方の面の複数の微小突起の頂部を含む平面が所定の面間隔で平行であるようにできる。すなわちエンボス付基板の厚さおよび平行度を、平行平面基板の厚さおよび平行度と同じ精度で作ることができる。したがって、当該エンボス付基板を介在させて複数のミラー膜を積層させて作った光学素子における複数のミラー膜の間の間隔と平行度を極めて精度良くすることができる。
【００３２】
また、基板を積層する際に基板間に異物（塵芥等）が混入しても、この異物は基板表面と微小突起の頂部との間に挟まれるよりも、エッチング加工などによりできた空間に位置する確率が高いので、異物によって基板が押し上げられてしまうことを抑制できる。このような理由からも、ミラー膜の間の間隔と平行度を精度良く製造することができる。
【００３３】
本態様に係る製造方法の第１の例は、基板の一方の面に複数の微小突起が設けられ他方の面にミラー膜が設けられた基板（エンボスおよびミラー膜付基板）を複数用意する工程と、このエンボスおよびミラー膜付基板を積層する工程とを含むことができる。基板を用意する工程は、より具体的には、平行平面基板の一方の表面を部分的に除去して複数の微小突起を設ける工程と、前記平行平面基板の他方の面にスパッタリング法によりミラー膜を設ける工程と、を含むことができる。また、基板を積層する工程は、前記エンボスおよびミラー膜付基板を、複数の微小突起が設けられた面とミラー膜が設けられた面とが接触するように積層する工程と、を含むことができる。
【００３４】
このような製造方法によれば、複数とくに３つ以上のミラー膜が平行に形成された光学素子を容易かつ精度良く製造することができる。このような光学素子には回折格子が含まれる。
【００３５】
本態様において、前記エンボスおよびミラー膜付基板を複数用意する工程は、エンボスおよびミラー膜が設けられた前記平行平面基板を複数に切断する工程を含むことができる。
【００３６】
このように平行平面基板にミラー膜と複数の微小突起とを設けた後に切断することで、厚さが均一なエンボスおよびミラー膜付基板を簡単に用意することができる。
【００３７】
なお、厚さが均一の複数の平行平面基板に対して、スパッタリングとエッチング加工によりミラー膜と複数の微小突起を設けてもよい。このようにしても、厚さが均一なエンボスおよびミラー膜付基板を複数用意できる。厚さが均一の複数の平行平面基板は、同一バッチで研磨処理を行うことで得ることができる。
【００３８】
本態様における前記積層する工程は、前記エンボスおよびミラー膜付基板の表面に接着剤を塗布する工程と、接着剤が塗布された複数の前記エンボスおよびミラー膜付基板を積層する工程と、前記エンボスおよびミラー膜付基板に対して荷重をかける工程と、を含むことができる。また、当該接着剤として紫外線硬化接着剤を用いる場合には、基板に対して荷重をかけた状態で紫外線を露光する工程をさらに含むとよい。
【００３９】
基板に対して荷重をかけることで、余分な接着剤を除去して、基板と基板の間の接着剤を原子数層のレベルまで薄くすることができる。また、基板の間に複数の微小突起の高さよりも大きな異物が混入した場合であっても、異物を押しつぶしてエッチング加工によりできた空間内に収めて、基板の押し上げを抑制できる。
【００４０】
本態様に係る製造方法の第２の例は、平行平面基板の一方の面の表面を部分的に除去して複数の微小突起を設ける工程と、前記平行平面基板の他方の面に誘電体または金属の部分透過ミラー膜を設ける工程と、を含む、第１基板を用意する工程と、基板の一方の面の一部に誘電体または金属の部分透過ミラー膜を設けて、第２基板を用意する工程と、前記第１基板と前記第２基板とを、前記第1基板の複数の微小突起の頂部が前記第２基板の表
面と接触するように接合する工程と、を含むことができる。
【００４１】
このような製造方法によれば、２つのミラー膜が所定の面間隔で平行に形成された光学素子を容易かつ精度良く製造することができる。このような光学素子の例として、エタロンが挙げられる。
【００４２】
第１基板と第２基板は、例えば、第２基板の部分透過ミラー膜が設けられた面のうち部分透過ミラーが設けられていない部分の基板表面と、前記第１基板の複数の微小突起の頂部とが接触するように接合することができる。また、第１基板と第２基板は、第２基板の部分透過ミラー膜が設けられていない面の基板表面と、第１基板の複数の微小突起の頂部とが接触するように接合することもできる。後者の場合は、２つの部分透過ミラー膜を平行とするためには第２基板が平行平面基板である必要がある。このような光学素子の例として、エタロンが挙げられる。
【００４３】
本態様に係る製造方法の第３の例は、平行平面基板の両方の表面を部分的に除去して複数の微小突起を設けてスペーサーとなる第１基板（スペーサー基板）を用意する工程と、一方の面の誘電体または金属の部分透過ミラー膜が設けられた２つの第２基板（部分透過ミラー膜付基板）を用意する工程と、前記第１基板を挟んで前記第２基板の前記部分透過ミラー膜が設けられた面同士が対向するように、前記２つの第２基板および前記第１基板を積層する工程と、を含むことができる。
【００４４】
このような製造方法によれば、２つのミラー膜が所定の面間隔で平行に形成された光学素子を容易かつ精度良く製造することができる。このような光学素子の例として、エタロン（ファブリ・ペロー干渉計）が挙げられる。
【００４５】
このようにすれば、２つのミラー膜の間の間隔および平行度は、スペーサー基板の一方
の面の複数の微小突起の頂部から他方の面の複数の微小突起の頂部までの間隔および平行度によって決定される。そして、所定の厚さの平行平面基板に対してエッチング加工により複数の微小突起を設けているので、両面にある複数の微小突起の頂部間の厚さは、平行平面基板の厚さおよび同じ精度で作ることができる。
【００４６】
本製造方法において、前記部分透過ミラー膜は、前記第２基板の一方の表面の一部に設けられ、前記第１基板の複数の微小突起の頂部は、前記第２基板の前記部分透過ミラー膜が設けられた面のうち前記部分透過ミラーが設けられていない部分と接触するように接合されることが好ましい。複数の微小突起の頂部と部分透過ミラー膜との接触による２つのミラー膜の平行度および間隔精度の悪化を防止するためである。
【００４７】
また、本製造方法において、スペーサー基板に設けられる複数の微小突起は、スペーサー基板の一方の面と他方の面の両面において同じ位置に設けられることが好ましい。上面と下面から異なる位置にスペーサー基板に力が加えられると、スペーサー基板がたわむおそれがあるからである。なお逆に、上面と下面の複数の微小突起の位置を異ならせ基板に加える力を調整して２つのミラー膜の間隔を変えることによって、波長可変エタロン（ファブリ・ペロー干渉計）を製造することもできる。
【００４８】
本発明の第２の態様は、複数のミラー膜が所定の面間隔で平行に形成された光学素子であって、複数のミラー膜と、一方の面に複数の微小突起が基板と一体に設けられ他方の面が平面であるか、両方の面に複数の微小突起が基板と一体に設けられたエンボス付き付基板と、を含み、前記エンボス付基板のそれぞれの面に設けられた複数の微小突起の頂部は同一平面内に位置し、一方の面の複数の微小突起の頂部を含む平面と他方の表面（平面）が所定の面間隔で平行であるか、一方の面の複数の微小突起の頂部を含む平面と他方の面の複数の微小突起の頂部を含む平面が所定の面間隔で平行であり、前記複数のミラー膜の間に前記エンボス付基板が配置されている、ことを特徴とする。
【００４９】
本態様に係る光学素子の第１の例は、回折格子であって、前記エンボス付基板には、一方の面に前記複数の微小突起が設けられており、他方の面にミラー膜が設けられており、複数の前記エンボス付基板が、複数の微小突起の頂部とミラー膜が設けられた面とが接触するように積層されている、ことを特徴とする。
【００５０】
本態様に係る光学素子の第２の例は、エタロンであって、一方の面に複数の微小突起が設けられ、他方の面に部分透過ミラー膜が設けられた前記エンボスおよび部分透過ミラー膜付基板と、片面に部分透過ミラー膜が設けられた部分透過ミラー付基板と、を有し、前記エンボスおよび部分透過ミラー膜付基板と前記部分透過ミラー付基板とが、前記エンボス付基板の前記複数の微小突起の頂部が前記部分透過ミラー付基板と接触するように接合されている、ことを特徴とする。
【００５１】
上記のエタロンにおいて、複数の微小突起および部分透過膜付基板と部分透過ミラー付基板とは、例えば、部分透過ミラー付基板の部分透過ミラー膜が設けられた面のうち部分透過ミラーが設けられていない部分の基板表面と、前記エンボスおよび部分透過ミラー膜付基板の複数の微小突起の頂部とが接触するように接合されていてもよい。また、前記エンボスおよび部分透過膜付基板と部分透過ミラー付基板は、部分透過ミラー付基板の部分透過ミラー膜が設けられていない面の基板表面と、エンボスおよび部分透過ミラー膜付基板の複数の微小突起の頂部とが接触するように接合されていてもよい。後者の場合は、２つの部分透過ミラー膜を平行とするためには、部分透過ミラー膜付基板が平行平面基板に部分透過ミラーが設けられたものである必要がある。
【００５２】
本態様に係る光学素子の第３の例は、エタロンであって、基板の片面の部分透過ミラー
膜が設けられた２つの部分透過ミラー付基板と、両面に複数の微小突起が設けられた前記エンボス付基板（スペーサー）と、を有し、前記エンボス付基板を挟んで前記部分透過ミラー付基板の前記部分透過ミラー膜が設けられた面同士が対向するように、前記２つの部分透過ミラー付基板と前記エンボス付基板とが積層されている、ことを特徴とする。
【００５３】
上記のエタロンにおいて、部分透過ミラー膜は、前記部分透過ミラー付基板の一方の表面の一部のみに設けられ、前記エンボス付基板の複数の微小突起の頂部は、前記部分透過ミラー付基板の前記部分透過ミラー膜が設けられた面のうち前記部分透過ミラー膜が設けられていない部分と接触するように接合されていることが好ましい。
【００５４】
本態様において、前記エンボス付基板の前記複数の微小突起は、平行平面基板の表面を部分的に除去することにより設けられることが好ましい。より具体的には、エッチング加工により表面を部分的に除去して前記複数の微小突起が設けられることが好ましい。
【００５５】
また、本態様において、微小突起の頂部の平面形状は、直径が１μｍ以上１００μｍ以下、より好ましくは直径が１０μｍ以上３０μｍ以下の略円形形状とするとよい。
【００５６】
また、本態様において、微小突起の数密度は、１ｃｍ２あたり１個以上１０００００個以下、より好ましくは１ｃｍ２あたり１００個以上１０００個以下とするとよい。
【００５７】
また、本態様において、微小突起の高さは、１μｍ以上５０μｍ以下とするとよい。なお、微小突起の高さは、基板間に混入する異物の大きさに応じて決定することが好ましい。例えば、クリーンな環境で製造する場合には微小突起の高さを小さくすることができる。
【発明の効果】
【００５８】
本発明によれば、複数のミラー膜が所定の面間隔で略平行に形成された光学素子を精度良く製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】図１は、第１の実施形態にかかる回折格子の製造方法を説明する図である。
【図２】図２は、第１の実施形態にかかる回折格子の製造方法を説明する図である。
【図３】図３（ａ）（ｂ）は、エッチング加工により設けられる複数の微小突起のパターンを説明する図である。
【図４】図４（ａ）は第１の実施形態にかかる回折格子による点光源の回折像であり、図４（ｂ）は従来手法により製造された回折格子による点光源の回折像である。
【図５】図５（ａ）−５（ｅ）第１の実施形態の変形例としてのエタロンの製造方法を説明する図である。
【図６】図６（ａ）−６（ｄ）は、第２の実施形態にかかるエタロンの構成および製造方法を説明する図である。
【図７】図７（ａ）は複数のミラー膜が所定の間隔を空けて平行に形成された回折格子の概念構成図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図８】図８（ａ）（ｂ）は、図７（ａ）（ｂ）に示す回折格子を説明する図である。
【図９】図９は、図７（ａ）（ｂ）に示す回折格子の製造方法の例を示す図である。
【図１０】図１０は、図７（ａ）（ｂ）に示す回折格子の製造方法の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００６０】
以下、図面を参照しながら、本発明に係る光学素子およびその製造方法の実施形態につ
いて説明する。
【００６１】
＜第１の実施形態＞
本発明の第１の実施形態は、上述したＱｕａｓｉ−Ｂｒａｇｇ回折格子およびその製造方法に関する。図１および図２は、本実施形態における回折格子の製造方法を示す図である。
【００６２】
まずステップＳ１において基板１００を用意する。基板１００は、上面と下面が平行な平行平面基板であり、均一の厚さＴ１を有する。基板１００は、誘電体材料または半導体材料により形成されており、回折格子１０全体の大きさや格子間隔ｄなどに応じて寸法設定されており、たとえば、横幅Ｌ１を１０ｍｍ〜２００ｍｍ程度、横幅Ｗ１を１０ｍｍ〜２００ｍｍ程度とすることができる。基板の厚さＴ１の望ましい範囲は、回折格子が対象とする波長と基板の屈折率によって決まり、たとえば、波長／基板屈折率の１０倍〜２０００倍とすることが望ましい。波長や基板屈折率にもよるがこの範囲は１０μｍ〜２ｍｍ程度である。
【００６３】
なお、基板１００を形成する誘電体材料としては、たとえば、石英、ＢＫ−７などのガラス素材、ＰＭＭＡやポリイミドなどの樹脂、水晶やフッ化マグネシウムなどの結晶材料、一方、半導体材料としてはシリコン、ゲルマニウム、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）、カドミウム・テルル（ＣｄＴｅ）などの各種結晶材料を用いることができる。
【００６４】
以下の説明では、基板１００は、一辺が１００ｍｍの正方形で、厚さＴ１が０．５ｍｍの石英ガラスの平行平面基板であるものとする。
【００６５】
用意する基板１００は、１枚であっても複数枚であっても良いが、基板の厚さが均一であることが重要である。したがって、複数枚の基板１００を用意する場合には、同一バッチによって研磨されたものを用いることが好ましい。
【００６６】
ステップＳ２において基板１００の両面に金属膜１０２をスパッタリング法によって堆積させる。金属膜１０２として、金、銀、クロム、アルミニウムなどを採用することができる。金属膜１０２の厚さＴ２は、設計によって適宜に設定すれば良く、たとえば、１０ｎｍ〜２００ｎｍとすることができる。また、厚さＴ２は均一とすることが必要である。本実施形態では、金属膜１０２として、クロムの薄膜をスパッタリング法によって精密に１００ｎｍ程度堆積させる。スパッタリング法では、金属膜１０２の厚さ誤差を全体厚さの５％以下で精度良く堆積可能であり、２００ｎｍ堆積させた場合でも厚さの誤差は１０ｎｍ以下とすることができる。
【００６７】
ステップＳ３〜Ｓ５の工程により、湿式エッチングで基板１００の一方の表面を部分的に除去することにより、スペーサーとして機能する複数の微小突起１０８を設ける。まず、ステップＳ３において、基板１００の両面にフォトレジスト１０４を塗布し、コンタクトマスク露光装置やマスクレス露光装置、ステッパー等を用いてフォトレジストに所定のパターンのリソグラフを行い、レジストマスクを形成する。レジストマスクのパターンは、直径１μｍ〜１００μｍ、より好ましくは１０μｍ〜３０μｍの円形パターンが、１ｃｍ２あたり１〜１０００００個程度、より好ましくは１００〜１０００個程度描かれたものを利用するとよい。微小突起の数が少ないと強い衝撃や大きな圧力が加わった場合に微小突起が座屈したり、微小突起がミラー膜に食い込んだりすることによって基板を平行に支持することが困難となり、微小突起の数が多いと異物を挟み込む確率が高くなり、格子周期ｄの誤差が大きくなる。上記の範囲であれば両者のバランスが取れる。
【００６８】
ステップＳ４において、フォトレジスト１０４を残したままフッ酸等を用いて基板１０
０自体に等方性エッチングを行い、高さＴ３が１μｍ〜５０μｍ程度の複数の微小突起１０８を形成させる。
【００６９】
複数の微小突起１０８の高さＴ３（エッチング深さ）は、製造環境のクリーン度を考慮して決定すればよい。たとえば、高さＴ３が５μｍ程度であれば、後述の積層工程において１０μｍ程度の異物（塵芥等）が混入した場合でも、異物はつぶされて複数の微小突起によって形成される隙間に収まるので基板１００間隔の精度が保たれる。製造環境のクリーン度が低いほど微小突起の高さＴ３を大きくすることが好ましい。
【００７０】
ステップＳ５において、フォトレジストを除去する。基板１００の複数の微小突起１０８が形成されていない方に残存する金属膜１０２はミラー膜として機能する。このようにして、一方の面に複数の微小突起が形成され、他方の面にミラー膜が形成されたエンボスおよびミラー膜付基板１１０が得られる。
【００７１】
図３（ａ）（ｂ）は、複数の微小突起１０８のパターン例を説明する図である。図３（ａ）は複数の微小突起の光学顕微鏡写真であり、図３（ｂ）に示すように、直径１２μｍの円形が、一辺３００μｍの正六角形格子状に配列されたパターンを有する。この例では、複数の微小突起１０８の数密度は約８６０個／ｃｍ２となる。
【００７２】
複数の微小突起１０８の表面に残存する金属膜を無視すれば、複数の微小突起１０８の頂部はエッチング処理前の基板１００の表面であり、全ての複数の微小突起１０８の頂部は同一平面内に位置する。なお、金属膜は均一の厚さで成膜できるので、複数の微小突起１０８表面に金属膜が残存していても複数の微小突起１０８の頂部を含む平面とミラー膜１０２の平行度（すなわち、エンボスおよびミラー膜付基板１１０の上面と下面の平行度）は、基板１００の平行度と同等の精度とできる。
【００７３】
ステップＳ６において、エンボスおよびミラー膜付基板１１０を切断機によって切断する。切断のサイズは、設計によって適宜に設定すればよい。本実施形態では、１００ｍｍ×１００ｍｍ×０．５ｍｍのエンボスおよびミラー膜付基板１１０を、２５ｍｍ×４ｍｍ×０．５ｍｍに切断して、１００枚の分割基板１１２を得る。なお、切断機として、一般にシリコンウェアから集積回路の切り出しなどに用いられている外周歯切断機（ダイシングソー）を利用することができる。
【００７４】
ステップＳ７において、分割基板１１２の表面に接着剤１１４を塗布しながら、多数の分割基板１１２を積層してミラー膜付基板積層ブロック１１５を得る。積層枚数は設計によって適宜に設定すればよい。本実施形態では４７枚の基板を積層する。接着剤１１４は、分割基板１１２と屈折率がほぼ等しい樹脂製の紫外線硬化接着剤である。
【００７５】
分割基板１１２の積層後、ステップＳ８において基板間に荷重をかける。本実施形態では、２００ｇ／ｃｍ２（＝約０．２気圧）程度の荷重を１時間印加することで、複数の微小突起１０８とミラー膜１０２との間の余分な接着剤を取り除く。また、荷重印加により、基板間に混入した異物（塵芥）をつぶして異物による基板の押し上げを抑制できる。この荷重をかけたままの状態で、ステップＳ９において、紫外線露光を行い、接着剤１１４を硬化させる。
【００７６】
ステップＳ１０において、ミラー膜付基板積層ブロック１１５を所望の厚さに切断する。本実施形態では、２５ｍｍ×２３．５ｍｍ×厚さ４ｍｍのミラー膜付基板積層ブロック１１５を２枚（最終仕上げの厚さｔ＝２．０ｍｍとｔ＝０．９ｍｍが１枚づつ）に縦割りに切断する。切断機として、一般にシリコンウェアの切り出しなどに用いられているワイヤーソーや内周歯切断機を利用することができる。切断後に研削・研磨工程を施して回折
格子が得られる。
【００７７】
図４（ａ）は、本実施形態によって製造された回折格子による回折像（格子周期ｄ＝０．５ｍｍ、厚さｔ＝２．０ｍｍ）を示す図である。図４（ｂ）は、比較例であり、特許文献２に記載された方法によって製造された回折格子（格子周期ｄ＝０．２ｍｍ、厚さｔ＝１．６１ｍｍ）による回折像を示す図である。図４（ａ）は回折角が２０．７°、図４（ｂ）は回折角が１０．４°の回折像であり、図４（ａ）（ｂ）のいずれも、波長６３３ｎｍ、結像レンズの焦点距離８００ｍｍの測定条件により得られたものである。図４（ａ）に示すように、本実施形態にかかる回折格子を用いた回折像は回折次数に対応する等間隔の明暗縞が現れ、かつ良好な対称性を示しており、ミラー膜が等間隔かつ平行に形成できていることが分かる。一方、格子周期ｄ＝０．２ｍｍの回折格子は格子周期と平行度が可視光において充分な精度である場合には図４（ａ）の約２．５倍周期の明暗縞が現れるが、特許文献２に記載された方法によって製造された回折格子を用いた回折像は図４（ｂ）に示すように、明暗縞が見られない。
【００７８】
本実施形態によれば、一方の面に基板１００と一体に設けられた複数の微小突起１０８を有し、他方の面にミラー膜１０２を有する基板１００が多数積層した構造の回折格子（光学素子）を製造することができる。この回折格子は、別の表現をすれば、複数のミラー膜１０２が複数の微小突起１０８付の基板１００を間に挟んで複数積層した構造を有する。このようにして製造される回折格子では、複数のミラー膜の平行度が高く、かつ、複数のミラー膜の面間隔を高精度に均一とすることができる。その理由は、複数の微小突起を石英ガラス基板に対するエッチング加工により形成しているので、基板の一方の面に設けられた複数の微小突起の頂部（表面）から他方の面に設けられたミラー膜までの間隔および平行度を、ガラス基板と同様の高い精度とすることができるためである。また、基板間に異物が混入した場合であっても、当該異物は複数の微小突起によって形成される基板間の空隙部分に逃げるので、異物が基板を押し上げることも抑制できるためでもある。
【００７９】
本実施形態によれば、ミラー膜の膜厚誤差を１〜２０ｎｍ程度とすることができる。すなわち、本実施形態によれば回折格子を高い精度で製造することができる。回折格子の周期誤差は１／２０波長とすることが望まれる。本実施形態によって製造された回折格子は、約４００ｎｍまでの波長の光（すなわち可視光）に対して回折格子として機能する。
【００８０】
なお、上記の実施形態は、以下のように変形することができる。
【００８１】
上記の実施形態では、複数の微小突起とミラー膜が形成された基板をステップＳ６で切断してから積層しているが、ステップＳ６を省略して切断することなく複数の基板を積層してもよい。この場合、積層枚数分の平行平面基板に対してミラー膜形成と複数の微小突起形成を行う必要がある。
【００８２】
また、ステップＳ１０において切断処理を施すことなく研磨して、ミラー膜付基板積層ブロック１１５全体で回折格子を構成するようにしてもよい。
【００８３】
また、上記の実施形態では、ステップＳ２で設けたクロム膜のみをミラー膜として用いているが、ステップＳ５の後に、クロム膜の上にさらにアルミニウム、金、銀などの薄膜をスパッタリング法により厚さを精密に堆積させて、ミラー膜の反射率を向上させても良い。この場合、ステップＳ２において設けるクロム膜の厚さは、エッチングの際に石英ガラスの保護膜として機能する程度の厚さがあれば十分である。これにより、複数の微小突起１０８の表面に残存するクロム膜を薄いものとすることができる。
【００８４】
また、上記の実施形態では、複数の微小突起１０８の表面に設けられているクロム膜１
０２をそのまま残しているが、複数の微小突起１０８上のクロム膜を除去する工程を設けることも好ましい。この場合、ミラー膜として機能する他方の面のクロム膜を保護した上で、複数の微小突起１０８上のクロム膜を除去すればよい。
【００８５】
また、上記の実施形態においては、ミラー膜を光束が入射する面および出射面に対して概垂直であったが、特許文献３（特開２００７−１６４０１３号公報）や特許文献４（特開２００９−０６３７５４号公報）のようにミラー膜を光束が入射する面および出射面に対して傾斜させてもよい。
【００８６】
また、上記の実施形態においては、光束が出射面から出射するようになっていたが、特許文献３（特開２００７−１６４０１３号公報）のように出射面を反射面として、光束をミラー膜に戻しても良い。
【００８７】
また、上記の実施形態においては、光束が入射する面と出射面が平行であるが、いずれかの面、あるいは両方の面が傾斜してプリズム形状であっても良い。
【００８８】
本実施形態にかかる製造方法は、大気環境学、天文学、地球惑星科学、化学、生命科学あるいは医学などの各種の分野において使用される分光計測装置や分析装置などに用いる高次の高分散回折格子や、化学製品、食品、衛生関連製品の製造装置や品質管理装置などに用いる高次の高分散回折格子の製造に利用することができる。また、光通信や光コンピューティングなどに使用されるビーム分配器、波長混合器・弁別器などとして用いることのできる回折格子の製造に利用することもできる。特に、光通信における波長多重型光通信用の光インターコネクションとして普及している平面導波路の光スイッチや波長混合・弁別器などに用いられる高次の回折格子として用いて好適な回折格子の製造に利用することができる。
【００８９】
＜第１の実施形態の変形例＞
上記では、エンボス付基板（スペーサー基板）を用いて多数のミラー膜が平行に配置された回折格子を製造する例を説明したが、同様の製造方法によって２枚の部分透過ミラー膜が平行に配置されたエタロンを製造することもできる。第１の実施形態の変形例として、図５を参照して、エタロンの製造方法を説明する。
【００９０】
図５（ｃ）に示す構造のエタロン１７０の製造方法を説明する。エタロン１７０は、エンボスおよび部分透過ミラー膜付基板１５０と部分透過ミラー膜付基板１６０を用意しこれらを接合することにより製造される。
【００９１】
図５（ａ）は、エンボスおよび部分透過ミラー膜付基板１５０を示す図である。基板１５０は、円形の平行平面基板１５１の一方の表面のうち周縁部１５２に、第１の実施形態と同様の手法により複数の微小突起１５３が設けられる。また、平行平面基板１５１の他方の面のうち中心部１５４（周縁部１５２以外の部分）に、誘電体または金属により部分透過ミラー膜１５５（例えば、９９．９％反射、０．１％透過）が設けられる。
【００９２】
図５（ｂ）は、微小突起を有さず部分透過ミラー膜のみを有する部分透過ミラー膜付基板１６０を示す図である。基板１６０は、円形のウェッジ基板１６１の一方の面の中心部（基板１５０の中心部１５４と同等）に、誘電体または金属により部分透過ミラー膜１６２が設けられる。また、ウェッジ基板１６１の反対の面に反射防止膜１６３が設けられる。
【００９３】
図５（ｃ）に示すように、基板１５０と基板１６０とを、基板１５０の複数の微小突起１５３が設けられた面と、基板１６０の部分透過ミラー膜１６２が設けられた面が向かい
合うように接合することにより、エタロン１７０が得られる。基板１５０の複数の微小突起１５３は周縁部１５２に設けられ、基板１６０の部分透過ミラー膜１６２は中心部１５４に設けられているので、複数の微小突起１５３の頂部は、基板１６０の部分透過ミラー膜１６２が設けられた面のうち部分透過ミラー膜１６２が設けられていない部分の基板表面と接触する。基板１５０と基板１６０の接合は、第１の実施形態と同様に基板間に接着剤１７１を塗布することにより行えばよい。
【００９４】
このような製造方法によれば、２つの部分透過ミラー膜１６２を、平行平面基板１５１と略同一の面間隔および平行度で配置されたエタロンを容易に製造することができる。
【００９５】
次に、図５（ｅ）に示すエタロン１９０の製造方法を説明する。エタロン１９０は、エンボスおよび部分透過ミラー膜付基板１５０と部分透過ミラー膜付基板１８０を用意しこれらを接合することにより製造される。
【００９６】
図５（ｄ）は、微小突起を有さず部分透過ミラー膜のみを有する部分透過ミラー膜付基板１８０を示す図である。基板１８０は、平行平面基板１８１の一方の表面の中心部（基板１５０の中心部１５４と同等）に、誘電体または金属により部分透過ミラー膜１８２が設けられる。
【００９７】
図５（ｅ）に示すように、基板１５０と基板１８０を、基板１５０の複数の微小突起１５３が設けられた面と、基板１８０の部分透過ミラー膜が設けられていない側の面とが向かい合うように接合することにより、エタロン１９０が得られる。基板１５０と基板１８０の接合は、第１の実施形態と同様に基板間に接着剤１９１を塗布することにより行えばよい。
【００９８】
このような製造方法によれば、２つの部分透過ミラー膜１６２を、平行平面基板１５１，１８１と略同一の面間隔および平行度で配置されたエタロンを容易に製造することができる。
【００９９】
本実施形態にかかる製造方法は、大気環境学、天文学、地球惑星科学、化学、生命科学あるいは医学などの各種の分野において使用される分光計測装置や分析装置などに用いるナローバンドフィルタや、化学製品、食品、衛生関連製品の製造装置や品質管理装置などに用いるナローバンドフィルタの製造に利用することができる。また、レーザー発信器に組み込むことによってレーザー光の波長選択および狭線化のための光学素子として利用することができる。
【０１００】
＜第２の実施形態＞
本発明の第２の実施形態は、平行に設けられた２枚の部分透過ミラー膜を有するエタロンおよびその製造方法に関する。
【０１０１】
第１の実施形態においては、一方の面に部分透過ミラー膜（例えば、９９．９％反射、０．１％透過する膜）を設け他方の面に複数の微小突起を設けた基板を積層させているが、本実施形態では、部分透過ミラー膜が設けられた基板の間に、両面に複数の微小突起が設けられた基板を挟んで積層する。
【０１０２】
図６は、空隙型エタロン２１０の製造方法を説明する図である。図６（ａ）は、平行平面基板２０２の両面に複数の微小突起２０３が設けられたスペーサー基板２０１の正面図および側面図である。図６（ａ）に示すように、スペーサー基板２０１は、円盤状であり、上面と下面が平行な基板である。スペーサー基板２０１（平行平面基板２０２）の直径は、部分透過ミラー膜付基板２０５の部分透過ミラー膜が設けられない周縁部の幅以下と
する。基板の具体的な大きさや材料は第１の実施形態と同様に設計に応じて適宜決めればよい。
【０１０３】
基板２０１の上下両面には、複数の微小突起２０３が設けられる。この微小突起は、直径１μｍ〜１００μｍ、より好ましくは１０μｍ〜３０μｍの円形であり、１ｃｍ２あたり１〜１０００００個程度、より好ましくは１００〜１０００個設けられる。微小突起２０３の高さは５μｍ〜数１０μｍとする。なお、上面と下面とで、同じ位置に微小突起２０３を設けることが好ましい。力が加えられた時の基板２０１のたわみを抑制し、部分透過ミラー膜間の距離を一定に保てるためである。ただし、上面と下面とで複数の微小突起２０３を設ける位置をずらして、基板に加える力を調整することで基板２０１をたわませて部分透過ミラー膜間の距離を可変とする波長可変エタロン（ファブリ・ペロー干渉計）を製造しても良い。
【０１０４】
スペーサー基板２０１の製造方法は、第１の実施形態におけるエンボスおよび部分透過ミラー膜付基板の製造方法と、部分透過ミラー膜を設ける工程を含まない点を除いて同様である。具体的には、厚さおよび平行度が精密に作られた平行平面基板２０２に対してエッチング加工を施すことによって複数の微小突起２０３を作ればよい。エッチング加工前の平行平面基板２０２の厚さがエタロンの部分透過ミラー膜間の間隔を決定するので、この厚さは製造するエタロンに応じて決定すればよい。
【０１０５】
図６（ｂ）は、部分透過ミラー膜付基板２０５の正面図および側面図である。部分透過ミラー膜付基板２０５は、ウェッジ基板２０６と、ウェッジ基板の２０６の一方の面２０６ａに設けられた反射防止膜２０７および他方の面２０６ｂに設けられた部分透過ミラー膜２０８から構成される。ウェッジ基板２０６は、一方の面２０６ａが他方の面２０６ｂに対して傾斜した構成となっている。反射防止膜２０７や部分透過ミラー膜２０８は、蒸着法やスパッタリング法などを用いて形成すればよい。エタロン２１０の製造のために、図６（ｂ）に示す部分透過ミラー膜付基板２０５を２つ用意する。
【０１０６】
本実施形態においては、図６（ｃ）に示すように２枚のウェッジ基板の部分透過ミラー膜２０８が設けられた面の間に複数の微小突起付のスペーサー基板２０１を挟んで重ね合わせて空隙型エタロン２１０を製造する。図６（ｃ）に示すように、例えば、両面に接着剤を塗布した３つのスペーサー基板２０１を、部分透過ミラー膜付基板２０５の周縁部に１２０度の間隔で配置する。このように配置することで、スペーサー基板２０１の複数の微小突起２０３の頂部は、部分透過ミラー膜付基板２０５の部分透過ミラー膜が設けられた面のうち、部分透過ミラー膜が設けられていない部分の表面と接触するように接合される。このようにして製造することで、２枚の部分透過ミラー膜２０８の間の間隔と平行度を精度良く製造することができる。
【０１０７】
この製造方法によれば、空隙型エタロン２１０を簡易に製造することができる。高精度の空隙型エタロンの従来の製造方法は、ミラー膜を数ｎｍの精度に平行に保つために、精密に研磨されたスペーサーを半導体製造レベルのクリーンルームにおいてオプティカルコンタクト（光学接着）を用いて接合しているが、この作業は熟練を要し歩留まりが低い。本実施形態の製造方法では、ほとんどの異物が複数の微小突起によって形成される空隙（エッチング等により除去された部分）に留まり、複数の微小突起と部分透過ミラー膜側の基板表面の間に異物を挟む確率が低いためクリーンベンチ程度の環境において、非熟練者であっても高い歩留まりを達成できる。そのため、製造コストを半分〜十分の一程度に低減可能である。
【０１０８】
また、基板の両面に部分透過ミラー膜を成膜するタイプのソリッドエタロンは、一般に、厚さを薄くすると面精度が悪くなるため、次数と次数の間の間隔（FSR: Free spectral
range）が狭く、半値全幅（FWMH）が広いため、フィネス（= FSR/FWMH）が小さくなってしまう。また、ソリッドエタロンの従来の製造方法は、数十層の多層膜コーティングを両面に施すために蒸着の歩留まりが低いという欠点がある。
【０１０９】
これに対して、本実施形態の製造方法を用いて製造される空隙型エタロン２１０は、面精度が高く、また、部分透過ミラー膜同士の間隔も狭くできるので、ソリッドエタロンよりも高いフィネスを達成することが可能である。また本実施形態では、部分透過ミラー膜を成膜する際の数十層の多層膜コーティング工程が１回で済む。したがって、基板の両面に部分透過ミラー膜が成膜された従来のソリッドエタロンよりも数割程度の歩留まり向上および製造コスト削減が可能である。
【０１１０】
上記の例では、接着剤を用いて部分透過ミラー膜付基板２０５とスペーサー基板２０１を接合しているが、接着剤を使用せずにボールプランジャなどを用いて基板を押さえつけて部分透過ミラー膜付基板２０５とスペーサー基板２０１とを固定しても良い。この場合、部分透過ミラー膜付基板２０５の周縁部（部分透過ミラー膜が設けられていない部分）と略同形状の、リング型のスペーサー基板を用いることも好ましい。スペーサー基板の位置ズレを抑制できるためである。
【０１１１】
本実施形態にかかる製造方法は、大気環境学、天文学、地球惑星科学、化学、生命科学あるいは医学などの各種の分野において使用される分光計測装置や分析装置などに用いるナローバンドフィルタや、化学製品、食品、衛生関連製品の製造装置や品質管理装置などに用いるナローバンドフィルタの製造に利用することができる。また、レーザー発信器に組み込むことによってレーザー光の波長選択および狭線化のための光学素子として利用することができる。
【符号の説明】
【０１１２】
１０    回折格子
１００  基板（平行平面）１０２  金属膜（ミラー膜）      １０４  フォトレジスト
１０８  微小突起        １１０  エンボスおよびミラー膜付基板  １１２  分割基板
１１４  接着剤  １１５  ミラー膜付基板積層ブロック      １１６  回折格子
１５０  エンボスおよび部分透過ミラー膜付基板            １５１  平行平面基板  
１５２  周縁部  １５３  微小突起        １５４  中心部  １５５  部分透過ミラー膜１６０  部分透過ミラー膜付基板  １６１  ウェッジ基板    １６２  部分透過ミラー膜１６３  反射防止膜              １７０  エタロン        １７１  接着剤
１８０  部分透過ミラー膜付基板  １８１  平行平面基板    １８２  部分透過ミラー膜１９０  エタロン                １９１  接着剤            
２０１  スペーサー基板          ２０２  平行平面基板    ２０３  微小突起
２０５  部分透過ミラー膜付基板  ２０６  ウェッジ基板    ２０７  反射防止膜
２０８  部分透過ミラー膜        ２１０  空隙型エタロン
１０００  平行平面基板          １００２  ミラー膜      １００４  ミラー膜付基板１００６  ミラー膜付基板積層ブロック  １１００  接着剤  １１０２  ビーズ（小球体）
【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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【図１０】
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