(57)【要約】【課題】反射光と透過光に対して異なる回折特性を示す回折格子を提供する。【解決手段】周期的な表面凹凸構造５が形成された透明基板４と、透明基板面上に設けられ、表面凹凸構造とは異なる周期的な表面形状パターンを形成する金属膜１１とを備え、金属膜による反射光においては、表面凸凹構造及び表面形状パターンに応じた回折光が発生し、透明基板を透過する光においては、金属膜の表面形状パターンに応じた回折光が発生する。例えば、透明基板と金属膜の間には、光または電子線などのエネルギービーム照射によりその硬さが変化する有機材料からなる有機材料層６が形成されており、有機材料層は、透明基板の表面凹凸構造とは異なるようにエネルギービーム照射により形成された周期的な硬度変化のパターンを有し、金属膜の表面形状パターンは、有機材料層の硬度変化のパターン７に従って形成されたものである。【選択図】図７
2013044927.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周期的な表面凹凸構造が形成された透明基板と、
前記透明基板面上に設けられ、前記表面凹凸構造とは異なる周期的な表面形状パターンを形成する金属膜とを備え、
前記金属膜による反射光においては、前記表面凸凹構造及び前記表面形状パターンに応じた回折光が発生し、
前記透明基板を透過する光においては、前記金属膜の表面形状パターンに応じた回折光が発生することを特徴とする回折格子。
【請求項２】
前記透明基板と前記金属膜の間に、光または電子線などのエネルギービーム照射によりその硬さが変化する有機材料からなる有機材料層が形成されており、
前記有機材料層は、前記透明基板の表面凹凸構造とは異なるように前記エネルギービーム照射により形成された周期的な硬度変化のパターンを有し、
前記金属膜の表面形状パターンは、前記有機材料層の硬度変化のパターンに従って形成されたものである請求項１に記載の回折格子。
【請求項３】
透明基板と、
前記透明基板面上に設けられ、周期的な表面形状パターンを形成する金属膜と、
前記金属膜の表面形状パターンとは異なる周期的な光吸収変化パターンを有する光吸収層とを備え、
前記金属膜による反射光においては、前記表面形状パターンに応じた回折光が発生し、
前記透明基板を透過する光においては、前記表面形状パターン及び光吸収変化パターンに応じた回折光が発生することを特徴とする回折格子。
【請求項４】
前記透明基板と前記金属膜の間に、光または電子線などのエネルギービーム照射によりその硬さと光吸収が変化する有機材料からなる有機材料層が形成されており、
前記有機材料層は、前記エネルギービーム照射により形成された周期的な硬度変化のパターンを有し、前記金属膜の表面形状パターンは、前記有機材料層の硬度変化のパターンに従って形成されたものであり、
前記有機材料層は、前記硬度変化のパターンとは別に、前記硬度変化のパターンとは異なるパターンの周期的な光吸収変化パターンを有する請求項３に記載の回折格子。
【請求項５】
周期的な表面凹凸構造が形成されている透明基板上に、光または電子線などのエネルギービーム照射により異性化してその硬さが変化する有機材料層を形成する工程と、
前記有機材料層に対し前記エネルギービームを照射して前記表面凹凸構造のパターンとは異なる周期的な硬度変化のパターンを形成する工程と、
シャドウマスクを用いない真空蒸着を行って金属膜を成膜することにより、前記周期的な硬度変化のパターンに対応したパターンを有するとともに、前記透明基板の前記表面凹凸構造に対応した表面凹凸構造を有する金属膜パターンを形成する工程とを有する回折格子の製造方法。
【請求項６】
透明基板上に、光または電子線などのエネルギービーム照射により異性化してその硬さが変化する有機材料層を形成する工程と、
前記有機材料層に対し前記エネルギービームを照射して周期的な硬度変化のパターンを形成する工程と、
シャドウマスクを用いない真空蒸着を行って金属膜を成膜することにより、前記周期的な硬度変化のパターンに対応したパターンを有する金属膜パターンを形成する工程と、
前記金属膜パターンが形成された前記有機材料層に対し前記エネルギービームを照射して前記金属膜パターンとは異なる周期的な光吸収変化パターンを形成する工程とを有する回折格子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、周期的なパターンにより入射光を反射または透過させて、反射光または透過光に当該パターンに応じた所定の回折光を発生させる回折格子、およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザー技術・光技術の発展に伴って、光ディスク装置や光通信システム、バーコード読み取り装置など、様々な光機器・システムが開発され実用化されている。この様な機器・システムには、小型の半導体レーザー素子以外に、受光素子、レンズ、ビームスプリッターなどの光学素子も必須である。
【０００３】
これらの基本的な光学素子のひとつに回折格子がある。回折格子は一方から伝播した光を複数の光に分離する機能があり、透過型と反射型が存在する。通常の回折格子は規則正しい平行線が基板上に設けられているものが多く、単純な回折しか示さない。
【０００４】
ところが、光技術の進展とともにこの様な平行線構造による回折格子では得られないような、複雑な回折光に対する要求が高まり、様々な工夫がされるようになってきた。例えば特許文献１に開示されている回折格子は、その平行線の幅寸法が異なる複数領域を含むように設定され、より複雑な反射光が得られるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−３１６５１７号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】T. Tsujioka et. al., J. Am Chem. Soc., 130, 10740 (2008), Y. Sesumi et. al., Bull. Chem. Soc. Jpn., 83, 756 (2010)
【非特許文献２】T. Tsujioka, J. Mater. Chem., 21, 12639 (2011)
【非特許文献３】T. Tsujioka, A. Matsui, Appl. Phys. Lett., 94 (2009) 013302
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に開示された上述の回折格子は、通常、反射または透過光の一方に対して、所定の回折光が得られるような構造を有しており、透過光と反射光の両方に対して異なる回折作用を持つものではない。
【０００８】
本発明は、反射光と透過光に対して異なる回折特性を示す回折格子、およびその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】
【０００９】
本発明に係る第一の構成の回折格子は、周期的な表面凹凸構造が形成された透明基板と、前記透明基板面上に設けられ、前記表面凹凸構造とは異なる周期的な表面形状パターンを形成する金属膜とを備え、前記金属膜による反射光においては、前記表面凸凹構造及び前記表面形状パターンに応じた回折光が発生し、前記透明基板を透過する光においては、前記金属膜の表面形状パターンに応じた回折光が発生することを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る第二の構成の回折格子は、透明基板と、前記透明基板面上に設けられ、周期的な表面形状パターンを形成する金属膜と、前記金属膜の表面形状パターンとは異なる周期的な光吸収変化パターンを有する光吸収層とを備え、前記金属膜による反射光においては、前記表面形状パターンに応じた回折光が発生し、前記透明基板を透過する光においては、前記表面形状パターン及び光吸収変化パターンに応じた回折光が発生することを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る第一の構成の回折格子の製造方法は、周期的な表面凹凸構造が形成されている透明基板上に、光または電子線などのエネルギービーム照射により異性化してその硬さが変化する有機材料層を形成する工程と、前記有機材料層に対し前記エネルギービームを照射して前記表面凹凸構造のパターンとは異なる周期的な硬度変化のパターンを形成する工程と、シャドウマスクを用いない真空蒸着を行って金属膜を成膜することにより、前記周期的な硬度変化のパターンに対応したパターンを有するとともに、前記透明基板の前記表面凹凸構造に対応した表面凹凸構造を有する金属膜パターンを形成する工程とを有する。
【００１２】
本発明に係る第二の構成の回折格子の製造方法は、透明基板上に、光または電子線などのエネルギービーム照射により異性化してその硬さが変化する有機材料層を形成する工程と、前記有機材料層に対し前記エネルギービームを照射して周期的な硬度変化のパターンを形成する工程と、シャドウマスクを用いない真空蒸着を行って金属膜を成膜することにより、前記周期的な硬度変化のパターンに対応したパターンを有する金属膜パターンを形成する工程と、前記金属膜パターンが形成された前記有機材料層に対し前記エネルギービームを照射して前記金属膜パターンとは異なる周期的な光吸収変化パターンを形成する工程とを有する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、表面凹凸構造および金属膜の表面形状パターンの組合わせにより、反射光と透過光に互いに異なる回折作用が発生して、反射光と透過光で異なる回折を示す回折格子を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態における有機物膜の一例であるジアリールエテン層の分子構造が、光照射によって可逆的に変化する様子を示す図
【図２】微細な表面溝構造を有する透明基板上に形成されたジアリールエテン層の、消色状態での表面平坦化の過程を示す断面模式図
【図３】微細な表面溝構造を有する透明基板上に形成されたジアリールエテン層の、着色状態での時間の経過に伴う状態を示す断面模式図
【図４】ジアリールエテン層における時間の経過に伴う回折光の変化を調べた実験の結果を示すグラフ
【図５】消色状態のジアリールエテン層の平坦化現象の温度依存性を示すグラフ
【図６】ジアリールエテン層の金属蒸着選択性を示す図
【図７】実施の形態１における回折格子及びその製造方法を示す斜視図
【図８】同回折格子による透過光及び反射光に対する回折光強度の測定方法を示す図
【図９】同回折格子による透過光及び反射光に対する回折光強度の測定結果を示す図
【図１０】実施の形態２における回折格子及びその製造方法を示す斜視図
【図１１】同回折格子による回折光の状態を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の回折格子は、上記構成を基本として、下記のようになより具体的な態様をとることができる。
【００１６】
すなわち、本発明の第一の構成の回折格子は、前記透明基板と前記金属膜の間に、光または電子線などのエネルギービーム照射によりその硬さが変化する有機材料からなる有機材料層が形成されており、前記有機材料層は、前記透明基板の表面凹凸構造とは異なるように前記エネルギービーム照射により形成された周期的な硬度変化のパターンを有し、前記金属膜の表面形状パターンは、前記有機材料層の硬度変化のパターンに従って形成されたものである構成とすることができる。
【００１７】
また、本発明の第二の構成の回折格子は、前記透明基板と前記金属膜の間に、光または電子線などのエネルギービーム照射によりその硬さと光吸収が変化する有機材料からなる有機材料層が形成されており、前記有機材料層は、前記エネルギービーム照射により形成された周期的な硬度変化のパターンを有し、前記金属膜の表面形状パターンは、前記有機材料層の硬度変化のパターンに従って形成されたものであり、前記有機材料層は、前記硬度変化のパターンとは別に、前記硬度変化のパターンとは異なるパターンの周期的な光吸収変化パターンを有する構成とすることができる。
【００１８】
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して具体的に説明する。但し、実施の形態についての説明の前に、本発明で用いられる有機材料、つまり、光または電子線などのエネルギービーム照射によりその硬さが変化する有機材料に関して、その技術的な基礎となる自然現象について説明を行う。
【００１９】
図１は、そのような有機材料の一種であるフォトクロミック・ジアリールエテンについて示した化学式であり、光照射によって可逆的に分子構造が変化する様子を示す。（ａ）は、色がついていない消色状態での分子構造を示す。この状態の分子構造に対して紫外線を照射すると、分子構造が（ｂ）の様に変化し、可視光領域で吸収が生じる着色状態となる。逆に着色状態（ｂ）に可視光を照射すると、もとの消色状態（ａ）に戻る。
【００２０】
この様な光異性化を示すフォトクロミック材料は数多く知られているが、図１の材料では、特にアモルファス膜においてそのガラス転移点（Ｔｇ）が大きく変化する。消色状態（ａ）の膜のＴｇは室温付近（３２℃）にあり、着色状態（ｂ）の膜のＴｇは９５℃付近に存在する。この様なＴｇの変化に伴い、図２、図３を参照して以下に説明するような二つの現象が発生する。
【００２１】
図２は、微細な表面凹凸構造を有する透明基板１上に形成された消色状態のジアリールエテン層３が、時間の経過に伴い表面が平坦化し回折光が消失する様子を示す断面模式図である。透明基板１の表面には、微細な周期的表面凹凸構造の一例として、複数本の溝２ａが設けられている。複数本の溝２ａからなる溝構造２上に、図２（ａ）に示すように、ジアリールエテン層３を真空蒸着法により形成する。蒸着直後のジアリールエテン層３は、透明基板１の溝構造２を反映した表面構造を有している。しかし、消色状態であるため、Ｔｇが低い状態なので、ジアリールエテン層３の硬度は柔らかい。微視的に見ると、室温でもこの分子は活発にランダムな方向に運動している状態である。その結果、図２（ｂ）に示すように、徐々に溝２ａを生めて表面が平坦化してジアリールエテン平坦層３ａとなる。
【００２２】
一方、図３は、透明基板１上に形成されたジアリールエテン層が、着色状態に変化させられた状態では、時間が経過しても表面の溝構造が保持されて回折光が維持される様子を示す断面模式図である。すなわち、蒸着直後で、透明基板１の溝構造２に応じた溝構造を有しているジアリールエテン層に紫外線を照射して、図３（ａ）に示すように着色状態としたジアリールエテン着色層３ｂは、Ｔｇが高い状態になり、硬度も上昇する。その結果、図３（ｂ）に示すように、長期間が経過した後も、微細な表面凹凸構造は維持される。ジアリールエテン平坦層３ａの表面では光に対する回折光は消失するが、微細な表面凹凸構造が維持されているジアリールエテン着色層３ｂの表面では、その回折光も維持される。
【００２３】
図４は、時間の経過に伴う回折光の変化を調べた実験の結果を示すグラフである。横軸は時間の経過（ｍｉｎ）を示し、縦軸は、０次回折光に対する±１次回折光の強度の比を、膜形成直後の値で規格化して示す。消色状態の膜の場合の特性線と、着色状態の膜の場合の特性線が示される。消色状態の膜では、室温では１０００分後に当初の約１／１００まで回折効率が低下した。これに対して、着色状態の膜では、１０００分後もほぼ初期の回折効率を維持している。
【００２４】
図５のグラフは、消色状態の膜の平坦化現象の温度依存性を示す。横軸、縦軸は、図４のグラフと同様であり、７℃、２７℃、３０℃、３７℃の場合の特性が示される。このグラフから判るように、平坦化のスピードは温度上昇によって加速される。これは温度を上げることによって、本発明の回折格子の製造効率を向上させることが可能であることを示している。
【００２５】
次に、このジアリールエテン層の表面における光異性化に伴うガラス転移点（Ｔｇ）の変化によって、真空蒸着時の金属蒸着特性が変化することについて述べる。図６（ａ）は、ガラス基板上にアモルファス・ジアリールエテン層を蒸着形成し、「Ｐｈｏｔｏｃｈｒｏｍｉｓｍ」という文字のフォトマスクを介して紫外線照射することで、ジアリールエテン層に形成された当該文字の形状を有する着色異性化パターンを示す。
【００２６】
異性化した部分は可視光に対して吸収が増加し、Ｔｇが高い（硬い）状態となっている。この表面に金属Ｍｇをマスクレス蒸着すると、図６（ｂ）に示すように、着色部分にのみＭｇが堆積しＭｇ膜が形成され、消色部分にはＭｇ膜が形成されない。この金属蒸着選択性と呼ばれる性質は、Ｍｇだけでなく様々な金属に対しても同様に作用する（非特許文献１参照）。したがって、金属蒸着選択性を利用すれば、光照射とマスクレス蒸着を組み合わせるだけで、様々な金属膜を、容易に所望の表面形状パターンに形成することができる。
【００２７】
なお、上述の例では、ジアリールエテン層の消色状態と着色状態に基づいて金属蒸着選択性を制御する場合について述べたが、金属蒸着選択性の制御は、消色状態と着色状態に限られる訳ではない。すなわち、何らかの手段により、蒸着の下地となる膜に硬度変化のパターンを形成することにより、金属蒸着選択性を制御することが可能である。上述のとおり、微視的に見ると、硬度の低い下地膜では、室温でも分子が活発にランダムな方向に運動している状態であり、このような表面には金属が蒸着され難く、一方、硬度の高い下地膜では表面における分子の状態が安定しているので金属が蒸着され易いからである。
【００２８】
金属蒸着選択性を制御するための硬度の設定は、一律には決められないが、金属蒸着に関わる種々の条件に応じた調整が可能である。従って、状況に応じた低硬度及び高硬度の設定に基づいて硬度変化のパターンを形成すれば、それに対応した金属膜の表面形状パターンを得ることが可能である。また、硬度変化は、下地膜の表面の数ｎｍの範囲の領域において存在すればよく、下地膜の厚さ全体に及ぶ必要はない。
【００２９】
なお、以下に記載する実施の形態では、エネルギービーム照射によりその硬さが変化する有機物層の材料として、すべて図１のジアリールエテンを用い、その真空蒸着によって得られたアモルファス膜を用いた場合を例として説明する。但し、本発明はこの材料に限定されることはなく、その原理から明らかなように、光や電子線などのエネルギービーム照射により硬度（及び光吸収）が変化する材料であれば適用可能である。
【００３０】
その様な有機材料の例としては、たとえば図１のジアリールエテンの結晶膜（非特許文献２）や、フォトポリマー（非特許文献３）や、電子線で硬化する電子線レジストなどを挙げることができる。
【００３１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００３２】
＜実施の形態１＞
実施の形態１における回折格子及びその製造方法について、図７〜図１０を参照して説明する。
【００３３】
図７は、回折格子の製造プロセスを示す斜視図である。図２に示したものと同様の透明基板４を、ポリカーボネイト基板により形成した。透明基板４の表面には、微細な表面凹凸構造の一例として、１．６ミクロンピッチ、深さ２００ｎｍの平行の溝５ａからなる溝構造５を設けた。図７（ａ）に示すように、透明基板４上に、真空蒸着法により図１のジアリールエテン層６を膜厚２００ｎｍで形成した。ジアリールエテン層６の表面には、透明基板４表面の溝構造５に対応したジアリールエテン層６の溝７ａからなる溝構造７が形成された。
【００３４】
ジアリールエテン層６の蒸着直後に、図７（ｂ）に示すように全面に紫外線（ＵＶ）照射して、着色状態のジアリールエテン層からなる着色層６ａを形成した。
【００３５】
次に図７（ｃ）に示すように、着色層６ａの表面を、溝７ａの方向とは直交する方向（矢印の方向）に、波長６３５ｎｍの赤色レーザースポット８で走査して一部を消色状態に戻した。これにより、３０ミクロンピッチの消色状態の消色ライン部９による平行線パターンを形成した。この時、残留した着色ライン部１０は高いＴｇ状態で硬い表面を有しており、消色ライン部９は低いＴｇ状態でやわらかい表面となっている。
【００３６】
次に図７（ｄ）に示すように、シャドウマスク無しで金属マグネシウムの真空蒸着を行ったところ、着色ライン部１０の上にのみＭｇ膜１１が形成された。この時ジアリールエテン層６の表面には溝構造７が存在するので、Ｍｇ膜１１の表面にもそれに対応した溝構造が反映されている。
【００３７】
以上のような工程により、本実施の形態の一例である回折格子を得た。すなわち、この回折格子は、周期的な溝構造５が形成された透明基板４を有し、透明基板４上には、ジアリールエテン層６が設けられて、溝構造５とは異なる硬度変化のパターンを形成している。ジアリールエテン層６上にはＭｇ膜１１が形成され、ジアリールエテン層６の硬度変化に対応した表面形状パターンが形成されている。
【００３８】
次に、この回折格子による透過光及び反射光に対する回折光強度を測定した結果について述べる。実験は、図８に示すように、上記回折格子に対して、ＨｅＮｅレーザーからの波長６３３ｎｍ、ランダム偏光状態のレーザーを照射し、透過光及び反射光に対する回折光強度の室温における時間変化を測定した。図８に示すように、反射光についてはＸ−Ｙ軸を、透過光についてはＸ’−Ｙ’軸を用い、各軸における±１次回折光強度を測定した。
【００３９】
この回折格子によれば、Ｘ軸、Ｘ’軸方向においては、Ｍｇ膜１１の平行線（表面形状パターン）に基づく回折光が発生する。一方、Ｙ軸、Ｙ’軸 方向においては、透明基板４の溝構造７に基づく回折光が発生する。測定の結果を図９に示す。横軸は時間の経過、縦軸は規格化回折効率（１ｓｔ／０ｔｈ）である。図９の上部のグラフは反射光における規格化回折効率、下部のグラフは透過光における規格化回折効率を示す。
【００４０】
図９の上部のグラフに示されるように、反射光に対してはＸ軸、Ｙ軸の両方に回折光が生じ、その回折効率は３００分後も変化がなく保持されている。これは、Ｘ軸方向の回折光は、Ｍｇ膜１１の表面の反射によるものであるからである。Ｙ軸方向の回折光も、透明基板４の溝構造７を反映したＭｇ膜１１表面の微細構造によるものであるため、時間の経過による変化は生じない。これに対して透過光については、図９の下部に示すように、Ｍｇ膜１１の平行線に基づくＸ’軸方向の回折効率には変化がないが、溝構造７に基づくＹ’ 軸方向の回折効率は時間とともに大幅に低下し、３００分後には初期の３０％以下となった。
【００４１】
上述の例では、透明基板４の溝構造７及びＭｇ膜１１ともに、周期的パターンが平行線であったが、本発明はこれに限定されることなく様々な周期的パターンを適用できる。周期的パターンを有する回折シートを用意し、図７のプロセスの全面紫外線照射時（ａ）に、この回折シートをフォトマスクとして用いると、ジアリールエテン層６表面に回折シートのパターンに対応した着色異性化パターンが形成される。
【００４２】
次に、着色異性化パターンが形成されたジアリールエテン層６に、真空蒸着法によりマグネシウムをシャドウマスク無しで蒸着すると、着色異性化部分にのみＭｇ膜が形成される。得られたサンプルを室温で３００分放置する。その後、図８を参照した上述の説明と同様に、赤色レーザーを照射し反射光及び透過光に対する観察すると、透過光に対しては、周期的溝構造による０次光に対応する箇所に単一の回折パターンが観察された。一方、反射光に対しては、０次及び±１次光に該当する箇所それぞれに回折パターンが観察された。このように、平行線とは異なる周期的パターンの例においても、反射光と透過光において回折が異なる回折格子が得られた。
【００４３】
本実施の形態の回折格子の一般的な構成としては、周期的な表面凹凸構造が形成された透明基板と、透明基板面上に設けられ、表面凹凸構造とは異なる周期的な表面形状パターンを形成する金属膜とを備えていればよい。それにより、金属膜による反射光においては、表面凹凸構造及び表面形状パターンに応じた回折光が発生し、透明基板を透過した光においては、金属膜の表面形状パターンに応じた回折光が発生する。
【００４４】
すなわち、透明基板は、周期的な溝構造に限らず、周期的な表面凹凸構造が形成されて、それにより、回折作用に寄与するものであればよい。金属膜の表面形状パターンを形成するための、より具体的な構成としては、透明基板と金属膜の間に、光または電子線などのエネルギービーム照射によりその硬さが変化する有機材料からなる有機材料層が形成される。有機材料層は、透明基板の表面凹凸構造とは異なる周期的な硬度変化のパターンを有し、金属膜の表面形状パターンは、有機材料層の硬度変化のパターンに従って形成されたものである。
【００４５】
＜実施の形態２＞
実施の形態２における回折格子及びその製造方法について、図１０〜図１１を参照して説明する。この実施の形態では、実施の形態１で利用した平坦化効果は用いない。
【００４６】
先ず、図１０（ａ）に示すような平坦面を有する透明基板１２の上面に、（ｂ）に示すように、実施の形態１と同様にジアリールエテンを真空蒸着法により蒸着し、消色状態のアモルファス状態のジアリールエテン層１３を形成する。
【００４７】
次に（ｃ）に示すように、実施の形態１と同様にＵＶレーザー走査を行い、平行な複数本の着色異性化ライン１４を形成する。元の消色状態部分１５は、Ｔｇが低い状態で表面は柔らかいが、着色異性化ライン１４の部分は、Ｔｇが高い状態で硬い表面となっている。
【００４８】
着色異性化ライン１４が形成された透明基板１２の表面に、（ｄ）に示すように、マグネシウムを蒸着マスクを使用せずに蒸着する。それにより、着色異性化ライン１４の部分にのみＭｇ膜１６が成膜されて、平行線からなるＭｇ膜１６のラインパターンが形成される。次に（ｅ）に示すように、ＵＶレーザーで、Ｍｇ膜１６のラインパターンとは直交する方向に走査することにより、平行な複数本のラインからなる着色異性化パターン１７が形成される。
【００４９】
以上のような工程により、本実施の形態の一例である回折格子を得た。すなわち、この回折格子の構成では、透明基板１２上にジアリールエテン層１３が形成され、ジアリールエテン層１３上に形成されたＭｇ膜１６は、ジアリールエテン層１３の周期的な硬度変化のパターンに対応した表面形状パターンを有する。ジアリールエテン層１３にはさらに、硬度変化のパターンとは異なる周期的な光吸収変化パターン１７が設けられている。
【００５０】
この回折格子に対して赤色レーザーを入射させたときの、反射光及び透過光における回折光の様子を図１１に示す。同図において、反射光についてはＸ−Ｙ軸に、透過光についてはＸ’−Ｙ’軸に±１次回折光強度が示される。
【００５１】
反射光はＭｇラインパターン１６によって生じるので、Ｘ方向にのみ回折光が生じる。一方透過光に対しては、ジアリールエテンの着色状態は赤色に対して吸収を有するのでＭｇラインパターン１６に加え着色異性化パターン１７の吸収も加味される。その結果、Ｘ’方向に加えＹ’方向の回折も生じることになる。
【００５２】
すなわち、実施の形態１では、透過光より反射光に対してより複雑な回折を示す回折格子が得られたが、この実施の形態２では、反射光より透過光に対してより複雑な回折を示す回折格子が得られることになる。
【００５３】
ジアリールエテンは赤色レーザーに対して消色反応が生じるので、この着色異性化パターンは徐々に消えていくことになる。しかし、この問題点に対しては、消色反応感度が小さい（望ましくは反応しない）材料を用いれば解決できる。また以上の記載では平行ラインパターンのみ説明したが、実施の形態１と同様に様々なパターンの組み合わせを利用可能である。
【００５４】
本実施の形態の回折格子の一般的な構成としては、透明基板と、透明基板面上に設けられ、周期的な表面形状パターンを形成する金属膜と、金属膜の表面形状パターンとは異なる周期的な光吸収変化パターンを有する光吸収層とを備えていればよい。それにより、金属膜による反射光においては、表面形状パターンに応じた回折光が発生し、透明基板を透過した光においては、表面形状パターン及び光吸収変化パターンに応じた回折光が発生する。
【００５５】
金属膜の表面形状パターンを形成するための、より具体的な構成としては、透明基板と金属膜の間に、光または電子線などのエネルギービーム照射によりその硬さが変化する上述のような有機材料からなる有機材料層が形成される。有機材料層には周期的な硬度変化のパターンが形成され、金属膜の表面形状パターンは、有機材料層の硬度変化のパターンに従って形成される。有機材料層が、光または電子線などのエネルギービーム照射により、硬さの変化とともに光吸収も変化することにより、有機材料層に、硬度変化のパターンとは異なる周期的な光吸収変化パターンを形成することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明によれば、反射光と透過光に対して異なる回折特性を示す回折格子を容易に得ることができ、光ディスク装置、光通信システム、バーコード読み取り装置など、様々な光機器・システムに用いる回折格子として有用である。
【符号の説明】
【００５７】
１、４、１２  透明基板
２、５、７  溝構造
２ａ、５ａ、７ａ  溝
３、６、１３  ジアリールエテン層
３ａ  ジアリールエテン平坦層
３ｂ  ジアリールエテン着色層
８  赤色レーザースポット
９  消色ライン部
１０  着色ライン部
１１、１６  Ｍｇ膜
１４  着色異性化ライン
１５  消色状態部分
１７  着色異性化パターン
【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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【図１１】
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