(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マスター回折格子の格子溝の表面にレプリカ基板に反転接着させる金属膜を形成し、該金属膜とレプリカ基板とを接着剤を介して密着させた後に該レプリカ基板をマスター回折格子から剥離させ、前記金属膜を前記レプリカ基板に反転接着させることで格子面が形成されてなるレプリカ回折格子において、
前記金属膜は、前記マスター回折格子の格子面に金薄膜、前記金薄膜よりも薄い第１アルミニウム薄膜、前記金薄膜よりも厚い第２アルミニウム薄膜を順に真空蒸着することにより形成され、
前記第１アルミニウム薄膜の前記第２アルミニウム薄膜との接合面には酸化膜が形成されていることを特徴とするレプリカ回折格子。
【請求項２】
マスター回折格子の格子溝の表面にレプリカ基板に反転接着させる金属膜を形成し、その金属膜とレプリカ基板とを接着剤を介して密着させた後に両者を剥離させ、前記金属膜を前記レプリカ基板に反転接着させることでレプリカ回折格子を製造する方法において、
前記金属膜は、前記マスター回折格子の格子面に金薄膜、前記金薄膜よりも薄い第１アルミニウム薄膜、前記金薄膜よりも厚い第２アルミニウム薄膜を順に真空蒸着することにより形成され、
前記第１アルミニウム薄膜の上に第２アルミニウム薄膜を蒸着する前に前記第１アルミニウム薄膜の表面に酸化膜を形成させたことを特徴とするレプリカ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、特に光通信機器の分光技術に用いられるレプリカ回折格子及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、回折格子を量産する際に、オリジナルのマスター回折格子からネガマスター回折格子を製作し、このネガマスター回折格子からレプリカ回折格子を製作する手法が広く採用されている。特許文献１などの記載に基づき、その手法を概略的に説明する。
【０００３】
まず、ガラス基板の一面にアルミニウムなどの金属を蒸着して金属層を形成し、該金属層に格子溝を形成することによりマスター回折格子を製作する。このマスター回折格子を母型として、その格子面に薄い油膜からなる離型剤層を形成し、その上に金属薄膜を形成する。続いて、この金属薄膜上にエポキシ樹脂等からなる接着剤を介してガラス基板を接着し、接着剤が硬化した後、ガラス基板をマスター回折格子より剥離させる。これにより、格子溝が形成された金属薄膜が裏返し状態でガラス基板側に移り、ネガマスター回折格子（レプリカ回折格子）が完成する。
続いて、このネガマスター回折格子を母型として上記した作業を繰り返すことにより、マスター回折格子と同じ形状の格子溝が転写された金属薄膜を有するレプリカ回折格子が得られる。
【０００４】
前記金属薄膜にはレプリカ回折格子の分光波長域に応じてアルミニウム、白金、金等の金属を用いることができるが、特に光通信機器の分光波長域である近赤外から遠赤外領域では、その領域における反射率が高い金（Au）が金属膜として用いられる。
また、近赤外から遠赤外までの高波長域で高い分解能を得るためにはアスペクト比が大きい回折格子を用いる必要がある。このような高アスペクト比のレプリカ回折格子を製造する場合は、金属薄膜の膜厚を大きくしなければならない。
【０００５】
ところが、金属薄膜の膜厚が大きいと蒸着時間が長くなる。金は融点が高いため、蒸着時間が長くなると、真空蒸着装置内の温度が大きく上昇する。この結果、ネガマスター回折格子の樹脂層（接着剤）が変形し、レプリカ回折格子の加工精度が低下してしまう。
【０００６】
一方、アルミニウムは金に比べて融点が低いため、金属薄膜を金薄膜とアルミニウム薄膜の積層構造とすることにより、金属薄膜の膜厚を確保しつつ蒸着時の温度上昇を抑えることができる。しかし、金薄膜の上にアルミニウム薄膜を蒸着すると、金とアルミニウムが合金化するため、金薄膜の反射率が低下するという問題がある。
【特許文献１】特開平７−２６１０１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、格子面の加工精度の低下及び金薄膜の反射率の低下を抑えることができるレプリカ回折格子及びそ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に係るレプリカ回折格子は、
マスター回折格子の格子溝の表面にレプリカ基板に反転接着させる金属膜を形成し、該金属膜とレプリカ基板とを接着剤を介して密着させた後に該レプリカ基板をマスター回折格子から剥離させ、前記金属膜を前記レプリカ基板に反転接着させることで格子面が形成されてなり、
前記金属膜は、前記マスター回折格子の格子面に金薄膜、前記金薄膜よりも薄い第１アルミニウム薄膜、前記金薄膜よりも厚い第２アルミニウム薄膜を順に真空蒸着することにより形成され、
前記第１アルミニウム薄膜の前記第２アルミニウム薄膜との接合面には酸化膜が形成されていることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係るレプリカ回折格子の製造方法は、
マスター回折格子の格子溝の表面にレプリカ基板に反転接着させる金属膜を形成し、その金属膜とレプリカ基板とを接着剤を介して密着させた後に両者を剥離させ、前記金属膜を前記レプリカ基板に反転接着させることでレプリカ回折格子を製造する方法であって、
前記金属膜は、前記マスター回折格子の格子面に金薄膜、前記金薄膜よりも薄い第１アルミニウム薄膜、前記金薄膜よりも厚い第２アルミニウム薄膜を順に真空蒸着することにより形成され、
前記第１アルミニウム薄膜の上に第２アルミニウム薄膜を蒸着する前に前記第１アルミニウム薄膜の表面に酸化膜を形成させたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
アルミニウムは金に比べて融点が低いため、金属薄膜を金薄膜とアルミニウム薄膜の積層構造とすることにより、金属薄膜の膜厚を確保しつつ蒸着時の温度上昇を抑えることができる。しかし、金薄膜の上にそのままアルミニウム薄膜を蒸着すると金とアルミニウムが合金化し、金薄膜の反射率が低下してしまう。これに対して、本発明のレプリカ回折格子は、金薄膜に比べて膜厚が小さい第１アルミニウム薄膜を蒸着した後、第２アルミニウム薄膜を蒸着する前に前記第１アルミニウム薄膜の表面に酸化膜を形成させた。このため、金とアルミニウムが合金化する領域を金薄膜と第１アルミニウム薄膜との界面付近にとどめることができ、レプリカ回折格子の格子面となる金薄膜の表面の反射特性を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明に係るレプリカ回折格子の一実施例について図１から図３を用いて説明する。
まず、本実施例のレプリカ回折格子１０のマスター回折格子となるネガマスター回折格子１２の製造手順を図３を用いて説明する。なお、ネガマスター回折格子の製造手順は従来とほぼ同じである。
【００１２】
石英ガラス等である平面ガラス基板にフォトレジスト層をコーティングし、ホログラフィック露光法などにより格子溝に相当するフォトレジストパターンを形成する。次に、そのレジストパターンをマスクとしてイオンビームエッチング等により溝断面形状が所定のブレーズ角度の鋸歯形状となるように格子溝を形成する。これにより、ネガマスター回折格子１２の母型としてのマスター回折格子１１が完成する。
【００１３】
上記マスター回折格子１１を母型として、その格子面に薄い油膜からなる離型剤層１３を形成し(図３（a）の状態）、その上に例えばアルミニウムの薄膜１４を形成する(図３（ｂ)の状態）。このアルミニウム薄膜１４上に接着剤１５を介してレプリカ基板１６を接着し(図３(ｃ),(ｄ)の状態)、接着剤１５が硬化した後、レプリカ基板１６を剥離させることによりマスター回折格子１１の格子溝が反転転写された格子溝を有するネガマスター回折格子１２を得る(図３（e）の状態)。離型剤層１３で剥離されたネガマスター回折格子１２のアルミニウム薄膜１４は、空気との接触により表面に酸化膜(図示せず)が形成される。
【００１４】
次に、レプリカ回折格子１０の製造手順について図１を用いて説明する。レプリカ回折格子１０は上述のネガマスター回折格子１２を基にして製造されるため、以下の説明ではネガマスター回折格子１２をマスター回折格子１２とする。
まず、マスター回折格子１２の格子面に、膜厚が０．２μｍ程度の金（Au）の薄膜２１を真空蒸着によって形成する（図１(a)の状態）。続いて、金薄膜２１の上に真空蒸着によって膜厚が０．０１μｍ程度の第１アルミニウム薄膜２２を形成する。
この後、金薄膜２１及び第１アルミニウム薄膜２２を有するマスター回折格子１２を真空蒸着室から取り出して大気中にさらし、第１アルミニウム薄膜２２の表面に酸化膜（Al2O3）２３(図２参照)を形成させる。この後（図１(b)の状態）、再び真空蒸着室に戻し、膜厚が約２μｍの第２アルミニウム薄膜２４を形成する（図１(ｃ)の状態）。
【００１５】
続いて、マスター回折格子１２と同サイズのフロートガラス基板２５を用意し、一方の面（格子面となる側の面）を洗浄した後に接着剤（熱硬化性エポキシ樹脂）２６を厚みがほぼ均一となるように塗布する（図１(ｄ)の状態）。そして、この接着剤２６を介してフロートガラス基板２５と前記マスター回折格子１２とを貼り合わせ、適度な圧力で押しつける。これにより、接着剤２６は第２アルミニウム膜２４の断面鋸歯形状の溝を埋めるように広がる（図１(e)の状態）。なお、マスター回折格子１２及びフロートガラス基板２５の周囲にはみ出した接着剤２６はアルコールで拭き取る。
【００１６】
この後、接着剤２６を介して接続されたマスター回折格子１２とフロートガラス基板２５を高温槽に収容し、例えば８０℃、２４時間の条件で加熱し、接着剤２６の硬化を促進させる。そして、接着剤２６が充分に硬化した後、酸化膜を境にしてフロートガラス基板２５をマスター回折格子１２から引き剥がす。これにより、表面が断面鋸歯形状に成形された金薄膜２１及びその下層のアルミニウム薄膜２２，２４が接着剤２６を介してフロートガラス基板２５に接着した状態で剥離される（図１(f)、(g)の状態）。この結果、マスター回折格子１２の格子溝を反転転写した格子溝、つまり、上述の母型としてのマスター回折格子１１の格子溝を転写した格子溝を有するレプリカ回折格子１０が完成する。
【００１７】
本実施例のレプリカ回折格子１０はフロートガラス基板２５の上に接着剤２６を介して第２アルミニウム薄膜２４、第１アルミニウム薄膜２２、金薄膜２１が順に積層された構造を有している。第２アルミニウム薄膜２４、第１アルミニウム薄膜２２、金薄膜２１から本発明の金属薄膜３１が構成されている。このように、金属薄膜３１を、金薄膜２１、第１及び第２アルミニウム薄膜２２，２４からなる三層構造にしたため次の効果を奏する。
【００１８】
金属薄膜３１の表面、つまりレプリカ回折格子１０の格子面に金薄膜２１を設けたことにより、近赤外から遠赤外の高波長領域の光に対して優れた反射率を有する回折格子を提供することができる。
また、金属薄膜３１の表面のみを金とし、その他の部分を金よりも融点が低いアルミニウムから構成したため、融点が高い金の蒸着時間を短くすることができる。従って、金属薄膜３１をマスター回折格子(ネガマスター回折格子)１２に生成する際の過度な温度上昇を抑えることができ、マスター回折格子１２の接着剤１５の変形を防止できる。
【００１９】
また、金薄膜２１の上に蒸着するアルミニウム薄膜を第１及び第２アルミニウム薄膜２２，２４から構成し、第１及び第２アルミニウム薄膜２２，２４の間に酸化膜２３を介在させた。このため、金薄膜２１と合金化するアルミニウム薄膜を第１アルミニウム薄膜２２だけに止めることができ、第２アルミニウム薄膜２４が金薄膜と合金化することを防止できる。
また、第１アルミニウム薄膜２２の厚さ寸法を金薄膜２１の厚さ寸法よりも非常に小さくしたことにより、合金化が金薄膜２１の表面（レプリカ回折格子の格子面となる面）に達することがない。このため、金属薄膜３１を金薄膜２１と第１及び第２アルミニウム薄膜２２，２４から構成したことにより金薄膜２１の反射特性が低下することがない。
【００２０】
更に、第２アルミニウム薄膜２４と金薄膜２１とが合金化しないことから、第２アルミニウム薄膜２４の厚さ寸法を充分に大きくすることができ、この結果、金属薄膜３１全体の厚さ寸法を大きくすることができる。
図２は、本実施例のレプリカ回折格子１６の断面の部分Aの拡大図である。図２中、符号Bは金薄膜２１と第１アルミニウム薄膜２２の接合部分で合金化した部分を示す。図２に示すように、合金化した部分Bは金薄膜２１の表面に達していない。このため、金薄膜２１の表面の反射率が低下することはない。また、図２に示すように、第１アルミニウム薄膜２２の酸化膜２３は第２アルミニウム薄膜２４との境界に接して現れる。
【００２１】
なお、上記実施例は本発明の一実施例にすぎず、本発明の趣旨の範囲で適宜変更、修正、追加を行っても本願特許請求の範囲に包含されることは明らかである。例えば上記実施例では、マスター回折格子からネガマスター回折格子を一旦作製し、このネガマスター回折格子をマスター回折格子としてレプリカ回折格子を複製したが、マスター回折格子から本発明の製造方法によって直接的にレプリカ回折格子を複製することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施例であるレプリカ回折格子の製造工程を示す概略断面図。
【図２】図１の（ｄ）の概略断面図の一部を拡大して示す図。
【図３】マスター回折格子(ネガマスター回折格子）の製造工程を示す概略断面図。
【符号の説明】
【００２３】
１０…レプリカ回折格子
１１…マスター回折格子
１２…ネガマスター回折格子(マスター回折格子）
１３…離型剤
１５…接着剤
１６…レプリカ基板
２１…金薄膜
２２…第１アルミニウム薄膜
２３…酸化膜
２４…第２アルミニウム薄膜
２５…フロートガラス基板
２６…接着剤
【図１】
0004973367.tif 000002
【図２】
0004973367.tif 000003
【図３】
0004973367.tif 000004