特許 7547637 回折格子の製造方法および複製回折格子の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-08-30

(45)【発行日】2024-09-09

(54)【発明の名称】回折格子の製造方法および複製回折格子の製造方法

(51)【国際特許分類】

   G02B 5/18 20060101AFI20240902BHJP

   B81C 1/00 20060101ALI20240902BHJP

【ＦＩ】

G02B5/18

B81C1/00

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2023533470

(86)(22)【出願日】2022-06-02

(86)【国際出願番号】 JP2022022546

(87)【国際公開番号】W WO2023281950

(87)【国際公開日】2023-01-12

【審査請求日】2023-12-13

(31)【優先権主張番号】P 2021111419

(32)【優先日】2021-07-05

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】501387839

【氏名又は名称】株式会社日立ハイテク

(74)【代理人】

【識別番号】110002066

【氏名又は名称】弁理士法人筒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】八重樫 健太

(72)【発明者】

【氏名】江畠 佳定

(72)【発明者】

【氏名】青野 宇紀

【審査官】鈴木 玲子

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１９／１３０８３５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１４／１４８１１８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開昭５９－６５８１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０２０／０２１９８９（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０２Ｂ ５／１８

Ｂ８１Ｃ １／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

（ａ）凹部および凸部が交互配置された形状を成すパターンを、その表面に有するウェハを準備する工程、
（ｂ）前記（ａ）工程後、前記ウェハの表面上に金属膜を形成し、前記金属膜の表面の一部に前記パターンの形状が転写された第１転写領域を形成する工程、
（ｃ）前記（ｂ）工程後、前記ウェハから前記金属膜を取り外す工程、
（ｄ）前記（ｃ）工程後、接着剤を介して第１ガラス製基板に前記金属膜の裏面を接着する工程、
（ｅ）その中央部に第１開口部を有する第１拘束治具と、その中央部に第２開口部を有する第２拘束治具とを準備する工程、
を備え、
前記（ｄ）工程は、真空雰囲気内で行われ、
前記接着剤を介して接着する前記金属膜の裏面および前記第１ガラス製基板の接着面は、互いに平坦面であり、
前記（ｄ）工程は、前記第１転写領域が、平面視において前記第１開口部および前記第２開口部の各々の内部に位置するように、前記第１転写領域の周囲の前記金属膜が、前記第１拘束治具および前記第２拘束治具によって挟み込まれた状態で行われ、
前記第１開口部および前記第２開口部の各々の平面形状は、多角形状を成し、
前記第１開口部の各角部および前記第２開口部の各角部には、前記第１開口部および前記第２開口部と一体化した穴が設けられ、
前記金属膜の平面形状は、多角形状を成し、
前記（ｄ）工程では、前記金属膜の各角部は、平面視において、前記第１開口部および前記第２開口部の各々の前記穴の内部に位置している、回折格子の製造方法。

【請求項3】

請求項１に記載の回折格子の製造方法において、
（ｆ）前記第１ガラス製基板に荷重を印加するための荷重印加部材を準備する工程、
を更に備え、
前記（ｄ）工程は、前記金属膜の裏面に前記接着剤が設けられ、且つ、前記第１ガラス製基板が前記金属膜の裏面から物理的に離れた位置に設けられた状態から、前記荷重印加部材によって、前記第１ガラス製基板を前記金属膜の裏面へ向かって押し付けることで行われる、回折格子の製造方法。

【請求項5】

（ａ）凹部および凸部が交互配置された形状を成すパターンを、その表面に有するウェハを準備する工程、
（ｂ）前記（ａ）工程後、前記ウェハの表面上に金属膜を形成し、前記金属膜の表面の一部に前記パターンの形状が転写された第１転写領域を形成する工程、
（ｃ）前記（ｂ）工程後、前記ウェハから前記金属膜を取り外す工程、
（ｄ）前記（ｃ）工程後、接着剤を介して第１ガラス製基板に前記金属膜の裏面を接着する工程、
（ｅ）その中央部に平面視において円形状の第３開口部を有し、且つ、平面視において円形状を成す第３拘束治具を準備する工程、
（ｆ）その中央部に平面視において円形状の第４開口部を有する第１固定板と、平面視において円形状の第２ガラス製基板と、前記第１ガラス製基板に荷重を印加するための荷重印加部材と、を準備する工程、
を備え、
前記（ｄ〉工程は、真空雰囲気内で行われ、
前記接着剤を介して接着する前記金属膜の裏面および前記第１ガラス製基板の接着面は、互いに平坦面であり、
前記（ｄ）工程は、前記第１転写領域が、平面視において前記第３開口部の内部に位置するように、前記第３拘束治具が、前記第１転写領域の周囲の前記金属膜の裏面上に設置された状態で行われ、
前記第２ガラス製基板は、前記第４開口部の内部に設けられ、
前記第１転写領域の周囲の前記金属膜は、前記第３拘束治具と前記第１固定板との間で固定され、
前記（ｄ）工程は、前記金属膜の表面が前記第２ガラス製基板に対向するように、前記金属膜が第２ガラス製基板上に設置され、前記金属膜の裏面に前記接着剤が設けられ、且つ、前記第１ガラス製基板が前記金属膜の裏面から物理的に離れた位置に設けられた状態から、前記荷重印加部材によって、前記第１ガラス製基板を前記金属膜の裏面へ向かって押し付けることで行われる、回折格子の製造方法。

【請求項8】

請求項１または５に記載の回折格子の製造方法において、
前記（ｂ）工程では、前記金属膜は、前記パターンの前記凹部を埋め込み、且つ、前記パターンの前記凸部を覆うように、メッキ法によって前記ウェハの表面上に形成される、回折格子の製造方法。

【請求項9】

請求項１または５に記載の回折格子の製造方法において、
前記接着剤は、前記金属膜と前記第１ガラス製基板とを熱処理不要で接着可能な材料からなる、回折格子の製造方法。

【請求項10】

請求項１または５に記載の回折格子の製造方法において、
前記パターンの形状は、正弦波形状、矩形形状、三角形状またはプレーズ形状である、回折格子の製造方法。

【請求項11】

請求項１または５に記載の回折格子の製造方法において、
（ｈ）前記（ｂ）工程と前記（ｃ）工程との間に、前記第１転写領域を含む前記金属膜の表面上に、前記金属膜を構成する材料よりも光の反射率が高い材料からなる第１反射膜を形成する工程、
を更に備えた、回折格子の製造方法。

【請求項12】

請求項１または５に記載の回折格子の製造方法によって製造され、且つ、前記接着剤を介して接着された前記第１ガラス製基板および前記金属膜を有する回折格子を型として用いることで行われる複製回折格子の製造方法であって、
（ｉ）樹脂膜と、前記樹脂膜の裏面に接着された第３ガラス製基板とを準備する工程、
（ｊ）前記（ｉ）工程後、前記第１転写領域を含む前記金属膜の表面上に前記樹脂膜を押し付けることで、前記樹脂膜の表面の一部に前記第１転写領域の形状が転写された第２転写領域を形成する工程、
（ｋ）前記（ｊ）工程後、前記金属膜から前記樹脂膜および前記第３ガラス製基板を取り外す工程、
を備えた、複製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、回折格子の製造方法、および、その回折格子を型として用いて行われる複製回折格子の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

回折格子は、分析装置の分光器などに使用され、様々な波長が混ざった光（白色光）を狭帯域の波長毎に分けるための光学素子である。回折格子の表面には、微細な溝が刻まれ、微細な溝の表面には、反射膜が蒸着されている。

【0003】

従来、ルーリングエンジンなどの加工機械を用いて、金属膜を成膜したガラス製基板に溝を刻線することで、マスタ回折格子を作製し、このマスタ回折格子に刻線された溝形状を、樹脂膜または金属膜に転写することで、複製回折格子を製造する方法が実施されてきた。

【0004】

近年、回折格子の製造技術には、レーザの二光束干渉を使用したホログラフィック露光を用いた方法がある。ホログラフィック露光を用いた方法では、シリコンウェハ上に塗布したフォトレジストにホログラフィック露光を行うことによって、回折格子が製造される。

【0005】

また、近年では、半導体製造技術も回折格子の製造技術として用いられている。例えば特許文献１には、半導体製造に使用されている露光装置と、エッチング処理とを用いて、回折格子作製用の位相シフトマスクを製造する技術が開示されている。特許文献１では、レジストパターンをマスクとした高密度プラズマエッチングによってガラス製基板をエッチングし、更にガラス製基板にウェットエッチングを行うことで、ガラス製基板に凹凸形状を形成する技術が開示されている。

【0006】

特許文献２には、低圧力高密度プラズマエッチングなどの異方性ドライエッチング法を用いて、レジスト上に形成された凹凸形状をガラス製基板に転写することで、正弦波形状光学格子を製造する方法が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】特開平１１－２２３７１４号公報

【文献】特開２００３－１７２６３９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

従来技術では、シリコンウェハ上に作成した凹凸形状を樹脂膜に転写する際に、シリコンウェハの反りも転写されているので、高い面精度が実現できないという課題がある。また、特許文献１および特許文献２に開示されている高密度プラズマエッチングを用いた方法では、反りのないシリコンウェハまたはガラス製基板を準備することは困難である。

【0009】

また、シリコンウェハのサイズが大きくなると、シリコンウェハの反りも大きくなるので、回折格子の大面積化が行い難いという課題もある。

【0010】

一方で、シリコンウェハの反りを抑制するために、シリコンウェハに荷重をかけて転写することで、回折格子の凹凸形状を樹脂膜に転写する方法も検討された。しかし、回折格子の周辺部が自由端になっている場合、回折格子と樹脂膜とを接着させるための接着剤が収縮し、しわが発生していた。従って、高い面精度が実現できないという課題があった。

【0011】

本願の主な目的は、高い面精度および大面積化が可能となる回折格子を提供することにある。その他の課題および新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになる。

【課題を解決するための手段】

【0012】

一実施の形態おける回折格子の製造方法は、（ａ）凹部および凸部が交互配置された形状を成すパターンを、その表面に有するウェハを準備する工程、（ｂ）前記（ａ）工程後、前記ウェハの表面上に金属膜を形成し、前記金属膜の表面の一部に前記パターンの形状が転写された第１転写領域を形成する工程、（ｃ）前記（ｂ）工程後、前記ウェハから前記金属膜を取り外す工程、（ｄ）前記（ｃ）工程後、接着剤を介して第１ガラス製基板に前記金属膜の裏面を接着する工程、を備える。

【発明の効果】

【0013】

一実施の形態によれば、高い面精度および大面積化が可能となる回折格子を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】実施の形態１における回折格子の製造方法の概要を示す断面図である。

【図2】実施の形態１における拘束治具を示す平面図である。

【図3】実施の形態１における拘束治具および金属膜を示す斜視図である。

【図4】実施の形態１におけるベース板を示す斜視図である。

【図5】実施の形態１における下側固定板を示す斜視図である。

【図6】実施の形態１における上側固定板を示す斜視図である。

【図7】実施の形態１における荷重印加板を示す斜視図である。

【図8】実施の形態１における接着治具に金属膜を設置する過程を示す斜視図である。

【図9】実施の形態１における接着治具に金属膜が設置された状態を示す斜視図である。

【図10】実施の形態１における接着治具に金属膜が設置された状態を示す断面図である。

【図11】実施の形態１における接着治具に金属膜が設置された状態を示す断面図である。

【図12】実施の形態１における複製回折格子の製造方法の概要を示す断面図である。

【図13】実施の形態２における回折格子の製造方法の概要を示す断面図である。

【図14】実施の形態２における拘束治具および金属膜を示す斜視図である。

【図15】実施の形態２におけるベース板を示す斜視図である。

【図16】実施の形態２における下側固定板を示す斜視図である。

【図17】実施の形態２における上側固定板を示す斜視図である。

【図18】実施の形態２における荷重印加板を示す斜視図である。

【図19】実施の形態２における接着治具に金属膜を設置する過程を示す斜視図である。

【図20】実施の形態２における接着治具に金属膜が設置された状態を示す斜視図である。

【図21】実施の形態２における接着治具に金属膜が設置された状態を示す断面図である。

【図22】実施の形態２における接着治具に金属膜が設置された状態を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、以下の実施の形態では、特に必要なとき以外は同一または同様な部分の説明を原則として繰り返さない。

【0016】

また、本願で説明されるＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向は、互いに交差し、互いに直交している。本願では、Ｚ方向をある構造体の縦方向、上下方向、高さ方向または厚さ方向として説明する。また、本願で用いられる「平面視」という表現は、Ｘ方向およびＹ方向によって構成される面をＺ方向から見ることを意味し、「平面形状」という表現は、上記平面視における形状を意味する。

【0017】

（実施の形態１）
＜回折格子の製造方法＞
以下に図１を用いて、実施の形態１における回折格子の製造方法について説明する。実施の形態１における回折格子の製造方法は、図１に示されるステップＳ１１～Ｓ１８を備えている。

【0018】

ステップＳ１１では、シリコン製回折格子１を準備する。シリコン製回折格子１は、例えばシリコンからなり、且つ、表面ＦＳ１および裏面ＢＳ１を有するウェハ１ａを含む。また、ウェハ１ａは、凹部および凸部が交互配置された形状を成すパターン１ｂを、その表面ＦＳ１に有している。

【0019】

パターン１ｂは、例えば、半導体製造分野で用いられているフォトリソグラフィー技術、または、レーザ光の干渉を用いたホログラフィック露光技術によって作製されたレジストパターンである。パターン１ｂの形状は、より具体的には、正弦波形状、矩形形状、三角形状またはブレーズ形状などである。また、パターン１ｂが形成される領域（刻線領域）の平面形状は、正方形状、長方形状または円形状である。

【0020】

ステップＳ１２およびステップＳ１３では、ウェハ１ａの表面ＦＳ１上に金属膜３を形成し、金属膜３の表面ＦＳ２の一部にパターン１ｂの形状が転写された転写領域３ａを形成する。

【0021】

まず、ステップＳ１２において、例えばスパッタリング法によって、パターン１ｂを含むウェハ１ａの表面ＦＳ１上にシード膜２を堆積する。シード膜２は、例えばクロム、チタン、白金または金などの導電性材料からなる。しかし、シード膜２を構成する材料は、上記材料に限定されず、電解メッキ時にウェハ１ａの端部に配置される電極から、ウェハ１ａの中央まで電圧降下を伴うことなく電子を運ぶことができるような機能有していればよい。

【0022】

次に、ステップＳ１３において、パターン１ｂの凹部を埋め込み、且つ、パターン１ｂの凸部を覆うように、例えばメッキ法によって、金属膜３をウェハ１ａの表面ＦＳ１上（シード膜２上）に形成する。上記メッキ法としては、電解メッキ法が好適である。また、金属膜３は、例えばニッケルまたは銅などの導電性材料からなる。しかし、金属膜３を構成する材料は、上記材料に限定されず、電解メッキが可能あり、且つ、パターン１ｂの形状に高精度に沿うように成膜することができる材料であればよい。なお、以降の図面では、シード膜２の図示を省略する。

【0023】

ステップＳ１４では、ウェハ１ａから金属膜３を取り外す。金属膜３は、表面ＦＳ２および裏面ＢＳ２を有する。表面ＦＳ２の一部には、パターン１ｂの形状が転写された転写領域３ａが形成されている。すなわち、転写領域３ａは、凹部および凸部が交互配置された形状を成し、正弦波形状、矩形形状、三角形状またはブレーズ形状を成す。また、裏面ＢＳ２は、平坦面となっている。

【0024】

ステップＳ１５では、金属膜３の裏面ＢＳ２に接着剤４を設ける。接着剤４は、例えば塗布法によって裏面ＢＳ２に塗布され、金属膜３と後述のガラス製基板５とを熱処理不要で接着可能な材料からなる。金属とガラスとでは、線膨張係数の差が大きいので、接着剤４を構成する材料は、熱処理不要な材料であることが好ましい。

【0025】

ステップＳ１６では、転写領域３ａに重ならない位置において、金属膜３の外周を２つの拘束治具１０によって挟み込むことで、金属膜３を固定する。

【0026】

ステップＳ１７では、後述の接着治具１００内において、ガラス製基板５を金属膜３に接着する。金属膜３の表面ＦＳ２側には、ガラス製基板５が設けられ、金属膜３の裏面ＢＳ２側には、ガラス製基板６が設けられる。その後、ガラス製基板５を裏面ＢＳ２へ向かって押し付け、接着剤４を介してガラス製基板５に金属膜３を接着する。

【0027】

ステップＳ１８では、接着されたガラス製基板５および金属膜３を、接着治具１００から取り出す。このような製造方法によって、ガラス製基板５、接着剤４および金属膜３を有する回折格子（ガラス製回折格子）７が製造される。

【0028】

上述のように、ステップＳ１６以降では拘束治具１０が使用されるが、拘束治具１０を備えた接着治具１００は予め準備されており、接着治具１００を用いてステップＳ１６以降が行われる。以下に図２～図１１を用いて、接着治具１００の各部材と、ステップＳ１６以降の回折格子の製造方法とについて、詳細に説明する。

【0029】

図９に示されるように、実施の形態１における接着治具１００は、２つの拘束治具１０、ベース板２０、下側固定板３０、上側固定板４０、荷重印加部材５０および複数のネジ６０を備えている。以下に図２～図７を用いて、これらの構造について説明する。

【0030】

図２および図３は、拘束治具１０を示している。拘束治具１０は、平面視において多角形状を成し、ここでは四角形状を成している。また、拘束治具１０は、強度が高く、耐熱性が高い材料からなり、例えばステンレス鋼からなる。拘束治具１０は、その中央部に開口部１３を有し、開口部１３の周囲に複数の孔１１および複数の孔１２を有する。孔１１は、他部材とネジ６０で固定するために設けられ、孔１２は、ベース板２０のガイドピン２２と位置合わせを行うために設けられている。

【0031】

金属膜３の平面形状は、多角形状を成し、ここでは四角形状を成している。開口部１３の平面形状は、金属膜３の平面形状に対応する多角形状を成し、ここでは四角形状を成している。また、開口部１３の各角部には、開口部１３と一体化した穴１４が設けられている。言い換えれば、拘束治具１０は複数の穴１４を有し、複数の穴１４は、開口部１３の各角部を内包している。

【0032】

上述のステップＳ１６は、転写領域３ａが、平面視において開口部１３の内部に位置するように、転写領域３ａの周囲の金属膜３が、２つの拘束治具によって挟み込まれた状態で行われる。このとき、金属膜３の各角部は、平面視において穴１４の内部に位置している。ステップＳ１７では、金属膜３がガラス製基板５によって押し付けられるが、金属膜３の各角部は、応力が集中し易い箇所となる。それ故、各角部において、特異な応力が生じる場合が多い。そこで、金属膜３の各角部を穴１４の内部に位置させておくことで、各角部における応力の集中を緩和でき、金属膜３に対する荷重分布が均一となる構造を実現できる。

【0033】

図４は、ベース板２０を示している。ベース板２０は、拘束治具１０と同様の平面形状を成す。ベース板２０の外周部には、複数の孔２１およびガイドピン２２が設けられている。孔２１は、他部材とネジ６０で固定するために設けられ、ガイドピン２２は、他部材と位置合わせを行うために設けられている。

【0034】

図５は、下側固定板３０を示している。下側固定板３０は、拘束治具１０と同様の平面形状を成す。下側固定板３０は、その中央部に開口部３３を有し、開口部３３の周囲に複数の孔３１および複数の孔３２を有する。孔３１は、他部材とネジ６０で固定するために設けられ、孔３２は、ベース板２０のガイドピン２２と位置合わせを行うために設けられている。

【0035】

また、下側固定板３０は、ガラス製基板６の位置を固定するための部材であり、開口部３３を有する。開口部３３およびガラス製基板６の各々の平面形状は、多角形状を成し、ここでは四角形状を成している。これにより、ガラス製基板６が開口部３３の内部に嵌め込まれる。

【0036】

図６は、上側固定板４０を示している。上側固定板４０は、拘束治具１０と同様の平面形状を成す。上側固定板４０は、その中央部に開口部４３を有し、開口部４３の周囲に複数の孔４１および複数の孔４２を有する。孔４１は、他部材とネジ６０で固定するために設けられ、孔４２は、ベース板２０のガイドピン２２と位置合わせを行うために設けられている。

【0037】

また、上側固定板４０は、ガラス製基板５の位置を固定するための部材であり、開口部４３を有する。開口部４３およびガラス製基板５の各々の平面形状は、多角形状を成し、ここでは四角形状を成している。これにより、ガラス製基板５が開口部４３の内部に嵌め込まれる。

【0038】

図７は、荷重印加部材５０を示している。荷重印加部材５０は、ガラス製基板５に荷重を印加する際に用いられる。荷重印加部材５０の平面形状は、多角形状を成し、ここでは四角形状を成している。荷重印加部材５０は、上側固定板４０の開口部４３の内部に収まるように設計されている。

【0039】

なお、ベース板２０、下側固定板３０、上側固定板４０および荷重印加部材５０は、強度が高く、耐熱性が高い材料からなり、例えばステンレス鋼からなる。

【0040】

図８は、接着治具１００に金属膜３を設置する過程を示し、図９は、接着治具１００に金属膜３が設置された状態を示している。

【0041】

図８に示されるように、ベース板２０、下側固定板３０、ガラス製基板６、金属膜３および２つの拘束治具１０を準備する。まず、ベース板２０のガイドピン２２に孔３２を嵌め込みながら、ベース板２０上に下側固定板３０を設ける。次に、下側固定板３０の開口部３３の内部にガラス製基板６を設ける。

【0042】

次に、ベース板２０のガイドピン２２に孔１２を嵌め込みながら、下側固定板３０上に１つ目の拘束治具１０を設ける。次に、ガラス製基板６上に金属膜３を設置し、１つ目の拘束治具１０上に転写領域３ａの周囲の金属膜３を設ける。なお、金属膜３の裏面ＢＳ２には接着剤４が設けられている。次に、ベース板２０のガイドピン２２に上側固定板４０の孔１２を嵌め込みながら、転写領域３ａの周囲の金属膜３の裏面ＢＳ２上に、２つ目の拘束治具１０を設ける。

【0043】

次に、図９に示されるように、上側固定板４０、ガラス製基板５、荷重印加部材５０およびネジ６０を準備する。ベース板２０のガイドピン２２に孔４２を嵌め込みながら、２つ目の拘束治具１０上に上側固定板４０を設置する。次に、上側固定板４０の開口部４３の内部にガラス製基板５を設置する。次に、ガラス製基板５上に荷重印加部材５０を設置する。

【0044】

その後、ネジ６０を上側固定板４０の孔４１、２つの拘束治具１０の孔１１、下側固定板３０の孔３１およびベース板２０の孔２１に差し込むことで、これらの位置が固定される。これにより、転写領域３ａの周囲の金属膜３が２つの拘束治具によって挟み込まれた状態で、金属膜３が固定される。

【0045】

以下に図１０および図１１を用いて、金属膜３に荷重を印加する前後の状態について説明する。図１０および図１１は、図９に示されるＡ－Ａ線に沿った断面図である。

【0046】

図１０に示される「荷重印加前」の状態から、図１１に示される「荷重印加後」の状態へ移行することで、接着剤４を介してガラス製基板５に金属膜３の裏面ＢＳ２を接着する工程が行われる。なお、この工程は、真空雰囲気内で行われる。

【0047】

まず、図１０では、金属膜３の表面ＦＳ２がガラス製基板６に対向するように、金属膜３がガラス製基板６上に設置されている。また、金属膜３の裏面ＢＳ２に接着剤４が設けられている。また、ガラス製基板５が金属膜３の裏面から物理的に離れた位置に設けられている。すなわち、ガラス製基板５と金属膜３（接着剤４）との間に、ギャップ７０が形成されている。なお、金属膜３が設置されるガラス製基板６の設置面と、接着剤を介して金属膜３に接着されるガラス製基板５の接着面は、平坦面となっている。

【0048】

このような状態から、荷重印加部材５０によって、ガラス製基板５を金属膜３の裏面ＢＳ２へ向かって押し付けることで、図１１のような状態となる。「荷重印加後」は、図１のステップＳ１７に相当している。その後、接着治具１００を解体することで、接着剤４を介して接着されたガラス製基板５および金属膜３を有する回折格子７を取得できる。

【0049】

＜実施の形態１の主な効果＞
以上のように、実施の形態１における回折格子の製造方法によれば、ウェハ１ａに設けられたパターン１ｂの形状を金属膜３に転写し、この金属膜３を回折格子７に用いている。従って、従来技術において課題であったシリコンウェハの反りが転写されることを防止できるので、高い面精度および大面積化が可能となる回折格子７を提供できる。

【0050】

一方で、本願発明者らの検討によれば、接着剤４を介してガラス製基板５および金属膜３を接着させる際に、接着剤４が収縮し、金属膜３が引き込まれ、しわが発生する問題があった。また、接着工程を大気中で行うと、気泡が混入した場合にしわが発生し、高い面精度が実現し難いという問題があった。

【0051】

これに対して、実施の形態１では、金属膜３の外周を拘束治具１０によって固定しながら、ガラス製基板５を押し当てている。これにより、接着剤４の収縮の影響によるしわの発生を抑制することができる。また、接着剤４が熱処理不要な材料で構成されていることで、接着剤４の収縮の影響を抑制できる。

【0052】

また、接着剤４を介して接着する金属膜３の裏面ＢＳ２およびガラス製基板５の接着面は、互いに平坦面となっている。ここで、単にガラス製基板５を金属膜３の裏面ＢＳ２に押し当てると、気泡が混入し、しわが発生し易くなる。そのため、図１０に示されるように、ガラス製基板５と金属膜３（接着剤４）との間に、ギャップ７０を設けている。そして、真空雰囲気内において、ガラス製基板５を金属膜３の裏面ＢＳ２に押し当てることで、接着剤４を介して金属膜３の裏面ＢＳ２およびガラス製基板５を接着させている。これにより、気泡によるしわの発生を抑制することができ、高い面精度が実現できる。

【0053】

＜回折格子７の適用例１＞
実施の形態１で製造された回折格子７は、分光器などに使用される光学素子として適用できる。例えば、図１のステップＳ１４とステップＳ１５との間で、転写領域３ａを含む金属膜３の表面ＦＳ２上に、金属膜３を構成する材料よりも光の反射率が高い材料からなる反射膜を形成する工程を追加する。そのような反射膜は、例えばアルミニウム膜であり、例えば蒸着法によって形成できる。これにより、回折格子７を反射型の光学素子として利用することができる。

【0054】

＜回折格子７の適用例２＞
図１２は、回折格子７の他の適用例であり、回折格子７を型として用いることで行われる複製回折格子の製造方法を示している。すなわち、図１２は、回折格子７をマスタ回折格子として、複数の複製回折格子を製造するための方法である。

【0055】

まず、ステップＳ３１では、表面ＦＳ３および裏面ＢＳ３を有する樹脂膜９１と、樹脂膜９１の裏面ＢＳ３に接着されたガラス製基板９２とを準備する。樹脂膜９１は、例えばエポキシ樹脂のような熱硬化性樹脂である。

【0056】

ステップＳ３２では、回折格子７を準備し、金属膜３の周辺部をガラス基板５の大きさに合わせて切断する。

【0057】

ステップＳ３３では、転写領域３ａを含む金属膜３の表面ＦＳ２上に、樹脂膜９１を押し付ける。これにより、樹脂膜９１の表面ＦＳ３の一部に、転写領域３ａの形状が転写された転写領域９１ａを形成する。すなわち、転写領域９１ａは、凹部および凸部が交互配置された形状を成し、正弦波形状、矩形形状、三角形状またはブレーズ形状を成す。次に、樹脂膜９１に対して、例えば７０～１５０℃の熱処理を施すことで、転写領域９１ａの形状が維持された状態で、樹脂膜９１が硬化する。

【0058】

ステップＳ３４では、金属膜３から樹脂膜９１およびガラス製基板９２を取り外す。これにより、転写領域９１ａを含む樹脂膜９１およびガラス製基板９２を有する複製回折格子９３が製造される。このようなステップＳ３１～Ｓ３３を繰り返すことで、回折格子７を基にして、複数の複製回折格子９３を容易に製造することができる。

【0059】

上述のように、金属膜３を含む回折格子７は、ウェハ１ａの反りが転写されることを防止しており、高い面精度を実現している。従って、転写領域３ａの形状が転写された転写領域９１ａを含む樹脂膜９１と、ガラス製基板９２とを有する複製回折格子９３においても、ウェハ１ａの反りが転写されることが防止され、高い面精度が実現されている。

【0060】

なお、複製回折格子９３を反射型の光学素子として適用する場合、転写領域９１ａを含む樹脂膜９１の表面ＦＳ３上に、反射膜を形成する。そのような反射膜は、例えばアルミニウム膜であり、例えば蒸着法によって形成できる。

【0061】

（実施の形態２）
以下に図１３を用いて、実施の形態２における回折格子の製造方法について説明する。実施の形態２における回折格子の製造方法は、図１３に示されるステップＳ２１～Ｓ２８を備えている。なお、以下の説明では、実施の形態１との相違点について主に説明し、実施の形態１と重複する点については説明を省略する。

【0062】

ステップＳ２１～Ｓ２５は、実施の形態１におけるステップＳ１１～Ｓ１５と同じである。ステップＳ２６では、転写領域３ａに重ならない位置において、金属膜３の外周を、拘束治具８０を用いて固定する。

【0063】

ステップＳ２７では、後述の接着治具２００内において、ガラス製基板５を金属膜３に接着する。金属膜３の表面ＦＳ２側には、ガラス製基板５が設けられ、金属膜３の裏面ＢＳ２側には、ガラス製基板６が設けられる。その後、ガラス製基板５を裏面ＢＳ２へ向かって押し付け、接着剤４を介してガラス製基板５に金属膜３を接着する。

【0064】

ステップＳ２８では、接着されたガラス製基板５および金属膜３を、接着治具１００から取り出す。このように、実施の形態１における回折格子として、ガラス製基板５、接着剤４および金属膜３を有する回折格子７が製造される。

【0065】

実施の形態２におけるガラス製基板５およびガラス製基板６は、それぞれの平面形状が円形状である点で実施の形態１と異なっている。円形状のガラス製基板５およびガラス製基板６を使用することによって、荷重印加時において特異な応力が生じることを抑制できる。従って、実施の形態２では、金属膜３に対する荷重分布が均一となる構造を実現でき、高い面精度を実現することができる。

【0066】

以下に図１４～図２２を用いて、接着治具２００の各部材と、ステップＳ２６以降の回折格子の製造方法とについて、詳細に説明する。

【0067】

図２０に示されるように、実施の形態１における接着治具２００は、拘束治具８０、ベース板２０、下側固定板３０、上側固定板４０、荷重印加部材５０および複数のネジ６０を備えている。以下に図１４～図２０を用いて、これらの構造について説明する。

【0068】

図１４は、拘束治具８０を示している。拘束治具８０は、平面視において円形状を成している。また、拘束治具８０は、例えば銅からなる。拘束治具８０は、その中央部に開口部８３を有する。開口部８３の平面形状は、円形状を成している。

【0069】

上述のステップＳ２６は、転写領域３ａが、平面視において開口部８３の内部に位置するように、拘束治具８０が、転写領域３ａの周囲の金属膜３の裏面ＢＳ２上に設置された状態で行われる。

【0070】

図１５～図１８に示されるように、ベース板２０、下側固定板３０、上側固定板４０および荷重印加部材５０は、主にこれらの平面形状が円形状である点を除き、ほぼ実施の形態１と同様の構造体であり、実施の形態１と同様の役割を担う。また、実施の形態２では、ベース板２０にガイドピン２２が設けられておらず、下側固定板３０および上側固定板４０に孔３２および孔４２が設けられていないが、これらを設けてもよい。

【0071】

また、図１６に示されるように、下側固定板３０の開口部３３の平面形状は、円形状を成している。これにより、円形状のガラス製基板６を開口部３３の内部に嵌め込むことができる。また、図１７に示されるように、上側固定板４０の開口部４３の平面形状は、円形状を成している。これにより、円形状のガラス製基板５を開口部４３の内部に嵌め込むことができる。

【0072】

図１９は、接着治具２００に金属膜３を設置する過程を示し、図２０は、接着治具２００に金属膜３が設置された状態を示している。

【0073】

図１９に示されるように、ベース板２０、下側固定板３０、ガラス製基板６、金属膜３および２つの拘束治具８０を準備する。まず、ベース板２０上に下側固定板３０を設ける。次に、下側固定板３０の開口部３３の内部にガラス製基板６を設ける。次に、ガラス製基板６上に金属膜３を設置し、下側固定板３０上に転写領域３ａの周囲の金属膜３を設ける。なお、金属膜３の裏面ＢＳ２には接着剤４が設けられている。次に、転写領域３ａの周囲の金属膜３の裏面ＢＳ２上に、拘束治具８０を設ける。

【0074】

次に、図２０に示されるように、上側固定板４０、ガラス製基板５、荷重印加部材５０およびネジ６０を準備する。拘束治具８０上に上側固定板４０を設置する。次に、上側固定板４０の開口部４３の内部にガラス製基板５を設置する。次に、ガラス製基板５上に荷重印加部材５０を設置する。

【0075】

その後、ネジ６０を上側固定板４０の孔４１、下側固定板３０の孔３１およびベース板２０の孔２１に差し込むことで、これらの位置が固定される。これにより、転写領域３ａの周囲の金属膜３が、拘束治具８０と下側固定板３０との間で固定される。なお、実施の形態２では、上側固定板４０をネジ６０で固定した際に、拘束治具８０が上側固定板４０によって潰される場合があるが、金属膜３を固定できれば、拘束治具８０が潰れていても特に問題は無い。

【0076】

以下に図２１および図２２を用いて、金属膜３に荷重を印加する前後の状態について説明する。図２１および図２２は、図２０に示されるＢ－Ｂ線に沿った断面図である。

【0077】

図２１に示される「荷重印加前」の状態から、図２２に示される「荷重印加後」の状態へ移行することで、接着剤４を介してガラス製基板５に金属膜３の裏面ＢＳ２を接着する工程が行われる。なお、この工程は、実施の形態１と同様に、真空雰囲気内で行われる。

【0078】

まず、図２１では、金属膜３の表面ＦＳ２がガラス製基板６に対向するように、金属膜３がガラス製基板６上に設置されている。また、金属膜３の裏面ＢＳ２に接着剤４が設けられている。また、ガラス製基板５が金属膜３の裏面から物理的に離れた位置に設けられている。すなわち、ガラス製基板５と金属膜３（接着剤４）との間に、ギャップ７０が形成されている。なお、実施の形態２でも、金属膜３が設置されるガラス製基板６の設置面と、接着剤４を介して金属膜３に接着されるガラス製基板５の接着面は、平坦面となっている。

【0079】

このような状態から、荷重印加部材５０によって、ガラス製基板５を金属膜３の裏面ＢＳ２へ向かって押し付けることで、図２２のような状態となる。「荷重印加後」は、図１３のステップＳ２７に相当している。その後、接着治具２００を解体することで、接着剤４を介して接着されたガラス製基板５および金属膜３を有する回折格子７を取得できる。

【0080】

このように、実施の形態２によっても実施の形態１とほぼ同様な効果を得ることができる。また、実施の形態２で製造された回折格子７も、実施の形態１と同様に、分光器などに使用される光学素子として適用できるし、図１２に示されるように、マスタ回折格子として複数の複製回折格子の製造に適用できる。

【0081】

以上、本発明を上記実施の形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。

【符号の説明】

【0082】

１ シリコン製回折格子
１ａ ウェハ
１ｂ パターン
２ シード膜
３ 金属膜
３ａ 転写領域
４ 接着剤
５、６ ガラス製基板
７ 回折格子（ガラス製回折格子）
１０ 拘束治具
１１ 固定用の孔
１２ 位置合わせ用の孔
１３ 開口部
１４ 穴
２０ ベース板
２１ 固定用の孔
２２ ガイドピン
３０ ガラス製基板用の下側固定板
３１ 固定用の孔
３２ 位置合わせ用の孔
３３ 開口部
４０ ガラス製基板用の上側固定板
４１ 固定用の孔
４２ 位置合わせ用の孔
４３ 開口部
５０ 荷重印加部材
６０ ネジ
７０ ギャップ
８０ 拘束治具
８３ 開口部
９１ 樹脂膜
９１ａ 転写領域
９２ ガラス製基板
９３ 複製回折格子
１００、２００ 接着治具
ＦＳ１ ウェハの表面
ＦＳ２ 金属膜の表面
ＦＳ３ 樹脂膜の表面
ＢＳ１ ウェハの裏面
ＢＳ２ 金属膜の裏面
ＢＳ３ 樹脂膜の裏面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】