JPH07113905A

JPH07113905A - 回折格子作製方法

Info

Publication number: JPH07113905A
Application number: JP25850393A
Authority: JP
Inventors: Akihiko Hiroe; 昭彦廣江; Hideo Maeda; 英男前田
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1993-10-15
Filing date: 1993-10-15
Publication date: 1995-05-02

Abstract

(57)【要約】【目的】格子深さの精度を容易且つ確実に管理できる回
折格子作製方法を実現する。【構成】基板１上にエッチング耐性を有する保護膜２を
形成する保護膜形成工程と、保護膜２に所望の周期パタ
ーンを形成するパターン形成工程と、周期パターンをマ
スクとして基板１のエッチングを行うエッチング工程と
を、少なくとも有する回折格子作成方法において、基板
１として、エッチング速度が互いに異なる２以上の層１
Ａ，１Ｂを有し、これらの層のエッチング速度が、保護
膜２に近い層ほど大きくなっているものを用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は回折格子作製方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】周知の如く回折格子は光を回折させる光
学素子であって、分光測定等、種々の分野で広く使用さ
れている。回折格子の光学素子としての機能において最
も重要なのは回折効率である。回折効率を左右する因子
としては、回折格子のデューティ比（回折格子における
１ピッチをなす凸部と凹部の比）と格子の深さ（上記凹
部から見た凸部の高さ）が考えられるが、これらのう
ち、回折効率に支配的な影響を持つものは「格子の深
さ」である。従って、所望の回折効率を持った回折格子
を作製するには、上記格子の深さの設計値に対する誤差
がなるべく小さくなるように、格子深さの精度を管理す
る必要がある。

【０００３】また、ブレーズ格子のように、格子の凹凸
形状が特殊なものは、作製も面倒で作製コストの低減が
困難であった。

【０００４】さらに、近来、光ピックアップにおいて、
光ディスクからの戻り光を、格子ピッチの異なる２つの
領域を持つ回折格子により分割してフォーカシング制御
やトラッキング制御を行うことが知られているが、格子
ピッチが細かくなると、格子ピッチの異なる２以上の領
域を持った回折格子を作製するのが困難であった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この発明は上述した事
情に鑑みてなされたものであって、その目的とするとこ
ろは、格子深さの精度を容易且つ確実に管理できる回折
格子作製方法の提供にある。この発明の他の目的は、ブ
レーズ格子を容易に作製できる回折格子製造方法の提供
にある。この発明の、さらに他の目的は、格子ピッチの
ことなる２以上の領域を持った回折格子を容易且つ確実
に作製できる格子作製方法の提供にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の回折格子
作製方法は、基板上にエッチング耐性を有する保護膜を
形成する保護膜形成工程と、上記保護膜に所望の周期パ
ターンを形成するパターン形成工程と、上記周期パター
ンをマスクとして上記基板のエッチングを行うエッチン
グ工程とを、少なくとも有する回折格子作製方法におい
て、「基板として、エッチング速度が互いに異なる２以
上の層を有し、これらの層のエッチング速度が、上記保
護膜に近い層ほど大きくなっているものを用いる」こと
を特徴とする。回折格子作製方法は上記保護膜形成工
程、エッチング工程のほかに、例えば、エッチングによ
り基板表面形状として形成された回折格子に、さらに反
射膜を形成する「反射膜形成工程」等を有していても良
い。

【０００７】「周期パターン」は格子状のパターンで、
得られる回折格子と対応関係を持つが、必ずしも、周期
パターンと得られる回折格子とが「合同形状」であると
いうわけではない。

【０００８】請求項２記載の回折格子作製方法は、上記
請求項１記載の回折格子作製方法により基板の最表面層
に周期パターンを形成した後、等方性エッチングを行う
ことを特徴とする。

【０００９】請求項３記載の回折格子作製方法は、保護
膜形成工程と、パターン形成工程と、イオン照射・膜除
去工程と、第２パターン形成工程と、エッチング工程と
を有する。「保護膜形成工程」は、基板の表面にエッチ
ング耐性を有する保護膜を形成する工程である。「パタ
ーン形成工程」は、上記保護膜に第１の周期パターンを
形成する工程である。「イオン照射・膜除去工程」は、
第１の周期パターンをマスクとして、基板表面にイオン
照射を行って基板表面側に、よりエッチング速度の大き
い領域を第１の周期パターンのネガ像として形成し、第
１の周期パターンを構成する保護膜を除去する工程であ
る。

【００１０】「第２パターン形成工程」は、基板表面
に、エッチング耐性を有する新たな保護膜を形成し、こ
の新たな保護膜に第２の周期パターンを形成する工程で
ある。「エッチング工程」は、第２の周期パターンをマ
スクとして、基板に対して等方性のエッチングを行う工
程である。

【００１１】第２の周期パターンは、第１の周期パター
ンと同一のピッチを有し、最表面層のイオン照射された
部分の少なくとも一部と、イオン照射されなかった部分
の一部を覆うように形成される。

【００１２】請求項４記載の回折格子作製方法は、保護
膜形成工程と、パターン形成工程と、エッチング工程
と、第２パターン形成工程と、等方性エッチング工程と
を有する。「保護膜形成工程」は、表面側から順次、エ
ッチング速度が小さくなる２以上の層を有する基板の表
面に、エッチング耐性を有する保護膜を形成する工程で
ある。「パターン形成工程」は、保護膜に、第１の周期
パターンを形成する工程である。「エッチング工程」
は、第１の周期パターンをマスクとしてエッチングを行
い、第１の周期パターンに対応する格子形状を基板の最
表面層に形成し、上記第１の周期パターンをなす保護膜
を除去する工程である。

【００１３】「第２パターン形成工程」は、格子形状の
形成された基板表面に、エッチング耐性を有する新たな
保護膜を形成し、この新たな保護膜に第２の周期パター
ンを形成する工程である。「等方性エッチング工程」
は、第２の周期パターンをマスクとして、最表面層およ
びその下の層に対して等方性のエッチングを行う工程で
ある。

【００１４】第２の周期パターンは、第１の周期パター
ンと同一のピッチを有し、最表面層の少なくとも一部
と、その下の層の一部を覆うように形成される。

【００１５】請求項５記載の回折格子作製方法は、保護
膜形成工程と、周期パターン形成工程と、イオン照射・
膜除去工程と、第２パターン形成工程と、等方性エッチ
ング工程とを有する。「保護膜形成工程」は、表面側か
ら順次、エッチング速度が小さくなる２以上の層を有す
る基板の表面に、エッチング耐性を有する保護膜を形成
する工程である。「周期パターン形成工程」は、保護膜
に、第１の周期パターンを形成する工程である。「イオ
ン照射・膜除去工程」は、第１の周期パターンをマスク
として、基板の最表面層にイオン照射を行って最表面層
の表面側に、最表面層よりもエッチング速度の大きい領
域を第１の周期パターンのネガ像として形成し、第１の
周期パターンを構成する保護膜を除去する工程である。

【００１６】「第２パターン形成工程」は、基板表面
に、エッチング耐性を有する新たな保護膜を形成し、こ
の新たな保護膜に第２の周期パターンを形成する工程で
ある。「等方性エッチング工程」は、第２の周期パター
ンをマスクとして、最表面層に対して等方性のエッチン
グを行う工程である。

【００１７】第２の周期パターンは、第１の周期パター
ンと同一のピッチを有し、最表面層のイオン照射された
部分の少なくとも一部と、イオン照射されなかった部分
の一部を覆うように形成される。

【００１８】請求項６記載の回折格子作製方法は、感光
性薄膜形成工程と、周期パターン露光工程と、均一露光
工程と、保護層形成工程と、第２感光性薄膜形成工程
と、第２周期パターン露光工程と、第２均一露光工程
と、第２保護層形成工程とを有する。「感光性薄膜形成
工程」は、基板上に感光性薄膜を形成する工程である。
「周期パターン露光工程」は、感光性薄膜に所望の周期
パターンを露光する工程である。「均一露光工程」は、
周期パターンを露光された感光性薄膜の、周期パターン
を残す領域を除き、感光性薄膜を均一露光する工程であ
る。「保護層形成工程」は、パターン露光工程と均一露
光工程により光照射された感光性薄膜部分もしくは光照
射されなかった感光性薄膜部分を選択的に除去し、基板
上に残された第１感光性薄膜パターンを保護する保護層
を形成する工程である。

【００１９】「第２感光性薄膜形成工程」は、保護層形
成工程後の基板上に新たな感光性薄膜を形成する工程で
ある。「第２周期パターン露光工程」は、新たに形成さ
れた感光性薄膜に前記周期パターンとは異なる他の周期
パターンを露光する工程である。「第２均一露光工程」
は、他の周期パターンを露光された感光性薄膜の、他の
周期パターンを残す領域を除き、感光性薄膜を均一露光
する工程である。

【００２０】「第２保護層形成手段」は、第２周期パタ
ーン露光工程と第２均一露光工程により光照射された感
光性薄膜部分を除去し、基板上に感光性薄膜により形成
された第２周期パターンを保護する保護層を形成する工
程である。上記各工程を実効することにより、基板上に
「互いに回折特性の異なる２種の回折格子」を得る。

【００２１】請求項６記載の回折格子作製方法におい
て、保護層形成工程後、第２感光性薄膜形成工程から第
２保護層形成工程までを、露光する周期パターンを変え
て所望回数繰返すことができる（請求項７）。この場
合、互いに格子ピッチの異なる周期パターンを露光して
も良いし、例えば格子ピッチの互いに異なる２種の周期
パターンを交互に露光しても良い。

【００２２】請求項８記載の回折格子形成方法は、感光
性薄膜形成工程と、周期パターン露光工程と、均一露光
工程と、第１エッチング工程と、第２感光性薄膜形成工
程と、第２周期パターン露光工程と、第２均一露光工程
と、第２エッチング工程とを有する。感光性薄膜形成工
程から均一露光工程に到る各工程は、請求項６記載の回
折格子作製方法におけるのと同じである。

【００２３】「第１エッチング工程」は、周期パターン
露光工程と均一露光工程により光照射された感光性薄膜
部分もしくは光照射されなかった感光性薄膜部分を除去
し、基板上に感光性薄膜により形成された第１周期パタ
ーンをマスクとして基板をエッチングを行う工程であ
る。「第２感光性薄膜形成工程」は、第１エッチング工
程後、感光性薄膜を除去し、新たな感光性薄膜を形成す
る工程である。「第２周期パターン形成工程」は、新た
に形成された感光性薄膜に前記周期パターンとは異なる
他の周期パターンを露光する工程である。

【００２４】「第２均一露光工程」は、他の周期パター
ンを露光された感光性薄膜の、他の周期パターンを残す
領域を除き、感光性薄膜を均一露光する工程である。
「第２エッチング工程」は、第２周期パターン露光工程
と第２均一露光工程により光照射された感光性薄膜部分
もしくは光照射されなかった感光性薄膜部分を除去し、
基板上に感光性薄膜により形成された第２周期パターン
をマスクとしてエッチングを行う工程である。

【００２５】これらの工程を実行することにより、基板
上に「互いに回折特性の異なる２種の回折格子」を得
る。

【００２６】この請求項８記載の回折格子作製方法にお
いて、第１エッチング工程後、第２感光性薄膜形成工程
から第２エッチング工程までを、露光する周期パターン
を変えて所望回数繰返すことが出来る（請求項９）。

【００２７】請求項８または９記載の回折格子作製方法
においては、基板として「表面側から順次エッチング速
度が小さくなる２以上の層を有するものを用い、第１エ
ッチング工程および第２エッチング工程に際しては、感
光性薄膜の光照射されなかった部分を除去する」ように
することができる（請求項１０）。その場合、基板の最
表面層に２種以上の格子形状を得たのち、等方性エッチ
ングを行うことが出来る（請求項１１）。

【００２８】請求項１２記載の回折格子作製方法は、感
光性薄膜形成工程と、周期パターン露光工程と、均一露
光工程と、イオン照射・膜除去工程と、第２周期パター
ン露光工程と、第２均一露光工程と、等方性エッチング
工程と、第２格子形成工程とを有する。感光性薄膜形成
工程から均一露光工程までは、前記請求項６記載の回折
格子作製方法におけるのと同じである。

【００２９】「イオン照射・膜除去工程」は、パターン
露光工程と均一露光工程により光照射されなかった部分
を選択的に除去し、基板上に残された感光性薄膜による
第１周期パターンをマスクとして基板表面にイオン照射
を行って基板表面側に、基板よりもエッチング速度の大
きい領域を第１の周期パターンのネガ像として形成し、
上第１周期パターンを除去する工程である。「第２周期
パターン露光工程」は、基板表面に新たな感光性薄膜を
形成し、新たな感光性薄膜に第２の周期パターンを露光
する工程である。「第２均一露光工程」は、第２の周期
パターンを露光された新たな感光性薄膜の、第２周期パ
ターンを残す領域を除き感光性薄膜を均一露光する工程
である。「等方性エッチング工程」は、第２周期パター
ンをマスクとして、基板表面に対して等方性のエッチン
グを行い、第１周期パターンに対応する回折格子を形成
する工程である。「第２格子形成工程」は、上記感光性
薄膜形成工程から等方性エッチング工程までを繰返し、
上記第１周期パターンに対応する回折格子が形成されな
い領域に、上記第１周期パターンとは異なる周期パター
ンの他の回折格子を形成する工程である。

【００３０】第２周期パターンは第１周期パターンと同
一のピッチを有し、最表面層のイオン照射された部分の
少なくとも一部と、イオン照射されなかった部分の一部
を覆うように形成される。

【００３１】この請求項１２記載の回折格子作製方法に
おいて、等方性エッチング工程後、第２格子形成工程
を、露光する周期パターンを変えて所望回数繰返すこと
ができる（請求項１３）。

【００３２】請求項９，１０，１１，１３において、繰
返して行われる周期パターン露光は、互いに格子ピッチ
の異なる周期パターンを露光しても良いし、格子ピッチ
の互いに異なる２種の周期パターンを交互に露光しても
良い。

【００３３】上記請求項１〜１３に記載された方法で、
回折格子を作製できるが、これらの回折格子作製方法の
うちの任意の方法により形成された回折格子の表面に、
離型膜を形成したものをスタンパーとして用いて回折格
子を作製することが出来る（請求項１４）。

【００３４】上記請求項１〜５記載の回折格子作製方法
において、基板上に形成される「エッチング耐性を持つ
保護層」、および請求項６〜１３記載の回折格子作製方
法において、基板上に形成される「感光性薄膜」として
は、周知のフォトレジストを用いることができる。

【００３５】また、請求項１，２，３，５，１０，１
１，１２，１３記載の回折格子作製方法においてエッチ
ング工程や等方性エッチング工程は、ウエットエッチン
グとすることができる。

【００３６】請求項１４記載の回折格子作製方法におけ
る「離型膜」の形成は、例えばＮｉ電鋳やＮｉ薄膜の蒸
着により行うことができる。

【００３７】

【作用】基板として、エッチング速度が互いに異なる２
以上の層を有し、これらの層のエッチング速度が表面の
側から次第に遅くなっているものを用いると、表面の側
からエッチングを行うとき、表面側から第２番目の層に
到るまでエッチングが進むときの速さに比して、第２番
目の層でエッチングの進む速さが遅くなる。

【００３８】上記表面側の層とその下の第２番目の層の
エッチングレート、即ちエッチング速度の比を、１：ｎ
とすると、ｎ＜１である。もし、基板が一様で、そのエ
ッチング速度が上記表面側の層と同じである場合、所望
の格子深さ：ｄを実現しようとしても、エッチング条件
の微妙なばらつきで、格子深さはバッチ毎に異なるもの
になる。

【００３９】このような、格子深さの「ばらつき」をΔ
ｄとし、格子深さが所望の深さ：ｄ以上となるようにエ
ッチング条件を管理すると、得られる回折格子の格子深
さは、ｄ＋（Δｄ／２）±（Δｄ／２）の範囲でばらつ
くことになる。

【００４０】そこで上記のように、表面側の層とその下
の第２番目の層のエッチングレートが１：ｎのものを用
い、表面側の層の厚さをｄとし、この表面側の層が確実
にエッチングされるようにエッチング条件を管理する
と、得られる回折格子の格子深さは、ｄ＋（ｎ・Δｄ／
２）±（ｎ・Δｄ／２）の範囲でばらつくことになる
が、ｎ＜１であるので、格子深さのばらつきを小さく押
さえることが可能である。

【００４１】また、通常のエッチングではエッチングは
層の厚み方向に進行するが、等方性エッチングを行う
と、あらゆる方向へ同じ割合でエッチングが進むので、
矩形型の断面形状以外の形状を持った凹部を形成するこ
とができる。

【００４２】

【実施例】以下、具体的な実施例を説明する。図１は請
求項１記載の回折格子作製方法の１実施例を説明図的に
示している。

【００４３】図において、符号１は基板を示している。
基板１は、２つの層１Ａ，１Ｂにより構成されており、
層１Ｂを構成しているのはシリコン基板であり、層１Ａ
は厚み：１μｍのシリコン酸化膜であり、層１Ｂ（シリ
コン基板）上に「減圧ＣＶＤ法」で形成されている。層
１Ａは「最表面層」であって、層１Ｂにおけるよりもエ
ッチング速度が大きい。

【００４４】図１（ａ）は、エッチング速度の大きい最
表面層１Ａの上に、市販のフォトレジストを厚み０．５
μｍに塗布して乾燥させ（保護膜形成工程）、保護膜２
とした状態を示している。保護膜２に、周知の２光束干
渉法により格子のパターンを露光し、光に曝された部分
を除去する現像を行って、図１（ｂ）に示す如き、保護
膜２による周期パターンを得た（パターン形成工程）。
ピッチは、０．５μｍである。

【００４５】この周期パターンをマスクとし、「エッチ
ング工程」を行った。エッチングはドライエッチングで
あり、ＣＦ₄／Ｈ₂の混合ガスを用いＨ₂を略３５％とし
た。真空度は略０．１Ｔｏｒｒ、エッチングモードは
「リアクティブイオンエッチング」の領域である。この
条件下において、最表面層１Ａと、その下の層１Ｂとの
「エッチングレート」は略３５：１である。

【００４６】図１（ｃ）は、エッチング後の状態を示
す。エッチング後、保護膜２を除去して図１（ｄ）に示
すような回折格子を得た。エッチングは、最表面層１Ａ
が完全にエッチングされるように行った。その結果、エ
ッチング条件の微妙なばらつきにも拘らず、実質的に格
子深さ：１μｍ（実質的に、シリコン酸化膜である層１
Ａの厚みに等しい）の回折格子を安定して得ることがで
きた。

【００４７】また、このようにして得られた回折格子の
格子表面にＮｉ電鋳を行って離型膜を形成し、これをス
タンパーとして熱硬化性樹脂に表面形状転写を行って、
良好な回折格子を得ることができた（請求項１４）。

【００４８】上記と同様の方法で、上記実施例よりもピ
ッチの粗い、ピッチ：５μｍの周期パターンを形成し、
「ウエットエッチング」によりエッチングを行い、同じ
ピッチの回折格子を得ることができた。相対的にピッチ
の粗い格子の場合、ウエットエッチングにより基板のパ
ターニングを行うことにより格子深さの制御性が一段と
向上する。これは、一般にウエットエッチングではエッ
チングレートを大きくとることが可能であるためであ
る。このようにして得られたピッチぃ：５μｍの回折格
子にアルミニウムを蒸着して反射型の回折格子とするこ
とができた。

【００４９】図２は請求項２記載の回折格子作製方法の
１実施例を説明図的に示している。尚、繁雑を避けるべ
く、混同の虞れがないと思われるものについては図１に
於けると同一の符号を用いた。符号１Ａは基板の最表面
層、符号１Ｂはその下の層である。層１Ｂは、この例に
おいて石英ガラス基板であり、最表面層１Ａは「プラズ
マＣＶＤ」により形成されたシリコン酸化膜で、石英基
板よりもエッチング速度が大きい。

【００５０】図１に即して説明した請求項１記載の方法
により、最表面層１Ａに所定の周期パターンを形成した
状態が、図２（ａ）に示された状態である。この状態か
ら、「等方性のドライエッチング」を行った。その結
果、図２（ｂ）に示すように、層１Ｂである石英ガラス
基板の表面に、ブレーズ形状を持ち、最表面層１Ａに形
成された周期パターンと同一の格子ピッチを持った回折
格子を形成出来た。

【００５１】等方性エッチングが行われるとき、石英ガ
ラス基板１Ｂの「剥き出しになった表面」は一様に深さ
方向へエッチングされ、最表面層１Ａによる周期パター
ンは周囲から一様にエッチングされていく。従って、最
表面層１Ａの周期パターンの凸部中央部が、エッチング
により除かれる迄、最表面層１Ａによる周期パターン
が、石英ガラス基板１Ｂに対してマスクとして作用する
ので、図２（ｂ）のような表面形状の回折格子が形成さ
れるのである。格子のブレーズ形状のため、この回折格
子は高い回折効率を有する。

【００５２】図３は請求項２記載の回折格子作製方法の
別実施例を説明図的に示している。図において、符号１
Ｂは、基板の最下層をなす石英ガラス基板を示す。符号
１ａは、石英ガラス基板１Ｂ上に「プラズマＣＶＤ」に
より形成されたシリコン酸化窒化膜による層を示し、符
号１Ａは、層１ａ上に「プラズマＣＶＤ」により形成さ
れたシリコン酸化膜の「最表面層」を示す。プラズマ速
度は、最表面層１Ａ、その下の層１ａ、最下層１Ｂの順
に、順次小さくなっている。

【００５３】図３（ａ）は、請求項１記載の方法によ
り、最表面層１Ａに周期パターンを形成した状態を示
し、この状態で、等方性エッチングをドライエッチング
として行った状態を図３（ｂ）に示す。層１ａのエッチ
ングが最下層１Ｂに到達すると、エッチング速度が遅く
なるので、ブレーズ型回折格子は実質的に層１ａにのみ
形成され、格子深さは層１ａの厚みと実質的に同じにな
る。従って、層１ａの厚さを、所望の格子深さに設定す
れば、極めて精度良く格子深さを管理できることにな
る。

【００５４】更に、別の実施例として上記図３の実施例
の場合において、等方性エッチングの方法として、緩衝
フッ酸水溶液を用いるウエットエッチングを行うことが
できる。この方法では、形成できる格子の深さに制限が
有るものの、エッチングレートを極めて大きくとれるた
め、回折格子の深さを極めて正確に制御できる。

【００５５】図４は請求項３記載の回折格子作製方法の
１実施例を説明図的に示している。請求項３記載の回折
格子作製方法では、先ず、基板１（ガラス基板）の表面
にエッチング耐性を有する保護膜２を形成する保護膜形
成工程が行われ、次で保護膜に第１の周期パターンを形
成するパターン形成工程が行われる。この例において、
保護膜２はフォトレジストであり、これに２光束干渉法
によりパターン形成工程を行った。

【００５６】「パターン形成工程」後、図４（ａ）に示
すように、保護膜２による「第１の周期パターン」をマ
スクとして、基板１の表面に「イオン照射」を行って基
板１の表面側に、「よりエッチング速度の大きい領域」
を第１の周期パターンのネガ像として形成する。この例
において、イオン照射は、イオン注入装置を用いてアル
ゴンイオンの注入により行った。その後、第１の周期パ
ターンを構成する保護膜２を除去して「イオン照射・膜
除去工程」を終了した。

【００５７】図４（ｂ）は、イオン照射・膜除去工程後
の状態を示している。符号１ａ’で示す部分はアルゴン
イオンが注入されて、基板１本来の状態よりも「エッチ
ング速度が大きく」なった領域であり、保護膜２による
第１の周期パターンに対し「ネガ像」となっている。

【００５８】次で、第２パターン形成工程を行って、基
板１の表面にエッチング耐性を有する新たな保護膜２Ａ
をフォトレジスト伸そうとして形成し、この保護膜２Ａ
に、２光束干渉法により「第２の周期パターン」を形成
した状態が、図４（ｃ）の状態である。「第２の周期パ
ターン」は、第１の周期パターン（図４（ａ））と同一
のピッチを有し、最表面層のイオン照射された部分１
ａ’の少なくとも一部と、イオン照射されなかった部分
の一部を覆うように形成される。

【００５９】続いて、エッチング工程により、保護膜２
Ａによる「第２の周期パターン」をマスクとして、基板
１に対して等方性のエッチングを行うことにより、基板
１がエッチングされ、図４（ｄ）に示すような表面形状
のブレーズ型回折格子が得られた。エッチングは、ウエ
ットエッチングである。イオン照射は、上記例において
アルゴンイオンの注入により行ったが、照射するイオン
はアルゴンイオンに限らず、キセノンイオン等、基板
に、基板本来のエッチング速度よりも「エッチング速度
の大きい領域」を形成できるものであればよく、イオン
照射の方法もイオン注入に限らず、平行平板型のプラズ
マを用いてもよい。

【００６０】図５は請求項４記載の回折格子作製方法の
１実施例を説明図的に示している。請求項４記載の回折
格子作製方法では、「表面側から順次、エッチング速度
が小さくなる２以上の層を有する基板」が用いられる。
図５（ａ）で符号１で示す基板は、ガラス基板１Ｂ上に
「プラズマＣＶＤ」により、シリコン酸化膜を最表面層
１Ａとして形成したものである。最表面層１Ａをなすシ
リコン酸化膜は、ガラス基板１Ｂよりもエッチング速度
が大きい。

【００６１】この基板１に対し、図１の実施例と同様に
して、保護膜形成工程、パターン形成工程と、エッチン
グ工程とを行って、基板１の表面に最表面層１Ａによる
格子形状を形成した状態が、図５（ｂ）に示す状態であ
る。この状態に対して、エッチング耐性を有する新たな
保護膜（フォトレジスト）を形成し、この新たな保護膜
２ａを形成した状態を図５（ｃ）に示す。

【００６２】この新たな保護膜に、マスクを用いて露光
を行い「第２の周期パターン」を形成した。この状態を
図５（ｄ）に示す（２パターン形成工程）。保護膜２ａ
による第２の周期パターンは、第１の周期パターンと同
一のピッチ（最表面層１Ａによる格子形状のピッチと同
ピッチである）を有し、最表面層１Ａの少なくとも一部
と、その下の層１Ｂの一部を覆うように形成される。

【００６３】保護膜２ａによる第２の周期パターンをマ
スクとして、最表面層１Ａおよびその下の層１Ｂに対し
て等方性のエッチングを行い（等方性エッチング工
程）、保護膜を除去すると、図５（ｅ）に示すようなブ
レーズ型回折格子が、ガラス基板１Ｂの表面形状として
得られる。なお、等方性エッチングは、図１に即して説
明した例と同様、ＣＦ₄／Ｈ₂の混合ガスを用い、チェン
バーとして石英製円筒型ベルジャーを用い、圧力を略
１．０Ｔｏｒｒとして行った。ガラス基板１Ｂと、最表
面層１Ａであるシリコン酸化膜とのエッチングレートは
１：５であった。

【００６４】このようにして得られたブレーズ型回折格
子は、そのまま使用することもできるが、その表面にＮ
ｉ電鋳により離型膜を形成して、これをスタンパーとし
て用いることにより、光硬化製樹脂を用いて効率よくブ
レーズ型回折格子を作製できる。図５（ｆ）は、このよ
うにして得られる回折格子１０を示している。

【００６５】ここで図６を参照して、図５の（ｄ）から
（ｅ）に到る等方性エッチングの様子を説明する。図６
（ａ）は、図５（ｄ）の状態の一部を拡大して示してい
る。等方性エッチングの効果を、図の左側の領域Ｉと右
側の領域ＩＩとに分けて示すと、領域Ｉでは、左側の部
分にエッチング耐性のある保護膜２ａがある。

【００６６】従って、領域Ｉにおいては、等方性エッチ
ングがなされると、保護膜２ａに被覆されていない部分
では、エッチングはガラス基板１Ｂの厚み方向へ進行
し、保護膜２ａに覆われている部分では、保護膜２ａの
端部の部分から、その下のガラス基板１Ｂの内部へ円筒
状にエッチングが進行する（図６（ｂ）〜（ｄ））。

【００６７】これに対し、領域ＩＩにおいては、図の右
側には、ガラス基板１Ｂよりもエッチング速度の大きい
最表面層１Ａが存在している。従って、等方性エッチン
グはは、ガラス基板１Ｂの、剥き出しの部分では厚み方
向へ進行するが、同時に、最表面層１Ａでは図の右側へ
向かってエッチングが進行する。最表面層１Ａのエッチ
ング速度はガラス基板１Ｂのエッチング速度より大き
く、最表面層１Ａのエッチングが進行するに連れて、そ
れまで最表面層１Ａに覆われていたガラス基板１Ｂの表
面が剥き出しになり、この部分に等方性エッチングが及
ぶようになる。このため、ガラス基板１Ｂの最表面層１
Ａに覆われている部分では、エッチングの作用面（エッ
チングにより侵食されつつある表面）の形状は、図に示
すように最表面層１Ａの右側端部から左側端部に向かっ
て傾斜した面になる。

【００６８】従って、最終的には、図６（ｅ）に示すよ
うに、円筒状の部分６ａと、平面状の部分６ｂと、斜面
状の部分６ｃとの組合せにより、「格子の１単位」が形
成されるのである。この説明を参照すれば、先に図２，
３において説明した回折格子の格子形状も容易に理解さ
れよう。

【００６９】図７は、請求項４記載の回折格子作製方法
の変形実施例を説明図的に示している。基板は、シリコ
ン基板１Ｂとその上に「減圧ＣＶＤ法」により厚み１μ
ｍに形成されたシリコン酸化膜１Ａ、さらにその上に
「プラズマＣＶＤ」により最表面層１Ｃとして形成され
た「シリコン酸化窒化膜」により構成されている。

【００７０】この基板に対し、保護膜形成工程、パター
ン形成工程と、エッチング工程とを行って、基板表面に
最表面層１Ｃによる格子形状を形成し、この状態に対
し、エッチング耐性を有する新たな保護膜（フォトレジ
スト）２ａを形成し、マスクを用いて露光を行い「第２
の周期パターン」を形成した。この状態を図７（ａ）に
示す。保護膜２ａによる第２の周期パターンは、第１の
周期パターンと同一のピッチ（最表面層１Ｃによる格子
形状のピッチと同ピッチである）を有し、最表面層１Ｃ
の少なくとも一部と、その下の層１Ａの一部を覆うよう
に形成される。

【００７１】保護膜２ａによる第２の周期パターンをマ
スクとし、最表面層１Ｃおよびその下の層１Ａに対して
等方性エッチングを行い、保護膜を除去すると図７
（ｂ）に示すようなブレーズ型回折格子が層１Ａの厚み
により形成される。図３の実施例同様に、格子深さの精
度を良好に制御できる。等方性エッチングはウエットエ
ッチングにより行った。図７（ｂ）の回折格子の表面に
Ｎｉ電鋳により離型膜を形成して、これをスタンパーと
して用いることにより効率よくブレーズ型回折格子を作
製できた。

【００７２】図８は請求項５記載の回折格子作製方法の
１実施例を説明図的に示している。表面側から順次、エ
ッチング速度が小さくなる２以上の層を有する基板とし
て、図８（ａ）に示すように、シリコン基板１Ｂ上に、
最表面層１Ａとして、シリコン酸化膜を「熱酸化」によ
り厚さ：１μｍに形成した基板１を用いた。基板１の最
表面層１Ａ上に「保護膜形成工程」により、エッチング
耐性を有する保護膜２をフォトレジストにより厚さ略１
μｍに形成し、マスクを用いた露光により、保護膜２に
第１の周期パターンを形成した。

【００７３】図８（ａ）に示すように、保護膜２による
「第１の周期パターン」をマスクとして、基板１の最表
面層１Ａにアルゴンイオンをイオン注入装置により注入
し、最表面層１Ａの表面側に最表面層よりもエッチング
速度の大きい領域１ａ’を、「第１の周期パターンのネ
ガ像」として形成した。その後、第１の周期パターンを
構成する保護膜２を除去した（イオン照射・膜除去工
程）。

【００７４】次いで、基板１の表面にエッチング耐性を
有する新たな保護膜２ａをフォトレジストにより形成
し、図８（ｂ）に示すように、新たな保護膜２ａに、マ
スクを用いる露光により第２の周期パターンを形成した
（第２パターン形成工程）。新たな保護膜２ａによる第
２の周期パターンは、第１の周期パターンと同一のピッ
チを有し、最表面層１Ａのイオン照射された部分の少な
くとも一部と、イオン照射されなかった部分の一部を覆
うように形成される。

【００７５】新たな保護膜２ａによる「第２の周期パタ
ーン」をマスクとして、最表面層１Ａに対して等方性エ
ッチングを「緩衝フッ酸の水による希釈溶液」によるウ
エットエッチングで行い（等方性エッチング工程）、図
８（ｃ）に示すような、ブレーズ型回折格子を得た。斜
面状の部分（領域１ａ’に対応する部分）のテーパー比
は略１／１０であった。

【００７６】請求項３記載の方法と同じく、照射するイ
オンはアルゴンイオンに限らず、最表面層本来のエッチ
ング速度よりも「エッチング速度の大きい領域」を最表
面層に形成できるものであればよく、イオン照射の方法
もイオン注入に限らず、平行平板型のプラズマを用いて
もよい。

【００７７】図８（ｃ）に示す回折格子の表面にＮｉ電
鋳（Ｎｉの真空蒸着でも良い）により離型膜を形成して
スタンパーとし、光硬化性樹脂を用いて、効率良く回折
格子を作製することができた。

【００７８】図９は請求項６記載の回折格子作製方法の
１実施例を説明図的に示している。図９（ａ）にしめす
ように、基板１上に感光性薄膜２０としてフォトレジス
トの層を形成し（感光性薄膜形成工程）、この感光性薄
膜２０の全面に２光束干渉法により所望の周期パターン
を露光した（周期パターン露光工程）。

【００７９】続いて（ｂ）に示すように、周期パターン
を露光された感光性薄膜２０の、周期パターンを残す領
域（領域ＩＩ）を除き、感光性薄膜２０を均一露光した
（均一露光工程）。領域ＩＩはマスクで覆い、均一露光
されないようにした。

【００８０】図９（ｃ）は、パターン露光工程と均一露
光工程により光照射された感光性薄膜部分を選択的に除
去した状態を示す。続いて、（ｄ）に示すように、基板
上に残された感光性薄膜２０による「第１感光性薄膜パ
ターン」を保護する保護層３をアルミの薄膜として蒸着
形成した（保護層形成工程）。

【００８１】その後、保護層３を形成された基板１上に
新たな感光性薄膜４０を形成し（第２感光性薄膜形成工
程）、感光性薄膜４０の全面に２光束干渉法により、他
の周期パターンを露光し（第２周期パターン露光工
程）、他の周期パターンを露光された感光性薄膜４０
の、他の周期パターンを残す領域（領域Ｉ）をマスクで
遮光し、感光性薄膜４０を均一露光し（第２均一露光工
程）、第２周期パターン露光工程と第２均一露光工程に
より光照射された感光性薄膜部分４０を除去することに
より、領域Ｉの保護膜３上に、感光性薄膜４０による
「第２感光性薄膜パターン」を得た（図９（ｅ））。

【００８２】その後、第２感光性薄膜パターン上に第２
保護層を形成して（第２保護層形成工程）、基板１上
に、互いに回折特性の異なる２種の回折格子を得ること
ができた。なお、第２保護層形成手段は、省略すること
も可能である。また、周期パターン露光工程と均一露光
工程、第２周期パターン露光工程と第２均一露光工程と
は、それぞれ実行の順序を入れ替えても良い。

【００８３】上の実施例では、基板上の領域を領域Ｉ，
ＩＩに分け、各領域に互いに異なる回折格子を作製した
が、基板上の領域を２以上に分け、請求項６記載の回折
格子作製方法における保護層形成工程後、第２感光性薄
膜形成工程から第２保護層形成工程までを、露光する周
期パターンを変えて所望回数繰返せば、同一基板上に３
種以上の異なる回折格子を作製できる（請求項７）。

【００８４】図１０は、請求項８記載の回折格子作製方
法の１実施例を説明図的に示している。基板１としてガ
ラス基板を用い、その表面にフォトレジストにより感光
性薄膜２０を形成し（感光性薄膜形成工程）、２光束干
渉法により所望の周期パターンを露光し（周期パターン
露光工程）、周期パターンを露光された感光性薄膜２０
の、周期パターンを残す領域（領域ＩＩ）をマスクで遮
光し、他の部分に均一露光を行い（均一露光工程）、周
期パターン露光工程および均一露光工程において、光を
照射されなかった感光性薄膜部分を除去した。

【００８５】この状態を図１０（ａ）に示す。基板１上
に感光性薄膜２０により形成された第１周期パターンを
マスクとして基板１をエッチングし（第１エッチング工
程）、感光性薄膜２０を除去した状態が図１０（ｂ）で
ある。周期パターンに対応する回折格子１００が領域Ｉ
Ｉに形成されている。

【００８６】続いて、基板１の表面に、新たな感光性薄
膜を形成し（第２感光性薄膜形成工程）、新たに形成さ
れた感光性薄膜に上記周期パターンとは異なる「他の周
期パターン」を露光し（第２周期パターン露光工程）、
他の周期パターンを残す領域（領域Ｉ）をマスクで遮光
して、感光性薄膜を均一露光し（第２均一露光工程）、
第２周期パターン露光工程と第２均一露光工程により光
照射されなかった感光性薄膜部分を除去し、基板上に感
光性薄膜により形成された第２周期パターンをマスクと
してエッチングを行った（第２エッチング工程）。

【００８７】その結果、図１０（ｃ）に示すように、基
板１上の領域Ｉ，ＩＩに、互いに回折特性の異なる２種
の回折格子１０１，１００を得ることができた。

【００８８】請求項８記載の回折格子作製方法において
も、第１エッチング工程後、第２感光性薄膜形成工程か
ら第２エッチング工程までを、露光する周期パターンを
変えて所望回数繰返すことにより、同一基板に３種以上
の回折格子を形成することができる。

【００８９】また、図１０における基板１として、「表
面側から順次エッチング速度が小さくなる２以上の層を
有するもの」を用い、第１エッチング工程および第２エ
ッチング工程に際しては、感光性薄膜の光照射されなか
った部分を除去することによっても図１０の実施例と同
様の結果を得ることが出来る（請求項１０）。

【００９０】実際に、図１０の基板１として、石英ガラ
スの表面側に、最表面層として「プラズマＣＶＤ」によ
りシリコン酸化膜を形成されたものを用いて、請求項１
０記載の方法を実施したところ、基板上に形成される複
数種のを回折格子の格子深さを実質的に最表面層である
シリコン酸化膜の厚さに揃えることが出来た。

【００９１】また、この請求項１０記載の回折格子作製
方法により、基板の最表面層に２種以上の格子形状を得
たのち、等方性エッチングを行うことにより、２種以上
の格子をブレーズ型回折格子とすることができた（請求
項１１）。

【００９２】図１１は、請求項１２記載の回折格子作製
方法の１実施例を説明図的に示している。符号１０で示
す基板はガラス基板である。この基板１０上にフォトレ
ジストにより感光性薄膜２０を形成し（感光性薄膜形成
工程）、２光束干渉法により、所望の周期パターンを露
光し（周期パターン露光工程）、周期パターンを露光さ
れた感光性薄膜２０の、周期パターンを残す領域（領域
ＩＩ）を除き、感光性薄膜２０を均一露光し（均一露光
工程）、パターン露光工程と均一露光工程により光照射
されなかった部分を選択的に除去した。

【００９３】図１１（ａ）に示すように、基板上に残さ
れた感光性薄膜２０による第１周期パターンをマスクと
して、基板１０の表面にアルゴンイオン注入による「イ
オン照射」を行って基板１０表面側に、基板１０よりも
エッチング速度の大きい領域１０ａ’を上記第１の周期
パターンのネガ像として形成し、マスクとして用いられ
た感光性薄膜２０を除去したのち（イオン照射・膜除去
工程）、基板１０の表面に新たな感光性薄膜２０’を形
成し、新たな感光性薄膜２０’にマスクを用いて第２の
周期パターンを露光した（第２周期パターン露光工
程）。

【００９４】第２の周期パターンを露光された新たな感
光性薄膜２０’の、第２の周期パターンを残す領域ＩＩ
を除き、感光性薄膜を均一露光し（第２均一露光工
程）、第２パターン露光工程と第２均一露光工程により
光照射されなかった部分を選択的に除去し、基板上に残
された新たな感光性薄膜２０’による第２周期パターン
をマスクとして、基板１０の表面に対して等方性のエッ
チングを行い（等方性エッチング工程）、図１１（ｃ）
に示すようなブレーズ型回折格子１１０を得た。回折格
子１１０は、第１周期パターンと同じ格子ピッチを有し
ている。

【００９５】次いで、上記感光性薄膜形成工程から等方
性エッチング工程までを繰返し、第１周期パターンに対
応する回折格子１１０が形成されない領域Ｉに、第１周
期パターンとは異なる周期パターンの他の回折格子１２
０を形成した（第２格子形成工程）。このようにして、
同一基板１０の異なる領域Ｉ，ＩＩに、互いに異なるブ
レーズ型の回折格子１２０，１１０を得ることができ
た。

【００９６】上記請求項１２記載の回折格子作製方法に
おいて、等方性エッチング工程後、第２格子形成工程
を、露光する周期パターンを変えて所望回数繰返すこと
により、同一基板上に３種以上の回折格子を形成出来た
（請求項１３）。

【００９７】また、これら次子異例に選りえられた回折
格子の表面に、Ｎｉ薄膜蒸着等により離型膜を形成した
ものをスタンパーとして用い、多数の回折格子を容易に
作製することが出来た（請求項１４）。

【００９８】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば新規な
回折格子作製方法を提供できる。請求項１〜５記載の発
明は上記の如き構成となっているから、格子深さを精度
良く制御して、回折効率のよい回折格子を作製できる。
また請求項２〜５記載の発明では、容易且つ確実にブレ
ーズ型の回折格子の作製が可能である。

【００９９】請求項６〜１３記載の発明は、上記の如き
構成となっているので、同一基板表面の異なる領域に、
２以上の異なる回折格子を作製できる。請求項７〜１３
記載の発明では、同一基板の表面に、２以上の異なる回
折格子を精度の良い格子深さで形成出来、請求項８〜１
３記載の発明では、同一基板の表面に、精度良い格子深
さをもったブレーズ型の回折格子を形成できる。

【０１００】請求項１４記載の発明によれば、請求項１
〜１３記載の発明により製造された回折格子をスタンパ
ー化して、多量の回折格子を容易且つ確実に作製でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１記載の発明の１実施例を説明図的に示
す図である。

【図２】請求項２記載の発明の１実施例を説明図的に示
す図である。

【図３】請求項２記載の発明の別実施例を説明図的に示
す図である。

【図４】請求項３記載の発明の１実施例を説明図的に示
す図である。

【図５】請求項４記載の発明の１実施例を説明図的に示
す図である。

【図６】図５の実施例における等方性エッチングを説明
するための図である。

【図７】請求項４記載の発明の別実施例を説明図的に示
す図である。

【図８】請求項５記載の発明の１実施例を説明図的に示
す図である。

【図９】請求項６記載の発明の１実施例を説明図的に示
す図である。

【図１０】請求項８記載の発明の１実施例を説明図的に
示す図である。

【図１１】請求項１２記載の発明の１実施例を説明図的
に示す図である。

【符号の説明】

１基板２保護膜１Ａ基板の最表面層１Ｂ最表面層１Ａよりもエッチング速度の遅い層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上にエッチング耐性を有する保護膜を
形成する保護膜形成工程と、上記保護膜に所望の周期パ
ターンを形成するパターン形成工程と、上記周期パター
ンをマスクとして上記基板のエッチングを行うエッチン
グ工程とを、少なくとも有する回折格子作製方法におい
て、基板として、エッチング速度が互いに異なる２以上の層
を有し、これらの層のエッチング速度が、上記保護膜に
近い層ほど大きくなっているものを用いることを特徴と
する回折格子作製方法。
【請求項２】請求項１記載の回折格子作製方法により、
基板の最表面層に周期パターンを形成した後、等方性エ
ッチングを行うことを特徴とする回折格子作製方法。
【請求項３】基板の表面にエッチング耐性を有する保護
膜を形成する保護膜形成工程と、上記保護膜に第１の周期パターンを形成するパターン形
成工程と、第１の周期パターンをマスクとして、基板表面にイオン
照射を行って基板表面側に、よりエッチング速度の大き
い領域を上記第１の周期パターンのネガ像として形成
し、上記第１の周期パターンを構成する保護膜を除去す
る、イオン照射・膜除去工程と、上記基板表面に、エッチング耐性を有する新たな保護膜
を形成し、この新たな保護膜に第２の周期パターンを形
成する第２パターン形成工程と、上記第２の周期パターンをマスクとして、上記基板に対
して等方性のエッチングを行うエッチング工程とを有
し、上記第２の周期パターンは、第１の周期パターンと同一
のピッチを有し、最表面層のイオン照射された部分の少
なくとも一部と、イオン照射されなかった部分の一部を
覆うように形成されることを特徴とする回折格子作製方
法。
【請求項４】表面側から順次、エッチング速度が小さく
なる２以上の層を有する基板の表面にエッチング耐性を
有する保護膜を形成する保護膜形成工程と、上記保護膜に第１の周期パターンを形成するパターン形
成工程と、上記第１の周期パターンをマスクとしてエッチングを行
い、第１の周期パターンに対応する格子形状を基板の最
表面層に形成し、上記第１の周期パターンをなす保護膜
を除去するエッチング工程と、上記格子形状の形成された基板表面に、エッチング耐性
を有する新たな保護膜を形成し、この新たな保護膜に第
２の周期パターンを形成する第２パターン形成工程と、上記第２の周期パターンをマスクとして、上記最表面層
およびその下の層に対して等方性のエッチングを行う等
方性エッチング工程とを有し、上記第２の周期パターンは、第１の周期パターンと同一
のピッチを有し、最表面層の少なくとも一部と、その下
の層の一部を覆うように形成されることを特徴とする回
折格子作製方法。
【請求項５】表面側から順次、エッチング速度が小さく
なる２以上の層を有する基板の表面にエッチング耐性を
有する保護膜を形成する保護膜形成工程と、上記保護膜に第１の周期パターンを形成する周期パター
ン形成工程と、上記第１の周期パターンをマスクとして、基板の最表面
層にイオン照射を行って上記最表面層の表面側に、上記
最表面層よりもエッチング速度の大きい領域を上記第１
の周期パターンのネガ像として形成し、上記第１の周期
パターンを構成する保護膜を除去する、イオン照射・膜
除去工程と、上記基板表面に、エッチング耐性を有する新たな保護膜
を形成し、この新たな保護膜に第２の周期パターンを形
成する第２パターン形成工程と、上記第２の周期パターンをマスクとして、上記最表面層
に対して等方性のエッチングを行う等方性エッチング工
程とを有し、上記第２の周期パターンは、第１の周期パターンと同一
のピッチを有し、最表面層のイオン照射された部分の少
なくとも一部と、イオン照射されなかった部分の一部を
覆うように形成されることを特徴とする回折格子作製方
法。
【請求項６】基板上に感光性薄膜を形成する感光性薄膜
形成工程と、上記感光性薄膜に所望の周期パターンを露光する周期パ
ターン露光工程と、上記周期パターンを露光された感光性薄膜の、上記周期
パターンを残す領域を除き、感光性薄膜を均一露光する
均一露光工程と、上記パターン露光工程と均一露光工程により光照射され
た感光性薄膜部分または光照射されなかった感光性薄膜
部分を選択的に除去し、基板上に残された第１感光性薄
膜パターンを保護する保護層を形成する保護層形成工程
と、保護層形成工程後の基板上に新たな感光性薄膜を形成す
る第２感光性薄膜形成工程と、新たに形成された感光性薄膜に上記周期パターンとは異
なる他の周期パターンを露光する第２周期パターン露光
工程と、上記他の周期パターンを露光された感光性薄膜の、上記
他の周期パターンを残す領域を除き、感光性薄膜を均一
露光する第２均一露光工程と、上記第２周期パターン露光工程と第２均一露光工程によ
り光照射された感光性薄膜部分を除去し、基板上に感光
性薄膜により形成された第２周期パターンを保護する保
護層を形成する第２保護層形成工程とを有し、基板上に、互いに回折特性の異なる２種の回折格子を得
ることを特徴とする回折格子作製方法。
【請求項７】請求項６記載の回折格子作製方法における
保護層形成工程後、第２感光性薄膜形成工程から第２保
護層形成工程までを、露光する周期パターンを変えて所
望回数繰返すことを特徴とする回折格子作製方法。
【請求項８】基板上に感光性薄膜を形成する感光性薄膜
形成工程と、上記感光性薄膜に所望の周期パターンを露光する周期パ
ターン露光工程と、上記周期パターンを露光された感光性薄膜の、上記周期
パターンを残す領域を除き、感光性薄膜を均一露光する
均一露光工程と、上記周期パターン露光工程と均一露光工程により光照射
された感光性薄膜部分もしくは光照射されなかった感光
性薄膜部分を除去し、基板上に感光性薄膜により形成さ
れた第１周期パターンをマスクとして基板をエッチング
を行う第１エッチング工程と、第１エッチング工程後、感光性薄膜を除去し、新たな感
光性薄膜を形成する第２感光性薄膜形成工程と、新たに形成された感光性薄膜に上記周期パターンとは異
なる他の周期パターンを露光する第２周期パターン露光
工程と、上記他の周期パターンを露光された感光性薄膜の、上記
他の周期パターンを残す領域を除き、感光性薄膜を均一
露光する第２均一露光工程と、上記第２周期パターン露光工程と第２均一露光工程によ
り光照射された感光性薄膜部分もしくは光照射されなか
った感光性薄膜部分を除去し、基板上に感光性薄膜によ
り形成された第２周期パターンをマスクとしてエッチン
グを行う第２エッチング工程とを有し、基板上に、互いに回折特性の異なる２種の回折格子を得
ることを特徴とする回折格子作製方法。
【請求項９】請求項８記載の回折格子作製方法におけ
る、第１エッチング工程後、第２感光性薄膜形成工程か
ら第２エッチング工程までを、露光する周期パターンを
変えて所望回数繰返すことを特徴とする回折格子作製方
法。
【請求項１０】請求項８または９記載の回折格子作製方
法において、基板として、表面側から順次エッチング速度が小さくな
る２以上の層を有するものを用い、第１エッチング工程
および第２エッチング工程に際しては、感光性薄膜の光
照射されなかった部分を除去することを特徴とする回折
格子作製方法。
【請求項１１】請求項１０記載の回折格子作製方法によ
り、基板の最表面層に２種以上の格子形状を得たのち、
等方性エッチングを行うことを特徴とする回折格子作製
方法。
【請求項１２】基板上に感光性薄膜を形成する感光性薄
膜形成工程と、上記感光性薄膜に所望の周期パターンを露光する周期パ
ターン露光工程と、上記周期パターンを露光された感光性薄膜の、上記周期
パターンを残す領域を除き、感光性薄膜を均一露光する
均一露光工程と、上記パターン露光工程と均一露光工程により光照射され
なかった部分を選択的に除去し、基板上に残された感光
性薄膜による第１周期パターンをマスクとして基板表面
にイオン照射を行って基板表面側に、基板よりもエッチ
ング速度の大きい領域を上記第１の周期パターンのネガ
像として形成し、上記第１周期パターンを除去する、イ
オン照射・膜除去工程と、上記基板表面に新たな感光性薄膜を形成し、新たな感光
性薄膜に第２の周期パターンを露光する第２周期パター
ン露光工程と、上記第２周期パターンを露光された新たな感光性薄膜
の、上記第２の周期パターンを残す領域を除き、感光性
薄膜を均一露光する第２均一露光工程と、上記第２パターン露光工程と第２均一露光工程により光
照射されなかった部分を選択的に除去し、基板上に残さ
れた新たな感光性薄膜による第２周期パターンをマスク
として、上記基板表面に対して等方性のエッチングを行
い、上記領域に上記第１周期パターンに対応する回折格
子を形成する等方性エッチング工程と、上記感光性薄膜形成工程から等方性エッチング工程まで
を繰返し、上記第１周期パターンに対応する回折格子が
形成されない領域に、上記第１周期パターンとは異なる
周期パターンの他の回折格子を形成する第２格子形成工
程とを有し、上記第２周期パターンは第１周期パターンと同一のピッ
チを有し、最表面層のイオン照射された部分の少なくと
も一部と、イオン照射されなかった部分の一部を覆うよ
うに形成されることを特徴とする回折格子作製方法。
【請求項１３】請求項１２記載の回折格子作製方法にお
ける、等方性エッチング工程後、第２格子形成工程を、
露光する周期パターンを変えて所望回数繰返すことを特
徴とする回折格子作製方法。
【請求項１４】請求項１〜１３に記載された任意の回折
格子作製方法により形成された回折格子の表面に離型膜
を形成したものをスタンパーとして用いて回折格子を作
製することを特徴とする回折格子作製方法。