[发明专利]凹面衍射光栅的制造方法、凹面衍射光栅及使用其的分析装置

说明书

能够容易地、高精度地将衍射光栅的沟槽图案的沟槽周期与凸面固定基板的位置进行对准。为此，将形成于平面衍射光栅(101)的、具有不等间隔的沟槽周期的沟槽图案(103)转印至金属薄膜(105)，在具有固定金属薄膜(105)的凸面的固定基板(108)的凸面上形成第一位置对准标记(109)，将形成于金属薄膜(105)的粘接面的第二位置对准标记(106)与第一位置对准标记(109)进行重合，由此进行位置对准，将金属薄膜的粘接面与固定基板的凸面进行粘接来制备母版(110)，转印母版(110)的金属薄膜的沟槽图案，由此来制备凹面衍射光栅。

技术领域

本发明涉及凹面衍射光栅的制造方法、凹面衍射光栅及使用其的分析装置。

背景技术

衍射光栅是用于分析装置的分光器等的将混合了各种波长的光(白色光)分成各个窄带波长的光学元件。在表面上蒸镀有反射膜的光学材料表面，刻蚀有微细的沟槽。衍射光栅的种类，如非专利文献1所记载的，有光栅面为平面状的平面衍射光栅和光栅面为球状或非球面状的凹面衍射光栅。凹面衍射光栅与平面衍射光栅不同，具有兼具分光的作用以及将光进行成像的作用这两种作用。

另外，在凹面衍射光栅上所刻蚀的沟槽的周期包括等间隔的和不等间隔的。通过将沟槽的周期形成为不等间隔，能够调节衍射光的成像位置，因此，可以校正像差，并且可以在沿直线排列的多个检测器上成像。但是，为了使得具有不等间隔沟槽的凹面衍射光栅获得高成像性，需要将沟槽周期与曲面上的位置进行结合以在曲面上的各位置处形成具有预定尺寸的沟槽周期。

对于以往的凹面衍射光栅，在曲面基板上使用刻线机等机械通过雕刻沟槽图案的方法来制备母版，通过将母版上的沟槽图案复制到反射膜、树脂等上来制备凹面衍射光栅。相对于此，提出了如下方案，将在平面上形成的衍射光栅弯曲成所期望的曲率来制备母版。

专利文献1中公开了，在树脂、金属薄膜等柔性材料上形成衍射光栅的沟槽图案，将其贴附在弯曲至所希望的曲率的基板上，以形成母版。将该母版与固化前的液状的曲面衍射光栅材料相接触，通过使其固化来制备曲面衍射光栅的方法。专利文献2中公开了，将平面衍射光栅基板转印至如有机硅树脂的柔性材料，将其固定在曲面基板上，来形成曲面衍射光栅的母版。专利文献3中公开了将硅制的平面衍射光栅转印在非晶质介质上，将非晶质材料基板曲面化并组装在曲面固定基板上的制造方法。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开昭61-72202号公报

专利文献2:日本特开平9-5509号公报

专利文献3:日本特开2014-182301号公报

非专利文献

非专利文献1:工藤惠荣著，《分光的基础与方法(分光の基礎と方法)》，欧姆社出版，1985年7月发行，p.364

发明内容

发明所要解决的课题

专利文献1、专利文献2中所公开的制造方法，每一种都是在形成衍射光栅的沟槽图案阶段使用具有柔软性材料，因此，均在曲面衍射光栅转印时沟槽图案的形状的偏差增大。相对于此，专利文献3中所公开的制造方法，将硅制的平面衍射光栅转印至玻璃等非晶质材料，使非晶质材料基板曲面化并组装在曲面固定基板上，由此可以制备沟槽图案的形状的偏差较小的凹面衍射光栅。

在衍射光栅的沟槽为不等间隔的情况下，由于衍射光栅的沟槽的宽度为数100nm～数μm这样微小的值，将如此微小的沟槽图案的沟槽周期与曲面固定基板的位置相结合本身就是困难的。在将平面衍射光栅组装至曲面固定基板上时，如果产生沟槽方向、位置的偏离，则不能获得如设计值那样的高成像性。