ナノインプリント技術を用いた回折格子作製とその応用

摘要

ナノインプリント技術を用いて回転回折格子を作製した．この技術により，回転回折格子に形成した回折格子パターンの回転中心と回転軸を挿入する貫通穴中心を高精度に一致させることが可能となる。これにより、これまでの職人による回転回折格子スケールの芯出し作業を必要としなくなる．本論文では作製した回転回折格子の評価及び，我々が開発中のMEMS エンコーダ用スケールとしての応用について述べる．2.構造と作製作製した回転回折格子をFig.1 に示す．直径12mm，厚さ0.6mm の円盤状の回転回折格子に，直径10.6mm の円周上に幅300μm，高さ0.4μm，3.2μm 周期の凹凸回折格子パターンと，中心に直径3mm の貫通穴を形成する．ナノインプリントには熱式と紫外線照射式があるが，本研究では熱式を用いて回折格子スケールを作製した．熱式はほとhどの樹脂材料に適用可能であり，材料の制限を受けにくい点で有用である．Fig.2 に回転回折格子作製の工程を示す．回転回折格子の材料には合成樹脂を用いた．金型のスタンパを低熱膨張率の石英ガラスにフォトリソグラフィ技術で形成した高さの凹凸の微細パターンを転写することにより作製する．このスタンパがピストンに張り付けられる．スタンパと，貫通穴を形成する内径打ち抜きパンチとには3μm のクリアランスを形成しておく．内径抜きダイと内径抜きパンチの上型と外径抜きパンチ兼内径抜きダイの下型とは四隅のガイドポストとガイドブッシュで高精度に位置決めする．ブランクの樹脂基板が外径抜きダイと内径抜きダイにより内径穴と外径が打ち抜かれると同時に，回折格子微細パターンが形成される．回折格子パターンの中心と貫通穴中心のずれは，最大クリアランス分の3μm 分発生する可能性がある．