JP2000121819A - 回折光学素子及びその製造方法 - Google Patents
回折光学素子及びその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＲＩＥを用いた加工工程において、難加工性
材料を使用した場合にも再現性及び加工精度に優れた微
細溝構造を有する回折光学素子を提供すること、及び加
工工程におけるエッチングレートが早く、素子設計の自
由度に富む構造を有する回折光学素子を提供することで
ある。 【解決手段】 ミクロンオーダの微細溝構造による光の
回折効果を利用した回折光学素子において、該回折光学
素子が光学的に透明である基板片面または両面に透光性
薄膜を有し、該透光性薄膜に微細溝構造が形成され、透
光性薄膜の厚みと微細溝構造の溝ピッチの関係が０．１
＜溝ピッチ／透光性薄膜の厚み＜５０であることを特徴
とする。
材料を使用した場合にも再現性及び加工精度に優れた微
細溝構造を有する回折光学素子を提供すること、及び加
工工程におけるエッチングレートが早く、素子設計の自
由度に富む構造を有する回折光学素子を提供することで
ある。 【解決手段】 ミクロンオーダの微細溝構造による光の
回折効果を利用した回折光学素子において、該回折光学
素子が光学的に透明である基板片面または両面に透光性
薄膜を有し、該透光性薄膜に微細溝構造が形成され、透
光性薄膜の厚みと微細溝構造の溝ピッチの関係が０．１
＜溝ピッチ／透光性薄膜の厚み＜５０であることを特徴
とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ミクロンオーダの
微細溝構造による光の回折効果を利用して、レーザビー
ムの分割、偏光、形状変換などの複数の機能を有する回
折光学素子に関し、特に光ピックアップのホログラムレ
ーザユニット用ホログラフィック光学素子に関する。
微細溝構造による光の回折効果を利用して、レーザビー
ムの分割、偏光、形状変換などの複数の機能を有する回
折光学素子に関し、特に光ピックアップのホログラムレ
ーザユニット用ホログラフィック光学素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】回折光学素子の機能はレンズ機能、分岐
／合波機能、光強度分布機能及び波長フィルター機能に
大別される。近年、回折光学素子はその複合機能と複製
による量産性を特徴として、マイクロオプティクスとし
ての応用が盛んに検討されている。ＣＤプレーヤー用の
光ピックアップにおいては、これに必要とされるビーム
スプリッタ機能と焦点誤差検出機能、トラック誤差検出
機能を一枚の回折光学素子に複合化し、商品化されてい
る。さらに、偏光性を有する回折光学素子も開発され、
検光子機能を必要とする光磁気ディスクの光ヘッドに応
用されている。一方、ＤＶＤピックアップヘの応用で
は、球面収差補正レンズとしての機能も持たせている。
／合波機能、光強度分布機能及び波長フィルター機能に
大別される。近年、回折光学素子はその複合機能と複製
による量産性を特徴として、マイクロオプティクスとし
ての応用が盛んに検討されている。ＣＤプレーヤー用の
光ピックアップにおいては、これに必要とされるビーム
スプリッタ機能と焦点誤差検出機能、トラック誤差検出
機能を一枚の回折光学素子に複合化し、商品化されてい
る。さらに、偏光性を有する回折光学素子も開発され、
検光子機能を必要とする光磁気ディスクの光ヘッドに応
用されている。一方、ＤＶＤピックアップヘの応用で
は、球面収差補正レンズとしての機能も持たせている。
【０００３】このような回折光学素子は一般的にはフォ
トリソグラフィー手法を用いてガラス基板の上に直接形
成される。一方、近年、ダイヤモンドバイトを用いた超
精密切削により光学素子に徴細形状を形成したり、金型
に微細加工を施しその形状をガラスやプラスチック材料
の上に転写する技術の確立も進んでいる。
トリソグラフィー手法を用いてガラス基板の上に直接形
成される。一方、近年、ダイヤモンドバイトを用いた超
精密切削により光学素子に徴細形状を形成したり、金型
に微細加工を施しその形状をガラスやプラスチック材料
の上に転写する技術の確立も進んでいる。
【０００４】例えば、“レーザディスク用ホログラムピ
ックアップ”シャープ技報、第４８号、３月、ｐ２１
（１９９１）には、フォトリソグラフィー手法を用いた
光ピックアップ用のホログラフィック素子が開示されて
いる。電子ビーム描画装置を用いてフォトマスクを作製
し、このフォトマスクのパターンをコンタクト露光法で
５インチφの石英ガラス基板上のレジストに転写する。
そして、このレジストをマスクとして、斜め入射イオン
ビームエッチング法を用いてホログラムを形成する。
ックアップ”シャープ技報、第４８号、３月、ｐ２１
（１９９１）には、フォトリソグラフィー手法を用いた
光ピックアップ用のホログラフィック素子が開示されて
いる。電子ビーム描画装置を用いてフォトマスクを作製
し、このフォトマスクのパターンをコンタクト露光法で
５インチφの石英ガラス基板上のレジストに転写する。
そして、このレジストをマスクとして、斜め入射イオン
ビームエッチング法を用いてホログラムを形成する。
【０００５】また、“光学素子の超精密加工”、東芝レ
ビュー、Ｖｏｌ．５２、Ｎｏ．７、ｐ５５（１９９７）
には、金型に微細加工を施しその形状をプラスチック材
料の上に転写する技術が開示されている。ホログラフィ
ック光学素子の複雑なパターンを超精密加工で金属原盤
に加工し、この原盤の微細なパターンを射出成型法でプ
ラスチック材料に転写し素子を得ている。
ビュー、Ｖｏｌ．５２、Ｎｏ．７、ｐ５５（１９９７）
には、金型に微細加工を施しその形状をプラスチック材
料の上に転写する技術が開示されている。ホログラフィ
ック光学素子の複雑なパターンを超精密加工で金属原盤
に加工し、この原盤の微細なパターンを射出成型法でプ
ラスチック材料に転写し素子を得ている。
【０００６】さらに、“プレス成形による光学ガラスレ
ンズの作製”、ＮＥＷ ＧＬＡＳＳＶｏｌ．１３、Ｎ
ｏ．２、ｐ３２（１９９８）には、金型に微細加工を施
しその形状をガラス材料の上に転写する技術が開示され
ている。ガラスの超精密プレス技術を駆使し、ガラスレ
ンズ上にホログラムを一体化した２焦点ガラスレンズを
作製し、１つのピックアップでＤＶＤとＣＤの再生を可
能にしている。
ンズの作製”、ＮＥＷ ＧＬＡＳＳＶｏｌ．１３、Ｎ
ｏ．２、ｐ３２（１９９８）には、金型に微細加工を施
しその形状をガラス材料の上に転写する技術が開示され
ている。ガラスの超精密プレス技術を駆使し、ガラスレ
ンズ上にホログラムを一体化した２焦点ガラスレンズを
作製し、１つのピックアップでＤＶＤとＣＤの再生を可
能にしている。
【０００７】このように、回折光学素子は超精密なパタ
ーンを精度良くガラス或いはプラスチック基板上に形成
する必要があり、これらの方法を用いて、単一基板上に
パターン成形した場合には、特に、パターンの深さ方向
の精度も厳密に要求されるため微細加工精度に問題があ
った。また、ＲＩＥ工程でガラス基板上のパターンを微
細加工する場合、ガラス基板としては一般に石英ガラス
が用いられている。石英ガラスはＲＩＥにより容易に微
細加工が可能であるが、より安価で屈折率の大きな他成
分ガラスの場合は通常のＲＩＥではエッチングレートが
遅くまた、加工精度にも問題があり、回折光学素子に用
いることが困難であった。また、基板の屈折率に制限が
あり素子設計の自由度を妨げる原因であった。
ーンを精度良くガラス或いはプラスチック基板上に形成
する必要があり、これらの方法を用いて、単一基板上に
パターン成形した場合には、特に、パターンの深さ方向
の精度も厳密に要求されるため微細加工精度に問題があ
った。また、ＲＩＥ工程でガラス基板上のパターンを微
細加工する場合、ガラス基板としては一般に石英ガラス
が用いられている。石英ガラスはＲＩＥにより容易に微
細加工が可能であるが、より安価で屈折率の大きな他成
分ガラスの場合は通常のＲＩＥではエッチングレートが
遅くまた、加工精度にも問題があり、回折光学素子に用
いることが困難であった。また、基板の屈折率に制限が
あり素子設計の自由度を妨げる原因であった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】このような実状のもと
に、本発明は開発されたものであって、その目的は、よ
り安価な基板上に微細加工が容易な薄膜層を形成し、そ
の薄膜層にＲＩＥを用いて微細溝加工を行うことで、再
現性及び加工精度と量産性に優れ、また、素子設計の自
由度に富む構造を有する回折光学素子を提供することに
ある。
に、本発明は開発されたものであって、その目的は、よ
り安価な基板上に微細加工が容易な薄膜層を形成し、そ
の薄膜層にＲＩＥを用いて微細溝加工を行うことで、再
現性及び加工精度と量産性に優れ、また、素子設計の自
由度に富む構造を有する回折光学素子を提供することに
ある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明は、ミクロンオーダの微細溝構造による光
の回折効果を利用して、レーザビームの分割、偏光、形
状変換などの複数の機能を有する回折光学素子におい
て、該回折光学素子が光学的に透明である基板片面また
は両面に透光性薄膜を有し、該透光性薄膜に微細溝構造
が形成され、透光性薄膜の厚みと微細溝構造の溝ピッチ
の関係が０．１＜溝ピッチ／透光性薄膜の厚み＜５０で
あることを特徴とする回折光学素子を提供する。
めに、本発明は、ミクロンオーダの微細溝構造による光
の回折効果を利用して、レーザビームの分割、偏光、形
状変換などの複数の機能を有する回折光学素子におい
て、該回折光学素子が光学的に透明である基板片面また
は両面に透光性薄膜を有し、該透光性薄膜に微細溝構造
が形成され、透光性薄膜の厚みと微細溝構造の溝ピッチ
の関係が０．１＜溝ピッチ／透光性薄膜の厚み＜５０で
あることを特徴とする回折光学素子を提供する。
【００１０】また、本発明の好ましい形態として、光学
的に透明である基板がガラス材料、有機材料、セラミッ
クス材料、単結晶材料の一種から構成される。
的に透明である基板がガラス材料、有機材料、セラミッ
クス材料、単結晶材料の一種から構成される。
【００１１】また、本発明の好ましい形態として、透光
性薄膜がガラス材料、有機材料、セラミックス材料の一
種から構成される。このような材料はＲＩＥにより容易
にエッチングできる性質を有するものから選択する。ま
た好ましい形態において、透光性薄膜に形成される微細
溝は透光性薄膜の表面から基板との界面までの全厚に及
ぶ深さを有し、それにより微細溝の深さを精密に制御す
ることができる。
性薄膜がガラス材料、有機材料、セラミックス材料の一
種から構成される。このような材料はＲＩＥにより容易
にエッチングできる性質を有するものから選択する。ま
た好ましい形態において、透光性薄膜に形成される微細
溝は透光性薄膜の表面から基板との界面までの全厚に及
ぶ深さを有し、それにより微細溝の深さを精密に制御す
ることができる。
【００１２】本発明の好ましい形態として、ＲＩＥによ
る加工性の良い好ましい透光性薄膜がＳｉＯ2、ＳｉＯ
Ｎ、ＳｉＮ、Ｓｉ3Ｎ4の少なくとも一種より構成され
る。
る加工性の良い好ましい透光性薄膜がＳｉＯ2、ＳｉＯ
Ｎ、ＳｉＮ、Ｓｉ3Ｎ4の少なくとも一種より構成され
る。
【００１３】また、本発明の好ましい形態としてミクロ
ンオーダの微細溝構造による光の回折効果を利用して、
レーザビームの分割、偏光、形状変換などの複数の機能
を有する回折光学素子において、該回折光学素子が光学
的に透明である基板片面または両面に透光性薄膜を有
し、該透光性薄膜に微細溝構造が形成され、透光性薄膜
の厚みと微細溝構造の溝ピッチの関係が０．１＜溝ピッ
チ／透光性薄膜の厚み＜５０であることを特徴とする回
折光学素子において、透光性薄膜を所望の厚さにＰＶＤ
法やスピンコート法で成膜した後、微細溝構造をフォト
リソグラフィー法でパターニングし、ＲＩＥ（反応性イ
オンエッチング）を用いて透光性薄膜のみにエッチング
加工する工程を含む回折光学素子の製造方法から構成さ
れる。この場合に、好ましくは基板を比較的ＲＩＥによ
りエッチングし難い材料から選択し、透光性薄膜を比較
的エッチングし易い材料から選択すると、透光性薄膜の
全厚にわたってＲＩＥエッチングを行うことで容易に精
密な微細溝深さを達成することができる。
ンオーダの微細溝構造による光の回折効果を利用して、
レーザビームの分割、偏光、形状変換などの複数の機能
を有する回折光学素子において、該回折光学素子が光学
的に透明である基板片面または両面に透光性薄膜を有
し、該透光性薄膜に微細溝構造が形成され、透光性薄膜
の厚みと微細溝構造の溝ピッチの関係が０．１＜溝ピッ
チ／透光性薄膜の厚み＜５０であることを特徴とする回
折光学素子において、透光性薄膜を所望の厚さにＰＶＤ
法やスピンコート法で成膜した後、微細溝構造をフォト
リソグラフィー法でパターニングし、ＲＩＥ（反応性イ
オンエッチング）を用いて透光性薄膜のみにエッチング
加工する工程を含む回折光学素子の製造方法から構成さ
れる。この場合に、好ましくは基板を比較的ＲＩＥによ
りエッチングし難い材料から選択し、透光性薄膜を比較
的エッチングし易い材料から選択すると、透光性薄膜の
全厚にわたってＲＩＥエッチングを行うことで容易に精
密な微細溝深さを達成することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しつつ説明する。本発明の対象となる回折光学素
子は、図１及び図２に示されるように、回折光学素子が
光学的に透明である基板１の片面または両面に透光性薄
膜２を有し、該透光性薄膜に微細溝構造３が形成され、
透光性薄膜の厚みと微細溝構造の溝ピッチの関係が０．
１＜溝ピッチ／透光性薄膜の厚み＜５０であることを特
徴とする回折光学素子から構成される。この際、光学的
に透明である基板１がガラス材料、有機材料、セラミッ
クス材料、単結晶材料の一種から構成される。また、透
光性薄膜２はガラス材料、有機材料、セラミックス材料
の一種から構成される。これらの材料のＲＩＥによるエ
ッチング特性は好ましくは上に述べた関係を有するよう
に選択する。
を参照しつつ説明する。本発明の対象となる回折光学素
子は、図１及び図２に示されるように、回折光学素子が
光学的に透明である基板１の片面または両面に透光性薄
膜２を有し、該透光性薄膜に微細溝構造３が形成され、
透光性薄膜の厚みと微細溝構造の溝ピッチの関係が０．
１＜溝ピッチ／透光性薄膜の厚み＜５０であることを特
徴とする回折光学素子から構成される。この際、光学的
に透明である基板１がガラス材料、有機材料、セラミッ
クス材料、単結晶材料の一種から構成される。また、透
光性薄膜２はガラス材料、有機材料、セラミックス材料
の一種から構成される。これらの材料のＲＩＥによるエ
ッチング特性は好ましくは上に述べた関係を有するよう
に選択する。
【００１５】さらに、本発明の回折光学素子は基板１の
片面または両面に透光性薄膜２を所望の厚さにＰＶＤ法
やスピンコート法で成膜した後、微細溝構造３をフォト
リソグラフィー法でパターニングし、ＲＩＥ（反応性イ
オンエッチング）を用いて透光性薄膜２のみにエッチン
グ加工する工程で製造される。
片面または両面に透光性薄膜２を所望の厚さにＰＶＤ法
やスピンコート法で成膜した後、微細溝構造３をフォト
リソグラフィー法でパターニングし、ＲＩＥ（反応性イ
オンエッチング）を用いて透光性薄膜２のみにエッチン
グ加工する工程で製造される。
【００１６】本発明の光学的に透明である基板１として
は、特に制限されるものではないが、ガラス材料として
は、石英ガラス、ホウケイ酸ガラス、ソーダ石灰ガラ
ス、アルミノケイ酸ガラス、鉛ガラス等が用いられる。
また、有機材料としては、ポリイミド、フッ素化ポリイ
ミド等の材料が好ましい。セラミックス材料としては、
透光性アルミナ、ＰＬＺＴ等のホットプレスで製造され
たものを用いることができる。さらに、単結晶材料とし
ては、シリコン、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウ
ム、酸化マグネシウム、サファイア等を用いることがで
きる。
は、特に制限されるものではないが、ガラス材料として
は、石英ガラス、ホウケイ酸ガラス、ソーダ石灰ガラ
ス、アルミノケイ酸ガラス、鉛ガラス等が用いられる。
また、有機材料としては、ポリイミド、フッ素化ポリイ
ミド等の材料が好ましい。セラミックス材料としては、
透光性アルミナ、ＰＬＺＴ等のホットプレスで製造され
たものを用いることができる。さらに、単結晶材料とし
ては、シリコン、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウ
ム、酸化マグネシウム、サファイア等を用いることがで
きる。
【００１７】本発明の透光性薄膜２としては、ＲＩＥで
比較的エッチングレートの早いものであれば特に制限は
ないが、ガラス材料としては、ＳｉＯ2 が好ましい。ま
た、有機材料としてはポリイミド、フッ素化ポリイミド
等、セラミックス材料としてはＳｉＯＮ、ＳｉＮ、Ｓｉ
3Ｎ4等が好ましい。この際、透光性薄膜２の微細溝構造
３のピッチ／透光性薄膜の厚さの比が０．１以下の場合
は、入射された光が回折しなくて、回折光学素子として
の機能が発揮されない。一方、透光性薄膜２の微細溝構
造３のピッチ／透光性薄膜の厚さの比が５０以上の場合
は、微細溝構造の作製が困難になる。この際、透光性薄
膜２の微細溝構造３のピッチ／透光性薄膜の厚さが０．
１以下の場合は、ホログラムレーザユニットにこの範囲
の回折光学素子を使用すると、入射されたレーザー光の
回折効率が低下するために、信号強度が低下する。つま
り、レーザー光の利用効率が低下するために、レーザー
ユニットの機能が十分発揮されない。一方、透光性薄膜
２の微細構造３のピッチ／透光性薄膜の厚さが、５０以
上の場合は、レーザー光の分離距離が短くなってしま
い、信号検出に用いるフォトダイオードの分割パターン
が微細化するために、結果として、レーザーユニットの
コストアップにつながる。また、レーザーダイオードと
フォトダイオードの設置間隔も狭くなるために、レーザ
ーユニットの作成が困難になる。
比較的エッチングレートの早いものであれば特に制限は
ないが、ガラス材料としては、ＳｉＯ2 が好ましい。ま
た、有機材料としてはポリイミド、フッ素化ポリイミド
等、セラミックス材料としてはＳｉＯＮ、ＳｉＮ、Ｓｉ
3Ｎ4等が好ましい。この際、透光性薄膜２の微細溝構造
３のピッチ／透光性薄膜の厚さの比が０．１以下の場合
は、入射された光が回折しなくて、回折光学素子として
の機能が発揮されない。一方、透光性薄膜２の微細溝構
造３のピッチ／透光性薄膜の厚さの比が５０以上の場合
は、微細溝構造の作製が困難になる。この際、透光性薄
膜２の微細溝構造３のピッチ／透光性薄膜の厚さが０．
１以下の場合は、ホログラムレーザユニットにこの範囲
の回折光学素子を使用すると、入射されたレーザー光の
回折効率が低下するために、信号強度が低下する。つま
り、レーザー光の利用効率が低下するために、レーザー
ユニットの機能が十分発揮されない。一方、透光性薄膜
２の微細構造３のピッチ／透光性薄膜の厚さが、５０以
上の場合は、レーザー光の分離距離が短くなってしま
い、信号検出に用いるフォトダイオードの分割パターン
が微細化するために、結果として、レーザーユニットの
コストアップにつながる。また、レーザーダイオードと
フォトダイオードの設置間隔も狭くなるために、レーザ
ーユニットの作成が困難になる。
【００１８】また、薄膜を形成する方法として、ガラス
材料及びセラミックス材料は通常スパッタ法、真空蒸着
法やＣＶＤ法が用いられる。また、有機材料は真空蒸着
法やスピンコート法が用いられる。
材料及びセラミックス材料は通常スパッタ法、真空蒸着
法やＣＶＤ法が用いられる。また、有機材料は真空蒸着
法やスピンコート法が用いられる。
【００１９】
【実施例】以下本発明の実施例を説明する。 （実施例１）本発明の光学的に透明である基板１に３イ
ンチφのホウケイ酸ガラス基板を用い、透光性薄膜２に
ＳｉＯ2 薄膜を用いた光ピックアップ用の回折光学素子
を下記の１〜８の工程で示した作製方法を用い作製し
た。この素子は基板の片面にホログラム素子と他面に回
折格子を形成した構造を有する。しかし、実施例は単な
る例示であり、一方の面のみに回折光学素子を有するよ
うにしても良い。また各回折光学素子は前に述べたよう
に２つ以上の機能を有することができる。
ンチφのホウケイ酸ガラス基板を用い、透光性薄膜２に
ＳｉＯ2 薄膜を用いた光ピックアップ用の回折光学素子
を下記の１〜８の工程で示した作製方法を用い作製し
た。この素子は基板の片面にホログラム素子と他面に回
折格子を形成した構造を有する。しかし、実施例は単な
る例示であり、一方の面のみに回折光学素子を有するよ
うにしても良い。また各回折光学素子は前に述べたよう
に２つ以上の機能を有することができる。
【００２０】いかに具体的な作成方法を説明する。 １．ガラス基板洗浄工程 ガラス基板を超音波洗浄機を用いアセトン中で１０分間
洗浄した後、さらにイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）
で２分間洗浄した。洗浄後のガラス基板はＮ2ガスブロ
ーを行った後、９０℃の乾燥機中で３０分間乾燥した。 ２．ＳｉＯ2薄膜形成工程 ＳｉＯ2薄膜の形成はスパッタ法で行った。この際Ｓｉ
Ｏ2ガラスをスパッタターゲットとし、スパッタ時の圧
力は０．５Ｐａ、基板温度１５０℃、ＲＦパワー１．６
ｋＷの条件下で、ホログラム素子の作製用薄膜の膜厚は
４０００Å、回折格子の作製用薄膜の膜厚は２０００Å
とした。また、各薄膜は基板両面に形成した。 ３．レジスト塗布工程 まず、フォトレジストとガラス基板の密着性を向上させ
るために、ヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）処理を
行った。この際、ＨＭＤＳ溶液をスピンコート法を用い
５７００ｒｐｍで２０秒間の条件下で塗布した。つい
で、フォトレジストを５７００ｒｐｍで２０秒間の条件
下で塗布した後、ホットプレートを使用して１１０℃で
１２０秒間ベーキングを行った。得られた膜厚は約７８
００Åであった。また、フォトレジストは基板両面に塗
布した。 ４．パターニング工程 まず両面マスクアライナーを用い、ガラス基板両面のフ
ォトレジストにホログラムパターンと回折格子パターン
を露光した。ついで、フォトレジスト専用の現像液を用
い、常温で現像した。現像後のガラス基板は流水で３分
及び超音波洗浄機を用いイソプロピルアルコールで２分
洗浄後、Ｎ2ガスブローにより乾燥させた。 ５．エッチング工程 パターニング後のＳｉＯ2薄膜はドライエッチング法で
ある反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）法を用いエッチ
ングした。この際、エッチングガスとしてはＣＨＦ3を
３０ｓｃｃｍの流量で流し、圧力3.0Pa、ＲＦパワー200
Wの条件でおこなった。エッチングはＳｉＯ2薄膜の全厚
に及び、ガラス基板は実質的にエッチングを受けなかっ
た。 ６．レジスト剥離工程 エッチング後のガラス基板を、超音波洗浄機を用い、ア
セトン中で１０分間洗浄した後、さらにイソプロピルア
ルコール（ＩＰＡ）で２分間洗浄し、ついでＮ 2ガスブ
ローを行った後、９０℃の乾燥機中で３０分間乾燥し
た。 ７．反射防止膜（ＡＲ）コート形成工程 回折光学素子の反射防止膜として、ＭｇＦ2−ＺｒＯ2系
反射防止膜を真空蒸着法でガラス基板に両面に形成した
回折光学素子上に形成した。 ８．切断加工工程 ＡＲコート後のガラス基板をダイシング加工でウエーハ
上の各素子を３ｍｍ×３ｍｍの大きさに切断し、洗浄す
ることでレーザーユニット用の回折光学素子を完成し
た。
洗浄した後、さらにイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）
で２分間洗浄した。洗浄後のガラス基板はＮ2ガスブロ
ーを行った後、９０℃の乾燥機中で３０分間乾燥した。 ２．ＳｉＯ2薄膜形成工程 ＳｉＯ2薄膜の形成はスパッタ法で行った。この際Ｓｉ
Ｏ2ガラスをスパッタターゲットとし、スパッタ時の圧
力は０．５Ｐａ、基板温度１５０℃、ＲＦパワー１．６
ｋＷの条件下で、ホログラム素子の作製用薄膜の膜厚は
４０００Å、回折格子の作製用薄膜の膜厚は２０００Å
とした。また、各薄膜は基板両面に形成した。 ３．レジスト塗布工程 まず、フォトレジストとガラス基板の密着性を向上させ
るために、ヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）処理を
行った。この際、ＨＭＤＳ溶液をスピンコート法を用い
５７００ｒｐｍで２０秒間の条件下で塗布した。つい
で、フォトレジストを５７００ｒｐｍで２０秒間の条件
下で塗布した後、ホットプレートを使用して１１０℃で
１２０秒間ベーキングを行った。得られた膜厚は約７８
００Åであった。また、フォトレジストは基板両面に塗
布した。 ４．パターニング工程 まず両面マスクアライナーを用い、ガラス基板両面のフ
ォトレジストにホログラムパターンと回折格子パターン
を露光した。ついで、フォトレジスト専用の現像液を用
い、常温で現像した。現像後のガラス基板は流水で３分
及び超音波洗浄機を用いイソプロピルアルコールで２分
洗浄後、Ｎ2ガスブローにより乾燥させた。 ５．エッチング工程 パターニング後のＳｉＯ2薄膜はドライエッチング法で
ある反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）法を用いエッチ
ングした。この際、エッチングガスとしてはＣＨＦ3を
３０ｓｃｃｍの流量で流し、圧力3.0Pa、ＲＦパワー200
Wの条件でおこなった。エッチングはＳｉＯ2薄膜の全厚
に及び、ガラス基板は実質的にエッチングを受けなかっ
た。 ６．レジスト剥離工程 エッチング後のガラス基板を、超音波洗浄機を用い、ア
セトン中で１０分間洗浄した後、さらにイソプロピルア
ルコール（ＩＰＡ）で２分間洗浄し、ついでＮ 2ガスブ
ローを行った後、９０℃の乾燥機中で３０分間乾燥し
た。 ７．反射防止膜（ＡＲ）コート形成工程 回折光学素子の反射防止膜として、ＭｇＦ2−ＺｒＯ2系
反射防止膜を真空蒸着法でガラス基板に両面に形成した
回折光学素子上に形成した。 ８．切断加工工程 ＡＲコート後のガラス基板をダイシング加工でウエーハ
上の各素子を３ｍｍ×３ｍｍの大きさに切断し、洗浄す
ることでレーザーユニット用の回折光学素子を完成し
た。
【００２１】上記作製方法で作製した回折光学素子につ
いて、各種信号検出を行った結果、当初設計通りの特性
を得ることができた。
いて、各種信号検出を行った結果、当初設計通りの特性
を得ることができた。
【００２２】（比較例１）光学的に透明である基板１に
３インチφのホウケイ酸ガラス基板を用い、この基板に
直接、実施例１と同様な方法でホログラム素子と回折格
子を作製することを試みたが、ＲＩＥ工程におけるエッ
チングレートが約１／１０と遅く、また、徴細溝構造の
精度も問題があり、設計通りの素子を得ることが困難で
あった。
３インチφのホウケイ酸ガラス基板を用い、この基板に
直接、実施例１と同様な方法でホログラム素子と回折格
子を作製することを試みたが、ＲＩＥ工程におけるエッ
チングレートが約１／１０と遅く、また、徴細溝構造の
精度も問題があり、設計通りの素子を得ることが困難で
あった。
【００２３】
【発明の効果】本発明は各種基板上に微細加工が容易な
薄膜層を形成し、その薄膜層にＲＩＥを用いて微細溝加
工を行うことで、例えば、ＲＩＥを用いた加工工程にお
いて、残渣のでるような難加工性材料でも再現性及び加
工精度に優れた微細溝構造を有する回折光学素子を提供
できる。また、加工工程におけるエッチングレートが早
く、量産性に優れ、また、素子設計の自由度に富む構造
を有する回折光学素子を提供することが可能になる。
薄膜層を形成し、その薄膜層にＲＩＥを用いて微細溝加
工を行うことで、例えば、ＲＩＥを用いた加工工程にお
いて、残渣のでるような難加工性材料でも再現性及び加
工精度に優れた微細溝構造を有する回折光学素子を提供
できる。また、加工工程におけるエッチングレートが早
く、量産性に優れ、また、素子設計の自由度に富む構造
を有する回折光学素子を提供することが可能になる。
【図１】本発明の実施例による回折光学素子の図式的な
断面図である。
断面図である。
【図２】本発明の他の実施例による回折光学素子の図式
的な断面図である。
的な断面図である。
１ 基板 ２ 透光性薄膜 ３ 微細溝構造
Claims (8)
- 【請求項１】 ミクロンオーダの微細溝構造による光の
回折効果を利用した回折光学素子において、該回折光学
素子が光学的に透明である基板片面または両面に透光性
薄膜を有し、該透光性薄膜に微細溝構造が形成され、透
光性薄膜の厚みと微細溝構造の溝ピッチの関係が０．１
＜溝ピッチ／透光性薄膜の厚み＜５０であることを特徴
とする回折光学素子。 - 【請求項２】 回折光学素子はレーザビームの分割、偏
光、形状変換などの複数の機能を有する請求項１の回折
光学素子。 - 【請求項３】 光学的に透明である基板がガラス材料、
有機材料、セラミックス材料、単結晶材料の一種からな
る請求項１又は２の回折光学素子。 - 【請求項４】 透光性薄膜がガラス材料、有機材料、セ
ラミックス材料の一種からなる請求項１又は２の回折光
学素子。 - 【請求項５】 透光性薄膜がＳｉＯ2、ＳｉＯＮ、Ｓｉ
Ｎ、Ｓｉ3Ｎ4の少なくとも一種からなる講求項１又は２
の回折光学素子。 - 【請求項６】 ミクロンオーダの微細溝構造による光の
回折効果を利用した回折光学素子において、該回折光学
素子が光学的に透明である基板片面または両面に透光性
薄膜を有し、該透光性薄膜に微細溝構造が形成され、透
光性薄膜の厚みと微細溝構造の溝ピッチの関係が０．１
＜溝ピッチ／透光性薄膜の厚み＜５０であることを特徴
とする回折光学素子において、透光性薄膜を所望の厚さ
にＰＶＤ法やスピンコート法で成膜した後、微細溝構造
をフォトリソグラフィー法でパターニングし、ＲＩＥ
（反応性イオンエッチング）を用いて透光性薄膜のみに
エッチング加工する工程を含む回折光学素子の製造方
法。 - 【請求項７】 回折光学素子はレーザビームの分割、偏
光、形状変換等の複数の機能を有する請求項５の製造方
法。 - 【請求項８】 透光性薄膜の形成はＰＶＤ法、またはス
ピンコート法により行われる請求項５又は６の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10296518A JP2000121819A (ja) | 1998-10-19 | 1998-10-19 | 回折光学素子及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10296518A JP2000121819A (ja) | 1998-10-19 | 1998-10-19 | 回折光学素子及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000121819A true JP2000121819A (ja) | 2000-04-28 |
Family
ID=17834582
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10296518A Withdrawn JP2000121819A (ja) | 1998-10-19 | 1998-10-19 | 回折光学素子及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000121819A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7160652B2 (en) | 2002-11-18 | 2007-01-09 | Sharp Kabushiki Kaisha | Hologram element |
-
1998
- 1998-10-19 JP JP10296518A patent/JP2000121819A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7160652B2 (en) | 2002-11-18 | 2007-01-09 | Sharp Kabushiki Kaisha | Hologram element |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
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