JP2000241129A - 成型品評価装置及び成型品評価方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 特に光学部品や光記録媒体のような光透過性
材料からなる成型品の成型精度を評価する評価用パター
ンであつて、簡易に形成できる評価用パターンを用いる
とともに、煩雑な条件出しなどを必要とすること無く、
また簡易な装置を用いながらも成型品の成型深さ（厚さ
方向）の成型精度を高精度に評価することが可能な成型
品評価装置及び成型品評価方法を提供する。 【解決手段】 成型品１０１に温度収縮などに起因した
成型深さの誤差あるいは歪みが生じたような場合には、
その誤差あるいは歪みが、回折格子１００の成型深さの
成型誤差として残ることになる。この誤差に対応して回
折格子１００の透過光に特有の回折現象が生じる。そこ
で、このような回折現象に基づいて回折格子１００の部
分における成型深さの成型誤差を計測することができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は成型品評価装置及び
成型品評価方法に係り、特に光学部品や光記録媒体のよ
うな光透過性材料の成型品の成型精度を、簡易な方式で
正確に評価する成型品評価装置及び成型品評価方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】溶融樹脂を金型に流し込んでその樹脂を
硬化させ、金型にあらかじめ形成されていた凹凸状の成
型パターンを有する成型品を形成する、いわゆる射出成
型技術は、一般に極めて広範囲な分野に用いられてい
る。このような成型技術は、特に光ディスクのような光
記録媒体やその他の光学部品の成型に好適に利用されて
いる。かかる溶融樹脂としては熱溶融型合成樹脂が好適
に用いられるが、一般に熱溶融型合成樹脂は温度に依存
した膨脹・収縮率が高いので、射出成型の際にその樹脂
が冷却硬化する過程で収縮し、その結果、得られた成型
品の凹凸高さに設計値との差異、すなわち誤差やばらつ
きなどの成型精度不良、あるいはさらにその結果として
成型品全体の形状の歪みが生じてしまう場合がある。あ
るいは、一般に熱に依存した膨脹・収縮率が比較的低い
熱硬化型合成樹脂を用いる場合でも、樹脂の射出成型時
の圧力分布が不均一になることなどに起因して、得られ
た成型品の凹凸高さに前記と同様の誤差やばらつきなど
の成型精度不良、あるいはさらにその結果として成型品
全体の歪みが生じることがある。

【０００３】このような成型品の成型精度（転写精度）
の評価方式としては、成型品の各部位の縦・横・斜めな
どの寸法を３次元測定機や工場顕微鏡などによって測定
するという方式が一般的であった。しかしその成型品の
成型精度を評価するためには、その立体的な成型品上の
多数の部位を測定しなければならず、しかもそれにより
得られた多数の測定結果を処理し、さらにそれを総合し
て最終評価を行なわなければならない。このため、測定
方法やその装置（すなわち測定方式）あるいはデータ処
理方式及び評価方式が煩雑なものとなり、また測定から
評価に至る一連の過程に時間が掛かり過ぎるものとなっ
てしまう。

【０００４】そこでこのような成型品の成型精度を、よ
り簡易に評価することを意図した評価方法が、特開平６
−２５４８９２号公報にて開示され提案されている。こ
れは、図８に示すような成型品１０の面１１や面１３に
球面状の凹部１２，１４を形成できるように金型を形成
しておき、成型時に球面状の凹部１２，１４を成型品に
形成して、その形成された球面状の凹部１２，１４の球
面精度を光学干渉計によって測定することにより、成型
品の成型精度を評価するという技術である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような球面状の凹部１２，１４を成型品精度の評価用と
して用いる場合、その評価方式として微小な球面状の凹
部１２，１４の球面精度を、光学干渉計によってその微
小な球面状の凹部１２，１４の曲率半径に基づいて正確
に高精度に測定することが必須である。したがって、そ
のような球面状の凹部１２，１４の球面精度、すなわち
曲率半径を高精度に測定するための光学干渉計本体や測
定基準用球面レンズが必要になるが、その正確な測定を
実現するためには、実際には光学的干渉を測定する際の
光照射の位置合わせを高精度に行わなければならず、そ
のような測定時の条件出しが極めて煩雑で困難であると
いう問題がある。

【０００６】また、そのような３次元形状である球面状
の凹部１２，１４の球面精度を代表する曲率半径を、高
精度に測定するための光学干渉測定装置は、測定装置と
して構造が複雑であることを避けられず、またそのため
に大型かつ高価なものとなるという問題がある。しかも
さらには、金型を用いて樹脂成型品を射出成型する場
合、その樹脂成型品に転写された球面状の凹部１２，１
４の精度に基づいてその樹脂成型品の成型精度を正しく
評価するためには、まずその前提条件として、その成型
品を形成するための金型上に球面状の凹部１２，１４を
形成するために金型上に球面凸部を高精度に形成する必
要がある。換言すれば、まず金型上に正確な球面の型を
形成できなければならない。しかしながら、そのような
３次元的形状である球面形状を、正確に高精度に金型上
に形成することは、実際には極めて困難であるという問
題がある。

【０００７】すなわち、例えば光ディスクなどの光記録
媒体を複数製造する場合に用いられる原盤（スタンパあ
るいはマスターディスク）を形成する際には、レーザー
ビーム描画あるいは場合によっては電子ビーム描画を用
いるなどして所望のパターンをレジストに描画し、この
レジストパターンに基づいてフォトファブリケーション
技術を用いて金型のパターン形成を行なうことが一般的
である。

【０００８】しかし、このようなフォトファブリケーシ
ョン技術によれば、サイドエッチング特性などを制御す
ることなどによれば、ある程度までは３次元的な形状の
再現性が得られるものの、正確な球面のような完全に３
次元的な立体的曲面形状を高精度に再現することは極め
て困難であって、実際には不可能に近いという問題があ
る。

【０００９】また、上記のようなフォトファブリケーシ
ョン技術を用いたケミカルエングレービング法（いわゆ
る写真蝕刻法あるいは化学蝕刻法）以外にも、微細レー
ス用マシンを用いるなどして金属表面に機械的にパター
ンを刻設して金型パターンを形成する、いわゆるメカニ
カルエングレービング法を用いて、原盤としての金型を
形成するという方法もあるが、実際にはそのパターンニ
ング精度が上記のケミカルエングレービング法に及ばな
いことやスループットが余りにも長時間になるといった
問題がある。あるいは、球面状の凹部１２，１４を形成
するための金型上の３次元曲面形状である凸状の雄型の
部分のみをメカニカルエングレービング法で形成し、そ
の他の部分についてはケミカルエングレービング法で形
成するといった方法も考えられるが、実際にはそのよう
な２つの異なる製造方法を１つの金型の製造に用いるこ
とは、その製造工程を煩雑化させるという問題がある。

【００１０】またさらには、成型品に作り込まれた球面
状の凹部１２，１４の曲率半径の精度が計測されたとし
ても、その曲率半径の精度のデータから直接に成型深さ
の誤差や歪みなどの定量的なデータを得ることは困難で
あって、実際には計測された曲率半径の精度のデータに
基づいて成型品の特に成型深さの誤差や歪みを定量的に
評価するためには極めて煩雑な計算プロセスが必要とな
ることなどから、そのための装置としての構成が煩雑な
ものとなるという問題がある。このように、従来の、例
えば特開平６−２５４８９２号公報に開示されたような
技術、すなわち球面状の凹部１２，１４を成型品１０に
作り込み、この球面状の凹部１２，１４の成型精度すな
わち曲率半径の精度を測定し、これに基づいて成型品１
０の成型精度を評価するという技術では、球面状の凹部
１２，１４の球面精度すなわち曲率半径を高精度に測定
するための光学干渉測定装置は、構造が複雑であること
を避けられず、そのために大型かつ高価なものとなると
いう問題があった。

【００１１】また、そのような目的で用いられる球面状
の凹部１２，１４を作り込むために必要である正確な立
体的曲面である球面を備えた金型を高精度に形成するこ
と自体、その球面状の凹部１２，１４を得る以前の前提
条件として既に実際には困難であって不可能に近いとい
う問題があった。また、計測された球面状の凹部１２，
１４における曲率半径の精度のデータから成型品の成型
深さあるいは厚さ方向の歪みの誤差の定量的なデータを
直接に得ることは困難であって、そのためには間接的な
極めて煩雑な計算が必要であるという問題があった。

【００１２】しかもさらには、特に光透過性材料を用い
て製造される光ディスクのような成型品においては、記
録するデータのさらなる高密度集積化及び全体の小型化
が強く要請されている。そこで、本来記録すべき情報を
可能な限り高密度で詰め込むようにしているので、本来
の情報記録領域以外の、上記の球面状の凹部１２，１４
などを付加できるような面積は極めて僅かしか残されて
いない。したがって、上記の球面状の凹部１２，１４の
ような成型品の成型精度を計測するための部位の外形寸
法（あるいは占有面積）は、できるだけ微小化すること
が強く望まれている。しかし、上記の球面状の凹部１
２，１４は、特開平６−２５４８９２号公報に示されて
いるように、より正確な測定精度を得るためにはより大
きな寸法に形成する必要があることから、前記のように
強く要請される寸法の微小化に対してはむしろ逆行する
傾向にある。このように、特に光ディスクのような成型
品においては成型品の成型精度を計測するための部位な
どについてできるだけ微小化することが望ましいが、従
来の球面状の凹部１２，１４を用いる技術ではそのよう
な寸法の微小化対応が困難であるという問題もあった。

【００１３】本発明は、このような問題を解決するため
に成されたもので、特に光学部品や光記録媒体のような
光透過性材料からなる成型品の成型精度を評価する評価
用パターンであつて、簡易に形成できる評価用パターン
を用いるとともに、煩雑な条件出しなどを必要とするこ
と無く、また簡易な装置を用いながらも成型品の成型深
さ（厚さ方向）の成型精度を高精度に評価することが可
能な成型品評価装置及び成型品評価方法を提供すること
を課題としている。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明では、２値以上の多値の位相型ホログラムを
形成する回折格子が作り込まれた光透過性材料の成型品
の前記回折格子に対して可干渉性の光を照射し、回折格
子によって生じた次数の異なる複数の回折光の強度を測
定し、次数の異なる回折光の強度比を演算し、あらかじ
め定められた設計上の理想的な回折格子によって前記光
の照射の際に生じることが理論的に計算される回折光ど
うしの強度比の理論値と比較して、回折格子の位相差を
求め、位相差に対応した少なくとも前記成型品の前記回
折格子が形成されている部分における成型深さを求める
ようにしている。

【００１５】すなわち、本発明によれば、２値以上の多
値の位相型ホログラムを形成する回折格子が作り込まれ
た光透過性材料の成型品の前記回折格子に対して可干渉
性の光を照射する光照射手段と、前記回折格子によって
生じた次数の異なる複数の回折光を受光し、それらの強
度を測定する回折光受光測定手段と、前記次数の異なる
回折光どうしの強度比を演算し、あらかじめ定められた
設計上の理想的な回折格子によって前記光の照射の際に
生じることが理論的に計算される回折光どうしの強度比
の理論値と比較して、前記回折格子の位相差を求め、前
記位相差に対応した少なくとも前記成型品の前記回折格
子が形成されている部分における成型深さを求める回折
光強度分析手段とを、有する成型品評価装置が提供され
る。

【００１６】また、本発明によれば、２値以上の多値の
位相型ホログラムを形成する回折格子が作り込まれた光
透過性材料の成型品の前記回折格子に対して可干渉性の
光を照射するステップと、前記回折格子によって生じた
次数の異なる複数の回折光の強度を測定するステップ
と、前記次数の異なる回折光の強度比を演算し、あらか
じめ定められた設計上の理想的な回折格子によって前記
光の照射の際に生じることが理論的に計算される回折光
どうしの強度比の理論値と比較して、前記回折格子の位
相差を求め、前記位相差に対応した少なくとも前記成型
品の前記回折格子が形成されている部分における成型深
さを求めるステップとを、有する成型品評価方法が提供
される。

【００１７】なお、上記の成型品評価手段（あるいは成
型品評価の過程）は、成型深さを求めるだけでなく、さ
らにはその成型深さに基づいて、射出成型時に生じた成
型品としての成型深さの成型品における位置的な誤差や
ばらつきなどまでも評価することも可能である。

【００１８】あるいは、そのような成型品の成型深さの
測定を可能とする複数の前記回折格子を、成型品全体に
わたって要所ごとにあらかじめ作り込んでおき、それら
複数の回折格子を用いてその要所ごとの成型深さをそれ
ぞれ測定し、その測定された要所ごとの成型深さのばら
つき、及びそのそれぞれの位置の情報に基づいて、射出
成型時に生じた成型品全体としての歪みの実測的な情報
を定量的に、しかも簡易な方法で把握することも可能と
なる。

【００１９】また、上記の回折光どうしの次数について
は、その回折光どうしの強度比が回折格子の成型深さの
違いに対応してできるだけ大きく変化するような、２種
類の次数どうしを用いることが望ましい。

【００２０】したがって、この観点から、上記の回折光
どうしの強度比を求めるための２つの異なる次数として
は、０次の回折光と、それよりも高い次数の回折光と
の、２つの異なる次数どうしの組み合わせを用いて、そ
れらの回折光どうしの強度比を求めるようにすればよ
い。例えば、０次の回折光と１次の回折光との強度比を
求めるようにすればよい。

【００２１】あるいはこの他にも、０次の回折光と２次
以上の回折光との強度比を求めることや、１次〜４次ま
での回折光の強度の平均値を求めて、これと０次の回折
光との強度比を取ることなども可能である。

【００２２】このような強度比を求めるために好適な回
折格子の構造としては、特に前記のような強度比を求め
るために用いられる次数の回折光に回折強度が集中する
ように形成することが望ましいことは言うまでもない。
例えば０次の回折光と１次の回折光との強度比を求める
場合には、特にその０次の回折光及び１次の回折光に回
折強度が集中するように回折格子を形成すればよい。

【００２３】また、例えば単に０次の回折光のみの強度
に基づいて成型深さを測定するのではなく、本発明の技
術においては上記のように異なる次数の回折光どうしの
強度比を求め、この強度比に基づいて成型深さを測定し
ているが、これにより、単に１種類の次数の回折光のみ
の強度に基づいて成型深さを測定する場合よりも、さら
に諸条件に左右されることなく正確で高精度な測定が可
能であるというメリットを得ることができる。すなわ
ち、単に０次の回折光のみの強度に基づいて成型深さを
測定する場合よりも、異なる次数の回折光どうしの相対
的な強度比を求めることによって、照射光や装置の位置
合わせの誤差などの諸条件に起因した個々の次数の回折
光ごとの計測誤差の影響を受けることなく、より正確な
成型深さの測定を可能とすることができる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る成型品評価装
置及びそれを用いた成型品評価方法の一実施形態を、図
面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明に係る成型
品評価方法を実施するために用いられる成型品評価装置
の主要部の構成の概要を示す図である。

【００２５】この成型品評価装置は、２値の位相型ホロ
グラムを形成する回折格子１００が射出成型時に作り込
まれている成型品１０１であって、光透過性材料を用い
て形成された成型品１０１における、回折格子１００の
部分に対して、可干渉性の光を照射する光照射手段（照
明手段）２００と、その光照射手段（照明手段）２００
によって前記の可干渉性の光を照射された際に回折格子
１００によって生じる次数の異なる２種類の回折光、す
なわち本実施形態においては０次の回折光と１次の回折
光との、２種類の回折光を受光し、それらの強度を測定
し、これらの次数の異なる回折光どうしの強度比を演算
し、あらかじめ定められた設計上の理想的な回折格子に
よって前記の可干渉性の光の照射の際に生じることが理
論的に計算される回折光どうしの強度比の理論値と比較
することで前記の回折格子１００の位相差を求め、この
位相差に対応した少なくとも成型品１０１における回折
格子１００が形成されている部分における成型深さを求
める成型品評価手段３００とを備えている。

【００２６】成型品評価手段３００は、さらに詳細に
は、前記の可干渉性の光を照射された際に回折格子１０
０によって生じる複数の回折光群のうちから少なくとも
０次の回折光と１次の回折光との２種類の回折光を受光
し、それらの強度を検出する回折光受光測定手段３０１
と、この回折光受光測定手段３０１によって受光・検出
された２種類の回折光の光強度に基づいて、その２種類
の回折光どうしの強度比をまず求め、この回折光強度比
に基づいて、これを後述するような位相差／回折光強度
比テーブルと比較することで、前記の回折格子１００に
よって生じる透過光の位相差を求め、この位相差に対応
して、その回折格子１００における成型深さを計測す
る、回折光強度分析手段３０２とを備えている。

【００２７】光照射手段２００は、レーザ光のような可
干渉性の照明光を放射あるいは出射する照明手段であっ
て、成型品１０１の回折格子１００の部分にその可干渉
性の照明光を照射する。この照明光の照射の位置合わせ
精度は正確であればあるほど好ましいことは言うまでも
ないが、しかし必ずしも厳密な位置合わせ精度が必須と
いうほどではなく、簡易な方式で十分に正確な計測が可
能である。これは、本発明に係る技術によれば次数の異
なる２種類の回折光どうしの強度比という相対的な値を
用いて位相差を計測するので、照明光の照射の位置合わ
せ精度や照明光の位置的な分布のばらつきに起因して生
じる個々の次数ごとの回折光強度の誤差については、位
相差の正確な計測が可能となる程度までは十分にうまく
キャンセルできるからである。

【００２８】こうして光照射手段２００によって可干渉
性の照明光が光透過性材料からなる成型品１０１の回折
格子１００に照射されると、その照明光は回折格子１０
０を透過する際にその回折格子１００による光の干渉効
果によって回折現象を引き起こして、複数次の回折光を
発生させる。回折光受光測定手段３０１は、前記のよう
な回折格子１００によって発生した回折光群を受光し
て、それらの回折光強度を検出する。この回折光受光測
定手段３０１に用いられる受光素子としては、ＣＣＤ素
子あるいはＰＤ素子などの２次元センサを好適に用いる
ことができる。

【００２９】回折光強度分析手段３０２は、前記の回折
光受光測定手段３０１によって受光〜検出された２種類
の回折光の光強度どうしの強度比をまず求め、この回折
光強度比に基づいて、位相差／回折光強度比テーブルと
比較することで、回折格子１００によって生じる透過光
の位相差を求め、この位相差に対応して回折格子１００
における成型深さを計測する。

【００３０】図２は、成型品１０１の回折格子１００が
形成された部分の構造の概要を抜き出し拡大して模式的
に示す図である。また図３は、その回折格子１００が形
成された部分の成型深さ方向の構造をさらに拡大して抜
き出して模式的に示した一部省略断面図である。

【００３１】この成型品１０１本体としては、例えば光
ディスクあるいは光記録媒体を用いたプリペイドカード
などが想定されるが、特に本発明に係る技術の主要部位
の一つである回折格子１００について重点的に説明する
ため、及び説明の簡潔化を図るために、図２及び図３に
おいては本発明に係る回折格子１００が形成された部分
についてのみを特に取り出して模式的に示している。

【００３２】回折格子１００は、計算機ホログラム技術
を用いて設計された、位相差ホログラム方式の回折格子
である。これは例えば本願出願人が特開平１０−１７１
３３４号公報にて開示した技術に用いたような計算機ホ
ログラムの最適化手法を用いて設計された回折格子であ
る。あるいは、この位相差ホログラム方式の回折格子の
設計は、上記の他にも例えば「Ｏ plus Ｅ」９６年１１
月号・ｐ８３〜に掲載され知られているような計算機ホ
ログラムの最適化手法を用いて設計してもよい。いずれ
にせよ、そのような本発明に係る回折格子の設計に好適
な計算機ホログラム（いわゆるＣＧＨ；Computer gener
ated hologram ）の最適化手法技術の要部を、ここで要
約して述べると、本発明に係る回折格子１００を設計す
るために好適に用いられる方法とは、振幅型計算機ホロ
グラムや位相型計算機ホログラムなど、幾つかの計算機
ホログラムの最適化手法のうち、特に位相型計算機ホロ
グラムを用いたものである。

【００３３】すなわち、所望の回折格子の回折角に対応
する回折光配置（分布）情報から計算機を用いてフリー
エ逆変換することにより、前記の回折格子の干渉縞に対
応する位相分布を算出することができる。またこのよう
にして得られた位相分布に対応するパターン及び深さを
有するブレーズすなわち階段状段差が成型品１０１の射
出成型時にその成型品１０１に作り込まれるように、そ
の成型品１０１の射出成型用の金型中に前記の階段状段
差を形成するための金型（スタンパ）を形成する。そし
てこの金型を用いて、前記の光透過性材料からなる成型
品１０１を射出成型するが、このとき本来の記録すべき
情報に対応した凹凸パターンの他にも所望の位置ごと
に、図１，図２，図３に示すような回折格子１００を作
り込むことができる。

【００３４】図１ないし図３に示した本発明に係る位相
型ホログラム方式の回折格子１００は、位相型ホログラ
ムのうち特に２値の位相型ホログラムである。ここで
「２値」とは、回折格子１００に入射する照明光の１波
長に対応する１周期、すなわち２π［ｒａｄ］を２分割
して、１値分に振り分ける位相差を１／２周期、すなわ
ちπ［ｒａｄ］とし、前記の階段状の段差が０（すなわ
ち位相がシフトしない部分）とπ（すなわち位相が前記
の段差とπだけずれる部分）との２つの位相にシフトす
るような２段階のブレーズ、すなわち階段状段差となる
ように（ただし成型時に収縮などに起因した誤差のない
理論値通りの形状に回折格子１００が形成された場合
に）形成されている。そしてこの射出成型の際に、もし
成型品１０１に温度収縮などに起因した成型深さの誤差
あるいは歪みが生じた場合には、その誤差あるいは歪み
が、前記の回折格子１００の成型深さの成型誤差として
残ることになる。そしてこの誤差に対応して回折格子１
００の透過光に特有の回折現象が生じることになる。そ
こでこのような回折現象に基づいて、回折格子１００の
成型深さの成型誤差を計測することができる。

【００３５】ここで、上記のブレーズの段差を２段のみ
ならずさらに多段にすると、位相差（位相シフト）の値
数が多くなるが、このように値数が多くなればなるほ
ど、その回折格子１００による回折効率を高くすること
ができる。しかしその一方で、多段のブレーズを高精度
で形成するためには、その製造工程が２値の場合よりも
煩雑で長いものとなることは避けられず、またその製造
時に厳しい精度管理も要請される傾向があるので、製造
工程の煩雑化などを引き起こすというデメリットが生じ
ることも考えられる。したがって、このような観点から
は、回折格子１００は成型深さの評価に対して十分に効
果的な回折効率を得られるという条件を満たすのであれ
ば、できるだけ簡易な構造である方が望ましいことにな
る。したがって、本実施形態においてはブレーズの段数
を多段とせずに２段にして、この２値の位相差を十分に
効率的なものとして用いた。しかしこれのみには限定せ
ず、３段あるいはさらに多段のブレーズを用いて３値あ
るいはさらに多値の位相差を用いてもよいことは言うま
でもない。

【００３６】図４は、上記のような手法で設計され形成
された本実施形態の回折格子１００に係る位相分布の平
面的なパターンの一例を示す図である。図４中、回折格
子１００のピッチはＰなる符号で示されており、そのピ
ッチの値は38.8μｍ、また格子幅Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ
４はそれぞれ、16.8μｍ， 7.9μｍ， 5.4μｍ， 8.7μ
ｍである。このような回折格子１００にレーザ光のよう
な可干渉性の照明光を照射すると、この回折格子１００
による回折現象が生じて複数次の回折光が出現する。

【００３７】本実施形態の回折格子１００の場合には、
回折光の強度分布のほとんどが±０次，±１次，±２
次，±３次，±４次の回折光に集中するように、この回
折格子１００はあらかじめ設計されている。このような
回折格子１００の機能（作用）として、回折格子１００
の段差の特に深さ方向の寸法が設計値からずれる（シフ
トする）と、これに起因して、この回折格子１００を透
過して回折する個々の次数の回折光の回折効率が変化す
る。これは個々の次数の回折光ごとの強度分布が理論値
（設計値）からずれるように変化するという現象として
観測される。

【００３８】すなわち、本実施形態においては２値の位
相差がπの位相型ホログラムを使用しているが、この位
相差が前記のような成型時の収縮などに起因して理論値
から実際にずれた場合の回折効率の変化は、図５に示す
ような変化となる。この図５に示した一連の棒グラフ
は、０次を中心として±１次から±４次までの合計９個
の異なる次数の回折光の強度分布を、最大値を２５０と
して規格化して示したグラフである。図５中において
は、位相差がπから 0.1πまで 0.1π刻みで順次減少す
るように（図５中左から右へ向かって）、各棒グラフを
配列して示している。

【００３９】回折格子１００の段差に成型誤差が生じる
などしてその透過光すなわち回折光の位相差が理論値の
πからずれて（シフトして）行くように変化しているこ
とがわかる。すなわち、０次の回折光とそれよりも高次
の回折光との強度比率を取ると、その強度比率が位相差
の変化に対応して変化していることがこの図５からわか
る。例えば、図５中において、位相差がπの場合には０
次の回折光の強度は約75であり、また１次の回折光の強
度は約225程度であることが図５のグラフからわかる。
したがって、このときの０次回折光／１次回折光の強度
比率を計算すると、75／225＝約0.3となる。一方、例え
ば位相差が0.80πの場合にも図５のグラフに基づいて同
様の計算を行なうと、このときの０次回折光／１次回折
光の強度比率は、220／220＝約1となっている。このよ
うに、位相差に依存して０次回折光／１次回折光の強度
比率の値が異なるものとなっていることがわかる。

【００４０】そこで、この図５に示したような複数次の
回折光のうち、特に０次の回折光と１次の回折光との比
に着目して、この０次回折光／１次回折光の強度比率と
位相差との相関関係を取ると、図６に示すようなグラフ
となる。すなわち、図６中においては、横軸には位相差
を、また縦軸には０次回折光／１次回折光の強度の比率
を、それぞれ取ることで、それらの間に成立している相
関関係をプロットとしている。図６のグラフによれば、
比較的良好な直線的相関関係が成立していることがわか
る。そこで、このような相関関係に関するデータのテー
ブルを、回折光強度分析手段３０２に例えばＥＥＰＲＯ
Ｍなどを用いてその中にあらかじめ格納（記録）させて
おき、この相関関係に関するデータのテーブルと、前記
の回折光受光測定手段３０１によって受光〜検出された
回折光のデータとを比較することで、回折光強度分析手
段３０２は回折格子１００の実測値としての透過回折光
の位相差に対応してその回折格子の段差の誤差を計測す
ることができる。

【００４１】なお、上述したような本発明に係る回折格
子１００を成型品１０１に作り込むための金型（スタン
パ）が付加された金型を形成するためのプロセスとして
は、例えば本出願人の先願の公報である特開平１０−１
７１３３４号公報として開示された技術などを好適に応
用することができる。そのような技術の一例について、
その要部をここで簡潔に述べると、まず図７ａに示した
ような基板３０上に、図７ｂに示すようなフォトレジス
ト３２を形成した後、図７ｃに示すように、例えば電子
ビーム描画装置の電子ビーム３４によって所望のパター
ンを描画する。

【００４２】そして図７ｄに示すようにフォトレジスト
３２を現像し、このフォトレジスト３２のパターンを用
いて例えば金属メッキ法のようなアディティブプロセス
を用いるなどして図７ｅに示すような金属メッキ層３６
を形成し、これを図７ｆに示すようにスタンパ３６Ａ
（いわゆる金型）として用いてプレス部材３８に装着
し、それに対向配置されているプレス基台４２側から光
透過性材料であるＰＣ樹脂を溶融して射出させて、プレ
ス基台４２とスタンパ３６Ａとの間の空隙部にＰＣ樹脂
からなる光透過性材料の光ディスクのような成型品１０
１としての光記録媒体本体４０Ａを図７ｇに示すように
形成することができる。

【００４３】この一連の工程において、回折格子１００
の平面的パターン及び成型深さは、フォトレジスト３２
の厚さ及びその上に描画する描画パターンによって通常
の記録すべき情報に対応したパターン形成と何ら変わる
ことない簡易な手法で正確かつ高精度に制御することが
できる。なお、上記図７においては、本発明に係る回折
格子１００を含む成型品１０１を形成するための金型
（すなわちスタンパ３６Ａ）を、金属メッキ法のような
アディティブプロセスを用いて形成する場合を一例とし
て挙げたが、これは一例であって、これのみには限定さ
れず、この他にもフォトエッチング法などのいわゆるサ
ブトラクティブ法を用いて形成してもよいことは言うま
でもない。

【００４４】また、上記図７においてはフォトレジスト
３２に対するパターン描画に電子ビームを用いる場合に
ついてを一例として述べたが、フォトレジスト３２に対
するパターン描画方法（あるいは露光方法）としてはこ
れのみには限定されず、この他にもフォトマスク及びス
テッパのような露光装置を用いた露光方式を利用しても
よいことは言うまでもない。そしてそのいずれの場合に
も、本発明の技術によれば成型深さの評価を十分に正確
かつ高精度に実現することが可能な回折格子１００を、
簡易な手法を用いるだけで成型品１０１に作り込むこと
ができる。

【００４５】また、このような本発明に係る技術によれ
ば、回折格子１００が形成された位置ごとにその部分の
成型深さを明確に数値化できるので、従来の技術に係る
球面状の立体形状を成型品に形成しこれを用いて成型精
度を計測するような場合と比較して、極めて簡易な手法
によって、しかもその成型精度の評価についても定性的
な評価だけでなく定量的な評価をも実現することができ
るといったメリットをも得ることができる。

【００４６】なお、本発明に係る成型品評価技術を上記
のような手法よりもさらに簡易な方式で実現したい場合
には、図１に示したような回折光受光測定手段３０１及
び回折光強度分析手段３０２を省略するとともに、光照
射手段２００の代りに例えばレーザポインタのようなさ
らに簡易なレーザ光出射手段（図示省略）を用いてもよ
い。そしてこの場合には、成型品１０１を透過して回折
する光を、その光照射側とは反対の背面側にスクリーン
（図示省略）を配置し、このスクリーン上に現れる回折
光の強度を目視により確認して、その概略的な位相差を
求めて成型深さの評価をマニュアルで（人的に）行なう
ようにしてもよい。そしてこの場合には、例えば液晶表
示装置やＣＲＴ画面におけるコントラスト再現性などの
表示品位を評価する、特に光強度の微妙な違いを認識す
る能力に熟練している検査者などによって、このような
目視による評価を行なうようにしてもよい。

【００４７】例えば、上記実施形態に示したような回折
光分布を生じる回折格子１００を用いて、上記のような
マニュアルで（人的に）行なう場合には、例えば０次回
折光と１次回折光とがほぼ同等の強度で観測された場合
には、図５あるいは図６のグラフに基づいて考えると、
その時の回折格子１００の位相差、すなわち成型段差は
0.8π程度であるものと結論付けることができる。ある
いは０次回折光と１次回折光との強度比が明らかに明点
と暗点ほどの光強度差があるように観測されたなら、そ
の場合には、図５のグラフなどに基づいて評価すると、
その時の位相差すなわち成型段差は0.10π〜0.20π程度
であるものと結論付けることができる。

【００４８】また、上記実施形態においては、成型品１
０１として光ディスクのような板体状の成型品における
記録すべき情報が記録されている側の主面に回折格子１
００を形成する場合についての一例を示したが、本発明
に係る回折格子１００を形成して用いることが可能な成
型品としては、このような板体状の成型品のみには限定
されないことは言うまでもない。この他にも例えば光学
部品であるプリズムのような筐体状の立体的な各面ごと
にそれぞれ本発明に係る回折格子１００を形成して用い
ることも可能である。ただしこのような場合には、その
成型品の筐体状の立体的な一つ一つの各面ごとにそれぞ
れ回折格子１００を形成できるような金型を作製するこ
とが必要となることは言うまでもない。しかしこのよう
な場合でも、それら一つ一つの回折格子１００は上記実
施形態と同様に簡易に形成することができることは言う
までもない。

【００４９】また、上記実施形態においては、成型品１
０１として光ディスクのような板体状の成型品におけ
る、記録すべき情報が記録されている側の主面に回折格
子１００を形成する場合についての一例を示したが、こ
の情報が記録されている主面とは逆にその背面側の主面
に回折格子１００を形成してもよい。ただしこの場合に
は、そのような背面側の主面に回折格子１００を形成す
る工程あるいは金型（スタンパ）を、図７に示したよう
な工程とは別に用意することが必要となる。しかしその
ような背面側などに回折格子１００を形成して、その部
分の成型深さの精度を計測・評価することが必要となる
場合には、そのための工程を付加して背面側に回折格子
１００を形成すればよい。

【００５０】

【発明の効果】以上、詳細な説明で明示したように、本
発明によれば、煩雑な条件出しなどを必要とすること無
くしかも簡易な装置を用いながらも成型品の成型深さ
（厚さ方向）の成型精度を高精度にかつ高い信頼性で評
価することが可能な成型品評価装置及び成型品評価方法
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る成型品評価方法を実施するために
用いられる成型品評価装置の主要部の構成の概要を示す
図である。

【図２】成型品１０１の回折格子１００が形成された部
分の構造の概要を抜き出し拡大して模式的に示す図であ
る。

【図３】回折格子１００が形成された部分の成型深さ方
向の構造をさらに拡大して抜き出して模式的に示した一
部省略断面図である。

【図４】本実施形態の回折格子１００に係る位相分布の
平面的なパターンの一例を示す図である。

【図５】位相差が理論値から実際にずれた場合の回折効
率の変化を示す図である。

【図６】０次回折光／１次回折光の強度比率と、位相差
との相関関係を示す図である。

【図７】本発明に係る回折格子１００を成型品１０１に
作り込むための雄型が付加された金型の形成方法の一例
を示す図である。

【図８】従来の技術に係る、成型品１０の面１１や面１
３に形成された球面状の凹部１２，１４を示す図であ
る。

【符号の説明】

３０ 基板 ３２ フォトレジスト ３４ 電子ビーム ３６ 金属メッキ層 ３６Ａ スタンパ ３８ プレス部材 ４０ ＰＣ樹脂 ４０Ａ 光記録媒体本体 ４２ プレス基台 １００ 回折格子 １０１ 成型品 ２００ 光照射手段 ３００ 成型品評価手段 ３０１ 回折光受光測定手段 ３０２ 回折光強度分析手段

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F065 AA02 AA25 BB03 BB22 CC03 FF48 FF54 GG04 HH01 HH13 JJ03 JJ26 LL42 QQ16 2G051 AA71 AA73 AA90 AB20 BA10 CA03 CB06 EB01 EB02 2H049 AA25 AA40 2K008 AA00 FF17 GG05 4F206 AH79 JA07 JP01

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２値以上の多値の位相型ホログラムを形
   成する回折格子が作り込まれた光透過性材料の成型品の
   前記回折格子に対して可干渉性の光を照射する光照射手
   段と、 前記回折格子によって生じた次数の異なる複数の回折光
   を受光し、それらの強度を測定する回折光受光測定手段
   と、 前記次数の異なる回折光どうしの強度比を演算し、あら
   かじめ定められた設計上の理想的な回折格子によって前
   記光の照射の際に生じることが理論的に計算される回折
   光どうしの強度比の理論値と比較して、前記回折格子の
   位相差を求め、前記位相差に対応した少なくとも前記成
   型品の前記回折格子が形成されている部分における成型
   深さを求める回折光強度分析手段とを、 有する成型品評価装置。
2. 【請求項２】 ２値以上の多値の位相型ホログラムを形
   成する回折格子が作り込まれた光透過性材料の成型品の
   前記回折格子に対して可干渉性の光を照射するステップ
   と、 前記回折格子によって生じた次数の異なる複数の回折光
   の強度を測定するステップと、 前記次数の異なる回折光の強度比を演算し、あらかじめ
   定められた設計上の理想的な回折格子によって前記光の
   照射の際に生じることが理論的に計算される回折光どう
   しの強度比の理論値と比較して、前記回折格子の位相差
   を求め、前記位相差に対応した少なくとも前記成型品の
   前記回折格子が形成されている部分における成型深さを
   求めるステップとを、 有する成型品評価方法。