JP2000246810A - 光学素子の製造装置および光学素子の製造方法 - Google Patents

光学素子の製造装置および光学素子の製造方法

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JP2000246810A JP11055281A JP5528199A JP2000246810A JP 2000246810 A JP2000246810 A JP 2000246810A JP 11055281 A JP11055281 A JP 11055281A JP 5528199 A JP5528199 A JP 5528199A JP 2000246810 A JP2000246810 A JP 2000246810A
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Kenji Ito
Kazunori Matsubara
健二 伊藤
和徳 松原
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 生産時間が短くて、生産効率の高い光学素子
の製造装置および光学素子の製造方法を提供する。 【解決手段】 この光学素子の製造方法および製造装置
によれば、上,下スタンパ41,40を紫外線透過型材質
とし、透明基材1の表側と裏側に配置した紫外線硬化樹
脂2b,2aを上,下スタンパ41,40で挟んで、紫外
線硬化樹脂2b,2aに原盤パターンを転写し、上,下ス
タンパ41,40に挟まれた紫外線硬化樹脂2b,2aに
紫外線を照射して、透明基材1の表と裏に光学パターン
を一括成形できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【0001】

【発明の属する技術分野】この発明は、透明基板の表裏
両面に光学パターンを一括的に形成するようにした光学
素子の製造方法および光学素子の製造装置に関し、特
に、光ディスクや光磁気ディスクに記録されている光情
報を光学的に読み取ると共にフォーカスエラー信号やト
ラッキングエラー信号を生成する光ピックアップに用い
られるホログラムの作製に好適である。

【0002】

【従来の技術】CD(コンパクトディスク),CD-R(コ
ンパクトディスクレコーダブル),CD-ROM(リードオ
ンリメモリ),LD(レーザディスク),MD(ミニディス
ク),DVD(デジタルビデオディスク),DVD-ROM,
DVD-RAM(ランダムアクセスメモリ)などの光ディ
スク用の光ピックアップの部品として使用されるホログ
ラム素子は、通常数mm角の大きさのものである。この
ホログラム素子は、大量かつ安価に製造することを目的
として、大型の透明基板上に一括して複数個の光学パタ
ーンを形成した後に分断することによって製造される。

【0003】ホログラム素子にはボログラムや回折格子
(グレーティング)を構成するきわめて微細なパターンが
精密に形成されている。微細パターンを形成する方法と
して、従来、図16に示す半導体装置の製造方法を適用
する方法や図17に示す一般に紫外線硬化型樹脂を用い
た成形方法によって製造する方法、その他の方法が知ら
れている。

【0004】図16を参照して、半導体装置の製造方法
を適用した第1従来例のホログラム素子の製造方法につ
いて説明する。まず、図16(a)に示す透明基板として
のガラス基材71を洗浄し、図16(b)に示すように、
洗浄したガラス基材71の片面に対して感光性材料72
をスピンコート法等によって塗布する。

【0005】次に、図16(c)に示すように、フォトリ
ソグラフィ技術による露光によって感光材料72に所要
のパターンを形成し、次いで、図16(d)に示すよう
に、CF4やCHF4等のガス雰囲気中で反応性イオンエ
ッチング法によって感光材料72のパターンを介してガ
ラス基材71に微細パターン71aを形成する。

【0006】このとき、感光性材料72も同時にエッチ
ングされるが、ガラス基材71の加工レートと感光性材
料72の加工レートとの関係を予め把握しておき、ガラ
ス基材71に所要の深さの微細パターン71aが形成さ
れた後にも感光性材料72がそのマスク機能を果たす状
態でガラス基材71上に残るように感光性材料72の塗
布厚を定めておく。

【0007】次いで、図16(e)に示すように、溶剤で
溶かすか酸素ガス雰囲気中で灰化することによって、感
光性材料72をガラス基材71から除去する。以上のよ
うにして、ガラス基材71上に複数個のホログラム素子
が形成されるが、図16(f)に示すように、最終的に必
要とされる形状、サイズに切断して複数に分割すること
によって所要のホログラム素子H1が得られる。そし
て、得られたホログラム素子をレーザユニットのキャッ
プに固定する (ホログラム固定工程)。

【0008】以上を、各工程の流れに沿ってまとめる
と、透明基板の洗浄工程→感光性材料の塗布工程→露光
工程→微細パターン形成のエッチング工程→感光性材料
の除去工程→必要に応じた反射防止膜の成膜工程→分断
工程→ホログラム固定工程となる。

【0009】ところが、上記第1従来例の製造方法で
は、反応性イオンエッチングの工程に多くの時間を要
し、製造効率が上がらない。

【0010】そこで、図17に示すように、2P法(フ
ォトポリマ法)を利用した第2従来例の製造方法が有効
である。この2P法は、従来、CD(コンパクトディス
ク)やMO用ディスク製造で用いられている方法であ
る。

【0011】この方法は、まず、図17(a)に示すよう
に、予め原盤パターン333aが形成されているスタン
パ333を用い、その上に液状の紫外線硬化型樹脂22
2を塗布し、さらにその上に透明基板111を配置す
る。次に、図17(b)に示すように、必要に応じて加圧
しながら紫外線硬化型樹脂222をスタンパ333と透
明基板111との間の隙間に充分に圧し広げ、紫外線硬
化型樹脂222cとする。この紫外線硬化型樹脂222
cは、スタンパ333における原盤パターン333aの
凹部の隅々まで圧し入れられている。

【0012】次いで、紫外線を照射することによって紫
外線硬化型樹脂222cを硬化させた後に、図17(c)
に示すように、透明基板111に硬化した透明樹脂層2
22dが接着されて一体化されたものを、スタンパ33
3から離型する。

【0013】なお、上記紫外線硬化型樹脂222aとし
ては、硬化後にスタンパ333に対してよりも透明基板
111に対する接着性がより強いような材質のものを選
択しておく。もしくは、前処理によって透明基板111
に対する接着性の方がスタンパ333に対する接着性よ
りも高くなるようにしておく。このことによって、透明
樹脂222dを、透明基板111に一体化した状態で、
スタンパ333から剥離することができる。

【0014】これにより、スタンパ333の原盤パター
ン333aが転写された微細パターンをもつ透明樹脂層
222dが、透明基板111に一体化された基板H1'
が得られる。この基板H1'を、例えばホログラム素子
基板とした場合、このH1'基板を複数個に分断して複
数個のホログラム素子を得ることができる。

【0015】ところで、1つのホログラム素子に信号光
を分岐して、フォーカス制御の機能とトラッキング制御
の機能とを付加するためには、ホログラム素子の表側に
「ホログラム」を、裏側に「回折格子」(グレーティン
グ)を形成する必要があり、表面のホログラムの微細パ
ターンと裏面の回折格子の微細パターンを高精度に位置
合わせする必要がある。

【0016】図16で先に説明した第1従来例としての
ホログラム素子の製造方法においては、表裏両面に一括
して微細パターンを形成することが困難であるので、片
面ずつに微細パターンを形成する方法を採用している。
まず、片面の微細パターンを従来の方法で形成し、次
に、他面の微細パターンを形成するために露光工程にお
いて、顕微鏡を用いて、既に形成されている一方の微細
パターンに対してマスクをアライメントし、露光を行
い、従来の方法で他面の微細パターンを形成する。この
アライメント自体は難しいものではないが、表裏の微細
パターンを一括して形成できず、2回に分けて行うこと
から、洗浄,塗布,露光,エッチング,除去の各工程をそれ
ぞれ2回ずつ行なわなければならず、これでは製造効率
が非常に悪いものとなっている。

【0017】また、図17に示す第2従来例のように、
2P法(フォトポリマ法)を適用して表裏両面に微細パタ
ーンを有するホログラム素子を製造する方法では、表裏
に一括して微細パターンを形成する場合、スタンパの取
付精度などにより表裏のスタンパの平行度の違いやスタ
ンパ上にかかる加圧力が位置により違ってくる。このた
め、紫外線硬化樹脂の広がりが均一にならず、紫外線硬
化樹脂がスタンパの範囲から外れたり、樹脂が行き渡ら
ない部分ができたりする。また、スタンパの端を囲むよ
うな構造とした場合でも、ホログラム素子のように表裏
パターンを高精度に位置決めする必要があるので、表裏
一括して微細パターンを形成するのは困難である。

【0018】2P法(フォトポリマ法)を適用して、表裏
両面に微細パターンを有するホログラム素子の製造方法
は、片面に微細パターンを形成した後に、同様の工程を
経てもう一方の片面に微細パターンを形成することにな
る。図18を参照して、そのプロセスを説明する。

【0019】まず、図18(a)に示すように、予め一方
の原盤パターン91aが形成されているホログラムスタ
ンパ91の上に液状の紫外線硬化樹脂92aを塗布す
る。次に、図18(b)に示すように、透明基板93をホ
ログラムスタンパ91と透明部材96の間に挿入し、図
18(c)に示すように加圧することによって紫外線硬化
樹脂92aをスタンパ91と透明基板93との隙間に充
分に押し広げる。

【0020】次いで、紫外線透過型の透明部材96を介
して紫外線を照射することによって、紫外線硬化樹脂9
2aを硬化させた後に、図18(d)に示すように、透明
基板93の表面に硬化した透明樹脂層92が接着によっ
て一体化されたものをスタンパ91から離型する。

【0021】以上により、透明基板93の片面にスタン
パ91の原盤パターン91aが転写されたホログラムを
作製できる。次に、透明基板93の裏面に回折格子を作
製する場合には、ホログラムを作製するのと同様の方法
を再度実施する。

【0022】まず、図18(e)に示すように、原盤パタ
ーン95aが形成されている回折格子用スタンパ95の
上に液状の紫外線硬化樹脂94aを塗布する。次に、図
18(f)に示すように、透明基板93を回折格子用スタ
ンパ95と透明部材96の間に挿入し、図18(g)に示
すように、加圧することによって紫外線硬化樹脂94a
をスタンパ95と透明基板93との隙間に充分に押し広
げる。

【0023】次いで、紫外線透過型の透明部材96を介
して紫外線を照射することによって、紫外線硬化樹脂9
4aを硬化させた後に、図18(h)に示すように、透明
基板93の裏面に硬化した透明樹脂層94が接着によっ
て一体化されたものをスタンパ95から離型する。以上
により、透明基板93の表裏にパターンを生成でき、半
導体製造工程の製造方法に比べて製造効率が良い。

【0024】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記2
P法(フォトポリマ法)において、表裏各パターンを成形
するために同一工程を2回繰り返す必要があり、生産時
間がかかる。

【0025】また、表裏を一括して成形する場合、表裏
の透明スタンパの平行度や紫外線硬化樹脂の塗布位置、
スタンパを加圧する機構の加圧誤差により、加圧時に紫
外線硬化樹脂がスタンパからはみ出ることがあったり、
均一に樹脂が広がらないことがある。紫外線硬化樹脂が
スタンパからはみ出すとスタンパ外に紫外線硬化樹脂が
残り、加圧時に不具合が生じたり、透明基板を挿入する
ときに邪魔になったりする。また、紫外線硬化樹脂から
表裏の透明スタンパを離型する場合に、加圧部を離す力
が強いと、表裏に形成する微細パターンを破損すること
がある。

【0026】そこで、この発明の目的は、生産時間が短
くて、生産効率の高い光学素子の製造装置および光学素
子の製造方法を提供することにある。

【0027】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1の発明の光学素子の製造方法は、転写用表
スタンパと転写用裏スタンパが有する原盤パターンを、
透明基材の表面と裏面に転写して、上記透明基材に光学
パターンを形成する光学素子の製造方法であって、上記
表,裏スタンパを紫外線透過型材質とし、上記透明基材
の表側と裏側に配置した紫外線硬化樹脂を上記表,裏ス
タンパで挟んで、上記紫外線硬化樹脂に上記原盤パター
ンを転写し、上記表,裏スタンパに挟まれた紫外線硬化
樹脂に紫外線を照射して、上記透明基材の表と裏に光学
パターンを一括成形することを特徴としている。

【0028】また、請求項2の発明の光学素子の製造装
置は、転写用表スタンパと転写用裏スタンパが有する原
盤パターンを、透明基材の表面と裏面に転写して、上記
透明基材に光学パターンを形成する光学素子の製造装置
であって、上記表,裏スタンパを紫外線透過型材質と
し、上記透明基材の表側と裏側に配置した紫外線硬化樹
脂を上記表,裏スタンパで挟んで、上記紫外線硬化樹脂
に上記原盤パターンを転写する加圧手段と、上記表,裏
スタンパに挟まれた紫外線硬化樹脂に紫外線を照射し
て、上記透明基材の表と裏に光学パターンを一括成形す
る紫外線照射部とを備えたことを特徴としている。

【0029】請求項1,2の発明によれば、透明基材の
表面と裏面に密着させた紫外線硬化樹脂に、表,裏光学
パターンを同時に成形することができ、短い生産時間と
高い生産効率を達成できる。

【0030】また、請求項3の発明は、請求項2に記載
の光学素子の製造装置において、上記透明基材を、上記
スタンパより大きい外形形状とし、かつ矩形形状とした
ことを特徴としている。

【0031】この請求項3の発明では、上記透明基材
を、上記スタンパより大きい外形形状とし、かつ矩形形
状としたから、スタンパから透明基材を離型させ易くな
る。

【0032】また、請求項4の発明は、請求項2または
3に記載の光学素子の製造装置において、上記透明基材
の外周部4辺を挟み込む形状の少なくとも2個の離型ハ
ンドを用いて、上記透明基材を、上記表スタンパおよび
裏スタンパから離型することを特徴としている。

【0033】この請求項4の発明では、上記少なくとも
2個の離型ハンドで、上記透明基材の外周部4辺を挟み
込んだ安定した状態で、上記透明基材を表,裏スタンパ
から離型させることができる。したがって、離型時に、
第1,第2紫外線硬化樹脂に形成された表,裏光学パター
ンを損傷させることを防止でき、生産性を向上させるこ
とができる。

【0034】また、請求項5の発明は、請求項4に記載
の光学素子の製造装置において、上記離型ハンドは、上
記透明基板を位置決めする位置決めピンを備えているこ
とを特徴としている。

【0035】この請求項5の発明では、上記離型ハンド
は、上記透明基板を位置決めする位置決めピンを備えて
いるから、透明基板を離型ハンドで挟んだ状態で、離型
ハンドに対する透明基板の位置決めを正確に行うことが
できる。したがって、表,裏スタンパに対して透明基板
を高精度に位置決めできる。

【0036】また、請求項6の発明は、請求項2乃至5
のいずれか1つに記載の光学素子の製造装置において、
上記表,裏スタンパの外周を面取り形状とし、上記面取
り形状に嵌合する形状を有するスタンパ押え部材を備
え、上記スタンパ押え部材に上記表,裏スタンパを嵌合
させて、上記スタンパ押え部材をダイセットにネジ固定
することで、上記表,裏スタンパを上記ダイセットに取
り付け可能とし、かつ、上記ネジを緩めて上記ダイセッ
トから上記表,裏スタンパを取り外すことができるよう
にしたことを特徴としている。

【0037】この請求項6の発明では、ダイセットにネ
ジ固定できるスタンパ押え部材で、表,裏スタンパをダ
イセットに対して着脱可能になる。

【0038】また、請求項7の発明は、請求項6に記載
の光学素子の製造装置において、上記表,裏スタンパと
上記スタンパ押え部材を嵌合させた状態で、上記表,裏
スタンパと上記スタンパ押え部材との間に、樹脂溜り部
が形成されるようにしたことを特徴としている。

【0039】この請求項7の発明では、上記表,裏スタ
ンパと上記スタンパ押え部材との間に形成される樹脂溜
り部によって、外部への樹脂の流出を防ぎ、かつ、樹脂
の周りが悪い領域に樹脂を回り込み易くすることができ
る。

【0040】また、請求項8の発明は、請求項6に記載
の光学素子の製造装置において、上記ダイセットが上記
加圧手段に対して脱着可能になっていて、上記ダイセッ
トを上記加圧手段から取り外した状態で、上記表,裏ス
タンパを位置調整できるようになっていることを特徴と
している。

【0041】この請求項8の発明では、上記ダイセット
を上記加圧手段から取り外した状態で、上記表,裏スタ
ンパを位置調整できるから、上記ダイセットに対する
表,裏スタンパの位置調整を行い易くなる。

【0042】また、請求項9の発明は、請求項8に記載
の光学素子の製造装置において、上記裏スタンパが搭載
され、上記表スタンパを基準にして、上記裏スタンパの
位置を調整できるアライメントステージを備えたことを
特徴としている。

【0043】この請求項9の発明では、上記アライメン
トステージによって、表スタンパに対する裏スタンパの
位置調整を行えるから、表,裏スタンパの位置合わせを
正確に行うことができる。

【0044】また、請求項10の発明は、請求項9に記
載の光学素子の製造装置において、上記表スタンパと裏
スタンパには、それぞれ、アライメントマークが形成さ
れており、上記表,裏スタンパのアライメントマークを
認識する少なくとも2台の認識手段を備えたことを特徴
としている。

【0045】この請求項10の発明では、少なくとも2
台の認識手段で、表,裏スタンパに形成されたアライメ
ントマークを認識することによって、表スタンパと裏ス
タンパとを正確に位置合わせできる。

【0046】また、請求項11の発明の光学素子の製造
装置は、転写用表光学パターンが形成された透明な表ス
タンパと、転写用裏光学パターンが形成された透明な裏
スタンパと、透明基材の表面と上記表スタンパの間に挟
み込んだ第1紫外線硬化樹脂と、上記透明基材の裏面と
上記裏スタンパとの間に挟み込んだ第2紫外線硬化樹脂
とを、上記表,裏スタンパで上記透明基材に加圧して押
し広げ、上記第1,第2紫外線硬化樹脂に上記表,裏光学
パターンを転写する加圧手段と、上記透明基材と上記
表,裏スタンパの間に挟まれていて上記表,裏光学パター
ンが転写された第1,第2紫外線硬化樹脂に紫外線を照
射して、上記第1,第2紫外線硬化樹脂を硬化させる紫
外線照射手段と、上記透明基材と上記表,裏スタンパの
間での上記第1,第2紫外線硬化樹脂の広がりを認識す
る撮像手段とを備え、上記撮像手段が認識した紫外線硬
化樹脂の広がり状態に応じて、上記加圧手段による加圧
状態を制御することを特徴としている。

【0047】この請求項11の発明では、上記撮像手段
で、上記透明基材と上記表,裏スタンパの間での上記第
1,第2紫外線硬化樹脂の広がりを認識し、この撮像手
段が認識した紫外線硬化樹脂の広がり状態に応じて、上
記加圧手段による加圧状態を制御する。したがって、上
記加圧手段の加圧誤差を抑制でき、上記透明基材と表,
裏スタンパとの間で、上記第1,第2紫外線硬化樹脂を
均一、かつ、はみ出さないように広げることができる。
したがって、この発明の光学素子の製造装置によれば、
透明基材の表面と裏面に密着させた第1,第2紫外線硬
化樹脂に、表,裏光学パターンを同時に正確に転写する
ことができ、短い生産時間と高い生産効率を達成でき
る。

【0048】また、請求項12の発明は、請求項11に
記載の光学素子の製造装置において、上記撮像手段が認
識した上記紫外線硬化樹脂の広がり情報に応じて、上記
スタンパ上および上記透明基材上に上記紫外線硬化樹脂
を塗布する位置を変更して、上記スタンパと上記透明基
材との間で、上記紫外線硬化樹脂が均等に広がるように
することを特徴としている。

【0049】この請求項12の発明の光学素子の製造装
置では、上記撮像手段が認識した上記紫外線硬化樹脂の
広がり情報に応じて、上記スタンパ上および上記透明基
材上に上記紫外線硬化樹脂を塗布する位置を変更して、
上記スタンパと上記透明基材との間で、上記紫外線硬化
樹脂を均等に広げるようにしている。したがって、より
一層高い生産効率の達成を図れる。

【0050】また、請求項13の発明は、請求項11に
記載の光学素子の製造装置において、上記表スタンパま
たは裏スタンパが取り付けられるスタンパ固定部の傾き
を変えるスタンパ傾斜機構を備え、上記撮像手段が認識
した上記紫外線硬化樹脂の広がり情報に応じて、上記ス
タンパ傾斜機構を制御して、上記表,裏スタンパの平行
度を制御し、上記表,裏スタンパと上記透明基材との間
で、上記第1,第2紫外線硬化樹脂が均等に広がるよう
にすることを特徴としている。

【0051】この請求項13の発明では、上記スタンパ
傾斜機構で、スタンパ固定部の傾きを制御して、上記
表,裏スタンパの平行度を制御することによって、第1,
第2紫外線硬化樹脂が表,裏スタンパと透明基材との間
で均等に広がるようにする。したがって、この請求項1
3の発明によれば、より一層高い生産効率の達成を図れ
る。

【0052】また、請求項14の発明は、請求項11に
記載の光学素子の製造装置において、上記加圧手段は、
複数の加圧部を備え、この複数の加圧部の加圧力を、上
記紫外線硬化樹脂の広がり情報に応じて制御して、上記
表,裏スタンパと上記透明基材との間で、上記第1,第2
紫外線硬化樹脂が均等に広がるようにすることを特徴と
している。

【0053】この請求項14の発明では、加圧手段が備
える複数の加圧部の加圧力を、紫外線硬化樹脂の広がり
情報に応じて制御して、表,裏スタンパと透明基材との
間で第1,第2紫外線硬化樹脂が均等に広がるようにす
る。したがって、この請求項14の発明によれば、より
一層高い生産効率の達成を図れる。

【0054】また、請求項15の発明は、請求項11乃
至14のいずれか1つに記載の光学素子の製造装置にお
いて、上記加圧手段は、力学センサーを備え、上記加圧
手段が上記紫外線照射後に上記紫外線硬化樹脂から上記
スタンパを離型するときの上記紫外線硬化樹脂の剥がれ
状態を上記撮像手段で認識し、上記認識した剥がれ状態
に応じて、上記力学センサーからの信号に基づいて上記
加圧部の力を制御することを特徴としている。

【0055】この請求項15の発明では、撮像手段が、
加圧手段が紫外線照射後に紫外線硬化樹脂からスタンパ
を離型するときの紫外線硬化樹脂の剥がれ状態を認識
し、上記認識した剥がれ状態に応じて、上記加圧部の力
を制御する。これにより、離型時に、紫外線硬化樹脂に
形成した光学パターンが破損することを防止できるか
ら、生産性を向上できる。

【0056】また、請求項16の発明は、請求項13ま
たは14に記載の光学素子の製造装置において、上記加
圧手段が上記紫外線照射後に上記紫外線硬化樹脂から上
記スタンパを離型するときの上記紫外線硬化樹脂の剥が
れ状態を上記撮像手段で認識し、上記認識した剥がれ状
態に応じて、上記スタンパ傾斜機構または上記加圧手段
の複数の加圧部を制御して、上記表,裏スタンパの傾き
を制御することを特徴としている。

【0057】この請求項16の発明では、撮像手段が、
加圧手段が紫外線照射後に紫外線硬化樹脂からスタンパ
を離型するときの紫外線硬化樹脂の剥がれ状態を認識
し、この認識した剥がれ状態に応じて、スタンパ傾斜機
構または加圧手段の複数の加圧部を制御して、表,裏ス
タンパの傾きを制御する。これにより、表,裏スタンパ
の傾きに起因して、離型時に紫外線硬化樹脂に形成した
光学パターンが破損することを防止できるから、生産性
を向上できる。

【0058】また、請求項17の発明は、請求項13ま
たは14に記載の光学素子の製造装置において、上記透
明基材の少なくとも2点以上を、硬化した紫外線硬化樹
脂が表,裏スタンパから剥がれる方向に押さえる離型機
構部を備え、上記加圧手段が上記紫外線照射後に上記紫
外線硬化樹脂から上記スタンパを離型するときの上記紫
外線硬化樹脂の剥がれ状態を上記撮像手段で認識し、上
記認識した剥がれ状態に応じて上記離型機構部を制御す
ることを特徴としている。

【0059】この請求項17の発明では、撮像手段が撮
像した剥がれ状態に応じて、離型機構部が透明基材の少
なくとも2点以上を、紫外線硬化樹脂が表,裏スタンパ
から剥がれる方向に押さえるから、離型を容易にするこ
とができる。

【0060】また、請求項18の発明は、請求項14に
記載の光学素子の製造装置において、上記加圧手段が上
記紫外線照射後に上記紫外線硬化樹脂から上記スタンパ
を離型するときの上記紫外線硬化樹脂の剥がれ状態を上
記撮像手段で認識し、上記認識した剥がれ状態に応じて
上記複数の加圧部を制御して、離型を容易にすることを
特徴としている。

【0061】この請求項18の発明では、紫外線硬化樹
脂からスタンパを離型するときの紫外線硬化樹脂の剥が
れ状態を撮像手段で認識し、この認識した剥がれ状態に
応じて複数の加圧部を制御して離型を容易にする。これ
により、離型時に、紫外線硬化樹脂に形成した光学パタ
ーンが破損することを防止できるから、生産性を向上で
きる。

【0062】

【発明の実施の形態】以下、この発明を図示の実施の形
態に基づいて詳細に説明する。

【0063】〔第1の実施の形態〕図1を参照して、こ
の発明の光学素子の製造方法の第1実施形態を説明す
る。この第1実施形態は、2P法(フォトポリマ法)によ
って基板の表裏に一括して光学パターンを形成する。

【0064】まず、図1(a)に示すように、透明な裏ス
タンパ40の上に紫外線硬化樹脂2bを塗布する。ま
た、透明基板1の上に紫外線硬化樹脂2aを塗布し、こ
の透明基板1を、上記下スタンパ40と上スタンパ41
の間に挿入する。この上スタンパ41には転写用表光学
パターン41aが形成されており、下スタンパ40には
転写用裏光学パターン40aが形成されている。

【0065】次に、図1(b)に示すように、透明基板1
を、透明上スタンパ41と透明下スタンパ42とで挟み
込んで加圧し、紫外線硬化樹脂2aおよび2bを透明基
板1の表面1aと裏面1b上に広げる。

【0066】次に、図1(c)に示すように、上スタンパ
41の上方から紫外線を照射して、上記紫外線硬化樹脂
2aおよび2bを硬化させる。次に、図1(d)に示すよ
うに、上スタンパ41と下スタンパ40を透明基板1か
ら離型させる。これにより、透明基板1の表裏両面に、
上,下スタンパ41,40の表,裏光学パターン41a,4
0aが形成される。

【0067】この第1実施形態の光学素子の製造方法に
よれば、透明基板1の表面1aと裏面1bに密着させた
紫外線硬化樹脂2aおよび2bに、表,裏光学パターン
41a,40aを同時に形成でき、短い生産時間と高い
生産効率を達成できる。

【0068】〔第2の実施の形態〕次に、上記第1の実
施の形態で使用する光学素子の製造装置を、図2を参照
して説明する。この製造装置が、この発明の第2の実施
の形態である。

【0069】この製造装置は、透明な表,下スタンパ4
1,40を固定し挟み込む機構を有するダイセット部4
4と、このダイセット部44を加圧する加圧部49と、
透明基板1を固定するための基板固定用ハンド59を備
えている。

【0070】また、この製造装置は、透明基板1上の紫
外線硬化樹脂2a,2bの広がりを認識するカメラ47
と、加圧位置と紫外線照射位置にダイセット部44をX
軸方向に移動させるための搬送部45と、紫外線を照射
する紫外線照射部46を備えている。

【0071】図2に示すように、ダイセット部44に
は、あらかじめ位置決めされた透明な上スタンパ41と
透明な下スタンパ40が取り付けられている。図2で
は、下側に下スタンパ40を取り付け、上側に上スタン
パ41を取り付けたが、その逆でもよい。

【0072】そして、図1(a)に示したように、上記透
明な下スタンパ40の中心部に紫外線硬化樹脂2bを塗
布し、透明基板1の中心部にも紫外線硬化樹脂2aを塗
布し、透明基板1を、図2のダイセット部44の中に挿
入し、基板固定用ハンド59にて透明基板1を固定す
る。基板固定用ハンド59は、透明基板1の中心が透明
な下スタンパ40の中心になるように透明基板1を固定
する。この基板固定用ハンド59は、加圧方向つまり上
下方向(Z軸方向)に自由に移動できるようになってい
る。

【0073】加圧部49は、ダイセット部44に取りつ
けられた上スタンパ41と下スタンパ40が、図1(b)
に示すように、透明基板1を上下から挟むように、ダイ
セット部44を駆動する。この時、上記表,下スタンパ
41,40の間で、紫外線硬化樹脂2a,2bが透明基板
1上に広がるのをカメラ47で撮像する。

【0074】このカメラ47は、あらかじめスタンパ4
0,41の領域を記憶した画像メモリーを有する制御部
に接続されている。そして、この制御部は、カメラ47
が撮像した紫外線硬化樹脂2a,2bの広がり領域が、
上記スタンパ40,41の領域外に外れたときに、加圧
部49の加圧を停止して、透明基板1をスタンパ40,
41が挟み付けるのを停止させる。

【0075】次に、上記制御部は、搬送部45を駆動し
て、紫外線照射部46の直下の紫外線照射位置にダイセ
ット部44を移動させ、紫外線照射部46からダイセッ
ト部44に紫外線を照射して紫外線硬化樹脂2a,2b
を硬化させる。

【0076】この第2実施形態によれば、上記カメラ4
7で紫外線硬化樹脂2a,2bを撮像して、加圧部49
による加圧を制御するから、紫外線硬化樹脂2a,2b
にスタンパ41,40の光学パターン41a,40aを正
確に転写できる。

【0077】また、この第2実施形態では、カメラ47
で紫外線硬化樹脂2a,2bの広がり領域を撮像し、上
記制御部で、上記広がり領域の重心を求める。そして、
次にホログラム素子を成形するときに、前回に求めた紫
外線硬化樹脂2a,2bの広がり領域の重心が、上,下ス
タンパ41,40の中心に一致するように、紫外線硬化
樹脂2a,2bを透明基板1,下スタンパ40上に塗布す
る位置を変更する。

【0078】この紫外線硬化樹脂2a,2bの塗布位置
は、紫外線硬化樹脂2a,2bを塗布した後、カメラ4
7で撮像して認識してもよく、X-Y直交ステージ等に
取り付けたシリンジを使用することで機構的に紫外線硬
化樹脂を塗布できるようにしてもよい。これにより、紫
外線硬化樹脂2a,2bの塗布位置を、データとして残
すことができる。また、紫外線硬化樹脂の塗布位置と紫
外線硬化樹脂の広がり領域の重心の関係をあらかじめデ
ータベース化しておくと、紫外線硬化樹脂の正確な塗布
位置を早く決定でき、生産性向上に有効である。

【0079】また、図3に示すような構成にしてもよ
い。この構成は、下スタンパ40を搭載するステージ5
5を、傾きを変えられるものとし、ステージ55の位置
データと紫外線硬化樹脂の広がり領域の重心との関係を
データベース化しておく。そして、新たに成形すると
き、このデータベースを利用して、前回に成形したとき
の紫外線硬化樹脂の広がり領域の重心に基づいて、紫外
線硬化樹脂の広がり領域の重心がスタンパの中心に来る
ように、ステージ55を傾斜させて透明な下スタンパ4
0の傾きを変化させる。

【0080】さらには、図4に示すように、3つの独立
した加圧機構49a,49b,49cからなる加圧部49
を採用することで、紫外線硬化樹脂の広がり領域の重心
をリアルタイムで変化させるようにしてもよい。

【0081】この加圧部49が備える3つの独立した加
圧機構49a,49b,49cがダイセット部44に接続
されている。この3つの加圧機構49aは、ダイセット
部44に独立して加圧力を加えることができる。まず、
ダイセット部44を3つの加圧機構49aで同等の力で
加圧していき、紫外線硬化樹脂2a,2bの広がる領域
の面積がスタンパ40の大きさの3分の1程度になった
とき、紫外線硬化樹脂2a,2bが広がる領域の重心位
置がスタンパ40の中心に一致するように、1つの加圧
機構または2つの加圧機構を残りの加圧機構より強く加
圧する。次に、紫外線硬化樹脂2a,2bが広がる領域
の面積がスタンパ40の大きさの3分の2程度になった
ときに、再度、紫外線硬化樹脂の広がる領域の重心の位
置がスタンパの中心位置に一致するように1つの加圧機
構または2つの加圧機構を残りの加圧機構より強く加圧
し、3つの加圧機構49a,49b,49cの力の加減を
修正し、スタンパ40の大きさに紫外線硬化樹脂2a,
2bが広がるようにする。

【0082】次に、紫外線照射後、図2の加圧部49の
上下動部49aを下げて、透明基板1の表裏の紫外線硬
化樹脂2a,2bから上,下スタンパ41,40を離型さ
せる工程について説明する。

【0083】紫外線照射後、搬送部45により紫外線照
射位置から加圧位置にダイセット部44を移動する。加
圧部49の上下動部49aを下げることによって、上,
下スタンパ41,40と透明基板1を離型できる。

【0084】ところが、この離型が急激であると、図5
(a)に示すように、紫外線硬化樹脂2aに形成された微
細パターン2a-1の接触部53の摩擦力等により微細
パターン部2a-1に力が加わり、図5(b)に示すよう
に、微細パターン2a-1に破損部54が生じる。

【0085】そこで、上記離型時に、紫外線硬化樹脂2
aの剥がれ情報をカメラ47で撮像し、紫外線硬化樹脂
2aがスタンパ41と接触している部分の面積と重心を
求める。さらに、加圧部49に力学センサー(図示せず)
を取り付け、この力学センサーが検知した力に基づい
て、上記制御部で、加圧部49が上下動部49aを下げ
る力を制御する。

【0086】そして、上記紫外線硬化樹脂2aと上記ス
タンパ41との接触面積が少し小さくなるときまで、上
記加圧部49による加圧力を少しずつ増加していき、紫
外線硬化樹脂2aとスタンパ41との接触面積が少し小
さくなったときの加圧力を維持する。このように加圧力
を制御することによって、加圧部49を離型に必要な最
小限の力で駆動するようにして、ホログラム素子の微細
パターン2a-1に破損部54が発生することを防止す
る。

【0087】なお、図3に示したように、透明な下スタ
ンパ40の下に傾きが変えられるステージ55が設置さ
れている場合には、紫外線硬化樹脂が離型時に剥がれ始
めた箇所を、紫外線硬化樹脂とスタンパとの接触面の重
心から求めて認識し、上記傾きが可変なステージ55に
よって、上記剥がれ始めた部分を僅かに下に傾ける。こ
れにより、離型が容易になり、離型時間を短縮でき、生
産時間を短縮できる。

【0088】また、図2に示す基板固定用ハンド59を
上下に駆動制御できるようにして、離型時に紫外線硬化
樹脂からスタンパが剥がれ始めた箇所で、基板固定用ハ
ンド59を下降させて、離型を促進するようにしてもよ
い。

【0089】また、図4に示すように、加圧部49が3
つの加圧機構49a,49b,49cを備える場合には、
この3つの加圧機構49a,49b,49cにそれぞれ力
学センサーを取り付け、離型時には、まず、この3つの
加圧機構49a,49b,49cの上下動部49a-1,4
9b−1,49c−1を均等な力で下降させる。次に、
紫外線硬化樹脂からスタンパが剥がれ始めたときの力を
維持し、紫外線硬化樹脂の剥がれ位置に最も近い加圧機
構の下降力を少し増加させることによって、離型を促進
し、離型時間を短縮できる。

【0090】〔第3の実施の形態〕次に、図6に、この
発明の第3実施形態としてのホログラム素子の製造装置
を示す。この第3実施形態は、図2に示した第2実施形
態と同じ構成の搬送部45と紫外線照射部46とを備え
ている。

【0091】図6(b)に示すように、加圧ユニット31
は、天板32と、ベース板34と、ベース板34に対し
て天板32を支える4本の支柱33を備える。天板32
の下面には、ダイセットユニット80がネジで固定さ
れ、ベース板34の上面には、加圧手段としてのZ軸ス
テージ69が固定されている。このZ軸ステージ69
は、ダイセットユニット80を開閉するためのものであ
る。

【0092】図6(a),(b)に示すように、加圧ユニッ
ト31内には、1対(2個)の離型ハンド50および位置
決め兼離型ハンド51が、周方向に90°ずつ位相がず
れた状態に配置されている。離型ハンド50は、図示し
ない駆動源により、Y方向とZ方向に移動可能になって
いる。このY方向とは、図6(b)において奥行き方向で
あり、Z方向とは、図6(b)において上下方向である。
また、位置決め兼離型ハンド51は、図示せぬ駆動源に
より、X方向,Z方向に移動可能となっている。

【0093】図7(b)に示すように、位置決め兼離型ハ
ンド51は、透明基板1の隣接する2辺を上下から挟む
腕51a,51bを有している。この腕51a,51b
は、基部51cから斜め外方に延びており、図7(a)に
示すように、基板1を挟むための間隙を隔てて対向する
2枚の板51-1,51-2で構成されている。また、図
7(a),(b)に示すように、この腕51a,51bの先端
部分には、上記2枚の板51-1,51-2を貫通する位
置決めピン555,555が固定されており、基部51
cには、板51-1,51-2を貫通する位置決めピン5
77,577が固定されている。

【0094】また、離型ハンド50は、図7(d)に示す
形状をしている。この離型ハンド50は、透明基板1を
上下から挟む腕50aを有している。この腕50aは、
基板1を挟むための間隙を隔てて対向する2枚の板50
-1,50-2で構成されている。

【0095】次に、図10を参照して、ダイセットユニ
ット80の構造を詳細に説明する。ダイセットユニット
80は、上ダイセット85と下ダイセット86を有して
いる。下ダイセット86は、上下動用Z軸ステージ69
に連結されており、下ダイセット86の下面には4個の
リニアブッシュ48が固定されている。そして、このリ
ニアブッシュ48には、ガイドポスト47が挿通されて
おりガイドポスト47の上端は上ダイセット85の下面
に固定されている。これにより、上記Z軸ステージ69
を駆動することで、上ダイセット85に対して下ダイセ
ット86が上下動するようになっている。この下ダイセ
ット86の上動が、ダイセットユニット80の閉動作で
あり、下ダイセット86の下動が、ダイセットユニット
80の開動作である。なお、図10に示すように、上記
天板32および上ダイセット85は、中央貫通穴32a
および85aを有し、この貫通穴32a,85aを通し
て、その下の紫外線透過型台部材43,紫外線透過型材
質の上スタンパ41に紫外線を照射できるようになって
いる。

【0096】下ダイセット86には、アライメントステ
ージ42が取付けられている。このアライメントステー
ジ42の上面に紫外線透過型材質の下スタンパ40が取
付けられる。この下スタンパ40の外周面取り部40a
に、円環状のスタンパ押え治具38が上下に嵌合してお
り、このスタンパ押え治具38は、アライメントステー
ジ42にネジで固定されている。

【0097】一方、上ダイセット85には、紫外線透過
型台部材43が取付けられる。この台部材43の下面に
紫外線透過型材質の上スタンパ41が取付けられる。こ
の上スタンパ41の外周面取り部41aに、円環状のス
タンパ押え治具39が上下に嵌合しており、このスタン
パ押え治具39は、上記台部材43にネジで固定されて
いる。

【0098】次に、図11(a),(b)を参照して、上ス
タンパ押え治具39の構造を説明する。この上スタンパ
押え治具39は、図11(a)に示すように、内周側に周
方向に所定間隔を隔てて8個の爪39aを有し、この爪
39aは、図11(b)に示すように、上スタンパ41の
外周面取り部41aに嵌合するテーパ形状になってい
る。なお、下スタンパ押え治具38も、上スタンパ押え
治具39と同じ構造になっている。また、図11(c),
(d)に、上スタンパ41を示す。上スタンパ41は、円
板形状であり、外周縁部が面取り形状になっている。こ
の外周面取り部41aが、図11(a),(b)に示す上ス
タンパ押え治具39のテーパ形状の爪39aに嵌合する
形状になっている。

【0099】図10の破線で囲んだ円内に示すように、
上記上スタンパ41の外周面取り部41aが、上スタン
パ押え治具39のテーパ形状の爪39aに下から嵌合す
るようになっており、かつ、爪39aと面取り部41a
の間に、略くさび形状の樹脂溜め部37が形成されるよ
うになっている。この樹脂溜め部37に、上スタンパ4
1と基板1の間からはみ出してきた余分な樹脂を溜める
ことができるので、樹脂が外部に流失されることを防ぐ
ことができる。また、この樹脂溜め部37に樹脂を流入
させる作用によって、樹脂の回り込みが悪い領域に樹脂
がまわり易くすることができる。したがって、この樹脂
溜め部37の容量相当分だけ樹脂量を規定値より多めに
塗布すれば、領域不良の発生率を極力抑えることがで
き、かつ、成形完了後の基板の形状を均一にすることが
できる。

【0100】次に、上記構成のホログラム素子の製造装
置を用いてホログラム素子を製造する方法を説明する。

【0101】まず、製造の前準備として、上下のスタン
パ41,40の位置調整を実施する。図8と図9を参照
して、スタンパ41,40の位置調整について説明す
る。図8に示すように、ダイセットユニット80を、ダ
イセット搭載部65に搭載する。そして、上ダイセット
85の貫通穴85aの上方に、2台のCCDカメラ6
1,61を設置する。この2台のCCDカメラ61,61
には、それぞれ、鏡筒60,60が取りつけられてい
る。この鏡筒60,60には、それぞれ、同軸落射照明
62が接続されている。また、上記CCDカメラ61
は、モニター63に接続されている。上記モニター6
3,CCDカメラ61,鏡筒60,同軸落射照明62が上
下スタンパ認識部64を構成している。

【0102】そして、まず、ダイセットユニット80を
ダイセット搭載部65のZ軸ステージ66の上に搭載す
る。次に、Z軸ステージ66を用いて下ダイセット86
を上昇させ、上スタンパ41と下スタンパ40が接触す
る少し前で止める。次に、上下スタンパ認識部64で
上,下スタンパ41,40の任意の箇所を撮像し、モニタ
ー63にその像を写す。モニター63には、2台のCC
Dカメラ61,61で撮像した像が写し出されるように
なっており、上,下スタンパ41,40に形成されている
パターンの任意の箇所の位置ズレを認識できる。もし、
上,下スタンパ41,40の位置がズレていれば、アライ
メントステージ42に対向しているアライメント治具4
2-1を用いて、上スタンパ41に対する下スタンパ4
0の位置を調整する。図9に示すように、8個のアライ
メント治具42-1が、アライメントステージ42の各
辺に2個づつ対向するように、下ダイセット46に固定
されている。このアライメント治具42-1は、アライ
メントステージ42の4つの側面を4組(8個)の押しネ
ジ42-1aと引きネジ42-1bによって、X,Y方向
およびθ方向に調整できるようになっている。

【0103】アライメント用治具42-1を用いて、ア
ライメントステージ42を下ダイセット86の上面86
a上でX,Y,θ方向の位置調整を行う。この位置調整が
完了すると、アライメントステージ42を下ダイセット
86にネジで固定する。これにより、上スタンパ41を
基準にして下スタンパを位置調整することによるスタン
パ位置調整が完了する。なお、上記上スタンパ41およ
び下スタンパ40にそれぞれ、位置調整用のアライメン
トマークを形成しておけば、位置調整を行い易くなる。

【0104】次に、上記上,下スタンパ40,41の位置
調整が完了したダイセットユニット30を加圧ユニット
31に取り付け、ホログラム素子を製造する工程を、図
12,13,14,15を順に参照して説明する。なお、
図12〜15では、透明基板1を中心にして、Z軸方向
の上方から下方に見た様子と、Y軸方向前方から見た様
子を1セットにして示している。

【0105】まず、図12(a)に示すように、下スタン
パ40の上面に紫外線硬化樹脂2aを塗布する。そし
て、透明基板1の上面に紫外線硬化樹脂2bを塗布し、
ダイセットユニット80内に挿入し、一対の離型ハンド
50,50と一対の位置決め兼離型ハンド51,51の間
に、透明基板1を位置させる。

【0106】次に、図12(b)に示すように、一対の離
型ハンド51をX軸方向に接近移動させ、離型ハンド5
1が有する腕51a51bの2枚の板51-1,51-2
の間に透明基板1を上下から挟むようにすると同時に、
透明基板1の隣接する2辺に位置決めピン55,57を
当接させて、透明基板1の位置決めが完了する。次に、
図12(c)に示すように、位置決め兼離型ハンド51を
Z軸上方向に移動させ、透明基板1を上スタンパ41に
接触する寸前で停止させる。

【0107】次に、ダイセット開閉用Z軸ステージ69
を駆動し、図13(d)に示すように、下スタンパ40を
上昇させる。これにより、下スタンパ40が、位置決め
兼離型ハンド51に支持されている透明基板1の下面に
接触する。そして、下スタンパ40を、さらに、上昇さ
せることによって、透明基板1は、下スタンパ40と上
スタンパ41の両方に接触する。すなわち、上,下スタ
ンパ40,41によって、透明基板1が挟まれて加圧さ
れる。

【0108】次に、図13(e)に示すように、上,下ス
タンパ40,41で上下方向から透明基板1を加圧し、
この加圧状態を保持することによって、透明基板1の上
面と下スタンパ40の上面に塗布した紫外線硬化樹脂2
a,2bが透明基板1内で広がり、所定の領域に紫外線
硬化樹脂2a,2bが満たされる。その後、紫外線光を
上ダイセット85の上方から照射することによって、紫
外線硬化樹脂2a,2bを硬化させる。次に、図13
(f)に示すように、一対の離型ハンド50,50をY軸
方向に移動させ接近させて中心部に近づけ、各離型ハン
ド50で、透明基板1の隣接2辺を挟む。これにより、
離型ハンド50,50と51,51の4つのハンドで、透
明基板1の4つの角部が支持されたことになる。

【0109】次に、ダイセット上下動用Z軸ステージ6
9を駆動し、図14(g)に示すように、下スタンパ40
を下降させ、ダイセットユニット80を開く。このよう
に、4つのハンド50,50,51,51で透明基板1を
上下から挟んでいる状態で、下スタンパ40を下降させ
るから、離型ハンド51,50が、基板1が下降するこ
とを防ぐストッパとなり、透明基板1を下スタンパ40
から確実に離型できる。次に、図14(h)に示すよう
に、一対の離型ハンド50,50を、Y軸方向に移動さ
せ、中心部から離隔させる。次に、図14(i)に示すよ
うに、一対の位置決め兼離型ハンド51,51を、Z軸
方向下方に移動させて、透明基板1を上スタンパ41か
ら離型させる。次に、図15(j)に示すように、一対の
位置決め兼離型ハンド51を、中心部から離れるX軸方
向に移動させることによって、透明基板1が、フリーに
なり、ダイセットユニット80から排出できる。

【0110】上記図12〜15に示した工程によって、
透明基板1の両面に、上,下スタンパ41,40が有する
転写用光学パターン形状を同時に転写でき、効率よくホ
ログラム素子基板1を作製できる。また、上下スタンパ
のパターン位置調整が、スタンパを取り付けた時の一回
だけですみ、製造効率の向上を図ることができる。

【0111】また、この第3実施形態のホログラム素子
の製造装置によれば、図10に示したように、上スタン
パ41と上スタンパ押え治具39の間に樹脂溜め部37
が形成されている。したがって、紫外線硬化樹脂2bの
塗布位置のズレが発生した場合や、上,下ダイセット8
5,86の平行度が出ていなかった場合であっても、上
スタンパ41の全域に紫外線硬化樹脂2bを回わすこと
ができ、スタンパパターンを透明基板1に正確に転写す
ることができる。

【0112】なお、この発明が対象とする光学素子は、
その表裏両面に何らかの光学パターンを有する光学素子
であれば何でもよいが、光ディスク,光磁気ディスクに
記録されている光情報を光学的に読み取ると共に、フォ
ーカスエラー信号やトラッキングエラー信号を生成する
光ピックアップに用いられるホログラムに適用すれば好
適である。

【0113】

【発明の効果】以上より明らかなように、請求項1およ
び2の発明の光学素子の製造方法および製造装置によれ
ば、表,下スタンパを紫外線透過型材質とし、透明基材
の表側と裏側に配置した紫外線硬化樹脂を表,下スタン
パで挟んで、紫外線硬化樹脂に原盤パターンを転写し、
表,下スタンパに挟まれた紫外線硬化樹脂に紫外線を照
射して、透明基材の表と裏に光学パターンを一括成形す
る。

【0114】したがって、この請求項1,2の発明によ
れば、透明基材の表面と裏面に密着させた紫外線硬化樹
脂に、表,裏光学パターンを同時に成形することがで
き、短い生産時間と高い生産効率を達成できる。

【0115】また、請求項3の発明は、請求項2に記載
の光学素子の製造装置において、透明基材を、スタンパ
より大きい外形形状とし、かつ矩形形状としたから、ス
タンパから透明基材を離型させ易くなる。

【0116】また、請求項4の発明は、請求項2または
3に記載の光学素子の製造装置において、少なくとも2
個の離型ハンドで、透明基材の外周部4辺を挟み込んだ
安定した状態で、透明基材を表,下スタンパから離型さ
せることができる。したがって、離型時に、第1,第2
紫外線硬化樹脂に形成された表,裏光学パターンを損傷
させることを防止でき、生産性を向上させることができ
る。

【0117】また、請求項5の発明は、請求項4に記載
の光学素子の製造装置において、離型ハンドは、透明基
板を位置決めする位置決めピンを備えているから、透明
基板を離型ハンドで挟んだ状態で、離型ハンドに対する
透明基板の位置決めを正確に行うことができる。したが
って、表,下スタンパに対して透明基板を高精度に位置
決めできる。

【0118】また、請求項6の発明は、請求項2乃至5
のいずれか1つに記載の光学素子の製造装置において、
表,下スタンパの外周を面取り形状とし、面取り形状に
嵌合する形状を有するスタンパ押え部材を備え、スタン
パ押え部材に表,下スタンパを嵌合させて、スタンパ押
え部材をダイセットにネジ固定することで、表,下スタ
ンパをダイセットに取り付け可能とし、かつ、ネジを緩
めて上記ダイセットから上記表,下スタンパを取り外す
ことができるようにした。この請求項6の発明では、ダ
イセットにネジ固定できるスタンパ押え部材で、表,下
スタンパをダイセットに対して着脱可能になる。

【0119】また、請求項7の発明は、請求項6に記載
の光学素子の製造装置において、表,下スタンパとスタ
ンパ押え部材を嵌合させた状態で、表,下スタンパとス
タンパ押え部材との間に、樹脂溜り部が形成されるよう
にした。この請求項7の発明では、表,下スタンパとス
タンパ押え部材との間に形成される樹脂溜り部によっ
て、外部への樹脂の流出を防ぎ、かつ、樹脂の周りが悪
い領域に樹脂を回り込み易くすることができる。

【0120】また、請求項8の発明は、請求項7に記載
の光学素子の製造装置において、ダイセットが加圧手段
に対して脱着可能になっていて、ダイセットを加圧手段
から取り外した状態で、表,下スタンパを位置調整でき
る。したがって、ダイセットに対する表,下スタンパの
位置調整を行い易くなる。

【0121】また、請求項9の発明は、請求項8に記載
の光学素子の製造装置において、上記下スタンパが搭載
され、上記上スタンパを基準にして、上記下スタンパの
位置を調整できるアライメントステージを備えた。この
請求項9の発明では、アライメントステージによって、
上スタンパに対する下スタンパの位置調整を行えるか
ら、表,下スタンパの位置合わせを正確に行うことがで
きる。

【0122】また、請求項10の発明は、請求項9に記
載の光学素子の製造装置において、上記上スタンパと下
スタンパには、それぞれ、アライメントマークが形成さ
れており、上記表,下スタンパのアライメントマークを
認識する少なくとも2台の認識手段を備えた。この請求
項10の発明では、少なくとも2台の認識手段で、表,
下スタンパに形成されたアライメントマークを認識する
ことによって、上スタンパと下スタンパとを正確に位置
合わせできる。

【0123】また、請求項11の発明の光学素子の製造
装置は、撮像手段で、透明基材と表,下スタンパの間で
の第1,第2紫外線硬化樹脂の広がりを認識し、この撮
像手段が認識した紫外線硬化樹脂の広がり状態に応じ
て、加圧手段による加圧状態を制御する。したがって、
加圧手段の加圧誤差を抑制でき、透明基材と表,下スタ
ンパとの間で、第1,第2紫外線硬化樹脂を均一、か
つ、はみ出さないように広げることができる。したがっ
て、この発明の光学素子の製造装置によれば、透明基材
の表面と裏面に密着させた第1,第2紫外線硬化樹脂
に、表,裏光学パターンを同時に正確に転写することが
でき、短い生産時間と高い生産効率を達成できる。

【0124】また、請求項12の発明は、請求項11に
記載の光学素子の製造装置において、撮像手段が認識し
た紫外線硬化樹脂の広がり情報に応じて、スタンパ上お
よび透明基材上に紫外線硬化樹脂を塗布する位置を変更
して、スタンパと透明基材との間で紫外線硬化樹脂を均
等に広げるようにしている。したがって、より一層高い
生産効率の達成を図れる。

【0125】また、請求項13の発明は、請求項11に
記載の光学素子の製造装置において、スタンパ傾斜機構
で、スタンパ固定部の傾きを制御して、表,下スタンパ
の平行度を制御することによって、第1,第2紫外線硬
化樹脂が表,下スタンパと透明基材との間で均等に広が
るようにする。したがって、この請求項3の発明によれ
ば、より一層高い生産効率の達成を図れる。

【0126】また、請求項14の発明は、請求項11に
記載の光学素子の製造装置において、加圧手段が備える
複数の加圧部の加圧力を、紫外線硬化樹脂の広がり情報
に応じて制御して、表,下スタンパと透明基材との間で
第1,第2紫外線硬化樹脂が均等に広がるようにする。
したがって、この請求項4の発明によれば、より一層高
い生産効率の達成を図れる。

【0127】また、請求項15の発明は、請求項11乃
至14のいずれか1つに記載の光学素子の製造装置にお
いて、上記加圧手段は、力学センサーを備え、撮像手段
が、加圧手段が紫外線照射後に紫外線硬化樹脂からスタ
ンパを離型するときの紫外線硬化樹脂の剥がれ状態を認
識し、上記認識した剥がれ状態に応じて、上記加圧部の
力を制御する。これにより、離型時に、紫外線硬化樹脂
に形成した光学パターンが破損することを防止できるか
ら、生産性を向上できる。

【0128】また、請求項16の発明は、請求項13ま
たは14に記載の光学素子の製造装置において、撮像手
段が、加圧手段が紫外線照射後に紫外線硬化樹脂からス
タンパを離型するときの紫外線硬化樹脂の剥がれ状態を
認識し、この認識した剥がれ状態に応じて、スタンパ傾
斜機構または加圧手段の複数の加圧部を制御して、表,
下スタンパの傾きを制御する。これにより、表,下スタ
ンパの傾きに起因して、離型時に紫外線硬化樹脂に形成
した光学パターンが破損することを防止できるから、生
産性を向上できる。

【0129】また、請求項17の発明は、請求項13ま
たは14に記載の光学素子の製造装置において、撮像手
段が撮像した剥がれ状態に応じて、離型機構部が透明基
材の少なくとも2点以上を、紫外線硬化樹脂が表,下ス
タンパから剥がれる方向に押さえるから、離型を容易に
することができる。

【0130】また、請求項18の発明は、紫外線硬化樹
脂からスタンパを離型するときの紫外線硬化樹脂の剥が
れ状態を撮像手段で認識し、この認識した剥がれ状態に
応じて複数の加圧部を制御して離型を容易にする。これ
により、離型時に、紫外線硬化樹脂に形成した光学パタ
ーンが破損することを防止できるから、生産性を向上で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図1】 この発明の光学素子の製造方法の第1の実施
の形態を説明する工程図である。

【図2】 上記第1の実施の形態で使用する本発明の光
学素子の製造装置の第2実施形態であるホログラム素子
の製造装置の構成図である。

【図3】 上記第2実施形態で採用される傾き機構を持
つダイセット部44を示す図である。

【図4】 上記第2実施形態で採用される3つの加圧機
構を持つダイセット部を示す図である。

【図5】 上記第2実施形態における離型時の微細パタ
ーンの破損説明図である。

【図6】 図6(a)はこの発明の第3実施形態のホログ
ラム素子の製造装置を上方から見た様子を示す平面図で
あり、図6(b)は上記第3実施形態をY方向から見た様
子を示す側面図であり、図6(c)は上記第3実施形態を
X方向から見た様子を示す側面図である。

【図7】 図7(a)は上記第3実施形態の位置決め兼離
型ハンド51の正面図であり、図7(b)は上記離型ハン
ド51の平面図であり、図7(c)は上記離型ハンド51
の側面図であり、図7(d)は離型ハンド50の正面図で
あり、図7(e)は離型ハンド50の平面図であり、図7
(f)は離型ハンド50の側面図である。

【図8】 上記第3実施形態において、ダイセット80
の上方に上下スタンパ認識部64を配置した様子を示す
模式図である。

【図9】 上記第3実施形態におけるアライメントステ
ージ42とアライメント治具42-1を示す模式図であ
る。

【図10】 上記第3実施形態のダイセットユニット8
0の構造を示す部分断面図である。

【図11】 図11(a)は上記第3実施形態の上スタン
パ押え治具39の平面図であり、図11(b)は図11
(a)のX-X断面図であり、図11(c)は第3実施形態
の上スタンパ41の平面図であり、図11(d)は図11
(c)のX-X断面図である。

【図12】 図12(a)〜(c)は、上記第3実施形態の
製造装置でホログラム素子を製造する工程を説明する工
程図である。

【図13】 図13(d)〜(f)は、図12(a)〜(c)に
示した工程に続く工程を示す工程図である。

【図14】 図14(g)〜(i)は、図13(d)〜(f)に
示した工程に続く工程を示す工程図である。

【図15】 図15(j)は、図14(g)〜(i)に示した
工程に続く工程を示す工程図である。

【図16】 第1従来例のホログラム素子の製造方法を
示す工程図である。

【図17】 第2従来例の2P法(フォトポリマ法)によ
るホログラム素子の製造方法を示す工程図である。

【図18】 第3従来例の2P法によるホログラム素子
を製造する方法を示す工程図である。

【符号の説明】

1…透明基板、1a…表面、1b…裏面、2a,2b…
紫外線硬化樹脂、31…加圧ユニット、32…天板、3
3…支柱、34…ベース板、38…上スタンパ押さえ治
具、39…下スタンパ押さえ治具、40…下スタンパ、
41…上スタンパ、41a…転写用表光学パターン、4
0a…転写用裏光学パターン、42…アライメントステ
ージ、44…ダイセット部、45…搬送部、46…紫外
線照射部、47…画像認識カメラ、49…加圧部、50
…離型ハンド、51…位置決め兼離型ハンド、61…C
CDカメラ、64…上下スタンパ認識部、69…Z軸ス
テージ、80…ダイセットユニット、85…上ダイセッ
ト、86…下ダイセット。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G11B 7/22 G11B 7/22 Fターム(参考) 2H049 AA40 AA43 AA57 AA65 CA08 CA20 CA28 2K008 AA00 GG05 4F213 AA44 AH73 AH79 AJ03 AJ06 WA05 WA53 WA56 WA86 WA97 WB01 WC01 5D119 AA04 AA38 BA01 JA03 JA22 NA05

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 転写用表スタンパと転写用裏スタンパが
    有する原盤パターンを、透明基材の表面と裏面に転写し
    て、上記透明基材に光学パターンを形成する光学素子の
    製造方法であって、 上記表,裏スタンパを紫外線透過型材質とし、上記透明
    基材の表側と裏側に配置した紫外線硬化樹脂を上記表,
    裏スタンパで挟んで、上記紫外線硬化樹脂に上記原盤パ
    ターンを転写し、上記表,裏スタンパに挟まれた紫外線
    硬化樹脂に紫外線を照射して、上記透明基材の表と裏に
    光学パターンを一括成形することを特徴とする光学素子
    の製造方法。
  2. 【請求項2】 転写用表スタンパと転写用裏スタンパが
    有する原盤パターンを、透明基材の表面と裏面に転写し
    て、上記透明基材に光学パターンを形成する光学素子の
    製造装置であって、 上記表,裏スタンパを紫外線透過型材質とし、 上記透明基材の表側と裏側に配置した紫外線硬化樹脂を
    上記表,裏スタンパで挟んで、上記紫外線硬化樹脂に上
    記原盤パターンを転写する加圧手段と、 上記表,裏スタンパに挟まれた紫外線硬化樹脂に紫外線
    を照射して、上記透明基材の表と裏に光学パターンを一
    括成形する紫外線照射部とを備えたことを特徴とする光
    学素子の製造装置。
  3. 【請求項3】 請求項2に記載の光学素子の製造装置に
    おいて、 上記透明基材を、上記スタンパより大きい外形形状と
    し、かつ矩形形状としたことを特徴とする光学素子の製
    造装置。
  4. 【請求項4】 請求項2または3に記載の光学素子の製
    造装置において、 上記透明基材の外周部4辺を挟み込む形状の少なくとも
    2個の離型ハンドを用いて、上記透明基材を、上記表ス
    タンパおよび裏スタンパから離型することを特徴とする
    光学素子の製造装置。
  5. 【請求項5】 請求項4に記載の光学素子の製造装置に
    おいて、 上記離型ハンドは、上記透明基板を位置決めする位置決
    めピンを備えていることを特徴とする光学素子の製造装
    置。
  6. 【請求項6】 請求項2乃至5のいずれか1つに記載の
    光学素子の製造装置において、 上記表,裏スタンパの外周を面取り形状とし、 上記面取り形状に嵌合する形状を有するスタンパ押え部
    材を備え、 上記スタンパ押え部材に上記表,裏スタンパを嵌合させ
    て、上記スタンパ押え部材をダイセットにネジ固定する
    ことで、上記表,裏スタンパを上記ダイセットに取り付
    け可能とし、かつ、上記ネジを緩めて上記ダイセットか
    ら上記表,裏スタンパを取り外すことができるようにし
    たことを特徴とする光学素子の製造装置。
  7. 【請求項7】 請求項6に記載の光学素子の製造装置に
    おいて、 上記表,裏スタンパと上記スタンパ押え部材を嵌合させ
    た状態で、上記表,裏スタンパと上記スタンパ押え部材
    との間に、樹脂溜り部が形成されるようにしたことを特
    徴とする光学素子の製造装置。
  8. 【請求項8】 請求項6に記載の光学素子の製造装置に
    おいて、 上記ダイセットが上記加圧手段に対して脱着可能になっ
    ていて、 上記ダイセットを上記加圧手段から取り外した状態で、
    上記表,裏スタンパを位置調整できるようになっている
    ことを特徴とする光学素子の製造装置。
  9. 【請求項9】 請求項8に記載の光学素子の製造装置に
    おいて、 上記裏スタンパが搭載され、上記表スタンパを基準にし
    て、上記裏スタンパの位置を調整できるアライメントス
    テージを備えたことを特徴とする光学素子の製造装置。
  10. 【請求項10】 請求項9に記載の光学素子の製造装置
    において、 上記表スタンパと裏スタンパには、それぞれ、アライメ
    ントマークが形成されており、 上記表,裏スタンパのアライメントマークを認識する少
    なくとも2台の認識手段を備えたことを特徴とする光学
    素子の製造装置。
  11. 【請求項11】 転写用表光学パターンが形成された透
    明な表スタンパと、転写用裏光学パターンが形成された
    透明な裏スタンパと、 透明基材の表面と上記表スタンパの間に挟み込んだ第1
    紫外線硬化樹脂と、上記透明基材の裏面と上記裏スタン
    パとの間に挟み込んだ第2紫外線硬化樹脂とを、上記
    表,裏スタンパで上記透明基材に加圧して押し広げ、上
    記第1,第2紫外線硬化樹脂に上記表,裏光学パターンを
    転写する加圧手段と、 上記透明基材と上記表,裏スタンパの間に挟まれていて
    上記表,裏光学パターンが転写された第1,第2紫外線硬
    化樹脂に紫外線を照射して、上記第1,第2紫外線硬化
    樹脂を硬化させる紫外線照射手段と、 上記透明基材と上記表,裏スタンパの間での上記第1,第
    2紫外線硬化樹脂の広がりを認識する撮像手段とを備
    え、 上記撮像手段が認識した紫外線硬化樹脂の広がり状態に
    応じて、上記加圧手段による加圧状態を制御することを
    特徴とする光学素子の製造装置。
  12. 【請求項12】 請求項11に記載の光学素子の製造装
    置において、 上記撮像手段が認識した上記紫外線硬化樹脂の広がり情
    報に応じて、上記スタンパ上および上記透明基材上に上
    記紫外線硬化樹脂を塗布する位置を変更して、上記スタ
    ンパと上記透明基材との間で、上記紫外線硬化樹脂が均
    等に広がるようにすることを特徴とする光学素子の製造
    装置。
  13. 【請求項13】 請求項11に記載の光学素子の製造装
    置において、 上記表スタンパまたは裏スタンパが取り付けられるスタ
    ンパ固定部の傾きを変えるスタンパ傾斜機構を備え、 上記撮像手段が認識した上記紫外線硬化樹脂の広がり情
    報に応じて、上記スタンパ傾斜機構を制御して、上記
    表,裏スタンパの平行度を制御し、 上記表,裏スタンパと上記透明基材との間で、上記第1,
    第2紫外線硬化樹脂が均等に広がるようにすることを特
    徴とする光学素子の製造装置。
  14. 【請求項14】 請求項11に記載の光学素子の製造装
    置において、 上記加圧手段は、複数の加圧部を備え、 この複数の加圧部の加圧力を、上記紫外線硬化樹脂の広
    がり情報に応じて制御して、上記表,裏スタンパと上記
    透明基材との間で、上記第1,第2紫外線硬化樹脂が均
    等に広がるようにすることを特徴とする光学素子の製造
    装置。
  15. 【請求項15】 請求項11乃至14のいずれか1つに
    記載の光学素子の製造装置において、 上記加圧手段は、力学センサーを備え、 上記加圧手段が上記紫外線照射後に上記紫外線硬化樹脂
    から上記スタンパを離型するときの上記紫外線硬化樹脂
    の剥がれ状態を上記撮像手段で認識し、 上記認識した剥がれ状態に応じ、上記力学センサーから
    の信号に基づいて、上記加圧部の力を制御することを特
    徴とする光学素子の製造装置。
  16. 【請求項16】 請求項13または14に記載の光学素
    子の製造装置において、 上記加圧手段が上記紫外線照射後に上記紫外線硬化樹脂
    から上記スタンパを離型するときの上記紫外線硬化樹脂
    の剥がれ状態を上記撮像手段で認識し、 上記認識した剥がれ状態に応じて、上記スタンパ傾斜機
    構または上記加圧手段の複数の加圧部を制御して、上記
    表,裏スタンパの傾きを制御することを特徴とする光学
    素子の製造装置。
  17. 【請求項17】 請求項13または14に記載の光学素
    子の製造装置において、 上記透明基材の少なくとも2点以上を、硬化した紫外線
    硬化樹脂が表,裏スタンパから剥がれる方向に押さえる
    離型機構部を備え、 上記加圧手段が上記紫外線照射後に上記紫外線硬化樹脂
    から上記スタンパを離型するときの上記紫外線硬化樹脂
    の剥がれ状態を上記撮像手段で認識し、上記認識した剥
    がれ状態に応じて上記離型機構部を制御することを特徴
    とする光学素子の製造装置。
  18. 【請求項18】 請求項14に記載の光学素子の製造装
    置において、 上記加圧手段が上記紫外線照射後に上記紫外線硬化樹脂
    から上記スタンパを離型するときの上記紫外線硬化樹脂
    の剥がれ状態を上記撮像手段で認識し、 上記認識した剥がれ状態に応じて上記複数の加圧部を制
    御して、離型を容易にすることを特徴とする光学素子の
    製造装置。
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