JP2003322713A - 回折光学素子およびその製造方法および光ピックアップ装置および光ディスクドライブ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】回折光学素子製造の際の、基板の反りを有効に
解消する。 【解決手段】透明基板１Ａ上に有機材料膜３を接着固定
する工程と、有機材料膜３に、矩形状の凹凸による回折
格子ＲＬを複数個、格子配列状に形成する工程と、形成
された複数の回折格子を個別的に分離する分離工程とを
有する回折光学素子の製造方法において、有機材料膜３
の熱収縮により反りを生じた基板に対し、反りを緩和す
るための溝を、回折格子の格子状配列の縦横方向に少な
くとも１筋ずつ、有機材料膜３の側から、有機材料膜３
の厚さ以上で、透明基板１Ａの強度を損わない深さに形
成する工程を有する。

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、回折光学素子お
よびその製造方法および光ピックアップ装置および光デ
ィスクドライブ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】回折光学素子は「光に所望の回折現象を
生じさせる光学素子」であり、分光や光の偏向等を行わ
せる素子として広く使用されている。

【０００３】回折光学素子は従来から種々のものが知ら
れているが、新たな回折光学素子として「光学的に透明
な基板の上に有機膜や高分子膜を形成し、これら膜の表
面に凹凸による所望の回折格子を形成したもの」が提案
されている（特開２０００−２２１３２５号公報、特開
２０００―７５１３０号公報、特開平１１−１７４２２
６号公報等）。

【０００４】上記公報記載の回折光学素子は、膜が複屈
折性を持つ「偏光ホログラム素子」であり、例えば、光
ピックアップ装置において「光源側からの光束の光路と
光ディスクからの戻り光束の光路とを光路分離する」の
に好適に使用され得る。

【０００５】若干、説明を補足すると、回折光学素子
は、光ピックアップ装置に用いられるものではサイズが
「数ミリ四方程度」で、これを単品づつ別個に製造する
わけではなく、一度に数百のものが製造される。

【０００６】即ち、直径：数１０〜数１００ｍｍのサイ
ズの透明基板、例えば直径：１００あるいは１５０ｍｍ
の透明基板上に接着剤層が形成され、形成された接着剤
層上に、基板サイズと同サイズ、あるいはこれより一回
り小さいサイズの有機材料膜を載せ、接着剤層により透
明基板に接着固定する。接着剤層を構成する接着剤とし
ては熱硬化性のものや、紫外線硬化型接着剤のような光
硬化性のものを用いることができる。

【０００７】透明基板に接着された有機材料膜の表面に
複数（通常１００〜２００個）の回折格子の形成が行わ
れる。回折格子の形成は、有機材料膜上に金属や酸化物
による薄い膜を形成し、フォトリソグラフィにより上記
膜をパターニングして回折格子群に対応するエッチング
マスクを形成し、このマスクを介したドライエッチング
で行うことができる。

【０００８】回折格子形成後、必要に応じてオーバコー
ト層を形成し、さらに所望により透明な基板をオーバコ
ート層上に載置して全体を一体化する。その後、ダイシ
ング装置を用いて切断を行い、個々の回折光学素子を得
る。

【０００９】ところで、上記回折格子を形成する有機材
料膜の材料は一般に「高分子材料」で、回折光学素子の
製造工程で加熱を伴う処理（例えば、熱硬化性の接着剤
で接着剤層を構成し、加熱により硬化させて有機材料膜
を接着固定する場合や、エッチングマスクを形成する際
のフォトリソグラフィにおけるフォトレジストのプリベ
ークやポストベーク処理）を受けると、熱による温度変
化（上記接着剤の熱硬化の場合で１００〜１５０℃）に
より収縮し、接着剤層を介して固定された透明基板に
「反り」を生じさせる。

【００１０】このような「反り」が発生すると、例え
ば、回折格子形成の工程を行う際に、基板を「真空吸
着」で所定の位置に固定することが困難になったり、で
きなくなったりする。また、反りの生じた有機材料膜に
ドライエッチングで回折格子を形成する際、反りのため
に「同時に形成される複数の回折格子が同一のものにな
らなく」なり、製造された回折光学素子の光学特性の
「ばらつき」が生じる。特に、反りの大きな部分に形成
された回折格子の場合、透過光の波面収差を劣化させ、
実際上の使用ができなくなる場合もあるため、回折光学
素子の製造の歩留まりが低下する。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、回折光学
素子製造の際の、上記「反り」の問題を有効に解消する
ことを課題とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この発明の回折光学素子
の製造方法は「透明基板上に有機材料膜を接着固定する
有機材料膜接着工程と、透明基板上に接着固定された有
機材料膜に矩形状の凹凸による回折格子を複数個、格子
配列状に形成する回折格子形成工程と、格子配列状に形
成された複数の回折格子を個別的に分離する分離工程と
を有する回折光学素子の製造方法」であって「溝形成工
程」を有する。

【００１３】「溝形成工程」は、有機材料膜接着工程よ
り後において「有機材料膜の熱収縮により反りを生じた
基板（透明基板と有機材料膜とを一体的に含む状態）」
に対して行われる。即ち、反りを生じた基板における
「有機材料膜の側」から「反りを緩和するための溝」
を、複数の回折格子の「格子状配列の縦横方向」に少な
くとも１筋ずつ形成する。「溝の深さ」は、有機材料膜
の厚さ以上で、且つ、透明基板の強度を損なわない深さ
とする。

【００１４】上述の如く、基板の反りは「有機材料膜の
熱収縮」によるものであるから、収縮状態にある有機材
料膜を溝で切断すると、切断部分で膜の応力がなくなる
ため、基板全体としての反りが緩和される。

【００１５】上記の如く、溝は「複数の回折格子の、格
子状配列の縦横方向に少なくとも１筋ずつ」形成すれば
「反りを緩和する効果」があるが、溝の数は多いほど効
果的であり、例えば、複数の回折格子の形成領域におい
て「ｎ（≧１）×ｍ（≧１）個の回折格子の形成領域部
分」を単位として相互に分離するように溝形成を行うこ
とができ（請求項２）、特に、ｎ＝ｍ＝１として溝形成
を行うことが好ましい（請求項３）。

【００１６】この請求項３の場合には、各回折格子単位
で、回折格子相互が溝により分離することになる。この
とき、形成される溝の「筋数」も最大となる。この状態
では、溝が碁盤の升目状に形成され、各回折格子は「溝
で囲まれる単位の升」の部分に形成される。

【００１７】請求項１または２または３記載の回折光学
素子の製造方法において、溝形成工程により形成する溝
の深さ：ｄ、有機材料膜の厚さ：ｔ、透明基板の厚さ：
Ｔは、条件：ｔ＜ｄ＜Ｔ／２を満足することが好ましい
（請求項４）。

【００１８】溝の深さ：ｄが有機材料膜の厚さ：ｔより
小さい場合には、溝による膜の応力の解消が不充分で、
反りを緩和する効果も十分には得られない。この意味
で、溝の深さ：ｄは「深いほど反り低減の効果」を上げ
るが、透明基板の厚さ：Ｔの半分以上になると、反り緩
和の効果は上がるが、透明基板自体の強度が不充分とな
って「ひび・割れ」などを発生し易くなり、却って歩留
まり低下を招く。

【００１９】請求項１〜４の任意の１に記載の回折格子
の製造方法における「溝形成工程における溝形成」はダ
イシング装置により行うことが好ましい（請求項５）。
この場合において、格子配列状に形成された複数の回折
格子を溝により個別的に分離するようにし（上記請求項
３におけるｍ＝ｎ＝１の場合）、溝形成工程においては
「分離工程で用いるダイシングブレードよりも幅広のダ
イシングブレード」を用いて、各回折格子の形成領域部
分を単位として相互に分離するように溝形成を行うこと
が好ましい（請求項６）。

【００２０】溝の形成は「エッチング等」で行うことも
できる。しかし、請求項５、６の場合のように「ダイシ
ング装置」を用いて行うと、溝深さの制御が容易であ
り、生産性も良い。ダイシング装置を用いて溝形成を行
う場合、請求項６の製造方法のように、最終工程である
「分離工程」で各回折格子を個別的に分離して回折光学
素子とする際に使用するダイシングブレードよりも幅広
の厚いダイシングブレードを用いると、回折格子上にオ
ーバコート層を形成する場合、最終的に得られる回折光
学素子において「回折格子周辺のオーバコート層材料が
厚くなる構造」となり、回折光学素子の強度が増し、信
頼性が高まる。

【００２１】なお、ダイシングブレードの幅はできる限
り狭いもの使用した方が、一枚の基板からより多くの回
折光学素子を作製できる。

【００２２】上記請求項１〜６の任意の１に記載の回折
光学素子の製造方法は、複数の回折格子の形成をドライ
エッチングにより行い、このドライエッチングに対して
エッチングマスクとなるマスクパターンを形成する工程
より前に、溝形成工程を行うことが好ましい（請求項
７）。

【００２３】複数の回折格子の形成をドライエッチング
で行う際には、エッチングマスクを形成することになる
が、このとき基板に反りが生じていると、エッチングマ
スクの作製にフォトリソグラフィを利用する場合、フォ
トレジストを露光するパターンに歪みや「ぼけ」が生じ
て制度の良いエッチングマスクを形成することが困難に
なり、エッチングマスクが不正確であると形成される回
折格子も不良となる。

【００２４】従ってこのような場合には、溝形成工程
を、エッチングマスクのマスクパターンを形成する工程
より前に行うのが良い。また、このようにすることが製
造プロセスの生産製の面からも好ましい。

【００２５】上記「ドライエッチング」は、量産性を考
慮すると酸素ガスを使用するのが良く、中でも高密度プ
ラズマドライエッチング装置（例えば日本真空技術株式
会社製 商品名：ＮＬＤ−８００）は量産性の面から、
上記ドライエッチングによる複数回折格子の形成に好適
である。

【００２６】基板上に接着固定された有機材料膜の表面
に所定数の回折格子を形成した状態で分離工程を行い、
回折格子を個別に分離しても、分離された各素子は「回
折光学素子」としての機能を備えているから、これをも
って「回折光学素子」とすることもできる。

【００２７】しかし、回折格子の形成された有機材料膜
は必ずしも十分な「物理的強度」を持つ訳ではないの
で、このまま使用するよりは「複数の回折格子を格子配
列状に形成され、溝形成工程により溝を形成された有機
材料膜上から、各回折格子における矩形状の回折格子の
凹部に、光学的に透明な材料を充填してオーバコート層
とする（請求項８）」ことにより、オーバコート層で回
折格子を保護することが好ましく、オーバコート層上に
さらに「透明な基板を一体化する（請求項９）」ことに
より「より堅牢な回折光学素子」を実現できる。

【００２８】上記請求項８または９記載の回折光学素子
の製造方法において、有機材料膜として「有機複屈折
膜」を用い、オーバコート層の材料として「有機複屈折
膜の常光線に対する屈折率もしくは異常光線に対する屈
折率と実質的に等しい屈折率」を持つ等方性光学材料を
用いることができる（請求項１０）。

【００２９】上記「有機複屈折膜」は大面積で大量に、
且つ低コストで作製できることが好ましく、この点を考
慮すると、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポ
リカーボネイト（ＰＣ）、ポリビニルアルコール（ＰＶ
Ａ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリスチ
レン、ポリサルフォン（ＰＳＦ）、ポリエーテルサルフ
ォン（ＰＥＳ）、ポリイミドなどの「高分子複屈折膜」
が好適であり、中でも均一な薄膜化の容易さ、耐熱性、
耐薬品性の点からポリエチレンテレフタレート（ＰＥ
Ｔ）は極めて好適である。

【００３０】請求項１０記載の回折光学素子の製造方法
における「有機複屈折膜」としては「分子鎖が配向した
高分子複屈折膜」を用いることができ（請求項１１）、
この場合「延伸により分子鎖を配向させて複屈折性を発
現させた高分子膜」であることがコスト面から好ましい
（請求項１２）。

【００３１】上記請求項８〜１２の任意の１に記載の回
折光学素子の製造方法において、オーバコート層の材料
としては、粘性・屈折率等の物性を容易に制御できるこ
とや、接着力、透明性等の観点から、アクリル系もしく
はエポキシ系の材料であることが好ましい（請求項１
３）。

【００３２】請求項１４記載の「回折光学素子」は、上
記請求項１〜１３の任意の１に記載の回折光学素子の製
造方法で製造される回折光学素子である。これら回折光
学素子のうち、請求項１０または１１記載の回折光学素
子の製造方法で形成されるものは「偏光ホログラム素
子」として使用できる（請求項１５）。

【００３３】この請求項１５記載の回折光学素子は勿
論、「オーバコート層上に透明な基板を一体化されてい
る」ことができ（請求項１６）、この場合のオーバコー
ト層の材料としては「アクリル系もしくはエポキシ系の
材料」が好適である（請求項１７）。請求項１５または
１６または１７記載の回折光学素子は「有機複屈折膜を
接着された透明基板に反射防止膜を形成した」ものであ
ることができる（請求項１８）。勿論、オーバコート層
の上に透明な基板を一体化する場合には、この基板に反
射防止膜を設けることもできる。

【００３４】この発明の光ピックアップ装置は、上記請
求項１５〜１８の任意の１に記載の回折光学素子を「光
源側からの光束の光路と、光ディスクからの戻り光束の
光路とを光路分離する偏光ホログラム素子」として用い
たことを特徴とする（請求項１９）。

【００３５】この発明の光ディスクドライブ装置は「光
ディスクに対し、光ピックアップ装置を用いて情報の記
録・再生・消去の１以上を行う光ディスクドライブ装
置」であって、光ピックアップ装置として請求項１９記
載のものを用いたことを特徴とする（請求項２０）。

【００３６】

【発明の実施の形態】以下、実施の形態を説明する。図
１は、この発明の「回折光学素子の製造方法」の実施の
１形態を説明するための図である。

【００３７】図１（ａ）は「有機材料膜接着工程」が行
われた状態を示している。透明基板１Ａ上に接着剤層２
が形成され、この接着剤層２により有機材料膜３が透明
基板１Ａに接着固定されている。有機材料膜３は「有機
材料膜接着工程中に受けた熱」により熱収縮し、透明基
板１Ａを反らせ「基板として反りを発生した状態」とな
っている。図１（ａ）に示す「Δ」が「反り量」を表
し、この反り量：Δにより「基板としての反りの程度」
を表す。

【００３８】なお、「以後の製造工程において、有機材
料膜３と透明基板１Ａとが剥離したりしない」ように接
着力を強化するのに、有機材料膜３の接着剤層側面を
「粗面化処理」するのが好ましい。粗面化処理は「プラ
ズマ処理」を用いて行うこともできるし、コロナ放電や
サンドブラスト処理で行うこともできる。粗面化処理に
より有機材料膜面に形成される凹凸が大きいと光を散乱
させるので、形成される凹凸は、使用波長：λに対しλ
／１０以下の大きさで、なおかつ接着力強化に有効な大
きさである必要がある。

【００３９】図１（ｂ）は、有機材料膜接着工程後に
「溝形成工程」を行った状態を示している。図に示すよ
うに、反りを緩和する複数筋の溝Ｆが、有機材料膜３の
側から「複数の回折格子の格子状配列（この実施の形態
では、この段階では未だ回折格子は形成されていないの
で「形成されるべき複数の回折格子の格子状配列」の縦
横方向（図面に直交する方向の溝のみを示してい
る））」に、有機材料膜３の厚さ以上で、且つ透明基板
１Ａの強度を損わない深さ（図では、溝の底が、透明基
板１Ａの上面から僅かの深さにある）に形成されてい
る。形成された溝Ｆの部分で有機材料膜３の応力がなく
なり、透明基板１Ａの反りが緩和されて「殆ど反りの無
い状態」に戻っている。なお、溝形成は「ダイシング装
置」を用いて行っている。

【００４０】図１（ｃ）は、溝形成工程により分離され
た各部分（この実施の形態では、最終的に単位の回折光
学素子となる部分）に回折格子に応じたエッチングマス
クとなるマスクパターンＭＰを「金属膜」により形成し
た状態である。マスクパターンＭＰの形成は、例えば、
以下のように行うことができる。

【００４１】溝Ｆを形成された有機材料膜３の上にスパ
ッタリング等で金属膜を形成したのち、この金属膜上に
フォトレジストの薄層を形成し、フォトレジスト膜にマ
スクパターンに応じたパターン像を露光・現像する（フ
ォトリソグラフィ工程）。

【００４２】このようにして形成されたレジストパター
ンをマスクとしてウエットエッチングを行い、露呈され
た金属膜部分のみをエッチングしたのち、レジストパタ
ーンを構成するフォトレジストを除去すれば、図１
（ｃ）の如き状態となる。上記フォトリソグラフィ工程
においては、フォトレジストのプリベークやポストベー
クの際に、有機材料膜３が加熱されることになるが、こ
のとき有機材料膜３は溝Ｆで分断されているから、基板
に反りを生じることは無い。

【００４３】図１（ｄ）は、マスクパターンＭＰを介し
てドライエッチングを行い、有機材料膜３に、断面が略
矩形状の凹凸による回折格子ＲＬを形成し、マスクパタ
ーンＭＰを除去した状態を示している。

【００４４】図１（ｅ）は、複数の回折格子ＲＬを格子
配列状に形成され、溝形成工程により溝Ｆを形成された
有機材料膜３上から、各回折格子ＲＬにおける「断面が
略矩形状の回折格子」の凹部に、光学的に透明な材料を
充填してオーバコート層４とし、さらに、オーバコート
層４上に透明な基板１Ｂを一体化した状態を示してい
る。

【００４５】このときも、有機材料膜３のオーバコート
層４に接する側の面に、前記と同様の「粗面化処理」を
施すことが好ましい。

【００４６】図１（ｆ）は、図１（ｅ）の状態に対し
「ダイシング装置による切断」を行って（分離工程）、
複数の回折格子ＲＬを個別的に分離する状態を示してい
る。この分離工程の結果、図２に示すような構成の回折
光学素子１０が得られる。

【００４７】即ち、図１に実施の形態を示した回折光学
素子の製造方法は、透明基板１Ａ上に有機材料膜３を接
着固定する有機材料膜接着工程（図１（ａ））と、透明
基板１Ａ上に接着固定された有機材料膜３に矩形状の凹
凸による回折格子ＲＬを複数個、格子配列状に形成する
回折格子形成工程（図１（ｃ）、（ｄ））と、格子配列
状に形成された複数の回折格子ＲＬを個別的に分離する
分離工程（図１（ｆ））とを有する回折光学素子の製造
方法において、有機材料膜接着工程より後において「有
機材料膜３の熱収縮により反りを生じた基板」に対し、
反りを緩和するための溝Ｆを、回折格子の格子状配列の
縦横方向に少なくとも１筋ずつ、有機材料膜３の側か
ら、有機材料膜３の厚さ以上で、且つ、透明基板１Ａの
強度を損わない深さに形成する溝形成工程を有するもの
（請求項１）である。

【００４８】また上記実施の形態においては、回折格子
の形成領域においてｎ（≧１）×ｍ（≧１）個の回折格
子の形成領域部分を単位として相互に分離するように溝
形成が行われ（請求項２）、なお且つ、ｎ＝ｍ＝１とし
て溝形成が行われている（請求項３）。

【００４９】溝形成工程により形成する溝の深さ：ｄ、
有機材料膜の厚さ：ｔ、透明基板の厚さ：Ｔは、条件：
ｔ＜ｄ＜Ｔ／２を満足する（請求項４）。

【００５０】溝形成工程における溝形成は、「ダイシン
グ装置」により「分離工程で用いるダイシングブレード
よりも幅広のダイシングブレード」を用いて行われ（請
求項６）、その結果、図２に示すように「最終的に得ら
れた回折光学素子１０」では、回折格子周辺（図の左右
端部）で、オーバコート層４の材料が厚くなる構造とな
り、回折光学素子１０の強度が増大し信頼性が高まるも
のとなっている。

【００５１】また、矩形状の凹凸による回折格子ＲＬの
形成はドライエッチングにより行われ、このドライエッ
チングに対してエッチングマスクとなるマスクパターン
ＭＰを形成する工程（図１（ｃ））より前に「溝形成工
程（図１（ｂ））」が行なわれている（請求項７）。

【００５２】複数の回折格子ＲＬを格子配列状に形成さ
れ、溝形成工程により溝Ｆを形成された有機材料膜３上
から、各回折格子ＲＬにおける矩形状の回折格子の凹部
に、光学的に透明な材料を充填してオーバコート層４が
形成され（請求項８）、オーバコート層４上に透明な基
板１Ｂが一体化（図１（ｅ））される（請求項９）。

【００５３】図２に示す回折光学素子１０は、有機材料
膜３が複屈折性を持たず、オーバコート層４が「有機材
料膜３と異なる屈折率」を持つものであれば通常の回折
格子として分光や光の偏向に使用することができる。

【００５４】図２の回折光学素子１０の製造方法として
の上記実施の形態は、有機材料膜３として「有機複屈折
膜」を用い、オーバコート層４の材料として「有機複屈
折膜３における常光線もしくは異常光線に対する屈折率
に実質的に等しい屈折率を持つ等方性光学材料」を用い
る場合には、請求項１０記載の製造方法に関するものと
なる。

【００５５】このようにして形成された回折光学素子１
０は、請求項１４記載の回折光学素子であり、特に、有
機材料膜３として「有機複屈折膜」を用い、オーバコー
ト層４の材料として「有機複屈折膜３における常光線も
しくは異常光線に対する屈折率に実質的に等しい屈折率
を持つ等方性光学材料」を用いたものは「偏光ホログラ
ム素子」として使用できる（請求項１５） 図２に示す回折光学素子１０における透明基板１Ａの表
面（図の下方の表面）に「反射防止膜」を形成すること
ができる（請求項１８）。反射防止膜はまた、透明基板
１Ａの上記表面に形成するのに代えて、あるいは上記表
面に形成するのと共に、透明な基板１Ｂの表面に形成す
ることもできる。

【００５６】なお、取り扱いに幾分慎重を期するなら
ば、図２の状態から、透明な基板１Ｂを除去し、オーバ
コート層４を「保護膜を兼ねた表面層」とすることもで
きる。このような回折光学素子は、請求項８記載の製造
方法により製造される回折光学素子の１態様である。

【００５７】図３は、この発明の光ピックアップ装置の
実施の１形態を示す図である。光ピックアップ装置は、
光源３０から放射される光を、対物レンズ３７により光
ディスク４０の記録面上に光スポットとして集光し、記
録面により反射された戻り光束を、対物レンズ３７を介
して光検出部３９へ導きつつ、光ディスク４０に対し、
情報の記録・再生・消去の１以上を行う光ピックアップ
装置であり、光源３０と対物レンズ３７との間に回折光
学素子３１が配置されている。回折光学素子３１は、図
２に即して説明した如きものである。

【００５８】図３の光ピックアップ装置では、光源３０
である半導体レーザからの光が回折光学素子３１を透過
する。回折光学素子３１は「偏光ホログラム素子」とし
て用いられており、光源側からの光はそのまま回折光学
素子３１を透過し、さらに、１／４波長板３５を透過
し、対物レンズ３７の作用により、光ディスク４０の記
録面上に光スポットとして集光する。

【００５９】記録面により反射された光は「戻り光束」
となって対物レンズ３７、１／４波長板３５を透過し、
偏光面が当初の方向から９０度旋回した直線偏光とな
り、回折光学素子３１に入射し、回折光学素子３１によ
る回折作用を受けて光検出部３９へ向けて偏向される。
このとき、戻り光束には回折光学素子３１により、例え
ば非点収差が与えられ、この光束は光検出部３９で受光
され、非点収差法によるフォーカシング信号、プッシュ
プル法によるトラッキング信号や再生信号を発生させ
る。

【００６０】即ち、図３の光ピックアップ装置は、請求
項１５〜１８の任意の１に記載の回折光学素子を、光源
３０側からの光束の光路と、光ディスク４０からの戻り
光束の光路とを光路分離する偏光ホログラム素子３１と
して用いたもの（請求項１９）である。

【００６１】図４は、光ディスクドライブ装置の実施の
１形態を示す図である。この光ディスクドライブ装置
は、光ディスク４０に対し、光ピックアップ装置４１を
用いて情報の記録・再生・消去の１以上を行う装置であ
る。光ディスク４０は保持部４７に保持され、「駆動手
段」としてのモータＭで回転駆動される。

【００６２】セットされた光ディスク４０に対し光ピッ
クアップ装置４１が、変位駆動手段４３により光ディス
ク４０の半径方向へ変位駆動されて、記録・再生・消去
の１以上を行う。制御手段４５は、光ピックアップ装置
４１からの信号に基づく各種制御や再生信号の出力を制
御するほか、装置全体の制御を行う。

【００６３】即ち、図４の光ディスクドライブ装置は、
光ディスク４０に対し、光ピックアップ装置４１を用い
て情報の記録・再生・消去の１以上を行う光ディスクド
ライブ装置において、光ピックアップ装置として請求項
１９記載のものを用いたもの（請求項２０）である。

【００６４】

【実施例】以下、具体的な実施例と比較例を上げる。な
お、実施例・比較例の説明において図１、図２を参照
し、これら図面における符号を用いる。 実施例１ 厚さ：１．０ｍｍ、直径：１００ｍｍの円板形状（オリ
エンテーションフラットが形成されている）の透明基板
（ＢＫ７）１Ａに、紫外線硬化型接着剤を厚さ：２０μ
ｍに設けて接着剤層２とし、その上に、厚さ：１００μ
ｍの「高分子材料（ＰＥＴ）」による（透明基板１Ａと
同形状の）有機複屈折膜３を「有機材料膜」として載置
して減圧下で接着剤層２と一体化させた後、有機複屈折
膜３の側から紫外線を照射し、１００℃の温度で１０分
間のベーキングを行い、接着剤層２を完全に硬化させた
（図１（ａ））。

【００６５】この状態での「基板（透明基板１Ａと有機
複屈折膜３の一体化したもの）」の反り量：Δは６０μ
ｍであった。

【００６６】次に、ダイシング装置により厚さ：０．３
ｍｍのダイシングブレードを用い、有機複屈折膜３の側
から、透明基板１Ａに至る溝Ｆを形成した（溝形成工
程）。溝Ｆの深さは、透明基板１Ａの上面から１００μ
ｍとした。このときの基板の反り量：Δは２０μｍであ
った（図１（ｂ））。

【００６７】溝形成後の状態を図５に示す。溝Ｆは、最
終的に回折光学素子となる部分を単位として相互に分離
するように形成した。

【００６８】その後、有機複屈折膜３上に金属膜（Ａ
ｌ）によるエッチングマスクのマスクパターンＭＰ（回
折格子に対応するピッチ：Ｐｔ＝３．０μｍ）を複数個
形成し（図１（ｃ））、このマスクパターンＭＰをエッ
チングマスクとしてドライエッチングを行ったのち、エ
ッチングマスク（金属膜）を除去し、溝で分離された有
機複屈折膜の各部に、断面が略矩形形状の凹凸による回
折格子ＲＬ（ピッチ：３．０μｍ、深さ：４．０μｍ）
を形成した（図１（ｄ））。

【００６９】さらに、複数の回折格子ＲＬが形成された
有機複屈折膜３の上にオーバコート層４となるアクリル
系の紫外線硬化型接着剤をボッティングし、その上から
厚さ：５００μｍの透明な基板１Ｂをのせて適度に加圧
し、各回折格子の凹部に上記樹脂を充填した。

【００７０】上記透明な基板１Ｂ側から紫外線を照射
後、１００℃で１０分間のベーキングを行こない完全に
硬化させた（（図１（ｅ））のち、ダイシング装置によ
り、厚さ：０．２ｍｍのダイシングブレードを用いて全
体を「５．０ｍｍ×５．０ｍｍ」サイズのチップに切断
し（図１（ｆ））、図２に示す如き回折光学素子を複数
個作製した。

【００７１】実施例２ 厚さ：１．０ｍｍ、直径：１００ｍｍの（オリエンテー
ションフラットを形成された）円板形状の透明基板（Ｂ
Ｋ７）１Ａを用い、実施例１と同様の方法で、厚さ：１
００μｍで、透明基板１Ａと同形状の有機複屈折膜（Ｐ
ＥＴ）３の接着・固定を行った。この状態の基板の反り
量：Δは６０μｍであった。

【００７２】実施例１と同様の方法による溝形成工程を
行こない、透明基板１Ａの表面側から深さ：２００μｍ
に達する溝Ｆを形成した。このときの基板の反り量：Δ
は１５μｍであった。

【００７３】以下、実施例１と同様に、金属膜（Ａｌ）
によるマスクパターンＭＰの形成、ドライエッチング、
オーバコート層４の形成、透明な基板１Ｂの一体化、ダ
イシング装置による分離工程を行い、図２に示す如き回
折光学素子を複数個得た。

【００７４】実施例３ 厚さ：１．０ｍｍ、直径：１００ｍｍの（オリエンテー
ションフラットを形成された）円板形状の透明基板（Ｂ
Ｋ７）１Ａを用い、実施例１と同様の方法で、厚さ：１
００μｍで、透明基板１Ａと同形状の有機複屈折膜（Ｐ
ＥＴ）３の接着・固定を行った。この状態の基板の反り
量：Δは６０μｍであった。

【００７５】実施例１と同様の方法による溝形成工程を
行い、透明基板１Ａの表面側から深さ：５００μｍ（透
明基板１Ａの厚さの半分）に達する溝Ｆを形成した。こ
のときの基板の反り量：Δは１５μｍであった。

【００７６】以下、実施例１と同様に金属膜（Ａｌ）に
よるマスクパターンＭＰの形成、ドライエッチング、オ
ーバコート層４の形成、透明な基板１Ｂの一体化、ダイ
シング装置による分離工程を行い、図２に示す如き回折
光学素子を複数個得た。

【００７７】比較例１ 厚さ：１．０ｍｍ、直径：１００ｍｍの（オリエンテー
ションフラットを形成された）円板形状の透明基板（Ｂ
Ｋ７）１Ａを用い、実施例１と同様の方法で、厚さ：１
００μｍで、透明基板１Ａと同形状の有機複屈折膜（Ｐ
ＥＴ）３の接着・固定を行った。この状態の基板の反り
量：Δは６０μｍであった。

【００７８】その後、溝形成工程を行うことなく、実施
例１と同様に金属膜（Ａｌ）によるマスクパターンＭＰ
の形成、ドライエッチング、オーバコート層４の形成、
透明な基板１Ｂの一体化、ダイシング装置による分離工
程を行い、図２に示す如き回折光学素子を複数個得た。

【００７９】比較例２ 厚さ：１．０ｍｍ、直径：１５０ｍｍの（オリエンテー
ションフラットを形成された）円板形状の透明基板（Ｂ
Ｋ７）１Ａを用い、実施例１と同様の方法で、厚さ：１
００μｍで透明基板１Ａと同形状の有機複屈折膜（ＰＥ
Ｔ）３の接着・固定を行った。この状態の基板の反り
量：Δは１５０μｍであった。透明基板１Ａの直径が大
きくなった分、反り量：Δも大きくなっている。

【００８０】その後、溝形成工程を行うことなく、実施
例１と同様に金属膜（Ａｌ）によるマスクパターンＭＰ
の形成、ドライエッチング、オーバコート層４の形成、
透明な基板１Ｂの一体化、ダイシング装置による分離工
程を行い、図２に示す如き回折光学素子を複数個得た。

【００８１】比較例３ 厚さ：１．０ｍｍ、直径：１００ｍｍの（オリエンテー
ションフラットを形成された）円板形状の透明基板（Ｂ
Ｋ７）１Ａを用い、実施例１と同様の方法で、厚さ：１
００μｍで、透明基板１Ａと同形状の有機複屈折膜（Ｐ
ＥＴ）３の接着・固定を行った。この状態の基板の反り
量：Δは６０μｍであった。

【００８２】この状態でダイシング装置による溝形成工
程を行い、透明基板１Ａの表面側から深さ：６００μｍ
（透明基板１Ａの厚さの半分を越える深さ）に達する溝
Ｆを形成した。このときの基板の反り量：Δは８μｍで
あった。

【００８３】その後、実施例１と同様に金属膜（Ａｌ）
によるマスクパターンＭＰの形成、ドライエッチング、
オーバコート層４の形成、透明な基板１Ｂの一体化、ダ
イシング装置による分離工程を行い、図２に示す如き回
折光学素子を複数個得た。

【００８４】実施例１〜３、比較例１〜３のそれぞれの
サンプルに対する「反り量と評価結果」を以下に一覧と
して示す。反り量Ａとあるのは「有機材料膜接着工程後
の反り量」、反り量Ｂとあるのは「溝形成工程実施後の
反り量」である。なお、各数値（反り量Ａ、Ｂ・溝深
さ）の単位は「μｍ」である。

【００８５】 実施例１ 実施例２ 実施例３ 比較例１ 比較例２ 比較例３ 反り量Ａ ６０ ６０ ６０ ６０ １５０ ６０ 溝深さ １００ ２００ ５００ 溝なし 溝なし ６００ 反り量Ｂ ２０ １５ １０ ６０ １５０ ８ 工程不具合 なし なし なし 固定不可 固定不可 ひび発生 評価判定 ○ ○ ○ × × × 「工程不具合」における「固定不可」は、有機材料膜接
着工程後の反りにより基板を真空吸着で固定できなかっ
たことを意味する。また「ひび発生」は、有機材料膜接
着工程より後の工程で、透明基板１Ａに「ひび」が発生
したことを意味する。「評価判定」における「○」は、
回折光学素子の製造工程に不具合がなく、歩留まり良く
回折光学素子を得られたことを意味し、「×」は、製造
工程に不具合が発生したり、製造の歩留まりが低かった
りしたことを意味する。

【００８６】

【発明の効果】以上に説明したように、この発明によれ
ば、新規な回折光学素子とその製造方法、この回折光学
素子を偏光ホログラム素子として用いる光ピックアップ
装置、この光ピックアップ装置を用いる光ディスクドラ
イブ装置を実現できる。

【００８７】この発明の回折光学素子の製造方法によれ
ば、有機材料膜の熱収縮による基板の反りが有効に軽減
もしくは防止され、製造工程における「固定不可」等の
不具合が無く、製造工程をスムーズに実施でき、高い歩
留まりを実現できる。

【００８８】したがって、この製造方法で製造される回
折光学素子は「高品質」で、性能が安定しており、低コ
ストで実現可能である。このような回折光学素子を偏光
ホログラム素子として用いることにより、光路分離が良
好でコンパクトな光ピックアップ装置を実現でき、この
ような良好な光ピックアップ装置を用いることにより性
能良好な光ディスクドライブ装置を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】回折光学素子の製造方法の実施の１形態を説明
するための図である。

【図２】図１の実施の形態により製造される回折光学素
子の構成を説明するための図である。

【図３】光ピックアップ装置の実施の１形態を説明する
ための図である。

【図４】光ディスクドライブ装置の実施の１形態を説明
するための図である。

【図５】実施例において、溝形成工程後の状態を説明す
るための図である。

【符号の説明】

１Ａ 透明基板 ２ 接着剤層 ３ 有機材料膜 ４ オーバコート層 １Ｂ 透明な基板 １０ 回折光学素子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H049 AA03 AA13 AA25 AA31 AA33 AA34 AA37 AA57 AA65 BA05 BA42 BA45 BB44 BB65 BC03 BC08 BC14 BC21 CA05 CA15 CA28 2K009 AA02 BB14 BB23 5D119 AA35 AA38 BA01 BB01 BB02 BB03 FA05 JA12 JA13 JA14 JA32 JA43 JA64 JA65 NA05 5D789 AA35 AA38 BA01 BB01 BB02 BB03 FA05 JA12 JA13 JA14 JA32 JA43 JA64 JA65 NA05

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】透明基板上に有機材料膜を接着固定する有
   機材料膜接着工程と、 上記透明基板上に接着固定された上記有機材料膜に、矩
   形状の凹凸による回折格子を複数個、格子配列状に形成
   する回折格子形成工程と、 格子配列状に形成された複数の回折格子を個別的に分離
   する分離工程とを有する回折光学素子の製造方法におい
   て、 上記有機材料膜接着工程より後において、上記有機材料
   膜の熱収縮により反りを生じた基板に対し、上記反りを
   緩和するための溝を、上記回折格子の格子状配列の縦横
   方向に少なくとも１筋ずつ、上記有機材料膜の側から、
   上記有機材料膜の厚さ以上で、且つ上記透明基板の強度
   を損なわない深さに形成する溝形成工程を有することを
   特徴とする回折光学素子の製造方法。
2. 【請求項２】請求項１記載の回折光学素子の製造方法に
   おいて、 複数の回折格子の形成領域において、ｎ（≧１）×ｍ
   （≧１）個の回折格子の形成領域部分を単位として、相
   互に分離するように溝形成を行うことを特徴とする回折
   光学素子の製造方法。
3. 【請求項３】請求項２記載の回折光学素子の製造方法に
   おいて、 ｎ＝ｍ＝１として溝形成を行うことを特徴とする回折光
   学素子の製造方法。
4. 【請求項４】請求項１または２または３記載の回折光学
   素子の製造方法において、 溝形成工程により形成する溝の深さ：ｄ、有機材料膜の
   厚さ：ｔ、透明基板の厚さ：Ｔが、条件： ｔ＜ｄ＜Ｔ／２ を満足することを特徴とする回折光学素子の製造方法。
5. 【請求項５】請求項１〜４の任意の１に記載の回折格子
   の製造方法において、 溝形成工程における溝形成をダイシング装置により行う
   ことを特徴とする回折光学素子の製造方法。
6. 【請求項６】請求項５記載の回折光学素子の製造方法に
   おいて、 格子配列状に形成された複数の回折格子を個別的に分離
   する分離工程を、ダイシング装置により行い、 溝形成工程においては、上記分離工程で用いるダイシン
   グブレードよりも幅広のダイシングブレードを用いて、
   各回折格子の形成領域部分を単位として相互に分離する
   ように溝形成を行うことを特徴とする回折光学素子の製
   造方法。
7. 【請求項７】請求項１〜６の任意の１に記載の回折光学
   素子の製造方法において、 複数の回折格子の形成をドライエッチングにより行い、
   このドライエッチングに対してエッチングマスクとなる
   マスクパターンを形成する工程より前に、溝形成工程を
   行うことを特徴とする回折光学素子の製造方法。
8. 【請求項８】請求項１〜７の任意の１に記載の回折光学
   素子の製造方法において、 複数の回折格子を格子配列状に形成され、溝形成工程に
   より溝を形成された有機材料膜上から、各回折格子にお
   ける矩形状の回折格子の凹部に、光学的に透明な材料を
   充填して、オーバコート層とすることを特徴とする回折
   光学素子の製造方法。
9. 【請求項９】請求項８記載の回折光学素子の製造方法に
   おいて、 オーバコート層上に、透明な基板を一体化することを特
   徴とする回折光学素子の製造方法。
10. 【請求項１０】請求項８または９記載の回折光学素子の
    製造方法において、 有機材料膜が有機複屈折膜であり、オーバコート層が、
    上記有機複屈折膜の常光線に対する屈折率もしくは異常
    光線に対する屈折率と実質的に等しい屈折率を持つ等方
    性光学材料であることを特徴とする回折光学素子の製造
    方法。
11. 【請求項１１】請求項１０記載の回折光学素子の製造方
    法において、 有機複屈折膜として、分子鎖が配向した高分子複屈折膜
    を用いることを特徴とする回折光学素子の製造方法。
12. 【請求項１２】請求項１１記載の回折光学素子の製造方
    法において、 有機複屈折膜として用いられる高分子複屈折膜が、延伸
    により分子鎖を配向させた高分子膜であることを特徴と
    する回折光学素子の製造方法。
13. 【請求項１３】請求項８〜１２の任意の１に記載の回折
    光学素子の製造方法において、 オーバコート層の材料がアクリル系もしくはエポキシ系
    の材料であることを特徴とする回折光学素子の製造方
    法。
14. 【請求項１４】請求項１〜１３の任意の１に記載の回折
    光学素子の製造方法で製造される回折光学素子。
15. 【請求項１５】請求項１４記載の回折光学素子におい
    て、 請求項１０または１１記載の回折光学素子の製造方法で
    製造され、偏光ホログラム素子として使用されることを
    特徴とする回折光学素子。
16. 【請求項１６】請求項１５記載の回折光学素子におい
    て、 オーバコート層上に透明な基板を一体化されていること
    を特徴とする、偏光ホログラム素子として使用される回
    折光学素子。
17. 【請求項１７】請求項１６記載の回折光学素子におい
    て、 オーバコート層の材料がアクリル系もしくはエポキシ系
    の材料であることを特徴とする回折光学素子。
18. 【請求項１８】請求項１５または１６または１７記載の
    回折光学素子において、 有機複屈折膜を接着された透明基板に反射防止膜を形成
    したことを特徴とする回折光学素子。
19. 【請求項１９】請求項１５〜１８の任意の１に記載の回
    折光学素子を、光源側からの光束の光路と、光ディスク
    からの戻り光束の光路とを光路分離する偏光ホログラム
    素子として用いたことを特徴とする光ピックアップ装
    置。
20. 【請求項２０】光ディスクに対し、光ピックアップ装置
    を用いて情報の記録・再生・消去の１以上を行う光ディ
    スクドライブ装置において、 光ピックアップ装置として、請求項１９記載のものを用
    いたことを特徴とする光ディスクドライブ装置。