JP3966400B2 - 光回折素子およびその製造方法、ならびにそれを用いた光ピックアップ装置 - Google Patents
光回折素子およびその製造方法、ならびにそれを用いた光ピックアップ装置 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光回折素子およびその製造方法、ならびにその光回折素子を用いた光ディスクを再生する光ピックアップ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、光ディスクは、音楽、映像、データなどを記録するメディアとして一般に広く用いられている。この光ディスクを記録再生する装置は数多く開発されており、その中でも光ピックアップ装置は、その小型化、集積化、高性能化が望まれている。
【０００３】
出願人らは、小型化、集積化を目指した、図９に示すような光ピックアップ装置３００を提案している。光ピックアップ装置３００は、ステム３０１と、ステム３０１上に設けられた光源である半導体レーザ３０２と、ステム３０１を覆うキャップ３０３と、キャップ３０３上に取付けられた光透過性基板３０４と、光透過性基板３０４の上に取付けられた半波長板３０５と、半波長板３０５の上に取付けられたビームスプリッタ３０６と、半導体レーザ３０２から出射される光ビームを平行光にするコリメートレンズ３０７と、コリメートレンズ３０７からの平行光を光磁気記録媒体３０９上に集光する対物レンズ３０８と、ステム３０１上に配置されておりビームスプリッタ３０６で分岐された光磁気記録媒体３０９からの反射光を検出する光検出器３１０から構成されている。
【０００４】
ビームスプリッタ３０６は、ガラス材料から成る第１の部材３１５と、複屈折材料から成る第２の部材３１６から構成されており、第１の部材３１５および第２の部材３１６の境界面には、偏光分離膜が形成されている。
【０００５】
光透過性基板３０４には、第１の回折素子３１２および第２の回折素子３１１が作製され、光回折素子３１７を形成している。
【０００６】
半導体レーザ３０２から出射された光ビームは、第１の回折素子３１２を通過して、透過光（メインビーム）と±１次回折光（サブビーム）の３本の光ビームに分離され、半波長板３０５を通過し、ビームスプリッタ３０６の第１の面３１３および第２の面３１４で反射され、コリメートレンズ３０７および対物レンズ３０８を通過して、光磁気記録媒体３０９上に集光される。
【０００７】
光磁気記録媒体３０９で反射された光ビームは、ビームスプリッタ３０６の第２の面３１４で、第１の部材３１５の屈折率と第２の部材３１６の常光および異常光屈折率との比によって定められる屈折角で、常光と異常光に分離され、その下に配置されている第２の回折素子３１１にその分離された６本のビームが入射する。
【０００８】
図１０は、光透過性基板３０４に第１の回折素子３１２および第２の回折素子３１１が形成されている光回折素子３１７の平面図である。図１０に示すように、第２の回折素子３１１は、第１〜第３の領域３１１ａ〜３１１ｃに分割されており、第２の回折素子３１１に入射した６本のビームは、さらに透過光と回折光の１８本のビームに分離され、光検出器３１０上に集光される。
【０００９】
図１１は、光検出器３１０上での集光スポットを示した図である。第２の回折素子３１１を透過した６本のビームのうち、メインビームの常光成分は光検出部３１０ｆに、メインビームの異常光成分は光検出部３１０ｅに、サブビームの常光成分および異常光成分は光検出部３１０ｇ，３１０ｈにそれぞれ集光される。
【００１０】
第２の回折素子３１１の第１の領域３１１ａにより回折された６本のビームのうち、メインビームの常光成分および異常光成分の２本は、光検出部３１０ｃと光検出部３１０ｄの境界上にそれぞれ集光される。
【００１１】
第２の回折素子３１１の第２の領域３１１ｂにより回折された６本のビームのうち、メインビームの常光成分および異常光成分の２本は光検出部３１０ｂにそれぞれ集光される。
【００１２】
第２の回折素子３１１の第２の領域３１１ｃにより回折された６本のビームのうち、メインビームの常光成分および異常光成分の２本は、光検出部３１０ａにそれぞれ集光される。
【００１３】
光検出部３１０ｃ，３１０ｄから出力される信号の差を演算することにより、ナイフエッジ法に基づくフォーカス誤差信号を、光検出部３１０ｇ，３１０ｈから出力される信号の差を演算することにより、３ビーム法に基づくラジアル誤差信号を、光検出部３１０ａ，３１０ｂから出力される信号の差を演算することにより、いわゆるプッシュ・プル信号を得ることができる。このプッシュ・プル信号は、光磁気記録媒体３０９に蛇行して記録されているアドレス信号を検出するのに用いられる。光磁気信号は、光検出部３１０ｅ，３１０ｆから出力される信号の差を演算することにより得られる。
【００１４】
この光ピックアップ装置３００は、半導体レーザ３０２から出射された光ビームが光磁気記録媒体３０９に至る光路中に、ビームスプリッタ３０６の第１の部材３１５および第１の回折素子３１２以外に、余分な光分岐素子がないので、光利用効率が良い。また、光磁気信号、フォーカス誤差信号、およびラジアル誤差信号を全て共通の光検出器３１０で検出するので、ステム３０１上での光検出器３１０の面積を縮小することができ、光ピックアップ装置３００の小型化、低コスト化を実現することができる。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、光透過性基板に回折素子を形成して光回折素子を作製する場合、リアクティブイオンエッチング装置（以下、ＲＩＥ装置という）を用いる。
【００１６】
図１２は、一般的な回折素子の断面を示している。ピッチとは、回折素子の任意の凹部から隣接する凹部までの幅ｖをいい、溝幅とは、回折素子の凹部の幅ｗをいい、デューティとは、ピッチに対する溝幅の比ｗ／ｖをいい、溝深さとは、凹部の深さｄをいう。
【００１７】
また図５は、デューティを０．５に設定した場合の溝幅の違いによるエッチング時間とエッチング深さの関係を示したグラフである。エッチング時間（ｔ）が同じであっても、溝幅（ｗ0＞ｗ1＞ｗ2）が大きくなるほど、よくエッチングされ、溝深さ（ｄ0＞ｄ1＞ｄ2）は大きく形成される。
【００１８】
さらに図６は、回折素子の溝深さと回折効率の関係を示したグラフである。このグラフより、デューティｗ／ｖをある一定の値、たとえばｗ／ｖ＝０．５とすると、溝深さが大きいほど０次回折効率が減少し、１次回折効率が増加することがわかる。
【００１９】
一方、上述した光ピックアップ装置３００の構成部品である光回折素子３１７の、第１の回折素子３１２および第２の回折素子３１１のピッチは、第２の回折素子３１１に比べて、第１の回折素子３１２の方が大きい。また、それぞれの回折素子のデューティは、０．５である。したがって、それぞれの回折素子の溝幅を比較すると、第１の回折素子３１２の方が大きい。また、それぞれに最適な溝深さを比較すると、第１の回折素子３１２の方が小さい。
【００２０】
したがって、ＲＩＥ装置を用いて、同じ時間だけエッチングを行うことで、光透過性基板３０４に同時に第１の回折素子３１２および第２の回折素子３１１を形成しようとすれば、溝幅が大きい第１の回折素子３１２の方が溝深さは大きく形成されてしまうため、それぞれの回折素子の最適な溝深さを両立することができない。
【００２１】
具体的には、第２の回折素子３１１の溝深さが最適になるようにエッチング時間を調整した場合、第１の回折素子３１２の溝幅は第２の回折素子３１１の溝幅より大きいため、第１の回折素子３１２の溝深さが最適値よりも大きく形成される。したがって、第１の回折素子３１２の１次回折効率が設計値よりも高くなってしまう。すなわち、第１の回折素子３１２で回折された±１次回折光の光量が設計値よりも増加し、第１の回折素子３１２を透過して光ディスク３０９に導かれる透過光の光量が減少する。したがって、信号対雑音比が悪化するため、再生信号品質が悪くなる。
【００２２】
また、逆に、第１の回折素子３１２の溝深さが最適になるようにエッチング時間を調整した場合、第２の回折素子３１１の溝幅は第１の回折素子３１２の溝幅より小さいため、第２の回折素子３１１の溝深さが最適値よりも小さく形成される。その結果、第２の回折素子の１次回折効率が設計値より小さくなってしまう。すなわち、第２の回折素子３１１で回折された±１次回折光の光量が設計値よりも減少し、第２の回折素子３１１を透過する光の光量が増加する。したがって、第２の回折素子３１１で回折され、光検出部３１０ａ〜３１０ｄに導かれる回折光の光量が減少するため、フォーカスサーボ信号およびアドレス信号の品質が悪化し、安定にフォーカシング、アドレッシングを行うことが困難になる。
【００２３】
そのため現状では、両方の回折素子３１１，３１２を最適な溝深さにするために、２プロセスによるエッチングを行っている。すなわち、同時に光透過性基板３０４に回折素子３１１，３１２を形成するのではなく、まず、第１の回折素子３１２のみを形成し、その後、第２の回折素子３１１を形成することで、所望の光回折素子３１７を作製している。
【００２４】
しかしながら、このような製造方法では、作製工程が２倍になり、かつ第１の回折素子３１２および第２の回折素子３１１の位置合わせを精密に行う必要があるので、コストを抑え、量産性を向上させることが困難となる。
【００２５】
本発明の目的は、それぞれの回折素子において最適な回折効率比（１次回折効率：０次回折効率）が得られる光回折素子、およびその光回折素子を１プロセスで作製する光回折素子の製造方法、ならびにその光回折素子を用いた光ピックアップ装置を提供することである。
【００２６】
本発明は、第１の回折素子、および第１の回折素子よりもピッチの小さい第２の回折素子を有する光回折素子であって、
第１の回折素子および第２の回折素子は、一つの光透過性基板に形成され、
デューティは、第２の回折素子よりも第１の回折素子のほうが小さいことを特徴とする光回折素子である。
【００２７】
本発明に従えば、第１の回折素子、および第１回折素子よりもピッチの小さい第２の回折素子が、一つの光透過性基板に形成される。ピッチは、第１の回折素子よりも第２の回折素子のほうが小さい。これに対して、デューティは、第２の回折素子よりも第１回折素子のほうが小さい。したがって各回折素子において最適な回折効率比が得られる。
【００２８】
また本発明は、フォトリソグラフィ技術によって、第１の回折素子および第１の回折素子よりもピッチの小さい第２の回折素子を、一つの光透過性基板に形成した光回折素子を製造する方法であって、
第２の回折素子よりも第１の回折素子のデューティが小さくなるようなフォトマスクを用いて、第１の回折素子および第２の回折素子を、一つの光透過性基板に同時に作製することを特徴とする光回折素子の製造方法である。
【００２９】
本発明に従えば、第１の回折素子、および第１の回折素子よりもピッチの小さい第２の回折素子が、一つの光透過性基板に形成されて、光回折素子が構成される。このような光回折素子を、フォトリソグラフィ技術によって製造する。光回折素子を製造するにあたっては、第２の回折素子よりも第１の回折素子のデューティが小さくなるようなフォトマスクを用いる。そして、第１の回折素子および第２の回折素子を一つの光透過性基板に同時に作製する。したがって各回折素子を１プロセスで作製することができ、しかも各回折素子の溝深さが最適となり、各回折素子において最適な回折効率比が得られる。
【００３０】
また本発明は、前記フォトマスクは、第１の回折素子のデューティが０．５より小さくなるようなフォトマスクであることを特徴とする。
【００３１】
本発明に従えば、第１の回折素子のデューティが０．５より小さくなるようなフォトマスクを用いるので、第１の回折素子の溝深さが最適となる。
【００３４】
また本発明は、光ビームを発生する光源と、
前記光源から放射された光ビームを複数の光ビームに分離する第１の回折素子と、
前記第１の回折素子を通過した光ビームを光記録媒体上に集光する集光手段と、
前記第１の回折素子と前記集光手段との間に配置されたビームスプリッタと、
前記光源と同一のパッケージに配置されている光検出器と、
前記ビームスプリッタにより導かれた前記光記録媒体からの反射光を回折させて前記光検出器へ導く第２の回折素子とを備えた光ピックアップ装置であって、
前記第１の回折素子および前記第２の回折素子が、一つの光透過性基板に形成され、ピッチは、第１の回折素子よりも第２の回折素子のほうが小さく、デューティは、第２の回折素子よりも第１回折素子のほうが小さいことを特徴とする光ピックアップ装置である。
【００３５】
本発明に従えば、第１の回折素子および第２の回折素子は、一つの光透過性基板に形成される。ピッチは、第１の回折素子よりも第２の回折素子のほうが小さい。これに対して、デューティは、第２の回折素子よりも第１回折素子のほうが小さい。したがって各回折素子において最適な回折効率比が得られる。
【００３６】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の一形態である光ピックアップ装置１８の概略図である。この光ピックアップ装置１８は、光磁気記録媒体１１上に記録されている信号を読み出す装置である。
【００３７】
光ピックアップ装置１８は、ステム８と、ステム８の上に配置された光ビームを発生する光源１と、ステム８を覆うキャップ１９と、キャップ１９上に配置され、光透過性基板４に第１の回折素子５および第１の回折素子５と並置して同時に作製されている第２の回折素子６を有する光回折素子１７と、光源１から放射された光ビームを平行光にするコリメートレンズ９と、コリメートレンズ９からの平行光を光磁気記録媒体１１上に集光する対物レンズ１０と、光源１とコリメートレンズ９との間に配置され、等方性材料から成る第１の部材１３と異方性材料から成る第２の部材１２により構成され、第１の部材１３および第２の部材１２を貼合わせた面１４に偏光分離膜を有しているビームスプリッタ２と、ビームスプリッタ２と光源１の間に配置された半波長板３と、ビームスプリッタ２とコリメートレンズ９の間に配置された半波長板１６と、光源１と同一のパッケージに構成されている光検出器７とを含む。
【００３８】
光源１から放射された光ビームは第１の回折素子５を通過して、３本の光ビームに分離され、さらに半波長板３を通過してｓ偏光に変換される。半波長板３を通過した光ビームは、第２の面１５、および第１の面１４で反射され、半波長板１６を通過しｐ偏光に変換され、コリメートレンズ９、対物レンズ１０を通過して光ディスク１１上に集光される。光ディスク１１で反射された光ビームは、対物レンズ１０、コリメートレンズ９、半波長板１６を通過し、第１の面１４で２つの直交する偏光に分離され、さらに半波長板３を通過する。半波長板３を透過した合計６本の光ビームは、上述したように、光透過性基板４上に第１の回折素子５と並置して作製された第２の回折素子６に入射する。
【００３９】
図２は、光回折素子１７の平面図である。光回折素子１７は、一つの光透過性基板４に第１の回折素子５および第２の回折素子６を形成して成る。第１の回折素子５のピッチと第２の回折素子６のピッチを比べると、第１の回折素子５の方が大きく、デューティーは、第２の回折素子６よりも第１の回折素子５の方が小さい。また、第２の回折素子６は、図２に示すように、第１〜第３の領域６ａ〜６ｃに３分割されている。
【００４０】
光検出器７は、第２の回折素子６を透過、回折した光を利用して信号を検出する。図３は、光検出器７上での集光スポットを示した図である。
【００４１】
第２の回折素子６を透過した６本のビームのうち、メインビームの常光成分は光検出部７ｆに、メインビームの異常光成分は光検出部７ｅに、サブビームの常光成分および異常光成分は光検出部７ｇ，７ｈに、それぞれ集光される。
【００４２】
第２の回折素子６の第１の領域６ｃにより回折された６本のビームのうち、メインビームの常光成分は、光検出部７ｃと光検出部７ｄの境界上にそれぞれ集光される。
【００４３】
第２の回折素子６の第２の領域６ｂにより回折された６本のビームのうち、メインビームの常光成分は、光検出部７ｂにそれぞれ集光される。
【００４４】
第２の回折素子６の第３の領域６ａにより回折された６本のビームのうち、メインビームの常光成分は、光検出部７ａにそれぞれ集光される。
【００４５】
光検出器７の光検出部７ｃと７ｄの差を取ることにより、フーコー法に基づくフォーカス誤差信号を、光検出器７の光検出部７ａと７ｂの差を取ることによりアドレス信号を、光検出器７の光検出部７ｅと７ｆの差を取ることにより光磁気信号を、光検出器７の光検出部７ｇと７ｈの差を取ることにより３ビーム法に基づくラジアル誤差信号を、それぞれ検出することができる。
【００４６】
第１の回折素子５は最適なデューティを有するので、最適な回折効率比を得ることができる。したがって、良好な信号対雑音比が得られ、再生信号品質が高い。また、第２の回折素子６も最適なデューティを有するので、最適な回折効率比を得ることができる。したがって、良好なフォーカスサーボ信号およびアドレス信号が得られ、安定にフォーカシング、アドレッシングを行うことができる。
【００４７】
このように、デューティが異なる第１の回折素子５および第２の回折素子６を有する光回折素子１７を光ピックアップ装置１８に使用すれば、光利用効率が良く、かつ量産性に優れ、さらに光ディスクに記録された信号を安定に再生することが可能な光ピックアップ装置１８を提供できる。
【００４８】
次に、光回折素子１７の製造方法について説明する。
図４は、フォトリソグラフィ技術を用いて、光透過性基板４であるガラス基板上に第１の回折素子５および第２の回折素子６を同時に形成し、光回折素子１７を作製する工程を示した図である。
【００４９】
まず工程（ａ）において、スピンコーターにより、ガラス基板上に感光性レジストを均一に塗布した後、プリベークを行う。
【００５０】
次に工程（ｂ）において、それぞれの回折素子５，６のデューティが最適化されたパターンを有するフォトマスクを用いて、ガラス基板上のレジストを露光する。このフォトマスクは、第２の回折素子６については、デューティが０．５になるように設定されている。また、第１の回折素子５については、第２の回折素子６を作製するのに最適な時間でエッチングすれば、第１の回折素子５が最適な回折効率比を得られるようにデューティが設定されている。
【００５１】
次に工程（ｃ）において、露光されたレジストを現像し、ポストベークを行う。ここまでの工程で、ガラス基板上には第１の回折素子５および第２の回折素子６のレジストパターンが形成されている。
【００５２】
次に工程（ｄ）において、ＲＩＥ装置を用いて、第１の回折素子５および第２の回折素子６のレジストパターンが形成されているガラス基板をエッチングする。このエッチング時間は、第２の回折素子６を形成するのに最適なエッチング時間である。
【００５３】
次に工程（ｅ）において、ガラス基板上に残ったレジストを除去、洗浄して、第１の回折素子５および第２の回折素子６を形成する。
【００５４】
上述した図４の工程（ｂ）における、第１の回折素子５のデューティを最適化する方法について以下に説明する。
【００５５】
ここで、デューティ、溝幅、溝深さおよび回折効率の関係を述べると以下のようになる。上述した図５で示すように、同じ時間エッチングした場合、溝幅が小さいほど、溝深さは小さく形成される。また、上述した図６で示すように、デューティが一定、すなわち同一の溝幅である場合には、溝深さが小さいほど０次回折効率は上昇し、１次回折効率は減少する。さらに、同じく上述した図６で示すように、同じ溝深さであっても、デューティを小さくする、すなわち溝幅を小さくすれば、０次回折効率は上昇する。
【００５６】
したがって、このようなデューティ、溝幅、溝深さおよび回折効率の関係に基づいて、最適な回折効率比を得るために、第１の回折素子５のデューティを０．５よりも小さく設定する。
【００５７】
図７は、ピッチがｖ0である回折素子のデューティが０．５である場合（ａ）と、デューティを調整し、０．５未満とした場合（ｂ）に、同じ時間だけエッチングしたときの各回折素子の断面図である。回折素子のデューティを変え、溝幅をｗ0からｗ1に小さくすると、エッチング時間ｔで形成される溝深さは、ｄ0からｄ1へ小さくなる。
【００５８】
このとき、図６に示されるような、デューティが小さくなることによる０次回折効率の上昇と、溝深さが小さくなることによる０次回折効率の上昇との相乗効果によって、デューティを０．５未満に調整した回折素子は、デューティが０．５である回折素子と比べて、０次回折効率は上昇、１次回折効率は低下することになる。
【００５９】
図８（ａ）は、図２の光回折素子１７が有する第１の回折素子５の断面図（▲１▼−▲１▼´）であり、図８（ｂ）は、図２の光回折素子１７が有する第２の回折素子６の断面図（▲２▼−▲２▼´）である。第１の回折素子５のピッチはｖ3、第２の回折素子６のピッチはｖ4である。
【００６０】
第２の回折素子６の溝幅をｗ4とし、デューティｗ4／ｖ4を０．５と設定する。一方、第１の回折素子５については、第２の回折素子６を作製するのに最適な時間だけエッチングを行った場合に、第１の回折素子５が最適な回折効率比を得られるように、上述したような関係に基づいてデューティを調整する。この調整に従って、第１の回折素子５の溝幅をｗ3とし、デューティｗ3／ｖ3を０．５より小さく設定する。
【００６１】
このように第２の回折素子のデューティよりも、第１の回折素子のデューティを小さく設定し、これに基づいて作製されたフォトマスクを用いて、フォトリソグラフィ技術により第１の回折素子５および第２の回折素子６を同時に形成する。形成された第１の回折素子５の溝深さはｄ3、第２の回折素子６の溝深さはｄ4となる。第１の回折素子５の溝深さｄ3は、従来の方法によって得られる溝深さと比べて、小さくなっている。
【００６２】
以上のように、第１の回折素子５のデューティを適切に設定し、図６で示されるような、溝幅を小さくしたことによる０次回折効率の上昇と、その溝幅を小さくしたことによって溝深さが小さくなったことによる０次回折効率の上昇との相乗効果を用いることで、回折効率比がともに所定の値であり、ピッチの異なる第１の回折素子５および第２の回折素子６を１プロセスで製造できる。
【００６３】
（実施例）
本発明の製造方法によって、ガラス基板上に第１の回折素子と、第１の回折素子と比べピッチの小さい第２の回折素子を作製した。
【００６４】
第１の回折素子のピッチは２０μｍ、第２の回折素子のピッチは５μｍとし、デューティはそれぞれ０．４５および０．５となるようにフォトマスクを作製した。ガラス基板上にスピンコーターによってレジストを塗布し、このフォトマスクを用いて密着露光し、現像し、ベークした後、エッチングを行った。このようにして、１回のプロセスで作製した第１および第２の回折素子の平均の溝深さを測定したところ、第１の回折素子は０．２５９μｍ、第２の回折素子は０．２５４μｍであった。また、それぞれの回折効率を測定し、回折効率比を算出すると、第１の回折素子は１：１０．５、第２の回折素子は１：９．９であり、ともに最適な回折効率比が得られた。
【００６５】
（比較例）
従来の方法によって、ガラス基板上に第１の回折素子と、第１の回折素子と比べピッチの小さい第２の回折素子を作製した。
【００６６】
第１の回折素子のピッチは２０μｍ、第２の回折素子のピッチは５μｍとし、デューティはそれぞれ０．５となるようにフォトマスクを作製した。実施例と同様に、回折素子を作製し、かかる回折素子の溝深さを測定したところ、第１の回折素子は０．２６１μｍ、第２の回折素子は０．２５４μｍであった。また、それぞれの回折効率を測定し、回折効率比を算出したところ、第１の回折素子は１：８．２、第２の回折素子は１：９．９であり、第２の回折素子は最適な回折効率比が得られたが、第１の回折素子は最適な回折効率比が得られなかった。
【００６７】
上述した方法では、第１の回折素子のデューティを変更することで、第２の回折素子を作製するのに最適な時間でエッチングした場合でも、第１の回折素子の回折効率比が最適になるようにフォトマスクを設計しているが、第１の回折素子の露光にハーフトーンフォトマスクを用い、第２の回折素子の露光には通常のフォトマスクを用いることで、それぞれの回折素子が最適な回折効率比を有するように作製することもできる。
【００６８】
ガラス基板上に形成されたフォトレジストを露光する際、第２の回折素子には光透過部の透過率が１００％である通常のフォトマスクを、第１の回折素子には光透過部の透過率が１００％よりも小さいフォトマスクを用いる。このようなフォトマスクを用いて露光し、その後現像すれば、第２の回折素子の露光された部分のフォトレジストは全て剥離されるが、第１の回折素子の露光された部分のフォトレジストは全て剥離されず、残存する。この状態で、第１の回折素子および第２の回折素子のパターンがフォトレジストに転写された光透過性基板をエッチングすると、残存しているフォトレジストにより、第１の回折素子の溝深さは、通常のフォトマスクを用いて露光し、エッチングしたときの溝深さよりも小さくなる。
【００６９】
したがって、それぞれのフォトレジストのエッチングレートと基板のエッチングレートを予め測定しておき、それらのレートから第１の回折素子の露光に使用するフォトマスクの光透過部の透過率を１００％より小さく設定する。このように光透過部の透過率を１００％より小さく設定したフォトマスクを、第１の回折素子の作製に用いれば、第２の回折素子に最適な溝深さを与える時間でエッチングを行っても、第１の回折素子の溝深さは最適値となり、回折効率比も所定の値にすることができる。
【００７０】
上述したハーフトーンフォトマスクを用いた光回折素子の製造方法によって、第１の回折素子および第２の回折素子を作製すれば、ガラス基板上に、最適な回折効率比を有する複数の回折素子を１プロセスで作製することが可能となる。
【００７１】
なお、透過型の光回折素子を例にとり、本発明の光回折素子の製造方法を説明したが、反射型の光回折素子にも適用できる。
【００７２】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、各回折素子のデューティを、ピッチに対応して最適となるようにすることができる。したがって各回折素子において最適な回折効率比を得ることができる。
【００７３】
また本発明によれば、各回折素子を１プロセスで作製することができ、しかも各回折素子の溝深さが最適となり、各回折素子において最適な回折効率比が得られる。各回折素子を１プロセスで作製できるので、精度よく、かつ安価に各回折素子を作製できる。
【００７４】
また本発明によれば、第１の回折素子のデューティが０．５より小さくなるようなフォトマスクを用いるので、第１の回折素子の溝深さが最適となる。したがって、第１の回折素子において最適な回折効率比が得られる。
【００７６】
また本発明によれば、第１の回折素子および第２の回折素子は、一つの光透過性基板に形成される。各回折素子のデューティは、ピッチに対応して最適となるようにすることができる。したがって各回折素子において最適な回折効率比を得ることができる。このような各回折素子を用いることによって、光の利用効率がよく、かつ光ディスクに記録された信号を安定に再生することができる光ピックアップ装置を提供できる。また、１プロセスで第１および第２の回折素子を作製できるので、量産性に優れ、安価な光ピックアップ装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態である光ピックアップ装置１８の構成を示す図である。
【図２】光回折素子１７の平面図である。
【図３】本発明の実施の一形態である光ピックアップ装置１８の光検出器７上での集光スポットを示した図である。
【図４】光回折素子１７の作製工程を示した図である。
【図５】回折素子の溝幅の違いによるエッチング時間とエッチング深さの関係を示したグラフである。
【図６】回折素子の溝深さと回折効率の関係を示したグラフである。
【図７】回折素子のデューティ調整前後の断面を示した図である。
【図８】光回折素子１７に形成されている第１の回折素子５および第２の回折素子６の断面図である。
【図９】従来の光ピックアップ装置３００の構成を示す図である。
【図１０】従来の光ピックアップ装置３００が有する光回折素子３１７の平面図である。
【図１１】従来の光ピックアップ装置３００の光検出器３１０上での集光スポットを示した図である。
【図１２】一般的な回折素子の断面図である。
【符号の説明】
１ 光源
２ ビームスプリッタ
３ 半波長板
４ 光透過性基板
５ 第１の回折素子
６ 第２の回折素子
７ 光検出器
８ ステム
９ コリメートレンズ
１０ 対物レンズ
１１ 光磁気記録媒体
１２ 第２の部材
１３ 第１の部材
１４ 第１の部材と第２の部材の接合面
１５ 反射面
１６ 半波長板
１７ 光回折素子
１８ 光ピックアップ装置
１９ キャップ
【発明の属する技術分野】
本発明は、光回折素子およびその製造方法、ならびにその光回折素子を用いた光ディスクを再生する光ピックアップ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、光ディスクは、音楽、映像、データなどを記録するメディアとして一般に広く用いられている。この光ディスクを記録再生する装置は数多く開発されており、その中でも光ピックアップ装置は、その小型化、集積化、高性能化が望まれている。
【０００３】
出願人らは、小型化、集積化を目指した、図９に示すような光ピックアップ装置３００を提案している。光ピックアップ装置３００は、ステム３０１と、ステム３０１上に設けられた光源である半導体レーザ３０２と、ステム３０１を覆うキャップ３０３と、キャップ３０３上に取付けられた光透過性基板３０４と、光透過性基板３０４の上に取付けられた半波長板３０５と、半波長板３０５の上に取付けられたビームスプリッタ３０６と、半導体レーザ３０２から出射される光ビームを平行光にするコリメートレンズ３０７と、コリメートレンズ３０７からの平行光を光磁気記録媒体３０９上に集光する対物レンズ３０８と、ステム３０１上に配置されておりビームスプリッタ３０６で分岐された光磁気記録媒体３０９からの反射光を検出する光検出器３１０から構成されている。
【０００４】
ビームスプリッタ３０６は、ガラス材料から成る第１の部材３１５と、複屈折材料から成る第２の部材３１６から構成されており、第１の部材３１５および第２の部材３１６の境界面には、偏光分離膜が形成されている。
【０００５】
光透過性基板３０４には、第１の回折素子３１２および第２の回折素子３１１が作製され、光回折素子３１７を形成している。
【０００６】
半導体レーザ３０２から出射された光ビームは、第１の回折素子３１２を通過して、透過光（メインビーム）と±１次回折光（サブビーム）の３本の光ビームに分離され、半波長板３０５を通過し、ビームスプリッタ３０６の第１の面３１３および第２の面３１４で反射され、コリメートレンズ３０７および対物レンズ３０８を通過して、光磁気記録媒体３０９上に集光される。
【０００７】
光磁気記録媒体３０９で反射された光ビームは、ビームスプリッタ３０６の第２の面３１４で、第１の部材３１５の屈折率と第２の部材３１６の常光および異常光屈折率との比によって定められる屈折角で、常光と異常光に分離され、その下に配置されている第２の回折素子３１１にその分離された６本のビームが入射する。
【０００８】
図１０は、光透過性基板３０４に第１の回折素子３１２および第２の回折素子３１１が形成されている光回折素子３１７の平面図である。図１０に示すように、第２の回折素子３１１は、第１〜第３の領域３１１ａ〜３１１ｃに分割されており、第２の回折素子３１１に入射した６本のビームは、さらに透過光と回折光の１８本のビームに分離され、光検出器３１０上に集光される。
【０００９】
図１１は、光検出器３１０上での集光スポットを示した図である。第２の回折素子３１１を透過した６本のビームのうち、メインビームの常光成分は光検出部３１０ｆに、メインビームの異常光成分は光検出部３１０ｅに、サブビームの常光成分および異常光成分は光検出部３１０ｇ，３１０ｈにそれぞれ集光される。
【００１０】
第２の回折素子３１１の第１の領域３１１ａにより回折された６本のビームのうち、メインビームの常光成分および異常光成分の２本は、光検出部３１０ｃと光検出部３１０ｄの境界上にそれぞれ集光される。
【００１１】
第２の回折素子３１１の第２の領域３１１ｂにより回折された６本のビームのうち、メインビームの常光成分および異常光成分の２本は光検出部３１０ｂにそれぞれ集光される。
【００１２】
第２の回折素子３１１の第２の領域３１１ｃにより回折された６本のビームのうち、メインビームの常光成分および異常光成分の２本は、光検出部３１０ａにそれぞれ集光される。
【００１３】
光検出部３１０ｃ，３１０ｄから出力される信号の差を演算することにより、ナイフエッジ法に基づくフォーカス誤差信号を、光検出部３１０ｇ，３１０ｈから出力される信号の差を演算することにより、３ビーム法に基づくラジアル誤差信号を、光検出部３１０ａ，３１０ｂから出力される信号の差を演算することにより、いわゆるプッシュ・プル信号を得ることができる。このプッシュ・プル信号は、光磁気記録媒体３０９に蛇行して記録されているアドレス信号を検出するのに用いられる。光磁気信号は、光検出部３１０ｅ，３１０ｆから出力される信号の差を演算することにより得られる。
【００１４】
この光ピックアップ装置３００は、半導体レーザ３０２から出射された光ビームが光磁気記録媒体３０９に至る光路中に、ビームスプリッタ３０６の第１の部材３１５および第１の回折素子３１２以外に、余分な光分岐素子がないので、光利用効率が良い。また、光磁気信号、フォーカス誤差信号、およびラジアル誤差信号を全て共通の光検出器３１０で検出するので、ステム３０１上での光検出器３１０の面積を縮小することができ、光ピックアップ装置３００の小型化、低コスト化を実現することができる。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、光透過性基板に回折素子を形成して光回折素子を作製する場合、リアクティブイオンエッチング装置（以下、ＲＩＥ装置という）を用いる。
【００１６】
図１２は、一般的な回折素子の断面を示している。ピッチとは、回折素子の任意の凹部から隣接する凹部までの幅ｖをいい、溝幅とは、回折素子の凹部の幅ｗをいい、デューティとは、ピッチに対する溝幅の比ｗ／ｖをいい、溝深さとは、凹部の深さｄをいう。
【００１７】
また図５は、デューティを０．５に設定した場合の溝幅の違いによるエッチング時間とエッチング深さの関係を示したグラフである。エッチング時間（ｔ）が同じであっても、溝幅（ｗ0＞ｗ1＞ｗ2）が大きくなるほど、よくエッチングされ、溝深さ（ｄ0＞ｄ1＞ｄ2）は大きく形成される。
【００１８】
さらに図６は、回折素子の溝深さと回折効率の関係を示したグラフである。このグラフより、デューティｗ／ｖをある一定の値、たとえばｗ／ｖ＝０．５とすると、溝深さが大きいほど０次回折効率が減少し、１次回折効率が増加することがわかる。
【００１９】
一方、上述した光ピックアップ装置３００の構成部品である光回折素子３１７の、第１の回折素子３１２および第２の回折素子３１１のピッチは、第２の回折素子３１１に比べて、第１の回折素子３１２の方が大きい。また、それぞれの回折素子のデューティは、０．５である。したがって、それぞれの回折素子の溝幅を比較すると、第１の回折素子３１２の方が大きい。また、それぞれに最適な溝深さを比較すると、第１の回折素子３１２の方が小さい。
【００２０】
したがって、ＲＩＥ装置を用いて、同じ時間だけエッチングを行うことで、光透過性基板３０４に同時に第１の回折素子３１２および第２の回折素子３１１を形成しようとすれば、溝幅が大きい第１の回折素子３１２の方が溝深さは大きく形成されてしまうため、それぞれの回折素子の最適な溝深さを両立することができない。
【００２１】
具体的には、第２の回折素子３１１の溝深さが最適になるようにエッチング時間を調整した場合、第１の回折素子３１２の溝幅は第２の回折素子３１１の溝幅より大きいため、第１の回折素子３１２の溝深さが最適値よりも大きく形成される。したがって、第１の回折素子３１２の１次回折効率が設計値よりも高くなってしまう。すなわち、第１の回折素子３１２で回折された±１次回折光の光量が設計値よりも増加し、第１の回折素子３１２を透過して光ディスク３０９に導かれる透過光の光量が減少する。したがって、信号対雑音比が悪化するため、再生信号品質が悪くなる。
【００２２】
また、逆に、第１の回折素子３１２の溝深さが最適になるようにエッチング時間を調整した場合、第２の回折素子３１１の溝幅は第１の回折素子３１２の溝幅より小さいため、第２の回折素子３１１の溝深さが最適値よりも小さく形成される。その結果、第２の回折素子の１次回折効率が設計値より小さくなってしまう。すなわち、第２の回折素子３１１で回折された±１次回折光の光量が設計値よりも減少し、第２の回折素子３１１を透過する光の光量が増加する。したがって、第２の回折素子３１１で回折され、光検出部３１０ａ〜３１０ｄに導かれる回折光の光量が減少するため、フォーカスサーボ信号およびアドレス信号の品質が悪化し、安定にフォーカシング、アドレッシングを行うことが困難になる。
【００２３】
そのため現状では、両方の回折素子３１１，３１２を最適な溝深さにするために、２プロセスによるエッチングを行っている。すなわち、同時に光透過性基板３０４に回折素子３１１，３１２を形成するのではなく、まず、第１の回折素子３１２のみを形成し、その後、第２の回折素子３１１を形成することで、所望の光回折素子３１７を作製している。
【００２４】
しかしながら、このような製造方法では、作製工程が２倍になり、かつ第１の回折素子３１２および第２の回折素子３１１の位置合わせを精密に行う必要があるので、コストを抑え、量産性を向上させることが困難となる。
【００２５】
本発明の目的は、それぞれの回折素子において最適な回折効率比（１次回折効率：０次回折効率）が得られる光回折素子、およびその光回折素子を１プロセスで作製する光回折素子の製造方法、ならびにその光回折素子を用いた光ピックアップ装置を提供することである。
【００２６】
本発明は、第１の回折素子、および第１の回折素子よりもピッチの小さい第２の回折素子を有する光回折素子であって、
第１の回折素子および第２の回折素子は、一つの光透過性基板に形成され、
デューティは、第２の回折素子よりも第１の回折素子のほうが小さいことを特徴とする光回折素子である。
【００２７】
本発明に従えば、第１の回折素子、および第１回折素子よりもピッチの小さい第２の回折素子が、一つの光透過性基板に形成される。ピッチは、第１の回折素子よりも第２の回折素子のほうが小さい。これに対して、デューティは、第２の回折素子よりも第１回折素子のほうが小さい。したがって各回折素子において最適な回折効率比が得られる。
【００２８】
また本発明は、フォトリソグラフィ技術によって、第１の回折素子および第１の回折素子よりもピッチの小さい第２の回折素子を、一つの光透過性基板に形成した光回折素子を製造する方法であって、
第２の回折素子よりも第１の回折素子のデューティが小さくなるようなフォトマスクを用いて、第１の回折素子および第２の回折素子を、一つの光透過性基板に同時に作製することを特徴とする光回折素子の製造方法である。
【００２９】
本発明に従えば、第１の回折素子、および第１の回折素子よりもピッチの小さい第２の回折素子が、一つの光透過性基板に形成されて、光回折素子が構成される。このような光回折素子を、フォトリソグラフィ技術によって製造する。光回折素子を製造するにあたっては、第２の回折素子よりも第１の回折素子のデューティが小さくなるようなフォトマスクを用いる。そして、第１の回折素子および第２の回折素子を一つの光透過性基板に同時に作製する。したがって各回折素子を１プロセスで作製することができ、しかも各回折素子の溝深さが最適となり、各回折素子において最適な回折効率比が得られる。
【００３０】
また本発明は、前記フォトマスクは、第１の回折素子のデューティが０．５より小さくなるようなフォトマスクであることを特徴とする。
【００３１】
本発明に従えば、第１の回折素子のデューティが０．５より小さくなるようなフォトマスクを用いるので、第１の回折素子の溝深さが最適となる。
【００３４】
また本発明は、光ビームを発生する光源と、
前記光源から放射された光ビームを複数の光ビームに分離する第１の回折素子と、
前記第１の回折素子を通過した光ビームを光記録媒体上に集光する集光手段と、
前記第１の回折素子と前記集光手段との間に配置されたビームスプリッタと、
前記光源と同一のパッケージに配置されている光検出器と、
前記ビームスプリッタにより導かれた前記光記録媒体からの反射光を回折させて前記光検出器へ導く第２の回折素子とを備えた光ピックアップ装置であって、
前記第１の回折素子および前記第２の回折素子が、一つの光透過性基板に形成され、ピッチは、第１の回折素子よりも第２の回折素子のほうが小さく、デューティは、第２の回折素子よりも第１回折素子のほうが小さいことを特徴とする光ピックアップ装置である。
【００３５】
本発明に従えば、第１の回折素子および第２の回折素子は、一つの光透過性基板に形成される。ピッチは、第１の回折素子よりも第２の回折素子のほうが小さい。これに対して、デューティは、第２の回折素子よりも第１回折素子のほうが小さい。したがって各回折素子において最適な回折効率比が得られる。
【００３６】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の一形態である光ピックアップ装置１８の概略図である。この光ピックアップ装置１８は、光磁気記録媒体１１上に記録されている信号を読み出す装置である。
【００３７】
光ピックアップ装置１８は、ステム８と、ステム８の上に配置された光ビームを発生する光源１と、ステム８を覆うキャップ１９と、キャップ１９上に配置され、光透過性基板４に第１の回折素子５および第１の回折素子５と並置して同時に作製されている第２の回折素子６を有する光回折素子１７と、光源１から放射された光ビームを平行光にするコリメートレンズ９と、コリメートレンズ９からの平行光を光磁気記録媒体１１上に集光する対物レンズ１０と、光源１とコリメートレンズ９との間に配置され、等方性材料から成る第１の部材１３と異方性材料から成る第２の部材１２により構成され、第１の部材１３および第２の部材１２を貼合わせた面１４に偏光分離膜を有しているビームスプリッタ２と、ビームスプリッタ２と光源１の間に配置された半波長板３と、ビームスプリッタ２とコリメートレンズ９の間に配置された半波長板１６と、光源１と同一のパッケージに構成されている光検出器７とを含む。
【００３８】
光源１から放射された光ビームは第１の回折素子５を通過して、３本の光ビームに分離され、さらに半波長板３を通過してｓ偏光に変換される。半波長板３を通過した光ビームは、第２の面１５、および第１の面１４で反射され、半波長板１６を通過しｐ偏光に変換され、コリメートレンズ９、対物レンズ１０を通過して光ディスク１１上に集光される。光ディスク１１で反射された光ビームは、対物レンズ１０、コリメートレンズ９、半波長板１６を通過し、第１の面１４で２つの直交する偏光に分離され、さらに半波長板３を通過する。半波長板３を透過した合計６本の光ビームは、上述したように、光透過性基板４上に第１の回折素子５と並置して作製された第２の回折素子６に入射する。
【００３９】
図２は、光回折素子１７の平面図である。光回折素子１７は、一つの光透過性基板４に第１の回折素子５および第２の回折素子６を形成して成る。第１の回折素子５のピッチと第２の回折素子６のピッチを比べると、第１の回折素子５の方が大きく、デューティーは、第２の回折素子６よりも第１の回折素子５の方が小さい。また、第２の回折素子６は、図２に示すように、第１〜第３の領域６ａ〜６ｃに３分割されている。
【００４０】
光検出器７は、第２の回折素子６を透過、回折した光を利用して信号を検出する。図３は、光検出器７上での集光スポットを示した図である。
【００４１】
第２の回折素子６を透過した６本のビームのうち、メインビームの常光成分は光検出部７ｆに、メインビームの異常光成分は光検出部７ｅに、サブビームの常光成分および異常光成分は光検出部７ｇ，７ｈに、それぞれ集光される。
【００４２】
第２の回折素子６の第１の領域６ｃにより回折された６本のビームのうち、メインビームの常光成分は、光検出部７ｃと光検出部７ｄの境界上にそれぞれ集光される。
【００４３】
第２の回折素子６の第２の領域６ｂにより回折された６本のビームのうち、メインビームの常光成分は、光検出部７ｂにそれぞれ集光される。
【００４４】
第２の回折素子６の第３の領域６ａにより回折された６本のビームのうち、メインビームの常光成分は、光検出部７ａにそれぞれ集光される。
【００４５】
光検出器７の光検出部７ｃと７ｄの差を取ることにより、フーコー法に基づくフォーカス誤差信号を、光検出器７の光検出部７ａと７ｂの差を取ることによりアドレス信号を、光検出器７の光検出部７ｅと７ｆの差を取ることにより光磁気信号を、光検出器７の光検出部７ｇと７ｈの差を取ることにより３ビーム法に基づくラジアル誤差信号を、それぞれ検出することができる。
【００４６】
第１の回折素子５は最適なデューティを有するので、最適な回折効率比を得ることができる。したがって、良好な信号対雑音比が得られ、再生信号品質が高い。また、第２の回折素子６も最適なデューティを有するので、最適な回折効率比を得ることができる。したがって、良好なフォーカスサーボ信号およびアドレス信号が得られ、安定にフォーカシング、アドレッシングを行うことができる。
【００４７】
このように、デューティが異なる第１の回折素子５および第２の回折素子６を有する光回折素子１７を光ピックアップ装置１８に使用すれば、光利用効率が良く、かつ量産性に優れ、さらに光ディスクに記録された信号を安定に再生することが可能な光ピックアップ装置１８を提供できる。
【００４８】
次に、光回折素子１７の製造方法について説明する。
図４は、フォトリソグラフィ技術を用いて、光透過性基板４であるガラス基板上に第１の回折素子５および第２の回折素子６を同時に形成し、光回折素子１７を作製する工程を示した図である。
【００４９】
まず工程（ａ）において、スピンコーターにより、ガラス基板上に感光性レジストを均一に塗布した後、プリベークを行う。
【００５０】
次に工程（ｂ）において、それぞれの回折素子５，６のデューティが最適化されたパターンを有するフォトマスクを用いて、ガラス基板上のレジストを露光する。このフォトマスクは、第２の回折素子６については、デューティが０．５になるように設定されている。また、第１の回折素子５については、第２の回折素子６を作製するのに最適な時間でエッチングすれば、第１の回折素子５が最適な回折効率比を得られるようにデューティが設定されている。
【００５１】
次に工程（ｃ）において、露光されたレジストを現像し、ポストベークを行う。ここまでの工程で、ガラス基板上には第１の回折素子５および第２の回折素子６のレジストパターンが形成されている。
【００５２】
次に工程（ｄ）において、ＲＩＥ装置を用いて、第１の回折素子５および第２の回折素子６のレジストパターンが形成されているガラス基板をエッチングする。このエッチング時間は、第２の回折素子６を形成するのに最適なエッチング時間である。
【００５３】
次に工程（ｅ）において、ガラス基板上に残ったレジストを除去、洗浄して、第１の回折素子５および第２の回折素子６を形成する。
【００５４】
上述した図４の工程（ｂ）における、第１の回折素子５のデューティを最適化する方法について以下に説明する。
【００５５】
ここで、デューティ、溝幅、溝深さおよび回折効率の関係を述べると以下のようになる。上述した図５で示すように、同じ時間エッチングした場合、溝幅が小さいほど、溝深さは小さく形成される。また、上述した図６で示すように、デューティが一定、すなわち同一の溝幅である場合には、溝深さが小さいほど０次回折効率は上昇し、１次回折効率は減少する。さらに、同じく上述した図６で示すように、同じ溝深さであっても、デューティを小さくする、すなわち溝幅を小さくすれば、０次回折効率は上昇する。
【００５６】
したがって、このようなデューティ、溝幅、溝深さおよび回折効率の関係に基づいて、最適な回折効率比を得るために、第１の回折素子５のデューティを０．５よりも小さく設定する。
【００５７】
図７は、ピッチがｖ0である回折素子のデューティが０．５である場合（ａ）と、デューティを調整し、０．５未満とした場合（ｂ）に、同じ時間だけエッチングしたときの各回折素子の断面図である。回折素子のデューティを変え、溝幅をｗ0からｗ1に小さくすると、エッチング時間ｔで形成される溝深さは、ｄ0からｄ1へ小さくなる。
【００５８】
このとき、図６に示されるような、デューティが小さくなることによる０次回折効率の上昇と、溝深さが小さくなることによる０次回折効率の上昇との相乗効果によって、デューティを０．５未満に調整した回折素子は、デューティが０．５である回折素子と比べて、０次回折効率は上昇、１次回折効率は低下することになる。
【００５９】
図８（ａ）は、図２の光回折素子１７が有する第１の回折素子５の断面図（▲１▼−▲１▼´）であり、図８（ｂ）は、図２の光回折素子１７が有する第２の回折素子６の断面図（▲２▼−▲２▼´）である。第１の回折素子５のピッチはｖ3、第２の回折素子６のピッチはｖ4である。
【００６０】
第２の回折素子６の溝幅をｗ4とし、デューティｗ4／ｖ4を０．５と設定する。一方、第１の回折素子５については、第２の回折素子６を作製するのに最適な時間だけエッチングを行った場合に、第１の回折素子５が最適な回折効率比を得られるように、上述したような関係に基づいてデューティを調整する。この調整に従って、第１の回折素子５の溝幅をｗ3とし、デューティｗ3／ｖ3を０．５より小さく設定する。
【００６１】
このように第２の回折素子のデューティよりも、第１の回折素子のデューティを小さく設定し、これに基づいて作製されたフォトマスクを用いて、フォトリソグラフィ技術により第１の回折素子５および第２の回折素子６を同時に形成する。形成された第１の回折素子５の溝深さはｄ3、第２の回折素子６の溝深さはｄ4となる。第１の回折素子５の溝深さｄ3は、従来の方法によって得られる溝深さと比べて、小さくなっている。
【００６２】
以上のように、第１の回折素子５のデューティを適切に設定し、図６で示されるような、溝幅を小さくしたことによる０次回折効率の上昇と、その溝幅を小さくしたことによって溝深さが小さくなったことによる０次回折効率の上昇との相乗効果を用いることで、回折効率比がともに所定の値であり、ピッチの異なる第１の回折素子５および第２の回折素子６を１プロセスで製造できる。
【００６３】
（実施例）
本発明の製造方法によって、ガラス基板上に第１の回折素子と、第１の回折素子と比べピッチの小さい第２の回折素子を作製した。
【００６４】
第１の回折素子のピッチは２０μｍ、第２の回折素子のピッチは５μｍとし、デューティはそれぞれ０．４５および０．５となるようにフォトマスクを作製した。ガラス基板上にスピンコーターによってレジストを塗布し、このフォトマスクを用いて密着露光し、現像し、ベークした後、エッチングを行った。このようにして、１回のプロセスで作製した第１および第２の回折素子の平均の溝深さを測定したところ、第１の回折素子は０．２５９μｍ、第２の回折素子は０．２５４μｍであった。また、それぞれの回折効率を測定し、回折効率比を算出すると、第１の回折素子は１：１０．５、第２の回折素子は１：９．９であり、ともに最適な回折効率比が得られた。
【００６５】
（比較例）
従来の方法によって、ガラス基板上に第１の回折素子と、第１の回折素子と比べピッチの小さい第２の回折素子を作製した。
【００６６】
第１の回折素子のピッチは２０μｍ、第２の回折素子のピッチは５μｍとし、デューティはそれぞれ０．５となるようにフォトマスクを作製した。実施例と同様に、回折素子を作製し、かかる回折素子の溝深さを測定したところ、第１の回折素子は０．２６１μｍ、第２の回折素子は０．２５４μｍであった。また、それぞれの回折効率を測定し、回折効率比を算出したところ、第１の回折素子は１：８．２、第２の回折素子は１：９．９であり、第２の回折素子は最適な回折効率比が得られたが、第１の回折素子は最適な回折効率比が得られなかった。
【００６７】
上述した方法では、第１の回折素子のデューティを変更することで、第２の回折素子を作製するのに最適な時間でエッチングした場合でも、第１の回折素子の回折効率比が最適になるようにフォトマスクを設計しているが、第１の回折素子の露光にハーフトーンフォトマスクを用い、第２の回折素子の露光には通常のフォトマスクを用いることで、それぞれの回折素子が最適な回折効率比を有するように作製することもできる。
【００６８】
ガラス基板上に形成されたフォトレジストを露光する際、第２の回折素子には光透過部の透過率が１００％である通常のフォトマスクを、第１の回折素子には光透過部の透過率が１００％よりも小さいフォトマスクを用いる。このようなフォトマスクを用いて露光し、その後現像すれば、第２の回折素子の露光された部分のフォトレジストは全て剥離されるが、第１の回折素子の露光された部分のフォトレジストは全て剥離されず、残存する。この状態で、第１の回折素子および第２の回折素子のパターンがフォトレジストに転写された光透過性基板をエッチングすると、残存しているフォトレジストにより、第１の回折素子の溝深さは、通常のフォトマスクを用いて露光し、エッチングしたときの溝深さよりも小さくなる。
【００６９】
したがって、それぞれのフォトレジストのエッチングレートと基板のエッチングレートを予め測定しておき、それらのレートから第１の回折素子の露光に使用するフォトマスクの光透過部の透過率を１００％より小さく設定する。このように光透過部の透過率を１００％より小さく設定したフォトマスクを、第１の回折素子の作製に用いれば、第２の回折素子に最適な溝深さを与える時間でエッチングを行っても、第１の回折素子の溝深さは最適値となり、回折効率比も所定の値にすることができる。
【００７０】
上述したハーフトーンフォトマスクを用いた光回折素子の製造方法によって、第１の回折素子および第２の回折素子を作製すれば、ガラス基板上に、最適な回折効率比を有する複数の回折素子を１プロセスで作製することが可能となる。
【００７１】
なお、透過型の光回折素子を例にとり、本発明の光回折素子の製造方法を説明したが、反射型の光回折素子にも適用できる。
【００７２】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、各回折素子のデューティを、ピッチに対応して最適となるようにすることができる。したがって各回折素子において最適な回折効率比を得ることができる。
【００７３】
また本発明によれば、各回折素子を１プロセスで作製することができ、しかも各回折素子の溝深さが最適となり、各回折素子において最適な回折効率比が得られる。各回折素子を１プロセスで作製できるので、精度よく、かつ安価に各回折素子を作製できる。
【００７４】
また本発明によれば、第１の回折素子のデューティが０．５より小さくなるようなフォトマスクを用いるので、第１の回折素子の溝深さが最適となる。したがって、第１の回折素子において最適な回折効率比が得られる。
【００７６】
また本発明によれば、第１の回折素子および第２の回折素子は、一つの光透過性基板に形成される。各回折素子のデューティは、ピッチに対応して最適となるようにすることができる。したがって各回折素子において最適な回折効率比を得ることができる。このような各回折素子を用いることによって、光の利用効率がよく、かつ光ディスクに記録された信号を安定に再生することができる光ピックアップ装置を提供できる。また、１プロセスで第１および第２の回折素子を作製できるので、量産性に優れ、安価な光ピックアップ装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態である光ピックアップ装置１８の構成を示す図である。
【図２】光回折素子１７の平面図である。
【図３】本発明の実施の一形態である光ピックアップ装置１８の光検出器７上での集光スポットを示した図である。
【図４】光回折素子１７の作製工程を示した図である。
【図５】回折素子の溝幅の違いによるエッチング時間とエッチング深さの関係を示したグラフである。
【図６】回折素子の溝深さと回折効率の関係を示したグラフである。
【図７】回折素子のデューティ調整前後の断面を示した図である。
【図８】光回折素子１７に形成されている第１の回折素子５および第２の回折素子６の断面図である。
【図９】従来の光ピックアップ装置３００の構成を示す図である。
【図１０】従来の光ピックアップ装置３００が有する光回折素子３１７の平面図である。
【図１１】従来の光ピックアップ装置３００の光検出器３１０上での集光スポットを示した図である。
【図１２】一般的な回折素子の断面図である。
【符号の説明】
１ 光源
２ ビームスプリッタ
３ 半波長板
４ 光透過性基板
５ 第１の回折素子
６ 第２の回折素子
７ 光検出器
８ ステム
９ コリメートレンズ
１０ 対物レンズ
１１ 光磁気記録媒体
１２ 第２の部材
１３ 第１の部材
１４ 第１の部材と第２の部材の接合面
１５ 反射面
１６ 半波長板
１７ 光回折素子
１８ 光ピックアップ装置
１９ キャップ
Claims (4)
- 第１の回折素子、および第１の回折素子よりもピッチの小さい第２の回折素子を有する光回折素子であって、
第１の回折素子および第２の回折素子は、一つの光透過性基板に形成され、
デューティは、第２の回折素子よりも第１の回折素子のほうが小さいことを特徴とする光回折素子。 - フォトリソグラフィ技術によって、第１の回折素子および第１の回折素子よりもピッチの小さい第２の回折素子を、一つの光透過性基板に形成した光回折素子を製造する方法であって、
第２の回折素子よりも第１の回折素子のデューティが小さくなるようなフォトマスクを用いて、第１の回折素子および第２の回折素子を、一つの光透過性基板に同時に作製することを特徴とする光回折素子の製造方法。 - 前記フォトマスクは、第１の回折素子のデューティが０．５より小さくなるようなフォトマスクであることを特徴とする請求項２記載の光回折素子の製造方法。
- 光ビームを発生する光源と、
前記光源から放射された光ビームを複数の光ビームに分離する第１の回折素子と、
前記第１の回折素子を通過した光ビームを光記録媒体上に集光する集光手段と、
前記第１の回折素子と前記集光手段との間に配置されたビームスプリッタと、
前記光源と同一のパッケージに配置されている光検出器と、
前記ビームスプリッタにより導かれた前記光記録媒体からの反射光を回折させて前記光検出器へ導く第２の回折素子とを備えた光ピックアップ装置であって、
前記第１の回折素子および前記第２の回折素子が、一つの光透過性基板に形成され、ピッチは、第１の回折素子よりも第２の回折素子のほうが小さく、デューティは、第２の回折素子よりも第１回折素子のほうが小さいことを特徴とする光ピックアップ装置。
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