JP4283621B2 - 偏光分離素子の作製方法、偏光分離素子および光ピックアップ装置 - Google Patents

Description

本発明は、偏光分離素子の作製方法、および前記作製方法を用いて作製された偏光分離素子、およびその偏光分離素子を用いた光ピックアップ装置に関する。

光ディスク用の光ピックアップ装置では、光源から出射され光ディスクに入射される入射光束と、光ディスクにより反射され光ディスクの情報を帯びた戻り光束（情報信号）とを分離して、戻り光束（情報信号）を効率良く光検出手段（例えば多分割フォトダイオード等の受光素子）に導くために、偏光分離素子が用いられている。従来は偏光分離素子として、プリズムを接着したビームスプリッタがλ／４波長板との組み合わせで用いられていたが、光ピックアップ装置の小型化、低コスト化の要求に答えるため、ビームスプリッタの代わりに薄型化が可能な「複屈折回折格子型の偏光分離素子」が提案されている。

例えば直交する2つの偏光成分を分離する偏光分離素子として、透明基板上に入射光の異なる振動面に対し屈折率が異なる有機複屈折膜を接着し、この有機複屈折膜表面に周期的な凹凸格子からなる回折格子を形成した偏光分離素子が提案されている（特許文献１参照）。なお、有機複屈折膜としては、延伸した有機高分子膜が用いられている。
この偏光分離素子では、接着剤を用いて有機複屈折膜を透明基板に接着しているが、有機複屈折膜を透明基板へ接着する際に、回折格子を透過する光束に対して格子面内で光路長を一定とするためには、接着剤層の厚さを均一にして有機屈折膜表面を平坦化する必要がある。また、接着剤層に気泡が入ると、入射光束や出射光束が気泡によって散乱されて回折効率が低下するため、気泡を巻きこまないような接着法が必要となる。
以上の点から、透明基板へ有機複屈折膜を接着する方法としては、例えば貼り合せ光ディスクの作製工程で用いられているスピンナー法が適していると考えられる。

ここで、スピンナー法による貼り合せ光ディスクの作製工程の一例を図７に基づいて説明する。
まず、図７（ａ）に示すように、第１の基板５１のハブ５１Ａをスピンテーブル５２のセンターピン５３にさし込み、スピンテーブル５２を回転させながら第１の基板５１にディスペンサー５４を用いて紫外線硬化型接着剤５５を滴下する。
次に図７（ｂ）に示すように、第１の基板５１の周辺部まで接着剤５５が広がったらスピンテーブル５２の回転を停止する。
次に図７（ｃ）に示すように、第２の基板５６のハブ５６Ａをスピンテーブル５２のセンターピン５３にさし込み、第１の基板５１と第２の基板５６を接触させる。
次に図７（ｄ）に示すように、スピンテーブル５２を回転させ、余分な接着剤を振り切り接着剤層５５の厚さを一定にする。
その後、図７（ｅ）に示すように、スピンテーブル５２の回転を停止し、紫外線（ＵＶ）を照射して接着剤層５５を硬化し、貼り合せ光ディスクを完成させる。

ここで図７（c）の工程の詳細を図８に示す。図８に示すように、第１の基板５１のハブ５１Ａとセンターピン５３が接着されることを防ぐため、ハブ近傍では紫外線硬化型接着剤が塗布されていない領域５１Ｂがあり、第２の基板５６を載置して第１／第２の基板を高速回転する時に接着剤をハブまで広げている。例えば特許文献２ではセンターピンから真空吸引を行って接着剤を広げる方法が提案されており、特許文献３ではスタンパークランプ溝の外縁を光ディスクの中心から１３ｍｍ以内とし、接着剤をスタンパークランプ溝内には充填しない構造が提案されている。

一般に貼り合せ光ディスクでは約０．６ｍｍのポリカーボネート基板やＰＭＭＡ基板同士を接着しているが、用いられる基板が比較的厚いため基板を剛体として取り扱うことができる。そのため第１の基板に第２の基板を載置するとと、ハブ近傍の接着剤が塗布されていない領域では第１の基板と第２の基板間で隙間ができるか、あるいは弱い吸着のみが起こる。そのため第１／第２の基板を高速回転させると、接着剤をハブまで広げることができる。
また、剛体であるため、第１の基板に載置した後でも第２の基板は平坦性が良く、第１／第２の基板を高速回転させると光ディスクの表面を完全に平坦化することができる。

特開２０００−７５１３０号公報 特開２００１−２５０２８８号公報 特開平１１−２４２８３０号公報

しかしながら、上記の方法を偏光分離素子の有機複屈折膜の接着に用いる場合、以下のような問題が発生していた。
本発明の目的とする偏光分離素子は透明基板（例えばガラス基板）に薄い有機複屈折膜を接着するものである。そのため有機複屈折膜を剛体として取り扱うことは困難であり、接着剤を塗布したガラス基板に有機複屈折膜を載置しただけで、有機複屈折膜表面にはうねりや凹凸が発生し、前記の貼り合せ光ディスクで用いられているスピンナー法をそのまま有機複屈折膜の接着に用いても、有機複屈折膜の表面を完全に平坦化することは困難であった。
また，有機複屈折膜の接着において、光ディスクと同様に基板中心部に接着剤を塗布しない領域を設けた場合、有機複屈折膜は柔軟であるため接着剤が無い領域ではガラス基板と有機複屈折膜は強い吸着を起こし、ガラス基板を高速回転させても、接着剤が塗布されない基板中心部へは接着剤がしみ込みにくく、有機複屈折膜を全面で接着することが困難になる場合が多かった。その結果、偏光分離素子の製造歩留が低下するといった問題があった。
また、有機複屈折膜の表面を平坦化するために高速回転するとき、有機複屈折膜にずれが発生し、最悪の場合、ガラス基板から弾き飛ばされるという問題があった。

本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、偏光分離素子の作製方法において、有機複屈折膜を透明基板に接着する際に回転により有機複屈折膜がずれることなく、平坦性の良い表面を得る接着方法を提供することを目的としている。また、１枚の基板からの取り数を最大にすることを目的としている。さらには、偏光分離素子の作製方法において、有機複屈折膜を透明基板に接着する際に回折格子を形成する面を保護し、かつ平坦性の良い表面を得る方法を提供することを目的としている。
また、本発明は、上記の方法により作製され、従来のプリズムを接着したビームスプリッタよりも小型化が実現でき、波面収差も小さい偏光分離素子を提供することを目的としている。
さらに本発明は、上記の偏光分離素子を用い、従来のプリズムを接着したビームスプリッタを用いた光ピックアップ装置よりも小型化が実現できる光ピックアップ装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明は以下の手段を有する偏光分離素子の作製方法、偏光分離素子および光ピックアップ装置である。
本発明の第１の手段は、透明基板上に入射光の異なる振動面に対して屈折率が異なる有機複屈折膜を接着する工程と、前記有機複屈折膜上に周期的なマスクパターンを形成し、前記マスクパターンを用いて前記有機複屈折膜をエッチングして周期的な凹凸格子からなる回折格子を形成する工程とを有する偏光分離素子の作製方法において、前記接着工程が、透明基板に第１の回転を与えて透明基板全面に紫外線硬化型接着剤を塗布する工程と、該接着剤上に有機複屈折膜を載置する工程と、透明基板に第２の回転を与えて有機複屈折膜表面を平坦化する工程と、第２の回転前もしくは第２の回転中に紫外線を照射して、前記接着剤の硬化範囲の直径をＳ、最終デバイスの長辺をＬとしたとき、Ｓ≦Ｌの範囲を予備硬化する工程と、紫外線を照射して残りの接着剤を硬化する工程と、複数の最終デバイスを切り出す工程とからなることを特徴としている。

本発明の第２の手段は、第１の手段の偏光分離素子の作製方法において、前記接着剤を予備硬化する範囲として、第２の回転前もしくは第２の回転中に有機複屈折膜の回転中心を硬化したことを特徴としている。
本発明の第３の手段は、第１または第２の手段の偏光分離素子の作製方法において、前記接着剤を硬化する際の第２の回転を、第1の回転の最大回転数より小さい回転数としたことを特徴としている。
本発明の第４の手段は、第１〜第３の手段のいずれか一つの偏光分離素子の作製方法において、前記透明基板に第１の回転を与えて透明基板全面に紫外線硬化型接着剤を塗布する工程において、前記有機複屈折膜の回転中心の接着剤厚みが最も薄いことを特徴としている。
本発明の第５の手段は、第１〜第４の手段のいずれか一つの偏光分離素子の作製方法において、前記接着剤は有機複屈折膜の回転中心を硬化した後に有機複屈折膜の外周を硬化したことを特徴としている。
本発明の第６の手段は、第１〜第５の手段のいずれか一つの偏光分離素子の作製方法において、前記接着剤の硬化時、紫外線を遮光する部材を用いて硬化範囲を規定したことを特徴としている。
本発明の第７の手段は、第１〜第６の手段のいずれか一つの偏光分離素子の作製方法において、前記有機複屈折膜は透明基板と接着する面と対向する面に粘着剤を介して保護膜が付いており、前記の紫外線照射の後に有機複屈折膜から保護膜を剥離することを特徴としている。

本発明の第８の手段は、透明基板上に、周期的な凹凸格子からなる回折格子を有する構成の偏光分離素子において、第１〜７の手段のいずれか一つの偏光分離素子の作製方法を用いて作製したことを特徴としている。
また、本発明の第９の手段は、光記録媒体に対して情報の記録、再生または消去を行う光ピックアップ装置において、第８の手段の偏光分離素子を用いたことを特徴としている。

本発明は、偏光分離素子の作製方法において、有機複屈折膜を透明基板に接着する際に有機複屈折膜および透明基板回転前、もしくは有機複屈折膜の移動開始前の低速回転中、有機複屈折膜と透明基板を接着固定することで、有機複屈折膜のずれのない、平坦性の良い表面を得る接着方法を提供することができる。
すなわち本発明では、透明基板上に入射光の異なる振動面に対して屈折率が異なる有機複屈折膜を接着する工程と、前記の有機複屈折膜上に周期的なマスクパターンを形成し、前記のマスクパターンを用いて有機複屈折膜をエッチングして周期的な凹凸格子からなる回折格子を形成する工程とを有する偏光分離素子の作製方法において、前記接着工程を、透明基板に第１の回転を与えて透明基板全面に紫外線硬化型接着剤を塗布する工程と、該接着剤上に有機複屈折膜を載置する工程と、透明基板に第２の回転を与えて有機複屈折膜表面を平坦化する工程と、第２の回転前もしくは第２の回転中に紫外線を照射して、前記接着剤の硬化範囲の直径をＳ、最終デバイスの長辺をＬとしたとき、Ｓ≦Ｌの範囲で、有機複屈折膜の回転中心を予備硬化する工程と、紫外線を照射して残りの接着剤を硬化する工程と、複数の最終デバイスを切り出す工程としたことにより、有機複屈折膜のズレを防止して平坦性の良い表面を得ることができ、その後の工程、特に基板の周辺を固定してデバイス加工する装置でのトラブルを防止でき、工程歩留まりが向上し、デバイスの低コスト化を実現することができる。

さらに本発明では、紫外線を遮光する部材を用いて接着剤の硬化範囲をデバイスより小さくしたことで、予備硬化による不良チップ数を最小限とすることができる。
また、本発明では、有機複屈折膜の透明基板と接着する面と対向する面に粘着剤を介して保護膜を付け、前記の紫外線照射の後に有機複屈折膜から保護膜を剥離することにより、有機複屈折膜を透明基板に接着する際に回折格子を形成する面を保護し、かつ平坦性の良い表面を得ることができる。

さらに本発明では、前記の作製方法で偏光分離素子を作製したことにより、偏光分離素子の波面収差の向上と小型化が可能となる。
さらにまた、本発明では、前記の作製方法で作製した偏光分離素子を用いたことにより、光ピックアップ装置の小型化が可能となる。

以下、本発明に係る偏光分離素子の作製方法、およびその作製方法に用いられる接着装置、および前記作製方法を用いて作製された偏光分離素子、およびその偏光分離素子を用いた光ピックアップ装置の具体的な実施例を、図面を参照して詳細に説明する。

図１および図２に本発明の偏光分離素子の作製方法の一実施例を示す。
まず図１（ａ）に示すように、直径φ１００ｍｍ、厚さ１．０ｍｍのショット製光学ガラスＢＫ７からなる透明基板１をスピンテーブル１０に載せ、真空吸着によってスピンテーブル１０に固定した。その後、スピンテーブル１０を１０〜５０ｒｐｍで回転させながら、透明基板１の中央部にディスペンサー１１を用いて屈折率１．５２のアクリル系紫外線硬化型接着剤２を０．５ｇ滴下し、直径φ２０ｍｍ程度に広げた。
次に図１（ｂ）に示すように、透明基板１上の直径φ５ｍｍ付近にディスペンサー１１でアクリル系紫外線硬化型接着剤２を５〜１０ｇ塗布した後、図１（ｃ）に示すように、スピンテーブル１０を１５０→４００→７００ｒｐｍで回転（第１の回転）させ、透明基板１の全面に紫外線硬化型接着剤２を広げ、その後、スピンテーブル１０の回転を停止した。このように、２段階の接着剤塗布により、接着剤２の厚みは透明基板１の中心が最も薄くなっている。

次に図１（ｄ）に示すように、有機複屈折膜３の中心をスピンテーブル１０の回転中心にほぼ合せ、図示しない載置装置を用いて紫外線硬化型接着剤２の上に直径φ１００ｍｍ、厚さ１００μｍの有機複屈折膜３を載せた。
次に図１（ｅ）に示すように、スピンテーブル１０を回転（第２の回転）させ、第１の回転の回転数４００ｒｐｍより低回転数の３００ｒｐｍで有機複屈折膜３の回転中心に紫外線照射装置１２で紫外線（ＵＶ）を照射した。このときの紫外線照射範囲は、接着剤２の硬化範囲の直径をＳ、最終デバイスの長辺をＬとしたとき、Ｓ≦Ｌである。具体的には、最終デバイスを５ｍｍ角（５ｍｍ×５ｍｍ）の方形状とした場合に、ここでは紫外線遮光装置（紫外線遮光板）１３を用い、５ｍｍ角より小さい、直径φ２ｍｍの範囲のみに波長３６５ｎｍで強度が２０ｍＷ／ｃｍ^２の紫外線を６０秒照射し、接着剤２を予備硬化して有機複屈折膜３を透明基板１に接着固定した。
その後、スピンテーブル１０を４００→７００→１０００ｒｐｍと順次回転を増加させ、未硬化の紫外線硬化型接着剤を振り切り、接着層厚さを基板面内で一定にして有機複屈折膜表面を平坦化した。
次に図１（ｆ）に示すように、スピンテーブル１０を１０００ｒｐｍで回転しながら、紫外線照射装置１２として高圧水銀灯を用いて有機複屈折膜側から有機複屈折膜３の全面に強度４０ｍＷ/ｃｍ^２の紫外線（ＵＶ）を２００秒照射し、接着剤２を硬化させた。

次に、図示を省略するが、有機複屈折膜３を接着した透明基板（以下基板と略す）をスピンテーブル１０から外し、有機複屈折膜上にポジレジストを１．１μｍの厚さに塗布し、９０℃の温度で３０分のプリベークを行った。その後、基板を図示しない縮小投影露光装置（ＮＡ＝０．４５、σ＝０．６、波長；ｉ線）に装着し、１０００周期分の１．５μｍのラインアンドスペースパターンのレチクルを用いて露光を行い、現像液ＮＭＤ−３を用いて現像を行い、１００℃の温度で３０分のポストベークを行い、周期的なレジストパターンを完成させた。その後、前記のレジストパターン上にスパッタ法によってアルミニウム（Ａｌ）を蒸着し、引き続きアセトンを用いてレジストを溶解してＡｌのリフトオフを行い、レジストパターンを反転させたＡｌパターンを完成させた。その後、ＥＣＲ（Electoron Cyclotron Resonance）エッチング装置を用いて酸素ガスを主成分とするエッチングガス雰囲気中で、前記のＡｌパターンを金属マスクにして有機複屈折膜３を深さ４μｍエッチングした。その後、リン酸系のＡｌエッチング液を用いてＡｌパターンを除去し、１０００周期分の凹凸格子からなる回折格子を完成させた。
ここで、図２（ａ）は透明基板１上の有機複屈折膜３に回折格子４を形成した状態を模式的に示している。すなわち図２（ａ）において、有機複屈折膜３の上面には上記の１０００周期分の凹凸格子からなる回折格子４が形成されている。

次に平面加工した直径φ２００ｍｍ、厚み５０ｍｍのステンレス台上に回折格子４を形成した基板１を置き、回折格子面に光学的に等方的なアクリル系紫外線硬化型接着剤（等方性接着剤）５をマイクロシリンジで１．０ｍＬ滴下する。そして図２（ｂ）に示すように、両面を光学研磨した直径φ１００ｍｍ、厚み１ｍｍの対向透明基板（材質；ショット製光学ガラスＢＫ７）８の一面に粘着剤７が塗布されたλ／４波長板６を貼り付け、λ／４波長板６を貼り付けた面を前記のアクリル系紫外線硬化型接着剤（等方性接着剤）５を塗布した基板１面に載せ、さらに対向透明基板８上に光学研磨した光学ガラス（図示せず）を載せて、対向透明基板８に１００ｇｆ／ｃｍ^２の圧力を加え、等方性接着剤５を被接着面全面に広げた。なお、対向透明基板８の被接着面と対向する面には入射光の反射が最小となるよう反射防止膜（図示せず）を形成している。この状態で対向透明基板８を通して紫外光を照射し、等方性接着剤５を硬化し、ウエハー状の偏光分離素子の中間完成体１００を形成した。図２（ｂ）は、回折格子が形成された基板１に等方性接着剤５を介して、λ／４波長板６を貼り付けた対向透明基板８を一体化して形成した中間完成体１００を模式的に示している。
次に図２（ｃ）に示すように、ダイシングソー１４を用いて中間完成体１００をダイシングして５ｍｍ角の大きさの複数の素子（各々の素子が１個の回折格子を有する）を切り出し、複数の偏光分離素子１０１を完成させた。

本実施例の作製方法によると、第１の回転により透明基板１の全面に紫外線硬化型接着剤２が塗布されるので、透明基板１に有機複屈折膜３を載置した際、有機複屈折膜３は全面に渡って接着剤２を介して透明基板表面と接触するので、紫外線照射によって全面接着が可能となる。

なお、本実施例では透明基板１をスピンテーブル１０に固定した後、スピンテーブル１０を回転させながら透明基板１の中央部にアクリル系紫外線硬化型接着剤２を滴下して接着剤を塗布したが、接着剤の塗付方法は本実施例の方法に限定される必要は無く、透明基板１をスピンテーブル１０に固定した後、スピンテーブル１０を停止したまま透明基板１の中央部に接着剤２を滴下し、その後、スピンテーブル１０を回転させて透明基板全面に接着剤２を広げても良い。ただし、回転軸中心部の接着剤の厚みが周辺より厚い場合、接着、硬化後、この部分が最終仕上り寸法を越えてしまい、問題となるため、薄くしておく必要がある。
また、本実施例では、紫外線遮光装置（紫外線遮光板）１３を用いて、直径φ２ｍｍの範囲に紫外線（ＵＶ）を照射して接着剤２を硬化したが、装置コストがアップする等の問題がある場合には、紫外線遮光板の代用として光学レンズを用い、紫外光を整形する方法でもよい。

下記の表１に、従来の方法と本実施例の方法で作製した時の回転工程での有機複屈折膜のズレを観察した評価結果を示す。従来の方法でもずれない回転数があるが、この低速回転では、接着後の有機複屈折膜表面がうねっており、光学デバイスとして使えない。
回折格子面内で光路を一定とするためには、有機複屈折膜表面の平面性を概ね１μｍ以下にすると良いことが本発明者らの検討結果から既に判っており、接着後の平面性を表面粗さ計（タリサーフ）で測定し、５ｍｍ角範囲の平面性が１μｍ未満を○、１μｍ以上を×として表した。このように、本実施例では、有機複屈折膜の回転中心の接着剤を予備硬化したことで、第２の回転工程中、有機複屈折膜がずれたり、振り飛ばされることなく高速回転が可能となり、平面性のよい接着ができた。

図３に本発明の偏光分離素子の作製方法の別の実施例を示す。
まず図３（ａ）に示すように、直径φ１００ｍｍ、厚さ１．０ｍｍのショット製光学ガラスＢＫ７からなる透明基板１をスピンテーブル１０に載せ、真空吸着によってスピンテーブル１０に固定した。その後、スプレー１５を用いて、屈折率１．５８のエポキシ系紫外線硬化型接着剤２を透明基板１にスプレーし、図３（ｂ）に示すように、透明基板１の中心の直径φ１０ｍｍの範囲の厚さが最も薄く、それ以外の厚みが均一となるように基板全面に接着剤２を塗布した。
次に図３（ｃ）に示すように、有機複屈折膜３の中心をスピンテーブル１０の回転中心にほぼ合せながら、載置装置を用いて紫外線硬化型接着剤２の上に直径φ１００ｍｍ、厚さ１００μｍの有機複屈折膜３を載せた。

次に図３（ｄ）に示すように、図示しない紫外線遮光装置を用い、有機複屈折膜３の回転中心の直径φ２ｍｍの範囲に波長３６５ｎｍで紫外線強度２０ｍＷ／ｃｍ^２の紫外線（ＵＶ）を６０秒照射し、回転中心部分の接着剤２Ａを予備硬化して有機複屈折膜３を透明基板１に接着固定した。この時、スピンテーブル１０を静止した状態とした。その後、スピンテーブル１０を１０００〜３０００ｒｐｍで回転させて接着剤を振り切り、接着層厚さを基板面内で一定にして有機複屈折膜３の表面を平坦化した。
その後、図３（ｅ）に示すように、スピンテーブル１０を７００ｒｐｍ程度で回転しながら、有機複屈折膜側から紫外線照射装置１２として高圧水銀灯を用いて、有機複屈折膜３の全面に強度８０ｍＷ／ｃｍ^２の紫外線（ＵＶ）を１００秒照射し、接着剤２を硬化させた。

次に、図示を省略するが、有機複屈折膜３を接着した透明基板（以下基板と略す）をスピンテーブル１０から外し、実施例１と同様にリソグラフィーとエッチングによって回折格子を形成した。ここで、図３（ｆ）は透明基板１上の有機複屈折膜３に回折格子４を形成した状態を模式的に示している。すなわち図３（ｆ）において、有機複屈折膜３の上面には実施例１と同様に１０００周期分の凹凸格子からなる回折格子４が形成されている。

次に実施例１と同様に、平面加工した直径φ２００ｍｍ、厚み５０ｍｍのステンレス台上に回折格子４を形成した基板１を置き、回折格子面に光学的に等方的なアクリル系紫外線硬化型接着剤（等方性接着剤）５をマイクロシリンジで１．０ｍＬ滴下する。そして図３（ｇ）に示すように、両面を光学研磨した直径φ１００ｍｍ、厚み１ｍｍの対向透明基板（材質；ショット製光学ガラスＢＫ７）８の一面に粘着剤７が塗布されたλ／４波長板６を貼り付け、λ／４波長板６を貼り付けた面を前記のアクリル系紫外線硬化型接着剤（等方性接着剤）５を塗布した基板１面に載せ、さらに対向透明基板８上に光学研磨した光学ガラス（図示せず）を載せて、対向透明基板８に１００ｇｆ／ｃｍ^２の圧力を加え、等方性接着剤５を被接着面全面に広げた。なお、対向透明基板８の被接着面と対向する面には入射光の反射が最小となるよう反射防止膜（図示せず）を形成している。この状態で対向透明基板８を通して紫外光を照射し、等方性接着剤５を硬化し、ウエハー状の偏光分離素子の中間完成体１００を形成した。図３（ｇ）は、回折格子が形成された基板１に等方性接着剤５を介して、λ／４波長板６を貼り付けた対向透明基板８を一体化して形成した中間完成体１００を模式的に示している。
次に実施例１の図２（ｃ）に示したように、ダイシングソー１４を用いて中間完成体１００をダイシングして５ｍｍ角の大きさの複数の素子（各々の素子が１個の回折格子を有する）を切り出し、複数の偏光分離素子１０１を完成させた。

本実施例の作製方法によると、スプレー法によって透明基板１の全面に紫外線硬化型接着剤２が塗布されるため、透明基板上では接着剤が無い領域が発生しない。そのため接着剤が塗布された透明基板１に有機複屈折膜３を載置した場合、有機複屈折膜３は全面に渡って接着剤２を介して透明基板表面と接触するので、紫外線照射によって全面接着が可能となる。

また、本実施例では、回転によって有機複屈折膜３や透明基板１に塗布された紫外線硬化型接着剤２に遠心力をかけることによって、紫外線硬化型接着剤２が塗布された透明基板１に有機複屈折膜３を載せた時に発生する有機複屈折膜表面のうねりや凹凸を改善しながら、接着剤を振り切ることができる。そして、その後に紫外線を照射することによって、有機複屈折膜表面のうねりや凹凸を改善した状態で紫外線硬化型接着剤を硬化させるので、有機複屈折膜の接着において平坦性の良い有機複屈折膜表面を得ることができる。このとき、基板と有機複屈折膜の回転中心がＵＶ硬化により接着されているため、回転により有機複屈折膜がずれたり、基板外へ弾き飛ばされることはない。

図４に本発明の偏光分離素子の作製方法のさらに別の実施例を示す。
まず図４（ａ），（ｂ）に示すように、直径φ１００ｍｍ、厚さ１．０ｍｍのショット製光学ガラスＢＫ７からなる透明基板１をロールコーターの移動台１７上に設置し、移動台１７を図中の矢印Ｘ方向に移動しながら、溝のないロール１６を用いて屈折率１．５２のアクリル系紫外線硬化型接着剤２を透明基板１の全面に均一に塗布した。なお、紫外線硬化型接着剤２の塗布膜厚は４０〜８０μｍとした。

次に図４（ｃ）に示すように、紫外線硬化型接着剤２を塗布した透明基板１をスピンテーブル１０上に載せ、真空吸着によってスピンテーブル１０に固定した。その後、有機複屈折膜３の中心を透明基板１の中心にほぼ合せながら、載置装置を用いて紫外線硬化型接着剤２の上に直径１００ｍｍ、厚さ１００μｍの有機複屈折膜３を、保護フィルム１９面を上に接着面を透明基板側になるように載せ、次に外径φ５ｍｍの紫外線照射用ファイバー１８を図示しないギャップ制御装置を用いて接着剤厚みが２０μｍとなるように有機複屈折膜３の回転中心に押し当て、波長３６５ｎｍで紫外線強度２０ｍＷ／ｃｍ^２の紫外線（ＵＶ）を６０秒照射し、中心部分の接着剤２Ａを予備硬化して有機複屈折膜３を透明基板に接着固定した。この時、スピンテーブル１０は静止した状態とした。その後、スピンテーブルを１０００〜３０００ｒｐｍで回転させて接着剤を振り切り、接着層の厚さを基板面内で一定にして有機複屈折膜表面を平坦化した。

次に図４（ｄ）に示すように、回転を継続しながら、さらに紫外線照射装置１２として高圧水銀灯を用いて、有機複屈折膜３の全面に強度４ｍＷ／ｃｍ^２〜２０ｍＷ／ｃｍ^２の紫外線（ＵＶ）を照射し、接着剤２を硬化させた。なお、紫外線の強度は実施例１、実施例２の１／１０〜１／４としたため、紫外線照射中も紫外線硬化型接着剤２の振り切りが続き、紫外線硬化型接着剤２が完全硬化するまで有機複屈折膜表面の平坦化が進行する。
その後、スピンテーブル１０の回転を停止し、図示しない保護フィルム剥離装置により保護フィルム１９を剥離した後、有機複屈折膜３を接着した透明基板（以下基板と略す）をスピンテーブル１０から外し、実施例１と同様にリソグラフィーとエッチングによって回折格子を形成した。ここで、図４（ｅ）は透明基板１上の有機複屈折膜３に回折格子４を形成した状態を模式的に示している。すなわち図４（ｅ）において、有機複屈折膜３の上面には実施例１と同様に１０００周期分の凹凸格子からなる回折格子４が形成されている。

次に実施例１と同様に、平面加工した直径φ２００ｍｍ、厚み５０ｍｍのステンレス台上に回折格子４を形成した基板１を置き、回折格子面に光学的に等方的なアクリル系紫外線硬化型接着剤（等方性接着剤）５をマイクロシリンジで１．０ｍＬ滴下する。そして図４（ｆ）に示すように、両面を光学研磨した直径φ１００ｍｍ、厚み１ｍｍの対向透明基板（材質；ショット製光学ガラスＢＫ７）８の一面に粘着剤７が塗布されたλ／４波長板６を貼り付け、λ／４波長板６を貼り付けた面を前記のアクリル系紫外線硬化型接着剤（等方性接着剤）５を塗布した基板１面に載せ、さらに対向透明基板８上に光学研磨した光学ガラス（図示せず）を載せて、対向透明基板８に１００ｇｆ／ｃｍ^２の圧力を加え、等方性接着剤５を被接着面全面に広げた。なお、対向透明基板８の被接着面と対向する面には入射光の反射が最小となるよう反射防止膜（図示せず）を形成している。この状態で対向透明基板８を通して紫外光を照射し、等方性接着剤５を硬化し、ウエハー状の偏光分離素子の中間完成体１００を形成した。図４（ｆ）は、回折格子が形成された基板１に等方性接着剤５を介して、λ／４波長板６を貼り付けた対向透明基板８を一体化して形成した中間完成体１００を模式的に示している。
次に実施例１の図２（ｃ）に示したように、ダイシングソー１４を用いて中間完成体１００をダイシングして５ｍｍ角の大きさの複数の素子（各々の素子が１個の回折格子を有する）を切り出し、複数の偏光分離素子１０１を完成させた。

本実施例の作製方法によると、ロールコーターによって透明基板１の全面に紫外線硬化型接着剤２が塗布されるため、透明基板上では接着剤が無い領域が発生しない。そのため接着剤２が塗布された透明基板１に有機複屈折膜３を載置した場合、有機複屈折膜３は全面に渡って接着剤２を介して透明基板表面と接触するので、紫外線照射によって全面接着が可能となる。

また、本実施例では、回転によって有機複屈折膜３や透明基板１に塗布された紫外線硬化型接着剤２に遠心力をかけることによって、紫外線硬化型接着剤２が塗布された透明基板１に有機複屈折膜３を載せた時に発生する有機複屈折膜表面のうねりや凹凸を改善しながら、接着剤２を振り切ることができる。そして、回転中に紫外線を照射することによって、有機複屈折膜表面のうねりや凹凸を改善した状態で紫外線硬化型接着剤を硬化させるので、有機複屈折膜の接着において平坦性の良い有機複屈折膜表面を得ることができる。このとき、基板と有機複屈折膜の回転中心がＵＶ硬化により接着されているため、回転により有機複屈折膜がずれたり、基板外へ弾き飛ばされることはない。

なお、本実施例では溝の無いロール１６で透明基板１に紫外線硬化型接着剤２を塗布したため、比較的平面性の良い紫外線硬化型接着剤の塗布層が得られたが、溝の付いたロールを用いた場合は接着剤表面に筋状のムラが発生する。その場合は紫外線硬化型接着剤が塗布された透明基板をオーブンを用いて加熱し、紫外線硬化型接着剤の粘度を低下させて接着剤表面の平坦性を改善するのが良い。

以上、本発明に係る偏光分離素子の作製方法と、その作製方法によって作製された偏光分離素子の実施例について説明したが、上記の作製方法で用いられる接着装置としては、透明基板１を保持するスピンテーブル１０と、スピンテーブル１０を回転させるステッピングモーター等からなる回転機構（図示せず）と、透明基板１に紫外線硬化型接着剤２を塗布する塗布機構（ディスペンサー１１、スプレー１５、ロールコーター１６等）と、２本の吸着アーム等によって有機複屈折膜３の両端を保持し、透明基板１上に塗布された紫外線硬化型接着剤上に有機複屈折膜３を載置する載置機構（図示せず）と、透明基板１に紫外線（ＵＶ）を照射する高圧水銀灯やメタルハライドランプ等からなる紫外線照射装置１２等から構成されている。そして、このような構成の接着装置を用いることにより、実施例１〜３で述べた作製方法における接着工程を確実に行うことができる。

図５に本発明による光ピックアップ装置の一実施例を示す。この光ピックアップ装置はＣＤ（コンパクトディスク）系の光ディスク（ＣＤ，ＣＤ−Ｒ，ＣＤ−ＲＷ等）用であり、光源であるレーザーダイオード１１１、偏光分離素子１１２、コリメータレンズ１１３、対物レンズ１１４、光検出器であるフォトダイオード１１５を備えており、偏光分離素子１１２としては、実施例１〜３のいずれかの作製方法で作製された偏光分離素子が用いられる。
このＣＤ系光ディスク用の光ピックアップ装置では、レーザーダイオード１１１から出射された波長７８０ｎｍの光は、偏光分離素子１１２、コリメータレンズ１１３、対物レンズ１１４を通ってＣＤ系の光ディスク１１６を照射する。そしてＣＤ系の光ディスク１１６の記録面からの反射光は戻り光束となり、偏光分離素子１１２で回折されフォトダイオード１１５に導かれ、フォーカス誤差信号、トラック誤差信号、情報信号の検出が行われる。

本実施例の光ピックアップ装置を用い、ＣＤ系の光ディスク１１６としてＣＤ−ＲＷに信号を記録し、その後、同じ光ピックアップ装置で信号の再生を行ったところ、プリズムを接着したビームスプリッタとλ／４波長板を組み合わせた従来のＣＤ系光ディスク用光ピックアップ装置と同等の再生信号出力を得ることができ、本実施例の光ピックアップ装置が従来の光ピックアップ装置と同等の記録／再生特性を持つことが確認できた。
また、本実施例の光ピックアップ装置では、偏光分離素子１１２は実施例１〜３のいずれかの作製方法によって有機複屈折膜３を透明基板１に接着して作製しているので、プリズムを接着したビームスプリッタよりも小さく薄型になっており、かつ偏光分離素子にλ／４波長板６も組み込んでいるため、従来の光ピックアップ装置と比較して小型化・薄型化が実現できている。加えて実施例１〜３のいずれかの作製方法によって作製した偏光分離素子は比較的安価に製造できることから、光ピックアップ装置の低コスト化も実現することができる。

図６に本発明による光ピックアップ装置の別の実施例を示す。この光ピックアップ装置はＤＶＤ（デジタルバーサタイルディスク）系の光ディスク（ＤＶＤ，ＤＶＤ−ＲＯＭ，ＤＶＤ−Ｒ，ＤＶＤ−ＲＷ，ＤＶＤ−ＲＡＭ，Ｓ−ＤＶＤ等）用であり、光源であるレーザーダイオード１１１、偏光分離素子１１２、コリメータレンズ１１３、対物レンズ１１４、光検出器であるフォトダイオード１１５、λ／４波長板１１７を備えており、偏光分離素子１１２としては、実施例１〜３のいずれかの作製方法で作製された偏光分離素子が用いられる。
このＤＶＤ系光ディスク用の光ピックアップ装置では、レーザーダイオード１１１から出射された波長６８０ｎｍの光は偏光分離素子１１２とコリメータレンズ１１３、λ／４波長板１１７、対物レンズ１１４を通った後、ＤＶＤ系の光ディスク１１８を照射する。そして，ＤＶＤ系の光ディスク１１８の記録面からの反射光は戻り光束となり、偏光分離素子１１２で回折されフォトダイオード１１５に導かれ、フォーカス誤差信号、トラック誤差信号、情報信号の検出が行われる。

本実施例の光ピックアップ装置を用い、ＤＶＤ系の光ディスク１１８としてＤＶＤ−ＲＯＭからの情報信号の再生を行ったところ、プリズムを接着したビームスプリッタとλ／４波長板を組み合わせた従来のＤＶＤ系光ディスク用の光ピックアップ装置と同等の信号出力を得ることができ、本実施例の光ピックアップ装置が従来の光ピックアップ装置と同等の再生特性を持つことが確認できた。
また、本実施例の光ピックアップ装置では、偏光分離素子１１２は実施例１〜３のいずれかの作製方法によって有機複屈折膜３を透明基板１に接着した構造をもつので、プリズムを接着したビームスプリッタよりも小さく薄型になっている。その結果、従来の光ピックアップ装置よりも小型化・薄型化が可能となる。さらに実施例１〜３のいずれかの作製方法によって作製した偏光分離素子は比較的安価に製造できることから、光ピックアップ装置をより低コストで作製することが可能となる。

以上に説明した本発明の偏光分離素子の作製方法では、有機複屈折膜を透明基板に接着する際に回転により有機複屈折膜がずれることなく、平坦性の良い表面を得る接着方法を用いているので、有機複屈折膜を用いた偏光分離素子の作製に好適に利用することができる。そして本発明の作製方法で用いる接着装置は、偏光分離素子を作製する際の接着工程に好適に利用できる他、その他の薄膜の基板への接着工程にも好適に利用することができる。
また、本発明の偏光分離素子は、前記の作製方法で作製したことにより、偏光分離素子の波面収差の向上と小型化が可能となり、ＣＤ系光ディスクやＤＶＤ系光ディスク等の光記録媒体の記録、再生に用いられる光ピックアップ装置に好適に利用することができる。
さらにまた、本発明の光ピックアップ装置は、従来の光ピックアップ装置よりも小型化が可能となるので、小型でポータブルな光ディスクドライブ装置や、携帯用パーソナルコンピュータ等に搭載する光ディスクドライブ装置などに好適に利用することができる。

本発明の偏光分離素子の作製方法の一実施例を示す工程説明図である。 図１に示す作製工程の続きを示す工程説明図である。 本発明の偏光分離素子の作製方法の別の実施例を示す工程説明図である。 本発明の偏光分離素子の作製方法のさらに別の実施例を示す工程説明図である。 本発明による光ピックアップ装置の一実施例を示す概略構成図である。 本発明による光ピックアップ装置の別の実施例を示す概略構成図である。 従来の貼り合せ光ディスクの作製方法の一例を示す工程説明図である。 図７（c）の工程の詳細を示す説明図である。

符号の説明

１：透明基板
２：紫外線硬化型接着剤
３：有機複屈折膜
４：回折格子
５：等方性接着剤
６：λ／４波長板
７：粘着剤
８：対向透明基板
１０：スピンテーブル
１１：ディスペンサー
１２：紫外線照射装置
１３：紫外線遮光装置（紫外線遮光板）
１４：ダイシングソー
１５：スプレー
１６：ロール（ロールコーター）
１７：移動台
１８：紫外光照射用ファイバー
１９：保護フィルム
１０１，１１２：偏光分離素子
１１１：レーザーダイオード
１１３：コリメータレンズ
１１４：対物レンズ
１１５：フォトダイオード
１１６：ＣＤ系光ディスク（光記録媒体）
１１８：ＤＶＤ系光ディスク（光記録媒体）

Claims (9)

1. 透明基板上に入射光の異なる振動面に対して屈折率が異なる有機複屈折膜を接着する工程と、前記有機複屈折膜上に周期的なマスクパターンを形成し、前記マスクパターンを用いて前記有機複屈折膜をエッチングして周期的な凹凸格子からなる回折格子を形成する工程とを有する偏光分離素子の作製方法において、
   前記接着工程が、透明基板に第１の回転を与えて透明基板全面に紫外線硬化型接着剤を塗布する工程と、該接着剤上に有機複屈折膜を載置する工程と、透明基板に第２の回転を与えて有機複屈折膜表面を平坦化する工程と、第２の回転前もしくは第２の回転中に紫外線を照射して、前記接着剤の硬化範囲の直径をＳ、最終デバイスの長辺をＬとしたとき、Ｓ≦Ｌの範囲を予備硬化する工程と、紫外線を照射して残りの接着剤を硬化する工程と、複数の最終デバイスを切り出す工程とからなることを特徴とする偏光分離素子の作製方法。
2. 請求項１記載の偏光分離素子の作製方法において、
   前記接着剤を予備硬化する範囲として、第２の回転前もしくは第２の回転中に有機複屈折膜の回転中心を硬化したことを特徴とする偏光分離素子の作製方法。
3. 請求項１または２記載の偏光分離素子の作製方法において、
   前記接着剤を硬化する際の第２の回転を、第１の回転の最大回転数より小さい回転数としたことを特徴とする偏光分離素子の作製方法。
4. 請求項１〜３のいずれか一つに記載の偏光分離素子の作製方法において、
   前記透明基板に第１の回転を与えて透明基板全面に紫外線硬化型接着剤を塗布する工程において、前記有機複屈折膜の回転中心の接着剤厚みが最も薄いことを特徴とする偏光分離素子の作製方法。
5. 請求項１〜４のいずれか一つに記載の偏光分離素子の作製方法において、
   前記接着剤は有機複屈折膜の回転中心を硬化した後に有機複屈折膜の外周を硬化したことを特徴とする偏光分離素子の作製方法。
6. 請求項１〜５のいずれか一つに記載の偏光分離素子の作製方法において、
   前記接着剤の硬化時、紫外線を遮光する部材を用いて硬化範囲を規定したことを特徴とする偏光分離素子の作製方法。
7. 請求項１〜６のいずれか一つに記載の偏光分離素子の作製方法において、
   前記有機複屈折膜は透明基板と接着する面と対向する面に粘着剤を介して保護膜が付いており、前記の紫外線照射の後に有機複屈折膜から保護膜を剥離することを特徴とする偏光分離素子の作製方法。
8. 透明基板上に、周期的な凹凸格子からなる回折格子を有する構成の偏光分離素子において、
   請求項１〜７のいずれか一つに記載の偏光分離素子の作製方法を用いて作製したことを特徴とする偏光分離素子。
9. 光記録媒体に対して情報の記録、再生または消去を行う光ピックアップ装置において、
   請求項８に記載の偏光分離素子を用いたことを特徴とする光ピックアップ装置。

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