JPH04257801A - 偏光回折素子の製造方法 - Google Patents

偏光回折素子の製造方法

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JPH04257801A
JPH04257801A JP3020123A JP2012391A JPH04257801A JP H04257801 A JPH04257801 A JP H04257801A JP 3020123 A JP3020123 A JP 3020123A JP 2012391 A JP2012391 A JP 2012391A JP H04257801 A JPH04257801 A JP H04257801A
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JP
Japan
Prior art keywords
diffraction grating
photoresist film
etching
glass substrate
diffraction
Prior art date
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Pending
Application number
JP3020123A
Other languages
English (en)
Inventor
Keiji Sakai
啓至 酒井
Katsuhiro Kubo
勝裕 久保
Yukio Kurata
幸夫 倉田
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Filing date
Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は偏光回折素子の製造方法
に係り、詳しくは、光ピックアップに含まれたり、プリ
ンタ、バーコードリーダ等の光走査系等に用いられる高
回折率を有する偏光回折素子の製造方法に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】格子間隔が光の波長程度に形成された回
折格子は偏光特性を有し、入射光を異なる偏光成分の光
束に分離することが知られている。従来、偏光回折素子
の製造に際しては、図10に示すようなガラス等からな
る透光性の基板1の一方の表面にフォトレジスト膜2を
被覆する(図11)。次に、このフォトレジスト膜2に
対して、いわゆる2光束干渉法等の方法により、所定の
格子間隔となるように露光した後、現像処理を施すこと
により、フォトレジスト膜2による回折格子3を有する
偏光回折素子4を作製する(図12)。
【0003】また、図12のように作製された偏光回折
素子4を原盤として、電鋳によりNi等からなるスタン
パ5(図13)を作製した後、このスタンパ5を用いて
、いわゆる2P(Photo Polymer)法また
は成形等により、樹脂製の回折格子3を有する偏光回折
素子6(レプリカ)を作製するようにしても良い(図1
4)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のよう
にして作製された偏光回折素子4または6は、回折格子
3がフォトレジスト材料またはポリメチルメタクリレー
ト(PMMA)等の樹脂で形成されているため、充分な
耐環境性および光学特性が得られにくい問題を有する。
【0005】また、フォトレジスト膜2に対して、2光
束干渉法により露光を行う場合、図15に示すように、
回折格子3の谷部7の幅W、換言すれば格子間隔が大き
い場合は充分な格子厚さTを得ることができるが、図1
6のように、谷部7の幅W’(<W)が小さい場合、格
子厚さT’(<T)が小さくなる問題がある。
【0006】一方、図17に示すように、必要な格子厚
さを得るために、露光量を増加させた場合、例えば、デ
ューティ(谷部7と山部8の幅の比)を50%としたい
場合でも、谷部7の幅が山部8の幅より大きくなり、デ
ューティ比が所望の値からずれる問題がある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明に係る偏光回折素
子の製造方法は、上記の課題を解決するために、透光性
基板上にフォトレジスト膜を形成し、回折格子パターン
を露光することにより、格子間隔が入射光の波長程度で
偏光特性を有する回折格子を形成するようにした偏光回
折素子の製造方法において、上記透光性基板としてガラ
ス基板を使用し、上記回折格子パターンが露光および現
像されたフォトレジスト膜をマスクとしてガラス基板上
に直接エッチングして回折格子を形成するようにしたこ
とを特徴とするものである(請求項1の発明)。
【0008】また、上記エッチングをCF4 、CHF
3 またはC2 F6 等のフッ化炭素系ガスおよびH
2 ガスを混合して形成したイオンビームにより行うよ
うにすることが好ましい(請求項2の発明)。
【0009】
【作用】上記請求項1の発明によれば、ガラス基板上に
直接回折格子をエッチングして設けるようにしたので、
耐環境性および光学特性に優れた偏光回折素子を得るこ
とができる。
【0010】また、請求項2の発明によれば、フッ化炭
素系ガスとH2 ガスの混合ガスによるイオンビームを
用いてエッチングを行うことにより、ガラス基板と、マ
スクとしてのフォトレジスト膜とのエッチングの選択比
を大きくできるため、格子間隔が小さくても充分深くま
でエッチングが可能になり、高アスペクト比の回折格子
を作製できるようになる。
【0011】さらに、選択比が大きいため、マスクであ
るフォトレジスト膜の厚みは小さくても良いから、フォ
トレジスト膜の谷部と山部のデューティを正確に所望の
値に設定して、ガラス基板上に作製される回折格子のデ
ューティも正確に所望の値とすることができる。
【0012】
【実施例】本発明の一実施例について図1ないし図5に
基づいて説明すれば、以下の通りである。図5に示すよ
うに、偏光回折素子11は、例えば、石英ガラス等から
なるガラス基板12の一方の表面に谷部13a・13a
…と山部13b・13b…からなる回折格子13を設け
てなるものである。
【0013】次に、回折格子13の製造手順を説明する
。まず、図1に示すガラス基板12の表面を洗剤、水ま
たは有機溶剤を用いて洗浄する。続いて、図2に示すよ
うに、ガラス基板12の一方の表面に、例えば、スピン
コータを用いてフォトレジスト膜14(例えば、東京応
化社製のTSMR365IB)を形成する。
【0014】次に、2光束干渉法等の方法により、所定
の格子間隔となるように露光を行った後、現像すること
によりフォトレジスト膜14が除去された谷部15a・
15a…と、フォトレジスト膜14が残存する山部15
b・15b…からなる回折格子パターン15を形成する
(図3)。
【0015】次に、この回折格子パターン15をマスク
とし、ArガスまたはCF4 、C2 F6 等のフッ
化炭素系のガスによるイオンビーム(ION BEAM
) をガラス基板12に対して垂直な方向から照射して
エッチングを施す(図4)。なお、図4においては、図
3のガラス基板12およびフォトレジスト膜14を拡大
して示す。
【0016】最後に、不要となったフォトレジスト膜1
4をアセトン等の有機溶剤で除去するか、またはO2 
ガスで灰化除去することにより、図5の偏光回折素子1
1が得られる。
【0017】次に、本発明の他の実施例を説明する。上
記の実施例では、イオンビームとして、Arガスまたは
フッ化炭素系のガスを使用したが、本実施例では、イオ
ンビームとしてCF4 、CHF3 、C2 F6 等
のフッ化炭素系のガスおよびH2 ガスを混合して使用
する。これにより、フォトレジスト膜14に対するガラ
ス基板12のエッチングの選択比が大きくなり、ガラス
基板12のエッチング速度が上昇するので、高アスペク
ト比の回折格子13を得ることができるようになる。
【0018】例えば、図6のように、ガラス基板12上
にフォトレジスト膜14の谷部15a・15a…と山部
15b・15b…により回折格子パターン15を形成し
た後、これをマスクとしてCF4 ガスとH2 ガスと
の混合ガスからなるイオンビームでエッチングする場合
を考える。フォトレジスト膜14の厚みTが0.3μm
の時、CF4 ガスに対するH2 ガスを重量%で5%
混合した混合ガスで30分間エッチングした場合、図7
において、格子間隔Pが0.5μmで格子深さDが1μ
m程度の回折格子13(アスペクト比(D/P)は2)
が得られる。
【0019】上記の例では、デューティは1:1である
が、フォトレジスト膜14による回折格子パターン15
の谷部15aと山部15bのデューティを変化させるこ
とにより、回折格子13のデューティを変化させること
ができる。そして、本実施例ではフッ化炭素系ガスにH
2 ガスを混合してイオンビームを生成することにより
、フォトレジスト膜14に対するガラス基板12のエッ
チングの選択比を大きくできるため、フォトレジスト膜
14の厚みを過度に大きくする必要がない。
【0020】また、フォトレジスト膜14の厚みを小さ
くできるため、格子間隔Pの大小に影響されることなく
適正な露光量で露光を行うことができ、その結果、所望
のデューティでフォトレジスト膜14による回折格子パ
ターン15を形成して、所望のデューティで回折格子1
3を作製することができるようになる。
【0021】上記の偏光回折素子11における透過率と
反射率を図8に示すような測定系で測定した結果を示す
。この測定系は波長780nmのレーザ光を出射する半
導体レーザ32と、コリメートレンズ33と、(1/2
)波長板34と、グラムトムソンプリズム35と、アパ
ーチャ36(φ2mm)と、偏光回折素子11の透過光
および反射光をそれぞれ受光する受光素子37・38と
を備えている。図8の測定系を用い、TM偏光(偏光回
折素子11の回折格子と平行な方向に磁界成分を有する
)とTE偏光(回折格子と平行な方向に電界成分を有す
る)のそれぞれを偏光回折素子11の法線方向に対し5
8°の角度を成して入射させ、透過率と回折率を求めた
結果を表1に示す。但し、回折格子のピッチは0.46
μm、回折格子の深さは1.12μmである。なお、T
M偏光およびTE偏光に対する偏光特性は、(1/2)
波長板34およびグラムトムソンプリズム35をそれぞ
れ45°、90°回転させることにより評価した。
【0022】
【表1】
【0023】以下、上記偏光回折素子11を使用した光
ピックアップを示す。図9に示すように、この光ピック
アップにおいては、半導体レーザ21により出射された
レーザ光がコリメートレンズ22により平行光束とされ
、複合ビームスプリッタ23により楕円ビームがほぼ真
円ビームに変換された後、反射ミラー24を介して集光
レンズ25により光ディスク26上に集光される。
【0024】光ディスク26からの反射光は、集光レン
ズ25、反射ミラー24を介して複合ビームスプリッタ
23に到り、面23aにより直角に反射されて面23b
に到る。この面23bで、面23aからの光の一部が直
角に反射され、集光レンズ26およびシリンドカルレン
ズ27を介して光検出器28上に集光されて、ここで、
フォーカスエラーの検出等が行われる。
【0025】一方、面23bを透過した光は、面23c
で直角に反射され、上記偏光回折素子11で0次回折光
および1次回折光に分離されて集光レンズ30等を介し
光検出器31に到り、ここで、トラッキングエラーの検
出等が行われる。集光レンズ26上の情報の検出は、光
検出器28および31の双方またはそれらの一方で行わ
れる。
【0026】
【発明の効果】本発明に係る偏光回折素子の製造方法は
、以上のように、透光性基板上にフォトレジスト膜を形
成し、回折格子パターンを露光することにより、格子間
隔が入射光の波長程度で偏光特性を有する回折格子を形
成するようにした偏光回折素子の製造方法において、上
記透光性基板としてガラス基板を使用し、上記回折格子
パターンが露光および現像されたフォトレジスト膜をマ
スクとしてガラス基板上に直接エッチングして回折格子
を形成するようにした構成である。
【0027】これにより、ガラス基板上に直接回折格子
をエッチングして設けるようにしたので、耐環境性およ
び光学特性に優れた偏光回折素子を得ることができる。
【0028】また、上記エッチングをCF4 、CHF
3 またはC2 F6 等のフッ化炭素系ガスにH2 
ガスを混合して形成したイオンビームにより行うように
すると、ガラス基板と、マスクとしてのフォトレジスト
膜とのエッチングの選択比を大きくできるため、格子間
隔が小さくても充分深くまでエッチングが可能になり、
高アスペクト比の回折格子を作製できる。
【0029】さらに、選択比が大きいため、マスクであ
るフォトレジスト膜の厚みは小さくても良いから、フォ
トレジスト膜の谷部と山部のデューティを正確に所望の
値に設定して、ガラス基板上に作製される回折格子のデ
ューティも正確に所望の値とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例の偏光回折素子におけるガラス
基板を示す縦断面図である。
【図2】上記ガラス基板にフォトレジスト膜を被覆した
状態を示す縦断面図である。
【図3】上記フォトレジスト膜に回折格子パターンを形
成した状態を示す縦断面図である。
【図4】上記ガラス基板にエッチングを施す状態を示す
縦断面図である。
【図5】上記フォトレジスト膜を除去した状態を示す縦
断面図である。
【図6】本発明の他の実施例においてガラス基板にエッ
チングを施す状態を示す縦断面図である。
【図7】図6のエッチングにより作製された回折格子を
示す縦断面図である。
【図8】上記偏光回折素子における透過率と回折率の測
定系を示す構成図である。
【図9】上記偏光回折素子を含む光ピックアップを示す
構成図である。
【図10】従来の偏光回折素子における基板を示す縦断
面図である。
【図11】図10の基板にフォトレジスト膜を被覆した
状態を示す縦断面図である。
【図12】図11のフォトレジスト膜に回折格子パター
ンを形成してなる偏光回折素子を示す縦断面図である。
【図13】図12の偏光回折素子によりスタンパを作製
する状態を示す縦断面図である。
【図14】図13のスタンパに基づいてレプリカとして
の偏光回折素子を作製する状態を示す縦断面図である。
【図15】従来のフォトレジスト膜による回折格子を示
す縦断面図である。
【図16】フォトレジスト膜による回折格子の谷部が小
さい場合を示す縦断面図である。
【図17】谷部が小さい時に露光量を増加させて露光し
た状態を示す縦断面図である。
【符号の説明】
11  偏光回折素子 12  ガラス基板 13  回折格子 14  フォトレジスト膜

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】透光性基板上にフォトレジスト膜を形成し
    、回折格子パターンを露光することにより、格子間隔が
    入射光の波長程度で偏光特性を有する回折格子を形成す
    るようにした偏光回折素子の製造方法において、上記透
    光性基板としてガラス基板を使用し、上記回折格子パタ
    ーンが露光および現像されたフォトレジスト膜をマスク
    としてガラス基板上に直接エッチングして回折格子を形
    成するようにしたことを特徴とする偏光回折素子の製造
    方法。
  2. 【請求項2】上記エッチングをCF4 、CHF3 ま
    たはC2 F6 等のフッ化炭素系ガスおよびH2 ガ
    スを混合して形成したイオンビームにより行うようにし
    たことを特徴とする請求項1記載の偏光回折素子の製造
    方法。
JP3020123A 1991-02-13 1991-02-13 偏光回折素子の製造方法 Pending JPH04257801A (ja)

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