JPH10208279A - 回折光学素子の製造方法及び光ピックアップヘッド装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ０次光×１次光の光利用効率を向上させるこ
とができるブレ−ズ回折光学素子を提供すること。 【解決手段】 基板に塗布されたレジストをピッチ形状
のレジストパタ−ンに形成し、この形成されたピッチ形
状のレジストをマスクとしてエッチングし、このエッチ
ングされた基板に重金属膜を形成し、この溝を埋めるよ
うに上記基板上にレジスト膜を形成し、この溝に対して
所定の入射角をもつようにＸ線を照射し、この溝に残さ
れたレジストパタ−ンから無電解メッキ等により型を製
作し、射出成形により回折光学素子を製作するようにし
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、０次光×（プラス
またはマイナス）１次光の回折効率を向上することがで
きるブレーズ回折光学素子およびその製造方法と、この
製造方法により製造した回折光学素子を搭載した光ピッ
クアップヘッド装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般には、半導体露光技術またはエッチ
ング技術で製作する断面が矩形形状である回折光学素子
が使用されていた。しかしながら、近年断面がブレーズ
形状である回折光学素子の製作に関する特許も頻繁に提
案され始めている。

【０００３】その中では、『ブレーズ化ホログラムの製
造方法および光ヘッド装置：特開平４−１１４１８７
号』では、イオンビームを斜め方向から照射することに
よりブレーズ回折光学素子を製作する試みがなされてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】図３に示すように、光
ピックアップヘッド装置などに使用される回折光学素子
は、一般には往路では０次光を使用し、ディスク記録面
からの反射光である復路では１次光を使用している。図
において、半導体レ−ザ２３から出射されたレ−ザ光
は、回折光学素子２４を通過した後、対物レンズ２２に
よりディスク２１の記録面に収束される。そして、ディ
スク２１の記録面からの反射光は、対物レンズ２２を介
して回折光学素子２４に入射される。そして、この回折
光学素子２４により反射光が−１次光と＋１次光に回折
される。この＋１次光がディテクタ（ＰＤ）２５に入射
される。

【０００５】これまでの矩形の回折光学素子の回折効率
は、例えば０次光に５７％、＋１次光に１７％、−１次
光に１７％というように、±１次光が同等の光量となっ
てしまっていた（図４（ａ）参照）。

【０００６】この結果、０次光５７％×１次光１７％の
光量が実際に使用できる、つまりディテクタ上で受ける
ことができるトータルの光量となる。すなわち、半導体
レ−ザ２３から出射した光の約１０％しかディテクタ２
５上に到達できない。

【０００７】一方、鋸歯状溝を有するブレーズ回折光学
素子では、素子の溝深さをパラメータにすることによ
り、＋１次光と−１次光の比率を制御することができ
（図４（ｂ）参照）、トータルで０次光×（プラスまた
はマイナス）１次光の光量を大きく取ることができる。
そのため、最終的に記録面からの反射光を検出するディ
テクタ上での光量を大きくできるため、光ピックアップ
ヘッド装置に必要とされる光源のパワーに対する負担を
軽減することができる。

【０００８】これまでの矩形回折光学素子から、前項に
示す理由によりブレーズ回折光学素子が使用され始めて
いる。しかしながら、これまでブレーズ回折光学素子を
短時間で効率よく、さらにブレーズ形状に制約を受ける
ことなく製作する方法がなかった。このように有効な製
作方法がなかった理由としては、ブレーズにするための
手法が、レジスト形状と基板の結晶方位に依存するエッ
チングレートの違いを利用した異方性エッチングによる
ものでブレーズの形状が設計値通りに直角三角形状の鋸
歯にならなかったり、前述した特開平４−１１４１８７
号公報にあるように、イオンビームによる局所的な加工
のため、製作に膨大な時間が必要となるためであった。

【０００９】ここでは、ブレーズ回折光学素子を製作す
るプロセスで形成した溝形状をマスクとして使用し、あ
る露光時間に限ってＸ線を照射することにより、これま
でのイオンビームを利用した局所的な加工ではなく、例
えば２０ｍｍ角の領域を一括で露光することができるた
め、製作時間を大幅に短縮することができる。また、エ
ッチングレートの違いを利用した製作方法では、基板の
結晶方位に依存する限定された形状にしか形成できなか
った制約を受けることがなくなった。

【００１０】本発明は上記の点に鑑みてなされたもの
で、その目的は、０次光×１次光の光利用効率を向上さ
せることができる回折光学素子およびその製造方法を提
供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１に係わる回折光
学素子の製造方法は、基板上にレジストを塗布するレジ
スト塗布工程と、このレジスト塗布工程により塗布され
たレジストをピッチ形状のレジストパタ−ンを形成する
レジストパタ−ン形成工程と、このレジストパタ−ン形
成工程で形成されたピッチ形状のレジストをマスクとし
て基板をエッチングするエッチング工程と、このエッチ
ング工程でエッチングされた基板に重金属膜を形成する
重金属膜形成工程と、上記レジストにより溝を埋めるレ
ジスト膜を形成するレジスト膜形成工程と、上記溝に対
して所定の入射角をもつようにＸ線を照射するＸ線照射
工程と、上記溝に残されたレジストパタ−ンから無電解
メッキ等により型を製作し、この型を用いて射出成形に
より回折光学素子を製作する光学素子形成工程とを具備
したことを特徴とする。

【００１２】請求項２に係わる光ピックアップヘッド装
置は、請求項１で製作した回折光学素子を搭載し、光源
から出射する光ビームを本回折光学素子に入射し、０次
光を以て記録面に照射し、その記録面からの反射光を再
度本回折光学素子に入射し、＋１次光または−１次光の
うち回折効率の高い側の光を以てディテクタで受ける光
学系を有することを特徴とする。

【００１３】半導体プロセスによって形成したレジスト
パターンをマスクにして、基板をエッチングによって溝
加工した後、重金属系の膜を形成し、これをマスクとし
て、斜めからＸ線を露光することによりレジストパター
ンをブレーズ化する。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１及び図２を参照して回折光学
素子の製造方法について説明する。まず、図１（Ａ）に
おいて、１１は５インチ〜６インチ程度のシリコン基板
である。まず、このシリコン基板１１上にレジスト塗布
装置等を用いてレジスト１２を塗布する（図１
（Ｂ））。

【００１５】そして、このレジスト１２を光ピックアッ
プヘッド装置に搭載する目的で設計した回折光学素子の
形状（平面図：ピッチ、曲率など）に製作したマスクパ
ターンで露光／現像し、図１（Ｃ）に示すようにレジス
トパターン１２ａを形成する。 そして、このレジスト
パタ−ン１２ａをマスクとして、リアクティブイオンエ
ッチング（ＲＩＥ）等により最も大きいピッチとブレー
ズの傾斜面の角度で決まる必要な深さｄまで基板１１を
図１（Ｄ）に示すようにエッチングする。

【００１６】次に、このレジスト１２ａを剥離した後、
その上にスパッタまたは無電解メッキ等により、重金属
系（Ａｕ，Ｔａ，Ｗ等）の膜１３を図１（Ｅ）に示すよ
うに１μｍ程度の厚さに形成する。

【００１７】次に、図２（Ｆ）に示すように、再度レジ
スト１４を塗布し、レジスト１４により溝１５が埋まる
ように塗布する。そして、図２（Ｇ）に示すように、基
板１１に対してθだけ傾斜させてＸ線を照射させる。こ
のＸ線の照射により図２（Ｈ）に示すように、重金属系
の膜１３をマスクとしてレジスト１４をエッチングす
る。

【００１８】この際に、図５（Ａ）に示すように、Ｘ線
の入射角度θを制御、つまりＸ線の到達する深さｄを制
御することにより、図５（Ｂ）に示すように、ブレ−ズ
にしたレジストパタ−ンを形成する（図２（Ｈ））。

【００１９】次に、無電解メッキ等を施すことにより型
となる材料１６を形成する（図２（Ｉ））。そして、こ
の材料１６を基板１１から剥離する。このようにして、
回折光学素子を製造するための型１７が形成される（図
２（Ｊ））。

【００２０】そして、この型を用いて射出成形または圧
縮成形等により回折光学素子を製造する。なお、上記し
た実施の形態では、Ｘ線を用いて基板１１を露光するよ
うにしたが、電子蓄積リングを光源とするシンクロトロ
ン放射によるＸ線を用いることにより、広がり角の小さ
いＸ線を発生させて利用することで、ブレーズの角度精
度を高めることができる。

【００２１】このように、Ｘ線を利用することにより、
ブレーズを精度よく形成することができる。あらかじ
め、製作した矩形のレジストパターン（その後、重金属
系の膜を形成）をマスク代りとしてＸ線露光することに
より、ブレーズにしたレジストパターンを得ることがで
きる。

【００２２】これまでのエッチングレートを利用した異
方性エッチングのようにブレーズ形状に制約を受けるこ
となく、イオンビーム加工のように非効率的でなく、短
時間で効率よくブレーズ回折光学素子を製作することが
できる。

【００２３】このようにして製作されたブレ−ズ回折光
学素子を用いた光ピックアップヘッド装置について図３
を参照して説明する。図３において、２１は光ディスク
である。この光ディスク２１の裏面には各種情報を記録
する記録面が形成されている。この光ディスク２１と所
定距離隔てて対物レンズ２２が設置されている。この対
物レンズ２２と所定距離隔てて半導体レ−ザ２３が載置
されている。そして、この半導体レ−ザ２３と対物レン
ズ２２との間にブレ−ズ回折光学素子２４が載置されて
いる。

【００２４】さらに、ブレ−ズ回折光学素子２４の斜め
後方に１次光（図中では＋１次光）を検出するためのデ
ィテクタ２５が載置されている。そして、半導体レ−ザ
２３から放たれたレ−ザ光は、ブレ−ズ回折光学素子２
４を通過した後、光ディスク２１の記録面で反射した
後、再度対物レンズ２２を逆方向から通過した後、ブレ
−ズ回折光学素子２４を通過し、その＋１次光はディテ
クタ２５に入射される。そして、このディテクタ２５に
より光量が検出される。そして、ブレ−ズ回折光学素子
２４を利用することにより、ディテクタ２５で受光でき
る光パワ−を大きくすることができ、光ピックアップヘ
ッド装置に必要とされるＬＤ（レ−ザダイオ−ド）のよ
うな光源のパワ−に対する負担を軽減することができ
る。従って、光ピックアップヘッド装置を安価なものと
することができる。また、光源の光出力を小さくできる
ことで熱の発生を抑えることができ、熱による周囲への
悪影響を軽減することができる。

【００２５】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、矩形のレ
ジストパターンに重金属系の膜を形成し、その重金属系
の膜をマスクとしてＸ線露光することにより、精度良く
形成されたブレーズ化したレジストパターンを得ること
ができる。そして、そのレジストパタ−ンから型を製作
し、回折光学素子を製作するようにしたので、光利用効
率の高い回折光学素子を提供することができる。

【００２６】請求項２記載の発明によれば、請求項１で
製作した回折光学素子を搭載することにより、光利用効
率を向上させることができる。これにより、光ピックア
ップヘッド装置に必要とされる例えばＬＤ（レ−ザダイ
オ−ド）のような光源のパワ−に対する負担を軽減する
ことができる。従って、安価な光ピックアップヘッド装
置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係わる回折光学素子の
製造工程を説明するための工程図の一部。

【図２】本発明の一実施の形態に係わる回折光学素子の
製造工程を説明するための工程図の一部。

【図３】本発明の一実施の形態に係わる光ピックアップ
ヘッド装置の光学系の構造を示す図。

【図４】本発明の一実施の形態に係わる回折効率を説明
するための図。

【図５】本発明の一実施の形態に係わるＸ線の入射角度
の決め方を示す図。

【符号の説明】

１１…基板、１２，１４…レジスト、１３…重金属系薄
膜、１６…材料、１７…型。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上にレジストを塗布するレジスト塗
   布工程と、 このレジスト塗布工程により塗布されたレジストをピッ
   チ形状のレジストパタ−ンに形成するレジストパタ−ン
   形成工程と、 このレジストパタ−ン形成工程で形成されたピッチ形状
   のレジストをマスクとして基板をエッチングするエッチ
   ング工程と、 このエッチング工程でエッチングされた基板に重金属膜
   を形成する重金属膜形成工程と、 上記レジストにより溝を埋めるレジスト膜形成工程と、 上記溝に対して所定の入射角をもつようにＸ線を照射す
   るＸ線照射工程と、 上記溝に残されたレジストパタ−ンから無電解メッキ等
   により型を製作し、この型を用いて射出成形により回折
   光学素子を製作する光学素子形成工程とを具備したこと
   を特徴とする回折光学素子の製造方法。
2. 【請求項２】 記録面を有する媒体の記録面に光ビ−ム
   を出射する光源と、 この光源と媒体との中間位置に載置された対物レンズ
   と、 この対物レンズと光源との間に設置された上記請求項１
   で製作された回折光学素子と、 この回折光学素子と上記光源との間の光軸よりずれた位
   置に載置されたディテクタとを具備し、上記光源から出
   射する光ビームを光学回折光学素子に入射し、０次光を
   以て記録面に照射し、その記録面からの反射光を再度上
   記回折光学素子に入射し、＋１次光または−１次光のう
   ち回折効率の高い側の光を以てディテクタで受ける光学
   系を有することを特徴とする光ピックアップヘッド装
   置。