JPS60181702A - ホログラム回析格子の製造方法 - Google Patents

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】 技術分野 本発明はホログラム記録を利用した回折格子の製造方法
に関し、特に、レーザープリンター用ホログラムスキャ
ナー、ｐｏｓ用バーコードリーダーなどに用いられるホ
ログラム回折格子の製造方法に関する。

従来技術 レーザープリンター、ｐｏｓ用バーコードリーダーなど
の光走査手段としてホログラムスキャナーが提案されて
いる（特開昭５５−１６１２１１号公報、特開昭５８−
１２０２１１号公報７．Ｃど）。

ホログラムスキャナーは、ガラスディスク上にフォトレ
ジストを塗布し、ホログラムを記録し、ついで現像して
所望のパターンの回折格子を形成することにより製造す
ることができる。以前は、フォトレジストのような感光
材料を用いた表面レリーフ型回折格子では、その回折効
率（入射光量に対する回折光量の比率）は理論的にａ　
ａ、　９　％とされていたが、以下の条件を満たすこと
によりこの値を越える高回折効率の回折効率が得られる
ことが補ってきた（特開昭５８−１２０２１１号公＠）
。

ｈ／λ〉０．４ Ｄ／λ＞　１７　（ｎｏ　＋　１　） λ：入射光の波長 ｈ：回折格子の凹凸深さ Ｄ；格子間隔 ｎ：フォトレジストの屈折率 目　的 本発明は、フォトレジストを用いホログラム記録により
、高回折効率を有する回折格子を安定して製造する方法
を提供することを目的とする。

構成 本発明のホログラム回折格子の↓遣方法は、基板にフォ
トレジストを塗布し、ホログラムを記録し、ついで現像
する製造方法において、形成すべき回折格子の凹凸の深
さより０１５μｍ以上厚い膜厚にポジ型フォトレジスト
を塗布することを／ｌｈ徴とする。

以下、本発捜ｊについてさらに詳細に説明する。

ポジ型フォトレジストのガラス基板への塗布は回転スピ
ナーなどの適当な塗布手段により常法により行なうこと
ができるが、本発明では形成すべき回折格子の凹凸の深
さより０．１５μｍ以上、好ましくは０．２μｍ以上厚
い厚さとなるようにフォトレジスト層乞形成゛ｊ−る。

また、膜厚は、０．５〜１０μｍａ度が適当であり、好
ましくは０．６〜２０μｍ程度であり、格子深さ０．３
５〜１２μｍ程度のホログラム格子カタ形成される。フ
ォトレジスト層の厚さが凹凸深さより０．１５μｍ５μ
ｍ以上厚と、部分的なＰｌｖＬ厚のバラツキや現像時の
部分的な過現像により回折効率の低下が発生してしまう
。さらに厚さが薄くなると、サイドエッチ現象が起こり
目的とする回折効率が？３ら誹１なくなる。このようｌ
工現家は、以前から知ら、Ｉｔていた回折効率３３．９
％以下の回折格子では問題とならず、顧リットられるこ
ともなかったが、格子の深さを大きくした高回折効率壓
σ）ホログラム格子の場合は亜安な因子であることが判
った。フォトレジスト層の膜厚は塗布工程を制御１−る
ことにより調節でき、たとえば、フォトレジストとして
シラプレーＡＺ−１３５０（５ｈｉｐｌｅｙ　ａ製ポジ
型フォトレジスト）はナフトキノンジアジド系のもの、
たとえ＋、Ｂ：、フェノール・ノボラック抄１脂と２−
ジアゾ−１−ナフタレノン誘導体を含むもの、ビニル・
フェノール樹脂と２−ジアゾ−１−ナフタレノン誘導体
を含むものなどが好ましい。これらのフォトレジストは
０ＦＰＲ−８００など１７）ＯＦＰＲシリーズ〔東京応
化（株）製〕、シップレーＡＺシリーズ、マイクロホジ
ット２４００　（５ｈｉｐｌｅｙ社製〕、コダックマイ
クロレジスト［Ｋｏｄａｋ社製〕、メルクセレクティブ
レジスト［Ｍｅｒｋ社製〕　などどして入手しうる。フ
ォトレジスト層は必夙によりグリベークすることもでき
ろ。

このようにしてフォトレジスト層を形成したのち、必要
により基板裏面に反射防止膜を重布し、フォトレジスト
にホログラム記録を施す。ホログラム記録は常法により
行なうことができ、たとえば第２図に示すように行なう
ことができる。レーザー光源１１からのレーザー光はビ
ームスプリッタ−１３により分割され、分割されたそれ
ぞれの光束がミラー１５．１５’を経て対物レンズ１７
．１７’により集束され、ピンホール１９．１９’を通
過し、コリメートレンズ２１．２１’で平行光束となり
、ガラス基板２３上のフォトレジスト層２２に重ね合わ
せるように照射されて、２光束の干渉縞がフォトレジス
トに記録される。ついで、このフォトレジストＲ４２２
を現像することにより露光部が溶解除去されて、所望の
格子間隔と格子深さを有する表面レリーフ型の回折格子
が得られる。また、レーザー光源としてはＨｅ−Ｃｄレ
ーザー（４４１，６ｎｍ）やＡｒレニザー（４５７，９
ｎｍ。

４８Ｆ１．Ｏｎｍ　）　などが用いられる。ついで、水
洗、乾燥、ポストベーキングなどの必要な後処理を施す
ことにより本発明の回折格子が得られる。

第３図はこのようにして形成される回折格子についての
概略断面図であり、ガラス基板３１上に回折格子（フォ
トレジストレリーフ）３３が形成されている。この断面
図からも判るように、ＩＣやＬＳＩの製造に用いられる
通常のフォトエツチングの場合と異なり、断面パターン
は基板まで達しておらず、断面形状もほぼ正弦波状であ
る。これはホログラムの製造方法に依存するものであり
、第２図に示すようにレーザー光の物体光と参照光とを
干渉させたときの光強度分布は、フォトレジスト層内で
正弦波状の縞となり、現像するとこの光強度分霊に対応
する形で凹凸の溝が基板上に形成される。格子間隔りは
ホトレジスト上で干渉させられる２光束の相互の角度や
光束の波長により制御することができ、格子深さｈはプ
リベーク条件、露光時間や現像時間、現像液濃度などを
制御することにより制御できる。

第３図は、この工５にして得られたホログラムスキャナ
ーに用いられるホログラムディスク３６について示す概
略平面図であり、ディスク状のガラス基板３７上に回折
格子パターン３９が形成されている。なお、４１は取付
用穴である。本発明では、回折格子の凹凸深さに対して
フォトレジスト層の膜厚を制御することにより回折格子
パターン３９の全幅にわたつ１、はぼ均一の回折効率が
得られる。

また、フォトレジストは感度が高く微細加工が可能であ
るなどの優れた特性を有するものであるが、本来、最終
工程では基板を損なうことなく溶解、除去されるもので
あり、環境下における安定性や経時での劣化は顧りみら
れていなかった。これに対してホログラム回折格子では
フォトレジストパターンは半永久的に使用され、高温多
湿下や結露の起こる環境下での耐湿性も必要である。そ
こで、フォトレジスト層の密着強度、特に耐湿性を改善
して、クラックの発生などを防止する必、要があり、こ
れは基板を前処理してプレコート層を形成し、この層の
上にフォトレジストを塗布することにより達成される。

プレコート層の形成は、シランカップリング材、有機チ
タネート、ヘキサメチルジシラザンの単独あるいは混合
物で処理して薄膜を形成したり、フォトレジスト液によ
り実質的に影響されない樹脂のＰ＆膜を形成することに
より行なわれる。

シランカップリング剤としては以下の一般式で表わされ
るものが、また、有機チタネートとしては以下の一般式
Ｉｌｌまたは（Ｄで表わすものが例示され、これらを単
独であるいは併用して適鮨な溶媒に溶解して塗布すれば
よい。

Ｒ。

Ｒ，Ｏ−Ｓｉ　−０１ζ　ｆｉｌ ＯＲ。

（式中、ＲＩはアルキル基、ビニ／ｌ／　Ｒ１、アミン
基、エポキシ基、メタクリロキシ基などの有機樹脂に結
合可能な基であり、ＯＲ，、ＯＲ。

およびＯＲ４はアルコキシ基、アシロキシ基などの無機
材料に結合可能な基であり、同一でも異なってもよい。

） （式中、Ｒｓ　＋Ｒｅ　、Ｒｔ　＋Ｒ８、Ｒ，１ＲＩＱ
ｌ　ａ、、および”１２　はアルキル基、アリール基ま
たはアシル基を表わし、それぞれ１Ｍｊ−でも異なって
もよい。） ヘキサメチルジシラザンは適当な溶媒に溶かして塗布す
るか、その蒸気中に基板をＩｌ！てことにより処理がな
される。

また、上記樹脂としては、ポリビニルアルコール、アル
キッド樹脂、エポキシ樹脂、エポキシ変性アクリル樹脂
などの熱可紐性ｔ６Ｉｉ脂、硬化性樹脂が例示される。

これら樹脂を、たとえば、溶剤に溶解して塗布し、ある
いはオリゴマーを硬化剤とともに塗布するなどしてガラ
ス基板上に薄膜とすることにエリ、プレコート層が形成
される。

効果 本発明によれば、フォトレジストを用いてホログラム回
折格子を製造するに際し、形成すべき回折格子の凹凸深
さよりホトレジスト層を０．１５μｍ以上厚くなるよう
に形成して、ホログラム記録を行なうことにより、高回
折効率の回折効率であっても所期の同所効率を安定して
実現することができ、しかも回折格子パターンの全域に
亘ってほぼ均一の回折効率が得られる。

本発明の、！Ｊｌ！遣方法はホ胃グラフィー一般、特に
高回折効率のホログラム回折格子の製造に好適であり、
レーザープリンター用ホログラムスキヤナー、ｐｏｓ用
バーコードリーダー、ホログラムレンズ、分光器用の回
折格子、さらには非球面レンズなどの形状計測や振動解
析計測などのホログラム応用４測機器の製造に広く応用
することができる。

実ｂ１ａ例 外径１００龍ダ、穴径３０羽ｇ、厚さ３窮１のガラス基
板上にテトライソプロポキシチタネートのイソプロピル
アルコール溶液を回転スピナーにより塗布し、８０℃で
１０分間オーブンで乾燥してプレコート層を形成した。

ついで、ポジ型フォトレジスト（シラプレー社！［！！
ＡＺ−１３５０）をスピナーで塗布し、９０℃で２５分
間グリベークしたのち、このフォトレジスト層にホログ
ラム位置を施した。。

ホログラム記鍮はＨａ−Ｃｄレーザーヲ用イ、物体光と
参照光とがなす角度を調整して格子本数が２０００本／
朋になるように撮影し、ついで現像液（シラプレー社製
、ＡＺデベロッパー）で１分間現像し、現像後、１３０
℃で３０分間ポストベーキングして表面レリーフ型のホ
ログラム回折格子を形成し、第３図に示した１０個のホ
ログラムを有するホログラムディスクを製造した。

この場合において、フォトレジスト塗布時のスピナー回
転速度を第１表に示したように変化させ、フォトレジス
トの膜厚を調整し、一方、回折格子の凹凸深さが０．６
．５μｍになるように、露光Ｉを調：ｈｉ５１．た。得
られたホログラムディスクのホログラムパターンの２５
ｕ幅に亘ってＨｅ−Ｎｅレーザーで回折効率な迎］定し
、その結果を第１表（第５回〜第９図）に示した。

第１表

【図面の簡単な説明】

ｍ１図はスピナー回転速度と生成膜厚との関係を示すグ
ラフである。 第２図はホログラムの記録方法を示す説明図である。 析３図は本発明で得られる回折格子を示す概略断面図で
ある。 第４図はホログラムディスクを示す概略平面図である。 第５図〜第９図はホログラムパターンの２５間幅に成っ
てのホログラム位置と回折効率の関係を示１グラフであ
る。 １】・・・レーザー光源　１３・・・ビームスプリッタ
−１７，１７’・・・対物レンズ　２１．２１’　・・
・コリメートレンズ２２・・・記録層　２八３１，３７
・・・ガラス基板３３・・・回折格子　３６・・・ホロ
グラムディスク３９・・・回折格子パターン 特許邑願人　株式会社　リ　コ　− 図抑 類２切　究３１ ウス 怖４図 ホＯり゛ツム４■直 手続補正書（方創 昭和５９年６り！！９日 特許庁長官　若　杉　和　夫　殿 １５　事件の表示 昭和５９年特許願第３６２８１号 ２、　発明の名称 ホログラム回折格子の製造方法 ３、　補正をする者 事件との関係　特許出願人 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 （６７４）株式会社リ　コー 代表者　浜　１）　広 ４、代理人 ５、補正指令の日付 昭和５９年５月２９日 ６、　補正の対象

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、　基板にフォトレジストを塗布し、ホログラムを記
   録し、ついで、現像する工程を含むホログラム回折格子
   の製造方法において、形成すぺぎ回折格子の凹凸の深さ
   エリ０．１５μｍ以上厚い１１へμλにポジ型フォトレ
   ジストを塗布することを特徴とするホログラム回折格子
   の製造方法。