JPS6377079A - 表面レリ−フ型ホログラムの作製法 - 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】 〔概要〕 二光束干渉露光でレジストパターンを作成して原始原盤
とし、この原始原盤を型にしてホトポリマパターンを形
成してスタンパＡとし、このスタンパＡを型にしてパタ
ーン形状の反転したスタンパＢを形成し、両スタンパＡ
、Ｂによって、２種類のホトポリマ表面レリーフ型ホロ
グラムを複製することにより、良質の表面レリーフ型ホ
ログラムを大冊生産可能とする。

〔産業上の利用分野〕

近年ホログラムを応用した光デバイスの開発が盛んであ
る。特に表面レリーフ型ホログラムは、先便用効率が７
０％以上と高く、かつ複製が可能であることから、安価
なデバイスを提供するのに適している。本発明は、この
ような要望を満たすために、良質の表面レリーフ型ホロ
グラムを生産性良く作製する方法に関する。

〔従来の技術〕

表面レリーフ型ホログラムの光学的特性は、同ホログラ
ムのレリーフ形状に左右される。従って、デバイス側か
ら要求される性能を満足させるには、レリーフ形状を制
御する必要がある。そのために、各種形状の表面レリー
フ型ホログラムを得るには、露光・現像条件等をそのつ
ど変えることで実現している。

第５図、第６図は従来の表面レリーフ型ホログラムの作
成方法を示す工程図である。レリーフの線幅の太い表面
レリーフ型ホログラムを得るには、第５図の方法で作成
し、レリーフの線幅の細い表面レリーフ型ホログラムを
得るには、第６図の方法で作成する。第５図において、
まず（ａｌのように、ガラス基板１にホトレジスト２を
塗布し、次いで中）のように、コヒーレント光の二光束
干渉露光を行ない、（Ｃ）のようにレリーフの細いレジ
ストパターン３ａを作成する。

次に（ｄ）のように、前記レジストパターン３ａ上にホ
トポリマ４を注入し、上からガラスなどの透明基板５を
当て、上から紫外線を照射して硬化させる。ぞしてホト
レジストパターン３ａから離型することで、（ｅｌのよ
うな、レリーフの線幅の太い表面レリーフ型のホトポリ
マパターン６ａが得られる。

（Ｃ）〜（ｅｌの工程を繰り返すことで、ホトポリマパ
ターン６ａを量産することができる。

逆にレリーフの線幅の細い表面レリーフ型ホログラムを
得るには、まず第６図（ａ）のように、ガラス基板１に
ホトレジスト２を塗布し、次いで（ｂｌの工程で露光・
現像条件等を変えてコヒーレント光の二光束干渉露光を
行ない、（Ｃ）のようにレリーフの線幅の太いレジスト
パターン３ｂを作成する。

次に（ｄ）のように、前記レジストパターン３ｂ上にホ
トポリマ４を注入し、上からガラスなどの透明基板５を
当て、上から紫外線を照射して硬化させる。そしてホト
レジストパターン３ｂから離型することで、（ｅ）のよ
うな、レリーフの線幅の細い表面レリーフ型のホトポリ
マパターン６ｂが得られる。

（Ｃ）〜（ｅ）の工程を繰り返すことで、ホトポリマパ
ターン６ｂを量産することができる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながらこのような手法では、レリーフ線幅の太い
表面レリーフ型ホログラムを作成する場合も、レリーフ
線幅の細い表面レリーフ型ホログラムを作成する場合も
、そのつど紫外線干渉露光によって原盤となるホトレジ
ストパターン３ａ、　３ｂを作成しなければならない、
原盤を作成するために、コヒーレント光の二光束干渉露
光によりレジストパターンを作成する作業は、クリーン
ルームで細かい作業を要するため、作業性が悪く、設備
・工数が増大し、低コスト化が促進されにくい状況にあ
る。また原盤の作成条件が異なると、転写された製品の
品質が不揃いとなり、均一かつ良質の表面レリーフ型ホ
ログラムを量産することが困難である。

本発明の技術的課題は、表面レリーフ型ホログラムを量
産する場合のこのような問題を解消し、レリーフ形状の
異なる表面レリーフ型ホログラムを安価にかつ均質に量
産可能とすることにある。

〔問題点を解決するための手段〕

第１図は本発明による表面レリーフ型ホログラムの作製
法の基本原理を説明する工程図である。

まず（ａｌのように、基板１にホトレジストを塗布し、
コヒーレント光の二光束干渉露光によりレジストパター
ン３を形成し、これを原始原盤とする。

次にこの原始原盤のレジストパターン３に、（ｂｌのよ
うにホトポリマ４を注入し、透明基板５の上から紫外線
硬化した後、離型して、（ｅ）のようなホトポリマパタ
ーン６を形成する。このホトポリマパターン６の表面に
、（ｄ）のように金属膜７を蒸着することでスタンバＡ
（原始原盤（レジストパターン）３に対して凹凸形状が
反転したパターン）を作製する。このスタンバＡが、量
産用の金型であり、このスタンバＡを利用して、ホトポ
リマを注入し、離型することで、原始原盤のパターン３
と同様な形状の表面レリーフ型ホログラムが量産できる
。

また（ｅ）のように、このスタンバＡにホトポリマ８を
注入して、透明基板９の上から紫外線硬化した後、離型
して、（ｆ）のようなホトポリマパターン１０を形成す
る。このホトポリマパターン１０の表面に、（ｇ）のよ
うに金属膜１１を蒸着してスタンバＢ（原始原盤と同様
のパターン）を作成する。このスタンバＢも、量産用の
金型であり、このスタンバＢを利用して、ホトポリマ１
２を注入し、離型することで、原始原盤のパターン３を
反転した形状の表面レリーフ型ホログラムが量産できる
。

〔作用〕

このように、（＆）のような１つの原始原盤から（ｄ＞
のような金型のスタンバＡを作成し、またこのスタンバ
Ａから（ｇ）のような金型のスタンバＢを作成すること
で、レリーフ形状が全く逆の２種類の金型スタンバＡ、
Ｂを作成している。そしてこの２種類のスタンバＡ、Ｂ
を量産用の原盤とし、ホトポリマを注入してパターン転
写し、２種類のホトポリマパターンを複製するため、１
つの原始原盤から、レリーフ形状が反転した２種類の量
産用スタンバＡ、Ｂを作成し、両スタンパＡＳＢからレ
リーフ形状が反転した２種類の表面レリーフ型ホログラ
ムを量産できる。しかもスタンバＡは、原始原盤３から
ｔ産でき、このスタンバＡからスタンバＢを量産できる
ため、スタンバＡもスタンバＢも大量に作成しておき、
量産用の金型にできるので、安価にかつ均質の表面レリ
ーフ型ホログラムを大量に得ることができる。

〔実施例〕

次に本発明による表面レリーフ型ホログラムの作製法が
実際上どのように具体化されるかを実施例で説明する。

第１図の原始原盤３における基板１やスタンバＡ、Ｂの
基板５．９には、ガラスや合成樹脂が使用される。また
工程（ｄｌ　（ｇｌで蒸着される金属としては、ニッケ
ルやクロムなどが適している。

第２図は本発明による表面レリーフ型ホログラムの作製
法の実施例である。まず工程（ａ）における原始原盤３
を作成するには、Ｈｅ−Ｃｄレーザ（λＣ＝０．３２５
μｍ）の三光束干渉により、ホトレジスト（シソプレイ
社、５１４（１０−３１）膜上に格子３を作製した。次
に工程（ｂｌにおいて、このレジスト格子３に、ホトポ
リマ（三菱油化ファイン、５Ａ１（１０２）４を注入し
、紫外線硬化（照射時間約９０秒）する。

そして離型して、元のレジスト格子３に対して凹凸が反
転したホトポリマ格子６を得る。工程（ｄ）で、このホ
トポリマ格子６にＮｉあるいはＣｒを１（１０人程度蒸
着してスタンバＡを作る。

このスタンバＡに、前記と同じホトポリマ８を注入して
紫外線硬化・離型することによって、元の原始原盤のレ
ジスト格子３と同じ形状の格子１０を複製で得る。この
複製ホトポリマ格子１０に、工程（ｇ）で、Ｎｉあるい
はＣｒを蒸着してスタンバＢを作る。そして、これら２
種類のスタンバＡＳＢを量産用の原盤とし、ホトポリマ
から成る表面レリーフ型ホログラムを大量に複製する。

第３図に各格子形状の走査電子顕微鏡像（ＳＥＭ像）を
示す。（ａ）は、第２図の（ａ）の工程で得られた原始
原盤、（ｄ）は第２図の（ｄｌで得られたスタンバＡ、
（沿は第２図の（ｇ）で得られたスタンバＢである。（
ｈｌは、スタンバＢを原盤にして複製した透過型のホト
ポリマ表面レリーフ型ホログラムである。スタンバＡと
スタンバＢでは、レリーフの凹凸が反転しており、かつ
ほぼ忠実な格子パターンが転写されている。原始原盤３
のレジスト格子の線幅を細くした為、スタンバＢ（原盤
と同形状）から得られる複製品の線幅は、（ｈ）のよう
に逆に太くなる。

尚、ここではスタンバＡ並びにスタンバＢとして、最初
の段階で得られるものを採用したが、両スタンパの複製
から作ったもの、さらにはその複製から作ったものを、
スタンバとして使用することも可能である。

第４図は、格子の線幅と回折特性との相関を説明するも
のである０例えば、λＲ−０，’７８μｍ　（半導体レ
ーザ波長）の時、（ａ）のようにレリーフの線幅が細い
と偏光異方性を示す。すなわちレリーフの溝に平行に直
線偏光を入射した時をＴＥモード、溝に垂直に入射した
時を７Ｍモードとすると、波長が０．７８μｍ付近では
、先便用効率がＴＥモードでは約９０％であるのに対し
、門モードでは約１０％であり、全く逆の特性を示して
いる。

これに対し、（′ｂ）のようにレリーフの線幅が太いと
偏光等方性を示す。すなわち波長のいかんに係わらずＴ
Ｂモードも７Ｍモードも同様な特性を示している。

偏光異方性を示す線幅の細い表面レリーフ型ホログラム
は、光ヘッドにおける偏光分離素子などに応用すること
ができる。一方、偏光等方性を示す線幅の太い表面レリ
ーフ型ホログラムは、Ｐｏｓ用バーコードリーグに使用
されているホログラムスキャナ（ランダム偏光の走査・
集光）等に応用することができる。

〔発明の効果〕

このように、本発明によれば、１つの原盤からレリーフ
形状の反転した２種類のスタンバＡ、　Ｂを作成し、こ
のスタンバＡ、Ｂを原盤として、２種類の表面レリーフ
型ホログラムを複製する。そのため、極めて簡単な作業
工程の下で、性能の異なるホログラムを同時に得ること
ができ、又ホトポリマ法の長所として、１枚のスタンバ
から多数枚（１，（１００枚以上）の複製を短時間のう
ちに得ることができる為、従来に比べ大幅な工数短縮と
コスト低減とが実現できる。また１枚のホトレジストパ
ターンを原始原盤として、２種類のホトポリマホログラ
ムを量産できるので、特性の揃った均質のホログラムが
得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による表面レリーフ型ホログラムの作製
法の基本原理を説明する工程図、第２図は本発明方法の
実施例を示す図、第３図は同実施例において作成された
各格子形状の走査電子顕微鏡像を示す図、第４図は格子
の線幅と回折特性との相関を示す特性図、第５図、第６
図は従来の表面レリーフ型ホログラムの作製法を示す工
程図である。 図において、３はホトレジストパターン（原始原盤）、
４．８はホトポリマ、６．１０はホトポリマパターン、
７．１１は金属蒸着膜、Ａ、Ｂはスタンバをそれぞれ示
す。 特許出願人　　　　　富士通株式会社 復代理人　弁理士　　福　島　康　文 Ｖ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　〜−〜１−　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　−Ｎ−・唄塑−￥ロ幇ξ滌屹 ηＱｇＪ　−Ｋ＜回餐偲・吟べ 巧シ！と１く一〇）イ乍裂チ、 第５図 ぢ方艷ｉト３ｃ）イ乍蔓ｑ立ま（ 第６図 手続主甫正書（方式） 昭和６１年１２月２４日 １、事件の表示　　　特願昭６１−２２３３９７２、発
明の名称　　　表面レリーフ型ホログラムの作製法３、
補正をする者 事件との関係　特許出願人 住　所　　　　神奈川県用崎市中原区上小田中１０１５
番地名称　　（５２２）冨士通株式会社 代表者　山　本　　卓　眞 ４、代理人 住　所　　　　神奈川県川崎市中原区上小田中１０１５
番地富士通株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）、基板（１）にホトレジストを塗布し、コヒーレ
   ント光の二光束干渉露光によりレジストパターン（３）
   を形成する、 次に、該レジストパターン（３）にホトポリマ（４）を
   注入して紫外線硬化した後、離型してホトポリマパター
   ン（６）を形成し、該ホトポリマパターン（６）に金属
   膜（７）を蒸着してスタンパＡを作製する、さらに、該
   スタンパＡにホトポリマ（８）を注入して紫外線硬化し
   た後、離型してホトポリマパターン（１０）を形成し、
   該ホトポリマパターン（１０）に金属膜（１１）を蒸着
   してスタンパＢを作成する、そしてスタンパＡとスタン
   パＢを原盤にして、ホトポリマ（１２）を注入し、パタ
   ーンの反転した２種類のホトポリマパターンの複製を行
   なうことを特徴とする表面レリーフ型ホログラムの作製
   法。
2. （２）、スタンパＡとスタンパＢとから得られたホトポ
   リマの複製パターンに金属膜を蒸着してスタンパＢとス
   タンパＡを作製し、さらにはこのスタンパＢとスタンパ
   Ａとから得られた複製をもとにして、スタンパＡとスタ
   ンパＢを作製するというふうに、任意の段階の複製パタ
   ーンからスタンパを作製して、ホトポリマパターンの複
   製を行なうことを特徴とする特許請求の範囲第（１）項
   記載の表面レリーフ型ホログラムの作製法。