(57)【要約】【課題】所望の光学特性を有するホログラム素子を製造するためのホトマスクおよびホログラム素子製造方法、ならびに所望の光学特性を有するホログラム素子を提供する。【解決手段】第１ホトマスク３０は、回折格子が形成される２つ領域に分割されるホログラムを有するホログラム素子をホトリソグラフィー法によって製造するために用いられる。第１ホトマスク３０は、前記ホログラムの各領域の回折格子を形成するための非透光性を有するマスク部３１ａ，３２ａと透光性を有する透光部３１ｂ，３２ｂとをそれぞれ備える第１および第２マスク領域３１，３２が設けられ、２つのマスク領域の透光部の並び方向の配置間隔Ｅ１，Ｅ２が異なるとともに、透光部の並び方向の配置間隔Ｅ１，Ｅ２と透光部の並び方向の幅ｅ１，ｅ２との比ｅ１／Ｅ１，ｅ２／Ｅ２が各マスク領域で互いに異なる。【選択図】      図１
2004170524.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回折格子が形成される複数の領域に分割されるホログラムを有するホログラム素子をホトリソグラフィー法によって製造するために用いられるホトマスクであって、
前記ホログラムの各領域の回折格子を形成するための非透光性を有するマスク部と透光性を有する透光部とを備える複数のマスク領域が設けられ、少なくとも２つのマスク領域の透光部の並び方向の配置間隔が異なるとともに、透光部の並び方向の配置間隔と透光部の並び方向の幅との比が各マスク領域で互いに異なることを特徴とするホトマスク。
【請求項２】
回折格子が形成される複数の領域に分割されるホログラムを有するホログラム素子をホトリソグラフィー法によって製造するために用いられるホトマスクであって、
前記ホログラムの各領域の回折格子を形成するための非透光性を有するマスク部と透光性を有する透光部とを備える複数のマスク領域が設けられ、少なくとも２つのマスク領域の透光部の並び方向の配置間隔が異なるとともに、透光部の配置間隔の小さなマスク領域の透光部の並び方向の配置間隔と透光部の並び方向の幅との比は、透光部の配置間隔の大きなマスク領域の透光部の並び方向の配置間隔と透光部の並び方向の幅との比よりも小さく形成されることを特徴とするホトマスク。
【請求項３】
回折格子が形成される複数の領域に分割されるホログラムを有するホログラム素子をホトリソグラフィー法によって製造するために用いられるホトマスクであって、
前記ホログラムの各領域の回折格子を形成するための非透光性を有するマスク部と透光性を有する透光部とを備える複数のマスク領域が設けられ、少なくとも２つのマスク領域の透光部の並び方向の配置間隔が異なるとともに、各領域における透光部の並び方向の配置間隔に対する透光部の並び方向の幅の比が０．５以下であることを特徴とするホトマスク。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のホトマスクを用いるホトリソグラフィー法によって、ホログラムの回折格子が形成される各領域の１次回折効率が等しくなるような露光量で露光してホログラム素子を製造することを特徴とするホログラム素子製造方法。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれかに記載のホトマスクを用いるホトリソグラフィー法によって、ホログラムの回折格子が形成される格子間隔の小さい領域の１次回折効率が、格子間隔の大きな領域の１次回折効率よりも大きくなるような露光量で露光してホログラム素子を製造することを特徴とするホログラム素子製造方法。
【請求項６】
回折格子が形成される複数の領域に分割されるホログラムを有し、
前記領域のうち少なくとも２つの領域における回折格子の格子間隔は互いに異なるとともに、回折格子の格子間隔に対する溝の並び方向の開口幅の比であるデューティー比が互いに異なることを特徴とするホログラム素子。
【請求項７】
回折格子が形成される複数の領域に分割されるホログラムを有し、
前記領域のうち少なくとも２つの領域における回折格子の格子間隔は互いに異なるとともに、最大の格子間隔となる回折格子の格子間隔に対する溝の並び方向の開口幅の比であるデューティー比が０．５以下、または最小の格子間隔となる回折格子のデューティー比が０．５以上であることを特徴とするホログラム素子。
【請求項８】
回折格子が形成される複数の領域に分割されるホログラムを有し、
前記領域のうち少なくとも２つの領域における回折格子の格子間隔は互いに異なるとともに、各領域の１次回折効率が互いに等しいことを特徴とするホログラム素子。
【請求項９】
回折格子が形成される複数の領域に分割されるホログラムを有し、
前記領域のうち少なくとも２つの領域における回折格子の格子間隔は互いに異なるとともに、ホログラムの各領域に反射防止膜が設けられる状態で、各領域の１次回折効率が互いに等しいことを特徴とするホログラム素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ディスク記録再生装置に搭載される光ピックアップ装置に用いられるホログラム素子の製造に用いられるホトマスク、ホトマスクを用いたホログラム素子製造方法およびホログラム素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コンパクトディスク（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｃ；略称：ＣＤ）およびデジタルバーサタイルディスク（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ；略称：ＤＶＤ）などの光ディスクは、大量の情報を高密度で記録することができるため、映像音響機器およびコンピュータなど多分野にわたって利用されている。
【０００３】
図１５は、従来の光ピックアップ装置１を示す斜視図である。光ピックアップ装置１は、光検出器２、ビームスプリッタ３、コリメータレンズ４、対物レンズ５および光源６で構成される。光源６から出射した光は、ビームスプリッタ３で反射し、コリメータレンズ４を透過して平行光になり、対物レンズ５によって光ディスク１０の情報記録面に集光される。光ディスク１０の情報記録面で反射された光ディスク１０の記録情報を有する信号光は、対物レンズ５およびコリメータレンズ４を透過して、ビームスプリッタ３で反射されて、光検出器２に入射する。
【０００４】
光ディスクに記録される情報を読取る光ディスク記録再生装置に搭載される光ピックアップ装置の再生特性を向上させるために、より多くの再生信号光を光検出器に入射させる必要があり、偏光光学系を採用することによって再生信号の質の向上を図ってきた。近年、受光素子を含む光検出部およびドライブ技術の進歩によって、信号光が弱くても充分な再生特性が得られるようになり、また装置の小形化および低コスト化のニーズが高まってきたために、偏光光学系を採用せずに、より簡素な構成の光学系を採用するようになってきた。その代表的な例として、回折素子を用いて、光源と光検出部とを一体化した集積ユニット光学系がある。
【０００５】
図１６は、他の従来の技術である集積ユニット光学系を用いた光ピックアップ装置１１を示す斜視図である。光ピックアップ装置１１は、大略的には集積ユニット１２および対物レンズ１３を含んで構成される簡素な構成である。前記光ピックアップ装置１１において、集積ユニット１２は、集積ユニット１２から出射する光の光軸と、光ディスク１０の情報記録面とが平行になるように配置される。また前記光ピックアップ装置１１において、コリメータレンズ１４は、集積ユニット１２と対物レンズ１３との間に配置される。またこのような集積ユニット１２を用いる光ピックアップ装置１１は、集積ユニット１２と対物レンズ１３との間に、光ディスク１０の情報記録面に集光される光の光軸が、前記情報記録面に対して垂直になるように、集積ユニット１２から出射する光を偏向するための立上げミラーを配置してもよい。
【０００６】
集積ユニット１２は、ホログラム素子１５と、光源であるレーザ素子１７と、光検出部である受光素子１８とを含んで構成される。ホログラム素子１５には、ホログラム１６が形成される。ホログラム１６は、２つの領域に分割され、各領域には回折格子が形成される。レーザ素子１７から出射した光は、ホログラム素子１５のホログラム１６を透過し、コリメータレンズ１４を透過して、対物レンズ１３によって光ディスク１０の情報記録面に集光される。対物レンズ１３およびコリメータレンズ１４を透過した光ディスク１０からの反射光がホログラム１６に入射して、ホログラム１６の各領域の回折格子によって回折した１次回折光が光検出部１８に入射する。ホログラム１６の一方の領域で回折された反射光は、光ディスク１０のピット情報の検出に用いられ、他方の領域で回折された反射光は、ピット情報の検出および焦点誤差信号の検出に用いられる。
【０００７】
またホログラム１６の各領域で回折された光の強度差によって、トラック誤差信号の検出を行う。この場合、ホログラムの各回折格子の全光量に対する１次回折光量の割合である１次回折効率が等しくないと、トラック誤差信号にオフセットが発生し、光ピックアップ装置による光ディスク上のトラックへの追従がうまくできなくなり、ピット情報がうまく検出できない。このためにホログラム素子を製造するときに、ホログラムの各領域の回折格子の１次回折効率の比である１次回折効率比を０．９〜１．１の範囲で管理して製造していた。ホログラムを形成する回折格子の１次回折効率は、回折格子の溝の深さ、および格子間隔に対する溝の開口幅の比で表されるデューティー比によって決まるが、回折格子の溝の深さおよび溝の開口幅を管理することは困難である。
【０００８】
図１７は、ホトリソグラフィー法によるホログラムの製造工程を示す断面図である。図１７（１）に示される基板洗浄工程において、ガラス基板２１の表面が洗浄される。図１７（２）に示されるレジスト塗布工程において、感光体であるレジスト２２をスピンコート法によってガラス基板２１の表面に塗布し、溶剤揮発のためにベーキングを行う。
【０００９】
図１７（３）に示される露光工程では、ガラス基板２１とホログラムを構成する回折格子の微細パターンを有するホトマスクとを、レジスト２２を介して密着させて紫外線を照射し、回折格子の微細パターンがレジスト２２に形成される。図１７（４）に示されるエッチング工程において、露光工程において得られた微細パターンが形成されるレジスト２２を有するガラス基板２１を、たとえばテトラフルオルメタン（化学式：ＣＦ４）ガスまたはトリフルオルメタン（化学式：ＣＨＦ３）ガスのいずれかをエッチングガスとして用いて、反応性イオンエッチング（Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ；略称：ＲＩＥ）装置によってドライエッチングを行う。
【００１０】
図１７（５）に示されるアッシング工程では、ガラス基板２１に残留するレジスト２２を、溶剤による除去、または酸素ガス雰囲気中での灰化除去を行い、レジストパターンに対応した凹凸をガラス基板２１に形成する。図１７（６）に示される分断工程では、ガラス基板２１に形成された複数のホログラムを、最終的に必要とされる形状に分割する。
【００１１】
図１８は、ホトリソグラフィー法を用いてホログラムを製造するときの回折効率比を管理する手順を示すフローチャートである。ステップｕ０で回折効率比を管理する手順が開始されて、ステップｕ１に進む。ステップｕ１では、ホトマスクが変更されると、ガラス板にホトマスクを密着させて、ステップｕ２に進む。ステップｕ２では、ホログラムの各領域の１次回折効率を、露光時間を変えて３回測定し、ステップｕ３に進む。
【００１２】
ステップｕ３では、１次回折効率比が０．９以上、１．１以下であるか否かを判断する。１次回折効率は、回折格子のデューティー比が０．５となる所定の積算光量でピークを有するので、測定した各領域の１次回折効率が最大となる最適な積算光量を求め、この最適な積算光量における１次回折効率比を求める。積算光量は、光量と露光時間との積である。この１次回折効率比が０．９以上１．１以下の範囲内であるか否かを判断し、範囲内でないと判断されるとステップｕ２に戻り、再び露光条件を変更する。１次回折効率比が０．９以上１．１以下の範囲内となるまで、ステップｕ２からステップｕ３の工程を繰り返して行なわれる。
【００１３】
ステップｓ３において、１次回折効率比が０．９以上１．１以下の範囲内であると判断されると、最適な露光条件が決定され、ステップｕ４に進み、決定された露光条件に基づいてホログラムの量産を行い、ステップｕ５に進み、回折効率比を管理する手順を終了する。このようにホトマスクを変更する度に、このような最適露光量の管理を行えば、常にホログラムの２つの領域の１次回折効率比を０．９以上１．１以下の範囲内で管理することができる。
【００１４】
このような光学系に用いられるホログラム素子として、前述のガラス素子の他に、紫外線硬化型樹脂製の素子が用いられる（たとえば特許文献１および特許文献２参照）。このような紫外線硬化型樹脂製の素子を用いることによって、従来のガラス素子にくらべて、材料が安価であるだけでなく、製造方法としてホトポリマー法（略称：２Ｐ法）と呼ばれる生産性の良い方法を利用することができ、ホログラム素子の製造コストを小さくすることができる。
【００１５】
図１９は、ホトポリマー法によるホログラムの製造工程を示す断面図である。先ず図１９（１）に示されるように、予め上述のホトリソグラフィー法によってガラス板に回折格子の型を形成した一対のスタンパ２３Ａ，２３Ｂを用いて、一方のスタンパ２３Ａの回折格子の型が形成される面を樹脂基板２４の一方の面に面して配置し、他方のスタンパ２３Ｂの回折格子の型が形成される面を樹脂基板２４の他方の面に面して配置して、樹脂基板２４の一方の面に紫外線硬化型樹脂２５を塗布し、他方のスタンパ２３Ｂの回折格子の型が形成される面に紫外線硬化型樹脂２５を塗布する。樹脂基板２４として用いる樹脂としては、透明かつレーザ光が照射されても変質しないものが望ましく、具体的にはアクリル樹脂が用いられる。
【００１６】
続いて図１９（２）に示されるように、スタンパ２３Ａ，２３Ｂを樹脂基板２４に当接させて、必要に応じて加圧して、紫外線硬化型樹脂２５を樹脂基板２４の面に充分に圧し広げて、紫外線を照射して紫外線硬化型樹脂２５を硬化させる。さらに図１９（３）に示されるように、樹脂基板２４および紫外線硬化型樹脂２５からスタンパ２３Ａ，２３Ｂを剥離させる。このようにして樹脂基板２４に回折格子が形成される。
【００１７】
上述のような従来の方法によって、ホログラム素子の回折格子は作成されるが、このときに用いられるホトマスクでは、ホログラムの各領域について、ホログラムに入射した信号光が、図１６に示される受光素子１８に設けられる個々の受光領域に集光されて入射するために、それぞれ異なる格子間隔と曲率となるように設計されている。またデューティー比については、ホログラムのいずれの領域においても、同じ深さの溝では、最も高い１次回折効率が得られる０．５となるように設計されている。
【００１８】
【特許文献１】
特開平１０−１８７０１４号公報
【特許文献２】
特開平１０−２５４３３５号公報
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
ホログラムの回折格子には、レーザ光出力の利用効率を最大限に引き上げるために、反射防止膜を設けることが一般的になっているが、この場合、上述したようなホログラムのいずれの領域においてもデューティー比が０．５に設計されたホトマスクを用いてホログラム素子を製造すると、１次回折効率比、大量生産する場合には１次回折効率比の平均値が、最適値である１．０から外れるだけでなく、０．９以上１．１以下という範囲から外れてしまうことがある。
【００２０】
図２０は、格子間隔の異なる２つ領域を有する回折格子の各領域における露光量と１次回折効率との関係を示すグラフである。図２０において、実線Ｌ１０は、格子間隔Δの第１領域の露光量と１次回折効率との関係を示し、２点鎖線Ｌ１１は、第１領域の格子間隔Δよりも小さい格子間隔δの第２領域の露光量と１次回折効率との関係を示す。
【００２１】
ホトリソグラフィー法では、実線Ｌ１０および２点鎖線Ｌ１１に示すように、露光量を大きくしていくにつれて１次回折効率も高くなり、ある露光量で１次回折効率が最高となり、その後、露光量を大きくしていくにつれて１次回折効率は低くなるように変動する。また、ある一定の露光量の変化に対する１次回折効率の変化は、実線Ｌ１０および２点鎖線Ｌ１１に示すように、格子間隔の大きい第１領域よりも格子間隔の小さい第２領域の方が大きい。このように第１領域の１次回折効率と第２領域の１次回折効率とが等しくなる、すなわち第１領域の１次回折効率と第２領域の１次回折効率との比である１次回折効率比が最適値である１．０となるのは、デューティー比は０．５、すなわち第１および第２領域の１次回折効率がともに最大となる露光量だけであり、このような露光量を除く露光量では、格子間隔の小さい領域における１次回折効率が低くなる。
【００２２】
図２１は、格子間隔の異なる２つ領域を有する回折格子の各領域における、反射防止膜蒸着前および反射防止膜蒸着後の露光量と１次回折効率との関係を示すグラフである。図２１において、点線Ｌ１２は、格子間隔Δの第１領域の反射防止膜蒸着前の露光量と１次回折効率との関係を示し、実線Ｌ１３は、第１領域の反射防止膜蒸着後の露光量と１次回折効率との関係を示し、１点鎖線Ｌ１４は、第１領域の格子間隔Δよりも小さい格子間隔δの第２領域の反射防止膜蒸着前の露光量と１次回折効率との関係を示し、２点鎖線Ｌ１５は、第２領域の反射防止膜蒸着後の露光量と１次回折効率との関係を示す。
【００２３】
回折格子に反射防止膜を設けるには、一般的に蒸着法によって、誘電体膜を積層させて行われる。このように蒸着することによって、ホトリソグラフィー法によって作成した回折格子の立体的構造が、理想的な構造から崩れてしまい、これによって第１領域においては、図２１の点線Ｌ１２から実線Ｌ１３となり、第２領域においては、１点鎖線Ｌ１４から２点鎖線Ｌ１５となるように、各領域の１次回折効率が低下する。このような１次回折効率の低下は、図２１に示すように、格子間隔の小さい第２領域の方が顕著に表れるので、結果として各領域における１次回折効率が不均衡となり、１次回折効率比が１．０から大きく外れる。
【００２４】
書込可能コンパクトディスク（ＣＤ  Ｒｅｃｏｒｄａｂｌｅ  ；略称：ＣＤ−Ｒ）などの情報の書込を必要とする光学メディアを読書きする光学メディア再生装置に用いられるホログラム素子は、１次回折効率が低く、１次回折効率の変動が光学メディアの読書きに大きく影響する。
【００２５】
したがって本発明の目的は、所望の光学特性を有するホログラム素子を製造するためのホトマスクおよびホログラム素子製造方法、ならびに所望の光学特性を有するホログラム素子を提供することである。
【００２６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、回折格子が形成される複数の領域に分割されるホログラムを有するホログラム素子をホトリソグラフィー法によって製造するために用いられるホトマスクであって、
前記ホログラムの各領域の回折格子を形成するための非透光性を有するマスク部と透光性を有する透光部とを備える複数のマスク領域が設けられ、少なくとも２つのマスク領域の透光部の並び方向の配置間隔が異なるとともに、透光部の並び方向の配置間隔と透光部の並び方向の幅との比が各マスク領域で互いに異なることを特徴とするホトマスクである。
【００２７】
本発明に従えば、ホトマスクには、ホログラムの各領域の回折格子を形成するための非透光性を有するマスク部と透光性を有する透光部とを備える複数のマスク領域が設けられ、少なくとも２つのマスク領域の透光部の並び方向の配置間隔が異なるとともに、透光部の並び方向の配置間隔と透光部の並び方向の幅との比が各マスク領域で互いに異なる。ホトリソグラフィー法の露光工程において前記ホトマスクを用いて露光して製造されたホログラム素子のホログラムは、ホログラムの各領域のうち、少なくとも２つの領域における回折格子の格子間隔が互いに異なるとともに、回折格子の格子間隔に対する溝の並び方向の開口幅の比であるデューティー比が互いに異なるように形成される。
【００２８】
このように製造されたホログラム素子のホログラムの各領域のうち、少なくとも２つの領域における回折格子の格子間隔は互いに異なるので、各領域の回折格子を形成するときの露光量と１次回折効率との関係を互いに異なるように設定することができる。またホログラムの各領域の回折格子の格子間隔は互いに異なっていても、各領域の回折格子のデューティー比が等しい場合、一般的に、各領域の１次回折効率が互いに等しくなる露光量は、各領域の１次回折効率が最大となる露光量となり、１次回折効率の最大値も互いに等しい値となるが、ホログラム素子のホログラムの各領域の回折格子のデューティー比が互いに異なるように回折格子を形成することによって、ホログラムの各領域の１次回折効率が最大となる露光量を互いに異なるように設定することができる。これによってホログラムの各領域の１次回折効率の比である１次回折効率比が所望の値に設定されるので、所望の光学特性を有するホログラム素子を製造することができる。
【００２９】
また本発明は、回折格子が形成される複数の領域に分割されるホログラムを有するホログラム素子をホトリソグラフィー法によって製造するために用いられるホトマスクであって、
前記ホログラムの各領域の回折格子を形成するための非透光性を有するマスク部と透光性を有する透光部とを備える複数のマスク領域が設けられ、少なくとも２つのマスク領域の透光部の並び方向の配置間隔が異なるとともに、透光部の配置間隔の小さなマスク領域の透光部の並び方向の配置間隔と透光部の並び方向の幅との比は、透光部の配置間隔の大きなマスク領域の透光部の並び方向の配置間隔と透光部の並び方向の幅との比よりも小さく形成されることを特徴とするホトマスクである。
【００３０】
本発明に従えば、ホトマスクには、ホログラムの各領域の回折格子を形成するための非透光性を有するマスク部と透光性を有する透光部とを備える複数のマスク領域が設けられ、少なくとも２つのマスク領域の透光部の並び方向の配置間隔が異なるとともに、透光部の配置間隔の小さなマスク領域の透光部の並び方向の配置間隔と透光部の並び方向の幅との比は、透光部の配置間隔の大きなマスク領域の透光部の並び方向の配置間隔と透光部の並び方向の幅との比よりも小さい。ホトリソグラフィー法の露光工程において前記ホトマスクを用いて露光して製造されたホログラム素子のホログラムは、ホログラムの各領域のうち、少なくとも２つの領域における回折格子の格子間隔が互いに異なるとともに、回折格子の格子間隔に対する溝の並び方向の開口幅の比であるデューティー比に関して、格子間隔の小さい回折格子のデューティー比が、格子間隔の大きい回折格子のデューティー比よりも小さくなるように形成される。このように製造されたホログラム素子のホログラムの各領域のうち、少なくとも２つの領域における回折格子の格子間隔は互いに異なるので、各領域の回折格子を形成するときの露光量と１次回折効率との関係を互いに異なるように設定することができる。
【００３１】
ホログラムの各領域の回折格子の格子間隔は互いに異なっていても、各領域の回折格子のデューティー比が等しい場合、各領域の１次回折効率が互いに等しくなる露光量は、一般的に、各領域の１次回折効率が最大となる露光量となる。またホログラムの回折格子のデューティー比が小さいほど、１次回折効率が最大となる露光量が大きくなることが知られている。またホログラムの各領域の回折格子を形成するときの露光量と１次回折効率との関係を示すグラフは、一般的に、ある露光量において１次回折効率が最大となるような上に凸の形状となり、１次回折効率が最大となる露光量を中心とするグラフの広がりは、格子間隔が大きいほど大きい。したがってホログラム素子のホログラムの格子間隔の小さい回折格子のデューティー比が、格子間隔の大きい回折格子のデューティー比よりも小さくすることによって、格子間隔の小さい回折格子が形成される領域の１次回折効率が最大となる露光量を、格子間隔の大きい回折格子が形成される領域の１次回折効率が最大となる露光量よりも大きくすることができるとともに、ホログラムの各領域の１次回折効率が互いに等しくなる露光量を所望の値に設定することができる。このようにホログラムの各領域の１次回折効率が互いに等しくなる、換言すればホログラムの各領域の１次回折効率の比である１次回折効率比が１．０となるような露光量は所望の値に設定されるので、ホトリソグラフィー法の露光工程において、露光量が所定の値より小さくなってホトレジストの感光が不十分となることを防止することができるとともに、所望の光学特性を有するホログラム素子を確実に製造することができる。
【００３２】
また本発明は、回折格子が形成される複数の領域に分割されるホログラムを有するホログラム素子をホトリソグラフィー法によって製造するために用いられるホトマスクであって、
前記ホログラムの各領域の回折格子を形成するための非透光性を有するマスク部と透光性を有する透光部とを備える複数のマスク領域が設けられ、少なくとも２つのマスク領域の透光部の並び方向の配置間隔が異なるとともに、各領域における透光部の並び方向の配置間隔に対する透光部の並び方向の幅の比が０．５以下であることを特徴とするホトマスクである。
【００３３】
本発明に従えば、ホトマスクには、ホログラムの各領域の回折格子を形成するための非透光性を有するマスク部と透光性を有する透光部とを備える複数のマスク領域が設けられ、少なくとも２つのマスク領域の透光部の並び方向の配置間隔が異なるとともに、各領域における透光部の並び方向の配置間隔に対する透光部の並び方向の幅の比が０．５以下である。ホトリソグラフィー法の露光工程において前記ホトマスクを用いて露光して製造されたホログラム素子のホログラムは、ホログラムの各領域のうち、少なくとも２つの領域における回折格子の格子間隔が互いに異なるとともに、回折格子の格子間隔に対する溝の並び方向の開口幅の比であるデューティー比が０．５以下となるように形成される。このように製造されたホログラム素子のホログラムの各領域のうち、少なくとも２つの領域における回折格子の格子間隔は互いに異なるので、各領域の回折格子を形成するときの露光量と１次回折効率との関係を互いに異なるように設定することができる。
【００３４】
ホログラムの各領域の回折格子の格子間隔は互いに異なっていても、各領域の回折格子のデューティー比が等しい場合、一般的に、各領域の１次回折効率が互いに等しくなる露光量は、各領域の１次回折効率が最大となる露光量となる。またホログラムの回折格子のデューティー比が小さいほど、１次回折効率が最大となる露光量が大きくなることが知られている。またホログラムの各領域の回折格子を形成するときの露光量と１次回折効率との関係を示すグラフは、一般的に、ある露光量において１次回折効率が最大となるような上に凸の形状となり、１次回折効率が最大となる露光量を中心とするグラフの広がりは、格子間隔が大きいほど大きい。ホログラム素子のホログラムのデューティー比を０．５以下にすることによって、ホログラムの各領域の１次回折効率が互いに等しくなる露光量を所望の値に設定することができる。このようにホログラムの各領域の１次回折効率が互いに等しくなる、換言すればホログラムの各領域の１次回折効率の比である１次回折効率比を１．０となるような露光量は所望の値に設定されるので、ホトリソグラフィー法の露光工程において、露光量が所定の値より小さくなってホトレジストの感光が不十分となることを防止することができるとともに、所望の光学特性を有するホログラム素子を確実に製造することができる。
【００３５】
また本発明は、上述のホトマスクを用いるホトリソグラフィー法によって、ホログラムの回折格子が形成される各領域の１次回折効率が等しくなるような露光量で露光してホログラム素子を製造することを特徴とするホログラム素子製造方法である。
【００３６】
本発明に従えば、ホログラム素子のホログラムの回折格子が形成される各領域の１次回折効率が等しくなるような露光量で露光してホログラム素子を製造するので、ホログラムの各領域の１次回折効率の比である１次回折効率比が１．０となり、最適な光学特性を有するホログラム素子を製造することができる。
【００３７】
また本発明は、上述のホトマスクを用いるホトリソグラフィー法によって、ホログラムの格子間隔の小さい回折格子が形成される領域の１次回折効率が、格子間隔の大きな回折格子が形成される領域の１次回折効率よりも大きくなるような露光量で露光してホログラム素子を製造することを特徴とするホログラム素子製造方法である。
【００３８】
本発明に従えば、ホログラムの格子間隔の小さい回折格子が形成される領域の１次回折効率が、格子間隔の大きな回折格子が形成される領域の１次回折効率よりも大きくなるような露光量で露光してホログラム素子を製造する。ホログラム素子に反射防止膜を設けた場合、一般的に、ホログラムの格子間隔の小さい領域の１次回折効率の低下する度合いが、格子間隔の大きな領域の１次回折効率の低下する度合いよりも大きくなるので、各領域の１次回折効率を等しくする、換言すれば各領域の１次回折効率の比である１次回折効率比を１．０にすることが困難になる。予めホログラムの格子間隔の小さい回折格子が形成される領域の１次回折効率が、格子間隔の大きな回折格子が形成される領域の１次回折効率よりも大きくなるようにホログラム素子を製造しておくことによって、ホログラム素子に反射防止膜を設けても、各領域の１次回折効率を等しくする、換言すれば１次回折効率比を最適な値である１．０にすることができ、最適な光学特性を有するホログラム素子を確実に製造することができる。
【００３９】
また本発明は、回折格子が形成される複数の領域に分割されるホログラムを有し、
前記領域のうち少なくとも２つの領域における回折格子の格子間隔は互いに異なるとともに、回折格子の格子間隔に対する溝の並び方向の開口幅の比であるデューティー比が互いに異なることを特徴とするホログラム素子である。
【００４０】
本発明に従えば、ホログラム素子は、回折格子が形成される複数の領域に分割されるホログラムを有し、前記領域のうち少なくとも２つの領域における回折格子の格子間隔は互いに異なるとともに、回折格子の格子間隔に対する溝の並び方向の開口幅の比であるデューティー比が互いに異なる。このようなホログラム素子のホログラムの各領域のうち、少なくとも２つの領域における回折格子の格子間隔は互いに異なるので、各領域の回折格子を形成するときの露光量と１次回折効率との関係は互いに異なる。
【００４１】
またホログラムの各領域の回折格子の格子間隔は互いに異なっていても、各領域の回折格子のデューティー比が等しい場合、一般的に、各領域の１次回折効率が互いに等しくなる露光量は、各領域の１次回折効率が最大となる露光量となり、１次回折効率の最大値も互いに等しい値となるが、ホログラム素子のホログラムの各領域の回折格子のデューティー比を互いに異なるようにすることによって、ホログラムの各領域の１次回折効率が最大となる露光量を互いに異なるように設定することができる。これによってホログラムの各領域の１次回折効率の比である１次回折効率比が所望の値に設定されるので、ホログラム素子は、所望の光学特性を有することができる。
【００４２】
また本発明は、回折格子が形成される複数の領域に分割されるホログラムを有し、
前記領域のうち少なくとも２つの領域における回折格子の格子間隔は互いに異なるとともに、最大の格子間隔となる回折格子の格子間隔に対する溝の並び方向の開口幅の比であるデューティー比が０．５以下、または最小の格子間隔となる回折格子のデューティー比が０．５以上であることを特徴とするホログラム素子である。
【００４３】
本発明に従えば、ホログラム素子は、回折格子が形成される複数の領域に分割されるホログラムを有し、前記領域のうち少なくとも２つの領域における回折格子の格子間隔は互いに異なるとともに、最大の格子間隔となる回折格子の格子間隔に対する溝の並び方向の開口幅の比であるデューティー比が０．５以下、または最小の格子間隔となる回折格子のデューティー比が０．５以上である。このようなホログラム素子のホログラムの各領域のうち、少なくとも２つの領域における回折格子の格子間隔は互いに異なるので、各領域の回折格子を形成するときの露光量と１次回折効率との関係は互いに異なる。
【００４４】
ホログラムの各領域の回折格子の格子間隔は互いに異なっていても、各領域の回折格子のデューティー比が等しい場合、一般的に各領域の１次回折効率が互いに等しくなる露光量は、各領域の１次回折効率が最大となる露光量となる。またホログラムの回折格子のデューティー比が小さいほど、１次回折効率が最大となる露光量が大きくなることが知られている。またホログラムの各領域の回折格子を形成するときの露光量と１次回折効率との関係を示すグラフは、一般的に、ある露光量において１次回折効率が最大となるような上に凸の形状となり、１次回折効率が最大となる露光量を中心とするグラフの広がりは、格子間隔が大きいほど大きい。ホログラム素子のホログラムの最大の格子間隔となる回折格子の格子間隔に対する溝の並び方向の開口幅の比であるデューティー比を０．５以下、または最小の格子間隔となる回折格子のデューティー比を０．５以上にすることによって、ホログラムの各領域の１次回折効率が互いに等しくなる露光量を所望の値に設定することができる。このようにホログラムの各領域の１次回折効率が互いに等しくなる、換言すればホログラムの各領域の１次回折効率の比である１次回折効率比が１．０となるような露光量は所望の値に設定されるので、ホログラム素子は所望の光学特性を有することができる。
【００４５】
また本発明は、回折格子が形成される複数の領域に分割されるホログラムを有し、
前記領域のうち少なくとも２つの領域における回折格子の格子間隔は互いに異なるとともに、各領域の１次回折効率が互いに等しいことを特徴とするホログラム素子である。
【００４６】
本発明に従えば、ホログラム素子は、回折格子が形成される複数の領域に分割されるホログラムを有し、前記領域のうち少なくとも２つの領域における回折格子の格子間隔は互いに異なるとともに、各領域の１次回折効率が互いに等しい。このようなホログラム素子のホログラムの各領域のうち、少なくとも２つの領域における回折格子の格子間隔は互いに異なるので、各領域の回折格子を形成するときの露光量と１次回折効率との関係は互いに異なる。また各領域の１次回折効率が互いに等しいので、ホログラムの各領域の１次回折効率の比である１次回折効率比は１．０となり、ホログラム素子は最適な光学特性を有することができる。
【００４７】
また本発明は、回折格子が形成される複数の領域に分割されるホログラムを有し、
前記領域のうち少なくとも２つの領域における回折格子の格子間隔は互いに異なるとともに、ホログラムの各領域に反射防止膜が設けられる状態で、各領域の１次回折効率が互いに等しいことを特徴とするホログラム素子である。
【００４８】
本発明に従えば、ホログラム素子は、回折格子が形成される複数の領域に分割されるホログラムを有し、前記領域のうち少なくとも２つの領域における回折格子の格子間隔は互いに異なるとともに、ホログラムの各領域に反射防止膜が設けられる状態で、各領域の１次回折効率が互いに等しい。このようなホログラム素子のホログラムの各領域のうち、少なくとも２つの領域における回折格子の格子間隔は互いに異なるので、各領域の回折格子を形成するときの露光量と１次回折効率との関係は互いに異なる。またホログラムの各領域に反射防止膜が設けられる状態で、各領域の１次回折効率が互いに等しいので、ホログラムの各領域の１次回折効率の比である１次回折効率比は１．０となり、ホログラムの各領域に反射防止膜が設けられる状態で、ホログラム素子は最適な光学特性を有することができる。
【００４９】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の一形態の第１ホトマスク３０の第１マスク領域３１および第２マスク領域３２を拡大した平面図であり、図２は、第１ホトマスク３０の全体を示す平面図である。図１は、図２の第１マスク領域３１および第２マスク領域３２の境界近傍のセクションＩを拡大した図である。第１ホトマスク３０は、回折格子が形成される複数の、本実施の形態においては２つの領域、第１領域および第２領域に分割されるホログラムを有する第ａ機種のホログラム素子をホトリソグラフィー法によって製造するために用いられるホトマスクである。
【００５０】
第１ホトマスク３０には、第ａ機種のホログラム素子のホログラムの第１および第２領域の回折格子を形成するための複数、本実施の形態においては２つのマスク領域、第１マスク領域３１および第２マスク領域３２が設けられる。第１マスク領域３１は、非透光性を有するマスク部３１ａと透光性を有する透光部３１ｂとを備える。また第２マスク領域３２は、非透光性を有するマスク部３２ａと透光性を有する透光部３２ｂとを備える。具体的には、第１および第２マスク領域３１，３２の透光部３１ｂ，３２ｂは、第１ホトマスク３０の厚み方向に貫通している開口部であり、第１ホトマスク３０の第１および第２マスク領域３１，３２の透光部３１ｂ，３２ｂを除く領域は、非透光性を有している。
【００５１】
図１に示すように、これらの第１および第２マスク領域３１，３２は、第１マスク領域３１の透光部３１ｂの並び方向の配置間隔Ｅ１と、第２マスク領域３２の透光部３２ｂの並び方向の配置間隔Ｅ２とが異なるとともに、第１マスク領域３１の透光部３１ｂの並び方向の配置間隔Ｅ１に対する前記透光部３１ｂの並び方向の幅ｅ１の比ｅ１／Ｅ１と、第２マスク領域３２の透光部３２ｂの並び方向の配置間隔Ｅ２に対する前記透光部３２ｂの並び方向の幅ｅ２の比ｅ２／Ｅ２とが異なるように形成される。
【００５２】
具体的には、第２マスク領域３２の透光部３２ｂの配置間隔Ｅ２は、第１マスク領域３１の透光部３１ｂの配置間隔Ｅ１よりも小さい。さらに第２マスク領域３２の透光部３２ｂの並び方向の配置間隔Ｅ２に対する前記透光部３２ｂの並び方向の幅ｅ２の比ｅ２／Ｅ２は、第１マスク領域３１の透光部３１ｂの並び方向の配置間隔Ｅ１に対する前記透光部３１ｂの並び方向の幅ｅ１の比ｅ１／Ｅ１よりも小さい。さらに具体的には、第１マスク領域３１における透光部３１ｂの並び方向の配置間隔Ｅ１に対する透光部３１ｂの並び方向の幅ｅ１の比ｅ１／Ｅ１が０．５以下、本実施の形態においては０．５であり、第２マスク領域３２における透光部３２ｂの並び方向の配置間隔Ｅ２に対する透光部３２ｂの並び方向の幅ｅ２の比ｅ２／Ｅ２が０．５以下、本実施の形態においては０．４である。
【００５３】
図２に示すように、第１および第２マスク領域３１，３２は、それぞれ同寸法の曲率半径の半月状の形状の領域である。第１マスク領域３１と第２マスク領域３２とは、互いの弧が連続してつながるとともに、互いの弦が接するようにして連結し、これらの領域３１，３２が連結した状態で円形の領域となっている。第１および第２マスク領域３１，３２は、第１ホトマスク３０の略中央部に配置される。第１ホトマスク３０は、識別用マーク３３、第１検査用パターン３４、第２検査用パターン３５、画像処理用マーク３６およびダイシング用マーク３７を有する。
【００５４】
識別用マーク３３は、第１ホトマスク３０を用いて製造されるホログラム素子の機種を識別するためのマークであり、たとえば数字などの文字で表記される。第１検査用パターン３４は、ホログラムの格子間隔の中央値と同じ間隔で並列する直線群のパターンであり、ホログラムの製造不良が発生した場合に、その原因解析をするときに用いられる。第２検査用パターン３５は、ホログラムの格子間隔の中央値と同じ間隔で並列する直線群のパターンであり、ホトマスク作成において検査時に用いられる。画像処理用マーク３６は、作成したホログラム素子をパッケージに固定するときの向きを調整するために用いるマークである。ダイシング用マーク３７は、後述する図３に示すようなホトマスク集合体を用いてホログラム素子の集合体を製造してから、ダイシングして個々のホログラム素子を切出すときの基準となるマークである。
【００５５】
図３は、第１ホトマスク集合体３００を示す平面図である。第１ホトマスク集合体３００は、第１ホトマスク３０と、マスクパターンが形成されない非透光性を有する無パターンマスク３０４とを、それぞれ複数個保持する。また第１ホトマスク集合体３００には、第１位置合わせ用パターン３０１、第２位置合わせ用パターン３０２および方向識別マーク３０３が設けられる。
【００５６】
第１位置合わせ用パターン３０１および第２位置合わせ用パターン３０２は、露光時の位置合わせに用いるパターンである。方向識別マーク３０３は、前記位置合わせにおける向きをあわせるために用いるマークであり、無パターンマスク３０４と同様のものである。露光装置に設けられるレンズが円形であるために、前記露光装置から照射される光の強度分布は円形となるので、第１ホトマスク３０は略円形状に配置される。
【００５７】
図４は、本発明の実施の他の形態の第２ホトマスク４０の第１マスク領域４１、第２マスク領域４２および第３マスク領域４３を拡大した平面図であり、図５は、第２ホトマスク４０の全体を示す平面図である。図４は、図５の第２マスク領域４１、第２マスク領域４２および第３マスク領域４３の境界近傍のセクションＩＶを拡大した図である。第２ホトマスク４０は、回折格子が形成される複数の、本実施の形態においては３つの領域、第１領域、第２領域および第３領域に分割されるホログラムを有する第ｂ機種のホログラム素子をホトリソグラフィー法によって製造するために用いられるホトマスクである。
【００５８】
第２ホトマスク４０には、第ｂ機種のホログラム素子のホログラムの第１、第２および第３領域の回折格子を形成するための複数、本実施の形態においては３つのマスク領域、第１マスク領域４１、第２マスク領域４２および第３マスク領域４３が設けられる。第１マスク領域４１は、非透光性を有するマスク部４１ａと透光性を有する透光部４１ｂとを備える。また第２マスク領域４２は、非透光性を有するマスク部４２ａと透光性を有する透光部４２ｂとを備える。また第３マスク領域４３は、非透光性を有するマスク部４３ａと透光性を有する透光部４３ｂとを備える。具体的には、第１、第２および第３マスク領域４１，４２，４３の透光部４１ｂ，４２ｂ，４３ｂは、第２ホトマスク４０の厚み方向に貫通している開口部であり、第２ホトマスク４０の第１、第２および第３マスク領域４１，４２，４３の透光部４１ｂ，４２ｂ，４３ｂを除く領域は、非透光性を有している。
【００５９】
図４に示すように、第１および第２マスク領域４１，４２は、第１マスク領域４１の透光部４１ｂの並び方向の配置間隔Ｆ１と、第２マスク領域４２の透光部４２ｂの並び方向の配置間隔Ｆ２とが異なるとともに、第１マスク領域４１の透光部４１ｂの並び方向の配置間隔Ｆ１に対する前記透光部４１ｂの並び方向の幅ｆ１の比ｆ１／Ｆ１と、第２マスク領域４２の透光部４２ｂの並び方向の配置間隔Ｆ２に対する前記透光部４２ｂの並び方向の幅ｆ２の比ｆ２／Ｆ２とが異なるように形成される。また第１および第３マスク領域４１，４３は、第１マスク領域４１の透光部４１ｂの並び方向の配置間隔Ｆ１と、第３マスク領域４３の透光部４３ｂの並び方向の配置間隔Ｆ３とが異なるとともに、第１マスク領域４１の透光部４１ｂの並び方向の配置間隔Ｆ１に対する前記透光部４１ｂの並び方向の幅ｆ１の比ｆ１／Ｆ１と、第３マスク領域４３の透光部４３ｂの並び方向の配置間隔Ｆ３に対する前記透光部４３ｂの並び方向の幅ｆ３の比ｆ３／Ｆ３とが異なるように形成される。
【００６０】
第２マスク領域４２の透光部４２ｂの配置間隔Ｆ２は、詳細に述べると、第１マスク領域４１の透光部４１ｂの配置間隔Ｆ１よりも小さい。また第２マスク領域４２の透光部４２ｂの並び方向の配置間隔Ｆ２に対する前記透光部４２ｂの並び方向の幅ｆ２の比ｆ２／Ｆ２は、第１マスク領域４１の透光部４１ｂの並び方向の配置間隔Ｆ１に対する前記透光部４１ｂの並び方向の幅ｆ１の比ｆ１／Ｆ１よりも小さい。さらに詳細には、第１マスク領域４１における透光部４１ｂの並び方向の配置間隔Ｆ１に対する透光部４１ｂの並び方向の幅ｆ１の比ｆ１／Ｆ１が０．５以下、本実施の形態においては０．５であり、第２マスク領域４２における透光部４２ｂの並び方向の配置間隔Ｆ２に対する透光部４２ｂの並び方向の幅ｆ２の比ｆ２／Ｆ２が０．５以下、本実施の形態においては０．４５である。
【００６１】
第３マスク領域４３の透光部４３ｂの配置間隔Ｆ３は、詳細に述べると、第１マスク領域４１の透光部４１ｂの配置間隔Ｆ１よりも小さい。また第３マスク領域４３の透光部４３ｂの並び方向の配置間隔Ｆ３に対する前記透光部４３ｂの並び方向の幅ｆ３の比ｆ３／Ｆ３は、第１マスク領域４１の透光部４１ｂの並び方向の配置間隔Ｆ１に対する前記透光部４１ｂの並び方向の幅ｆ１の比ｆ１／Ｆ１よりも小さい。さらに詳細には、第１マスク領域４１における透光部４１ｂの並び方向の配置間隔Ｆ１に対する透光部４１ｂの並び方向の幅ｆ１の比ｆ１／Ｆ１が０．５以下、本実施の形態においては０．５であり、第３マスク領域４３における透光部４３ｂの並び方向の配置間隔Ｆ３に対する透光部４３ｂの並び方向の幅ｆ３の比ｆ３／Ｆ３が０．５以下、本実施の形態においては０．４５である。
【００６２】
図５に示すように、第１マスク領域４１は、半月状の形状の領域である。また第２および第３マスク領域４２，４３は、それぞれ第１マスク領域４１と同寸法の曲率半径の扇形の形状であって、詳細には、弧の一端と曲率中心とを結ぶ線分と、弧の他端と曲率中心とを結ぶ線分との成す角が９０度となる扇形の形状の領域である。第２マスク領域４２と第３マスク領域４３とは、互いの弧が一方で連続してつながるとともに、弧の一端と曲率中心とを結ぶ一方の線分同士が接するようにして連結し、これらの領域４２，４３が連結した状態で半月状の形状の領域を形成する。さらに第１マスク領域４１ならびに、第２および第３マスク領域４２，４３は、互いの弧が連続してつながるとともに、互いの弦が接するようにして連結し、これらの領域４１，４２，４３が連結した状態で円形の領域となっている。第１、第２および第３マスク領域４１，４２，４３は、第２ホトマスク４０の略中央部に配置される。第２ホトマスク４０は、識別用マーク４４、第１検査用パターン４５、第２検査用パターン４６、画像処理用マーク４７およびダイシング用マーク４８を有する。
【００６３】
識別用マーク４４は、第２ホトマスク４０を用いて製造されるホログラム素子の機種を識別するためのマークであり、たとえば数字などの文字で表記される。第１検査用パターン４５は、ホログラムの格子間隔の中央値と同じ間隔で並列する直線群のパターンであり、ホログラムの製造不良が発生した場合に、その原因解析をするときに用いられる。第２検査用パターン４６は、ホログラムの格子間隔の中央値と同じ間隔で並列する直線群のパターンであり、ホトマスク作成において検査時に用いられる。画像処理用マーク４７は、作成したホログラム素子をパッケージに固定するときの向きを調整するために用いるマークである。ダイシング用マーク４８は、後述する図６に示すようなホトマスク集合体を用いてホログラム素子の集合体を製造してから、ダイシングして個々のホログラム素子を切出すときの基準となるマークである。
【００６４】
図６は、第２ホトマスク集合体４００を示す平面図である。第２ホトマスク集合体４００は、第２ホトマスク４０を複数個保持する。また第２ホトマスク集合体４００には、第１位置合わせ用パターン４０１および第２位置合わせ用パターン４０２が設けられる。第１位置合わせ用パターン４０１および第２位置合わせ用パターン４０２は、露光時の位置合わせに用いるパターンである。
【００６５】
表１は、第１ホトマスク３０を用いて製造された第ａ機種のホログラム素子、および第２ホトマスク４０を用いて製造された第ｂ機種のホログラム素子におけるホログラムの各領域の格子間隔、溝の開口幅およびデューティー比を示す表である。
【００６６】
【表１】
2004170524.tif 000003
【００６７】
図７（１）は、矩形断面の溝を有する回折格子の格子間隔Ｄと溝の並び方向の開口幅ｄとを示す断面図であり、図７（２）は溝の側壁がテーパになるような台形状断面の溝を有する回折格子の格子間隔Ｄと溝の並び方向の開口幅ｄとを示す断面図である。デューティー比は、回折格子の格子間隔Ｄに対する溝の並び方向の開口幅ｄの比ｄ／Ｄと定義される。図７（２）に示されるような台形断面の溝を有する回折格子において、溝の並び方向の開口幅ｄは溝の深さｔの半分の位置における開口幅と定義する。
【００６８】
図８は、ホログラム素子を製造するときの露光量と、ホログラムの各領域の１次回折効率との関係を示すグラフである。図８は、具体的には、たとえば図２に示す第１ホトマスク３０を用いてホトリソグラフィー法によって製造された第ａ機種のホログラム素子（表１参照）に関する。図８において、実線Ｌ１は、ホログラムの第１領域の回折格子（格子間隔＝１．６０８μｍ，デューティー比＝０．５）を形成するときの露光量と、第１領域の１次回折効率との関係を示し、破線Ｌ２は、ホログラムの第２領域の回折格子（格子間隔＝１．２７６μｍ，デューティー比＝０．４）を形成するときの露光量と、第２領域の１次回折効率との関係を示す。また図８において、２点鎖線Ｌ３は、回折格子の格子間隔が１．２７６μｍ（第２領域と同じ格子間隔）、デューティー比が０．５（第１領域と同じデューティー比）となる回折格子を形成するときの露光量と、前記回折格子の１次回折効率との関係を示す。図８に示すように、ホログラムの各領域の回折格子を形成するときの露光量と１次回折効率との関係を示すグラフは、一般的に、ある露光量において１次回折効率が最大となるような上に凸の形状となり、１次回折効率が最大となる露光量を中心とするグラフの広がりは、実線Ｌ１および破線Ｌ２に示すように、格子間隔が大きいほど大きい。
【００６９】
ホログラム素子のホログラムの各領域の回折格子の格子間隔が互いに異なっていても、各領域の回折格子のデューティー比が等しい場合、一般的には図８のＬ１およびＬ３に示すように、各領域の１次回折効率が互いに等しくなる露光量は、各領域の１次回折効率が最大となる露光量となり、１次回折効率の最大値も互いに等しい値となる。第ａ機種のホログラム素子のホログラムの第１領域のデューティー比が０．５であり、第２領域のデューティー比が０．４であり、このようにホログラム素子のホログラムの各領域の回折格子のデューティー比が互いに異なるように回折格子を形成することによって、ホログラムの各領域の１次回折効率が最大となる露光量を互いに異なるように設定することができる。詳細には、図８の破線Ｌ２（デューティー比が０．４）および２点鎖線Ｌ３（デューティー比が０．５）に示すように、ホログラムの回折格子のデューティー比を小さくすると、１次回折効率が最大となる露光量が大きくなるようにグラフがシフトする。
【００７０】
このようにホログラム素子を製造するときに、格子間隔の小さな回折格子のデューティー比を、格子間隔の大きな回折格子のデューティー比よりも小さくすることによって、図８の区間Ｈのような、格子間隔の小さい回折格子が形成される領域の１次回折効率が、格子間隔の大きい回折格子が形成される領域の１次回折効率よりも高くなるような露光量が存在するようになる。これによってこれらの領域の１次回折効率の比である１次回折効率比を、所望の値に設定することができる。
【００７１】
また格子間隔の小さな回折格子のデューティー比を、格子間隔の大きな回折格子のデューティー比よりも小さくすることによって、図８に示すように、格子間隔の大きい回折素子が形成される領域のグラフと、格子間隔の小さい回折素子が形成される領域のグラフとの交点Ｐ１，Ｐ２を、図８の実線Ｌ１および２点鎖線Ｌ３に示すようなデューティー比が同じ場合の交点Ｐ３よりも露光量の大きい位置にすることができる。したがって格子間隔の大きい回折素子が形成される領域のグラフと、格子間隔の小さい回折素子が形成される領域のグラフとが交わる、すなわちこれらの領域の１次回折効率の比である１次回折効率比が１．０となる露光量を、所望の値に設定することができる。これによって、ホトリソグラフィー法の露光工程において、露光量が所定の値より小さくなってホトレジストの感光が不十分となることを防止することができるとともに、所望の光学特性を有するホログラム素子を確実に製造することができる。
【００７２】
図９は、反射防止膜が設けられるホログラム素子を製造するときの露光量と、ホログラムの各領域の１次回折効率との関係を示すグラフである。図９は、上述の第ａ機種のホログラム素子に反射防止膜を設けたホログラム素子である。図９において、実線Ｌ４は、反射防止膜が設けられるホログラムの第１領域の回折格子を形成するときの露光量と、第１領域の１次回折効率との関係を示し、破線Ｌ５は、反射防止膜が設けられるホログラムの第２領域の回折格子を形成するときの露光量と、第２領域の１次回折効率との関係を示す。また図９において、２点鎖線Ｌ６は、回折格子の格子間隔が前記第２領域と同じ格子間隔であり、デューティー比が前記第１領域と同じデューティー比であって、反射防止膜が設けられる回折格子を形成するときの露光量と、前記回折格子の１次回折効率との関係を示す。
【００７３】
ホログラム素子に反射防止膜を設けた場合、一般的に、ホログラムの格子間隔の小さい領域の１次回折効率の低下する度合いが、格子間隔の大きな領域の１次回折効率の低下する度合いよりも大きくなる（図９の実線Ｌ４および２点鎖線Ｌ６参照）ので、各領域の１次回折効率を等しくする、換言すれば各領域の１次回折効率の比である１次回折効率比を１．０にすることが困難になる。予めホログラムの格子間隔の小さい回折格子が形成される領域の１次回折効率が、格子間隔の大きな回折格子が形成される領域の１次回折効率よりも大きくなるように（図９の区間Ｋ参照）ホログラム素子を製造しておくことによって、ホログラム素子に反射防止膜を設けても、各領域の１次回折効率を等しくする（図９の交点Ｐ４，Ｐ５）、換言すれば１次回折効率比を最適な値である１．０にすることができ、最適な光学特性を有するホログラム素子を確実に製造することができる。また格子間隔が大きい方の回折格子のデューティー比を、たとえば０．６のように０．５よりも大きな値としてもよい。
【００７４】
図１０は、本発明の実施のさらに他の形態のホログラム素子製造方法の手順を示すフローチャートである。ステップｓ０でホログラム素子製造方法の手順が開始されて、ステップｓ１に進む。ステップｓ１では、上述の第１ホトマスク３０および第２ホトマスク４０と同様のホトマスクを作成し、ステップｓ２に進む。
【００７５】
ステップｓ２では、ステップｓ１で作成したホトマスクを用いて、露光量を変更しながらエッチングを行い、エッチング毎に反射防止膜処理後の１次回折効率を測定し、ステップｓ３に進む。ステップｓ３では、ホログラム素子のホログラムの各領域の１次回折効率の比である１次回折効率比が１．０近傍であるか否かを判断する。１次回折効率比が１．０近傍であるとは、１．０に対する誤差が５％以内であることを示す。ステップｓ３において、１次回折効率比が１．０近傍でないと判断されるとステップｓ２に戻り、１次回折効率比が１．０近傍であると判断されるとステップｓ４に進む。
【００７６】
ステップｓ４では、１次回折効率が１．０近傍となる露光量で、エッチング時間を変更することによって回折格子の溝の深さを変えながらエッチングを行い、エッチング毎に反射防止膜処理後の１次回折効率を測定し、ステップｓ５に進む。ステップｓ５では、ホログラム素子のホログラムの各領域の１次回折効率が目的値近傍であるか否かを判断する。１次回折効率が目的値近傍であるとは、目的値に対する誤差が５％以内であることを示す。ステップｓ５において、１次回折効率が目的値近傍でないと判断されるとステップｓ４に戻り、１次回折効率が目的値近傍であると判断されるとステップｓ６に進む。ステップｓ６では、ホログラム素子の量産が行われて、ステップｓ７に進み、ホログラム素子製造方法の全ての手順を終了する。
【００７７】
このようにホログラムの回折格子が形成される各領域の１次回折効率が等しくなる露光量を求めた（図１０のステップｓ２，ｓ３）後に、回折格子の溝の深さを変えて（図１０のステップｓ４，ｓ５）ホログラム素子を製造する（ステップｓ７）。ホログラムの各領域の回折格子を形成するときの露光量は、各領域の１次回折効率および各領域の１次回折効率の比である１次回折効率比に直接影響するけれども、回折格子の溝の深さは、各領域の回折格子のデューティー比に直接影響することなく回折効率だけが変わる。したがって先にホログラムの各領域の１次回折効率が等しくなる露光量を求めておき、その後に回折格子の溝の深さを変えることによって、所望の光学特性を有するホログラム素子を確実に製造することができる。
【００７８】
図１１は、本発明の実施のさらに他の形態の第１ホログラム素子５０を示す平面図である。図１２は、ホログラム５３の第１領域５１および第２領域５２を示す断面図である。図１２に示すホログラム５３は、図７に示す回折格子と同様の回折格子を有する。第１ホログラム素子５０は、上述のホログラム素子の製造方法によって製造される。第１ホログラム素子５０は、回折格子が形成される複数、本実施の形態のおいては２つの領域である第１領域５１および第２領域５２に分割される第１機種のホログラム５３を有し、第１および第２領域５１，５２における回折格子の格子間隔は互いに異なるとともに、回折格子のデューティー比が互いに異なる。第１ホログラム素子５０およびホログラム５３の材質は、たとえば石英ガラスである。また第１ホログラム素子５０およびホログラム５３の材質は、レーザ光に対して透明かつ硬質であればよく、たとえば青板ガラス、低アルカリガラスおよびアクリル樹脂などであってもよい。
【００７９】
本実施の形態の第１ホログラム素子５０によれば、第１ホログラム素子５０は、回折格子が形成される第１および第２領域５１，５２に分割されるホログラム５３を有し、第１および第２領域５１，５２における回折格子の格子間隔は互いに異なるとともに、回折格子のデューティー比が互いに異なる。すなわち第１領域５１の格子間隔は、第２領域５２の格子間隔よりも狭くしてあり、第２領域５２のデューティー比を０．５とするとともに、第１領域５１のデューティー比を０．５よりも小さくする。このような第１ホログラム素子５０のホログラム５３の各領域５１，５２における回折格子の格子間隔は互いに異なるので、各領域の回折格子を形成するときの露光量と１次回折効率との関係は互いに異なる。
【００８０】
またホログラム５３の各領域５１，５２の回折格子の格子間隔は互いに異なっていても、各領域５１，５２の回折格子のデューティー比が等しい場合、一般的に、各領域の１次回折効率が互いに等しくなる露光量は、各領域の１次回折効率が最大となる露光量となり、１次回折効率の最大値も互いに等しい値となるが、ホログラム素子のホログラムの各領域の回折格子のデューティー比を互いに異なるようにすることによって、ホログラム５３の各領域５１，５２の１次回折効率が最大となる露光量を互いに異なるように設定することができる。これによってホログラム５３の各領域５１，５２の１次回折効率の比である１次回折効率比が所望の値に設定されるので、第１ホログラム素子５０は、所望の光学特性を有することができる。本実施の形態では、格子間隔の狭い方の領域の回折格子のデューティー比を、０．５よりも小さくしたけれども、格子間隔の広い方の領域の回折格子のデューティー比を、０．５よりも大きくしてもよいことは言うまでもない。
【００８１】
図１３は、本発明の実施のさらに他の形態の第２ホログラム素子６０のホログラム６３の第１領域６１および第２領域６２を示す断面図である。第２ホログラム素子６０は、上述のホログラム素子の製造方法によって製造される。第２ホログラム素子６０は、回折格子が形成される複数、本実施の形態のおいては２つの領域である第１領域６１および第２領域６２に分割され、反射防止膜６４が設けられるホログラム６３を有し、第１および第２領域６１，６２における回折格子の格子間隔は互いに異なるとともに、回折格子のデューティー比が互いに異なる。また第２ホログラム素子６０は、第１および第２領域６１，６２の１次回折効率が互いに等しい。
【００８２】
第２ホログラム素子６０およびホログラム６３の材質は、石英ガラス、青板ガラスおよび低アルカリガラスのいずれかである。反射防止膜６４は、材質がフッ化マグネシウム（化学式：ＭｇＦ２）から成る単層構造、材質が一酸化ケイ素（化学式：ＳｉＯ）と二酸化ケイ素（化学式：ＳｉＯ２）とから成る２層構造、および材質がフッ化マグネシウム（化学式：ＭｇＦ２）と酸化ジルコニウム（化学式：ＺｒＯ２）と酸化アルミニウム（化学式：Ａｌ２Ｏ３）とから成る３層構造のいずれかの構造である。
【００８３】
本実施の形態の第２ホログラム素子６０によれば、第２ホログラム素子６０は、回折格子が形成される第１および第２領域６１，６２に分割されるホログラム６３を有し、第１および第２領域６１，６２における回折格子の格子間隔は互いに異なるとともに、ホログラム６３の各領域６１，６２に反射防止膜６４が設けられる状態で、各領域６１，６２の１次回折効率が互いに等しい。このような第２ホログラム素子６０のホログラム６３の各領域６１，６２における回折格子の格子間隔は互いに異なるので、各領域６１，６２の回折格子を形成するときの露光量と１次回折効率との関係は互いに異なる。またホログラム６３の各領域６１，６２に反射防止膜６４が設けられる状態で、各領域６１，６２の１次回折効率が互いに等しいので、ホログラム６３の各領域６１，６２の１次回折効率比は１．０となり、ホログラム６３の各領域６１，６２に反射防止膜６４が設けられる状態で、第２ホログラム素子６０は最適な光学特性を有することができる。
【００８４】
図１１および図１２示す第１ホログラム素子５０のホログラム５３の第１領域５１および第２領域５２における回折格子の格子間隔が互いに異なるとともに、最大の格子間隔となる回折格子のデューティー比が０．５以下となるように変更して、第３のホログラム素子としてもよい。また前記第１ホログラム素子５０の第１領域５１および第２領域５２における回折格子の格子間隔が互いに異なるとともに、最小の格子間隔となる回折格子のデューティー比が０．５以上となるように変更してもよい。
【００８５】
これらのようなホログラム素子によれば、ホログラムの各領域の１次回折効率が互いに等しくなる露光量を所望の値に設定することができる。このようにホログラムの各領域の１次回折効率が互いに等しくなる、換言すればホログラムの１次回折効率比が１．０となるような露光量は所望の値に設定されるので、前述のホログラム素子は所望の光学特性を有することができる。
【００８６】
図１４は、本発明の実施のさらに他の形態の第４ホログラム素子８０を示す平面図である。第４ホログラム素子８０は、上述のホログラム素子の製造方法によって製造される。第４ホログラム素子８０は、回折格子が形成される複数、本実施の形態のおいては３つの領域である第１領域８１、第２領域８２および第３領域８３に分割される第３機種のホログラム８４を有し、第１および第２領域８１，８２における回折格子の格子間隔は互いに異なるとともに、第１および第２領域８１，８２の１次回折効率が互いに等しい。また第１および第３領域８１，８３における回折格子の格子間隔は互いに異なるとともに、第１および第３領域８１，８３の１次回折効率が互いに等しい。第４ホログラム素子８０およびホログラム８３の材質は、たとえば石英ガラスである。また第４ホログラム素子８０およびホログラム８３の材質は、レーザ光に対して透明かつ硬質であればよく、たとえば青板ガラス、低アルカリガラスおよびアクリル樹脂などであってもよい。
【００８７】
本実施の形態の第４ホログラム素子８０によれば、第４ホログラム素子８０は、回折格子が形成される第１、第２および第３領域８１，８２，８３に分割されるホログラム８４を有し、第１〜第３領域８１〜８３のうち少なくとも２つの領域における回折格子の格子間隔は互いに異なるとともに、各領域の１次回折効率が互いに等しい。このような第４ホログラム素子８０のホログラム８４の各領域８１〜８３のうち、少なくとも２つの領域における回折格子の格子間隔は互いに異なるので、各領域８１〜８３の回折格子を形成するときの露光量と１次回折効率との関係は互いに異なる。また各領域８１〜８３の１次回折効率が互いに等しいので、ホログラム８４の１次回折効率比は１．０となり、第４ホログラム素子８０は最適な光学特性を有することができる。
【００８８】
表２は、上述の第１、第３および第４ホログラム素子５０，８０の、第１機種のホログラム５３、第２機種のホログラムおよび第３機種のホログラム８４の各領域の格子間隔の範囲を示す表である。
【００８９】
【表２】
2004170524.tif 000004
【００９０】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、ホログラムの１次回折効率比が所望の値に設定されるので、所望の光学特性を有するホログラム素子を製造することができる。
【００９１】
また本発明によれば、ホログラムの各領域の１次回折効率が互いに等しくなる露光量を所望の値に設定することができる。またホトリソグラフィー法の露光工程において、露光量が所定の値より小さくなってホトレジストの感光が不十分となることを防止することができるとともに、所望の光学特性を有するホログラム素子を確実に製造することができる。
【００９２】
また本発明によれば、ホログラムの各領域の１次回折効率が互いに等しくなる露光量を所望の値に設定することができる。またホトリソグラフィー法の露光工程において、露光量が所定の値より小さくなってホトレジストの感光が不十分となることを防止することができるとともに、所望の光学特性を有するホログラム素子を確実に製造することができる。
【００９３】
また本発明によれば、ホログラムの各領域の１次回折効率の比である１次回折効率比が１．０となり、最適な光学特性を有するホログラム素子を製造することができる。
【００９４】
また本発明によれば、ホログラム素子に反射防止膜を設けても、各領域の１次回折効率を等しくする、換言すれば１次回折効率比を最適な値である１．０にすることができ、最適な光学特性を有するホログラム素子を確実に製造することができる。
【００９５】
また本発明によれば、ホログラムの１次回折効率比が所望の値に設定されるので、ホログラム素子は、所望の光学特性を有することができる。
【００９６】
また本発明によれば、ホログラムの各領域の１次回折効率が互いに等しくなる、換言すればホログラムの１次回折効率比が１．０となるような露光量は所望の値に設定されるので、ホログラム素子は所望の光学特性を有することができる。
【００９７】
また本発明によれば、各領域の１次回折効率が互いに等しいので、ホログラムの各領域の１次回折効率の比である１次回折効率比は１．０となり、ホログラム素子は最適な光学特性を有することができる。
【００９８】
また本発明によれば、ホログラムの各領域に反射防止膜が設けられる状態で、各領域の１次回折効率が互いに等しいので、ホログラムの各領域の１次回折効率の比である１次回折効率比は１．０となり、ホログラムの各領域に反射防止膜が設けられる状態で、ホログラム素子は最適な光学特性を有することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態の第１ホトマスク３０の第１マスク領域３１および第２マスク領域３２を拡大した平面図である。
【図２】第１ホトマスク３０の全体を示す平面図である。
【図３】第１ホトマスク集合体３００を示す平面図である。
【図４】本発明の実施の他の形態の第２ホトマスク４０の第１マスク領域４１、第２マスク領域４２および第３マスク領域４３を拡大した平面図である。
【図５】第２ホトマスク４０の全体を示す平面図である。
【図６】第２ホトマスク集合体４００を示す平面図である。
【図７】図７（１）は、矩形断面の溝を有する回折格子の格子間隔Ｄと溝の並び方向の開口幅ｄとを示す断面図であり、図７（２）は溝の側壁がテーパになるような台形状断面の溝を有する回折格子の格子間隔Ｄと溝の並び方向の開口幅ｄとを示す断面図である。
【図８】ホログラム素子を製造するときの露光量と、ホログラムの各領域の１次回折効率との関係を示すグラフである。
【図９】反射防止膜が設けられるホログラム素子を製造するときの露光量と、ホログラムの各領域の１次回折効率との関係を示すグラフである。
【図１０】本発明の実施のさらに他の形態のホログラム素子製造方法の手順を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の実施のさらに他の形態の第１ホログラム素子５０を示す平面図である。
【図１２】ホログラム５３の第１領域５１および第２領域５２を示す断面図である。
【図１３】本発明の実施のさらに他の形態の第２ホログラム素子６０のホログラム６３の第１領域６１および第２領域６２を示す断面図である。
【図１４】本発明の実施のさらに他の形態の第４ホログラム素子８０を示す平面図である。
【図１５】従来の光ピックアップ装置１を示す斜視図である。
【図１６】他の従来の技術である集積ユニット光学系を用いた光ピックアップ装置１１を示す斜視図である。
【図１７】ホトリソグラフィー法によるホログラムの製造工程を示す断面図である。
【図１８】ホトリソグラフィー法を用いてホログラムを製造するときの回折効率比を管理する手順を示すフローチャートである。
【図１９】ホトポリマー法によるホログラムの製造工程を示す断面図である。
【図２０】格子間隔の異なる２つ領域を有する回折格子の各領域における露光量と１次回折効率との関係を示すグラフである。
【図２１】格子間隔の異なる２つ領域を有する回折格子の各領域における、反射防止膜蒸着前および反射防止膜蒸着後の露光量と１次回折効率との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
３０  第１ホトマスク
３１  第１マスク領域
３２  第２マスク領域
４０  第２ホトマスク
４１  第１マスク領域
４２  第２マスク領域
４３  第３マスク領域
５０  第１ホログラム素子
５１  第１領域
５２  第２領域
５３  ホログラム
６０  第２ホログラム素子
６１  第１領域
６２  第２領域
６３  ホログラム
６４  反射防止膜
８０  第４ホログラム素子
８１  第１領域
８２  第２領域
８３  ホログラム
【図１】
2004170524.tif 000005
【図２】
2004170524.tif 000006
【図３】
2004170524.tif 000007
【図４】
2004170524.tif 000008
【図５】
2004170524.tif 000009
【図６】
2004170524.tif 000010
【図７】
2004170524.tif 000011
【図８】
2004170524.tif 000012
【図９】
2004170524.tif 000013
【図１０】
2004170524.tif 000014
【図１１】
2004170524.tif 000015
【図１２】
2004170524.tif 000016
【図１３】
2004170524.tif 000017
【図１４】
2004170524.tif 000018
【図１５】
2004170524.tif 000019
【図１６】
2004170524.tif 000020
【図１７】
2004170524.tif 000021
【図１８】
2004170524.tif 000022
【図１９】
2004170524.tif 000023
【図２０】
2004170524.tif 000024
【図２１】
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