(57)【要約】【課題】  基板の膨潤歪を低減させ、ホログラム素子にクラックが発生するのを防止すること。【解決手段】  本発明のホログラム素子は、ホログラム回折格子が形成された基板と、基板上に形成され、ホログラム回折格子を覆う低透湿性膜とを備え、低透湿性膜によって被覆されていない露出領域を基板上に有する。  一般に、クラックの発生割合は、基板の吸湿性による膨潤歪によって影響される。本発明のホログラム素子は、低透湿性膜によって被覆されていない露出領域を基板上に有するため、低透湿性膜が形成されている面からも水分を吸収することができ、膨潤歪が緩和され、クラックの発生が防止される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホログラム回折格子が形成された基板と、基板上に形成され、ホログラム回折格子を覆う低透湿性膜とを備え、低透湿性膜によって被覆されていない露出領域を基板上に有するホログラム素子。
【請求項２】
基板は、表面の端部に段差部を有し、露出領域は、段差部の下段に形成される請求項１に記載のホログラム素子。
【請求項３】
基板は、アクリル樹脂からなる請求項１又は２に記載のホログラム素子。
【請求項４】
低透湿性膜は、第１の層と、その上に第２の層を基板上に順次形成してなり、第１の層は、酸化チタンと酸化ジルコニウムの混合層であり、第２の層は、酸化シリコン層である請求項１から３の何れか１つに記載のホログラム素子。
【請求項５】
（１）複数のホログラム回折格子を基板上に形成し、（２）前記ホログラム回折格子を覆うように低透湿性膜を基板上に形成し、（３）前記ホログラム回折格子を区画するように、所定の深さの溝を形成し、（４）溝底を残すように、基板をダイシングする工程を備えるホログラム素子の製造方法。
【請求項６】
（１）複数のホログラム回折格子を基板上に形成し、（２）前記ホログラム回折格子に対応する部分に開口を有するマスクを用いて低透湿性膜を基板上に形成することにより、低透湿性膜によって被覆されていない露出領域を基板上に形成し、（３）前記ホログラム回折格子を区画するように、基板をダイシングする工程を備えるホログラム素子の製造方法。
【請求項７】
請求項１から３の何れか１つに記載のホログラム素子を備える電子光学部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホログラム素子、その製造方法、及びそのホログラム素子を備える電子光学部品に関する。本発明のホログラム素子は、ＣＤ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＤ、ＬＤ等の光ディスク用ピックアップ部品に好適に使用される。
【背景技術】
【０００２】
図４は、従来のホログラム素子５１の構造を示す側面図である。従来のホログラム素子５１は、アクリル製の透明基板５２の両面上にプライマ−層５３ａ、５３ｂを介して紫外線硬化型樹脂層５５ａ、５５ｂが形成されてなる。紫外線硬化型樹脂層５５ａ、５５ｂには、ホログラム回折格子がフォトポリマ（Photo Polymer）法などにより形成されている。また、両面の紫外線硬化型樹脂層５５ａ、５５ｂ上の実質的に全面に渡って、反射防止膜としての誘電体膜５７ａ、５７ｂが形成されている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平１１−３１１７１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
アクリル製の透明基板５２は、吸湿性が大きく、吸湿によって膨張する。透明基板５２の両面上の全面に渡って透湿性の低い誘電体膜が形成されている場合、アクリル樹脂基板は、その側面からのみ水分を吸収し、その吸収によって膨張し、それにより膨潤歪が発生する。
【０００４】
ホログラム素子５１が、４点固定、４辺固定といった強固な固定方法で、レ−ザチップやビ−ム検出部材等からなるレ−ザユニットに固定される場合、６０℃９０％ＲＨといった環境下で、膨潤歪により樹脂基板にクラックが発生する場合がある。
【０００５】
本発明は、係る事情に鑑みてなされたものであり、基板の膨潤歪を低減させ、ホログラム素子にクラックが発生するのを防止するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のホログラム素子は、ホログラム回折格子が形成された基板と、基板上に形成され、ホログラム回折格子を覆う低透湿性膜とを備え、低透湿性膜によって被覆されていない露出領域を基板上に有する。
【発明の効果】
【０００７】
一般に、クラックの発生割合は、基板の吸湿性による膨潤歪によって影響される。本発明のホログラム素子は、低透湿性膜によって被覆されていない露出領域を基板上に有するため、低透湿性膜が形成されている面からも水分を吸収することができる。これにより、膨潤歪が緩和され、クラックの発生が防止される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明のホログラム素子は、ホログラム回折格子が形成された基板と、基板上に形成され、ホログラム回折格子を覆う低透湿性膜とを備え、低透湿性膜によって被覆されていない露出領域を基板上に有する。
本明細書中において、「露出領域」とは、本発明の原理又は作用により、本発明の効果が得られる程度の大きさの露出領域をいう。また、低透湿性膜のコーティングの欠陥や、コーティングのスクラッチなどが原因で生じる微細な露出領域などは、本発明における「露出領域」に含まれない。
【０００９】
このようなホログラム素子は、例えば、以下の２通りの方法によって形成することができる。
【００１０】
（第１の方法）
第１の方法に係るホログラム素子の製造方法は、（１）複数のホログラム回折格子を基板上に形成し、（２）前記ホログラム回折格子を覆うように低透湿性膜を基板上に形成し、（３）前記ホログラム回折格子を区画するように、所定の深さの溝を形成し、（４）溝底を残すように、基板をダイシングする工程を備える。
【００１１】
まず、上記工程（１）、すなわち、複数のホログラム回折格子を基板上に形成する工程について説明する。
【００１２】
基板には、アクリル樹脂、ポリオレフィン樹脂、ＰＥＴ樹脂、ＰＰ樹脂、又はガラスなどの、例えば可視レーザ光に対して透明性を有する材料からなるものを用いることができる。また、回折格子を後述するフォトポリマ法で形成する場合、基板は紫外線に対して高い透過性を有していることが好ましい。基板にアクリル樹脂を用いる場合、アクリル樹脂は吸湿性が高いので、特に本発明が有効である。
【００１３】
ホログラム回折格子は、基板上の一部に形成されていてもよく、基板上の全面に渡って形成されていてもよい。また、ホログラム回折格子は、格子間隔、Duty比、溝形状などが異なる複数の区分に分割されていてもよい。
【００１４】
ホログラム回折格子は、例えば、以下の２通りの方法によって形成することができる。
【００１５】
ホログラム回折格子の第１の形成方法は、（ａ）基板上にフォトリソグラフィ及びエッチング技術などにより回折格子のパターンに対応したマスクを形成し、（ｂ）このマスクを用いて所定の深さまで異方性エッチングを行う工程を備える。
【００１６】
異方性エッチングは、例えば、ＣＦ4やＣＨＦ3などのガス雰囲気中で、反応性イオンエッチング法などにより行うことができる。
【００１７】
ホログラム回折格子の第２の形成方法は、フォトポリマ法と呼ばれる方法であり、（ａ）ホログラム回折格子のパターンに対応した形状を有する原盤と、基板とを、紫外線などの光、又は熱硬化樹脂などの材料を介して密着させた状態で加圧し、（ｂ）その状態で前記材料に光又は熱を加える工程を備える。
【００１８】
材料としては、好ましくはアクリル系の、紫外線硬化型樹脂を用いることが好ましい。また、工程（ａ）の前に、基板と光又は熱硬化樹脂との密着性を高めるプライマ−層を形成する工程を備えてもよい。
【００１９】
次に、上記工程（２）、すなわち、前記ホログラム回折格子を覆うように低透湿性膜を基板上に形成する工程について説明する。
【００２０】
「前記ホログラム回折格子を覆うように」には、複数のホログラム回折格子の全部又は一部を覆う場合が含まれる。また、個々のホログラム回折格子についても、その全部又は一部を覆う場合が含まれる。
【００２１】
低透湿性膜とは、この膜を基板上に形成することにより、この膜を介した基板の吸湿性を低下させる機能を有する膜をいう。低透湿性膜には、本発明の目的を達成できる範囲であれば、ある程度の透湿性を有する膜も含まれる。
【００２２】
低透湿性膜は、例えば、無機の誘電体膜とすることができる。具体的には、低透湿性膜は、第１の層と、その上に第２の層を基板上に順次形成してなり、第１の層は、酸化チタンと酸化ジルコニウムの混合層であり、第２の層は、酸化シリコン層であるようにすることができる。このような膜は、例えば、高周波イオンプレーティング法によって形成することができる。このような構成の膜は、アクリル基板のようなプラスチック基板に強固に接着し、８５℃５００Ｈの高温試験、−４０℃５００Ｈの低温試験、−４０℃⇔８５℃、５００サイクルといったサイクル試験、及び６０℃９０％ＲＨ５００Ｈの高温高湿試験において、膜剥れが発生せず、光学特性の変動の少なく、信頼性に富む反射防止膜となる。
【００２３】
低透湿性膜は、例えば、反射防止膜として、及び／又は回折格子を保護する保護膜として働く。
【００２４】
次に、上記工程（３）、すなわち、前記ホログラム回折格子を区画するように、所定の深さの溝を形成する工程について説明する。
【００２５】
溝は、例えば、厚さが０．３ｍｍのダイシングブレードを用いて形成することができる。溝を形成することにより、前工程で形成した低透湿性膜が除去され、露出領域が形成される。露出領域が広いほど、基板の膨潤歪を大きく低減させることができるため、溝の形状は、その幅が広ければ広いほど、その深さが深ければ深いほど、好ましい。但し、溝の深さを基板の板厚の３／４以上にすると、基板が破損しやすくなるので、溝の深さは基板の厚さの１／３〜３／４程度とすることが好ましい。
【００２６】
次に、上記工程（４）、すなわち、溝底を残すように、基板をダイシングする工程について説明する。
【００２７】
ダイシングは、例えば、厚さが０．３ｍｍのダイシングブレードを用いて行うことができる。この工程により、基板がダイシングされ、個々のホログラム素子が得られる。溝底を残すように基板のダイシングが行われるため、各ホログラム素子は、溝部を有し、露出領域が、溝部に形成される。この方法によると、簡易に、露出領域を形成することができる。
【００２８】
また、溝の側壁の一方を除去し、かつ、溝底を残すように、基板をダイシングすることができる。この場合、各ホログラム素子は、その表面の端部に段差部を有し、段差部の下段は、低透湿性膜に被覆されていない。すなわち、露出領域が、段差部の下段に形成される。表面の端部に段差部を形成することにより、ホログラム素子の外形形状を小さくできるので、光ピックアップなどに組み込んだ時に他の部材との干渉が生じにくく、光ピックアップなどの小型化が可能となる。
【００２９】
（第２の方法）
第２の方法に係るホログラム素子の製造方法は、（１）複数のホログラム回折格子を基板上に形成し、（２）前記ホログラム回折格子に対応する部分に開口を有するマスクを用いて低透湿性膜を基板上に形成することにより、低透湿性膜によって被覆されていない露出領域を基板上に形成し、（３）前記ホログラム回折格子を区画するように、基板をダイシングする工程を備える。
【００３０】
上記工程（１）は、第１の方法と同一である。
従って、まず、上記工程（２）、すなわち、前記ホログラム回折格子に対応する部分に開口を有するマスクを用いて低透湿性膜を基板上に形成することにより、低透湿性膜によって被覆されていない露出領域を基板上に形成する工程について説明する。
【００３１】
「前記ホログラム回折格子に対応する部分に開口を有するマスク」には、複数のホログラム回折格子の全部又は一部に対応する部分に開口を有するマスクが含まれる。また、これには、個々のホログラム回折格子について、その一部に対応する部分に開口を有するマスクも含まれる。また、これには、ホログラム回折格子以外の部分にも開口を有するマスクも含まれる。このようなマスクを用いて、低透湿性膜を基板上に形成すると、開口部には低透湿性膜が形成され、マスクで覆われた部分には、露出領域が形成される。この露出領域により、基板の膨潤歪が低減され、本発明の目的が達成される。露出領域をできるだけ広くするために、ホログラム回折格子のみを覆うように低透湿性膜を形成することが好ましい。露出領域は、製造されるホログラム素子の表面の端部に形成されてもよく、表面の端部以外の部分に形成されてもよい。マスクは、フォトリソグラフィ及びエッチング技術により形成することができる。
【００３２】
次に、上記工程（３）、すなわち、前記ホログラム回折格子を区画するように、基板をダイシングする工程について説明する。
【００３３】
ダイシングは、例えば、厚さが０．３ｍｍのダイシングブレードを用いて行うことができる。この工程により、基板がダイシングされ、個々のホログラム素子が得られる。
【００３４】
第２の方法では、ダイシングライン上をマスクで覆った上で、低透湿性膜を形成することができ、この場合、ダイシングが容易になり、加工スピードを上げることができ、また、ダイシングに使用するブレード（刃物）の寿命が長くなるのでコストダウンにつながる。
第１の方法についての説明のうち、第２の方法についても当てはまるものについては、第２の方法についても当てはまる。
【００３５】
本発明は、別の観点から見ると、上記記載のホログラム素子を備える電子光学部品を提供するものである。
【００３６】
電子光学部品としては、例えば、ホログラムレーザユニットや、光ピックアップが挙げられる。
【００３７】
ホログラムレーザユニットは、例えば、レーザユニットとホログラム素子とが紫外線硬化型樹脂などで接着されてなる。接着は、例えば、４点又は４辺で行われる。レーザユニットは、例えば、発光素子と、受光素子と、これらを取り囲むキャップとを備える。キャップは、ガラス窓を備える。
【００３８】
光ピックアップは、例えば、ホログラムレーザユニットと、立上げミラーと、対物レンズとを備え、立上げミラーは、ホログラムレーザユニットからの光を反射させ、対物レンズに入射させる。対物レンズに入射した光は、ＣＤ−ＲＯＭなどの記憶媒体上に集光され、情報の記録、読み出しが行われる。
【００３９】
本発明のホログラム素子には、クラックが発生しにくいので、このホログラム素子を備える電子光学部品にも不具合が発生しにくく、このような電子光学部品は、低コストでありながら信頼性が高い。
【００４０】
なお、本明細書において、「基板上に」という語句には、基板に接して、保護膜、絶縁膜、又はその他の機能膜などを介して基板に接して、及び半導体基板と非接触で上方に、などの概念が含まれる。また、「基板上に」には、多層膜が積層される方向に、という概念も含まれる。従って、基板の下面に多層膜を積層する場合にも、「基板上に」という語句が使用される。その他の「膜上に」、「層上に」などという語句についても同様である。
【実施例１】
【００４１】
図１は、本発明の実施例１に係るホログラム素子１の構造を示す側面図である。
【００４２】
本実施例のホログラム素子１は、透明基板２を備えている。透明基板２として、住友化学社製のアクリル押し出し成形材（商品名スミペックス、グレード名Ｅ０１０）を用いる。透明基板２の両面に、Ｎ−ビニル−２−ピロリドン溶剤からなるプライマ−層３ａ、３ｂが形成されている。プライマ−層３ａ、３ｂ上に、微細パタ−ンが形成された三菱レイヨン社製の紫外線硬化型樹脂層（ＭＰ−１０７）５ａ、５ｂが形成されている。紫外線硬化型樹脂層５ａ、５ｂには、フォトポリマ法により、微細パターンが形成されている。各紫外線硬化型樹脂層５ａ、５ｂの微細パターンは、互いに位置決め（アライメント）されている。紫外線硬化型樹脂層５ａ、５ｂの上に、誘電体膜７ａ、７ｂが形成されている。
【００４３】
透明基板２には、段差部９が形成されており、段差部９の下段１０には、誘電体膜が形成されておらず、透明基板２が露出している。このため、透明基板２は、上方からも吸湿を行うことができ、透明基板２の膨潤歪が緩和される。
【００４４】
以下、図１を用いて、ホログラム素子１の製造方法について説明する。
（プライマー処理工程）
まず、透明基板２の両面にプライマ−層３ａ、３ｂを形成する。具体的には、まず、カセットに１０枚装着した透明基板２を、カセットごとＮ−ビニル−２−ピロリドン溶剤に浸漬する。次に、バーテック社製リンサードライヤーＭＯＤＥＬ１６００―３のスピンドライヤー装置を用いて余分な溶剤を除去し、１０分間８５℃のクリーンベーク炉で乾燥させる。スピンドライヤー装置においては、この溶剤に対して耐溶剤性のあるテフロン（登録商標）のシールド材を用い、かつ、この溶剤の可燃性の特性を考慮して、防爆対策も施す。
【００４５】
（フォトポリマ成形工程）
次に、プライマ−層３ａ、３ｂ上に、マトリックス状に複数のホログラム回折格子が形成された紫外線硬化型樹脂層５ａ、５ｂを形成する。具体的には、アイグラフィック社製のフォトポリマ成形装置を用いて、マトリックス状に複数のホログラム回折格子を形成する。ホログラム回折格子を形成する材料としては、三菱レイヨン社製の紫外線硬化型樹脂（ＭＰ−１０７）が用いられる。
【００４６】
（反射防止膜コート工程）
次に、紫外線硬化型樹脂層５ａ、５ｂの上に、反射防止膜としての誘電体膜７ａ、７ｂを形成する。具体的には、シンクロン社製の蒸着装置ＢＭＣ−８５０ＤＣＩを用いて、紫外線硬化型樹脂側よりＺｒＯ2＋ＴｉＯ2混合層とＳｉＯ2層の２膜構造を高周波イオンプレーティング法（ＲＦ―ＩＰ）によって形成する。
【００４７】
（溝加工工程）
次に、透明基板２に上側から段差部９を形成する。具体的には、ディスコ（株）会社製のダイシング装置を用いて、板厚２ｍｍのアクリル部材の約半分である１ｍｍの深さで幅０．３ｍｍの寸法の溝を加工する。
【００４８】
（ダイシング工程）
次に、得られた透明基板２をダイシングし、ホログラム素子１の製造を完了する。具体的には、ディスコ（株）会社製のダイシング装置（ブレードの厚さ０．３ｍｍ）を用いて、所定の寸法にダイシングする。
【００４９】
溝形状は、幅が広ければ広いほど、溝深さが深ければ深いほど、高温高湿下でのクラックの発生が押えられる。溝深さは基板の板厚の３／４以上であると、強度的に問題があるので、板厚の１／３〜３／４であれば問題ない。溝幅はブレードの厚みと同じ０．３ｍｍなので、一回の溝加工でよい。
【実施例２】
【００５０】
図２は、実施例２に係るホログラム素子２１の構造を示す側面図である。実施例１との違いは、透明基板２に段差部が形成されているか否かである。本実施例のホログラム素子２１は、以下のように製造することができる。
【００５１】
まず、実施例１と同様にプライマ−処理工程、フォトポリマ成形工程を行う。
次に、ホログラム回折格子に対応する部分に開口を有するマスクを用いて誘電体膜を形成する。具体的には、ホログラム素子の寸法が３．２ｍｍ×２．４ｍｍであるのに対して、２．４ｍｍ×２．４ｍｍの開口部を有するマスクを用いる。この工程により、マスクに覆われた部分に露出領域を有する誘電体膜が形成される。
【００５２】
次に、実施例１と同様に透明基板２のダイシングを行い、ホログラム素子２１の製造を完了する。
【実施例３】
【００５３】
図３は、実施例３に係るホログラムレーザユニット３１の構造を示す側面断面図である。
【００５４】
ホログラムレーザユニット３１は、実施例１のホログラム素子１とレーザユニット３３とが紫外線硬化型接着剤３５などで接着されてなる。接着は、ホログラム素子の４辺を全て覆う４辺塗りで行う。レーザユニット３３は、ステム３６と、サブマウント３６ａと、発光素子３７と、受光素子３９と、これらを取り囲むキャップ４１とを備える。キャップ４１は、ガラス窓４３を備える。発光素子３７と受光素子３９は、電極４５に電気的に接続されている。
【００５５】
このようなホログラムレーザユニット３１を製造し、６５℃９５％ＲＨの高温高湿の試験環境下で３００Ｈ放置したところ、ホログラム素子にクラックが発生していないことが確認された。また、６０℃９０％ＲＨの試験環境下で１０００Ｈの放置後、クラックが発生していないことが確認された。このように、クラックが入るかどうかは６０℃９０％ＲＨの条件下の高温高湿環境試験で確認することができる。
【００５６】
また、実施例２のホログラム素子２１を用いて、同様の実験を行ったところ、こちらもクラックが発生していないことが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の実施例１に係るホログラム素子の構造を示す側面図である。
【図２】本発明の実施例２に係るホログラム素子の構造を示す側面図である。
【図３】本発明の実施例３に係るホログラムレーザユニットの構造を示す側面断面図である。
【図４】従来のホログラム素子の構造を示す側面図である。
【符号の説明】
【００５８】
１、２１、５１  ホログラム素子
２、５２  透明基板
３ａ、３ｂ、５３ａ、５３ｂ  プライマ−層
５ａ、５ｂ、５５ａ、５５ｂ  紫外線硬化型樹脂層
７ａ、７ｂ、５７ａ、５７ｂ  誘電体膜
９  段差部
１０  下段
３１  ホログラムレーザユニット
３３  レーザユニット
３５  紫外線硬化型接着剤
３６  ステム
３６ａ  サブマウント
３７  発光素子
３９  受光素子
４１  キャップ
４３  ガラス窓
４５  電極
【図１】
2005195965.tif 000003
【図２】
2005195965.tif 000004
【図３】
2005195965.tif 000005
【図４】
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