(57)【要約】【課題】ＣＤやＤＶＤに用いられる光ピックアップには、レーザー光の往路、復路の分離を行うため変更分離素子としてのホログラム素子が用いられている。複屈折性を持った高分子膜を用いたホログラム素子は、小型・低コストの光ピックアップを実現できるが、膜厚の問題、作製時の熱の問題等、種々の要因により、ホログラム素子の波面収差特性が悪化しやすい。【解決手段】（ａ）第１基板１上に、複屈折性を付加された有機複屈折膜からなるフィルム２を粘着剤で仮固定し、（ｂ）レジストパターンを用いて回折格子パターン３を形成し、（ｃ）紫外線を照射し、粘着剤の固着力を低下させ、第１基板１とフィルム２を剥離し、（ｄ）透明な接着剤４を用いて透明な第２基板５上にフィルム２を貼り、（ｅ）回折格子パターン３の上に透明な第３基板７を樹脂材６で接着し、（ｆ）ダイシングにより個別のホログラム素子８に分離する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィルム状有機複屈折材料上に凹凸状の回折格子を形成し、該回折格子内に光学的に透明な等方性材料を充填してなる、前記フィルム状有機複屈折材料を用いた偏光ホログラム素子の作製方法において、前記フィルム状有機複屈折材料を平坦な第１基板に粘着剤により仮固定し、その後前記フィルム状有機複屈折材料上面に凹凸状の回折格子を形成し、該回折格子が形成された前記フィルム状有機複屈折膜を前記第１基板より剥離し、該フィルム状有機複屈折膜を光学的に透明な第２、および第３の平坦基板に両面を貼付け、かつその貼付けには光学的に透明な接着剤を使用することを特徴とするホログラム素子の作製方法。
【請求項２】
請求項１に記載のホログラム素子の作製方法において、前記フィルム状有機複屈折材料は、延伸により複屈折性を持たせた材料であることを特徴とするホログラム素子の作製方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載のホログラムの作製方法において、前記粘着剤は、紫外線によって粘着力が低下し、容易に剥離可能なものであることを特徴とするホログラム素子の作製方法。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１つに記載のホログラムの作製方法において、前記接着剤として、光硬化型の接着剤を使用することを特徴とするホログラム素子の作製方法。
【請求項５】
請求項４に記載のホログラム素子の作製方法において、前記光硬化型の接着剤は紫外線硬化型の接着剤であることを特徴とするホログラム素子の作製方法。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１つに記載のホログラム素子の作製方法において、前記接着剤の屈折率は、前記フィルム状有機複屈折膜の常光線方向屈折率、もしくは異常光線方向屈折率とほぼ同一であることを特徴とするホログラム素子の作製方法。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか１つに記載のホログラム素子の作製方法において、前記回折格子が形成された前記フィルム状有機複屈折膜の、前記回折格子が形成されていない面を前記第２の基板に貼付ける方法として、前記第２の基板上にあらかじめ接着剤を塗布し、その後前記フィルム状有機複屈折膜を前記第２の基板上に搭載し、回転させることによって、平坦化を行う方法を採用していることを特徴とするホログラム素子の作製方法。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれか１つに記載のホログラム素子の作製方法において、前記回折格子が形成されたフィルム状有機複屈折膜の、前記回折格子が形成されている面を前記第３の基板に貼付ける方法として、前記回折格子形成面に接着剤をボッティングにより塗布し、その上部に前記第３の基板を搭載する方法を採用していることを特徴とするホログラム素子の作製方法。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれか１つに記載のホログラム素子の作製方法において、前記回折格子が形成されたフィルム状有機複屈折膜を前記第２、第３の基板に両面を貼付ける前処理として、貼り付けるべき面にプラズマによる表面処理を行うことを特徴とするホログラム素子の作製方法。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれか１つに記載のホログラム素子の作製方法において、前記回折格子は矩形回折格子であることを特徴とするホログラム素子の作製方法。
【請求項１１】
請求項１ないし１０のいずれか１つに記載のホログラム素子の作製方法によって作製されたことを特徴とするホログラム素子。
【請求項１２】
請求項１１に記載のホログラム素子を用いたことを特徴とする光ピックアップ。
【請求項１３】
請求項１２に記載の光ピックアップを用いたことを特徴とする光ディスク装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、主に光ピックアップに応用されるホログラム素子、及びその作製方法に関し、詳細には、偏光方向による回折効率、透過率を選択可能な、偏光ホログラム素子、およびその作製方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、様々な光記録媒体に対応する光ピックアップ装置が研究開発されている。一つは、波長７８０ｎｍレーザー光を用いるＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｃ）系の読み取り用光ピックアップ、書き込み用光ピックアップであり、また、波長６６０ｎｍ程度のレーザー波長を用いるＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｉｄｅｏ  Ｄｉｓｃ）系の読み取り用、書き込み用の光ピックアップ装置である。また、将来の高密度光ディスクとして、青色レーザー光を用いた光ディスク用ピックアップも研究開発が盛んに行われている。上記に示した光ピックアップ装置は、個別の技術課題はあるものの、ピックアップ部分の小型化や、低コスト化等の共通の課題を持っており、これらの課題に対する開発が盛んである。
【０００３】
図２は光ピックアップの一例の光学系を示す図である。
同図において符号７０は光ピックアップ、７１はレーザ光源、７２は受光素子、７３は偏光分離ホログラム、７４はコリメートレンズ、７５はλ／４板、７６は対物レンズ、７７は光ディスク、７８ｉは入射光束、７８ｒは反射光束の内の１次回折光をそれぞれ示す。
【０００４】
レーザ光源７１から放射されたレーザ光７８ｉは偏光分離ホログラム７３に対し、常光線となるように偏光面が与えられている。したがって、入射光束７８ｉは何の変化も受けず、コリメートレンズ７４、λ／４板７５、対物レンズ７６を経て、光ディスク７７の情報担持面に収束する。光ディスク７７からの情報を担った反射光束は光学系を逆にたどって、偏光分離ホログラム７３に達する。入射光束７８ｉは一度λ／４板７５を経由しており、反射光束が再度λ／４板７５を経由することにより、光束の偏光面が９０°変化している。したがって、反射光束は、偏光分離ホログラム７３に対して異常光線となり、回折格子面で回折作用を受け、その１次回折光７８ｒは受光素子７２に入射することになり、光ディスク７７の情報が読み出される。
【０００５】
光ピックアップの小型化や低コスト化に対して有効な構成として、このようにホログラム素子を利用した光学系が採用されている。これは、レーザー光の往路、復路の分離を行うための素子であり、従来はビームスプリッター等を使用していたため、光学系が大型化していた部分を解決するだけでなく、レーザー発光と同一面に信号検出素子を配置出来るため、光路の設計が容易になり、かつ、部品点数も低減できると言うメリットを持っている。また、記録密度の異なる複数種類の記録媒体の書き込み、読み取りを一つの光ピックアップで行う場合においても、光路を共通化可能であることから、有効な光学系であると考えられている。以下に、ホログラム素子の例を示す。
【０００６】
第一の従来例として、一般的なホログラムの例がある、（例えば、特許文献１参照。）。本従来例は、複屈折材料であるニオブ酸リチウム基板を用いて偏光ホログラム素子を作製している。この場合は、基板が高価であることにより、素子の低コスト供給ができない。
【０００７】
次に、第二の従来例として、光学的等方性基板上に有機膜（ポリジアセチレン配向膜）を形成することで、回折効率のばらつきを抑制した偏光分離素子を提供している（例えば、特許文献２  参照。）。また、第三の従来例として、光学的等方性基板上に複屈折性を持った高分子膜を形成することにより、低コストな偏光分離素子を提供している（例えば、特許文献３  参照。）。これらの２例の従来例においては、素子も低コスト化可能であり、格子ピッチも狭ピッチ化することが可能であるために、素子の低コスト供給や偏光ホログラム素子を用いた光学系を小型化することが可能である。
しかし、上記第二従来例においては、有機膜の形成に蒸着等の方法を利用しており、その工程コストとしては、第三従来例と比較し、高価となってしまい、低コスト化に限界がある。一方、第三従来例においては、工程コストも押さえられ、低コスト化が可能である。
【０００８】
ここで、第二、三の従来例においては、有機膜作製時の膜厚に関するムラや接着層のムラが大きい場合には、素子の波面収差特性に影響を与えることがわかっており、その改善が必要である。また、有機膜は一般的に熱に対して耐性がなく、素子作製工程上の熱によって、収縮等を起こし、基板そりなどが発生する場合もある。一方、基板上に膜を形成する際にも、その応力などによって、基板そりなどが発生することもあり、波面収差に対する対策が必要不可欠となっている。
【０００９】
【特許文献１】
特開２０００−１９９８２０号公報（第４頁、第１図）
【特許文献２】
特開２０００−２２１３２５号公報（第３、４頁、第１図）
【特許文献３】
特開２０００−７５１３０号公報（第４頁、第１図）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上記問題を回避するためには、有機材料を用いた偏光ホログラム素子の作製方法において、素子の波面収差特性の改善ができる作製方法を提供する必要がある。そのためには、フィルム状有機複屈折材料への応力を緩和し、基板そり等を低減する必要がある。その他、波面収差特性に悪影響を及ぼす各種要因を取り除き、低コスト、高効率なホログラム素子の作製方法を提供する。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明では、フィルム状有機複屈折材料上に凹凸状の回折格子を形成し、該回折格子内に光学的に透明な等方性材料を充填してなる、前記フィルム状有機複屈折材料を用いた偏光ホログラム素子の作製方法において、前記フィルム状有機複屈折材料を平坦な第１基板に粘着剤により仮固定し、その後前記フィルム状有機複屈折材料上面に凹凸状の回折格子を形成し、該回折格子が形成された前記フィルム状有機複屈折膜を前記第１基板より剥離し、そのフィルム状有機複屈折膜を光学的に透明な第２、および第３の平坦基板に両面を貼付け、かつその貼付けには光学的に透明な接着剤を使用することを特徴とする。
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載のホログラム素子の作製方法において、前記フィルム状有機複屈折材料は、延伸により複屈折性を持たせた材料であることを特徴とする。
【００１２】
請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載のホログラムの作製方法において、前記粘着剤は、紫外線によって粘着力が低下し、容易に剥離可能なものであることを特徴とする。
請求項４に記載の発明では、請求項１ないし３のいずれか１つに記載のホログラムの作製方法において、前記接着剤として、光硬化型の接着剤を使用することを特徴とする。
請求項５に記載の発明では、請求項４に記載のホログラム素子の作製方法において、前記光硬化型の接着剤は紫外線硬化型の接着剤であることを特徴とする。
請求項６に記載の発明では、請求項１ないし５のいずれか１つに記載のホログラム素子の作製方法において、前記接着剤の屈折率は、前記フィルム状有機複屈折膜の常光線方向屈折率、もしくは異常光線方向屈折率とほぼ同一であることを特徴とする。
【００１３】
請求項７に記載の発明では、請求項１ないし６のいずれか１つに記載のホログラム素子の作製方法において、前記回折格子が形成された前記フィルム状有機複屈折膜の、前記回折格子が形成されていない面を前記第２の基板に貼付ける方法として、前記第２の基板上にあらかじめ接着剤を塗布し、その後前記フィルム状有機複屈折膜を前記第２の基板上に搭載し、回転させることによって、平坦化を行う方法を採用していることを特徴とする。
請求項８に記載の発明では、請求項１ないし７のいずれか１つに記載のホログラム素子の作製方法において、前記回折格子が形成されたフィルム状有機複屈折膜の、前記回折格子が形成されている面を前記第３の基板に貼付ける方法として、前記回折格子形成面に接着剤をボッティングにより塗布し、その上部に前記第３の基板を搭載する方法を採用していることを特徴とする。
【００１４】
請求項９に記載の発明では、請求項１ないし８のいずれか１つに記載のホログラム素子の作製方法において、前記回折格子が形成されたフィルム状有機複屈折膜を前記第２、第３の基板に両面を貼付ける前処理として、プラズマによる表面処理を行うことを特徴とする。
請求項１０に記載の発明では、請求項１ないし９のいずれか１つに記載のホログラム素子の作製方法において、前記回折格子は矩形回折格子であることを特徴とする。
請求項１１に記載の発明では、請求項１ないし１０のいずれか１つに記載のホログラム素子の作製方法によって作製されたホログラム素子を特徴とする。
請求項１２に記載の発明では、請求項１１に記載のホログラム素子を用いた光ピックアップを特徴とする。
請求項１３に記載の発明では、請求項１２に記載の光ピックアップを用いた光ディスク装置を特徴とする。
【００１５】
【実施形態】
以下に実施形態に従って本発明を説明する。
図１は本発明のホログラム素子の作製方法の実施例を示す図である。
同図において符号１は第１基板、２は有機複屈折膜、３は回折格子パターン、４は接着剤、５は第２基板、６は樹脂材、７は第３基板、８はホログラム素子をそれぞれ示す。
図では板厚方向を誇張して示してある。
【００１６】
図１（ａ）は準備段階を示す図である。
光学的に透明且つ等方性の材料である、ＢＫ７のガラスからなる第１基板１上に、延伸により複屈折性を付加されたフィルム状の有機複屈折膜２（以下単にフィルム２と称す）を仮固定する。ここで、第１基板１は直径１００ｍｍ、厚み１．０ｍｍであり、フィルム２は直径９０ｍｍ、厚み１００μｍの、共に円盤状である。フィルム２の材質としてはＰＥＴを採用し、その屈折率は、常光線方向で１．５８、異常光線方向で１．６７となっている。フィルム材料としてポリイミドなど他の有機材料でも可能である。
【００１７】
仮固定の方法は、粘着剤をあらかじめフィルムの表面に形成し、その粘着剤を使用して、スキージー法によってフィルムを固定する。なお、この粘着剤は、紫外線によって粘着力が低下し、容易に剥離可能なものを採用している。このような粘着剤は市販品があり入手は容易である。
他の仮固定方法として、フィルムに前処理を施さず、接着力の弱い接着剤を使用することも可能であり、実施例内容に限るものではない。
フィルム材料には延伸により作製された、有機複屈折膜を使用している。これにより、複屈折性の大きい材料を使用でき、素子の効率が向上するだけではなく、より安価に材料を入手できることになり、低コスト化も可能になった。
【００１８】
図１（ｂ）はパターニングを示す図である。
フォトリソ工程を用いレジストパターン（図示省略）をフィルム上に形成し、その後酸素プラズマを用いたドライエッチング法（ここでは、ＥＣＲプラズマエッチングを採用した）により、レジストパターンをマスクにした、ほぼ矩形の回折格子形状を形成する。回折格子パターン３は、通常用いられている構成、すなわち、フォーカス検出領域と、２個のトラック信号検出領域の三領域に分割され、各領域ともに１．９μｍピッチの格子で、深さが約２．７μｍ、ピッチに対する凸部の比Ｄｕｔｙは０．５としている。
【００１９】
図１（ｃ）は剥離工程を示す図である。
第１基板の裏面から紫外線を照射し、粘着剤の固着力を低下させ、第１基板１とフィルム２の周辺を真空吸着することによって、両者を剥離する。
【００２０】
図１（ｄ）は第２基板の接着工程を示す図である。
フィルム２の回折格子を形成している面の裏面を、光学的に透明な平坦基板である第２基板５の片面に、光学的に透明な接着剤４を用いて貼り付ける。ここで第２基板５は材質、形状ともに実質的に第１基板１と同等で、直径１００ｍｍ、厚み１．０ｍｍであり、接着層は約４０μｍの厚みとしている。
あらかじめフィルム２の接着面を酸素プラズマ（ここでは並行平板のＲＩＥ装置を使用した）による処理を施し、その後、スピンコート方法によってフィルム２を第２基板５上に接着した。
【００２１】
このように、仮固定の第１基板から一旦剥がして、再度第２基板に接着することによって、フィルム２に凹凸状の回折格子パターン３を形成する際に発生する、応力等による基板そり等を開放し、基板そり等に起因する波面収差を解消する素子作製が可能となる。
再度フィルムを接着する前にプラズマによる前処理を実施することによって、接着剤とフィルムの接着力がより強力になり、温度ストレス等での剥離が生じにくくなる。これによって信頼性の向上した素子が作製出来る。
前処理に関してはたとえばアルゴンなどのガスによっても適用可能である。
【００２２】
スピンコート方法とは、まず第２基板５上に接着剤４を滴下し、低回転速度（４００ｒｐｍ程度）で接着剤４を均一に塗布する。その後、フィルム２を周辺より気泡を巻き込まない速度で徐々に第２基板５上に搭載する。フィルム２を搭載後、第２基板５をある程度の高速回転（ここでは１５００ｒｐｍ）で回転させ、フィルム２表面の表面性を良好にフィルムを接着する方法である。
これによって、より平坦にフィルムを接着することが可能になり、フィルム表面の凹凸に起因する波面収差も解消することが出来る。
なお、ここでは接着剤４として紫外線硬化型エポキシ樹脂を使用しているので、その回転中に紫外線を照射し、回転終了後にも必要光量を照射した。また、接着剤４の屈折率は、１．５８としている。
【００２３】
このように、再度貼付けを行う際の接着剤は、光硬化型で、紫外線硬化型を採用しているので、外部から熱等を加えることなく、接着剤の硬化が可能になり、熱等による応力発生等をなくすことにより、基板そり等に起因する波面収差を解消する素子作製が可能となる。
また、その屈折率を１．５８として、複屈折材料の常光線方向屈折率と一致させているので、フィルム２と接着層の界面の凹凸による波面収差についても解消することが出来る。接着剤の屈折率は複屈折材料の常光線方向屈折率、もしくは異常光線方向屈折率のいずれかとほぼ同一であればよい。
ただし、接着剤としては他の材料でも可能である。
【００２４】
図１（ｅ）は第３基板の接着工程を示す図である。
光学的に透明な等方性材料である樹脂材６を回折格子内へ充填しながら格子表面への第３基板７の貼り付けを実施する。ここで、樹脂材６の膜厚は回折格子上の部分で約４０μｍとしている。第３基板７も第１基板と材質、形状ともに実質同等の、直径１００ｍｍ、厚み１．０ｍｍの基板を使用している。
あらかじめフィルム２の接着面を酸素プラズマ（ここでは並行平板のＲＩＥ装置を使用した）による処理を施し、その後、接着剤としての機能を有する樹脂材６を適量ボッティングで滴下し、第３基板７を載せ、樹脂材６の厚み制御を行いながら圧力をかけ、樹脂材６をゆっくりと広げることで形成している。
【００２５】
これにより、十分な格子内の樹脂充填が可能になり、より素子特性がよく、ウエハ内で均一な素子を作製することができる。
ここでは樹脂材６として接着層４と同一の紫外線硬化型エポキシ樹脂を使用しているので、樹脂材６を圧力により広げた後、紫外線を必要光量照射した。
樹脂材６の格子内への充填に際して、粘度の条件はあまり厳しくない。通常使用する接着剤用樹脂の粘度範囲２０００〜６０００ｃｐｓであれば十分である。
【００２６】
図１（ｆ）はダイシングによる素子分離工程を示す図である。
ダイシングにより、個々の回折格子を切り離し、複数のホログラム素子８を得る。
尚、ホログラム素子８の動作は、偏光ホログラム素子としての動作を行い、Ｐ偏光レーザー光に対してはほぼ透過し（約９９％）、Ｓ偏光レーザー光に対しては、回折光を発生する（回折効率約３２％）動作を行う。また、用途としては主に、光ピックアップ用の光学系に使用される。
本光ピックアップは、ＣＤ、ＤＶＤのような光ディスクの読み取り用、書き込み用、もしくは読み取り、書き込み兼用などの光ディスク装置に用いることができる。
【００２７】
【発明の効果】
本発明によれば、有機材料を用いた偏光ホログラム素子の作製方法において、フィルム状有機複屈折材料への応力を緩和し、基板そり等を低減し、波面収差特性に悪影響を及ぼす各種要因を取り除き、低コスト、高効率なホログラム素子の作製方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の本発明のホログラム素子の作製方法の実施例を示す図である。
【図２】光ピックアップの一例の光学系を示す図である。
【符号の説明】
１      第１基板
２      有機複屈折膜
３      回折格子パターン
４      接着剤
５      第２基板
６      樹脂材
７      第３基板
８      ホログラム素子
【図１】
2005024714.tif 000003
【図２】
2005024714.tif 000004