(57)【要約】 【課題】  複数の各領域に形成されるホログラムパターンの回折格子の格子間隔が異なっても、各領域において高い１次回折効率を得ることができ、各領域での１次回折効率としてほぼ一定の値が得られるホログラム素子の製造方法を提供する。【解決手段】  透明基板４１の表面に感光材料膜４４を形成した後、格子間隔の異なる第１領域の第１ホログラムパターン４２および第２領域の第２ホログラムパターン４３をマスクパターン４４ａ，４４ｂとして各領域の格子間隔に応じた好適な露光量でそれぞれ現像する。その後エッチングして第１ホログラムパターン４２および第２ホログラムパターン４３を形成することにより、各領域のホログラムパターンの回折格子として、凸部の幅と格子間隔との比であるデューティ比が好適であり、かつ各領域間のデューティ比の値が略等しいものを形成することができる。【選択図】      図１
2007026589.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板上に複数の領域が形成され、複数の各領域に回折格子が形成されるホログラムパターンを有するホログラム素子の製造方法において、
透明基板の表面に感光材料を塗布する感光材料塗布工程と、
透明基板に塗布された感光材料を第１マスクにより選択的に露光し、透明基板上の第１領域にある感光材料に第１ホログラムパターンを現像する第１露光工程と、
透明基板に塗布された感光材料を第２マスクにより選択的に露光し、透明基板上の第２領域にある感光材料に第２ホログラムパターンを現像する第２露光工程と、
第１露光工程および第２露光工程で露光し現像された感光材料および透明基板をエッチングして第１ホログラムパターンおよび第２ホログラムパターンを形成するエッチング工程とを含み、
第１ホログラムパターンおよび第２ホログラムパターンは、
回折格子の格子間隔がそれぞれ異なることを特徴とするホログラム素子の製造方法。
【請求項２】
透明基板上に複数の領域が形成され、複数の各領域に回折格子が形成されるホログラムパターンを有するホログラム素子の製造方法において、
透明基板の表面に感光材料を塗布する感光材料塗布工程と、
透明基板に塗布された感光材料を第１マスクにより選択的に露光し、透明基板上の第１領域にある感光材料に第１ホログラムパターンを現像する第１露光工程と、
第１露光工程で露光し現像された感光材料および透明基板をエッチングして第１ホログラムパターンを形成する第１エッチング工程と、
透明基板に塗布された感光材料を第２マスクにより選択的に露光し、透明基板上の第２領域にある感光材料に第２ホログラムパターンを現像する第２露光工程と、
第２露光工程で露光し現像された感光材料および透明基板をエッチングして第２ホログラムパターンを形成する第２エッチング工程とを含み、
第１ホログラムパターンおよび第２ホログラムパターンは、
回折格子の格子間隔がそれぞれ異なることを特徴とするホログラム素子の製造方法。
【請求項３】
第１領域と第２領域との間には、
ホログラムパターンが形成されない領域が設けられることを特徴とする請求項１または２記載のホログラム素子の製造方法。
【請求項４】
前記ホログラムパターンが形成されない領域には、
凹凸が形成されることを特徴とする請求項３記載のホログラム素子の製造方法。
【請求項５】
前記ホログラムパターンが形成されない領域は、
第１領域と第２領域とが対向する方向における長さが、１μｍ以上１００μｍ以下であることを特徴とする請求項３または４記載のホログラム素子の製造方法。
【請求項６】
前記ホログラムパターンが形成されない領域は、
第１領域と第２領域とが対向する方向における長さが、３０μｍ以上１００μｍ以下であることを特徴とする請求項３または４記載のホログラム素子の製造方法。
【請求項７】
前記ホログラムパターンが形成されない領域は、
第１領域と第２領域とが対向する方向における長さが、３０μｍ以上４０μｍ以下であることを特徴とする請求項３または４記載のホログラム素子の製造方法。
【請求項８】
第１ホログラムパターンおよび第２ホログラムパターンは、
一方のホログラムパターンの回折格子の格子間隔が１．７４μｍ以上２．７５μｍ以下であり、他方のホログラムパターンの回折格子の格子間隔が１．４２μｍ以上１．９８μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載のホログラム素子の製造方法。
【請求項９】
第１ホログラムパターンおよび第２ホログラムパターンは、
一方のホログラムパターンの回折格子の回折角が１６°以上２６°以下であり、他方のホログラムパターンの回折格子の回折角が１９°以上３３°以下であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つに記載のホログラム素子の製造方法。
【請求項１０】
基板の表面に紫外線硬化樹脂を塗布する紫外線硬化樹脂塗布工程と、基板に塗布される紫外線硬化樹脂に対して予めホログラムパターンが形成されたスタンパを押圧させる押圧工程と、紫外線硬化樹脂に紫外線を照射する紫外線照射工程と、スタンパを紫外線硬化樹脂から剥離する剥離工程とを含むホログラム素子の製造方法であって、
スタンパは、
請求項１〜９のいずれか１つに記載のホログラム素子の製造方法により製造されるホログラム素子であることを特徴とするホログラム素子の製造方法。
【請求項１１】
紫外線硬化樹脂塗布工程では、
基板の両面に紫外線硬化樹脂を塗布し、
押圧工程では、
基板の一方の面に塗布される紫外線硬化樹脂に対して、基板の一方の面に対向して設けられるスタンパを押圧させるとともに、基板の他方の面に塗布される紫外線硬化樹脂に対して、基板の他方の面に対向して設けられるスタンパを押圧させ、
紫外線照射工程では、
基板の一方の面を臨んで設けられる光源によって、基板の一方の面に塗布される紫外線硬化樹脂に紫外線を照射することを特徴とする請求項１０記載のホログラム素子の製造方法。
【請求項１２】
基板は、紫外線吸収剤を含む樹脂からなり、
紫外線照射工程では、
基板の他方の面に塗布される紫外線硬化樹脂に、基板の他方の面を臨んで設けられる反射手段によって、光源から出射される光の反射光を照射することを特徴とする請求項１１記載のホログラム素子の製造方法。
【請求項１３】
前記反射手段は、
基板の他方の面を臨む側の面が、平行に入射した光の反射光が１点に集光される放物面状であるパラボラ形状に形成されることを特徴とする請求項１２記載のホログラム素子の製造方法。
【請求項１４】
スタンパは、
基板を臨む側の面の面積が、基板のスタンパを臨む側の面の面積よりも大きく、
基板を臨む側の面の前記基板の面積よりも大きい部分に、基板の一方の面に対向して設けられるスタンパと基板の他方の面に対向して設けられるスタンパとの位置を合わせるための位置合わせ用パターンが形成されることを特徴とする請求項１１〜１３のいずれか１つに記載のホログラム素子の製造方法。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれか１つに記載のホログラム素子の製造方法によって製造されるホログラム素子を備えることを特徴とする光ピックアップ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえば、ＣＤ（Compact Disk）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）などの光記録媒体に光を照射して情報を記録および／または再生する光ピックアップ装置に好適に用いられるホログラム素子の製造方法および光ピックアップ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
情報の記録および再生が可能な光記録媒体として、波長７８０ｎｍの光によって情報の記録および再生が行われるＣＤ、ＣＤに用いられる波長よりも短い波長６３０〜６９０ｎｍの光によって情報の記録および再生が行われるＤＶＤが広く使用されている。光記録媒体に記録される情報の再生は、光記録媒体に存在する微細なピットにレーザ光を照射し反射させ、その反射光の光量の変化を記録情報として捉える光ピックアップ装置によって行われる。
【０００３】
図１７は、従来の光ピックアップ装置１の構成を概略的に示す斜視図である。光ピックアップ装置１は、光記録媒体２に向けてレーザ光を出射する光源３と、光源３からの出射光を０次回折光、±１次回折光に分岐するグレーティング４と、光源３からの出射光を透過し光記録媒体２からの反射光を光検出器９に向けて反射するビームスプリッタ５と、入射光を平行光にするコリメータレンズ６と、光記録媒体２の情報記録面上に光を集光する対物レンズ７と、ビームスプリッタ５により光検出器９に向けて反射される光を分割し光検出器９の受光素子に入射させる偏光分離素子８と、光記録媒体２からの反射光を受光する光検出器９とを含んで構成される。
【０００４】
光記録媒体２に記録される情報を再生する際、光源３から出射された光は、グレーティング４によって０次回折光、±１次回折光に分岐されてビームスプリッタ５を透過し、コリメータレンズ６を透過して平行光となり、対物レンズ７によって光記録媒体２の情報記録面上に集光される。光記録媒体２の情報記録面で反射された光は、対物レンズ７およびコリメータレンズ６を透過してビームスプリッタ５で反射され、偏光分離素子８により分割されて光検出器９の受光素子に入射する。光検出器９では、入射した光を信号に変換し、光記録媒体２に記録される情報を得る。
【０００５】
このような構成の光ピックアップ装置は、たとえばノート型パーソナルコンピュータ、モバイル光情報記録再生装置に搭載されて汎用されるので、小型化が必須の開発課題とされている。光ピックアップ装置の小型化を実現する代表的な例として、ホログラム素子を用いて光源と光検出器とを一体化する光集積ユニットが提案されている。
【０００６】
図１８は、光集積ユニット１１が搭載される光ピックアップ装置１２の構成を概略的に示す斜視図である。光ピックアップ装置１２は、大略的に、光集積ユニット１１と対物レンズ１３との間にコリメータレンズ１４が配置される簡単な構成となっている。
【０００７】
光集積ユニット１１は、ホログラム素子１５と、光を出射する光源であるレーザ素子１６と、光記録媒体１９からの反射光を受光する受光素子１７とを含む。ホログラム素子１５は、複数に分割された領域にそれぞれ回折格子が形成されるホログラムパターン１８を有する。
【０００８】
レーザ素子１６から出射された光は、ホログラム素子１５のホログラムパターン１８を透過し、コリメータレンズ１４を透過して対物レンズ１３によって光記録媒体１９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を透過した光記録媒体１９からの反射光は、ホログラムパターン１８に入射し、ホログラムパターン１８の各領域の回折格子によって回折されて受光素子１７に入射する。
【０００９】
受光素子１７に入射した光のうち、ホログラムパターン１８の一方の領域で回折された光記録媒体１９からの反射光は光記録媒体１９に記録される情報の検出に用いられ、ホログラムパターン１８の他方の領域で回折された光記録媒体１９からの反射光は光記録媒体１９に記録される情報の検出および光記録媒体１９へ入射する光の焦点位置を制御するための信号であるフォーカスエラー信号（以後、ＦＥ信号とも呼ぶ）の検出に用いられる。また、ホログラムパターン１８の複数の各領域で回折された光の強度差によって、光記録媒体１９に形成されるトラックに光を追従させるための信号であるトラッキングエラー信号（以後、ＴＥ信号とも呼ぶ）の検出を行う。
【００１０】
光ピックアップ装置の光学部品としてホログラム素子を用いると、光ピックアップ装置の小型化だけでなく、光ピックアップ装置の部品点数削減、組立て工程の簡略化などの利点もある。このため、ホログラム素子を用いることによって、光ピックアップ装置の低価格化を実現することができる。
【００１１】
光ピックアップ装置の光学部品として用いられるホログラム素子は、数ｍｍ角程度の大きさである。このホログラム素子は、大量かつ安価に製造することを目的として、比較的大きい寸法の光透過性基板（以後、透明基板とも呼ぶ）に一括して複数のホログラム素子を形成した後に、前記基板をホログラム素子単位に分断することにより製造される。ホログラム素子には、極めて微細な回折格子であるホログラムパターンが精密に形成される。回折パターンを形成する方法としては、たとえば、半導体装置の製造方法を利用する方法がある。
【００１２】
図１９は、半導体装置の製造方法を利用する従来のホログラム素子の製造方法を概略的に示す断面図である。図１９に示すホログラム素子の製造方法は、洗浄工程と、感光材料塗布工程と、露光工程と、エッチング工程と、アッシング工程と、分割工程とを含む。
【００１３】
洗浄工程では、図１９（ａ）に示すように、ガラス基板などの透明基板２１を洗浄する。感光材料塗布工程では、図１９（ｂ）に示すように、洗浄された透明基板２１の一方の面にフォトレジストなどの感光材料をたとえばスピンコート法などによって塗布し、透明基板２１上に感光材料膜２２を形成する。露光工程では、図１９（ｃ）に示すように、感光材料膜２２に所定の微細なマスクパターン２２ａを現像する。具体的には、ホログラムパターンが形成される不図示のフォトマスクを感光材料膜２２に密着させて設け、フォトマスクの感光材料膜２２を臨む側と反対側から光を照射することによって感光材料膜２２を感光させ、ホログラムパターンの潜像を形成する。さらに、感光された感光材料膜２２に現像液を塗布することによって、感光材料膜２２にマスクパターン２２ａを現像する。
【００１４】
エッチング工程では、図１９（ｄ）に示すように、四フッ化炭素（ＣＦ４）、三フッ化メタン（ＣＨＦ３）などのガス雰囲気中で、ドライエッチングの一種である反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：Reactive Ion Etching）法によって、感光材料膜２２からなるマスクパターン２２ａをマスクとして透明基板２１をエッチングし、透明基板２１の一方の面にホログラムパターン２１ａを形成する。なお、感光材料膜２２からなるマスクパターン２２ａも透明基板２１と同時にエッチングされるので、感光材料塗布工程では、透明基板２１の加工レートと感光材料膜２２の加工レートとの関係を予め把握しておき、透明基板２１に予め定める深さのホログラムパターン２１ａが形成された後でも感光材料膜２２からなるマスクパターン２２ａが透明基板２１上に残留するように、塗布する感光材料膜２２の厚みを決定する。
【００１５】
アッシング工程では、図１９（ｅ）に示すように、透明基板２１上に残留する感光材料膜２２からなるマスクパターン２２ａを酸素ガス雰囲気中で灰化除去（アッシング）する。感光材料膜２２は、溶剤などによって除去されてもよい。分割工程では、このようにして透明基板２１の一方の面に形成される複数のホログラム素子を、図１９（ｆ）に示すように、最終的に必要とされる最小単位の形状に分割（ダイシング）する。
【００１６】
以上のようなホログラム素子の製造方法では、透明基板２１として、たとえばガラス基板などを用いることができる。ガラス基板からなるホログラム素子は、過酷な使用環境下においても安定な動作を発揮することができるので、車載用途などに広く用いられている。また、光ピックアップ装置に用いられるホログラム素子には、その裏面に、入射光をたとえば０次回折光と±１次回折光とに分離する回折格子として用いられるグレーティングパターンが形成され、さらなる高集積化が図られるものがある。
【００１７】
図１９に示す半導体装置の製造方法を利用する方法によって製造したホログラム素子の裏面にグレーティングパターンを形成する場合、図１９（ｅ）に示すアッシング工程の後、基板の他方の面に感光材料を塗布して同様の露光工程、エッチング工程およびアッシング工程を行って透明基板の他方の面にグレーティングパターンを形成し、分割工程を行うことにより、一方の面にホログラムパターンが形成され、他方の面にグレーティングパターンが形成されるホログラム素子を作製することができる。
【００１８】
しかしながら、半導体装置の製造方法を利用するホログラム素子の製造方法では、ＲＩＥ法によるエッチング工程に長時間を要し、また、ホログラムパターンとグレーティングパターンとを同時に形成することができないので、ホログラム素子の製造効率を向上させることが困難である。そこで、透明基板の一方の面と他方の面とに同時にホログラムパターンを形成することができる製造方法として、フォトポリマー法（Photo Polymer法；以後、２Ｐ法とも呼ぶ）が用いられている。２Ｐ法は、ホログラムパターンの型が形成されるスタンパと呼ばれる透明原盤と、表面が平滑な基板との間に紫外線硬化樹脂を挟み、紫外線硬化樹脂に対して紫外線を照射して硬化させることにより、紫外線硬化樹脂にホログラムパターンを形成する方法である。以下２Ｐ法について詳細に説明する。
【００１９】
図２０は２Ｐ法を利用する従来のホログラム素子の製造方法を概略的に示す断面図であり、図２１は２Ｐ法を利用する従来のホログラム素子の製造方法に用いられるホログラム素子製造装置３１の構成を概略的に示す側面図である。図２０に示すホログラム素子の製造方法は、紫外線硬化樹脂塗布工程と、押圧工程と、紫外線照射工程と、剥離工程とを含む。
【００２０】
まず、図２１に示すホログラム素子製造装置３１について説明する。ホログラム素子製造装置３１は、表面が平滑な透明基板３２とホログラムパターンおよびグレーティングパターンの型がそれぞれ形成されるスタンパ３３，３４との間に挟まれる紫外線硬化樹脂３５，３６に紫外線を照射するＵＶ光源３７と、紫外線硬化樹脂３５，３６が挟まれる透明基板３２およびスタンパ３３，３４を載置するとともに挟込んで支持する１対の支持手段３８ａ，３８ｂと、下側支持手段３８ｂを押圧することにより下側支持手段３８ｂを軸部材４０の延びる方向に対して進退可能に移動させる押圧シリンダ３９とを含んで構成される。
【００２１】
このようなホログラム素子製造装置３１を用い、２Ｐ法によってホログラム素子を製造する方法について説明する。紫外線硬化樹脂塗布工程では、図２０（ａ）に示すように、ホログラムパターンを形成すべき透明基板３２の一方の面に紫外線硬化樹脂３５を塗布するとともに、予めグレーティングパターンの型が形成されるスタンパ３４の該型が形成される側の面に紫外線硬化樹脂３６を塗布する。紫外線硬化樹脂３５，３６が透明基板３２およびスタンパ３４に塗布されると、透明基板３２の紫外線硬化樹脂３５が塗布される側の面とホログラムパターンの型が形成されるスタンパ３３の該型が形成される側の面とを接触または対向させるとともに、スタンパ３４の紫外線硬化樹脂３６が塗布される面と透明基板３２の紫外線硬化樹脂３５が塗布されない側の面とを接触または対向させて下側支持手段３８ｂ上に載置する。
【００２２】
押圧工程では、図２０（ｂ）に示すように、透明基板３２、スタンパ３３，３４および紫外線硬化樹脂３５，３６が載置される下側支持手段３８ｂを押圧シリンダ３９によって図２１の紙面に向って上側に移動させ、上側支持手段３８ａと下側支持手段３８ｂとの間に支持される透明基板３２、スタンパ３３，３４および紫外線硬化樹脂３５，３６に圧力を付与し、紫外線硬化樹脂３５，３６を透明基板３２とスタンパ３３との間で形成される空隙および透明基板３２とスタンパ３４との間で形成される空隙にそれぞれ充填させる。紫外線照射工程では、ＵＶ光源３７によって紫外線硬化樹脂３５，３６に紫外線を照射し、紫外線硬化樹脂３５，３６を硬化させる。剥離工程では、図２０（ｃ）に示すように、スタンパ３３，３４から紫外線硬化樹脂３５，３６を剥離する。
【００２３】
紫外線硬化樹脂３５，３６としては、硬化後の透明基板３２との接着性がスタンパ３３，３４との接着性よりも優れているような材料を選択するか、または透明基板３２との接着性を前処理によって予め向上させておくことが必要である。このことによって、透明基板３２の一方の面にホログラムパターン３５ａを形成し、透明基板３２の他方の面にグレーティングパターン３６ａを形成することができる。その後、必要な形状に分割することによって、複数のホログラム素子を作製する。
【００２４】
２Ｐ法を利用したホログラム素子の製造方法によれば、透明基板３２およびスタンパ３３，３４として、ともに紫外線透過性の材料からなるものを用いることによって紫外線硬化樹脂３５，３６に紫外線を照射することができ、透明基板３２の両面に、光分岐機能およびＦＥ信号生成機能を有するホログラムパターンと、光分岐機能およびＴＥ信号生成機能を有するグレーティングパターンとを同時に形成することができる。これによって、高集積化が実現されるホログラム素子の製造効率を向上させることができる。
【００２５】
なお、２Ｐ法を利用したホログラム素子の製造方法で用いられるスタンパ３３，３４は、前述の半導体装置の製造方法を利用するホログラム素子の製造方法によって製造される。
【００２６】
２Ｐ法を利用したホログラム素子の製造方法では、前述のようにホログラム素子の製造効率を向上することができるけれども、ホログラムパターンを形成する素材として紫外線硬化樹脂を用いる必要があり、より過酷な環境での使用に耐え得るガラス基板からなるホログラム素子を製造することはできない。したがって、透明基板として用いる素材に応じて、半導体装置の製造方法を利用するホログラム素子の製造方法と、２Ｐ法を利用したホログラム素子の製造方法とのいずれを用いるかが決定されている。
【００２７】
このようにして製造されるホログラム素子は、前述のように、光記録媒体に記録される情報信号の検出、ＦＥ信号の検出、ＴＥ信号の検出など、各信号の検出に用いられる。特に、ＴＥ信号の検出では、ホログラム素子に形成されるホログラムパターンの複数の各領域で回折された光の強度差によって信号検出が行われる。ここで、前述したような従来のホログラム素子の製造方法によりホログラム素子を製造すると、ホログラム素子の１次回折効率が領域ごとに異なることによって、ＴＥ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記録媒体上のトラックへの追従をうまく行えなくなり、情報の検出が困難となることがある。
【００２８】
ホログラム素子の１次回折効率は、ホログラムパターンの回折格子のデューティ比と、溝深さとによって決定される。ここで、１次回折効率とは、１次光である入射光が回折格子を透過する際の回折光のエネルギと入射光のエネルギとの比である。以下デューティ比について説明する。
【００２９】
図２２は矩形断面の溝（凹部）および凸部を有する回折格子の格子間隔Ｄと凸部の幅ｄとを示す断面図であり、図２３は側壁がテーパになる溝（凹部）を有する回折格子の格子間隔Ｄと凸部の幅ｄとを示す断面図である。図２３における側壁がテーパになる溝を有する回折格子では、凸部の幅ｄは溝の深さｔの半分の高さにおける凸部の幅と定義する。
【００３０】
デューティ比は、回折格子の凸部の幅ｄと回折格子のピッチである格子間隔Ｄとの比（ｄ／Ｄ）である。デューティ比が０．５であるとき、回折格子の凸部の幅ｄと溝の幅（Ｄ−ｄ）とが等しくなるので、高い回折効率を得ることができる。したがって、デューティ比は０．５に近い値であることが好適である。このようなデューティ比は、露光工程における露光量が異なることにより変化する。その理由について以下説明する。
【００３１】
露光工程で用いるフォトマスクには複数のスリットが形成される。露光工程では、前述のように、ホログラムパターンが形成されるフォトマスクを感光材料膜に密着させて設け、フォトマスクの感光材料膜を臨む側と反対側から光を照射することによって、該スリットが形成される部分の直下に存在する感光材料膜を感光させ、ホログラムパターンの潜像を形成する。フォトマスクにスリットが形成されるスリット部直下の透明基板は、その部分がエッチング工程を経てホログラムパターンの回折格子の溝（凹部）となる。
【００３２】
ここで、フォトマスクの感光材料膜を臨む側と反対側から露光する際、照射した光がスリット部とスリット部でない非スリット部との境界付近において散乱する散乱光が生じ、スリット部直下近傍の非スリット部の感光材料膜が露光され、エッチング工程後凸部となるべき部分が凹部となり、デューティ比が小さくなることがある。このため、フォトマスクで設計されたスリット部と非スリット部との幅が、エッチング後のパターンの凹部と凸部の幅に必ずしも一致しない。露光量が大きくなると、スリット部および非スリット部の幅に対する散乱光の影響は大きくなる。露光量がある程度まで大きくなると、スリット部と非スリット部との境界で生じる散乱光が一定となり、エッチング後に凹部と凸部の比は一定の値に近づく。したがって、好適なデューティ比の回折格子を形成し、各領域における１次回折効率を一定にするためには、露光工程における露光量を最適な値に決定する必要がある。
【００３３】
そこで、露光量を最適な値に設定することにより、各領域に形成されるホログラムパターンの１次回折効率を略等しくするホログラム素子の製造方法が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。特許文献１に開示されるホログラム素子の製造方法では、前述の半導体装置の製造方法が利用される。
【００３４】
特許文献１に開示の方法では、まず、露光工程における露光量の値を変化させて複数のホログラム素子サンプルを作製し、各ホログラム素子サンプルの各領域に形成されるホログラムパターンの１次回折効率を測定する。各領域での１次回折効率の測定結果から、各領域の回折効率のデューティ比およびホログラム素子の１つの領域の１次回折効率と他の領域の１次回折効率との比である１次回折効率比を算出する。デューティ比は、レーザ顕微鏡などにより回折格子の凸部の幅と回折格子の格子間隔とを測定することによって求められるけれども、ホログラム素子に形成される回折格子の格子間隔は２μｍ程度と非常に小さいので、高精度で測定することが困難である。したがって、特許文献１に開示の方法では、１次回折効率の測定値からデューティ比が算出される。
【００３５】
このようにして、複数個のホログラム素子サンプルを作製することによって、各領域の回折効率のデューティ比が０．４〜０．６であり、かつ１次回折効率比が０．９〜１．１となる場合の最適な露光量を予め試験によって求め、該最適な露光量で露光工程を行うことによりホログラム素子を量産する。
【００３６】
特許文献１に開示の方法では、最適な露光量を予め試験により求めることにより、好適なデューティ比および１次回折効率比が得られるホログラム素子を製造することができるので、高い１次回折効率が得られ、かつ各領域における１次回折効率が略等しい光学特性に優れるホログラム素子を得ることができるとされる。
【００３７】
しかしながら、好適なデューティ比を得るための最適な露光量は、フォトマスクに形成されるスリット部の幅、すなわち回折格子の凹部の幅により異なる。たとえば、同じ露光量で露光工程を行っても、フォトマスクに形成されるスリット部の幅が大きいと、スリット部から非スリット部側に入射する散乱光の光量が多くなるので、非スリット部直下の感光材料膜の露光される面積、すなわちホログラムパターン形成後における回折格子の凹部の面積が大きくなりデューティ比が小さくなる。一方、フォトマスクに形成されるスリット部の幅が小さいと、スリット部から非スリット部側に入射する散乱光の光量が少なくなるので、非スリット部直下の感光材料膜の露光される面積、すなわちホログラムパターン形成後における回折格子の凹部の面積が小さくなりデューティ比が大きくなる。
【００３８】
このため、特許文献１に開示の方法では、各領域に形成される回折格子の凹部の幅の差、すなわち各領域に形成されるホログラムパターンの回折格子の格子間隔の差が大きくなると、各領域のホログラムパターンに対する最適な露光量の値にも差が出てしまい、すべての領域において回折格子のデューティ比が０．４〜０．６であり、かつ１次回折効率比が０．９〜１．１となるような露光量の値が存在せず、ホログラム素子が製造できない恐れがある。したがって、各領域のホログラムパターンの回折格子の格子間隔が異なっても、各領域の回折格子のデューティ比を好適な値として各領域において高い１次回折効率を得ることができ、各領域での１次回折効率としてほぼ一定の値が得られるホログラム素子の製造方法が求められる。
【００３９】
【特許文献１】特開２００２−２５８７２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００４０】
本発明の目的は、複数の各領域に形成されるホログラムパターンの回折格子の格子間隔が異なっても、各領域において高い１次回折効率を得ることができ、各領域での１次回折効率としてほぼ一定の値が得られるホログラム素子の製造方法および該方法を用いて製造されるホログラム素子を備える光ピックアップ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００４１】
本発明は、透明基板上に複数の領域が形成され、複数の各領域に回折格子が形成されるホログラムパターンを有するホログラム素子の製造方法において、
透明基板の表面に感光材料を塗布する感光材料塗布工程と、
透明基板に塗布された感光材料を第１マスクにより選択的に露光し、透明基板上の第１領域にある感光材料に第１ホログラムパターンを現像する第１露光工程と、
透明基板に塗布された感光材料を第２マスクにより選択的に露光し、透明基板上の第２領域にある感光材料に第２ホログラムパターンを現像する第２露光工程と、
第１露光工程および第２露光工程で露光し現像された感光材料および透明基板をエッチングして第１ホログラムパターンおよび第２ホログラムパターンを形成するエッチング工程とを含み、
第１ホログラムパターンおよび第２ホログラムパターンは、
回折格子の格子間隔がそれぞれ異なることを特徴とするホログラム素子の製造方法である。
【００４２】
また本発明は、透明基板上に複数の領域が形成され、複数の各領域に回折格子が形成されるホログラムパターンを有するホログラム素子の製造方法において、
透明基板の表面に感光材料を塗布する感光材料塗布工程と、
透明基板に塗布された感光材料を第１マスクにより選択的に露光し、透明基板上の第１領域にある感光材料に第１ホログラムパターンを現像する第１露光工程と、
第１露光工程で露光し現像された感光材料および透明基板をエッチングして第１ホログラムパターンを形成する第１エッチング工程と、
透明基板に塗布された感光材料を第２マスクにより選択的に露光し、透明基板上の第２領域にある感光材料に第２ホログラムパターンを現像する第２露光工程と、
第２露光工程で露光し現像された感光材料および透明基板をエッチングして第２ホログラムパターンを形成する第２エッチング工程とを含み、
第１ホログラムパターンおよび第２ホログラムパターンは、
回折格子の格子間隔がそれぞれ異なることを特徴とするホログラム素子の製造方法である。
【００４３】
また本発明は、第１領域と第２領域との間には、
ホログラムパターンが形成されない領域が設けられることを特徴とする。
【００４４】
また本発明は、前記ホログラムパターンが形成されない領域には、
凹凸が形成されることを特徴とする。
【００４５】
また本発明は、前記ホログラムパターンが形成されない領域は、
第１領域と第２領域とが対向する方向における長さが、１μｍ以上１００μｍ以下であることを特徴とする。
【００４６】
また本発明は、前記ホログラムパターンが形成されない領域は、
第１領域と第２領域とが対向する方向における長さが、３０μｍ以上１００μｍ以下であることを特徴とする。
【００４７】
また本発明は、前記ホログラムパターンが形成されない領域は、
第１領域と第２領域とが対向する方向における長さが、３０μｍ以上４０μｍ以下であることを特徴とする。
【００４８】
また本発明は、第１ホログラムパターンおよび第２ホログラムパターンは、
一方のホログラムパターンの回折格子の格子間隔が１．７４μｍ以上２．７５μｍ以下であり、他方のホログラムパターンの回折格子の格子間隔が１．４２μｍ以上１．９８μｍ以下であることを特徴とする。
【００４９】
また本発明は、第１ホログラムパターンおよび第２ホログラムパターンは、
一方のホログラムパターンの回折格子の回折角が１６°以上２６°以下であり、他方のホログラムパターンの回折格子の回折角が１９°以上３３°以下であることを特徴とする。
【００５０】
また本発明は、基板の表面に紫外線硬化樹脂を塗布する紫外線硬化樹脂塗布工程と、基板に塗布される紫外線硬化樹脂に対して予めホログラムパターンが形成されたスタンパを押圧させる押圧工程と、紫外線硬化樹脂に紫外線を照射する紫外線照射工程と、スタンパを紫外線硬化樹脂から剥離する剥離工程とを含むホログラム素子の製造方法であって、
スタンパは、
前記記載のホログラム素子の製造方法により製造されるホログラム素子であることを特徴とするホログラム素子の製造方法である。
【００５１】
また本発明は、紫外線硬化樹脂塗布工程では、
基板の両面に紫外線硬化樹脂を塗布し、
押圧工程では、
基板の一方の面に塗布される紫外線硬化樹脂に対して、基板の一方の面に対向して設けられるスタンパを押圧させるとともに、基板の他方の面に塗布される紫外線硬化樹脂に対して、基板の他方の面に対向して設けられるスタンパを押圧させ、
紫外線照射工程では、
基板の一方の面を臨んで設けられる光源によって、基板の一方の面に塗布される紫外線硬化樹脂に紫外線を照射することを特徴とする。
【００５２】
また本発明は、基板は、紫外線吸収剤を含む樹脂からなり、
紫外線照射工程では、
基板の他方の面に塗布される紫外線硬化樹脂に、基板の他方の面を臨んで設けられる反射手段によって、光源から出射される光の反射光を照射することを特徴とする。
【００５３】
また本発明は、前記反射手段は、
基板の他方の面を臨む側の面が、平行に入射した光の反射光が１点に集光される放物面状であるパラボラ形状に形成されることを特徴とする。
【００５４】
また本発明は、スタンパは、
基板を臨む側の面の面積が、基板のスタンパを臨む側の面の面積よりも大きく、
基板を臨む側の面の前記基板の面積よりも大きい部分に、基板の一方の面に対向して設けられるスタンパと基板の他方の面に対向して設けられるスタンパとの位置を合わせるための位置合わせ用パターンが形成されることを特徴とする。
【００５５】
また本発明は、前記記載のホログラム素子の製造方法によって製造されるホログラム素子を備えることを特徴とする光ピックアップ装置である。
【発明の効果】
【００５６】
本発明によれば、透明基板上に複数の領域が形成され、複数の各領域に格子間隔の異なる回折格子が形成されるホログラムパターンを有するホログラム素子は、透明基板の表面に感光材料を塗布する感光材料塗布工程と、透明基板に塗布された感光材料を第１マスクにより選択的に露光し、透明基板上の第１領域にある感光材料に第１ホログラムパターンを現像する第１露光工程と、透明基板に塗布された感光材料を第２マスクにより選択的に露光し、透明基板上の第２領域にある感光材料に第２ホログラムパターンを現像する第２露光工程と、第１露光工程および第２露光工程で露光し現像された感光材料および透明基板をエッチングして第１ホログラムパターンおよび第２ホログラムパターンを形成するエッチング工程とを含む製造方法により製造される。
【００５７】
このため、格子間隔の異なる第１領域の第１ホログラムパターンおよび第２領域の第２ホログラムパターンが、各領域の格子間隔に応じた好適な露光量でそれぞれ現像されるので、各領域のホログラムパターンの回折格子として、凸部の幅と格子間隔との比であるデューティ比が好適であり、かつ各領域間のデューティ比の値が略等しいものを形成することができる。したがって、各領域において高い１次回折効率を得ることができるとともに、各領域での１次回折効率としてほぼ一定の値が得られ、光学特性に優れるホログラム素子を製造することができる。
【００５８】
また本発明によれば、透明基板上に複数の領域が形成され、複数の各領域に格子間隔の異なる回折格子が形成されるホログラムパターンを有するホログラム素子は、透明基板の表面に感光材料を塗布する感光材料塗布工程と、透明基板に塗布された感光材料を第１マスクにより選択的に露光し、透明基板上の第１領域にある感光材料に第１ホログラムパターンを現像する第１露光工程と、第１露光工程で露光し現像された感光材料および透明基板をエッチングして第１ホログラムパターンを形成する第１エッチング工程と、透明基板に塗布された感光材料を第２マスクにより選択的に露光し、透明基板上の第２領域にある感光材料に第２ホログラムパターンを現像する第２露光工程と、第２露光工程で露光し現像された感光材料および透明基板をエッチングして第２ホログラムパターンを形成する第２エッチング工程とを含む製造方法により製造される。
【００５９】
このため、格子間隔の異なる第１領域の第１ホログラムパターンおよび第２領域の第２ホログラムパターンが、各領域の格子間隔に応じた好適な露光量でそれぞれ現像されるので、各領域のホログラムパターンの回折格子として、デューティ比が好適な値であり、かつ各領域間のデューティ比の値が等しいものを形成することができる。さらに、格子間隔の異なる第１ホログラムパターンおよび第２ホログラムパターンが、各領域の格子間隔に応じた好適な時間でエッチングされて形成されるので、第１ホログラムパターンの回折格子の溝深さと第２ホログラムパターンの回折格子の溝深さとを略等しくすることができる。このことによって、第１ホログラムパターンおよび第２ホログラムパターンのデューティ比および溝深さを略等しくすることができるので、ホログラム素子の各領域における１次回折効率をほぼ等しく、かつ各領域での１次回折効率の値を高めることができる。
【００６０】
また本発明によれば、第１領域と第２領域との間には、ホログラムパターンが形成されない領域が設けられる。第１領域の第１ホログラムパターンと第２領域の第２ホログラムパターンとをそれぞれ別々に現像すると、ホログラムパターン同士が重なり合って現像される恐れがあり、ホログラムパターンが重なって形成されると、光ピックアップ装置の光学部品として使用する際に、該重なり部分に入射した光記録媒体からの反射光が光記録媒体の再生光に対して迷光となり、このような迷光が信号検出用受光素子に入射して信号オフセットの増大を生じさせ、光記録媒体の再生または記録不良などの原因となる恐れがあるけれども、第１領域と第２領域との間にホログラムパターンが形成されない領域を設けることにより、これらの問題を防止することができる。
【００６１】
また本発明によれば、ホログラムパターンが形成されない領域には凹凸が形成される。ホログラムパターンが形成されない領域に凹凸を形成することにより、該領域への入射光が全方位へ反射される散乱光となり、その強度が弱められるとともに、戻り光の入射を抑制することができるので、該領域への入射光が光記録媒体の再生光に対して迷光となることを一層防止できる。
【００６２】
また本発明によれば、ホログラムパターンが形成されない領域は、第１領域と第２領域とが対向する方向における長さが１μｍ以上１００μｍ以下であり、好ましくは３０μｍ以上１００μｍ以下、さらに好ましくは３０μｍ以上４０μｍ以下である。ホログラムパターンが形成されない領域の長さがこのような範囲であると、ホログラム素子からの回折光の光量を低減することなく、ホログラムパターン同士の重なりを充分に防止することができる。
【００６３】
また本発明によれば、第１ホログラムパターンおよび第２ホログラムパターンは、一方のホログラムパターンの回折格子の格子間隔が１．７４μｍ以上２．７５μｍ以下であり、他方のホログラムパターンの回折格子の格子間隔が１．４２μｍ以上１．９８μｍ以下である。第１ホログラムパターンおよび第２ホログラムパターンの回折格子の格子間隔がこのような範囲であるとき、各領域のホログラムパターンを同一の露光工程により現像するとデューティ比に差が生じやすいので、ホログラムパターンを別々に現像することによりデューティ比を略等しくする効果が特に発揮される。
【００６４】
また本発明によれば、第１ホログラムパターンおよび第２ホログラムパターンは、一方のホログラムパターンの回折格子の回折角が１６°以上２６°以下であり、他方のホログラムパターンの回折格子の回折角が１９°以上３３°以下である。第１ホログラムパターンおよび第２ホログラムパターンの回折格子の回折角がこのような範囲であると、各領域のホログラムパターンを同一の露光工程により現像する際にデューティ比の差が生じやすいので、各領域のホログラムパターンを別々に露光する方法が特に好ましく用いられる。
【００６５】
また本発明によれば、基板の表面に紫外線硬化樹脂を塗布する紫外線硬化樹脂塗布工程と、基板に塗布される紫外線硬化樹脂に対して予めホログラムパターンが形成されたスタンパを押圧させる押圧工程と、紫外線硬化樹脂に紫外線を照射する紫外線照射工程と、スタンパを紫外線硬化樹脂から剥離する剥離工程とを含むホログラム素子の製造方法（２Ｐ法；Photo Polymer法）に用いるスタンパとして、前記のようなホログラム素子の製造方法により製造されるホログラム素子を用いる。このようなスタンパを用いて形成されるホログラム素子は、スタンパに形成されるホログラムパターンの型のデューティ比が好適な値であるとともに各領域のデューティ比が略等しい値であるので、２Ｐ法により製造したホログラム素子についても光学特性に優れるものとすることができる。
【００６６】
また本発明によれば、紫外線硬化樹脂塗布工程では、基板の両面に紫外線硬化樹脂を塗布し、押圧工程では、基板の一方の面に塗布される紫外線硬化樹脂に対して、基板の一方の面に対向して設けられるスタンパを押圧させるとともに、基板の他方の面に塗布される紫外線硬化樹脂に対して、基板の他方の面に対向して設けられるスタンパを押圧させ、紫外線照射工程では、基板の一方の面を臨んで設けられる光源によって、基板の一方の面に塗布される紫外線硬化樹脂に紫外線を照射する。このようにして、基板の両面に同時にホログラムパターンを形成することができ、ホログラム素子の製造効率を高めることができる。
【００６７】
また本発明によれば、基板は、紫外線吸収剤を含む樹脂からなり、紫外線照射工程では、基板の他方の面に塗布される紫外線硬化樹脂に、基板の他方の面を臨んで設けられる反射手段によって、光源から出射される光の反射光を照射する。このため、一方の面に塗布された紫外線硬化樹脂を硬化させる際に照射する紫外線によって他方の面に塗布された紫外線硬化樹脂を硬化させることができるので、紫外線硬化樹脂を硬化させるための紫外線の光量を低減することができ、省エネルギ化を図ることができる。
【００６８】
また本発明によれば、反射手段の基板の他方の面を臨む側の面が、平行に入射した光の反射光が１点に集光される放物面状であるパラボラ形状に形成されるので、反射光を基板の他方の面に入射させやすく、基板の他方の面に塗布される紫外線硬化樹脂を効率よく硬化させることができる。
【００６９】
また本発明によれば、スタンパは、基板を臨む側の面の面積が、基板のスタンパを臨む側の面の面積よりも大きく、基板を臨む側の面の前記基板の面積よりも大きい部分に、基板の一方の面に対向して設けられるスタンパと基板の他方の面に対向して設けられるスタンパとの位置を合わせるための位置合わせ用パターンが形成される。このような位置合わせ用パターンを形成することにより、基板のより多くの面積の部分にホログラムパターンを形成することができるとともに、一方の面に形成されるホログラムパターンと、他方の面に形成されるホログラムパターンとの位置合わせを行うことができ、光学特性に優れるホログラム素子を製造することができる。
【００７０】
また本発明によれば、光ピックアップ装置は、前記のような方法により製造されるホログラム素子を備え、該ホログラム素子は、各領域において高い１次回折効率を得ることができるとともに、各領域での１次回折効率としてほぼ一定の値が得られるので、信号検出の精度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００７１】
図１は、本発明の実施の一態様であるホログラム素子の製造方法を概略的に示す断面図である。本実施態様のホログラム素子の製造方法は、透明基板４１上に複数の領域が形成され、複数の各領域に回折格子が形成されるホログラムパターンを有するホログラム素子の製造方法であって、透明基板４１の表面に感光材料を塗布する感光材料塗布工程と、透明基板４１に塗布された感光材料を第１マスクにより選択的に露光し、透明基板４１上の第１領域にある感光材料に第１ホログラムパターン４２を現像する第１露光工程と、透明基板４１に塗布された感光材料を第２マスクにより選択的に露光し、透明基板４１上の第２領域にある感光材料に第２ホログラムパターン４３を現像する第２露光工程と、第１露光工程および第２露光工程で露光し現像された感光材料および透明基板４１をエッチングして第１ホログラムパターン４２および第２ホログラムパターン４３を形成するエッチング工程とを含み、第１ホログラムパターン４２および第２ホログラムパターン４３は、回折格子の格子間隔がそれぞれ異なることを特徴とする。
【００７２】
本実施態様では、半導体装置の製造方法を利用してホログラム素子を製造する。まず手順Ａ１では、透明基板４１を洗浄する洗浄工程を行う。透明基板４１としては、たとえば、１３０ｍｍ角、厚さ２ｍｍの石英ガラスなどを用いることができる。透明基板４１の洗浄は、アルカリ洗剤、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）、純水で順次洗浄することにより行う。
【００７３】
手順Ａ２では、洗浄された透明基板４１の表面に感光材料を塗布する感光材料塗布工程を行う。感光材料塗布工程では、透明基板４１の一方の面に感光材料を、たとえばスピンコート法などにより塗布し、透明基板４１の表面に感光材料膜４４を形成する。感光材料塗布工程では、たとえば、感光材料としてポジ型フォトレジスト（Ｓ１８０８、ロームアンドハーツ社製）を用い、スピンコート法により厚み約９０００Åの感光材料膜４４を形成する。その後９０℃で３０分間ベークする方法などにより、塗布した感光材料膜４４を乾燥させる。
【００７４】
手順Ａ３では、透明基板４１に塗布された感光材料を第１マスクにより選択的に露光し、透明基板４１上の第１領域にある感光材料に第１ホログラムパターン４２を現像する第１露光工程を行う。
【００７５】
図２は手順Ａ３の第１露光工程で用いられる第１マスク４５の形態を示す平面図であり、図３は手順Ａ３の第１露光工程で用いられる第１ホログラムパターン４２を現像するための第１回折パターン４６を概略的に示す平面図である。第１マスク４５には、複数の第１回折パターン４６、位置決め用の第１アライメントマーク４７ａおよび第２アライメントマーク４７ｂが形成される。なお、図２Ａ（ａ）は第１マスク４５全体の形態を示す平面図であり、図２Ｂ（ｂ）および図２Ｂ（ｃ）はそれぞれ第１マスク４５に形成される位置決め用の第１アライメントマーク４７ａおよび第２アライメントマーク４７ｂを示す平面図である。
【００７６】
第１ホログラムパターン４２を現像するための第１回折パターン４６は、図３の紙面に向って左側の半円である第１領域（以後、α領域とも呼ぶ）４８に形成される回折格子である。また、第１回折パターン４６が形成される第１領域４８よりも外周側には、分割工程においてホログラム素子を複数に分割するためのダイシングマーク４９がホログラム素子の４角に形成される。透明基板４１には複数のホログラム素子のホログラムパターンが一括して形成されるので、後の分割工程ではこのダイシングマーク４９に応じて透明基板４１が分割され、個々のホログラム素子とされる。
【００７７】
さらに、第１領域４８よりも外周側には、ホログラム素子を光集積ユニットに搭載する際の位置決めに用いられる画像認識用マーク５０と、第１回折パターン４６の形状を検査するために用いられる検査パターン５１，５２と、ホログラム素子の種類を識別する識別マーク５３とが設けられる。
【００７８】
第１露光工程では、このような第１回折パターン４６などが形成される第１マスク４５を透明基板４１表面に形成される感光材料膜４４に密着させて設け、フォトマスクの感光材料膜４４を臨む側と反対側から光を照射することによって感光材料膜４４を感光させ、感光材料膜４４の第１領域４８に第１回折パターン４６の潜像を形成する。感光材料膜４４を感光させる装置としては、たとえば、マスクアライナー（キヤノン社製）などを用いることができる。
【００７９】
さらに、感光された感光材料膜４４に現像液を塗布して感光材料膜４４の露光された部分を溶解させて第１ホログラムパターン４２を現像し、感光材料膜４４からなる第１マスクパターン４４ａを形成する。現像液としては、たとえば、アルカリ溶剤（現像液３５１、ロームアンドハーツ社製）などを用いることができる。
【００８０】
第１露光工程における露光量は、第１ホログラムパターン４２の回折格子のデューティ比が好適な値となるように設定される。第１露光工程で設定する露光量については、後述の第２露光工程で設定する露光量とともに説明する。
【００８１】
手順Ａ４では、透明基板４１に塗布された感光材料を第２マスクにより選択的に露光し、透明基板４１上の第２領域にある感光材料に第２ホログラムパターン４３を現像する第２露光工程を行う。
【００８２】
図４は、手順Ａ４の第２露光工程で用いられる第２ホログラムパターン４３を現像するための第２回折パターン５４を示す平面図である。第２回折パターン５４が形成される第２マスクは、第１回折パターン４６の代わりに第２回折パターン５４が形成されること以外は第１マスク４５に類似するので、対応する部分については同一の参照符号を付して説明を省略するとともに、第２マスク全体の構成図を省略する。
【００８３】
第２ホログラムパターン４３を現像するための第２回折パターン５４は、図４の紙面に向って右側の半円である第２領域５５に形成される回折格子である。なお、第２領域５５は、β領域５６とγ領域５７とに分割される。本実施態様において、β領域５６に形成される回折格子およびγ領域５７に形成される回折格子は、格子間隔および回折角が等しく、形成される回折格子のスリットの延びる方向が異なること以外は同一の構成であるので、β領域５６およびγ領域５７に形成される回折格子のパターンを第２回折パターン５４と呼び、第２回折パターン５４が形成される第２マスクにより現像されるホログラムパターンを第２ホログラムパターン４３と呼ぶ。
【００８４】
第２露光工程では、フォトマスクとして第２マスクを用いること以外は第１露光工程と同様にして透明基板４１上に感光材料膜４４からなる第２マスクパターン４４ｂを形成し、第２領域５５に第２ホログラムパターン４３を現像する。また、第２露光工程における露光量は、第２ホログラムパターン４３の回折格子のデューティ比が好適な値となるように設定される。この露光量について以下説明する。
【００８５】
図５は、α領域４８、β領域５６およびγ領域５７における回折格子のデューティ比と露光量との関係を示す図である。なお、α領域４８に形成される回折格子は、格子間隔が２．２７４μｍであり、波長７８０ｎｍの１次光の平行光が入射したときの回折角が２０°である。また、β領域５６およびγ領域５７に形成される回折格子は、格子間隔が１．５０８μｍであり、波長７８０ｎｍの１次光の平行光が入射したときの回折角が３１．１５°である。
【００８６】
凸部の幅と格子間隔との比であるデューティ比は、その値が０．５のとき、凹部の幅と凸部の幅とが１：１となり、１次回折効率が最大となる。したがって、デューティ比が０．４〜０．６の範囲であることが好適である。上記のような回折格子を形成する場合、図５に示すように、α領域４８に第１マスクパターン４４ａを形成する第１露光工程では、デューティ比が約０．５となるように、露光量（積算光量値ＬＩ：Light  Integrated）を約４．０とすることが好ましい。一方、β領域５６およびγ領域５７に第２マスクパターン４４ｂを形成する第２露光工程では、デューティ比が約０．５となるように、露光量を約６．５とすることが好ましい。このように、第１露光工程および第２露光工程では、それぞれの領域に形成する回折格子の格子間隔および回折角に応じて、予め試験などにより求められるデューティ比が好適な値となるような露光量で各領域のマスクパターンを形成し、ホログラムパターンを現像する。
【００８７】
なお、第２露光工程においては、第１露光工程において形成された第１マスクパターン４４ａと、第２露光工程において形成する第２マスクパターン４４ｂとの位置合わせを行うために、第１マスク４５の位置と第２マスクの位置とを合致させる。この位置合わせの方法としては、たとえば、特開平６−２５２０２３号公報などに開示される方法を用いることができる。このような方法によれば、第１マスク４５に形成される位置決め用の第１および第２アライメントマーク４７ａ，４７ｂと第２マスクに形成される位置決め用のアライメントマークとの位置を顕微鏡などで観察しながら第１マスク４５および／または第２マスクを移動させてアライメントマーク同士の位置を合致させることにより、２０〜３０μｍの精度で位置合わせを実現することができる。
【００８８】
手順Ａ５では、第１露光工程および第２露光工程で露光し現像された感光材料および透明基板４１をエッチングして第１ホログラムパターン４２および第２ホログラムパターン４３を形成するエッチング工程を行う。
【００８９】
エッチング工程では、四フッ化炭素（ＣＦ４）、三フッ化メタン（ＣＨＦ３）などのガス雰囲気中で、ＲＩＥ法によって感光材料膜４４からなる第１マスクパターン４４ａおよび第２マスクパターン４４ｂをマスクとして透明基板４１をエッチングし、透明基板４１の表面に第１ホログラムパターン４２および第２ホログラムパターン４３を形成する。
【００９０】
その後、透明基板４１上に残留する感光材料膜４４からなる第１マスクパターン４４ａおよび第２マスクパターン４４ｂを除去する感光材料除去工程を行う。感光材料除去工程では、透明基板４１上に残留する感光材料膜４４からなる第１マスクパターン４４ａおよび第２マスクパターン４４ｂを、酸素ガス雰囲気中で灰化除去するか、または硫酸と過酸化水素水との混合溶液などによって除去する。
【００９１】
また本実施態様では、透明基板４１の他方の面（以後、裏面とも呼ぶ）にグレーティングパターン５８を形成する。手順Ａ１〜Ａ５終了後、手順Ａ６では、手順Ａ２の感光材料塗布工程で行われる方法と同様にして、透明基板４１の裏面に感光材料を塗布し、グレーティングパターン用感光材料膜（以後、単に感光材料膜とも呼ぶ）５９を形成する。
【００９２】
手順Ａ７では、不図示のグレーティングパターンが形成されるマスクを用いて透明基板４１に塗布された感光材料膜５９に露光を行い、感光材料膜５９からなるグレーティングマスクパターン５９ａを形成することによって、透明基板４１の裏面の感光材料膜５９にグレーティングパターン５８を現像する第３露光工程を行う。第３露光工程においては、第２露光工程と同様にしてマスクの位置決めが行われ、第１ホログラムパターン４２および第２ホログラムパターン４３と、形成すべきグレーティングパターン５８との位置を好適に設定する。
【００９３】
手順Ａ８では、第３露光工程で露光し現像された感光材料膜５９および透明基板４１をエッチングしてグレーティングパターン５８を形成する裏面エッチング工程を行う。裏面エッチング工程は、手順Ａ５に示す表面のエッチング工程と同様の方法によって行うことができる。その後、第１ホログラムパターン４２および第２ホログラムパターン４３ならびにグレーティングパターン５８が形成される透明基板４１に反射防止膜を形成し、ダイシングマーク４９に応じた最終的に必要とされる最小単位の形状に分割してホログラム素子を製造する。
【００９４】
図６は、実施の第１態様のホログラム素子の製造方法により製造されるホログラム素子６０を示す概略図である。なお、図６（ａ）はホログラム素子６０の透明基板４１表面側から見た平面図であり、図６（ｂ）はホログラム素子６０の側面図であり、図６（ｃ）はホログラム素子６０の透明基板４１裏面側から見た平面図である。
【００９５】
ホログラム素子６０は、たとえば、分割工程において縦３．２ｍｍ、横２．８ｍｍに分割される。ホログラム素子６０の表面には第１マスク４５および第２マスクにより、第１領域４８に第１ホログラムパターン４２が形成され、第２領域５５に第２ホログラムパターン４３が形成される。また、ホログラム素子６０の裏面にはグレーティングパターン５８が形成される。ホログラム素子６０の第１ホログラムパターン４２と第２ホログラムパターン４３とが形成される面およびグレーティングパターン５８が形成される面には、それぞれ反射防止膜６１が形成される。
【００９６】
本実施態様のホログラム素子の製造方法によれば、格子間隔の異なる第１領域４８の第１ホログラムパターン４２および第２領域５５の第２ホログラムパターン４３が、第１露光工程および第２露光工程において、各領域の格子間隔に応じた好適な露光量でそれぞれ現像されるので、各領域のホログラムパターンの回折格子として、凸部の幅と格子間隔との比であるデューティ比が約０．５と好適であり、かつ各領域間のデューティ比の値が略等しいものを形成することができる。したがって、各領域において高い１次回折効率を得ることができるとともに、各領域での１次回折効率としてほぼ一定の値が得られ、光学特性に優れるホログラム素子を製造することができる。
【００９７】
ここで、第１ホログラムパターン４２および第２ホログラムパターン４３は、一方のホログラムパターンの回折格子の格子間隔が１．７４μｍ以上２．７５μｍ以下であり、他方のホログラムパターンの回折格子の格子間隔が１．４２μｍ以上１．９８μｍ以下であることが好ましい。さらに、第１ホログラムパターン４２の回折格子および第２ホログラムパターン４３の回折格子の格子間隔の差が０．５５μｍ以上であることが好ましい。
【００９８】
第１ホログラムパターン４２および第２ホログラムパターン４３の回折格子の格子間隔が上記のような範囲であるとき、各領域のホログラムパターンを同一の露光工程により現像すると、デューティ比に差が生じやすい。したがって、回折格子の格子間隔が上記のような範囲である場合、ホログラムパターンを別々に現像することによりデューティ比を略等しくする効果が特に発揮される。
【００９９】
また、第１ホログラムパターン４２および第２ホログラムパターン４３は、一方のホログラムパターンの回折格子の回折角が１６°以上２６°以下であり、他方のホログラムパターンの回折格子の回折角が１９°以上３３°以下であることが好ましい。さらに、回折格子の回折角の差が７°以上であることが好ましい。なお、この回折角は、波長７８０ｎｍの１次光の平行光が入射したときの回折角である。
【０１００】
第１ホログラムパターン４２および第２ホログラムパターン４３の回折格子の回折角がこのような範囲であると、各領域のホログラムパターンを同一の露光工程により現像する際にデューティ比の差が生じやすいので、各領域のホログラムパターンを別々に露光する方法が特に好ましく用いられる。
【０１０１】
このような本実施態様のホログラム素子の製造方法は、上記の構成に限定されることなく、種々の変更が可能である。たとえば、ホログラムパターンの領域が３つ以上に分割される場合、該領域に形成される回折格子の格子間隔および回折角に応じて、露光工程を３回以上に分けて行ってもよい。また、本発明の製造方法は、必ずしも両面にホログラムパターンおよびグレーティングパターンが形成されるホログラム素子を製造することに限定されるものではなく、片面のみにホログラムパターンが形成されるホログラム素子の製造などに用いられてもよい。
【０１０２】
図７は、実施の第２態様のホログラム素子の製造方法により製造されるホログラム素子７１を示す概略図である。なお、図７（ａ）はホログラム素子７１の透明基板４１表面側から見た平面図であり、図７（ｂ）はホログラム素子７１の側面図であり、図７（ｃ）はホログラム素子７１の透明基板４１裏面側から見た平面図である。ホログラム素子７１は、前述の実施の第１態様のホログラム素子の製造方法の手順と同様の手順で製造され、実施の第１態様の製造方法で製造されるホログラム素子６０に類似するので、対応する部分については同一の参照符号を付して説明を省略する。
【０１０３】
本実施態様のホログラム素子の製造方法において特徴とすべきは、ホログラム素子７１の第１領域４８と第２領域５５との間に、ホログラムパターンが形成されない領域（以後、プレーン部とも呼ぶ）７２が設けられることである。このようなプレーン部７２は、たとえば、第１露光工程で用いる第１マスクとして、第１領域の第２領域を臨む側付近に第１ホログラムパターンの回折格子が形成されないものを用い、第２露光工程で用いる第２マスクとして、第２領域の第１領域を臨む側付近に第２ホログラムパターンの回折格子が形成されないものを用いることによって形成される。
【０１０４】
第１領域４８の第１ホログラムパターン４２と第２領域５５の第２ホログラムパターン４３とを第１露光工程および第２露光工程においてそれぞれ別々に現像すると、ホログラムパターン同士が重なり合って現像される恐れがあり、ホログラムパターンが重なって形成されると、光ピックアップ装置の光学部品として使用する際に、該重なり部分に入射した光記録媒体からの反射光がノイズを発生し、このようなノイズが信号検出用受光素子に入射して信号オフセットの増大を生じさせ、光記録媒体の再生または記録不良などの原因となる恐れがあるけれども、本実施態様のように第１領域４８と第２領域５５との間にホログラムパターンが形成されないプレーン部７２を、たとえば３４μｍの幅で設けることにより、これらの問題を防止することができる。
【０１０５】
なお、プレーン部７２は、第１領域４８と第２領域５５とが対向する方向における長さＬが１μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましい。また、プレーン部７２の長さＬは、３０μｍ以上１００μｍ以下であることがより好ましく、３０μｍ以上４０μｍ以下であることがさらに好ましい。プレーン部７２の第１領域４８と第２領域５５とが対向する方向における長さＬが１μｍ未満であると、ホログラムパターン同士の重なりを充分に防止することが困難となる。一方長さＬが１００μｍを超えると、ホログラムパターンが形成される領域の直径が１ｍｍ前後であるので、ホログラムパターンの面積の約１割以上にプレーン部７２が形成されることとなり、ホログラム素子からの回折光の光量が低減する恐れがある。
【０１０６】
第１マスクと第２マスクとの位置合わせ精度は、前述のように２０〜３０μｍ程度であるので、プレーン部７２の第１領域４８と第２領域５５とが対向する方向における長さが３０μｍ以上であれば、ホログラムパターン同士の重なりを確実に防止することができる。さらにプレーン部７２の第１領域４８と第２領域５５とが対向する方向における長さが４０μｍ以下であれば、ホログラム素子からの回折光の光量がほとんど低減されない。
【０１０７】
図８は、実施の第３態様のホログラム素子の製造方法により製造されるホログラム素子８１を示す概略図である。なお、図８（ａ）はホログラム素子８１の透明基板４１表面側から見た平面図であり、図８（ｂ）はホログラム素子８１の側面図であり、図８（ｃ）はホログラム素子８１の透明基板４１裏面側から見た平面図である。ホログラム素子８１は、前述の実施の第２態様のホログラム素子の製造方法により製造されるホログラム素子７１に類似するので、対応する部分については同一の参照符号を付して説明を省略する。
【０１０８】
ホログラム素子８１の特徴は、第１領域４８と第２領域５５との間にホログラムパターンが形成されない領域８２が設けられ、該ホログラムパターンが形成されない領域８２に凹凸が形成されることである。このような凹凸は、たとえば、第１露光工程で用いる第１マスクとして、第１領域の第２領域を臨む側付近に第１ホログラムパターンの回折格子が形成されないものを用い、該回折格子が形成されない部分に予め溝パターン、格子パターンなどの凹凸パターンを設けることにより作製することができる。凹凸パターンは第２マスクに形成されてもよい。また凹凸は上記の方法により形成されることに限定されるものではなく、たとえば、エッチング工程を行って第１ホログラムパターン４２および第２ホログラムパターン４３を形成した後、マスクを用いて第１ホログラムパターン４２および第２ホログラムパターン４３を被覆するように露光し、凹凸を生じるようにフッ酸などでウエットエッチングを行う方法などにより形成されてもよい。
【０１０９】
このように第１領域４８と第２領域５５との間にホログラムパターンが形成されない領域８２が形成され、かつ該領域８２に凹凸が形成されると、該領域８２への入射光が全方位へ反射される散乱光となり、その強度が弱められるので、該領域８２への入射光が光記録媒体の再生光に対して迷光となることを一層防止できる。
【０１１０】
図９は、本発明の実施の第４態様であるホログラム素子の製造方法を概略的に示す断面図である。本実施態様のホログラム素子の製造方法は、前述の図１に示す実施の第１態様のホログラム素子の製造方法に類似し、対応する部分には同一の参照符号を付して説明を省略する。
【０１１１】
本実施態様のホログラム素子の製造方法は、透明基板４１上に複数の領域が形成され、複数の各領域に回折格子が形成されるホログラムパターンを有するホログラム素子の製造方法であって、透明基板４１の表面に感光材料を塗布する感光材料塗布工程と、透明基板４１に塗布された感光材料を第１マスクにより選択的に露光し、透明基板４１上の第１領域にある感光材料に第１ホログラムパターン４２を現像する第１露光工程と、第１露光工程で露光し現像された感光材料および透明基板４１をエッチングして第１ホログラムパターン４２を形成する第１エッチング工程と、透明基板４１に塗布された感光材料を第２マスクにより選択的に露光し、透明基板上の第２領域にある感光材料に第２ホログラムパターン４３を現像する第２露光工程と、第２露光工程で露光し現像された感光材料および透明基板４１をエッチングして第２ホログラムパターン４３を形成する第２エッチング工程とを含み、第１ホログラムパターン４２および第２ホログラムパターン４３は、回折格子の格子間隔がそれぞれ異なることを特徴とする。
【０１１２】
すなわち、本実施態様のホログラム素子の製造方法の特徴は、それぞれ別々に現像される第１領域の第１ホログラムパターン４２と第２領域の第２ホログラムパターン４３とを、別々にエッチングすることである。
【０１１３】
手順Ｂ１、Ｂ２およびＢ３では、前述の実施の第１態様の手順Ａ１、Ａ２およびＡ３と同様にして、洗浄工程、感光材料塗布工程および第１露光工程を行う。
【０１１４】
手順Ｂ４では、第１露光工程で露光し現像された感光材料および透明基板４１をエッチングして第１ホログラムパターン４２を形成する第１エッチング工程を行う。第１エッチング工程は、前述の実施の第１態様のエッチング工程と同様に、ＲＩＥ法などにより透明基板４１を予め定める溝深さとなるようにエッチングし、透明基板４１の表面に第１ホログラムパターン４２を形成する。その後、透明基板４１上に残留する感光材料膜４４からなる第１マスクパターン４４ａを除去する感光材料除去工程を行う。
【０１１５】
次いで、手順Ｂ５では、実施の第１態様の手順Ａ２と同様にして感光材料塗布工程を行い、感光材料膜４４を再度形成し、実施の第１態様の手順Ａ４と同様にして、第２露光工程を行う。
【０１１６】
手順Ｂ６では、第２露光工程で露光し現像された感光材料および透明基板４１をエッチングして第２ホログラムパターン４３を形成する第２エッチング工程を行う。第２エッチング工程では、手順Ｂ４の第１エッチング工程と同様にして、透明基板４１を予め定める溝深さになるようにエッチングし、透明基板４１の表面に第２ホログラムパターン４３を形成し、その後、透明基板４１上に残留する感光材料膜４４からなる第２マスクパターン４４ａを除去する感光材料除去工程を行う。
【０１１７】
手順Ｂ７、Ｂ８およびＢ９では、実施の第１態様の手順Ａ６、Ａ７およびＡ８と同様にして透明基板４１の裏面にグレーティングパターン５８を形成する。
【０１１８】
本実施態様のホログラム素子の製造方法によれば、各領域の格子間隔に応じた好適な露光量で第１ホログラムパターン４２および第２ホログラムパターン４３がそれぞれ現像されるだけでなく、格子間隔の異なる第１ホログラムパターン４２および第２ホログラムパターン４３が、各領域の格子間隔に応じた好適な時間でエッチングされて形成されるので、第１ホログラムパターン４２の回折格子の溝深さと第２ホログラムパターン４３の回折格子の溝深さとを略等しくすることができる。このことによって、第１ホログラムパターン４２における１次回折効率と、第２ホログラムパターン４３における１次回折効率とを一層近づけることができる。
【０１１９】
このような本発明のホログラム素子の製造方法は、たとえば、２Ｐ法を利用したホログラム素子の製造方法に使用されるスタンパの製造方法にも用いることができる。
【０１２０】
図１０は、本発明の実施の第５態様であるホログラム素子の製造方法に用いられるスタンパ（以後、ホログラムスタンパとも呼ぶ）９１を作製する方法を概略的に示す断面図であり、図１１は図１０のスタンパ９１の作製方法で用いられる第１ホログラムパターン９２を現像するための第１マスクの第１回折パターン９９を示す平面図であり、図１２は図１０のスタンパ９１の作製方法で用いられる第２ホログラムパターン９３を現像するための第２マスクの第２回折パターン１００を示す平面図である。
【０１２１】
本実施態様では、スタンパ９１の素材として用いられる透明基板９４は、次のような大きさに定められる。透明基板９４は、２Ｐ法によりホログラム素子を製造する際、ホログラムパターンを表面に形成すべき基板を臨む側の面が、該基板のスタンパを臨む側の面よりも大きくなる部分が存在することが好ましく、たとえば、直径１３５ｍｍ、厚さ３ｍｍである。透明基板９４の面積は、該基板の面積よりも大きいことがさらに好ましい。また透明基板９４としては、たとえば石英基板などを用いることができる。
【０１２２】
またスタンパ９１は、平面形状が円形に形成されるホログラムパターンを有し、該ホログラムパターンは、円の中心を通る直線である第１分割線によって第１領域（以後、α領域とも呼ぶ）９５と残余の領域である第２領域９６との２つの領域に区分される。第２領域９６は、第１分割線に対して直交する直線である第２分割線によってβ領域９７とγ領域９８とに区分される。
【０１２３】
第１マスクには、第１領域９５に、格子間隔が２．２５２μｍであり、波長７８０ｎｍの１次光の平行光が入射したときの回折角が２０．２７°である回折格子を現像するための第１回折パターン９９が形成される。また第２マスクには、第２領域９６に、格子間隔が１．６５２μｍであり、波長７８０ｎｍの１次光の平行光が入射したときの回折角が２８．１７°である回折格子を現像するための第２回折パターン１００が形成される。
【０１２４】
手順Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３およびＣ４では、前述の実施の第１態様の手順Ａ１、Ａ２、Ａ３およびＡ４と同様にして、洗浄工程、感光材料塗布工程、第１露光工程および第２露光工程を行い、透明基板９４表面に感光材料膜１０１を形成し、感光材料膜１０１からなる第１マスクパターン１０１ａおよび感光材料膜１０１からなる第２マスクパターン１０１ｂをそれぞれ別々の工程で形成する。
【０１２５】
なお、上記のような格子間隔および回折角を有する回折格子の最適露光量を予め求めておき、第１露光工程では第１領域９５の回折格子のデューティ比が約０．５となるような露光量で、第２露光工程では第２領域９６の回折格子のデューティ比と約０．５となるような露光量で、それぞれ露光を行う。また、第１露光工程および第２露光工程では、第１ホログラムパターン９２および第２ホログラムパターン９３とともに、２Ｐ法によって基板の両面にホログラムパターンとグレーティングパターンを形成する際に用いるグレーティングスタンパとの位置合わせ用パターンをスタンパ９１に現像しておく。この位置合わせ用パターンは、スタンパ９１の前記基板よりも大きい部分に現像される。
【０１２６】
手順Ｃ５では、第１露光工程および第２露光工程で露光し現像された感光材料膜１０１および透明基板９４をエッチングして第１ホログラムパターン９２および第２ホログラムパターン９３ならびに位置合わせ用パターンを形成するエッチング工程を行う。本実施態様では、第１領域９５および第２領域９６のホログラムパターンとして、側壁がテーパになる溝（凹部）を有する回折格子を形成するために、四フッ化炭素（ＣＦ４）と酸素（Ｏ２）とを導入し、エッチングを行う。テーパを有する側壁の傾斜角度および該傾斜角度とするための具体的なエッチング方法については、特開２００３−６６２３４号公報の第１実施形態に開示されている。スタンパ９１に側壁がテーパである回折格子が形成されると、２Ｐ法によるホログラム素子の製造の際、紫外線硬化樹脂に成型バリが生じるのを防止することができる。
【０１２７】
以下、このようにして作製したホログラムスタンパ９１と、ホログラムスタンパ９１と略等しい大きさの透明基板にグレーティングパターンおよび位置合わせ用パターンが形成されたグレーティングスタンパとを用いて、基板の両面にホログラムパターンおよびグレーティングパターンが形成されるホログラム素子を製造する方法である実施の第５態様のホログラム素子の製造方法について説明する。
【０１２８】
図１３は本発明の実施の第５態様であるホログラム素子の製造方法を実施するためのホログラム素子製造装置１０２の側面図である。ホログラム素子製造装置１０２は、前述の図２１に示すホログラム素子製造装置３１に類似し、対応する部分には同一の参照符号を付して説明を省略する。
【０１２９】
本実施態様のホログラム素子の製造方法は、基板１０３の表面に紫外線硬化樹脂１０４を塗布するとともに、基板１０３の裏面に紫外線硬化樹脂１０５を塗布する紫外線硬化樹脂塗布工程と、基板１０３の表面に塗布される紫外線硬化樹脂１０４に対して予めホログラムパターンが形成されたホログラムスタンパ９１を押圧させるとともに、基板１０３の裏面に塗布される紫外線硬化樹脂１０５に対して予めグレーティングパターンが形成されたグレーティングスタンパ１０６を押圧させる押圧工程と、基板１０３の表面を臨んで設けられるＵＶ光源３７によって紫外線硬化樹脂１０４に紫外線を照射する紫外線照射工程と、ホログラムスタンパ９１およびグレーティングスタンパ１０６を紫外線硬化樹脂１０４，１０５からそれぞれ剥離する剥離工程とを含むホログラム素子の製造方法であって、ホログラムスタンパ９１は、前述の図１０に示すスタンパの作製方法により作製されることを特徴とする。
【０１３０】
また、本実施態様では、基板１０３が紫外線吸収剤を含む樹脂からなり、紫外線照射工程において、基板１０３の裏面に塗布される紫外線硬化樹脂１０５に、基板１０３の裏面を臨んで設けられる反射手段１０７によって、ＵＶ光源３７から出射される光の反射光を照射することを特徴とする。さらに反射手段１０７は、基板１０３の裏面を臨む側の面が、平行に入射した光の反射光が１点に集光される放物面状であるパラボラ形状に形成されることを特徴とする。
【０１３１】
反射手段１０７は、前述のように、その反射面が平行に入射した光の反射光が１点に集光される放物面状であるパラボラ形状に湾曲する３次元形状の反射板である。反射手段１０７としては、たとえば、反射面にアルミニウムが蒸着されるものを用いることができる。反射手段１０７は、基板１０３に対してＵＶ光源３７と反対側に配置され、その反射面が基板１０３の裏面を臨むようにして設けられる。
【０１３２】
以下、このような反射手段１０７を備えるホログラム素子製造装置１０２によるホログラム素子の製造方法の一例について説明する。まず、たとえば、１３０ｍｍ角、厚さ２ｍｍの紫外線吸収剤が分散されるアクリル樹脂からなる基板１０３をカセットに１０枚装着し、カセットごとに純水に浸漬して超音波洗浄を２分間行い、続いてカセットをＩＰＡに浸漬し超音波洗浄を２分間行った後、基板１０３を自然乾燥させる。
【０１３３】
次に、カセットに１０枚装着した基板１０３を、カセットごとＮ−ビニル−２−ピロリドン溶剤が霧状で存在するチャンバ内に１時間載置し、５分間窒素（Ｎ２）中でパージし、３０分間自然乾燥させる。このようにして、基板１０３と紫外線硬化樹脂１０４，１０５との密着性を向上させるためのプライマー処理を行う。
【０１３４】
基板１０３の表面にプライマー処理が行われると、基板１０３の表面に紫外線硬化樹脂１０４を塗布するとともに、基板１０３の裏面に紫外線硬化樹脂１０５を塗布する紫外線硬化樹脂塗布工程を行う。基板１０３に塗布される紫外線硬化樹脂１０４，１０５としては、たとえば、紫外線硬化樹脂ＭＰ−１０７（三菱レイヨン社製）を用いることができる。基板１０３裏面への紫外線硬化樹脂１０５の塗布は、グレーティングスタンパ１０６のグレーティングパターンが形成される側の面に紫外線硬化樹脂１０５を塗布し、基板１０３の裏面と、グレーティングスタンパ１０６に塗布された紫外線硬化樹脂１０５とを接触させることにより行う。紫外線硬化樹脂１０４，１０５が基板１０３に塗布されると、基板１０３の紫外線硬化樹脂１０４が塗布される側の面とホログラムスタンパ９１のホログラムパターンが形成される側の面とを接触させて、これらを下側支持手段３８ｂ上に載置する。
【０１３５】
ここで、ホログラムスタンパ９１とグレーティングスタンパ１０６との位置合わせは、それぞれのスタンパの透明基板に形成される位置合わせパターンを合致させることにより行う。本実施態様では、ホログラムスタンパ９１およびグレーティングスタンパ１０６が基板１０３よりも大きく、かつホログラムスタンパ９１およびグレーティングスタンパ１０６の該大きい部分に位置合わせ用パターンが形成される。したがって、基板１０３のより多くの面積にホログラムパターンを形成することができるとともに、表面に形成されるホログラムパターンと、裏面に形成されるグレーティングパターンとの位置合わせを容易に行うことができる。
【０１３６】
次いで、基板１０３の表面に塗布される紫外線硬化樹脂１０４に対して、基板１０３の表面に対向して設けられるホログラムスタンパ９１を押圧させるとともに、基板１０３の裏面に塗布される紫外線硬化樹脂１０５に対して、基板１０３の裏面に対向して設けられるグレーティングスタンパ１０６を押圧させる押圧工程を行う。押圧工程は、前述の図２０（ｂ）に示す押圧工程と同様にして行うことができる。
【０１３７】
押圧工程により紫外線硬化樹脂１０４，１０５が基板１０３とホログラムスタンパ９１との間で形成される空隙および基板１０３とグレーティングスタンパ１０６との間で形成される空隙にそれぞれ充填されると、紫外線硬化樹脂１０４，１０５に紫外線を照射する紫外線照射工程が行われる。
【０１３８】
紫外線照射工程では、基板１０３の表面を臨んで設けられるＵＶ光源３７から、基板１０３の表面に塗布される紫外線硬化樹脂１０４に対して、たとえば光量１００ｍＷ／ｃｍ２で２０秒間、紫外線を照射する。また、基板１０３の裏面に塗布される紫外線硬化樹脂１０５には、反射手段１０７によって、ＵＶ光源３７からの出射光の反射光が照射される。紫外線照射工程により、紫外線硬化樹脂１０４，１０５が硬化し、基板１０３の表面および裏面に、ホログラムパターンを有する紫外線硬化樹脂層と、グレーティングパターンを有する紫外線樹脂層とがそれぞれ形成される。
【０１３９】
このように、反射手段１０７が設けられることにより、基板１０３の表面に塗布された紫外線硬化樹脂１０４に照射する紫外線によって、基板１０３の裏面に塗布された紫外線硬化樹脂１０５にも紫外線を照射することができるので、紫外線硬化樹脂を硬化させるための紫外線の光量を低減することができ、省エネルギ化を図ることができる。また、基板１０３として、紫外線透過率が、たとえば０〜２０％の材料を用いても、２Ｐ法によりホログラム素子を製造することができる。さらに、反射手段１０７の反射面がパラボラ形状に形成されるので、反射光を基板１０３の裏面に入射させやすく、基板１０３の裏面に塗布される紫外線硬化樹脂１０５を効率よく硬化させることができる。
【０１４０】
紫外線硬化樹脂１０４，１０５が硬化すると、冷却してホログラムスタンパ９１およびグレーティングスタンパ１０６を紫外線硬化樹脂１０４，１０５から剥離する剥離工程を行う。その後、ホログラムパターンおよびグレーティングパターンが形成される基板１０３表面および裏面の紫外線硬化樹脂層上に反射防止膜を形成し、反射防止膜が形成された基板１０３を予め定められる形状に分割する。反射防止膜の形成は、たとえば、蒸着装置ＢＭＣ−８５０ＤＣＩ（シンクロン社製）を用いてＺｒＯ２＋ＴｉＯ２混合層とＳｉＯ２層との２層構造を、高周波イオンプレーティング法（ＲＦ−ＩＰ法）で形成することにより行われる。基板１０３の分割には、たとえば、ダイシング装置（ディスコ（株）社製）を用いることができる。
【０１４１】
本実施態様のホログラム素子の製造方法によれば、ホログラムパターンを形成するスタンパとして、前述の第１実施態様に類似するホログラム素子の製造方法により製造されるホログラムスタンパ９１が用いられるので、ホログラムスタンパ９１に形成されるホログラムパターンのデューティ比が好適な値であるとともに第１領域９５および第２領域９６のデューティ比が略等しい値である。したがって、該ホログラムスタンパ９１を用いて２Ｐ法により製造されるホログラム素子についても光学特性に優れるものとすることができる。また基板１０３の両面に同時にホログラムパターンおよびグレーティングパターンを形成することができるので、ホログラム素子の製造効率を高めることができる。
【０１４２】
図１４は、本発明の実施の第６態様であるホログラム素子の製造方法に用いられるスタンパ１０８を作製する方法を概略的に示す断面図である。図１４に示すスタンパ１０８の作製方法は、前述の図１０に示すスタンパ９１の作製方法に類似するので、対応する部分に同一の参照符号を付してその説明を省略する。また、図１４に示すスタンパ１０８作製手順Ｄ１〜Ｄ６は、図９に示す前述の実施の第４態様のホログラム素子の製造方法における手順Ｂ１〜Ｂ６に類似するので、その説明を省略する。
【０１４３】
ただし、Ｄ４およびＤ６に示す第１エッチング工程および第２エッチング工程では、前述の実施の第５態様のホログラム素子の製造方法に用いられるスタンパ９１における手順Ｃ５のエッチング工程と同様にして、側壁がテーパになる溝（凹部）を有する回折格子を形成するために、四フッ化炭素（ＣＦ４）と酸素（Ｏ２）とを導入してエッチングを行う。このようにして作製されるスタンパ１０８を用いて、前述の実施の第５態様のホログラム素子の製造方法と同様にしてホログラム素子を製造する。
【０１４４】
本実施態様によれば、スタンパ１０８に形成される第１ホログラムパターン９２および第２ホログラムパターン９３が別々のエッチング工程により形成されるので、第１ホログラムパターン９２の回折格子の溝深さと第２ホログラムパターン９３の回折格子の溝深さとを略等しくすることができる。したがって、このようなスタンパ１０８を用いてホログラム素子を製造すると、ホログラムパターンのデューティ比が好適な値であるとともに、第１領域９５および第２領域９６の回折格子の１次回折効率が略等しい値のホログラム素子を製造することができる。
【０１４５】
図１５は本発明のホログラム素子の製造方法によって製造されるホログラム素子１１１を備える光ピックアップ装置１１２の構成を示す概略側面図であり、図１６は光ピックアップ装置１１２に搭載され、ホログラム素子１１１を備えるホログラムレーザユニット１１３の概略断面図である。
【０１４６】
光ピックアップ装置１１２は、本発明のホログラム素子の製造方法によって製造されるホログラム素子１１１を備えるホログラムレーザユニット１１３と、入射光を平行光にするコリメータレンズ１１４と、入射光を反射して対物レンズ１１６へ導く立上げミラー１１５と、光記録媒体１１７の情報記録面上に光を集光する前記対物レンズ１１６とを含んで構成される。
【０１４７】
ホログラムレーザユニット１１３は、本発明のホログラム素子の製造方法によって製造されるホログラム素子１１１と、光を出射する光源である半導体レーザ素子１１８と、光記録媒体１１７からの反射光を受光する受光素子１１９と、基台であるステム１２０と、半導体レーザ素子１１８および受光素子１１９を保護するキャップ１２１と、複数（図１６においては５つ）のリードピン１２２とを含んで構成される。
【０１４８】
ホログラムレーザユニット１１３は、ステム１２０のリードピン１２２が突出する側と反対側の面を覆うようにしてキャップ１２１が設けられ、ステム１２０とキャップ１２１とによって形成される内部空間に光源である半導体レーザ素子１１８と受光素子１１９とが収容され、各リードピン１２２が、ステム１２０を通して半導体レーザ素子１１８と受光素子１１９とに接続されるように構成される。
【０１４９】
半導体レーザ素子１１８および受光素子１１９は、ステム１２０のリードピン１２２が突出する側と反対側の面上に固定されるヒートシンク１２３に、熱伝導性の高い接着剤により固着されて設けられる。キャップ１２１には、半導体レーザ素子１１８からホログラム素子１１１に向けて出射されるレーザ光が通過するための光学窓であるキャップガラス１２４が形成され、該キャップガラス１２４を透過した光がホログラム素子１１１に入射するように、ホログラム素子１１１のグレーティングパターンが形成される側の面とキャップ１２１とが紫外線硬化型接着剤１２５により接合される。
【０１５０】
ホログラム素子１１１は、前述の実施の第５態様のホログラム素子の製造方法により製造される。このようなホログラム素子１１１は、紫外線吸収剤が分散されるアクリル樹脂からなる基板１２６と、基板１２６の両面がプライマー処理されることにより形成されるプライマー処理層１２７と、ホログラムパターンが形成されるホログラム樹脂層１２８と、グレーティングパターンが形成されるグレーティング樹脂層１２９と、ホログラム樹脂層１２８上およびグレーティング樹脂層１２９上に形成される反射防止膜１３０とを備える。
【０１５１】
ホログラムレーザユニット１１３の半導体レーザ素子１１８から出射された光は、ホログラム素子１１１に形成されるグレーティングパターンにより０次回折光および±１次回折光に分離され、コリメータレンズ１１４を透過して、立上げミラー１１５で光記録媒体１１７の方向に反射され、対物レンズ１１６によって光記録媒体１１７の情報記録面に集光される。光記録媒体１１７の情報記録面で反射された光は、対物レンズ１１６を透過し、立上げミラー１１５で反射され、コリメータレンズ１１４を透過して、ホログラム素子１１１に形成されるホログラムパターンによって回折し、受光素子１１９に入射する。
【０１５２】
光ピックアップ装置１１２は、本発明の製造方法により製造されるホログラム素子１１１を備え、該ホログラム素子１１１は、各領域において高い１次回折効率を得ることができるとともに、各領域での１次回折効率としてほぼ一定の値が得られるので、信号検出の精度を向上させることができる。また、このようなホログラム素子１１１が光ピックアップ装置の光学部品として搭載されることによって、光ピックアップ装置の構成が簡単になるとともに、装置の小型化を達成できる。また光ピックアップ装置の部品点数削減、組立て工程の簡略化などの利点もあり、ホログラム素子１１１を用いることによって、光ピックアップ装置の低価格化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１５３】
【図１】本発明の実施の一態様であるホログラム素子の製造方法を概略的に示す断面図である。
【図２Ａ】手順Ａ３の第１露光工程で用いられる第１マスク４５の形態を示す平面図である。
【図２Ｂ】第１マスク４５に形成される位置決め用の第１アライメントマーク４７ａおよび第２アライメントマーク４７ｂを示す平面図である。
【図３】手順Ａ３の第１露光工程で用いられる第１ホログラムパターン４２を現像するための第１回折パターン４６を概略的に示す平面図である。
【図４】手順Ａ４の第２露光工程で用いられる第２ホログラムパターン４３を現像するための第２回折パターン５４を示す平面図である。
【図５】α領域４８、β領域５６およびγ領域５７における回折格子のデューティ比と露光量との関係を示す図である。
【図６】実施の第１態様のホログラム素子の製造方法により製造されるホログラム素子６０を示す概略図である。
【図７】実施の第２態様のホログラム素子の製造方法により製造されるホログラム素子７１を示す概略図である。
【図８】実施の第３態様のホログラム素子の製造方法により製造されるホログラム素子８１を示す概略図である。
【図９】本発明の実施の第４態様であるホログラム素子の製造方法を概略的に示す断面図である。
【図１０】本発明の実施の第５態様であるホログラム素子の製造方法に用いられるスタンパ９１を作製する方法を概略的に示す断面図である。
【図１１】図１０のスタンパ９１の作製方法で用いられる第１ホログラムパターン９２を現像するための第１マスクの第１回折パターン９９を示す平面図である。
【図１２】図１０のスタンパ９１の作製方法で用いられる第２ホログラムパターン９３を現像するための第２マスクの第２回折パターン１００を示す平面図である。
【図１３】本発明の実施の第５態様であるホログラム素子の製造方法を実施するためのホログラム素子製造装置１０２の側面図である。
【図１４】本発明の実施の第６態様であるホログラム素子の製造方法に用いられるスタンパ１０８を作製する方法を概略的に示す断面図である。
【図１５】本発明のホログラム素子の製造方法によって製造されるホログラム素子１１１を備える光ピックアップ装置１１２の構成を示す概略側面図である。
【図１６】光ピックアップ装置１１２に搭載され、ホログラム素子１１１を備えるホログラムレーザユニット１１３の概略断面図である。
【図１７】従来の光ピックアップ装置１の構成を概略的に示す斜視図である。
【図１８】光集積ユニット１１が搭載される光ピックアップ装置１２の構成を概略的に示す斜視図である。
【図１９】半導体装置の製造方法を利用する従来のホログラム素子の製造方法を概略的に示す断面図である。
【図２０】２Ｐ法を利用する従来のホログラム素子の製造方法を概略的に示す断面図である。
【０１５４】
【図２１】２Ｐ法を利用する従来のホログラム素子の製造方法に用いられるホログラム素子製造装置３１の構成を概略的に示す側面図である。
【図２２】矩形断面の溝（凹部）および凸部を有する回折格子の格子間隔Ｄと凸部の幅ｄとを示す断面図である。
【図２３】側壁がテーパになる溝（凹部）を有する回折格子の格子間隔Ｄと凸部の幅ｄとを示す断面図である。
【符号の説明】
【０１５５】
３７  ＵＶ光源
３８ａ  上側支持手段
３８ｂ  下側支持手段
３９  押圧シリンダ
４０  軸部材
４１，９４  透明基板
４２，９２  第１ホログラムパターン
４３，９３  第２ホログラムパターン
４４，１０１  感光材料膜
４４ａ，１０１ａ  第１マスクパターン
４４ｂ，１０１ｂ  第２マスクパターン
４５  第１マスク
４６，９９  第１回折パターン
４７ａ  第１アライメントマーク
４７ｂ  第２アライメントマーク
４８，９５  第１領域（α領域）
４９  ダイシングマーク
５０  画像認識用マーク
５１，５２  検査パターン
５３  識別マーク
５４，１００  第２回折パターン
５５，９６  第２領域
５６，９７  β領域
５７，９８  γ領域
５８  グレーティングパターン
５９  グレーティングパターン用感光材料膜
６０，７１，８１，１１１  ホログラム素子
６１，１３０  反射防止膜
７２  プレーン部
８２  凹凸部
９１，１０８  スタンパ
１０２  ホログラム素子製造装置
１０３，１２６  基板
１０４，１０５  紫外線硬化樹脂
１０６  グレーティングスタンパ
１０７  反射手段
１１２  光ピックアップ装置
１１３  ホログラムレーザユニット
１１４  コリメータレンズ
１１５  立上げミラー
１１６  対物レンズ
１１７  光記録媒体
１１８  半導体レーザ素子
１１９  受光素子
１２０  ステム
１２１  キャップ
１２２  リードピン
１２３  ヒートシンク
１２４  キャップガラス
１２５  紫外線硬化型接着剤
１２７  プライマー処理層
１２８  ホログラム樹脂層
１２９  グレーティング樹脂層
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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