JPH0424601A - 回折素子の製造方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えば、光学的に情報を記録又は再生する光
ピツクアンプにおいて、記録媒体からの戻り光を光検出
器に導く目的等で使用される回折素子の製造方法に関す
るものである。

〔従来の技術〕

コンパクトディスク等の各種光ディスクから情報を再生
する光ピンクアンプにおいては、光ディスクからの戻り
光を光源から外れた位置に配置された光検出器に導くた
めの光学素子が必要であるが、光ピンクアンプの小型軽
量化のために上記光学素子として回折素子を使用するこ
とが考えられている。

例えば、第４図に示す光ピツクアップにおいては、半導
体レーザ１から出射された発散光が回折素子２を透過し
、結像レンズ３によってコンパクトディスク等の記録媒
体４上に集光される。記録媒体４からの戻り光は結像レ
ンズ３によって回折素子２に導かれ、回折素子２で回折
された１次回折光が方形状の光検出器５上に集光される
ようになっている。

このような光ピツクアップにおいては、記録媒体上で光
束を直径１μｍ程度の微小範囲に集光することが要求さ
れるので、いわゆる焦点検出を行うことが不可欠となる
。そのため、回折素子２は、例えば、等分された２つの
半円形の領域２ａ・２ｂからなり、一方、光検出器５は
互いに直交する２方向の分割線Ａ−Ｂを境界として４つ
の光検出部５ａ〜５ｄに分割されている。

半導体レーザ１からの出射光が記録媒体４上で的確に焦
点を結んでいる時には、第５図（ｂ）に示すように、回
折素子２の領域２ａからの回折光の集光ビーム６ａが光
検出器５の光検出部５ａ・５ｂ間における分割線Ａ上の
一点に形成され、一方、回折素子２の領域２ｂからの回
折光の集光ビーム６ｂが光検出部５ｃ・５ｄ間における
分割線Ａ上の一点に形成される。従って、光検出部５ａ
・５ｂの出力信号同士が等しくなり、かつ、光検出部５
ｃ・５ｄの出力信号同士が等しくなる。

これに対し、記録媒体４が結像レンズ３に接近した場合
、回折素子２からの回折光の集光点が光検出器５の後方
に移動するので、第５図（ａ）に示すように、領域２ａ
からの集光ビーム６ａは光検出部５ａ上に半円状のパタ
ーンを形成し、又、領域２ｂからの集光ビーム６ｂは光
検出部５ｄ上に半円状のパターンを形成する。

一方、記録媒体４が結像レンズ３から遠ざかった場合は
、回折素子２からの回折光の集光点は光検出器５より前
方に移動するので、第５図（Ｃ）に示すように、集光ビ
ーム６ａは光検出部５ｂ上に半円状のパターンを形成す
るとともに、集光ビーム６ｂは光検出部５ｃ上に半円状
のパターンを形成する。

従って、光検出部５ａ〜５ｄの出力信号をそれぞれＳ　
ａ　−Ｓ　ｄとすると、焦点誤差信号ＦＥＳは、ＦＥＳ
＝　（Ｓａ＋５ｄ）−（Ｓｂ＋Ｓｃ）の演算によって得
られ、この焦点誤差信号ＦＥＳに基づいて図示しない駆
動手段により結像レンズ３が光軸に沿って移動させられ
て記録媒体４上に適切な焦点が結ばれるようになってい
る。

ところで、上記の回折素子２は、従来、以下のような手
順で製造されていた。

まず、第６図（ａ）に示すように、透光性の基板７の表
面に回折素子パターンに対応する遮光マスク材８・８・
・・が形成されたフォトマスク９を準備する。遮光マス
ク材８・８・・・によるパターンは、例えば、電子計算
機により製造すべき回折素子２のパターンを演算し、こ
のパターンに基づいて電子ビーム描画法により電子ビー
ムを走査することにより形成される。

次に、第６図（ロ）のような回折素子２用のガラス基板
１０の表面を洗剤、水或いは有機溶剤を用いて洗浄して
おく。

次いで、同図（Ｃ）に示すように、ガラス基板１０の表
面にスピンコータを用いてレジスト膜１１を被覆する。

そして、同図（ｄ）の如く、レジスト膜１１上に前記の
フォトマスク９を密着させ、紫外線を照射して露光する
か、或いは、同図（ｅ）に示すように、光源として水銀
灯又はレーザ等を備えたステ・７パ（図示せず）を用い
、レーザビーム１７によりフォトマスク９の像と同一の
像を形成することによりレジスト膜１１に回折素子パタ
ーンの潜像を形成する。

次に、同図（ｆ）に示すように、レジスト膜１１を現像
してレジスト膜１１に回折素子パターン穴１２・１２・
・・を形成する。

その後、回折素子パターン穴１２・１２・・・の形成さ
れたレジスト膜１１上からりアクティブイオンエツチン
グ等のエツチングを行い、ガラス基板１０上に回折素子
パターン穴１２・１２・・・を転写することにより、回
折素子２が形成される。なお、第６図（ｆ）に示すレジ
スト膜１１の残存したガラス基板１０に電鋳を行って型
を製造腰この型により射出成形法又はいわゆる２Ｐ法に
より透光性樹脂基板にパターンを転写し、これを回折素
子２としても良い。

（発明が解決しようとする課題〕 ところで、近年、回折素子２の高機能化に伴って、露光
に用いられる紫外線光源の短波長化及び単一波長化が要
求されるようになってきている。

その結果、光源にエキシマレーザが用いられるが、可干
渉距離が長くなると、第７図に示すように、空気とレジ
スト膜１１、レジスト膜１１とガラス基板１０及びガラ
ス基板１０と空気の各界面で発生する反射光１３・１４
・１５のうち、特に、反射光１４・１５と露光の光との
間で干渉が生じて、この干渉による定在波の影響により
現像後の回折素子パターン穴１２・１２・・・の壁面が
第８図に示すような波形形状となる。この場合、現像時
にパターンの倒れが生じやすくなり、かつ、第８図のガ
ラス基板１０に電鋳を行って型を製作し、樹脂にパター
ンの転写を行う際に樹脂と型の分離が行いにくくなる等
の問題がある。なお、通常、ガラス基板１０と空気の界
面での反射率はレジスト膜１１とガラス基板１０の界面
での反射率より大きいため、ガラス基板１０と空気の界
面での反射光１５は上記の定在波に大きな影響を与える
ものである。

又、第９図に示すように、従来、半導体プロセスの分野
で、ガラス基板１０とレジスト膜１１との間に光吸収層
１６を設けることが提案されている。しかしながら、こ
の場合、光吸収Ｎ１６が現像時に溶解しないため、次の
エツチング工程に悪影響を及ぼす等の不具合がある。

（課題を解決するだめの手段〕 本発明に係る回折素子の製造方法は、上記の課題を解決
するために、透光性基板上にレジスト膜を形成し、この
レジスト膜に露光及び現像処理を施して回折素子パター
ンを形成するようにした回折素子の製造方法において、
上記露光時に上記透光性基板におけるレジスト膜を通過
した光が再度レジスト膜に戻らないようにしたことを特
徴とするものである。

〔作　用〕

上記の製造方法によれば、露光時にレジスト膜を通過し
た光が再度レジスト膜に戻らないようにしたので、反射
光に起因する定在波への影響は小さくなる。従って、回
折素子パターンの壁面が波形形状となる不具合は減少す
る。

〔実施例１〕 本発明の一実施例を第１図及び第２図に基づいて説明す
れば、以下の通りである。

回折素子の製造に際しては、まず、第１図（ａ）に示す
ように、透光性の基板２１の表面に回折素子パターンに
対応する遮光マスク材２２・２２・・・が形成されたフ
ォトマスク２３を準備する。遮光マスク材２２・２２・
・・による回折素子パターンは、例えば、電子計算機に
より製造すべき回折素子のパターンを演算し、このパタ
ーンに基づいて電子ビーム描画法により電子ビームを走
査することにより形成される。

次に、第１図（ｂ）に示すような回折素子用のガラス基
板２４（透光性基板）の表面を洗剤、水或いはを機溶剤
を用いて洗浄しておく。

次いで、同図（Ｃ）に示すように、ガラス基板２４の表
面に、例えば、スピンコータを用いてレジスト膜２５を
被覆する。

そして、同図（ｄ）の如（、レジスト膜２５上にフォト
マスク２３を密着させ、紫外線を照射して露光するか、
或いは、同図（ｅ）に示すように、光源としてエキシマ
レーザを備えたステッパ（図示せず）を用い、レーザビ
ーム２９によりフォトマスク２３の像と同一の像を形成
することにより、レジスト膜２５に回折素子パターンの
潜像を形成する。

この露光時にガラス基板２４のレジスト膜２５の設けら
れた表面と反対側の表面に接触するように、ガラス基板
２４とほぼ同等の屈折率を有する反射防止用物質２６を
配置するとともに、ガラス基板２４を透過して反射防止
用物質２６に入射した露光の光が散乱又は吸収されてガ
ラス基板２４に戻らないようにしておく。なお、反射防
止用物質２６については、後述する。

次に、第１図げ）に示すように、レジスト膜２５を現像
して回折素子パターン穴２７・２７・・・を形成する。

この際、本実施例では、ガラス基板２４と反射防止用物
質２６との界面で反射が殆ど生じないので、定在波の影
響によって回折素子パターン穴２７の壁面が波型形状と
なる不具合は大幅に減少する。

その後、回折素子パターン穴２７・２７・・・の形成さ
れたレジスト膜２５上からりアクティブイオンエツチン
グ等のエツチングを行い、ガラス基板２４上に回折素子
パターン穴２７・２７・・・を転写することにより、回
折素子が形成される。この時、回折素子パターン穴２７
・２７・・・の壁面は波形形状ではなく、はぼ平面状と
なっており、かつ、従来のような光吸収層１６（第９図
）も使用しないので、ガラス基板２４に対する回折素子
パターンの転写性が向上する。

なお、第１図げ）に示すレジスト膜２５の残存したガラ
ス基板２４に電鋳を行って型を製造し、この型により射
出成形法又はいわゆる２Ｐ法により透光性樹脂基板にパ
ターンを転写し、これを回折素子としても良い。この場
合、本実施例では、回折素子パターン穴２７・２７・・
・の壁面が、波形ではなくほぼ平面状となっているので
、透光性樹脂基板と型の分離も容易に行える。

次に、露光時にガラス基板２４を保持するホルダ２８に
つき述べる。

第２図に示すように、ホルダ２８は、内部に液体からな
る反射防止用物質２６を収容する収容室３０を備え、そ
の壁部には上記反射防止用物質２６の流入口３１と排出
口３２とが設けられている。ガラス基板２４は、反射防
止用物質２６の漏洩を防止するためのパ・ノキン３３上
に載置されて押さえ部材３４により上方から押さえられ
、この状態で、ガラス基板２４の下面に反射防止用物質
２６が空気層を介在させずに接触するようになっている
。

又、収容室３０の底面３５は、ガラス基板２４から反射
防止用物質２６に入射した光を散乱又は吸収することに
より、上記光がガラス基板２４に戻らないような性質を
有している。なお１．底面３５で光を吸収又は散乱させ
る代わりに、反射防止用物質２６として上記露光の光を
吸収する液体を使用しても良い。

反射防止用物質２６は、ガラス基板２４と屈折率がほぼ
等しい液体であれば良い。なお、反射防止用物質２６を
除去するための洗浄の手間を省く等の観点から、反射防
止用物質２６として純水を使用することもできる。

ところで、２種類の物質の界面での反射率は、各物質の
屈折率をそれぞれｎ　Ｉ　、ｎ　Ｚとすると、（ｎ＋　
　　ｎｚ　）ｚ　／　（ｎ＋　十１２）ｚで与えられる
。従って、空気の屈折率ｎ、、＃１．Ｏ、レジスト膜２
５の屈折率ｎア’＝＝１．　７、ガラス基板２４の屈折
率ｎｃ’＝１．５とすると、レジスト膜２５とガラス基
板２４の界面での反射率は約０．４％、又、反射防止用
物質２６を使用しない場合のガラス基板２４の下面と空
気との界面での反射率は約４．４％となる。

一方、本実施例のように、反射防止用物質２６を使用す
れば、ガラス基板２４と反射防止゛用物質２６との界面
での反射率をほぼ０％にできるので、全体として定在波
の影響を従来の１／１０程度に抑制できることになる。

〔実施例２〕 本発明の他の実施例を第３図に示す。

この実施例では、ホルダ２８゛の底部を傾斜状とし、収
容室３０の底面３５°にて露光の光を矢印Ｃ方向に反射
させ、ガラス基板２４に戻らないようにしている。

なお、第１実施例と同等の構成を有する部位には同一参
照番号を付して説明を省略する。

上記の各実施例では、反射防止用物質２６として液体を
使用する場合を示したが、反射防止用物質２６に入射し
た光がガラス基板２４に戻らないようになっている限り
、例えば、固体であっても良い。

（発明の効果〕 本発明に係る回折素子の製造方法は、以上のように、レ
ジスト膜への露光時に透光性基板における上記レジスト
膜への露光時にレジスト膜を通過した光が再度レジスト
膜に戻らないようにした構成である。

これにより、露光時の反射光に起因する定在波への影響
は小さ（なり、その結果、回折素子パターンの壁面が波
形形状となる不具合が減少するという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の一実施例を示すものである
。 第１図（ａ）〜（ｆ）はそれぞれ回折素子の製造手順を
示す概略継断面図である。 第２図はホルダの概略縦断面図である。 第３図は第２実施例におけるホルダの概略縦断面図であ
る。 第４図乃至第９図は従来例を示すものである。 第４図は光ピンクアップを示す概略斜視図である。 第５図（ａ）〜（Ｃ）はフォーカス状態の変化に伴う光
検出器上のビームの変化を示す説明図である。 第６図（ａ）〜げ）はそれぞれ回折素子の製造手順を示
す概略縦断面図である。 第７図は露光の光の界面での反射を示す説明図である。 第８図は定在波による回折素子パターン穴への影響を示
す説明図である。 第９図は光吸収層を使用して露光を行う状態を示す説明
図である。 ２４はガラス基板（透光性基板）、２５はレジスト膜、
２６は反射防止用物質、２７は回折素子パターン穴であ
る。 第 図 第 因 第 図（ａ） 第 図（ｂ） ・、　　　・、　　　・、　　＼　　　２４第 図（Ｃ） 箒 図（ｆ） 吊 図（ｄ） 第 図（ｅ） 第 ６図（ａ） 第 図（ｂ） 第 図（Ｃ） 第 図（ｄ） 第 図（ｅ） 第 図（ｆ） 第 図 第 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、透光性基板上にレジスト膜を形成し、このレジスト
   膜に露光及び現像処理を施して回折素子パターンを形成
   するようにした回折素子の製造方法において、 上記露光時に上記透光性基板におけるレジスト膜を通過
   した光が再度レジスト膜に戻らないようにすることを特
   徴とする回折素子の製造方法。