JP2005339630A - 偏光回折素子及びその作製方法、及び光ピックアップ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】回折格子内への気泡の混入及び凹凸格子の倒れを低減するともに、層界面チッピングを低減し、高品質、高信頼性の偏光回折素子を実現する。
【解決手段】透明基板２上に有機複屈折膜３を接着層５を介して接着し、有機複屈折膜部に周期的凹凸格子６を形成し、該格子内及び有機複屈折膜上に等方性オーバーコート材を被覆あるいは装荷してオーバコート層４を形成し、オーバーコート層４の上に第二の透明基板２’を装荷した構成の偏光回折素子１において、オーバーコート層４を第一のオーバーコート層４-1と第二のオーバーコート層４-2の多層構成とし、第一のオーバーコート層４-1の材料の粘度を第二のオーバーコート層４-2の材料より低粘度とし、接着層５の厚さｄ１と多層のオーバーコート層４の合計の厚さｄ２を略同じ厚さに構成する。これにより凹凸格子内への気泡の混入や格子倒れを低減でき、層界面チッピングを低減できる。
【選択図】図２

Description

本発明は、生産性が高く、高品質である新規な構成の偏光回折素子及びその作製方法、及び、その偏光回折素子を用いた光ピックアップ装置に関するものである。

近年、ＣＤ系の光ディスク（ＣＤ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ等）、ＤＶＤ系の光ディスク（ＤＶＤ，ＤＶＤ−Ｒ，ＤＶＤ−ＲＷ，ＤＶＤ−ＲＯＭ，ＤＶＤ−ＲＡＭ等）や、光磁気ディスク（ＭＯ、ＭＤ等）などの光記録媒体が広く普及しており、これら光ディスクや光磁気ディスクなどの光記録媒体に光学的情報の書き込みを行なったり、光記録媒体から光学的情報の読み取りを行なう装置として光ピックアップ装置が用いられている。この光ピックアップ装置は、レーザー光を出射するレーザー光源と、レーザー光源から出射されたレーザー光を光記録媒体に照射させる対物レンズやレーザー光の偏光方向を換えるλ／４板（１／４波長板）等からなる光ピックアップ光学系と、光記録媒体からの反射光を検出する光検出器などを備えている。

光ピックアップ装置は、ディスク状の光記録媒体の記録面から反射された信号光を光検出部へ導光（ビームスプリット）するための光学部品を備えているが、この光学部品としては、従来、回折格子またはホログラム素子を用いたものと、プリズム式のビームスプリッタを用いたものが知られている。
近年は回折格子に関して、その光利用効率をさらに上げるために偏光を利用したものが提案されている。中でも光ディスク用ピックアップの小型化を目的とした薄型のピックアップ用偏光回折素子として、複屈折回折格子型偏光分離素子が数種提案されている。

複屈折回折格子型偏光分離素子の従来例として、特許文献１においては、複屈折光学結晶であるニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ_３）を基板として使用した例がある。これは複屈折光学結晶であるニオブ酸リチウムを基板として用い、これに周期パターンでプロトン交換を施し、さらにこのプロトン交換領域上に誘電体膜を装荷した構造を持ち、プロトン交換領域では、異常光線に対しては屈折率が増加し、常光線に対しては減少する。従って、プロトン交換領域での常光線の位相差を誘電体膜で相殺することにより、常光線は直進させ、異常光線だけを回折させる偏光子を実現できる。この複屈折回折格子型偏光子は、小型化、量産化が可能で高い偏光分離度が得られる偏光子であるが、作製に時間がかかると言う問題がある。すなわち、結晶に対して周期的プロトン交換を行なう必要があるので、プロトン交換だけでも数時間かかることとなる。また、作製に時間がかかることや、基板に光学結晶を用いるので製造コストも高くなるなどの欠点も有している。

そこで、この点を考慮して本出願人は先に、簡単な工程で安価に作製できる偏光分離素子として、図４に示す断面図のように、透明基板２２上に複屈折膜２３を接着層２５を介して接着し、前記複屈折膜２３に周期的凹凸格子２６を形成し、該格子を等方性オーバーコート層２４で被覆あるいは装荷した構造の複屈折回折格子型偏光分離素子（偏光回折素子）２１を提案している（特許文献２、特許文献３、特許文献４参照）。中でも高分子複屈折膜（有機複屈折膜）を複屈折材料に用いた構成のものは材料コストも比較的安価であるため、大量生産が比較的容易になっている。また、本出願人は、良好な光学特性、素子両面の平坦性を向上、素子の強度向上を目的とした構成として、図５に示す断面図のように、ガラスやプラスチック等の透明基板２２上に複屈折膜２３を接着層２５を介して接着し、前記複屈折膜部に周期的凹凸格子２６を形成し、該格子を等方性オーバーコート層２４で覆い、このオーバーコート層２４が接着層も兼ねて第二の透明基板２２’を接着した構成の複屈折回折格子型偏光分離素子（偏光回折素子）２１も提案している。このような構成のものは素子として強度があり、かつ、さらに生産性の高い構成となっている。

特開昭６３−３１４５０２号公報 特開平１０−３０２２９１号公報 特開平１１−３０６５８１号公報 特開２０００−７５１３０号公報

上記のような構成の偏光回折素子は、生産性の点から円形の透明基板（４インチまたは６インチなどのウエハ状透明基板）を用いて作製工程を行ない、最終工程において切り離し（ダイシング）工程を行うことで、一度に複数個を作製する。
その工程内では有機複屈折膜上にドライエッチング等により周期的凹凸格子（回折格子）を作製した後に、有機複屈折膜のいずれかの屈折率に適合させたオーバーコート材を格子内に充填し、さらにその上に第二の透明基板を貼り合せて装荷することとなる。

回折格子の形状（ピッチ、深さ）は、回折角度、光ピックアップ装置のレーザー波長、使用する有機複屈折膜の複屈折率差により決定される。有機複屈折膜を用いた場合には、レーザー波長（例えば６５０ｎｍ、７８０ｎｍ）を考慮すると、ピッチ１．０〜３．０μｍ、深さ２．０〜５．０μｍ程度となる。特に光ピックアップ装置の小型化を考えた場合、光の回折角度を大きくするためには回折格子のピッチは小さくなるため、有機複屈折膜上に作製する回折格子の形状は狭いピッチで、かつ深さが深い高アスペクト比の形状となる。

しかし、回折格子となる凹凸格子の形状が高アスペクト比になった場合には、凹凸格子内へのオーバーコート材の充填が十分に行えず、気泡の混入が発生しやすくなる。
また、有機複屈折膜であるため、凹凸格子の凸部分は構造の強度が弱く、オーバーコート工程の際に、オーバーコート材からの圧力により凹凸格子の凸部分に倒れ（格子倒れ））が発生する場合もある。

また、通常、ウエハの切り離し工程は、回転するブレードを用いたダイシングが一般的である。ブレードは人造ダイヤなどの砥粒と結合材からなり、結合材にフェノールレジンを用いて焼結したレジン系ブレード、結合材にメタルの粉末を用いて焼成したメタル系ブレードなどがある。一般にレジン系は砥粒径が粗く、厚いサンプルに対し有効である。また、メタルブレードは砥粒径が細かく切断端部に発生するチッピング（かけ）を小さくするのに有効であり、ブレードの剛性もあるため高速でダイシングすることも可能である。

一般にブレードの砥粒径が荒い場合には、ダイシング時に発生するチッピング（かけ）が大きくなり、砥粒径が細かい場合には小さくなる。しかし、ブレードの砥粒径が細かい場合には、ブレード材料の砥粒間に目詰まりが起きて焼き付き等が発生し易くなるため、ダイシング時のブレードの選択には注意が必要となる。

上記のようなことから、偏光回折素子の構成のように異なる材料からなる多層構成の素子の切り離し工程を行う場合、ブレードの選択の幅が狭く、チッピング（かけ）の制御が困難になる。
特に図５に示したような断面構成の偏光回折素子２１のように、異なる材料からなる多層構成の素子の場合には、図６に示すように、その層の界面（接着剤層２５と透明基板２２の界面、オーバーコート層２４と第二の透明基板２２’の界面）においても層界面チッピング（かけ）が発生し、それが剥がれや割れなどの不具合の原因となり、偏光回折素子の信頼性低下の大きな原因となる。また、この層界面チッピングにより偏光回折素子の組み付け時のハンドリング不良の原因にもなる。

本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、その第一の目的は、透明基板上に有機複屈折膜を接着層を介して接着し、前記有機複屈折膜部に周期的凹凸格子を形成し、該格子内及び有機複屈折膜上に等方性オーバーコート材を被覆あるいは装荷してオーバコート層を形成し、さらにそのオーバーコート層の上に第二の透明基板を装荷した構成の偏光回折素子において、凹凸格子内への気泡の混入及び凹凸格子の倒れを低減し、高品質、高信頼性である偏光回折素子を提供することである。
また、本発明の第二の目的は、透明基板上に有機複屈折膜を接着層を介して接着し、前記有機複屈折膜部に周期的凹凸格子を形成し、該格子内及び有機複屈折膜上に等方性オーバーコート材を被覆あるいは装荷してオーバコート層を形成し、さらにそのオーバーコート層の上に第二の透明基板を装荷した構成の偏光回折素子において、凹凸格子内への気泡の混入及び凹凸格子の倒れを低減するともに、透明基板と接着層、及び透明基板とオーバーコート層の界面で発生する層界面チッピングを低減し、高品質、高信頼性である偏光回折素子を提供することである。
さらに本発明の第三の目的は、透明基板上に有機複屈折膜を接着層を介して接着し、前記有機複屈折膜部に周期的凹凸格子を形成し、該格子内及び有機複屈折膜上に等方性オーバーコート材を被覆あるいは装荷してオーバコート層を形成し、さらにそのオーバーコート層の上に第二の透明基板を装荷した構成の偏光回折素子を作製する、偏光回折素子の作製方法において、凹凸格子内への気泡の混入及び凹凸格子の倒れを低減するともに、高品質、高信頼性である偏光回折素子の作製方法を提供することである。
さらにまた、本発明の第四の目的は、その偏光回折素子を用い、高品質、高信頼性な光ピックアップ装置を提供することである。

前記目的を達成するため、本発明では以下のような手段を採用している。
本発明の第１の手段は、透明基板上に有機複屈折膜を接着層を介して接着し、前記有機複屈折膜部に周期的凹凸格子を形成し、該格子内及び有機複屈折膜上に等方性オーバーコート材を被覆あるいは装荷してオーバコート層を形成し、さらにそのオーバーコート層の上に第二の透明基板を装荷した構成の偏光回折素子において、前記オーバーコート層が、多層のオーバーコート層からなることを特徴とする（請求項１）。
また、本発明の第２の手段は、第１の手段の偏光回折素子において、前記オーバーコート層が、二層のオーバーコート層からなることを特徴とする（請求項２）。

本発明の第３の手段は、第１または第２の手段の偏光回折素子において、前記オーバーコート層のうち、第一のオーバーコート層に使用する材料の粘度が、第二のオーバーコート層に使用される材料より低粘度であることを特徴とする（請求項３）。
また、本発明の第４の手段は、第１〜第３のいずれか一つの手段の偏光回折格子において、前記オーバーコート層のうち、第一、第二のオーバーコート層の材料が、アクリル系もしくはエポキシ系の樹脂材料であることを特徴とする（請求項４）。
さらに、本発明の第５の手段は、第１〜第４のいずれか一つの手段の偏光回折素子において、多層のオーバーコート層からなるオーバーコート層の合計の厚さが、有機複屈折膜を接着している接着層の厚さと略同一であることを特徴とする（請求項５）。

本発明の第６の手段は、第１〜第５のいずれか一つの手段の偏光回折素子を作製する、偏光回折素子の作製方法において、透明基板上に接着剤層で有機複屈折膜を貼り付ける工程と、前記有機複屈折膜上に周期的凹凸格子を形成する工程と、その格子内及び有機複屈折膜上に等方性オーバーコート材を被覆あるいは装荷して多層のオーバーコート層を形成する工程と、そのオーバーコート層上に第二の透明基板を装荷する工程とを有することを特徴とする（請求項６）。
また、本発明の第７の手段は、第６の手段の偏光回折素子の作製方法において、多層のオーバーコート層のうち、第一のオーバーコート層は回転による遠心力により均一化されることを特徴とする（請求項７）。
さらに本発明の第８の手段は、第７の手段の偏光回折素子の作製方法において、回転による遠心力により均一化を行う際に熱を与えることを特徴とする（請求項８）。

本発明の第９の手段は、レーザー光を出射するレーザー光源と、該レーザー光源から出射されたレーザー光を集束して光記録媒体に照射する対物レンズと、レーザー光源と光記録媒体との間の光路上で前記レーザー光源から射出されたレーザー光を透過し、前記光記録媒体からの反射光を回折する偏光回折素子と、前記光記録媒体と前記偏光回折素子との間の光路上でレーザー光の偏光方向を換えるλ／４板と、前記偏光回折素子により回折された反射光を検出する光検出器と、を備える光ピックアップ装置において、前記偏光回折素子として、第１〜第５のいずれか一つに記載の偏光回折素子を用いたことを特徴とする（請求項９）。

本発明の第１の手段の偏光回折素子では、オーバーコート層を多層構成とすることで、オーバーコート材の凹凸格子内への充填時に凹凸格子の倒れや気泡の混入の問題を低減することができる。
また、第２の手段の偏光回折素子では、オーバーコート層を二層構成とすることで、オーバーコート材の凹凸格子内への充填時に凹凸格子の倒れや気泡の混入の問題を低減することができる。

第３の手段の偏光回折素子では、第一のオーバーコート層に使用する材料の粘度が第二のオーバーコート層に使用される材料より低粘度とすることで、オーバーコート材の凹凸格子内への充填時に凹凸格子の倒れや気泡の混入の問題を低減し、オーバーコート層の厚さを制御することができる。
また、第４の手段の偏光回折素子のように、オーバーコート層の材質は、粘性や屈折率等の物性の制御の容易さ、接着力及び透明性の点から、アクリル系、エポキシ系の樹脂材料が好ましい。
さらに第５の手段の偏光回折素子では、接着剤層と多層のオーバーコート層の合計の厚さを略同一とすることで、ダイシング時の負荷を均一にすることができ、層界面チッピングを低減することができる。

第６、第７の手段の偏光回折素子の作製方法では、第１〜５の手段の偏光回折格子を簡易に作製でき、かつ、多層のオーバーコート層のうち、第一のオーバーコート層は回転による遠心力により均一化されることで、より均一にオーバーコート層を作製することができる。
また、第８の手段の偏光回折素子の作製方法では、回転による遠心力により均一化を行う際に熱を与えることで、気泡の混入を防ぎ効率よくオーバーコート層を作製することができる。

第９の手段の光ピックアップ装置では、レーザー光を出射するレーザー光源と、該レーザー光源から出射されたレーザー光を集束して光記録媒体に照射する対物レンズと、レーザー光源と光記録媒体との間の光路上で前記レーザー光源から射出されたレーザー光を透過し、前記光記録媒体からの反射光を回折する偏光回折素子と、前記光記録媒体と前記偏光回折素子との間の光路上でレーザー光の偏光方向を換えるλ／４板と、前記偏光回折素子により回折された反射光を検出する光検出器と、を備える光ピックアップ装置において、前記偏光回折素子として、第１〜第５のいずれか一つに記載の偏光回折素子を用いたことにより、高品質、高信頼性な光ピックアップ装置を安価に生産することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面を参照して詳細に説明する。
まず、本発明に係る偏光回折素子の作製方法を説明する。本発明に係る偏光回折素子の作製工程の一例としては、図１に示すように、（ａ）ウエハ状の透明基板２上に接着剤層５で有機複屈折膜３を貼り付ける工程→（ｂ）有機複屈折膜３上に格子状の金属マスクパターン等によりエッチング用マスク７を作製する工程→（ｃ）そのマスク７を用いたエッチングにより有機複屈折膜３に周期的凹凸格子６を形成する工程→（ｄ１）その周期的凹凸格子６内及び有機複屈折膜３上に等方性オーバーコート材を被覆あるいは装荷して第一のオーバーコート層４-1を形成する工程→（ｄ２）その第一のオーバコート層４-1の上に第二のオーバーコート層４-2を形成するとともに、その第二のオーバーコート層４-2が接着層を兼ねて第二の透明基板２’を装荷する工程→（ｅ）以上の複数の層が積層形成されたウエハをダイシングにより個々のチップ（偏光回折素子）１に切り離す工程、といった作製工程となる。

ここで、以上の作製工程において、従来はオーバーコート層４は一層で構成されており、オーバーコート層４の形成工程時は、有機複屈折膜３上に形成された凹凸格子６上にオーバーコート材を被覆あるいは装荷することとなる。この時、オーバーコート材の粘度が高い場合には凹凸格子内への充填が完全に行われず、気泡が混入したり、外部からの圧力等により充填を行う場合には凹凸格子に倒れが発生する。

また、オーバーコート材の粘度を単に低くした場合には、凹凸格子内への充填は問題なく行えるが、オーバーコート層４の厚みを厚くすることができない。この場合、第二の透明基板２’との接着力を大きくすることできない他、下記に記述するオーバーコート層の厚さの制御ができないこととなる。

また、ダイシング工程時の構成は有機複屈折膜３を接着層５及びオーバーコート層４で挟み込んだ構成となる。この時、図２（ａ）に示すように、接着層５とオーバーコート層４の厚さの違いが大きい場合、透明基板２と接着層５の接着界面、または透明基板２’とオーバーコート層４の界面でチッピング（かけ）が発生しやすいことが確認された（図６と同様の状態）。これは接着層５の厚さｄ１とオーバーコート層４の厚さｄ２が異なることにより、ダイシング時に発生する負荷が偏ってしまうためであると推測される。

そこで本発明では、透明基板２上に有機複屈折膜３を接着層５を介して接着し、前記有機複屈折膜３部に周期的凹凸格子６を形成し、該格子内及び有機複屈折膜上に等方性オーバーコート材を被覆あるいは装荷してオーバコート層４を形成し、さらにそのオーバーコート層４の上に第二の透明基板２’を装荷した構成の偏光回折素子１において、偏光回折素子１のオーバーコート層４を多層構成とすることで、オーバーコート材の凹凸格子６内への充填時に凹凸格子６の倒れや気泡の問題を低減する。
より具体的には、図１に示した作製工程のように、オーバーコート層４を第一のオーバーコート層４-1と第二のオーバーコート層４-2の二層構成とすることで、オーバーコート材の凹凸格子６内への充填時に凹凸格子６の倒れや気泡の問題を低減する。

さらに本発明では、第一のオーバーコート層４-1に使用する材料の粘度が、第二のオーバーコート層４-2に使用される材料より低粘度とすることで、オーバーコート材の凹凸格子６内への充填時に凹凸格子６の倒れや気泡の問題を低減し、オーバーコート層４の厚さｄ２を制御する。
なお、オーバーコート層４を構成する第一、第二のオーバーコート層４-1，４-2の材質は、粘性や屈折率等の物性の制御の容易さ、接着力及び透明性の点から、アクリル系、エポキシ系の樹脂材料が好ましい。
また、図２（ｂ）に示すように、接着剤層５の厚さｄ１と、多層のオーバーコート層４（第一、第二のオーバーコート層４-1，４-2）の合計の厚さｄ２を略同一とすることで、ダイシング時の負荷を均一にすることができ、チッピングを低減することができる。

以下、実施例と比較例とを示し、本発明を具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。

（実施例１）
厚さ１．０ｍｍ、直径φ１００ｍｍのウエハ上の透明基板２にアクリル系紫外線硬化型接着剤にて厚さ１００μｍの接着層５を設け、この接着層５の上に厚さ１００μｍの有機高分子複屈折膜３を貼り合わせ、減圧下にて一体化させた後、紫外線を照射し、さらに１００℃にて１０分間ベーキングを行ない、完全に接着層５を硬化させた（図１（ａ））。
その後、有機高分子複屈折膜３上に金属膜（例えばＡｌ膜）による周期パターン（３．０μｍピッチ）を複数個形成した（マスクパターン形成工程 （図１（ｂ）））。
この周期パターンをマスク７としてドライエッチングを行ない、金属マスクを除去し、有機高分子複屈折膜３上に複数個の周期的凹凸格子形状６（３．０μｍピッチ、深さ３．０μｍ）を作製した（ドライエッチング工程（図１（ｃ）））。

さらに、周期的凹凸格子６が形成されている有機高分子複屈折膜３上に第一のオーバーコート層４-1となる粘度２０ｃｐのアクリル系紫外線硬化樹脂をボッティングし、スピンコートにより均一化を行い（４００rpm、１００sec.）、紫外線を照射し硬化させた（第一のオーバーコート層形成工程（図１（ｄ１）））。この時の第一のオーバーコート層４-1の厚さは１０μｍであった。さらにその上から、第二のオーバーコート層４-2となる粘度２００ｃｐのアクリル系紫外線硬化樹脂をボッティングした後、その上に厚さ１．０ｍｍの第二の透明基板２’を装荷し、適度に加圧し、厚さが９０μｍの第二のオーバーコート層４-2を作製した。その後、紫外線を照射した後、１００℃で１０分間ベーキングを行ない、第二のオーバーコート層４-2を完全に硬化させた（第二のオーバーコート層形成工程（図１（ｄ２）））。

この後、ダイシング装置にて、厚さ０．１５ｍｍ、外径６０ｍｍのレジン系ブレードを用い、全体を５．０ｍｍ×５．０ｍｍサイズのチップに切断し、図２（ｂ）に示すような偏光回折素子１を複数個作製した（ダイシング工程（図１（ｅ）））。この時の層界面チッピングは最大３０μｍであった。
また、作製した偏光回折素子１の断面を観察した結果、凹凸格子６には気泡の混入及び倒れは観察されなかった。

（比較例１）
比較例１として、実施例１と同様に、透明基板２上に接着層５を介して有機高分子複屈折膜３を接着し、周期的凹凸格子６を形成した後、第一のオーバーコート層４-1を設けずに、周期的凹凸格子６が形成されている有機高分子複屈折膜３上に粘度２００ｃｐのアクリル系紫外線硬化樹脂をボッティングし、その上に厚さ１．０ｍｍの透明基板２’を載せ、適度に加圧し、厚さ１００μｍの単層のオーバーコート層４を作製した。これ以外は実施例１と同様の方法で、偏光回折素子を複数個作製した。この時の素子の断面は図５と同様の構成であり、層界面チッピングは最大３０μｍであった。
また、作製した偏光回折素子の断面を観察した結果、凹凸格子６に多数の倒れが観察された。

（実施例２）
厚さ１．０ｍｍ、直径φ１００ｍｍのウエハ状の透明基板２にエポキシ系紫外線硬化型接着剤にて厚さ４０μｍの接着層５を設け、その上に厚さ８０μｍの有機高分子複屈折膜３を貼り合わせ、減圧下にて一体化させた後、紫外線を照射し、さらに１００℃にて１０分間ベーキングを行ない完全に接着層を硬化させた（図１（ａ））。
その後、有機高分子複屈折膜３上に金属膜（例えばＡｌ膜）による周期パターン（１．５μｍピッチ）を複数個形成した（マスクパターン形成工程 （図１（ｂ）））。
この周期パターンをマスク７としてドライエッチングを行ない、金属マスクを除去し、有機高分子複屈折膜３上に複数個の周期的凹凸格子形状６（１．５μｍピッチ、深さ３．０μｍ）を作製した（ドライエッチング工程（図１（ｃ）））。

さらに、周期的凹凸格子６が形成されている有機高分子複屈折膜３上に第一のオーバーコート層４-1となる粘度５０ｃｐのエポキシ系紫外線硬化樹脂をボッティングし、６０℃の熱を与えながら、スピンコートにより均一化を行い（５００rpm、１００sec.）、紫外線を照射し硬化させた（第一のオーバーコート層形成工程（図１（ｄ１）））。この時の第一のオーバーコート層４-1の厚さは１０μｍであった。さらにその上から、第二のオーバーコート層４-2となる粘度２００ｃｐのエポキシ系紫外線硬化樹脂をボッティングした後、その上に厚さ１．０ｍｍの第二の透明基板２’を装荷し、適度に加圧し、厚さが３０μｍの第二のオーバーコート層４-2を作製した。その後、紫外線を照射した後、１００℃で１０分間ベーキングを行ない、第二のオーバーコート層４-2を完全に硬化させた（第二のオーバーコート層形成工程（図１（ｄ２）））。

この後、ダイシング装置にて、厚さ０．２０ｍｍ、外径６０ｍｍのレジン系ブレードを用い、全体を５．０ｍｍ×５．０ｍｍサイズのチップに切断し、図２（ｂ）に示すような偏光回折素子１を複数個作製した（ダイシング工程（図１（ｅ）））。この時の層界面チッピングは最大２０μｍであった。
また、作製した偏光回折素子１の断面を観察した結果、凹凸格子６には気泡の混入及び倒れは観察されなかった。

（比較例２）
厚さ１．０ｍｍ、直径φ１００ｍｍのウエハ状の透明基板２２にエポキシ系紫外線硬化型接着剤にて厚さ４０μｍの接着層２５を設け、厚さ８０μｍの有機高分子複屈折膜２３を貼り合わせ、減圧下にて一体化させた後、紫外線を照射し、さらに１００℃にて１０分間ベーキングを行ない完全に接着層２５を硬化させた。
その後、有機高分子複屈折膜２３上に金属膜（例えばＡｌ膜）による周期パターン（１．５μｍピッチ）を複数個形成した（マスクパターン形成工程 ）。
この周期パターンをマスクとしてドライエッチングを行ない、金属マスクを除去し、有機高分子複屈折膜２３上に複数個の周期的凹凸格子形状６（１．５μｍピッチ、深さ３．０μｍ）を作製した（ドライエッチング工程）。

さらに、周期的凹凸格子２６が形成されている有機高分子複屈折膜２３側に、オーバーコート層２４となる粘度２００ｃｐのエポキシ系紫外線硬化樹脂をボッティングし、その上から厚さ１．０ｍｍの第二の透明基板２２’を装荷し、適度に加圧し、凹凸格子内にオーバーコート材を充填し、厚さ１２０μｍのオーバーコート層２４を作製した。紫外線を照射後、１００℃で１０分間ベーキングを行ない完全に硬化させた（オーバーコート層形成工程）。

この後、ダイシング装置にて、厚さ０．２０ｍｍ、外径６０ｍｍのレジン系ブレードを用い、全体を５．０ｍｍ×５．０ｍｍサイズのチップに切断し、図５に示すような構成の偏光回折素子２１を複数個作製した。この時の素子の断面は図６と同様の状態となり、層界面チッピングは最大２００μｍであった。
また、作製した偏光回折素子の断面を観察した結果、凹凸格子の倒れが観察された。

（比較例３）
厚さ１．０ｍｍ、直径φ１００ｍｍのウエハ状の透明基板２にエポキシ系紫外線硬化型接着剤にて厚さ５０μｍの接着層５を設け、厚さ１００μｍの有機高分子複屈折膜３を貼り合わせ、減圧下にて一体化させた後、紫外線を照射し、さらに１００℃にて１０分間ベーキングを行ない完全に接着層５を硬化させた（図１（ａ））。
その後、実施例２と同様の方法でマスクパターン形成工程（図１（ｂ）） 、ドライエッチング工程（図１（ｃ））を行った。さらに、周期的凹凸格子６（１．５μｍピッチ、深さ３．０μｍ）が形成されている有機高分子複屈折膜３側に、第一のオーバーコート層４-1となる粘度５０ｃｐのエポキシ系紫外線硬化樹脂をボッティングし、スピンコートにより均一化を行い（５００rpm、１００sec.）、紫外線を照射し硬化させた（第一のオーバーコート層形成工程（図１（ｄ１）））。この時のオーバーコート層４-1の厚さは２０μｍであった。さらにその上から、第二のオーバーコート層４-2となる粘度２００ｃｐのエポキシ系紫外線硬化樹脂をボッティングし、厚さ１．０ｍｍの第二の透明基板２’を装荷し、適度に加圧し、厚さが３０μｍの第二のオーバーコート層４-2を作製した。紫外線を照射後、１００℃で１０分間ベーキングを行い完全に硬化させた（第二のオーバーコート層形成工程（図１（ｄ２）））。

この後、ダイシング装置にて、厚さ０．１５ｍｍ、外径６０ｍｍのレジン系ブレードを用い、全体を５．０ｍｍ×５．０ｍｍサイズのチップに切断し、偏光回折素子を複数個作製した。この時の層界面チッピングは最大２０μｍであった。
また、作製した偏光回折素子の断面を観察した結果、凹凸格子内に気泡の混入が観察された。

以上のようにして、実施例１，２及び比較例１，２，３のように偏光回折素子を作成した。それぞれのサンプルの最大チッピングを顕微鏡にて観察した評価結果を下記の表１に示す。１００μｍ未満のチッピングの場合を良好（○）、１００μｍ以上のチッピングの場合を不良（×）とした。

（実施例３）
次に本発明の偏光回折素子を光ピックアップ装置に適用した実施例を図３によって説明する。
図３は本発明の一実施例を示す光ピックアップ装置の概略構成図である。図３において、レーザー光源１１から平行光束として出射したレーザー光は偏光回折素子１２（例えば図２（ｂ）に示す構成の本発明の偏光回折素子１）に入射する。レーザー光は出射した時点で特定の方向に偏光しており、その偏光方向が偏光回折素子１２にとって常光線になるように設定されているため、偏光回折素子１２によって何ら影響を受けること無く直進する。そしてレーザー光はλ／４板１３に入射すると直線偏光から円偏光に変換させられて出射する。レーザー光はさらに対物レンズ１４で集光され光記録媒体（光ディスクまたは光磁気ディスク）１５の記録面に焦点を結ぶ。

光記録媒体１５は記録された情報の有無によって反射の状態が変るようになっている。反射ありの場合、反射光は対物レンズ１４を通って元の平行光に戻され、λ／４板１３を通過することにより円偏光が直線偏光に変換されるが、元の偏光光に比べ偏光面は９０度回転させられている。この偏光面は偏光回折素子１２にとって異常光となり有機複屈折膜３とオーバーコート層４（４-1，４-2）の間に屈折率の差が存在することになり、回折格子（周期的凹凸格子）６による回折作用を受けることになる。回折光は僅かな０次光の他に、＋１次回折光と−１次回折光が主として出射するが、その内の＋１次回折光を検出するように光検出器１６を設ける。光検出器１６の出力は光記録媒体１５に記録されている情報に対応した情報を担っているので、以後、必要な処理を施すことによって画像情報（動画、静止画）、音声情報、文字情報等の、種々の記録情報を再生することができる。

有機複屈折膜に回折格子を設けた偏光回折素子１２は、従来のプリズムを接着した偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）よりも小型化が可能なので、光ピックアップ装置を小さくでき、さらに偏光回折素子１２に本発明の偏光回折素子１を用いることにより、高品質、高信頼性な光ピックアップ装置を実現することができる。

以上のように、本発明では、透明基板２上に有機複屈折膜３を接着層５を介して接着し、前記有機複屈折膜３部に周期的凹凸格子６を形成し、該格子内及び有機複屈折膜上に等方性オーバーコート材を被覆あるいは装荷してオーバコート層４を形成し、さらにそのオーバーコート層４の上に第二の透明基板２’を装荷した構成の偏光回折素子１において、前記オーバーコート層４を第一のオーバーコート層４-1と第二のオーバーコート層４-2の二層構成とし、第一のオーバーコート層４-1に使用する材料の粘度を、第二のオーバーコート層４-2に使用される材料より低粘度とし、さらには図２（ｂ）に示すように、第一のオーバコート層４-1の厚さを第二のオーバコート層４-2よりも薄く形成するとともに、前記接着層５の厚さｄ１と、二層のオーバーコート層４の合計の厚さｄ２を略同じ厚さに構成することにより、凹凸格子内への気泡の混入及び凹凸格子の倒れを低減するともに、透明基板２と接着層５、及び第二の透明基板２’とオーバーコート層４の界面で発生する層界面チッピングを低減することが可能となり、高品質、高信頼性な偏光回折素子１を実現することができる。そして、光ピックアップ装置の偏光回折素子１２に、本発明の偏光回折素子１を使用することにより、高品質、高信頼性な光ピックアップ装置を実現することができる。

以上説明したように、本発明によれば、高品質、高信頼性の偏光回折素子を実現することができる。この偏光回折素子は、光ピックアップ装置の光学系に好適に利用することができ、高品質、高信頼性な光ピックアップ装置を実現することができる。そして、この光ピックアップ装置を利用することにより、高品質、高信頼性な光ディスクドライブ装置や光磁気ディスクドライブ装置等を実現することができる。

本発明に係る偏光回折素子の作製工程の一例を示す工程説明図である。 本発明に係る偏光回折素子の構成説明図である。 本発明の一実施例を示す光ピックアップ装置の概略構成図である。 従来技術の一例を示す偏光分離素子（偏光回折素子）の断面図である。 従来技術の別の例を示す偏光分離素子（偏光回折素子）の断面図である。 図５の構成の偏光分離素子（偏光回折素子）において層界面チッピングが発生した状態を示す断面図である。

符号の説明

１，１２ 偏光回折素子
２ 透明基板
２’ 第二の透明基板
３ 有機複屈折膜（有機高分子複屈折膜）
４ オーバーコート層
４-1 第一のオーバーコート層
４-2 第二のオーバーコート層
５ 接着層
６ 周期的凹凸格子
１１ レーザ光源
１３ λ／４板
１４ 対物レンズ
１５ 光記録媒体
１６ 光検出器

Claims (9)

1. 透明基板上に有機複屈折膜を接着層を介して接着し、前記有機複屈折膜部に周期的凹凸格子を形成し、該格子内及び有機複屈折膜上に等方性オーバーコート材を被覆あるいは装荷してオーバコート層を形成し、さらにそのオーバーコート層の上に第二の透明基板を装荷した構成の偏光回折素子において、
   前記オーバーコート層が、多層のオーバーコート層からなることを特徴とする偏光回折素子。
2. 請求項１記載の偏光回折素子において、
   前記オーバーコート層が、二層のオーバーコート層からなることを特徴とする偏光回折素子。
3. 請求項１または２記載の偏光回折素子において、
   前記オーバーコート層のうち、第一のオーバーコート層に使用する材料の粘度が、第二のオーバーコート層に使用される材料より低粘度であることを特徴とする偏光回折素子。
4. 請求項１〜３のいずれか一つに記載の偏光回折格子において、
   前記オーバーコート層のうち、第一、第二のオーバーコート層の材料が、アクリル系もしくはエポキシ系の樹脂材料であることを特徴とする偏光回折素子。
5. 請求項１〜４のいずれか一つに記載の偏光回折素子において、
   多層のオーバーコート層からなるオーバーコート層の合計の厚さが、有機複屈折膜を接着している接着層の厚さと略同一であることを特徴とする偏光回折素子。
6. 請求項１〜５のいずれか一つに記載の偏光回折素子を作製する、偏光回折素子の作製方法において、
   透明基板上に接着剤層で有機複屈折膜を貼り付ける工程と、前記有機複屈折膜上に周期的凹凸格子を形成する工程と、その格子内及び有機複屈折膜上に等方性オーバーコート材を被覆あるいは装荷して多層のオーバーコート層を形成する工程と、そのオーバーコート層上に第二の透明基板を装荷する工程とを有することを特徴とする偏光回折素子の作製方法。
7. 請求項６記載の偏光回折素子の作製方法において、
   前記多層のオーバーコート層のうち、第一のオーバーコート層は回転による遠心力により均一化されることを特徴とする偏光回折素子の作製方法。
8. 請求項７記載の偏光回折素子の作製方法において、
   回転による遠心力により均一化を行う際に熱を与えることを特徴とする偏光回折素子の作製方法。
9. レーザー光を出射するレーザー光源と、該レーザー光源から出射されたレーザー光を集束して光記録媒体に照射する対物レンズと、レーザー光源と光記録媒体との間の光路上で前記レーザー光源から射出されたレーザー光を透過し、前記光記録媒体からの反射光を回折する偏光回折素子と、前記光記録媒体と前記偏光回折素子との間の光路上でレーザー光の偏光方向を換えるλ／４板と、前記偏光回折素子により回折された反射光を検出する光検出器と、を備える光ピックアップ装置において、
   前記偏光回折素子として、請求項１〜５のいずれか一つに記載の偏光回折素子を用いたことを特徴とする光ピックアップ装置。

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