JP4421249B2 - 偏光分離素子の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、偏光分離素子の製造方法に関する。

直交する２つの偏光成分を分離する方法として、特許文献１では、透明基板上に入射光の異なる振動面に対し屈折率が異なる有機複屈折膜を接着し、かつ有機複屈折膜の表面に周期的な凹凸（回折格子）を形成した偏光分離素子が提案されている。また、特許文献１には、透明基板に有機複屈折膜を接着し、その後、有機複屈折膜の表面にフォトリソグラフィーによって周期的なレジストマスクを形成し、必要があればリフトオフによって金属マスクに反転した後、ドライエッチングによって回折格子を形成するプロセスなどが開示されている。

貼り合せ光ディスクの作製方法で、回転中に紫外線を照射して紫外線硬化型接着剤を硬化する方法が、特許文献２，３に開示されている。

特開２０００−７５１３０号公報 特開平１０−３３４５２１号公報 特開２０００−２６８４１６号公報

光ディスク用の光ピックアップでは、光源からの入射光と光ディスクからの反射光（情報信号）を分離して、反射光（情報信号）を効率良く受光素子に導くために、偏光分離素子が用いられている。従来はプリズムを接着したビームスプリッタとλ／４波長板の組み合わせが用いられていたが、ピックアップの小型化、低コスト化の要求に答えるため、ビームスプリッタの替わりに薄型の偏光分離素子が実現できる複屈折回折格子型偏光分離素子が開発されつつある。

直交する２つの偏光成分を分離する方法として、特許文献１では透明基板上に入射光の異なる振動面に対し屈折率が異なる有機複屈折膜を接着し、かつ、有機複屈折膜表面に周期的な凹凸格子（回折格子）を形成した偏光分離素子が提案されている。なお、有機複屈折膜は延伸した有機高分子材料からなる。

この偏光分離素子では、接着剤を用いて有機複屈折膜を透明基板へ接着する際に、回折格子面内で光路を一定とするため、接着層の厚さを均一にする必要がある。また接着層に気泡が入ると、光（入射光、出射光）が気泡によって散乱し、回折効率が低下するため、気泡を巻きこまないような接着法が必要となる。

以上の点から、透明基板へ有機複屈折膜を接着する方法は、貼り合せ光ディスクで用いられているスピンナー法が適している。

スピンナー法による貼り合せ光ディスクの製造方法を、図１４を参照して以下に説明する。この製造方法では、以下の（ａ）〜（ｅ）の順に工程が進む。

（ａ）まず、第１の基板５０１のハブ５０２をスピンテーブル５０３のセンターピン５０４にさし込み、スピンテーブル５０３を回転させながら、第１の基板５０１に紫外線硬化型接着剤５０５を滴下する。

（ｂ）第１の基板５０１の周辺部まで接着剤５０５が広がったらスピンテーブル５０３の回転を停止する。

（ｃ）第２の基板５０６のハブ５０７をスピンテーブル５０３のセンターピン５０４にさし込み、第１の基板５０１と第２の基板５０６を接触させる。

（ｄ）スピンテーブル５０３を回転させ、余分な接着剤を振り切り、接着層厚さを一定にする。

（ｅ）スピンテーブル５０３の回転を停止し、紫外線を照射して接着層を硬化し、貼り合せ光ディスクを完成させる。

貼り合せ光ディスクでは、約０．６ｍｍのポリカーボネート基板やＰＭＭＡ基板同士を接着している。これは、基板が比較的厚いため剛体として取り扱うことができる。そのため第１の基板５０１に第２の基板５０６を載置すると、第１の基板５０１に載置した後でも第２の基板５０６の平坦性は良く、第２、第１の基板５０６，５０１を高速回転させると、光ディスクの表面を完全に平坦化することができる。

しかしながら、偏光分離素子の作製においては、偏光分離素子の大きさが数ｍｍ角程度であるため、直径４〜８インチの透明基板に接着された有機複屈折膜上に数１０〜数１００個の回折格子をアレイ状に作製し、その後ダイシングによって個々の偏光分離素子を取り出している。また１枚の基板から取れる偏光分離素子数を多くするため、有機複屈折膜６０３や透明基板にはハブ５０２、５０７を設けていない。

そのため、図１５に示すように、スピンテーブル５０３に透明基板６０１を真空吸着し、その後、透明基板６０１の中央に紫外線硬化型接着剤６０２を滴下し、スピンテーブル５０３を回転して接着剤６０２を透明基板６０１の全面に広げた後、有機複屈折膜６０３を透明基板上６０１に載せるが、有機複屈折膜６０３にはハブがないため、センターピン５０４で固定できず、フリーな状態で透明基板６０１に載る。一般的には載置装置を用いて有機複屈折膜６０３を接着剤６０２が塗付された透明基板６０１に載せるが、スピンテーブル５０３の回転中心に有機複屈折膜６０３の中心を正確に合せることは、載置装置の機械的精度の点から困難な場合が多い。そのため有機複屈折膜６０３がスピンテーブル５０３の回転中心に載っていない場合、前述の工程のようにスピンテーブル５０３を回転させると（図１５（ａ））、有機複屈折膜６０３が位置ずれを起こす不具合が発生する（図１５（ｂ））。この位置ずれが大きい場合は透明基板６０１から有機複屈折膜６０３がはみ出してしまう。

そして、紫外線照射によって接着剤６０２を硬化させた後、回折格子を形成するため、リソグラフィー、ドライエッチングを行うが、装置内や工程間の搬送は基板６０１の側面をクランプして行うことが多く、透明基板６０１から有機複屈折膜６０３がはみ出していると搬送が困難になり、回折格子を形成できなかった。

そのため、スピンテーブル５０３の回転中に有機複屈折膜６０３の位置ずれが発生した場合は、スピンテーブル５０３の回転を停止し、適切な位置へ有機複屈折膜６０３を戻す作業を行い、再びスピンテーブル５０３を回転させる必要があり、上記の作業を繰り返すことによって貼り合せ工程のスループットを遅くしていた。また、上記の作業のため、スピンテーブル５０３の回転時間を一定にすることができず、各基板６０１間で接着層厚さが不均一になる問題も発生していた。

スピンテーブル５０３の回転中に有機複屈折膜６０３の位置ずれを起こさせないためには、回転中に紫外線を照射する方法が考えられる。例えば貼り合せ光ディスクの作製方法では、特許文献２，３において、回転中に紫外線を照射して紫外線硬化型接着剤５０５を硬化する方法が提案されている。

しかしながら、偏光分離素子の作製においては、接着層厚さを均一化するため基板６０１をある程度回転させた後に紫外線を照射しなければならないので、有機複屈折膜６０３の位置ずれを完全に防止することは困難であった。

また、載置装置に画像認識機能を搭載し、スピンテーブル５０３の回転中心と有機複屈折膜６０３の中心を検出し、載置装置にフィードバック制御を掛けながらスピンテーブル５０３の回転中心に有機複屈折膜６０３の中心を置くような手段を用いた場合は、スピンテーブル５０３の回転中心と有機複屈折膜６０３の中心との位置合せ精度を著しく向上できるため、スピンテーブル５０３の回転中に有機複屈折膜６０３の位置ずれが起きにくい。

しかしながら、載置装置にＣＣＤ等を用いた検出装置やフィードバック制御系を設ける必要があり、載置装置のコストが上昇する。また、貼り合せ時に位置検出やフィードバック制御を行うため、貼り合せ工程のスループットが低下してしまう。そのため、安価に偏光分離素子を作製することが困難である。

また、有機複屈折膜６０３は面内の２方向で屈折率が異なるため、面内の２方向のうち特定の１方向に回折格子を形成する必要がある。そのため、リソグラフィー工程では有機複屈折膜６０３の面内で屈折率が異なる２方向のうち特定の１方向（有機複屈折膜６０３の「露光基準軸」という）に揃えてレジストパターンを形成しなければならない。そのため、有機複屈折膜６０３に露光基準軸の指標となるマーク（通常はオリエンテーションフラットを用いる）を設け、有機複屈折膜６０３のマークを基準位置としてレジストパターンを形成する。

露光には縮小投影露光装置が用いられるが、通常、縮小投影露光装置では、基板６０１のオリエンテーションフラットを検出し、オリエンテーションフラットを基準位置にして１ｓｔ露光（下層とアライメントを行わない露光）行う。そのため、透明基板６０１の内側にある有機複屈折膜６０３のマークを基準位置にして１ｓｔ露光をおこなうためには、別の機構が必要になり、装置のコストアップに繋がる。

そのため、図１５に示すように、透明基板６０１にもオリエンテーションフラット６１１を設け、有機複屈折膜６０３の接着工程で透明基板６０１のオリエンテーションフラットと有機複屈折膜６０３のマークの相対位置を許容範囲内で抑え（有機複屈折膜６０３にオリエンテーションフラット６１２を設ける場合は、透明基板６０１と有機複屈折膜６０３のオリエンテーションフラット６１２とをお互いに平行にする）、露光工程では透明基板６０１のオリエンテーションフラット６１２を基準位置にして１ｓｔ露光を行っている。

そして、有機複屈折膜６０３の接着工程において、有機複屈折膜６０３が透明基板６０１からはみ出さない程度に位置ずれを抑え込むことができた場合においても、有機複屈折膜６０３の僅かな位置ずれは有機複屈折膜６０３のマークと透明基板６０１のオリエンテーションフラット６１２の相対位置をずらし、許容範囲を超える割合を多くする。その結果、露光工程では透明基板６０１のオリエンテーションフラット６１１を基準位置にするため、レジストパターンの方向が有機複屈折膜６０３の露光基準軸と一致しない割合が増加し、所望の光学特性を持つ偏光分離素子が得られる歩留が低下してしまう不具合がある。

また、特許文献１には、透明基板に有機複屈折膜を接着し、その後、有機複屈折膜の表面にフォトリソグラフィーによって周期的なレジストマスクを形成し、必要があればリフトオフによって金属マスクに反転した後、ドライエッチングによって回折格子を形成するプロセスを開示している。また、有機複屈折膜の表面にフォトリソグラフィーによって周期的なレジストマスクを形成し、その後ドライエッチングによって回折格子を形成し、その後、透明基板に回折格子を形成した有機複屈折膜を接着するプロセスを開示している。

しかしながら、特許文献１に開示のプロセスに貼り合せ光ディスクで採用されている接着法を用いると、以下の問題が発生する。

すなわち、接着後の有機複屈折膜６０３の表面の凹凸が影響を与える項目は、回折格子を形成するためのマスクパターンを作製する露光工程での１ショット（shot）面積と、偏光分離素子の波面収差である。

貼り合せ光ディスクに用いられた方法によって有機複屈折膜を接着した場合、数ｍｍ角範囲では有機複屈折膜の凹凸は小さいが、うねりのようなロングスパン（long span）が発生することが判明した。接着後の有機複屈折膜の凹凸の概念図を図１７に示す。

ここで１個の偏光分離素子の大きさを５ｍｍ角、露光には縮小投影露光装置としてニコン社のＮＳＲ２２０５ｉ１２Ｄを用いた場合、偏光分離素子の波面収差から許容される有機複屈折膜の凹凸は１．０μｍ以下であり、ＮＡ＝０．５０では焦点深度が２．９μｍになることが実験により確かめられている。

上記のデータから偏光分離素子の波面収差を小さくするためには、少なくとも５ｍｍ角で凹凸を１．０μｍ以下に抑える必要がある。これを波面収差から規定される凹凸を、仮に凹凸（Ａ）とする。

また、前述のＮＳＲ２２０５ｉ１２Ｄは最大の露光面積は２２ｍｍ角であり、リソグラフィーの焦点深度が２．５μｍであることから、２．５ｍｍ以下の凹凸であれば、１ショットで露光できることになる。ここで焦点深度から規定される凹凸を、仮に凹凸（Ｂ）とする。

有機複屈折膜を透明基板に接着後回折格子を形成するプロセスでは、数ｍｍ角範囲では有機複屈折膜の凹凸は小さいため、５ｍｍ角では波面収差から規定される凹凸（Ａ）以下となり、作製されるほぼ全ての偏光分離素子は、実用上問題ない波面収差に抑えられている。

一方、１ショットの露光面積を見ると、うねりのようなロングスパンの凹凸が焦点深度から規定される凹凸（Ｂ）を超えるため、１ショットの露光面積を２２ｍｍ角には設定できず、１ショットの露光面積を小さくする必要があった。２．０μｍピッチ、ｄｕｔｙ=５０％のパターンを露光する場合は、露光面積は１０ｍｍ角に限定され、リソグラフィーのスループットを低下させていた。

また、露光工程でより微細なパターンを露光しようとすると、リソグラフィーの焦点深度が低下し、波面収差から規定される凹凸（Ａ）より焦点深度から規定される凹凸（Ｂ）が大きくなる場合がある。その場合は１ショットの露光面積を１chip角としても、有機複屈折膜６０３を透明基板に接着後、回折格子を形成するプロセスでは偏光分離素子の製造歩留が著しく低下してしまう不具合がある。

次に、有機複屈折膜に回折格子を形成した後に透明基板に接着するプロセスの問題点を説明する。

膜形状の部材にリソグラフィーを行なう装置はプラスチックＬＣＤで利用されており、このような装置を用いることで有機複屈折膜上にレジストパターンを形成できる。しかしながら、膜形状の部材をドライエッチングする装置は市販されておらず、透明基板に固定しないまま有機複屈折膜を加工することは実用上不可能である。

また、膜形状の部材を加工できるドライエッチング装置を新規に開発した場合においても、以下の懸念がある。

すなわち、光ディスクは０．６ｍｍ厚さであるためカセットラックに収納し、カセットラックに吸着アームを挿し込み、記録層と対抗する面を吸着アームで保持することで、記録層にキズを付けないでハンドリングを行っている。

しかし、偏光分離素子では入手可能な有機複屈折膜の厚さは５０〜１００μｍ程度であるため、カセットラックに収納することができず、１枚ずつ横置きにして吸着アームで回折格子を形成した面を保持する必要がある。そのため、接着時のハンドリングによって回折格子にキズをつけ、偏光分離素子の波面収差を低下させる懸念がある。

吸着アームの機構を工夫して回折格子を形成した面と対向する面のみを保持することも考えられるが、吸着アームの機構が複雑化してしまう。

本願発明は、以上のような諸問題の解決のためになされたもので、偏光分離素子を製造するために最適な技術を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、入射光の異なる振動面に対し屈折率が異なる有機複屈折膜の一方の面上に紫外線を透過する周期的なマスクパターンを形成するマスクパターン形成工程と、前記有機複屈折膜の前記マスクパターンを形成した面と反対の面で前記有機複屈折膜を透明基板に接着する接着工程と、前記のマスクパターンを用いて前記有機複屈折膜の表面をエッチングして周期的な凹凸による回折格子を形成する回折格子形成工程と、を含む偏光分離素子の製造方法において、前記接着工程では、前記透明基板に基板面方向の回転である第１の回転を与えて当該透明基板全面に紫外線硬化型接着剤を塗布し、その後、前記紫外線硬化型接着剤上に前記マスクパターンを形成した面と反対側の面で前記有機複屈折膜を載置し、その後、前記透明基板に基板面方向の回転である第２の回転を与えて前記有機複屈折膜表面を平坦化し、前記第２の回転中に前記紫外線硬化型接着剤を溶解し、かつ、前記有機複屈折膜を溶解しない有機溶媒を滴下して前記透明基板の周辺部の紫外線硬化型接着剤を除去し、その後、前記透明基板に第１の紫外線を照射して紫外線硬化型接着剤を硬化する処理を行う。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の偏光分離素子の製造方法において、前記マスクパターン形成工程では、前記マスクパターンを、ＳｉＯ_２,Ｓｉ_３Ｎ_４,ＳｉＯＮ,Ｉｎ_２Ｏ_３,ＩＴＯ（Indiuｍ thin Oxide）の各材料からなる群のうちの少なくとも１つの材料で形成する。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の偏光分離素子の製造方法において、前記接着工程では、前記有機溶媒としてイソプロピルアルコールとアセトンとのうち少なくとも一方を用いる。

請求項１に記載の発明は、第１の回転を与えて透明基板全面に紫外線硬化型接着剤が塗布されるため、透明基板上では接着剤が無い領域が発生せず、かつ周期的なマスクパターンが紫外線を透過するため、第１の紫外線を照射することで透明基板とマスクパターンを形成した有機複屈折膜は全面接着が実現できる。

また、接着された有機複屈折膜表面の平面性は、従来例と同様にうねりのようなロングスパンの凹凸は残るかもしれないが、数ｍｍ角程度の範囲における凹凸は低減できる。偏光分離素子の波面収差に影響を与えるのは、この数ｍｍ角範囲の凹凸であるため、接着された有機複屈折膜上では数ｍｍ角の平面性は良好であるので、個々の偏光分離素子の波面収差は実用上問題ないレベルに抑えることができる。

さらに、接着前に有機複屈折膜表面に既にマスクパターンを形成しているため、接着後のうねりのようなロングスパンの凹凸は、マスクパターンを形成する露光での１ショットの露光面積や解像度に影響を与えない。
そのうえ、１ショットの露光面積や解像度はマスクパターンを形成する露光での有機複屈折膜の平坦性で決定される。マスクパターンを形成する露光では有機複屈折膜へ引っ張りのテンションをかけて平坦化して行なったときは、従来よりも露光時の凹凸を小さくできる。その結果、従来よりも１ショットの露光面積を拡大でき、露光時のスループットを改善できる。そして、解像度が向上するため、より微細な回折格子を形成できる。

第２の回転中に紫外線硬化型接着剤を溶解し、かつ有機複屈折膜を溶解しない有機溶媒を滴下するため、有機複屈折膜で被覆されていない透明基板周辺の紫外線硬化型接着剤は除去される。その結果、装置間や装置内の搬送で基板の周辺部をハンドリングしても、基板の周辺部からの異物発生が非常に少ないので、偏光分離素子の製造歩留を向上できる。

透明基板を回転させながら前記の有機溶媒を滴下するため、有機溶媒には遠心力がかかり、有機複屈折膜と透明基板とで挟まれた領域にある紫外線硬化型接着剤へは染み込みにくいので、第１の紫外線を照射することで透明基板と有機複屈折膜は十分な接着面積が得られる。

また、接着された有機複屈折膜表面の平面性について見ると、請求項２，３と同様にうねりのようなロングスパンの凹凸は残るが、数ｍｍ角範囲の凹凸は小さくなる。その結果，個々の偏光分離素子の波面収差は実用上問題ないレベルに抑えることができる。

さらに、マスクパターンを形成するために露光を行なう場合に、有機複屈折膜へ引っ張りのテンションをかけて平坦化して行なえば、従来よりも１ショットの露光面積を拡大できる。また、より微細な回折格子を形成できる。

そのうえ、第２の回転中に紫外線硬化型接着剤を溶解し、かつ有機複屈折膜を溶解しない有機溶媒を滴下するため、有機複屈折膜で被覆されていない透明基板周辺の紫外線硬化型接着剤は除去される。

透明基板を回転させながら前記の有機溶媒を滴下するため、有機溶媒には遠心力がかかり、有機複屈折膜と透明基板とで挟まれた領域にある紫外線硬化型接着剤へは染み込みにくいので、第１，第２の紫外線を照射することで透明基板と有機複屈折膜は十分な接着面積が得られる。

第２の回転中に第１の紫外線照射を行うことで紫外線硬化型接着剤を半硬化させるため、紫外線硬化型接着剤と有機複屈折膜との固着力が強まり、第２の回転によって起こる有機複屈折膜の位置ずれを低減できる。その結果，有機複屈折膜が透明基板からはみ出す頻度が小さくなり、搬送不良を低減できより低コストで偏光分離素子を作製できる。

接着前に有機複屈折膜の面内の２方向のうち特定の１方向に平行にマスクパターンを形成すれば、第２の回転中に有機複屈折膜が僅かに動き透明基板上で有機複屈折膜が回転した場合においても、前記のマスクパターンを用いて有機複屈折膜をエッチングするため、回折格子の方向を有機複屈折膜の面内の２方向のうち特定の１方向に揃えることができ、所定の回折効率が得られる。

また、接着された有機複屈折膜表面の平面性について見ると、請求項２〜４と同様にうねりのようなロングスパンの凹凸は残るが、数ｍｍ角範囲の凹凸は小さくなる。その結果、個々の偏光分離素子の波面収差は実用上問題ないレベルに抑えることができる。

さらに、マスクパターンを形成するために露光を行なう場合に、有機複屈折膜へ引っ張りのテンションをかけて平坦化して行なえば、従来よりも１ショットの露光面積を拡大できる。また、より微細な回折格子を形成できる。

そのうえ、第３の回転中に紫外線硬化型接着剤を溶解し、かつ有機複屈折膜を溶解しない有機溶媒を滴下するため、有機複屈折膜で被覆されていない透明基板周辺の紫外線硬化型接着剤は除去される。

透明基板を回転させながら前記の有機溶媒を滴下するため、有機溶媒には遠心力がかかり、有機複屈折膜と透明基板とで挟まれた領域にある紫外線硬化型接着剤へは染み込みにくいので、第１第２の紫外線を照射することで透明基板と有機複屈折膜は十分な接着面積が得られる。

更に、第２の回転を停止して有機複屈折膜を透明基板上で滑動し、位置を修正した後透明基板と有機複屈折膜の相対位置が許容値内であることを確認した後、第１の紫外線照射を行ない紫外線硬化型接着剤を半硬化させため、透明基板と有機複屈折膜の相対位置を許容値内に納めて有機複屈折膜と透明基板の固着力を強めることができる。その結果、第３の回転中で有機複屈折膜の位置ずれは更に起き難くなり、有機複屈折膜が透明基板からはみ出す頻度を更に小さくできる。

接着前に有機複屈折膜の面内の２方向のうち特定の１方向に平行にマスクパターンを形成した場合には、第３の回転中に有機複屈折膜が僅かに動き、透明基板上で有機複屈折膜が回転した場合においても、前記のマスクパターンを用いて有機複屈折膜をエッチングするため、回折格子の方向を有機複屈折膜の面内の２方向のうち特定の１方向に揃えることができ、所定の回折効率が得られる。

請求項２記載の発明によれば、ＳｉＯ_２,Ｓｉ_３Ｎ_４,ＳｉＯＮ,Ｉｎ_２Ｏ_３,ＩＴＯは酸を主成分とするエッチング液で除去できる。具体的にはＳｉＯ_２,Ｓｉ_３Ｎ_４,ＳｉＯＮはフッ酸系のエッチング液によって、Ｉｎ_２Ｏ_３,ＩＴＯは第２塩化鉄および塩酸系のエッチング液で除去できる。よって、ウエットエッチングは被エッチング物である紫外線を透過する周期的なマスクパターンと有機複屈折膜の選択比が大きいため、マスクパターンの除去工程では有機複屈折膜のエッチング形状を劣化させず、良好な回折格子の形状を作ることができる。

また、ＳｉＯ_２,Ｓｉ_３Ｎ_４,ＳｉＯＮ,Ｉｎ_２Ｏ_３,ＩＴＯはほとんどの有機溶媒に不要であることから、第２、第３の回転中に紫外線硬化型接着剤を溶解し、かつ有機複屈折膜を溶解しない有機溶媒を滴下しても、マスクパターンの形状は劣化しない。
請求項３に記載の発明によれば、貼り合せ光ディスク等の貼り合せ工程で広く用いられているアクリル系やエポキシ系紫外線硬化型接着剤は、イソプロピルアルコールとアセトンに非常によく溶解するので、イソプロピルアルコールやアセトンを用いると、有害性の大きい他の有機溶媒を用いるより作業環境や装置安全性を向上できる。

発明を実施するための最良の形態について複数例説明する。

［偏光分離素子の製造方法１］
図１、図２は、本実施形態１である偏光分離素子の製造方法の工程（ａ）〜（ｎ）を示す説明図である。本製造方法の工程は、この（ａ）〜（ｎ）の順に進行する。

（ａ）まず、１２０ｍｍ角に切断した厚さ８０μｍの有機複屈折膜１０１の四隅に引っ張りのテンション（矢印で示す）を与え、有機複屈折膜１０１を平坦化する。その後、有機複屈折膜１０１に引っ張りのテンションを与えたまま、有機複屈折膜１０１表面にスプレー法やロールコート法によってポジレジスト１０２（例えば、住友化学社のＰＦｉ−３４）を塗布し、６０℃のプリベークを行なう。

（ｂ）有機複屈折膜１０１に引っ張りのテンションを与えたまま、縮小投影露光装置（例えば、ニコン社のＮＳＲ２２０５ｉ１２Ｄ）を用いて、レチクル１０３上の周期的なパターン（ピッチ２．０μｍ、ｄｕｔｙ＝５０％）を有機複屈折膜１０１の遅相軸に平行に露光する。尚、露光はＮＡ＝０．５０で行い、１ショットは１５ｍｍ角とする。

偏光分離素子１では有機複屈折膜１０１の面内の２方向のうち特定の１方向は回折格子１１２を揃える必要がある。本例では周期的なパターンを遅相軸に平行に露光することで回折格子１１２の方向を遅相軸に平行な方向に合わせることができる。

（ｃ）現像液（例えば、東京応化工業製ＮＭＤ−３の２．３８％溶液）を用いてディップ現像を行い、有機複屈折膜１０１表面に周期的なレジストパターン１０４を完成させる。

（ｄ）有機複屈折膜１０１に引っ張りのテンションを与えたまま、周期的なレジストパターン１０４上に有機複屈折膜１０１と後述の透明基板１０５の接着に用いる紫外線硬化型接着剤１０９（後述）を硬化するための紫外線を透過する膜１０６をスパッタ法や真空蒸着法によって５０から１００ｎｍ成膜する。本例では紫外線を透過する膜１０６として、ＥＢ蒸着法によるＩＴＯ（Indiuｍ thin Oxide）膜を６０ｎｍ成膜する。紫外線を透過する膜１０６（ＩＴＯ）を成膜した後、有機複屈折膜１０１の引っ張りのテンションを解除する。

（ｅ）有機複屈折膜１０１をアセトン浴に浸漬し、１０分間の超音波振動を与えてリフトオフを行い、周期的なレジストパターン１０４から紫外線を透過する周期的なマスクパターン（ＩＴＯパターン）１０７を形成する。その後、有機複屈折膜１０１をφ９０ｍｍに切断する。

（ｆ）そして、直径１００ｍｍ、厚さ１．０ｍｍの透明基板１０５（例えば、光学ガラス（例えば、ショット社のＢＫ７））をスピンテーブル１１１に載せ、真空吸着によってスピンテーブル１１１に固定する。その後スピンテーブル１１１を１０〜５０ｒｐｍで回転させて、透明基板１０５を基板面方向に回転させながら、透明基板１０５の中央部にディスペンサー１０８を用いて屈折率１．５２のアクリル系紫外線硬化型接着剤１０９を３〜１０ｇ滴下する。その後、スピンテーブル１１１を１５０〜５００ｒｐｍで回転させ（第１の回転）、透明基板１０５の全面に紫外線硬化型接着剤１０９を広げ（図１（ｇ））、スピンテーブル１１１の回転を停止する。

（ｈ）有機複屈折膜１０１の中心をスピンテーブル１１１の回転中心にほぼ合せながら、載置装置を用いて紫外線硬化型接着剤１０９の上に、前記のマスクパターン（ＩＴＯパターン）を形成する面と反対側の面で有機複屈折膜１０１を載せる。

（ｉ）スピンテーブル１１１を１０００〜３０００ｒｐｍで回転させることで、透明基板１０５を基板面方向に回転させて（第２の回転）、紫外線硬化型接着剤１０９を振り切り、接着層の厚さを基板１０５の面内で一定にして有機複屈折膜１０１の表面を平坦化する。

（ｊ）第２の回転中に、有機複屈折膜１０１にイソプロピルアルコールを滴下する。イソプロピルアルコールは、本例に用いたアクリル系紫外線硬化型接着剤１０９を溶解し、かつ有機複屈折膜１０１を溶解しない有機溶媒である。（ｊ）の工程後には、透明基板１０５周辺部に残っていた紫外線硬化型接着剤１０９は、イソプロピルアルコールによって除去される。

（ｋ）スピンテーブル１１１の回転を停止し、有機複屈折膜１０１側から高圧水銀灯を用いて紫外線（第１の紫外線）を照射し、紫外線硬化型接着剤１０９を硬化させる。

（ｌ）そして、有機複屈折膜１０１を接着した透明基板１０５をスピンテーブル１１１から外し、ＮＬＤエッチング装置を用い酸素ガスを主成分とするエッチングガス雰囲気中で、前記の紫外線を透過するマスクパターン１０７（ＩＴＯパターン）をマスクにして、有機複屈折膜１０１を深さ３μｍエッチングする。

それから、塩酸と第２塩化鉄を用いたＩＴＯエッチング液を用いてマスクパターン（ＩＴＯパターン）１０７を除去し、エッチング後の有機複屈折膜１０１による周期的な凹凸が形成された回折格子１１２を完成させる。

（ｍ）その後、平面加工をした、φ２００ｍｍ、厚み５０ｍｍのステンレス台（図示せず）上に回折格子１１２を形成した基板を置き、回折格子１１２面に光学的に等方的なアクリル系紫外線硬化型接着剤（等方性接着剤）１１３をマイクロシリンジで１．０ｍＬ滴下する。そして両面を光学研磨した直径１００ｍｍ、厚み１ｍｍの対向透明基板１１４（例えば、ショット社の光学ガラスＢＫ７を使用）を載せ、更に対向透明基板１１４上に光学研磨した光学ガラスを載せ、対向透明基板１１４に１００ｇｆ／ｃｍ^２の圧力を加え、等方性接着剤１１３を被接着面全面に広げる。なお、対向透明基板１１４の被接着面と対向する面には入射光の反射が最小となるよう反射防止膜（図示せず）を形成している。この状態で対向透明基板１１４を通して紫外線を照射し、等方性接着剤１１３を硬化する。

（ｎ）以上の工程により作成された製作物１１６を、ダイシングソー１１５を用いて５ｍｍ角に切り出し、複数の偏光分離素子１を完成させる。

このようにして製作された偏光分離素子１は、透明基板１０５上に、入射光の異なる振動面に対し屈折率が異なる有機複屈折膜１０１を紫外線硬化型接着剤１０９で接着し、有機複屈折膜１０１の表面に周期的な凹凸を形成して回折格子１１２としたものとなる。

完成した偏光分離素子１に波長６８０ｎｍのＳ偏光を照射し、受光素子で１次回折光を受け、１次回折効率を測定する。結果、回折格子１１２が良好に形成された偏光分離素子１は回折効率３２％以上を概ね達成する。

以上説明した偏光分離素子１の製造方法によれば、第１の回転により透明基板１０５の全面に紫外線硬化型接着剤１０９が塗布されるため、透明基板１０５上では接着剤が無い領域が発生しない。そのため、接着剤が塗布された透明基板１０５に紫外線を透過する周期的なマスクパターンを形成した面と対抗する面で有機複屈折膜１０１を載置した場合、有機複屈折膜１０１は全面に渡って接着剤を介して透明基板１０５表面と接触する。

また、周期的なマスクパターン１０７は紫外線を透過する膜１０６から形成されているため、第１の紫外線照射によって周期的なマスクパターン１０７の間にある領域のみならず周期的なマスクパターン１０７の直下にある紫外線硬化型接着剤１０９も硬化し、全面接着が可能となる。

尚、紫外線を透過する膜１０６は紫外線の透過が１００％である必要はなく、若干の吸収がある場合は紫外線の照射エネルギーを増加すれば問題ない。実用的には紫外線硬化型接着剤１０９の硬化に適した波長の紫外線を３０〜９９％透過すれば良い。

これは有機複屈折膜１０１表面に形成するマスクパターン１０７が紫外線を透過する材質からなることではじめて実現できる効果であり、レジストや金属等のエッチングマスクでは紫外線を吸収ないし遮蔽してしまい、周期的なマスクパターン１０７の直下にある紫外線硬化型接着剤１０９は硬化されず、有機複屈折膜１０１と透明基板１０５の接着力を大きくできない。その結果、前述のダイシング工程等で有機複屈折膜１０１の剥離が発生しやすい。

また、この偏光分離素子１の製造方法によると、ドライエッチングによって回折格子１１２の凸部になる領域には接着時には紫外線を透過する周期的なマスクパターン１０７が形成されているため、回折格子１１２の凸部には接着時のハンドリング中にキズが付きにくい。

一方、ドライエッチングによって回折格子１１２の凹部になる領域は紫外線を透過する周期的なマスクパターンがないためキズがつくが、その後の有機複屈折膜１０１のドライエッチングによって除去される。そのため、回折格子１１２を形成した有機複屈折膜１０１を透明基板１０５と接着する従来例と比較して波面収差を抑制できる。

接着された有機複屈折膜１０１表面の平面性について見ると、本例における接着方法では、従来例と同様にうねりのようなロングスパンの凹凸は残るが、数ｍｍ角範囲の凹凸は小さくなる。

偏光分離素子１の波面収差に影響を与えるのは数ｍｍ角範囲の凹凸である。本例の偏光分離素子の製造方法によると、数ｍｍ角の平面性は良好であるため、ダイシングによって分割された個々の偏光分離素子１の波面収差は実用上問題ないレベルに抑えることができる。

また、本例の偏光分離素子の製造方法では、接着前に有機複屈折膜１０１表面に既にマスクパターンを形成しているため、接着後のうねりのようなロングスパンの凹凸は露光工程での１ショットの露光面積に影響を与えない。

１ショットの露光面積は、（ｂ）の露光工程での有機複屈折膜１０１の平坦性で決定される。露光工程では有機複屈折膜１０１へ引っ張りのテンションをかけて平坦化して露光を行なう。引っ張りのテンションは従来例の回転による遠心力よりも大きくできるので、露光時の凹凸を小さくできる。その結果、従来例よりも１ショットの露光面積を拡大でき、露光工程のスループットを改善できる。

従来例の接着方法では、２．０μｍピッチのパターンを露光する場合、リソグラフィー歩留を９０％以上にするためには１ショットの露光面積は１０ｍｍ角であったが、本例の偏光分離素子１の製造方法により１ショットの露光面積を２．２５倍に拡大できる。

また、本例では紫外線を透過する周期的なマスクパターンとしてＩＴＯ（Indiuｍ thin Oxide）を用いたが、その他にはＳｉＯ_２，Ｓｉ_３Ｎ_４，ＳｉＯＮ，Ｉｎ_２Ｏ_３が適している。ＳｉＯ_２，Ｓｉ_３Ｎ_４，ＳｉＯＮ，Ｉｎ_２Ｏ_３,ＩＴＯは、酸素イオンや酸素ラジカルに対して耐性があるため、ＮＬＤを用いた有機複屈折膜１０１のドライエッチング工程では良好なエッチングマスクとなり、有機複屈折膜１０１に矩形なパターンを形成できる。

更に、ＳｉＯ_２，Ｓｉ_３Ｎ_４，ＳｉＯＮ，Ｉｎ_２Ｏ_３,ＩＴＯは酸によって除去できる。ＳｉＯ_２，Ｓｉ_３Ｎ_４，ＳｉＯＮはフッ酸系のエッチング液によって、Ｉｎ_２Ｏ_３,ＩＴＯは第２塩化鉄および塩酸系のエッチング液で除去できる。ウエットエッチングは被エッチング物であるマスクパターン１０７と有機複屈折膜１０１の選択比が大きいため、マスクパターン１０７の除去工程では有機複屈折膜１０１のエッチング形状を劣化させず、良好な回折格子１１２の形状を作ることができる。

加えて、ＳｉＯ_２，Ｓｉ_３Ｎ_４，ＳｉＯＮ，Ｉｎ_２Ｏ_３,ＩＴＯはほとんどの有機溶媒に不要であることから、第２の回転中に紫外線硬化型接着剤１０９を溶解し、かつ有機複屈折膜１０１を溶解しない有機溶媒を滴下しても、マスクパターンの形状は劣化しない。

また、本例では、第２の回転中に、紫外線硬化型接着剤１０９を溶解し、かつ有機複屈折膜１０１を溶解しない有機溶媒を滴下するため、有機複屈折膜１０１で被覆されていない透明基板１０５周辺の紫外線硬化型接着剤１０９は除去される。

透明基板１０５を回転させながら前記の有機溶媒を滴下するため、有機溶媒には遠心力がかかり、有機複屈折膜１０１と透明基板１０５とで挟まれた領域にある紫外線硬化型接着剤１０９へは染み込みにくい。そのため、第１の紫外線を照射すると透明基板１０５と有機複屈折膜１０１は十分な接着面積が得られる。

また、透明基板１０５の周辺部には接着剤が残らないので、装置間や装置内の搬送で基板１０５の周辺部をハンドリングしても基板１０５の周辺部からの異物発生が非常に少ないので、偏光分離素子１の製造歩留を向上できる。

なお、本例では、有機溶媒としてイソプロピルアルコールを用いたが、前記の有機溶媒はイソプロピルアルコールに限定する必要は無く、紫外線硬化型接着剤１０９を溶解しかつ有機複屈折膜１０１を溶解しない有機溶媒であれば、さまざまな有機溶媒を用いることができる。しかしながら、貼り合せ光ディスク等の貼り合せ工程で広く用いられているアクリル系やエポキシ系紫外線硬化型接着剤１０９は、イソプロピルアルコールとアセトンに非常によく溶解するので、有害性の大きい他の有機溶媒よりイソプロピルアルコールやアセトンを用いることは、作業環境や装置安全性の面からより望ましい。

本例では、透明基板１０５をスピンテーブル１１１に固定した後、スピンテーブル１１１を回転させながら透明基板１０５の中央部にアクリル系紫外線硬化型接着剤１０９を滴下して接着剤を塗布するが、接着剤の塗付方法は当該方法に限定される必要は無く、透明基板１０５をスピンテーブル１１１に固定した後、スピンテーブル１１１を停止したまま透明基板１０５の中央部に接着剤を滴下し、その後スピンテーブル１１１を回転させて透明基板１０５全面に接着剤を広げても良い。

さらに、紫外線硬化型接着剤１０９は室温で塗布するが、紫外線硬化型接着剤１０９の粘度が高く、有機複屈折膜１０１を載せたときに紫外線硬化型接着剤１０９の流動性が乏しく、気泡を巻き込みやすいときは、紫外線硬化型接着剤１０９が塗布された透明基板１０５をオーブンや赤外線ランプ等を用いて加熱し、紫外線硬化型接着剤１０９の粘度を低下させる。後に有機複屈折膜１０１を載せるのが望ましい。あるいは、紫外線硬化型接着剤１０９をオーブン等を用いて予め加熱し、紫外線硬化型接着剤１０９の粘度を低下させた後に、第１の回転によって透明基板１０５に塗布し、その後に有機複屈折膜１０１を載せるのも望ましい。

［偏光分離素子の製造方法２］
図３、図４は、本実施形態２である偏光分離素子の製造方法の工程（ａ）〜（ｎ）を示す説明図である。本製造方法の工程は、この（ａ）〜（ｎ）の順に進行する。

（ａ）まず、ロール形状の有機複屈折膜１０１から一端を引き出し、有機複屈折膜１０１の表面にロールコート法によってポジレジスト１０２（例えば、東京応化工業社のＴＤＭＲ−ＡＲ６４０）を塗布し、６０℃のプリベークを行なう。尚、有機複屈折膜１０１は幅１２０ｍｍで厚さ１００μｍである。

（ｂ）有機複屈折膜１０１に引っ張りのテンションを与え平坦化する。後に、縮小投影露光装置（例えば、ニコン社のＮＳＲ２２０５ｉ１２Ｄ）を用いて、レチクル１０３上の周期的なパターン（ピッチ１．６μｍ、ｄｕｔｙ＝５０％）を有機複屈折膜１０１の遅相軸に平行に露光する。尚、露光はＮＡ＝０．５０で行い、１ショットは１０ｍｍ角とする。

（ｃ）現像液（例えば、東京応化工業社のＮＭＤ−３の２．３８％溶液）を用いてスプレー現像を行い、有機複屈折膜１０１表面に周期的なレジストパターン１０４を完成させる。

（ｄ）有機複屈折膜１０１に引っ張りのテンションを与えたまま、周期的なレジストパターン１０４上に、有機複屈折膜１０１と透明基板１０５の接着に用いる紫外線硬化型接着剤１０９を硬化するための紫外線を透過する膜１０６をスパッタ法や真空蒸着法によって５０〜１００ｎｍ成膜する。本例では、紫外線を透過する膜１０６として、スパッタ法によるＳｉＯ_２膜を６０ｎｍ成膜する。

（ｅ）紫外線を透過する膜１０６（ＳｉＯ_２）を成膜した後、有機複屈折膜１０１の引っ張りのテンションを解除する。その後、有機複屈折膜１０１をアセトン浴に浸漬し、１０分間の超音波振動を与えてリフトオフを行い、周期的なレジストパターン１０４から紫外線を透過する周期的なマスクパターン（ＳｉＯ_２パターン）を形成する。

（ｆ）そして、有機複屈折膜１０１をφ９０ｍｍに切り出す。

尚、本例では（ａ）〜（ｆ）の各工程は、インライン装置を用いて一貫して行なう。

（ｇ）その後、直径１００ｍｍ、厚さ１．０ｍｍの光学ガラス（例えば、ショット社のＢＫ７）からなる透明基板１０５をスピンテーブル１１１に載せ、真空吸着によってスピンテーブル１１１に固定する。そして、スピンテーブル１１１を１０〜５０ｒｐｍで回転させながら、透明基板１０５の中央部にディスペンサー１０８を用いて屈折率１．５６のエポキシ系紫外線硬化型接着剤１０９を３〜１０ｇ滴下する。その後、スピンテーブル１１１を１５０〜５００ｒｐｍで回転して、透明基板１０５を基板面方向に回転させることで（第１の回転）、透明基板１０５の全面に紫外線硬化型接着剤１０９を広げ（図３（ｈ））、スピンテーブル１１１の回転を停止する。

（ｉ）有機複屈折膜１０１の中心をスピンテーブル１１１の回転中心にほぼ合せながら、載置装置を用いて紫外線硬化型接着剤１０９の上に、前記のマスクパターン１０７（ＳｉＯ_２パターン）を形成した面とは反対側の面で有機複屈折膜１０１を載せる。

（ｊ）そして、スピンテーブル１１１を１０００〜３０００ｒｐｍで回転することで、透明基板１０５を基板面方向に回転させて（第２の回転）、紫外線硬化型接着剤１０９を振り切り、接着層の厚さを基板１０５の面内で一定にして有機複屈折膜１０１表面を平坦化する。

（ｋ）第２の回転開始６０秒後に、第２の回転を行いながら有機複屈折膜１０１にアセトンを滴下し、かつ有機複屈折膜１０１側からメタルハライドランプを用いて紫外線（第１の紫外線）を照射して紫外線硬化型接着剤１０９を硬化させる。

アセトンは本例に用いたエポキシ系紫外線硬化型接着剤１０９を溶解し、かつ有機複屈折膜１０１を溶解しない有機溶媒である。そのため、（ｋ）の工程後には透明基板１０５周辺部に残っていた紫外線硬化型接着剤１０９はアセトンによって除去される。

なお、本例では、遠心力によって有機複屈折膜１０１を平坦化しながら紫外線硬化型接着剤１０９を硬化させるのが良いため、紫外線照射時間１０分で紫外線硬化型接着剤１０９の推奨硬化条件になるように、紫外線の光強度を設定する。

（ｌ）スピンテーブル１１１の回転を停止し、有機複屈折膜１０１を接着した透明基板１０５をスピンテーブル１１１から外し、ＮＬＤエッチング装置を用い、酸素ガスを主成分とするエッチングガス雰囲気中で、前記の紫外線を透過するマスクパターン１０７（ＳｉＯ_２パターン）をマスクにして、有機複屈折膜１０１を深さ３μｍエッチングする。そして、フッ酸と硝酸を用いたＳｉＯ_２エッチング液を用いてマスクパターン１０７（ＳｉＯ_２パターン）を除去し、回折格子１１２を完成させる。

（ｍ）そして、平面加工したφ２００ｍｍ、厚み５０ｍｍのステンレス台（図示せず）上に回折格子１１２を形成した基板１０５を置き、回折格子１１２面に光学的に等方的なエポキシ系紫外線硬化型接着剤１０９（等方性接着剤１１３）をマイクロシリンジ（図示せず）で１．０ｍＬ滴下する。そして、両面を光学研磨した直径１００ｍｍ、厚み１ｍｍの対向透明基板１１４（光学ガラス（例えば、ショット社のＢＫ７を使用））を載せ、更に対向透明基板１１４上に光学研磨した光学ガラスを載せ、対向透明基板１１４に１００ｇｆ／ｃｍ^２の圧力を加え、等方性接着剤１１３を被接着面全面に広げる。なお、対向透明基板１１４の被接着面とは反対側の面には、入射光の反射が最小となるよう反射防止膜（図示せず）を形成している。この状態で対向透明基板１１４を通して紫外線を照射し、等方性接着剤１１３を硬化する。
（ｎ）その後、この製作物１１６を、ダイシングソー１１５を用いて５ｍｍ角に切りだし、複数の偏光分離素子１を完成させる。

このようにして製作された偏光分離素子１は、透明基板１０５上に、入射光の異なる振動面に対し屈折率が異なる有機複屈折膜１０１を紫外線硬化型接着剤１０９で接着し、有機複屈折膜１０１の表面に周期的な凹凸を形成して回折格子１１２としたものとなる。

このようにして完成した偏光分離素子１に波長６８０ｎｍのＳ編光を照射し、受光素子で１次回折光を受け、１次回折効率を測定する。その結果、回折格子１１２が良好に形成された偏光分離素子１は回折効率３２％以上を概ね達成する。

このような偏光分離素子の製造方法によっても、偏光分離素子の製造方法１の方法と同様に回折格子１１２の全面接着が可能である。

また、紫外線を透過する周期的なマスクパターンが回折格子１１２の凸部になる領域を保護するため、回折格子１１２を形成した有機複屈折膜１０１を透明基板１０５と接着する従来例と比較して、波面収差を抑制できる。

接着された有機複屈折膜１０１の表面の平面性について見ると、偏光分離素子の製造方法１と同様にうねりのようなロングスパンの凹凸は残るが、数ｍｍ角範囲の凹凸は小さくなる。そのため、（ｎ）の工程で分割された個々の偏光分離素子１の波面収差は、実用上問題ないレベルに抑えることができる。

また、接着前に（ｂ）の露光工程で有機複屈折膜１０１へ引っ張りのテンションをかけて平坦化して露光を行なうことにより露光時に凹凸を小さくできる。その結果、従来例よりも１ショットの露光面積を拡大でき、露光工程のスループットを改善できる。

従来例の接着方法では、１．６μｍピッチのパターンを露光する場合、リソグラフィー歩留を９０％以上にするためには１ショットの露光面積を５ｍｍ角にする必要があったが、本例の偏光分離素子の製造方法によると、１ショットの露光面積を４倍に拡大できる。

また、本例では紫外線を透過する周期的なマスクパターン１０７としてＳｉＯ_２を用いたが、ＳｉＯ_２はＩＴＯと同様に有機複屈折膜１０１のドライエッチング工程では良好なエッチングマスクとなる。

更に、ＳｉＯ_２はフッ酸系のエッチング液によって除去できるため、良好な回折格子１１２の形状を作ることができる。

加えて、ＳｉＯ_２は有機溶媒に不要であることから、前述の第２の回転中に紫外線硬化型接着剤１０９を溶解し、かつ有機複屈折膜１０１を溶解しない有機溶媒を滴下しても、マスクパターンの形状は劣化しない。
また、本例でも第２の回転中に紫外線硬化型接着剤１０９を溶解し、かつ有機複屈折膜１０１を溶解しない有機溶媒を滴下するため、有機複屈折膜１０１で被覆されていない透明基板１０５の周辺の紫外線硬化型接着剤１０９は除去される。

［偏光分離素子の製造方法３］
図５、図６は、本実施形態３である偏光分離素子の製造方法の工程（ａ）〜（ｎ）を示す説明図である。本製造方法の工程は、この（ａ）〜（ｎ）の順に進行する。

（ａ）まず、１２０ｍｍ角に切断した厚さ８０μｍの有機複屈折膜１０１の四隅に引っ張りのテンションを与え、有機複屈折膜１０１を平坦化する。その後、有機複屈折膜１０１に引っ張りのテンションを与えたまま、有機複屈折膜１０１の表面にスプレー法やロールコート法によってポジレジスト１０２（例えば、東京応化工業社のＴＤＭＲ−ＡＲ６４０）を０．７μｍ塗布し、６０℃のプリベークを行なう。

（ｂ）そして、有機複屈折膜１０１に引っ張りのテンションを与えたまま、縮小投影露光装置（例えば、ニコン社のＮＳＲ２２０５ｉ１２Ｄ）を用いて、レチクル１０３上の周期的なパターン（ピッチ１．２μｍ、ｄｕｔｙ＝５０％）を有機複屈折膜１０１の遅相軸に平行に露光する。尚、露光はＮＡ＝０．５０で行い、１ショットは５ｍｍ角とする。

（ｃ）現像液（例えば、東京応化工業社のＮＭＤ−３の２．３８％溶液）を用いてディップ現像を行い、有機複屈折膜１０１表面に周期的なレジストパターン１０４を完成させる。

（ｄ）有機複屈折膜１０１に引っ張りのテンションを与えたまま、周期的なレジストパターン１０４上に有機複屈折膜１０１と透明基板１０５との接着に用いる紫外線硬化型接着剤１０９を硬化するための紫外線を透過する膜１０６を、スパッタ法や真空蒸着法によって５０〜１００ｎｍ成膜する。本例では、紫外線を透過する膜１０６として、スパッタ法によるＳｉＯＮ膜を５０ｎｍ成膜する。

（ｅ）紫外線を透過する膜１０６（ＳｉＯＮ）を成膜した後、有機複屈折膜１０１の引っ張りのテンションを解除する。その後、有機複屈折膜１０１をアセトン浴に浸漬し、１０分間の超音波振動を与えてリフトオフを行い、周期的なレジストパターン１０４から紫外線を透過する周期的なマスクパターン１０７（ＳｉＯＮパターン）を形成する。その後、有機複屈折膜１０１をφ９０ｍｍに切断する。

（ｆ）直径１００ｍｍ、厚さ１．０ｍｍの光学ガラス（例えば、ショット社のＢＫ７）からなる透明基板１０５をスピンテーブル１１１に載せ、真空吸着によってスピンテーブル１１１に固定する。そして、スピンテーブル１１１を１０〜５０ｒｐｍで回転させながら、透明基板１０５の中央部にディスペンサー１０８を用いて屈折率１．５６のエポキシ系紫外線硬化型接着剤１０９を３〜１０ｇ滴下する。その後、スピンテーブル１１１を１５０〜５００ｒｐｍで回転することで、透明基板１０５を基板面方向に回転し（第１の回転）、透明基板１０５全面に紫外線硬化型接着剤１０９を広げ（図５（ｇ））、スピンテーブル１１１の回転を停止する。

（ｈ）そして、有機複屈折膜１０１の中心をスピンテーブル１１１の回転中心にほぼ合せながら、載置装置を用いて紫外線硬化型接着剤１０９の上に、前記のマスクパターン１０７（ＳｉＯＮパターン）を形成した面とは反対側の面で有機複屈折膜１０１を載せた。

（ｉ）スピンテーブル１１１を１０００〜３０００ｒｐｍで回転して、透明基板１０５を基板面方向に回転させ（第２の回転）、紫外線硬化型接着剤１０９を振り切り、接着層の厚さを基板１０５の面内で一定にして有機複屈折膜１０１の表面を平坦化する。

（ｊ）そして、第２の回転開始６０秒後に、第２の回転を行いながら有機複屈折膜１０１にアセトンを滴下し、かつ有機複屈折膜１０１側からメタルハライドランプを用いて紫外線（第１の紫外線）を照射して紫外線硬化型接着剤１０９を半硬化させる。

アセトンは本例に用いたエポキシ系紫外線硬化型接着剤１０９を溶解し、かつ有機複屈折膜１０１を溶解しない有機溶媒である。そのため、（ｊ）の工程後には透明基板１０５周辺部に残っていた紫外線硬化型接着剤１０９はアセトンによって除去される。

また、本例では第１の紫外線照射によって紫外線硬化型接着剤１０９を半硬化させれば良いので、第１の紫外線照射は偏光分離素子の製造方法２の１／１０〜１／３のエネルギーとする。

（ｋ）その後、スピンテーブル１１１の回転を停止し、有機複屈折膜１０１側からメタルハライドランプを用いて紫外線（第２の紫外線）を照射し、紫外線硬化型接着剤１０９を完全に硬化させる。

（ｌ）有機複屈折膜１０１を接着した透明基板１０５をスピンテーブル１１１から外し、ＮＬＤエッチング装置を用い酸素ガスを主成分とするエッチングガス雰囲気中で、前記の紫外線を透過するマスクパターン１０７（ＳｉＯＮパターン）をマスクにして、有機複屈折膜１０１を深さ２．４μｍエッチングする。そして、フッ酸と硝酸を用いたＳｉＯ_２エッチング液を用いてマスクパターン１０７（ＳｉＯＮパターン）を除去し、回折格子１１２を完成させる。

（ｍ）その後、平面加工したφ２００ｍｍ、厚み５０ｍｍのステンレス台（図示せず）上に回折格子１１２を形成した基板１０５を置き、回折格子１１２面に光学的に等方的なエポキシ系紫外線硬化型接着剤１０９（等方性接着剤１１３）をマイクロシリンジ（図示せず）で１．０ｍＬ滴下する。そして両面を光学研磨した直径１００ｍｍ、厚み１ｍｍの対向透明基板１１４（光学ガラス（例えば、ショット社のＢＫ７を使用））を載せ、更に、対向透明基板１１４上に光学研磨した光学ガラスを載せ、対向透明基板１１４に１００ｇｆ／ｃｍ^２の圧力を加え、等方性接着剤１１３を被接着面全面に広げる。なお、対向透明基板１１４の被接着面と反対側の面には入射光の反射が最小となるよう反射防止膜（図示せず）を形成しておく。この状態で対向透明基板１１４を通して紫外線を照射し、等方性接着剤１１３を硬化する。
（ｎ）この製作物１１６を、ダイシングソー１１５を用いて５ｍｍ角に切りだし、複数の偏光分離素子１を完成させる。

このようにして製作された偏光分離素子１は、透明基板１０５上に、入射光の異なる振動面に対し屈折率が異なる有機複屈折膜１０１を紫外線硬化型接着剤１０９で接着し、有機複屈折膜１０１の表面に周期的な凹凸を形成して回折格子１１２としたものとなる。

このようにして完成した偏光分離素子１に波長４００ｎｍのＳ偏光を照射し、受光素子で１次回折光を受け、１次回折効率を測定する。結果、回折格子１１２が良好に形成された偏光分離素子１は仕様の回折効率２５％以上を達成する。

このような偏光分離素子の製造方法によると、第１の回転により透明基板１０５全面に紫外線硬化型接着剤１０９が塗布されるため、透明基板１０５上では接着剤１０９が無い領域が発生しない。そのため、接着剤１０９が塗布された透明基板１０５に紫外線を透過する周期的なマスクパターン１０７を形成した面と反対側の面で有機複屈折膜１０１を載置した場合、有機複屈折膜１０１は全面に渡って接着剤を介して透明基板１０５表面と接触する。

また、周期的なマスクパターンは紫外線を透過する膜１０６から形成されているため、第１の紫外線照射および第２の紫外線照射によって、周期的なマスクパターン１０７の間にある領域のみならず、周期的なマスクパターン１０７の直下にある紫外線硬化型接着剤１０９も硬化し、全面接着が可能となる。
さらに、紫外線を透過する周期的なマスクパターン１０７が回折格子１１２の凸部になる領域を保護するため、回折格子１１２を形成した有機複屈折膜１０１を透明基板１０５と接着する従来例と比較して、波面収差を抑制できる。

さらに、第２の回転中に第１の紫外線照射を行うことで紫外線硬化型接着剤１０９を半硬化させるため、紫外線硬化型接着剤１０９と有機複屈折膜１０１との固着力が強まり、透明基板１０５の回転によって起こる有機複屈折膜１０１の位置ずれを低減できる。その結果、有機複屈折膜１０１が透明基板１０５からはみ出す頻度が小さくなり、搬送不良を低減でき、より低コストで偏光分離素子１を作製できる。

なお、接着層の厚さを均一化するため、透明基板１０５を回転させてある程度接着剤を振り切らなければならないので、第１の紫外線照射によって紫外線硬化型接着剤１０９が急激に硬化して高粘度化することを避ける必要があり、第１の紫外線は比較的弱い強度で照射するのが望ましく、本例では第２の紫外線照射の１／１０の強度で紫外線照射を行う。
また、第１の紫外線照射によって紫外線硬化型接着剤１０９を高粘度化しつつ、接着層の厚さを均一化するためには、第２の回転のレシピを最適化する必要があり、本例では第１の紫外線照射中に３ステップで回転数を上昇させる。

本例では、有機溶媒の滴下中に透明基板１０５を回転しながら第１の紫外線を照射するが、第１の紫外線の照射はこれに限定する必要はなく、前記の有機溶媒の滴下前、あるいは滴下後の一方であっても何ら構わず、第１の紫外線照射によって紫外線硬化型接着剤１０９が半硬化して高粘度化し、有機複屈折膜１０１との固着力が大きくなれば良い。

また、本例の製造方法によると、第２の回転中に有機複屈折膜１０１が僅かに動き、有機複屈折膜１０１は透明基板１０５からはみ出さないが有機複屈折膜１０１が回転した場合においても、接着前に既に有機複屈折膜１０１の面内の２方向のうち特定の１方向に（つまり遅相軸に）平行に紫外線を透過する周期的なマスクパターンが形成されているので、作製された偏光分離素子１の回折格子１１２は有機複屈折膜１０１の面内の２方向のうち特定の１方向に（つまり遅相軸に）揃えることができる。その結果、所定の回折効率が得られる。よって、従来の接着法と比較して、本例では第２の回転中の有機複屈折膜１０１のズレに対する仕様を、有機複屈折膜１０１の端と透明基板１０５の端の距離に限定できる。

一般に有機複屈折膜１０１の遅相軸、進相軸は外形で判断できるようにしてメーカーから供給されるため、（ｂ）の露光工程では、有機複屈折膜１０１の外形を基準にして露光することで、有機複屈折膜１０１の面内の２方向のうち特定の１方向に揃えて、紫外線を透過する周期的なマスクパターンを形成することが可能であり、比較的容易に実現できる。

接着された有機複屈折膜１０１表面の平面性について見ると、本例の接着方法では偏光分離素子の製造方法１、２と同様にうねりのようなロングスパンの凹凸は残るが、数ｍｍ角範囲の凹凸は小さくなる。そのため、ダイシングによって分割された個々の偏光分離素子１の波面収差は実用上問題ないレベルに抑えることができる。

また、本例の偏光分離素子の製造方法において、接着前に有機複屈折膜１０１表面に既にマスクパターン１０７を形成しているため、接着後のうねりのようなロングスパンの凹凸は露光工程での１ショットの露光面積に影響を与えない。（ｂ）の露光工程では有機複屈折膜１０１へ引っ張りのテンションをかけて平坦化して露光を行なうため、露光時に凹凸を小さくできる。その結果、より微細なパターンを露光する場合、従来例よりもリソグラフィー歩留を向上することができる。

従来例の接着方法では１．２μｍピッチを露光する場合、１ショットが５ｍｍ角でもリソグラフィー歩留は４０から６０％程度であったが、本例の偏光分離素子の製造方法によると歩留を７０％以上に改善できる。

また、本例では紫外線を透過する周期的なマスクパターン１０７としてＳｉＯＮを用いたが、ＳｉＯＮはＩＴＯやＳｉＯ_２と同様に有機複屈折膜１０１のドライエッチング工程では良好なエッチングマスクとなる。

更に、ＳｉＯＮはフッ酸系のエッチング液によって除去できるため、良好な回折格子１１２の形状を作ることができる。

加えて、ＳｉＯ_２は有機溶媒に不要であることから、第２の回転中に紫外線硬化型接着剤１０９を溶解し、かつ有機複屈折膜１０１を溶解しない有機溶媒を滴下しても、マスクパターン１０７の形状は劣化しない。

また、本例では第２の回転中に、紫外線硬化型接着剤１０９を溶解し、かつ有機複屈折膜１０１を溶解しない有機溶媒を滴下するため、有機複屈折膜１０１で被覆されていない透明基板１０５周辺の紫外線硬化型接着剤１０９は除去される。

尚、第１の紫外線照射の光強度が小さいため、紫外線硬化型接着剤１０９はゆっくり硬化され、前記の有機溶媒の滴下によって透明基板１０５周辺部の接着剤は十分に除去される。

［偏光分離素子の製造方法４］
図７、図８は、本実施形態４である偏光分離素子の製造方法の工程（ａ）〜（ｒ）を示す説明図である。本製造方法の工程は、この（ａ）〜（ｒ）の順に進行する。

（ａ）２００ｍｍ角に切断した厚さ８０μｍの有機複屈折膜１０１の四隅に引っ張りのテンションを与え、有機複屈折膜１０１を平坦化する。その後、有機複屈折膜１０１に引っ張りのテンションを与えたまま、有機複屈折膜１０１表面にロールコート法によってポジレジスト１０２（例えば、東京応化工業社のＴＤＭＲ−ＡＲ６４０）を０．７μｍ塗布し、６０℃のプリベークを行なう。

（ｂ）有機複屈折膜１０１に引っ張りのテンションを与えたまま、縮小投影露光装置（例えば、ニコン社のＮＳＲ４４２５ｉ）を用いて、レチクル１０３上の周期的なパターン（ピッチ２．０μｍ、ｄｕｔｙ＝５０％）を有機複屈折膜１０１の遅相軸に平行に露光する。尚露光はＮＡ＝０．３０で行い、１ショットは３０ｍｍ角とする。

（ｃ）そして、現像液（例えば、東京応化工業社のＮＭＤ−３の２．３８％溶液）を用いてディップ現像を行い、有機複屈折膜１０１表面に周期的なレジストパターン１０４を完成させる。

（ｄ）有機複屈折膜１０１に引っ張りのテンションを与えたまま、周期的なレジストパターン１０４上に有機複屈折膜１０１と透明基板１０５の接着に用いる紫外線硬化型接着剤１０９を硬化するための紫外線を透過する膜１０６を、スパッタ法や真空蒸着法によって５０〜１００ｎｍ成膜する。本例では紫外線を透過する膜１０６として、ＥＢ蒸着法によるＩｎ_２Ｏ_３膜を６０ｎｍ成膜する。

（ｅ）次に、紫外線を透過する膜１０６（Ｉｎ_２Ｏ_３）を成膜した後、有機複屈折膜１０１の引っ張りのテンションを解除する。その後、有機複屈折膜１０１をアセトン浴に浸漬し、１０分間の超音波振動を与えてリフトオフを行い、周期的なレジストパターン１０４から紫外線を透過する周期的なマスクパターン（Ｉｎ_２Ｏ_３パターン）を形成する。その後、有機複屈折膜１０１をφ１５５ｍｍに切断する。

（ｆ）直径１６５ｍｍ、厚さ１．０ｍｍ、オリエンテーションフラット付きの光学ガラス（例えば、ショット社のＢＫ７）からなる透明基板１０５をスピンテーブル１１１に載せ、真空吸着によってスピンテーブル１１１に固定する。その後、スピンテーブル１１１を１０〜５０ｒｐｍで回転させながら、透明基板１０５の中央部にディスペンサー１０８を用いて屈折率１．５６のエポキシ系紫外線硬化型接着剤１０９を８〜１３ｇ滴下する。その後、スピンテーブル１１１を１００から２００ｒｐｍで回転して、透明基板１０５を基板面方向に回転し（第１の回転）、透明基板１０５全面に紫外線硬化型接着剤１０９を広げ（図７（ｇ））、その後、スピンテーブル１１１の回転を停止する。

（ｈ）有機複屈折膜１０１の中心をスピンテーブル１１１の回転中心にほぼ合せながら、載置装置を用いて紫外線硬化型接着剤１０９の上に、前記のマスクパターン（Ｉｎ_２Ｏ_３パターン）を形成した面と対向する面で有機複屈折膜１０１を載せた。

（ｉ）スピンテーブル１１１を４００ｒｐｍで８秒間回転して、透明基板１０５を基板面方向に回転し（第２の回転）、接着剤を振り切る。

（ｊ）スピンテーブル１１１の回転を停止して、有機複屈折膜１０１の位置ずれを目視で観察したところ、有機複屈折膜１０１は透明基板１０５上で２ｍｍ程度動いて、有機複屈折膜１０１の中心とスピンテーブル１１１の回転中心から大きくずれている場合がある。この場合は、調整治具１３１を用いて有機複屈折膜１０１の外側にずれた側の端部を透明基板１０５の中心側へ押し（図９（ａ）を参照）、透明基板１０５上を滑るように有機複屈折膜１０１を動かし（以後、滑るように動かすことを「滑動」という）、有機複屈折膜１０１の位置修正（つまり透明基板１０５と有機複屈折膜１０１の中心を合わせる）を行なう（図９（ｂ））。

（ｋ）スピンテーブル１１１を再度回転して、透明基板１０５を基板面方向に回転し（第２の回転）、接着剤を振り切る。そして、有機複屈折膜１０１の位置ずれを目視で観察して、位置ずれがあれば修正する。この作業は繰り返し行うが、その場合の一例を以下に挙げる。

まず、スピンテーブル１１１を再度４００ｒｐｍで２秒間回転して、透明基板１０５を基板面方向に回転し（第２の回転）、接着剤を振り切る。スピンテーブル１１１の回転を停止して有機複屈折膜１０１の位置ずれを目視で観察すると、有機複屈折膜１０１は透明基板１０５上でほとんど動いていなかった。

その後、スピンテーブル１１１を７００ｒｐｍで５秒間回転して、透明基板１０５を基板面方向に回転して（第２の回転）、接着剤を振り切る。スピンテーブル１１１の回転を停止して有機複屈折膜１０１の位置ずれを目視で観察すると、有機複屈折膜１０１は透明基板１０５上で約２ｍｍ程度動いていた。そこで、前述の調整治具１３１を用い、有機複屈折膜１０１を透明基板１０５上で滑動し、有機複屈折膜１０１の位置修正を行なった。

その後、スピンテーブル１１１を再度７００ｒｐｍで１１秒間回転して、透明基板１０５を基板面方向に回転し（第２の回転）、接着剤を振り切る。スピンテーブル１１１の回転を停止して有機複屈折膜１０１の位置ずれを目視で観察したところ、有機複屈折膜１０１は透明基板１０５上で約４ｍｍ程度動いていた。そこで、前述の調整治具１３１を用い、有機複屈折膜１０１を透明基板１０５上で滑動し、有機複屈折膜１０１の位置修正を行なった。

その後、スピンテーブル１１１を再度７００ｒｐｍで１１秒間回転して、透明基板１０５を基板面方向に回転し（第２の回転）、接着剤を振り切った。その後、スピンテーブル１１１の回転を停止して有機複屈折膜１０１の位置ずれを目視で観察したところ、有機複屈折膜１０１は透明基板１０５上でほとんど動いていなかった。

その後、スピンテーブル１１１を再度７００ｒｐｍで６秒回転して、透明基板１０５を基板面方向に回転し（第２の回転）、接着剤を振り切った。スピンテーブル１１１の回転を停止して有機複屈折膜１０１の位置ずれを目視で観察したところ、有機複屈折膜１０１は透明基板１０５上でほとんど動いていなかった。

その後、スピンテーブル１１１を９００ｒｐｍで３秒間回転して、透明基板１０５を基板面方向に回転し（第２の回転）、接着剤を振り切った。スピンテーブル１１１の回転を停止して有機複屈折膜１０１の位置ずれを目視で観察したところ、有機複屈折膜１０１は透明基板１０５上で約５ｍｍ程度動いていた。その後調整治具を用い、有機複屈折膜１０１を透明基板１０５上で滑動し、有機複屈折膜１０１の位置修正を行った。

その後、スピンテーブル１１１を再度９００ｒｐｍで８秒間回転して、透明基板１０５を基板面方向に回転し（第２の回転）、接着剤を振り切った。スピンテーブル１１１の回転を停止して有機複屈折膜１０１の位置ずれを目視で観察したところ、有機複屈折膜１０１は透明基板１０５上で約２ｍｍ程度動いていた。その後、調整治具１３１を用い、有機複屈折膜１０１を透明基板１０５上で滑動し、有機複屈折膜１０１の位置修正を行った。

その後、スピンテーブル１１１を再度９００ｒｐｍで２９秒間回転して、透明基板１０５を基板面方向に回転し（第２の回転）、接着剤を振り切った。スピンテーブル１１１の回転を停止して有機複屈折膜１０１の位置ずれを目視で観察したところ、有機複屈折膜１０１は透明基板１０５上でほとんど動いていなかった。

その後、スピンテーブル１１１を再度９００ｒｐｍで２０秒間回転して、透明基板１０５を基板面方向に回転し（第２の回転）、接着剤を振り切った。その後、スピンテーブル１１１の回転を停止し、倍率４〜５０倍の測長顕微鏡で有機複屈折膜１０１と透明基板１０５の相対位置を観察した結果、有機複屈折膜１０１の端と透明基板１０５の端の距離は４ｍｍ以上あった。

有機複屈折膜１０１の接着後の仕様において、透明基板１０５の端と有機複屈折膜１０１の端の距離はエッチング装置のクランプ幅から規定される。本例では２ｍｍ以上である。
上記の顕微鏡での測定結果から、有機複屈折膜１０１の端と透明基板１０５の端の距離が許容値内であることが確認された。

（ｌ）次に、スピンテーブル１１１の回転を停止した状態で、有機複屈折膜１０１側から高圧水銀灯を用いて第１の紫外線を照射し、紫外線硬化型接着剤１０９を半硬化する。

（ｍ）透明基板１０５を７００ｒｐｍで４５秒間回転して、透明基板１０５を基板面方向に回転し（第３の回転）、有機複屈折膜１０１膜と透明基板１０５の境界にアセトンを滴下する。アセトンは、本例に用いたエポキシ系の紫外線硬化型接着剤１０９を溶解し、かつ有機複屈折膜１０１を溶解しない有機溶媒である。本工程によって、（ｍ）工程後に基板周辺部に残っていた紫外線硬化型接着剤１０９はアセトンによって除去される。また、本例では第１の紫外線照射によって紫外線硬化型接着剤１０９を半硬化させれば良いので、第１の紫外線照射は推奨硬化条件の１／１０〜１／３のエネルギーとする。

（ｎ）その後、スピンテーブル１１１の回転を停止し、有機複屈折膜１０１側から高圧水銀灯を用いて第２の紫外線を照射し、紫外線硬化型接着剤１０９を完全に硬化させる。

（ｏ）透明基板１０５をスピンテーブル１１１から外し、倍率４〜５０倍の測長顕微鏡で有機複屈折膜１０１と透明基板１０５の相対位置を再度測定する。結果、有機複屈折膜１０１端と透明基板１０５端の距離は（ｌ）〜（ｎ）の工程を経ても変化はなかった。

（ｐ）透明基板１０５を、ＮＬＤエッチング装置を用い酸素ガスを主成分とするエッチングガス雰囲気中で、前記の紫外線を透過するマスクパターン１０７（Ｉｎ_２Ｏ_３）をマスクにして、有機複屈折膜１０１を深さ３μｍエッチングする。その後、塩酸と第二塩化鉄を用いたＩｎ_２Ｏ_３エッチング液を用いてマスクパターン１０７（Ｉｎ_２Ｏ_３パターン）を除去し、回折格子１１２を完成させる。

（ｑ）平面加工したφ２５０ｍｍ、厚み５０ｍｍのステンレス台（図示せず）上に回折格子１１２を形成した透明基板１０５を置き、回折格子１１２面に光学的に等方的なアクリル系紫外線硬化型接着剤１０９（等方性接着剤１１３）をマイクロシリンジで１．２ｍＬ滴下する。そして両面を光学研磨した直径１６５ｍｍ、厚み１ｍｍの対向透明基板１１４（光学ガラス（例えば、ショット社のＢＫ７））に載せ、更に対向透明基板１１４上に光学研磨した光学ガラスを載せ、対向透明基板１１４に１００ｇｆ／ｃｍ^２の圧力を加え、等方性接着剤１１３を被接着面全面に広げた。この状態で対向透明基板１１４を通して紫外線を照射し、等方性接着剤１１３を硬化する。

（r）その後、ダイシングソー１１５を用いて５ｍｍ角に切りだし、複数の偏光分離素子１を完成させる。

このようにして製作された偏光分離素子１は、透明基板１０５上に、入射光の異なる振動面に対し屈折率が異なる有機複屈折膜１０１を紫外線硬化型接着剤１０９で接着し、有機複屈折膜１０１の表面に周期的な凹凸を形成して回折格子１１２としたものとなる。

このようにして完成した偏光分離素子１に波長６８０ｎｍのＳ偏光を照射し、受光素子で１次回折光を受け、１次回折効率を測定する。結果、回折格子１１２が良好に形成された全ての偏光分離素子１は仕様の回折効率３２％以上を達成する。

（ａ）〜（ｒ）の工程により有機複屈折膜１０１を接着した基板１０５を、ダイシングソー１１５を用いて切断し、２００倍の金属顕微鏡で断面を観察し、基板の直径方向での接着層厚さを測定した結果を図１０に示す。図１０に示すように、有機複屈折膜１０１の端からの距離にかかわりなく、本例での接着層厚さは平均３１μｍで、直径方向でほぼ均一であることが確認され、上記の接着法では接着層の膜厚制御に問題はなかった。

本製造方法によっても、偏光分離素子の製造方法３と同様に、第１の紫外線照射および第２の紫外線照射によって全面接着が可能となる。

また、紫外線を透過する周期的なマスクパターン１０７が回折格子１１２の凸部になる領域を保護するため、回折格子１１２を形成した有機複屈折膜１０１を透明基板１０５と接着する従来例と比較して、波面収差を抑制できる。

さらに、本例の製造方法に従うと、有機複屈折膜１０１の接着工程が透明基板１０５上に紫外線硬化型接着剤１０９を塗布し、その後、紫外線硬化型接着剤１０９上に有機複屈折膜１０１を載せ、その後、透明基板１０５を回転し、その後、透明基板１０５の回転を止めた状態で有機複屈折膜１０１を透明基板１０５上で滑動して位置を修正した後、透明基板１０５を回転し、再度、透明基板１０５の回転を停止し、透明基板１０５と有機複屈折膜１０１の相対位置が許容値内であることを確認した後、透明基板１０５と透明基板１０５の回転を止めた状態で第１の紫外線を照射して、紫外線硬化型接着剤１０９を半硬化する。そのため、透明基板１０５と有機複屈折膜１０１の相対位置を許容値内に納めて有機複屈折膜１０１と透明基板１０５の固着力を強めることができる。その結果、第３の回転中で有機複屈折膜１０１の位置ずれは更に起き難くなり、有機複屈折膜１０１が透明基板１０５からはみ出す頻度を更に小さくできる。

そのうえ、本例においても、第３の回転中に有機複屈折膜１０１が僅かに動き、有機複屈折膜１０１は透明基板１０５からはみ出さないが、有機複屈折膜１０１が回転した場合においても、接着前に既に有機複屈折膜１０１の面内の２方向のうち特定の１方向に（つまり遅相軸に）平行に紫外線を透過する周期的なマスクパターン１０７が形成されているので、作製された偏光分離素子１の回折格子１１２は有機複屈折膜１０１の面内の２方向のうち特定の１方向に（つまり遅相軸に）揃えられ、所定の回折効率を得ることができる。
よって、本例の製造方法では、第２の回転を停止した後に、透明基板１０５と有機複屈折膜１０１の相対位置が許容値内であることを確認しなければならない項目は有機複屈折膜１０１端と透明基板１０５端の距離の１項目で十分である。

接着された有機複屈折膜１０１表面の平面性について見ると、本例の接着方法では偏光分離素子の製造方法１〜３と同様にうねりのようなロングスパンの凹凸は残るが、数ｍｍ角範囲の凹凸は小さくなる。その結果、ダイシングによって分割された個々の偏光分離素子１の波面収差は実用上問題ないレベルに抑えることができる。

本例においても接着後のうねりのようなロングスパンの凹凸は露光工程での１ショットの露光面積に影響を与えず、１ショットの露光面積は（ｂ）の露光工程での有機複屈折膜１０１の平坦性で決定される。この露光工程では有機複屈折膜１０１へ引っ張りのテンションをかけて平坦化して露光を行なうため、従来例の回転による遠心力よりもテンションを大きくでき、露光時の凹凸を小さくできる。その結果、従来例よりも１ショットの露光面積を拡大でき、露光工程のスループットを改善できる。

従来例の接着方法ではＮＡ＝０．３０の縮小投影露光装置を用いた場合、２．０μｍピッチのパターンを露光する場合リソグラフィー歩留を９０％以上にするためには、１ショットの露光面積を１５ｍｍ角にする必要があったが、本例の偏光分離素子１の製造方法により１ショットの露光面積を４倍に拡大できた。

また、本例では紫外線を透過する周期的なマスクパターン１０７としてＩｎ_２Ｏ_３を用いたが、Ｉｎ_２Ｏ_３は酸素イオンや酸素ラジカルに対して耐性があるため、有機複屈折膜１０１のドライエッチング工程では良好なエッチングマスクとなる。

更に、Ｉｎ_２Ｏ_３は第２塩化鉄および塩酸系のエッチング液で除去できるため、マスクパターン１０７の除去工程では有機複屈折膜１０１のエッチング形状を劣化させず、良好な回折格子１１２の形状を作ることができる。

加えて、Ｉｎ_２Ｏ_３はほとんどの有機溶媒に不要であることから、第２の回転中に紫外線硬化型接着剤１０９を溶解し、かつ有機複屈折膜１０１を溶解しない有機溶媒を滴下しても、マスクパターン１０７の形状は劣化しない。

本例の偏光分離素子の製造方法によると、第１の紫外線を照射して紫外線硬化型接着剤１０９を半硬化した後に透明基板１０５を回転（第３の回転）させながら、紫外線硬化型接着剤１０９を溶解し、かつ有機複屈折膜１０１を溶解しない有機溶媒を滴下するため、有機複屈折膜１０１で被覆されていない透明基板１０５周辺の紫外線硬化型接着剤１０９を除去することができる。また、透明基板１０５を回転させながら前記の有機溶媒を滴下するため、有機溶媒には遠心力がかかり、有機複屈折膜１０１と透明基板１０５とで挟まれた領域にある紫外線硬化型接着剤１０９へは染み込みにくいので、透明基板１０５と有機複屈折膜１０１は十分な接着面積が得られる。その結果、透明基板１０５の周辺部には接着剤が残らないので、装置間や装置内の搬送で基板周辺部をハンドリングしても基板周辺部からの異物発生が非常に少ないので、偏光分離素子１の製造歩留を向上できる。

なお、本例では回転後の有機複屈折膜１０１のずれを目視で観察し、第１の紫外線を照射する前に測長顕微鏡で有機複屈折膜１０１と透明基板１０５の相対位置を精密に測定するが、回転後の有機複屈折膜１０１のずれを毎回測長顕微鏡等を用いて精密に測定しても良い。また、前記の測定結果と許容値との差を割り出し、位置調整にフィードバック制御をかけると、有機複屈折膜１０１の位置ずれを短時間で抑えることが可能となり、より望ましい。

［光ピックアップ］
次に、前述の偏光分離素子の製造方法で製造した偏光分離素子を用いた光ピックアップの構成例について説明する。図１１は、この光ピックアップの構成の一例を示す説明図である。

すなわち、このＤＶＤ用の光ピックアップ２０１では、レーザーダイオード２０２から出射された波長６８０ｎｍのＳ偏光の光が、偏光分離素子１とコリメータレンズ２０３、λ／４波長板２０４、対物レンズ２０５を通った後、ＤＶＤ２０６を照射し、ＤＶＤ２０６の記録ピットからの反射光は、λ／４波長板２０４で直線偏光になった後、偏光分離素子１で回折してフォトダイオード２０７に導かれ、周知の手段により、フォーカス検出、トラック検出、信号検出が行われる。

本例の光ピックアップ２０１を用い、ＤＶＤ−ＲＯＭから情報信号の再生を行った所、プリズムを接着したビームスプリッタとλ／４波長板を組み合わせた従来のＤＶＤ用光ピックアップと同等の信号出力を得ることができ、本例の光ピックアップ２０１が従来の光ピックアップと同等の再生特性を持つことが確認できる。また、本例のピックアップ２０１では、偏光分離素子１がプリズムを接着したビームスプリッタよりも小型になっているため、従来の光ピックアップよりも装置全体を小型化できる。

［接着装置１］
前述の偏光分離素子の製造方法に用いて好適な、有機複屈折膜１０１を接着する作業に用いる接着装置の一例について説明する。図１２は、この接着装置の説明図である。

この接着装置３０１は、透明基板１０５を保持するスピンテーブル１１１と、スピンテーブル１１１を回転させるステッピングモーター等からなる回転装置（図示せず）と、ロボットアーム３０７で駆動され、透明基板１０５に紫外線硬化型接着剤１０９を塗布するディスペンサー１０８からなる塗布装置３０２と、２本の吸着アーム３０３によって紫外線を透過する周期的なマスクパターン１０７が形成された有機複屈折膜１０１の両端を保持し、透明基板１０５上に塗布された紫外線硬化型接着剤１０９上にマスクパターン１０７が形成された面と反対側の面で載置する載置装置３０４と、紫外線硬化型接着剤１０９を溶解し、かつ有機複屈折膜１０１を溶解しない有機溶媒を透明基板１０５に滴下するリンス装置３０５と、透明基板１０５に紫外線を照射する高圧水銀灯やメタルハライドランプ等からなる紫外線照射装置３０６から構成されている。

本例の接着装置３０１を用いて有機複屈折膜１０１を接着する手順を次に説明する。直径１００ｍｍ、厚さ１．０ｍｍのオリエンテーションフラットを持つ光学ガラス（例えば、ショット社のＢＫ７）からなる透明基板１０５をスピンテーブル１１１に載せ、真空吸着によってスピンテーブル１１１に固定する。その後、透明基板１０５の中央部にロボットアーム３０７によってディスペンサー１０８を移動し、スピンテーブル１１１を５０ｒｐｍで回転させながら、透明基板１０５の中央部にディスペンサー１０８を用いて屈折率１．５２のアクリル系紫外線硬化型接着剤１０９を４ｇ滴下する。

その後、ディスペンサー１０８を元の位置に戻し、スピンテーブル１１１を４００ｒｐｍで回転させ（第１の回転）、透明基板１０５全面に紫外線硬化型接着剤１０９を広げ、スピンテーブル１１１の回転を停止する。その後、偏光分離素子の製造方法１の方法によって、紫外線を透過する周期的なマスクパターンを形成された有機複屈折膜１０１（直径９０ｍｍ、厚さ８０μｍ）の両端を載置装置３０４の２本の吸着アーム３０３に真空吸着して保持し、載置装置３０４を透明基板１０５上へ移動し、有機複屈折膜１０１の中心をスピンテーブル１１１の回転中心にほぼ合せながら２本の吸着アーム３０３の真空吸着を徐々に解除して、紫外線硬化型接着剤１０９の上に前記のマスクパターンを形成した面の反対側の面で有機複屈折膜１０１を載せる。

その後、載置装置を元の位置に戻し、スピンテーブル１１１を７００ｒｐｍで１０秒回転し、その後１１００ｒｐｍで回転して（第２の回転）、紫外線硬化型接着剤１０９を振り切り、有機複屈折膜１０１表面を平坦化する。

また１１００ｒｐｍの回転開始後５秒に紫外線照射装置３０６とリンス装置３０５を移動し、スピンテーブル１１１を１１００ｒｐｍで回転した状態で有機複屈折膜１０１側から第１の紫外線を照射して紫外線硬化型接着剤１０９を半硬化させつつ、紫外線硬化型接着剤１０９を溶解し、かつ有機複屈折膜１０１を溶解しない有機溶媒（本例ではイソプロピルアルコールを使用）を透明基板１０５端に滴下して、基板周辺部の紫外線硬化型接着剤１０９を除去する。その後、スピンテーブル１１１の回転を停止し、リンス機構を元の位置に戻す。そして、紫外線照射機構を用いて有機複屈折膜１０１側から第２の紫外線を照射して紫外線硬化型接着剤１０９を完全硬化させる。紫外線照射終了後、紫外線照射機構を元の位置に戻し、スピンテーブル１１１の真空吸着を解除して有機複屈折膜１０１を接着する。透明基板１０５を取り出す。

このように、本例の接着装置３０１を用いると、偏光分離素子の製造方法３を実施できるため、透明基板１０５からの有機複屈折膜１０１のはみ出しを防止できる。

また、接着後の有機複屈折膜１０１は第２の回転中に僅かなズレが生じても、面内の２方向のうち特定の１方向に（つまり遅相軸に）平行に紫外線を透過する周期的なマスクパターンが形成されているため、回折格子１１２を面内の２方向のうち特定の１方向に（つまり遅相軸に）に揃えることができる。その結果、所定の回折効率を得ることができる。

さらに、第１の紫外線を照射して紫外線硬化型接着剤１０９を半硬化した後に、透明基板１０５を回転させながら紫外線硬化型接着剤１０９を溶解し、かつ有機複屈折膜１０１を溶解しない有機溶媒を滴下するため、基板周辺部には接着剤残が残らない。その結果、装置間や装置内の搬送で基板周辺部をハンドリングしても、基板周辺部からの異物発生が非常に少ないので、偏光分離素子１の製造歩留を向上できる。

なお、本例では、第１の紫外線照射によって紫外線硬化型接着剤１０９を半硬化させるが、紫外線の照射エネルギーを大きくして第１の紫外線照射によって紫外線硬化型接着剤１０９を完全硬化すると、偏光分離素子の製造方法２を実施できる。

また、第２の回転中に第１の紫外線照射を行なわず、第２の回転停止後に紫外線の照射エネルギーを大きくして第１の紫外線照射によって紫外線硬化型接着剤１０９を完全硬化すると、偏光分離素子の製造方法１を実施できる。

［接着装置２］
前述の偏光分離素子の製造方法に用いて好適な、有機複屈折膜１０１を接着する作業に用いる接着装置の別の一例について説明する。図１３は、この接着装置の説明図である。

この接着装置３０１は、透明基板１０５を保持するスピンテーブル１１１と、スピンテーブル１１１を回転させるステッピングモーター等からなる回転装置（図示せず）と、透明基板１０５に紫外線硬化型接着剤１０９を塗布するディスペンサー１０８からなる塗布装置３０２と、２本の吸着アーム３０３によって紫外線を透過する周期的なマスクパターン１０７が形成された有機複屈折膜１０１の両端を保持し、透明基板１０５上に塗布された紫外線硬化型接着剤１０９上にマスクパターン１０７を形成した面とは反対側の面で載置する載置装置３０４と、有機複屈折膜１０１を透明基板１０５上で滑動して位置を修正する位置調整装置３１１と、透明基板１０５の端と有機複屈折膜１０１の端の距離を読み取る位置検出装置３１２と、紫外線硬化型接着剤１０９を溶解し、かつ有機複屈折膜１０１を溶解しない有機溶媒を透明基板１０５に滴下するリンス装置３０５と、透明基板１０５に紫外線を照射する高圧水銀灯やメタルハライドランプ等からなる紫外線照射装置３０６から構成されている。

なお、位置調整装置３１１にはＸＹ方向に可動できる２軸アーム３１３の先端に調整治具１３１が付いており、調整治具で有機複屈折膜１０１を押し、透明基板１０５上を滑らせる機構になっており、位置検出装置３１２は倍率が４〜５０倍に可変できるズームレンズの付いたＣＣＤカメラと、この撮影画像から２点間の長さ測定が可能な画像処理装置から構成されている。

本例の接着装置３０１を用いて有機複屈折膜１０１を接着する手順を次に説明する。直径１６５ｍｍ、厚さ１．０ｍｍ、５４ｍｍのオリエンテーションフラットを持つ光学ガラス（例えば、ショット社のＢＫ７）からなる透明基板１０５をスピンテーブル１１１に載せ、真空吸着によってスピンテーブル１１１に固定する。その後、透明基板１０５の中央部にロボットアーム３０７によってディスペンサー１０８を移動し、スピンテーブル１１１を２０ｒｐｍで回転させながら、透明基板１０５の中央部にディスペンサー１０８を用いて屈折率１．５６のエポキシ系紫外線硬化型接着剤１０９を１０ｇ滴下する。

その後、ディスペンサー１０８を元の位置に戻し、スピンテーブル１１１を３００ｒｐｍで回転させ（第１の回転）、透明基板１０５全面に紫外線硬化型接着剤１０９を広げ、スピンテーブル１１１の回転を停止する。その後、偏光分離素子の製造方法４の方法によって紫外線を透過する周期的なマスクパターン１０７が形成された有機複屈折膜１０１（直径１５５ｍｍ、厚さ８０μｍ）の両端を載置装置３０４の２本の吸着アーム３０３に真空吸着して保持し、載置装置３０４を透明基板１０５上へ移動し、有機複屈折膜１０１の中心をスピンテーブル１１１の回転中心にほぼ合せながら２本の吸着アーム３０３の真空吸着を徐々に解除して、紫外線硬化型接着剤１０９の上にマスクパターン１０７を形成した面とは反対側の面で有機複屈折膜１０１を載せる。

その後、載置装置３０４を元の位置に戻し、スピンテーブル１１１を１１００ｒｐｍで回転させ（第２の回転）、紫外線硬化型接着剤１０９を振り切り、有機複屈折膜１０１の表面を平坦化する。その後、スピンテーブル１１１の回転を停止し、２軸アーム３１３を動かして調整治具１３１を有機複屈折膜１０１側面に突き当て、有機複屈折膜１０１の位置ズレに応じて２軸アーム３１３をＸＹ方向に動かして有機複屈折膜１０１を調整治具１３１で押し、有機複屈折膜１０１を透明基板１０５上で滑るように動かし（滑動）、有機複屈折膜１０１の位置修正を行う。位置調整終了後、位置調整装置３１１を元の位置に戻す。その後、スピンテーブル１１１を１１００ｒｐｍで５秒間回転させ（第２の回転）、スピンテーブル１１１の回転を停止する。その後、透明基板１０５上に位置検出装置３１２を移動し、ＸＹの２方向について透明基板１０５の端と有機複屈折膜１０１の端との距離を測定し、透明基板１０５の端と有機複屈折膜１０１の端との距離が許容値内であることを確認する。上記の測定値が許容値を超えている場合は、許容値と実測値のずれを算出し、位置検出装置３１２を元に戻し、位置調整装置３１１の２軸アームを動かして調整治具１３１を有機複屈折膜１０１の側面に突き当て、前記の算出したずれに応じて２軸アーム３１３をＸＹ方向に動かし、有機複屈折膜１０１を調整治具１３１で押し、有機複屈折膜１０１を透明基板１０５上で滑動して位置調整を行う。その後、位置調整装置３１１を元の位置に戻し、再度、スピンテーブル１１１を１１００ｒｐｍで５秒間回転させ（第２の回転）、スピンテーブル１１１の回転を停止し、透明基板１０５上に位置検出装置３１２を再度移動して、透明基板１０５の端と有機複屈折膜１０１の端との距離を測定し、許容値内に入るまで上記の作業を繰り返す。その後、紫外線照射装置３０６とリンス装置３０５を移動し、スピンテーブル１１１の回転を停止した状態で有機複屈折膜１０１側から第１の紫外線を照射して紫外線硬化型接着剤１０９を半硬化させる。第１の紫外線照射後、スピンテーブル１１１を７００ｒｐｍで回転させ（第３の回転）、紫外線硬化型接着剤１０９を溶解し、かつ有機複屈折膜１０１を溶解しない有機溶媒（本例ではアセトンを使用）を透明基板１０５端に滴下して、基板１０５の周辺部に残っていた紫外線硬化型接着剤１０９を除去する。その後、スピンテーブル１１１の回転を停止し、リンス装置３０５を元の位置に戻す。そして、紫外線照射装置３０６を用いて有機複屈折膜１０１側から第２の紫外線を照射して紫外線硬化型接着剤１０９を完全硬化させる。紫外線照射終了後、紫外線照射装置３０６を元の位置に戻し、スピンテーブル１１１の真空吸着を解除して有機複屈折膜１０１を接着した透明基板１０５を取り出す。

このように本例の接着装置３０１を用いると、偏光分離素子の製造方法４を実現できるため、透明基板１０５からの有機複屈折膜１０１のはみ出しを更に防止できる。

また、透明基板１０５と有機複屈折膜１０１の相対位置を許容値内に収めることが可能であり、有機複屈折膜１０１が透明基板１０５からはみ出す頻度を著しく小さくできる。

さらに、接着後の有機複屈折膜１０１は第３の回転中に僅かなズレが生じても、面内の２方向のうち特定の１方向に（つまり遅相軸に）平行に紫外線を透過する周期的なマスクパターン１０７が形成されているため、回折格子１１２を面内の２方向のうち特定の１方向に（つまり遅相軸に）に揃えることができる。その結果、所定の回折効率を得ることができる。

そのうえ、第１の紫外線を照射して紫外線硬化型接着剤１０９を半硬化した後に、透明基板１０５を回転させながら紫外線硬化型接着剤１０９を溶解し、かつ有機複屈折膜１０１を溶解しない有機溶媒を滴下するため、基板１０５の周辺部には接着剤残が残らない。その結果、装置間や装置内の搬送で基板周辺部をハンドリングしても基板周辺部からの異物発生が非常に少ないので、偏光分離素子１の製造歩留を向上できる。

本発明を実施するための最良の一形態である偏光分離素子の製造方法１の各工程を示す説明図である。 偏光分離素子の製造方法１の各工程を示す説明図である。 偏光分離素子の製造方法２の各工程を示す説明図である。 偏光分離素子の製造方法２の各工程を示す説明図である。 偏光分離素子の製造方法３の各工程を示す説明図である。 偏光分離素子の製造方法３の各工程を示す説明図である。 偏光分離素子の製造方法４の各工程を示す説明図である。 偏光分離素子の製造方法４の各工程を示す説明図である。 偏光分離素子の製造方法４の（ｊ）工程の説明図である。 偏光分離素子の製造方法４の（ａ）〜（ｒ）の工程により有機複屈折膜接着した基板を、ダイシングソーを用いて切断し、２００倍の金属顕微鏡で断面を観察し、基板の直径方向での接着層厚さを測定した結果を示すグラフである。 偏光分離素子の製造方法１〜４で製造した偏光分離素子を用いた光ピックアップの説明図である。 本発明を実施するための最良の一形態である接着装置１の説明図である。 接着装置２の説明図である。 スピンナー法による貼り合せ光ディスクの製造方法を説明する説明図である。 本発明の課題を説明する説明図である。 本発明の課題を説明する説明図である。 本発明の課題を説明する説明図である。

符号の説明

１ 偏光分離素子
１０１ 有機複屈折膜
１０５ 透明基板
１０７ マスクパターン
１０９ 紫外線硬化型接着剤
１１２ 回折格子
１１１ スピンテーブル
３０１ 接着装置
３０２ 塗布装置
３０４ 載置装置
３０５ リンス装置
３０６ 紫外線照射装置
３１１ 位置調整装置
３１２ 位置検出装置

Claims (3)

1. 入射光の異なる振動面に対し屈折率が異なる有機複屈折膜の一方の面上に紫外線を透過する周期的なマスクパターンを形成するマスクパターン形成工程と、前記有機複屈折膜の前記マスクパターンを形成した面と反対の面で前記有機複屈折膜を透明基板に接着する接着工程と、前記のマスクパターンを用いて前記有機複屈折膜の表面をエッチングして周期的な凹凸による回折格子を形成する回折格子形成工程と、を含む偏光分離素子の製造方法において、
   前記接着工程では、
   前記透明基板に基板面方向の回転である第１の回転を与えて当該透明基板全面に紫外線硬化型接着剤を塗布し、
   その後、前記紫外線硬化型接着剤上に前記マスクパターンを形成した面と反対側の面で前記有機複屈折膜を載置し、
   その後、前記透明基板に基板面方向の回転である第２の回転を与えて前記有機複屈折膜表面を平坦化し、前記第２の回転中に前記紫外線硬化型接着剤を溶解し、かつ、前記有機複屈折膜を溶解しない有機溶媒を滴下して前記透明基板の周辺部の紫外線硬化型接着剤を除去し、
   その後、前記透明基板に第１の紫外線を照射して紫外線硬化型接着剤を硬化する処理を行うことを特徴とする偏光分離素子の製造方法。
2. 前記マスクパターン形成工程では、前記マスクパターンを、
   ＳｉＯ_２,Ｓｉ_３Ｎ_４,ＳｉＯＮ,Ｉｎ_２Ｏ_３,ＩＴＯ（Indiuｍ thin Oxide）の各材料からなる群のうちの少なくとも１つの材料で形成することを特徴とする請求項１に記載の偏光分離素子の製造方法。
3. 前記接着工程では、前記有機溶媒としてイソプロピルアルコールとアセトンとのうち少なくとも一方を用いることを特徴とする請求項１または２に記載の偏光分離素子の製造方法。

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