JP2004279729A - 偏光分離素子、ホログラムレーザユニット、光ピックアップ装置及び偏光分離素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】製造後から時間経過において温度・湿度などの環境の変化に起因する劣化を抑制し得る構造の偏光分離素子を提供する。
【解決手段】光学的透明基板２，６が回折格子７側に対して凸状となるようにその周辺に段差８を有し、当該光学的透明基板２，６に接する接着層３Ａ，３Ｃが段差８部分にも充填されているので、ダイシング等による製造工程を経た場合の光学的透明基板２，６等のチッピングが光学的異方性膜５とは積層方向において離れた位置で生ずることとなり、チッピングにより素子が剥がれるなどの影響が低減する上に、当該偏光分離素子１の側面の一部にも接着層３Ａ，３Ｃが連続して形成されることとなり、光学的異方性膜５の材料の剥がれが抑制され、従来の偏光分離素子と比較して、素子としての信頼性を大きく向上する。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、凹凸状の回折格子を有する光学的異方性膜を一対の光学的透明基板で挟んだ構造の偏光分離素子、ホログラムレーザユニット、光ピックアップ装置及び偏光分離素子の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ディスクの情報読取部である光ピックアップ装置は、現在、小型化、低価格化、高性能化などの要求を受けている。中でも、偏光分離素子は期待を集めている。偏光分離素子は半導体レーザ素子及び受光素子が設けられたレーザユニットからの出射光を全透過し、光ディスクからの反射光を回折して、レーザユニットの受光素子にて受光させる役割を果たす。
【０００３】
これまで提案されてきた偏光分離素子１００の構造例の一例を図１１の断面図に示す。図１１に示す構成例は、例えば、特許文献１，２によるもので、上から上部透明基板１０１、接着層１０２Ａ、λ／４板１０３、接着層１０２Ｂ、有機複屈折膜などの光学的異方性膜１０４、接着層１０２Ｃ、下部透明基板１０５である。光学的異方性膜１０４には、凹凸状の回折格子１０６が形成されており、その溝を接着層１０２Ｂが埋める構造になっている。上部透明基板１０１及び下部透明基板１０５は光学的に透明である。光源からの入射光が、偏光分離素子１００に下面から入射する。光ディスクからの反射光はλ／４板１０３によって偏光方向が９０°回転し、偏光成分の違いにより回折格子１０６部分で異常光線が分離され、受光素子で受光され信号検出される。
【０００４】
このような偏光分離素子の作製方法としては、これまで、下部透明基板１０５上に有機複屈折膜などの光学的異方性膜１０４を貼り付け、その表面にエッチングにより回折格子１０６を形成し、λ／４板１０３及び上部透明基板１０１を貼り合わせた後、図１２（ウェハーとしての複数偏光分離素子体１０７の切削を真上から見た模式図）のようにダイシングによりウェハーとしての複数偏光分離素子体１０７を一定間隔で縦横に切削することにより、数ｍｍ角のチップを作製し、各チップを取り出す方法が特許文献１，２等により提案されている。
【０００５】
このように作製される構造の偏光分離素子１００は、図１３に示すように有機複屈折膜などの光学的異方性膜１０４が温度・湿度などの環境の変化に対して伸縮し、接着層１０２Ｃとの界面（若しくは、接着層１０２Ｂとの界面）で剥離することによって劣化することがある。図１３は偏光分離素子１００の下部（光学的異方性膜１０４、接着層１０２Ｃ、下部透明基板１０５）を模式的に示した正面図であり、光学的異方性膜１０４が接着層１０２Ｃとの界面で剥離する様子を誇張して示している。
【０００６】
このような偏光分離素子１００の劣化要因の一つとして、ダイシング時のチッピングがある。図１１では上部透明基板１０１と接着層１０２Ａ、接着層１０２Ｃと下部透明基板１０５との間の素子端面におけるチッピングの影響の様子を誇張して模式的に示しており、そのうち、１箇所を点線円内に示している。
【０００７】
ダイシング工程では多数個の偏光分離素子分の回折格子が形成された基板（複数偏光分離素子体１０７）の下面を粘着剤が塗布されたダイシングシート上に貼付し、ダイシング装置テーブルに固定してダイシングブレードによって各偏光分離素子に切断する。その後、各偏光分離素子をダイシングシートから剥離する。
【０００８】
基板表面に回折格子が形成されている場合には、回折格子表面の品質向上のために、回折格子に対向する領域のみ粘着性の低下したダイシングシートを利用する発明が開示されている（例えば、特許文献３参照）。切断条件は、透明基板１枚を切断する条件と大きく変わることなく切削でき、特別に考慮すべき点はない。
【０００９】
【特許文献１】
特開２０００−７５１３０公報
【特許文献２】
特開２００１−６６４２８公報
【特許文献３】
特開２００１−２２８３３５公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１１のように光学的異方性膜１０４を一対の透明基板１０１，１０５で挟んだ素子構造の場合には、回折格子１０６が形成された光学的異方性膜１０４がダイシング時にダイシングシートと接着しないという利点がある反面、透明基板１０１，１０５同士を貼り合わせた構造のものを切断するため、１回でフルカットすると端面の欠けが大きいという問題が生じる。光学的異方性膜１０４や接着層１０２Ｂ，１０２Ｃのような硬度の小さい材料とガラスのような上部透明基板１０１、下部透明基板１０５を１回でフルカットすることは、切削材料によってブレードの種類を選定するダイシング本来の条件に反し、ブレードにかかる負荷が大きい。
【００１１】
また、透明基板としてガラスを用い、ガラス切削用ブレードを用いる際にはブレードに接着層などの切削屑が詰まり、ドレッシング、プレカットの工程を頻繁に必要とする。
【００１２】
そのため、図１４に示すように２段階にわたるダイシングが利用される場合がある。図１４はウェハーからなる複数偏光分離素子体１０７をダイシングブレード１０８で切削する様子を模式的に示した正面図である。図１４（ａ）に示すように下部透明基板１０５の上部までをまずカットし、その後、図１４（ｂ）に示すように全体をカットする。若しくは、上部透明基板１０１の下部までをまずカットし、その後、全体をカットする。この方法では、１回のダイシング毎の切削試料にかかる負荷は低減するが、依然として１回目のダイシングにおいて硬度の小さい材料１０２Ａ，１０３，１０２Ｂ，１０４，１０２Ｃと硬度の大きい材料１０１，１０５とを同時に切削しているため、光学的異方性膜１０４や接着層１０２Ｂ，１０２Ｃ及び透明基板１０１，１０５等の接着部を中心に素子の端部に欠けが生じる。
【００１３】
欠けの程度が大きい場合やばらつく場合には偏光分離素子１００の品質保持に影響する。また、小さい欠けであっても、接着層１０２Ｂ，１０２Ｃや透明基板１０１，１０５によって抑制されていた光学的異方性膜１０４の応力が緩和される引き金となり、前述のように偏光分離素子１００が端から剥がれるという問題がある。
【００１４】
結局、従来例に示すような偏光分離素子１００の構成では、ダイシング方法の工夫によってチッピングによる素子の剥がれを低減することは困難である。従って、チッピングの影響を低減する偏光分離素子の構成の開発が必要となる。即ち、光学的異方性膜を一対の透明基板で挟んだ素子構造の場合にはダイシング後の断面に欠けが生じやすいため、これによる劣化を防ぎ、信頼性を向上させ得る偏光分離素子の構造を開発する必要がある。
【００１５】
本発明の目的は、製造後からの時間経過において温度・湿度などの環境の変化に起因する劣化を抑制し得る構造の偏光分離素子を提供することである。
【００１６】
本発明の目的は、さらにその信頼性を高めることである。
【００１７】
本発明の目的は、このような偏光分離素子の作製を容易にし、材料コストを抑えることである。
【００１８】
本発明の目的は、さらに偏光分離度を向上させることである。
【００１９】
本発明の目的は、さらに透過率を向上させることである。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、凹凸状の回折格子を有する光学的異方性膜を一対の光学的透明基板で挟んだ構造の偏光分離素子において、前記光学的透明基板が前記回折格子側に対して凸状となるようにその周辺に段差を有し、当該光学的透明基板に接する接着層が前記段差部分にも充填されている。
【００２１】
従って、光学的透明基板が回折格子側に対して凸状となるようにその周辺に段差を有し、当該光学的透明基板に接する接着層が段差部分にも充填されていることから、ダイシング等による製造工程を経た場合の光学的透明基板等のチッピングが光学的異方性膜とは積層方向において離れた位置で生ずることとなり、チッピングにより素子が剥がれるなどの影響を低減させることができる上に、当該偏光分離素子の側面の一部にも接着層が連続して形成されることとなり、光学的異方性膜の材料の剥がれが抑制され、従来の偏光分離素子と比較して、素子としての信頼性を大きく向上する。
【００２２】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の偏光分離素子において、前記段差は、一対の前記光学的透明基板の何れか一方に有する。
【００２３】
従って、一対の光学的透明基板の何れか一方にのみ段差を有して当該段差にも接着剤が充填されている素子構造の場合にも、当該段差を有する光学的透明基板側に関して光学的異方性膜に対するチッピングによる剥がれの影響を低減させることができる。
【００２４】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の偏光分離素子において、前記段差は、一対の前記光学的透明基板の両方に各々有する。
【００２５】
従って、一対の光学的透明基板の両方の各々に段差を有して各々の段差に接着剤が充填されている素子構造であるので、ダイシング等による製造工程を経た場合の光学的透明基板等のチッピングが何れも光学的異方性膜とは積層方向において離れた位置で生ずることとなり、チッピングにより素子が剥がれるなどの影響を確実に低減させることができる上に、当該偏光分離素子の側面の一部に接着層が形成されることとなり、光学的異方性膜の材料の剥がれが抑制され、従来の偏光分離素子と比較して、素子としての信頼性を大きく向上する。
【００２６】
請求項４記載の発明は、請求項１ないし３の何れか一記載の偏光分離素子において、前記段差は、複数本の溝が形成された透明基板を用い、前記溝を回折格子側に配置させ当該溝部分を含めて接着剤を充填して作製されたウェハー状の複数偏光分離素子体から各偏光分離素子に切り分けるために前記溝部分でダイシングすることにより形成される。
【００２７】
従って、製造段階において、当該偏光分離素子を構成する光学的透明基板に或る深さで複数本の溝が形成された透明基板を用い、その溝側を光学的異方性膜に対向させる形で使用し当該溝部分を含めて接着剤を充填して作製されたウェハー状の複数偏光分離素子体から各偏光分離素子に切り分けるために溝部分でダイシングすることにより形成された段差を各々の偏光分離素子が有し、当該溝に充填された接着層がそのまま段差部分に充填された形で残るので、最終的にウェハー基板から各素子に切断された際にはダイシングによる製造工程を経た場合の光学的透明基板等のチッピングが光学的異方性膜とは積層方向において離れた位置で生ずることとなり、チッピングにより素子が剥がれるなどの影響を低減させることができる上に、当該偏光分離素子の側面の一部に接着層が形成されることとなり、光学的異方性膜の材料の剥がれが抑制され、従来の偏光分離素子と比較して、素子としての信頼性を大きく向上する。
【００２８】
請求項５記載の発明は、請求項１ないし４の何れか一記載の偏光分離素子において、前記光学的異方性膜は有機複屈折膜である。
【００２９】
従って、光学的異方性膜として高分子からなる有機複屈折膜を用いているので、当該偏光分離素子の作製が容易となり、かつ、その材料も低コストで済む。
【００３０】
請求項６記載の発明は、請求項１ないし５の何れか一記載の偏光分離素子において、前記光学的異方性膜の常光線方向屈折率と異常光線方向屈折率との何れか一方の屈折率と、当該光学的異方性膜に形成された凹凸状の前記回折格子を埋める樹脂の屈折率とが同一である。
【００３１】
従って、回折格子としての性能が向上し、偏光分離度が向上する。
【００３２】
請求項７記載の発明は、請求項１ないし６の何れか一記載の偏光分離素子において、一対の前記光学的透明基板のうちの少なくとも一方は、その光入射面若しくは光出射面の少なくとも一方に反射防止膜が施された光学的透明基板である。
【００３３】
従って、反射防止膜を光入射面又は光出射面に備えることにより、透過率が向上する。
【００３４】
請求項８記載の発明は、請求項１ないし７の何れか一記載の偏光分離素子において、前記光学的透明基板と前記光学的異方性材料とを接着するために用いられる接着剤は、感光性を有するエポキシ系接着剤、アクリル系接着剤又はゴム系接着剤である。
【００３５】
従って、接着層として紫外線硬化型樹脂のように感光性を有する樹脂、さらには、その樹脂として光学的異方性膜の応力を緩和させる効果を持つ弾力性の強いエポキシ系接着剤、アクリル系接着剤又はゴム系接着剤を用いることにより、タクトを上昇させ得る上に、当該偏光分離素子内部に発生する応力を緩和させることができ、素子の信頼性が向上する。
【００３６】
請求項９記載の発明のホログラムレーザユニットは、発光素子と、受光素子と、前記発光素子から発せられたレーザ光を透過し光ディスク側からの戻り光を前記受光素子側に回折させる請求項１ないし８の何れか一記載の偏光分離素子と、を一体に備える。
【００３７】
従って、請求項１ないし８の何れか一記載の偏光分離素子を備えることにより、請求項１ないし８の何れか一記載の発明の作用を奏するホログラムレーザユニットを提供できる。
【００３８】
請求項１０記載の発明の光ピックアップ装置は、請求項９記載のホログラムレーザユニットと、このホログラムレーザユニットの発光素子から発せられたレーザ光を対物レンズに集光させる対物レンズと、を備える。
【００３９】
従って、請求項９記載のホログラムレーザユニット、即ち、請求項１ないし８の何れか一記載の偏光分離素子を備えることにより、請求項１ないし８の何れか一記載の発明の作用を奏する光ピックアップ装置を提供できる。
【００４０】
請求項１１記載の発明の偏光分離素子の作製方法は、ウェハー状の透明基板に素子サイズに合わせて複数本の溝を形成する工程と、ウェハー状の前記透明基板を前記溝が回折格子側となるように配置させ前記溝部分を含めて接着剤を充填する工程を含み複数の偏光分離素子分を一体に有するウェハー状の複数偏光分離素子体を作製する工程と、このウェハー状の前記複数偏光分離素子体を前記溝部分でダイシングすることにより各偏光分離素子に切り分ける工程と、を有する。
【００４１】
従って、製造段階において、各偏光分離素子を構成する光学的透明基板に或る深さで複数本の溝が形成された透明基板を用い、その溝側を光学的異方性膜に対向させる形で使用し当該溝部分を含めて接着剤を充填して作製されたウェハー状の複数偏光分離素子体から各偏光分離素子に切り分けるために溝部分でダイシングすることにより形成された段差を各々の偏光分離素子が有し、当該溝に充填された接着層がそのまま段差部分に充填された形で残るので、最終的にウェハー基板から各素子に切断された際にはダイシングによる製造工程を経た場合の光学的透明基板等のチッピングが光学的異方性膜とは積層方向において離れた位置で生ずることとなり、チッピングにより素子が剥がれるなどの影響を低減させることができる上に、当該偏光分離素子の側面の一部に接着層が形成されることとなり、光学的異方性膜の材料の剥がれが抑制され、従来の偏光分離素子と比較して、素子としての信頼性を大きく向上する。
【００４２】
【発明の実施の形態】
本発明の第一の実施の形態を図１ないし図３に基づいて説明する。図１は、本実施の形態の偏光分離素子１の素子構造例を示す原理的な断面図である。本実施の形態の偏光分離素子１の断面構造は、基本的には、図１１に示した偏光分離素子１００の断面構造と同様であり、上層から順に、上部透明基板２（ＢＫ７、厚さ：１．０ｍｍ）、接着層３Ａ（アクリル系接着剤、厚さ：０．０３ｍｍ）、λ／４板４（厚さ：０．１ｍｍ）、接着層３Ｂ（エポキシ系紫外線硬化型樹脂、屈折率１．５８、厚さ：０．０４ｍｍ）、光学的異方性膜としての有機複屈折膜５（異常光線方向屈折率１．５８、常光線方向屈折率１．６７、厚さ：０．１ｍｍ）、接着層３Ｃ（エポキシ系紫外線硬化型樹脂、厚さ：０．０３ｍｍ）、下部透明基板６（ＢＫ７、厚さ：１．０ｍｍ）の積層構造として構成されている。
【００４３】
有機複屈折膜５には、凹凸状の回折格子７（格子深さ４μｍ、ピッチ２μｍ、Ｐ偏光透過率約９８％、Ｓ偏光透過率約１％、１次回折光回折効率約４０％）が形成されており、その溝を接着層３Ｂが埋める構造になっている。一対の光学的透明基板としての上部透明基板２の上面（光出射面）、下部透明基板６の下面（光入射面）には各々反射防止膜（図示せず）が施されている。また、一対の透明基板２，６はその周辺部において、中央部などの厚みと比較して厚みが０．５ｍｍ程薄くなっており、回折格子７側に対して凸状となるようにその周辺に段差８を有する構造とされている。また、接着層３Ａ，３Ｃはこの段差８部分まで充填されることにより、接着層３Ａ，３Ｃの端部（周辺部）の厚みは、中央部などの厚みと比較して０．５ｍｍ程厚くなっている。つまり、本実施の形態の偏光分離素子１は、基本的には偏光分離素子１００と同様の素子断面構造を有するが、その素子周辺部構造が異なる構造として作製されている。
【００４４】
ここに、本実施の形態の偏光分離素子１の作製では、透明基板２と接着層３Ａ、接着層３Ｃと透明基板６の間で各々チッピングが生じている。図２は、チッピングによる欠けを誇張して模式的に示しており、その一部を点線による円で示している。チッピングによる欠けは有機複屈折膜５よりも鉛直方向に約０．５ｍｍ離れた箇所で生じており、透明基板２，６や接着層３Ａ，３Ｃの欠けに起因する有機複屈折膜５の剥がれが低減することとなる。また、当該偏光分離素子１の側面に段差８部分に充填された接着層３Ａ，３Ｃにより高さ約１ｍｍの樹脂層が形成されているため、有機複屈折膜５の応力は緩和され、従来の偏光分離素子１００と比較して、素子としての信頼性が非常に高いものとなる。
【００４５】
このような偏光分離素子１の作製方法を以下に説明する。
【００４６】
（ａ） 直径１００ｍｍ、厚さ１．０ｍｍのショット製光学ガラスＢＫ７からなる透明基板（ウェハー状透明基板１１）の反射防止膜が施されていない面に、厚さ１．０ｍｍのダイシングブレードを用いてライン間隔５．７ｍｍ、切削深さ０．５ｍｍで図２（ａ）に示すように縦横各１２ラインの溝１２を切削した。この結果、図２（ｂ）に示すように透明基板１１に一定間隔５．７ｍｍで深さ０．５ｍｍの溝１２が縦横に各１２本作製されたものである。なお、図２（ａ）はウェハーとしての透明基板１１を溝切削する様子を真上から見た状態で示す図であり、図２（ｂ）はダイシングにより得られた透明基板１１の正面図である。図２（ａ）（ｂ）の何れも溝１２の本数は簡略化して記している。このような透明基板１１を透明基板２，６用として２枚作製した。
【００４７】
（ｂ） その後、作製された透明基板１１を流水で洗浄し、オーブン中に数時間放置して乾燥させた。
【００４８】
（ｃ） 溝１２用のラインの切削が行われたウェハー状の透明基板１１の切削が行われた面を表面に紫外線硬化型樹脂（接着層３Ｃ）を滴下し、一定膜厚に引伸ばした後に、直径８０ｍｍの有機複屈折膜５を貼り付け、高圧水銀灯によって紫外線を照射し、接着層を硬化させた。
【００４９】
（ｄ） 透明基板１１に貼付された有機複屈折膜５表面にフォトリソグラフィー、ドライエッチングによって回折格子７を形成した。
【００５０】
（ｅ） 工程（ａ）で作製された他方の透明基板１１を溝１２のラインが切削された面に、アクリル系接着剤（接着層３Ａ）を用いてλ／４板４を貼り付けた。
【００５１】
（ｆ） 工程（ｄ）で作製された基板１１を回折格子７が形成された面を表面にして、平面ステンレス台に固定し、紫外線硬化型樹脂（接着層３Ｂ）を滴下した。この樹脂が滴下されている面に、工程（ｅ）で作製された基板１１を、λ／４板４を下側にして貼り付けられるように一定圧力を加え、滴下した紫外線硬化型樹脂の膜厚が位置に依らず一定になるように広げた。この状態で保持し、上部から高圧水銀灯によって紫外線を照射し、接着層を硬化させた。
【００５２】
（ｇ） 工程（ｆ）により作製されたウェハー状の偏光分離素子（複数偏光分離素子体１３）をダイシングテープに固定し、工程（ａ）で用いたダイシングブレードよりも粒度が小さく、厚さ０．３ｍｍのダイシングブレードを用いてライン間隔５．７ｍｍで、図３に示すように、基板に形成されている切り目の線（ダイシングライン）の中央（溝１２の中央）を切削し、各偏光分離素子１に切削した。図３は工程（ｆ）により作製されたウェハー状の偏光分離素子（複数偏光分離素子体１３）の断面図である。工程（ａ）により上部と下部の透明基板１１（２，６）に形成された幅約１ｍｍの溝１２に接着層３Ａ，３Ｃの接着剤が埋め込まれている形になっている。各素子１に切り分ける際には、工程（ａ）で用いたダイシングブレードの厚さよりも小さい厚さのダイシングブレードを用いて切削するため、切削後には透明基板２，６の周囲に段差８が形成され、この段差８部分にまで接着剤が充填されることで接着層３Ａ，３Ｃによって偏光分離素子１の側面に高さ約１ｍｍの樹脂層が形成される。
【００５３】
（ｈ） その後、ダイシングテープ全体に紫外線を照射して、テープから各素子１を剥離した。このようにして断面図が図１となる偏光分離素子１を得た。
【００５４】
従来の偏光分離素子１００では、チッピングにより素子が剥がれるなど影響は大きかったが、本実施の形態による偏光分離素子１では、チッピングによる欠けは有機複屈折膜５よりも鉛直方向（膜厚方向）に約０．５ｍｍ離れた箇所で生じるため、透明基板２，６や接着層３Ａ，３Ｃの欠けに起因する有機複屈折膜５の剥がれを低減できる。また、段差８部分に充填された接着層３Ａ，３Ｃにより偏光分離素子１の側面に高さ約１ｍｍの樹脂層が形成されることにより、有機複屈折膜５の剥がれは抑制され、従来の偏光分離素子１００と比較して、素子としての信頼性が大きく向上する。
【００５５】
本発明の第二の実施の形態を図４及び図５に基づいて説明する。第一の実施の形態で示した部分と同一部分は同一符号を用いて示し、説明も省略する（以降の実施の形態でも同様とする）。図４は、本実施の形態の偏光分離素子２０の素子構造例を示す原理的な断面図である。本実施の形態の偏光分離素子２０の断面構造は、基本的には、図１に示した偏光分離素子１の断面構造と同様であり、上層から順に、上部透明基板２、接着層３Ａ、λ／４板４、接着層３Ｂ、有機複屈折膜５、接着層３Ｃ、下部透明基板６の積層構造として構成されているが、図１の場合と異なり、透明基板６側のみがその周辺において、中央などの厚みと比較して厚みが０．５ｍｍ程薄くなっており、回折格子７側に対して凸状となるようにその周辺に段差８を有する構造とされている。また、接着層３Ｃはこの段差８部分まで充填されることにより、接着層３Ｃの端部（周辺部）の厚みは、中央部などの厚みと比較して０．５ｍｍ程厚くなっている。一方、透明基板２、接着層３Ａ側は偏光分離素子１００の場合と同様とされている。つまり、本実施の形態の偏光分離素子２０も、基本的には偏光分離素子１００と同様の素子断面構造を有するが、その素子周辺部構造が異なる構造として作製されている。
【００５６】
本実施の形態の偏光分離素子２０の作製では、上部透明基板２と接着層３Ａ、接着層３Ｃと下部透明基板６の間でチッピングが生じている。チッピングによる欠けを模式的に図４では示しており、その一部を点線による円で示している。チッピングによる欠けは有機複屈折膜５よりも鉛直方向に約０．５ｍｍ下（下部透明基板６側）の箇所で生じており、下部透明基板６や接着層３Ｃの欠けに起因する有機複屈折膜５の剥がれが低減されている。また、偏光分離素子２０の側面に接着層３Ｃにより高さ約０．５ｍｍの樹脂層が形成されているため、有機複屈折膜５の応力は緩和され、従来の偏光分離素子１００と比較して、素子としての信頼性が高い。
【００５７】
本実施の形態の偏光分離素子２０の作製方法を以下に示す。
【００５８】
まず、第一の実施の形態の工程（ａ）による透明基板１１（下部透明基板６用）を１枚だけ作製し、工程（ｂ）（ｃ）（ｄ）を同様に行なう。
【００５９】
（ｅ） 切削などが施されていない透明基板１４（上部透明基板２用）を用意し、反射防止膜が施されていない面に、アクリル系接着剤（接着層３Ａ）を用いてλ／４板４を貼り付ける。
【００６０】
（ｆ） 工程（ｄ）で作製された基板１１を回折格子７が形成された面を表面にして、平面ステンレス台に固定し、紫外線硬化型樹脂（接着層３Ｂ）を滴下した。この樹脂が滴下されている面に、工程（ｅ）で作製された基板１４のλ／４板４側が平行に貼り付けられるように一定圧力を加え、滴下した紫外線硬化型樹脂の膜厚が位置に依らず一定になるように広げた。この状態で保持し、上部から高圧水銀灯によって紫外線を照射し、接着層を硬化させた。
【００６１】
（ｇ） 工程（ｆ）により作製された基板（複数偏光分離素子体１５）をダイシングテープに固定した。
【００６２】
（ｈ） 上部透明基板ウェハー１４には切り目（溝１２）は入っていないが、透明であるため、有機複屈折膜５や接着層３Ａ，３Ｂ，３Ｃが無い端部で下部透明基板ウェハー１１の切り目（溝１２）の箇所を見て、ダイシングブレードの切削する位置を調整した。
【００６３】
（ｉ） 工程（ａ）で用いたダイシングブレードよりも粒度が小さく、厚さ０．３ｍｍのダイシングブレードを用いてライン間隔５．７ｍｍで、図５に示すように、下部透明基板ウェハー１１に形成されている切り目の線の中央（溝１２の中央）を切削し各素子２０に切削した。図５は工程（ｆ）により作製されたウェハー状の偏光分離素子（複数偏光分離素子体１５）の断面図である。工程（ａ）により下部透明基板ウェハ１１に形成された幅約１ｍｍの溝１２に接着層３Ｃの接着剤が埋め込まれている形になっていて、工程（ａ）で用いたダイシングブレードの厚さよりも薄い厚さのダイシングブレードを用いて切削するため、切削後には下部透明基板６の周囲に段差８が形成され、この段差８部分にも接着剤が充填されて偏光分離素子２０の下部透明基板６の側面に高さ約０．５ｍｍの樹脂層が形成される。
【００６４】
なお、工程（ｈ）及び工程（ｉ）では、作製されたウェハーの上下を逆にし、下部透明基板下面を上面としてダイシングを行ってもよい。
【００６５】
（ｊ） その後、ダイシングテープ全体に紫外線を照射して、テープから各素子１１を剥離した。このようにして断面図が図４となる偏光分離素子２０を得た。
【００６６】
従来の偏光分離素子１００では、チッピングにより素子が剥がれるなど影響は大きかったが、本実施の形態による偏光分離素子２０では、下部透明基板６と接着層３Ｃの間のチッピングによる欠けは有機複屈折膜５よりも鉛直方向に約０．５ｍｍ下（下部透明基板６側）の箇所で生じるため、下部透明基板６や接着層３Ｃの欠けに起因する有機複屈折膜５の剥がれを低減させることができる。また、偏光分離素子２０の側面に高さ約０．５ｍｍの樹脂層が形成されることにより、有機複屈折膜５の剥がれが抑制され、従来の偏光分離素子１００と比較して、素子としての信頼性が向上する。
【００６７】
本発明の第三の実施の形態を図６及び図７に基づいて説明する。図６は、本実施の形態の偏光分離素子２１の素子構造例を示す原理的な断面図である。本実施の形態の偏光分離素子２１の断面構造は、基本的には、図１に示した偏光分離素子１の断面構造と同様であるが、上層から順に、上部透明基板２、接着層３Ｂ、有機複屈折膜５、接着層３Ｃ、下部透明基板６の積層構造として構成されており、接着層３Ａ及びλ／４板４を含まない構造とされている。また、図１の場合と異なり、透明基板２側のみがその周辺部において、中央部などの厚みと比較して厚みが０．５ｍｍ程薄くなっており、回折格子７側に対して凸状となるようにその周辺に段差８を有する構造とされている。また、接着層３Ｂはこの段差８部分まで充填されることにより、接着層３Ｂの端部（周辺部）の厚みは、中央部などの厚みと比較して０．５ｍｍ程厚くなっている。一方、透明基板６、接着層３Ｃ側は偏光分離素子１００の場合と同様とされている。つまり、本実施の形態の偏光分離素子２１も、基本的には偏光分離素子１００と同様の素子断面構造を有するが、その素子周辺部構造が異なる構造として作製されている。
【００６８】
本実施の形態による偏光分離素子２１の作製では、上部透明基板２と接着層３Ｂ、接着層３Ｃと下部透明基板６の間でチッピングが生じている。チッピングによる欠けを模式的に図６では示しており、その一部を点線による円で示している。チッピングによる欠けは有機複屈折膜５よりも鉛直方向に約０．５ｍｍ上（上部透明基板２側）の箇所で生じており、上部透明基板２や接着層３Ｂの欠けに起因する有機複屈折膜５の剥がれを低減されている。また、偏光分離素子２１の側面に接着層３Ｂにより高さ約０．５ｍｍの樹脂層が形成されているため、有機複屈折膜５の応力は緩和され、従来の偏光分離素子１００と比較して、素子としての信頼性が高い。
【００６９】
本実施の形態の偏光分離素子２１の作製方法を以下に示す。
【００７０】
まず、第一の実施の形態の工程（ａ）による透明基板１１（上部透明基板２用）を１枚だけ作製し、工程（ｂ）を同様に行う。
【００７１】
（ｃ） 切削などが施されていない透明基板１６（下部透明基板６用）を用意し、反射膜が施されていない面に紫外線硬化型樹脂（接着層３Ｃ）を滴下し、一定膜厚に引伸ばした後に、直径８０ｍｍの有機複屈折膜５を貼付し、高圧水銀灯によって紫外線を照射し、接着剤を硬化させた。
【００７２】
（ｄ） 透明基板１６に貼付された有機複屈折膜５表面にフォトリソグラフィー、ドライエッチングによって回折格子７を形成する。
【００７３】
（ｅ） 工程（ｄ）で作製された基板１６を回折格子７が形成された面を表面にして、平面ステンレス台に固定し、紫外線硬化型樹脂（接着層３Ｂ）を滴下した。この樹脂が滴下されている面に、工程（ａ）及び工程（ｂ）で作製された基板１１を溝１２が形成されている面を下面にして貼り合わせ、一定圧力を加え、滴下した紫外線硬化型樹脂の膜厚が位置に依らず一定になるように広げた。この状態で保持し、上部から高圧水銀灯によって紫外線を照射し、接着層を硬化させた。
【００７４】
（ｆ） 工程（ｅ）により作製された基板（複数偏光分離素子体１７）をダイシングテープに固定した。
【００７５】
（ｇ） 工程（ａ）で用いたダイシングブレードよりも粒度が小さく、厚さ０．３ｍｍのダイシングブレードを用いてライン間隔５．７ｍｍで、図７に示すように、上部透明基板１１に形成されている切り目の線の中央（溝１２の中央）を切削し各素子２１に切削した。図７は工程（ｅ）により作製されたウェハー状の偏光分離素子（複数偏光分離素子体１７）の断面図である。工程（ａ）により上部透明基板１１に形成された幅約１ｍｍの溝１２に接着層３Ａの接着剤が埋め込まれている形になっていて、工程（ａ）で用いたダイシングブレードの厚さよりも小さい厚さのダイシングブレードを用いて切削するため、切削後には上部透明基板２の周囲に段差８が形成され、この段差８部分にも接着剤が充填されて偏光分離素子２１の下部透明基板２の側面に高さ約０．５ｍｍの樹脂層が形成される。
【００７６】
（ｈ） その後、ダイシングテープ全体に紫外線を照射して、テープから各素子２１を剥離した。
【００７７】
このようにして断面図が図６となる偏光分離素子２１を得た。従来の偏光分離素子１００では、チッピングにより素子が剥がれるなど影響は大きかったが、本実施の形態による偏光分離素子２１では、上部透明基板２と接着層３Ｂの間のチッピングによる欠けは有機複屈折膜５よりも鉛直方向に約０．５ｍｍ上の箇所で生じるため、上部透明基板２や接着層３Ｂの欠けに起因する有機複屈折膜５の剥がれを低減させることができる。また、偏光分離素子２１の側面に接着層３Ｂによる高さ約０．５ｍｍの樹脂層が形成されることにより、有機複屈折膜５の剥がれは抑制され、従来の偏光分離素子１００と比較して、素子としての信頼性を向上できる。
【００７８】
本発明の第四の実施の形態を図８及び図９に基づいて説明する。図８は、本実施の形態の偏光分離素子３１の素子構造例を示す原理的な断面図である。本実施の形態の偏光分離素子３１の断面構造は、基本的には、図１に示した偏光分離素子１の断面構造と同様であるが、上層から順に、上部透明基板２、接着層３Ｂ、有機複屈折膜５、接着層３Ｃ、下部透明基板６の積層構造として構成されており、接着層３Ａ及びλ／４板４を含まない構造とされている。後は、図１の場合と同様であり、一対の透明基板２，６はその周辺部において、中央部などの厚みと比較して厚みが０．５ｍｍ程薄くなっており、回折格子７側に対して凸状となるようにその周辺に段差８を有する構造とされている。また、接着層３Ｂ，３Ｃはこの段差８部分まで充填されることにより、接着層３Ｂ，３Ｃの端部（周辺部）の厚みは、中央部などの厚みと比較して０．５ｍｍ程厚くなっている。つまり、本実施の形態の偏光分離素子３１は、基本的には偏光分離素子１００と同様の素子断面構造を有するが、その素子周辺部構造が異なる構造として作製されている。なお、本実施の形態の接着層３Ｂ，３Ｃとしては、弾性力の強い接着剤が用いられている。
【００７９】
本実施の形態による偏光分離素子３１の作製では、上部透明基板２と接着層３Ｂ、接着層３Ｃと下部透明基板６の間でチッピングが生じている。チッピングによる欠けを模式的に図８では示しており、その一部を点線による円で示している。チッピングによる欠けは有機複屈折膜５よりも鉛直方向に約０．５ｍｍ離れた箇所で生じており、透明基板２，６や接着層３Ｂ，３Ｃの欠けに起因する有機複屈折膜５の剥がれを低減されている。また、偏光分離素子３１の側面に高さ約１ｍｍの樹脂層が形成されているため、有機複屈折膜５の応力は緩和され、従来の偏光分離素子１００と比較して、素子としての信頼性が非常に高い。
【００８０】
本実施の形態の偏光分離素子３１の作製方法としては、基本的には、第一の実施の形態の偏光分離素子１の作製方法に準ずればよく、工程（ｅ）を省略し、工程（ｆ）において、工程（ｄ）で作製された基板１１を回折格子７が形成された面を表面にして、平面ステンレス台に固定し、紫外線硬化型樹脂（接着層３Ｂ）を滴下した。この樹脂が滴下されている面に、溝１２が形成されている他方の基板１１を、溝１２側を下側にして貼り付けられるように一定圧力を加え、滴下した紫外線硬化型樹脂の膜厚が位置に依らず一定になるように広げた。この状態で保持し、上部から高圧水銀灯によって紫外線を照射し、接着層を硬化させ、その後、工程（ｆ）〜（ｈ）を行えばよい。このようにして断面図が図８となる偏光分離素子３１が作製される。
【００８１】
このような偏光分離素子３１を用いて図１０に示すようなホログラムレーザユニット４１及び光ピックアップ装置５１を構成することができる。まず、ホログラムレーザユニット４１は、半導体レーザ４２と受光素子（フォトダイオード）４３とが共通のステム４４上にマウントされたユニット本体４５のキャップ４６上の実装位置に水平に位置調整した偏光分離素子３１の４隅を接着剤４７により固定することにより構成されている。光ピックアップ装置５１はこのようなホログラムレーザユニット４１とコリメートレンズ５２とλ／４板５３と対物レンズ５４とを組合せることにより構成されている。
【００８２】
即ち、半導体レーザ４２から発せられた光は、光ディスク５５で反射され、対物レンズ５４等の光学系を介してホログラムレーザユニット４１に返される。この際に、光ディスク５５からの反射光は偏光分離素子３１の回折格子７で回折光が分離され、ホログラムレーザユニット４１の受光素子４３にて受光される。本実施の形態の場合の偏光分離素子３１はλ／４板４を含まない構成であるため、コリメートレンズ５２と対物レンズ５４との間にλ／４板５３が設置されている。
【００８３】
前述した工程（ａ）〜（ｈ）により作製された偏光分離素子３１を用いてこのような光ピックアップ装置５１を作製する方法を以下に説明する。
【００８４】
（ｉ） 把持ハンドが備えられたホログラム実装装置を用いて、半導体レーザ４２と受光素子（フォトダイオード）４３が共通のステム４４上にマウントされているユニット本体４５のキャップ４６の実装位置に偏光分離素子３１を水平に位置調整した。
【００８５】
（ｊ） 偏光分離素子３１の側面端部の下４隅にディスペンサを用いて素子固定接着剤４７として紫外線硬化型樹脂を塗布し、紫外線を照射して本固定した。
【００８６】
（ｋ） 光学調整されたコリメートレンズ５２、対物レンズ５４を用いて、図１０に示すような光ピックアップ光学系を形成した。
【００８７】
本実施の形態の光ピックアップ装置５１では、レーザ光が照射される偏光分離素子３１の信頼性が光ピックアップ装置５１全体の信頼性に大きく影響するが、前述した如く信頼性の向上した偏光分離素子３１を用いることにより信頼性の高い光ピックアップ装置となる。
【００８８】
以上、本発明を説明するために幾つかの実施の形態を説明したが、本発明はこれらの実施の形態に留まることなく応用できることは言うまでもない。例えば、第四の実施の形態においては、λ／４板５を含まない構造の偏光分離素子３１を作製し、光ピックアップ装置５１を組む際にコリメートレンズ５２及び対物レンズ５４の間にλ／４板５３を挟む構成としたが、第一及び第二の実施の形態において、λ／４板５を含まない構造の偏光分離素子１，１１を作製し、光ピックアップ装置５１を組む際にコリメートレンズ５２及び対物レンズ５４の間にλ／４板５３を挟む構成としてもよい。また、第一の実施の形態では、接着層３Ａとしてアクリル系粘着剤、接着層３Ｂ，３Ｃとしてエポキシ系接着剤を用いたが、感光性であり、弾力性の強い接着剤であれば組成成分は特に限定されるものではない。
【００８９】
【発明の効果】
請求項１記載の発明の偏光分離素子によれば、光学的透明基板が回折格子側に対して凸状となるようにその周辺に段差を有し、当該光学的透明基板に接する接着層が段差部分にも充填されているので、ダイシング等による製造工程を経た場合の光学的透明基板等のチッピングが光学的異方性膜とは積層方向において離れた位置で生ずることとなり、チッピングにより素子が剥がれるなどの影響を低減させることができる上に、当該偏光分離素子の側面の一部にも接着層が連続して形成されることとなり、光学的異方性膜の材料の剥がれが抑制され、従来の偏光分離素子と比較して、素子としての信頼性を大きく向上させることができる。
【００９０】
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の偏光分離素子において、一対の光学的透明基板の何れか一方にのみ段差を有して当該段差にも接着剤が充填されている素子構造の場合にも、当該段差を有する光学的透明基板側に関して光学的異方性膜に対するチッピングによる剥がれの影響を低減させることができる。
【００９１】
請求項３記載の発明によれば、請求項１記載の偏光分離素子において、一対の光学的透明基板の両方の各々に段差を有して各々の段差にも接着剤が充填されている素子構造であるので、ダイシング等による製造工程を経た場合の光学的透明基板等のチッピングが何れも光学的異方性膜とは積層方向において離れた位置で生ずることとなり、チッピングにより素子が剥がれるなどの影響を確実に低減させることができる上に、当該偏光分離素子の側面の一部に接着層が形成されることとなり、光学的異方性膜の材料の剥がれが抑制され、従来の偏光分離素子と比較して、素子としての信頼性を大きく向上させることができる。
【００９２】
請求項４記載の発明によれば、請求項１ないし３の何れか一記載の偏光分離素子において、製造段階において、当該偏光分離素子を構成する光学的透明基板に或る深さで複数本の溝が形成された透明基板を用い、その溝側を光学的異方性膜に対向させる形で使用し当該溝部分を含めて接着剤を充填して作製されたウェハー状の複数偏光分離素子体から各偏光分離素子に切り分けるために溝部分でダイシングすることにより形成された段差を各々の偏光分離素子が有し、当該溝に充填された接着層がそのまま段差部分に充填された形で残るので、最終的にウェハー基板から各素子に切断された際にはダイシングによる製造工程を経た場合の光学的透明基板等のチッピングが光学的異方性膜とは積層方向において離れた位置で生ずることとなり、チッピングにより素子が剥がれるなどの影響を低減させることができる上に、当該偏光分離素子の側面の一部に接着層が形成されることとなり、光学的異方性膜の材料の剥がれが抑制され、従来の偏光分離素子と比較して、素子としての信頼性を大きく向上させることができる。
【００９３】
請求項５記載の発明によれば、請求項１ないし４の何れか一記載の偏光分離素子において、光学的異方性膜として高分子からなる有機複屈折膜を用いているので、当該偏光分離素子の作製を容易にすることができ、かつ、材料的にも低コスト化を図ることができる。
【００９４】
請求項６記載の発明によれば、請求項１ないし５の何れか一記載の偏光分離素子において、回折格子としての性能を向上させ、偏光分離度を向上させることができる。
【００９５】
請求項７記載の発明によれば、請求項１ないし６の何れか一記載の偏光分離素子において、反射防止膜を光入射面又は光出射面に備えるので、透過率を向上させることができる。
【００９６】
請求項８記載の発明によれば、請求項１ないし７の何れか一記載の偏光分離素子において、接着層として紫外線硬化型樹脂のように感光性を有する樹脂、さらには、その樹脂として光学的異方性膜の応力を緩和させる効果を持つ弾力性の強いエポキシ系接着剤、アクリル系接着剤又はゴム系接着剤を用いることにより、タクトを上昇させ得る上に、当該偏光分離素子内部に発生する応力を緩和させることができ、素子の信頼性が向上する。
【００９７】
請求項９記載の発明によれば、請求項１ないし８の何れか一記載の偏光分離素子を備えることにより、請求項１ないし８の何れか一記載の発明の効果を奏するホログラムレーザユニットを提供することができる。
【００９８】
請求項１０記載の発明によれば、請求項９記載のホログラムレーザユニット、即ち、請求項１ないし８の何れか一記載の偏光分離素子を備えることにより、請求項１ないし８の何れか一記載の発明の効果を奏する光ピックアップ装置を提供することができる。
【００９９】
請求項１１記載の発明によれば、製造段階において、各偏光分離素子を構成する光学的透明基板に或る深さで複数本の溝が形成された透明基板を用い、その溝側を光学的異方性膜に対向させる形で使用し当該溝部分を含めて接着剤を充填して作製されたウェハー状の複数偏光分離素子体から各偏光分離素子に切り分けるために溝部分でダイシングすることにより形成された段差を各々の偏光分離素子が有し、当該溝に充填された接着層がそのまま段差部分に充填された形で残るので、最終的にウェハー基板から各素子に切断された際にはダイシングによる製造工程を経た場合の光学的透明基板等のチッピングが光学的異方性膜とは積層方向において離れた位置で生ずることとなり、チッピングにより素子が剥がれるなどの影響を低減させることができる上に、当該偏光分離素子の側面の一部に接着層が形成されることとなり、光学的異方性膜の材料の剥がれが抑制され、従来の偏光分離素子と比較して、素子としての信頼性を大きく向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施の形態の偏光分離素子の素子構造例を示す原理的な断面図である。
【図２】（ａ）はウェハーとしての透明基板を溝切削する様子を真上から見た状態で示す平面図、（ｂ）はダイシングにより得られた透明基板の正面図である。
【図３】複数偏光分離素子体を示す断面図である。
【図４】本発明の第二の実施の形態の偏光分離素子の素子構造例を示す原理的な断面図である。
【図５】複数偏光分離素子体を示す断面図である。
【図６】本発明の第三の実施の形態の偏光分離素子の素子構造例を示す原理的な断面図である。
【図７】複数偏光分離素子体を示す断面図である。
【図８】本発明の第四の実施の形態の偏光分離素子の素子構造例を示す原理的な断面図である。
【図９】複数偏光分離素子体を示す断面図である。
【図１０】光ピックアップ装置の構成例を示す光学系構成図である。
【図１１】従来の偏光分離素子の素子構造例を示す原理的な断面図である。
【図１２】そのダイシング工程を示す平面図である。
【図１３】界面での剥離の様子を誇張して示す正面図である。
【図１４】ダイシング処理を示す工程図である。
【符号の説明】
１ 偏光分離素子
２ 光学的透明基板
３ 接着層
５ 有機複屈折膜、光学的異方性膜
６ 光学的透明基板
７ 回折格子
８ 段差
１１
１１ 透明基板
１２ 溝
２０，２１，３１ 偏光分離素子
４１ ホログラムレーザユニット
４２ 発光素子
４３ 受光素子
５４ 対物レンズ

Claims (11)

1. 凹凸状の回折格子を有する光学的異方性膜を一対の光学的透明基板で挟んだ構造の偏光分離素子において、
   前記光学的透明基板が前記回折格子側に対して凸状となるようにその周辺に段差を有し、当該光学的透明基板に接する接着層が前記段差部分にも充填されていることを特徴とする偏光分離素子。
2. 前記段差は、一対の前記光学的透明基板の何れか一方に有することを特徴とする請求項１記載の偏光分離素子。
3. 前記段差は、一対の前記光学的透明基板の両方に各々有することを特徴とする請求項１記載の偏光分離素子。
4. 前記段差は、複数本の溝が形成された透明基板を用い、前記溝を回折格子側に配置させ当該溝部分を含めて接着剤を充填して作製されたウェハー状の複数偏光分離素子体から各偏光分離素子に切り分けるために前記溝部分でダイシングすることにより形成されることを特徴とする請求項１ないし３の何れか一記載の偏光分離素子。
5. 前記光学的異方性膜は有機複屈折膜であることを特徴とする請求項１ないし４の何れか一記載の偏光分離素子。
6. 前記光学的異方性膜の常光線方向屈折率と異常光線方向屈折率との何れか一方の屈折率と、当該光学的異方性膜に形成された凹凸状の前記回折格子を埋める樹脂の屈折率とが同一であることを特徴とする請求項１ないし５の何れか一記載の偏光分離素子。
7. 一対の前記光学的透明基板のうちの少なくとも一方は、その光入射面若しくは光出射面の少なくとも一方に反射防止膜が施された光学的透明基板であることを特徴とする請求項１ないし６の何れか一記載の偏光分離素子。
8. 前記光学的透明基板と前記光学的異方性材料とを接着するために用いられる接着剤は、感光性を有するエポキシ系接着剤、アクリル系接着剤又はゴム系接着剤であることを特徴とする請求項１ないし７の何れか一記載の偏光分離素子。
9. 発光素子と、
   受光素子と、
   前記発光素子から発せられたレーザ光を透過し光ディスク側からの戻り光を前記受光素子側に回折させる請求項１ないし８の何れか一記載の偏光分離素子と、を一体に備えることを特徴とするホログラムレーザユニット。
10. 請求項９記載のホログラムレーザユニットと、
    このホログラムレーザユニットの発光素子から発せられたレーザ光を対物レンズに集光させる対物レンズと、
    を備えることを特徴とする光ピックアップ装置。
11. ウェハー状の透明基板に素子サイズに合わせて複数本の溝を形成する工程と、
    ウェハー状の前記透明基板を前記溝が回折格子側となるように配置させ前記溝部分を含めて接着剤を充填する工程を含み複数の偏光分離素子分を一体に有するウェハー状の複数偏光分離素子体を作製する工程と、
    このウェハー状の前記複数偏光分離素子体を前記溝部分でダイシングすることにより各偏光分離素子に切り分ける工程と、
    を有する偏光分離素子の作製方法。

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