JPH07235075A - 光ヘッド用回折格子とその作製方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 微細な寸法制御が可能で、大量複製が可能
で、かつ、耐候性が優れている光ヘッド用回折格子とそ
の作製方法。 【構成】 記録媒体のトラックに記録された情報を読み
取りかつそのトラックをトラッキングをするために、入
射光をほぼ０次光及び±１次回折光に分割するための光
ヘッド用回折格子４であって、透明基板３上に紫外線硬
化型樹脂２からなる断面矩形状の繰り返しレリーフパタ
ーンが設けられている回折格子であり、透明基板３と紫
外線硬化型樹脂２の間にシランカップリング層５を有す
る。その作製は、クロムマスクを露光して作製したレジ
ストパターンを複製してなるスタンパ１を２Ｐ（PhotoP
olymerization ）法で複製して作製する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光ヘッド用回折格子と
その作製方法に関し、特に、コンパクトディスク、光カ
ード、光ディスク、光磁気ディスク等に使用される光ピ
ックアップや光ヘッドの部品であって、回折により入射
ビームを３つのビームに分割する回折格子に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１は、従来公知の、光ヘッドの部品と
して回折格子Ｇを用い、レーザダイオードＳからの入射
光を０次光及び±１次光の３ビームＢに分割する３ビー
ム方式のトラッキンングシステムの原理図であり、回折
格子Ｇにより微小角で分割された３ビームＢは、対物レ
ンズＬを通してディスクＤ上にトラックを横切る方向に
微小間隔で隣接する３ビームスポットＳＰを結像し、そ
の３スポットＳＰの像を対物レンズＬ、ビームスプリッ
タＢＳを経て３つの検出部を持つフォトダイオードＰＤ
上に結像し、両側のスポット像の強度から媒体Ｄのトラ
ッキングを行うものである。

【０００３】このような３ビームトラッキング法に用い
られる回折格子としては、０次光と１次回折光との分離
角は、波長７８０ｎｍにおいて、１．８°程度以下が要
求され、それを回折格子のピッチに換算すると、回折の
式から２５μｍ程度以上になる。このような格子間隔の
広い回折格子の作製方法として、以下の方法が提示され
ているが、何れも下記のような欠点を有する。

【０００４】特開昭６１−２８９５４４号のものは、金
型の機械的加工、紫外線硬化型樹脂での複製を行うもの
であるが、金型作製が高価で、金型に傷が付くと、再作
製しなけらばならず、同様の価格が必要になる。また、
金型の機械加工の際、溝深さの制御が難しく、回折効率
の有効範囲が狭い場合には不適な方法である。

【０００５】また、特開昭６３−１９１３２８号のもの
は、ホログラフィック露光で原版作製をするものである
が、２光束干渉法で記録できるピッチは最大２μｍ程度
が限界であり、ピッチが２５μｍを超えるものが要求さ
れる３ビームトラッキンング方式用の回折格子の作製が
困難である。例えば、２光束間の角度をθ、ピッチを
ｄ、波長をλとすると、 θ＝ｓｉｎ^-1（λ／ｄ） であり、３０μｍピッチの場合、θを１．１°にする必
要があるが、これを制御するのは困難である。実際に干
渉し難いし、θが０．１°ずれても、ピッチｄが２μｍ
変わってしまう。また、感光材料として用いられるレジ
ストはγ値が高いため、干渉縞形状の制御が困難であ
る。

【０００６】さらに、特開昭６３−１９１３２８号のも
のは、基板をイオンビームでエッチングして回折格子を
刻むものである。しかし、イオンビーム照射は均一にで
き難く、小サイズ基板にしかエッチングできない、エッ
チング後の面があれて平滑になり難い、工程のサイクル
時間が長い等の問題がある。

【０００７】また、特開平２−１２６２１号のものは、
金型を機械的加工で作製して、それを２Ｐ（PhotoPolym
erization ）法で複製するものである。しかし、金型作
製が高価で、金型に傷が付くと、再作製しなけらばなら
ず、同様の価格が必要になる。また、金型の機械加工の
際、溝深さの制御が難しく、回折効率の有効範囲が狭い
場合には不適な方法である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記のよう
に、一般に知られている３ビームトラッキンング方式に
用いられる光ヘッド用回折格子の問題点を踏まえて、微
細な寸法制御ができ、再作製しやすい原版を作製し、２
Ｐ法により容易に大量複製し、得られた複製品の耐候性
が優れている回折格子とその作製方法を見出して完成さ
れたものであり、したがって、本発明の目的は、微細な
寸法制御が可能で、大量複製が可能で、かつ、耐候性が
優れている光ヘッド用回折格子とその作製方法を提供す
ることである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の光ヘッド用回折格子とその作製方法について、以下
に詳しく説明する。コンパクトディスク等の光記録媒体
のトラッキングを３ビーム法で行う場合、図１に示すよ
うに、光源Ｓからの光が回折格子Ｇにより０次光及び±
１次回折光の３つのビームＢに相互に微小角をなして分
割され、対物レンズＬを通してディスクＤ上のトラック
を横切る方向に微小間隔で隣接する３ビームスポットＳ
Ｐを結像し、その３スポットＳＰの像を対物レンズＬ、
ビームスプリッタＢＳを経て３つの検出部を持つフォト
ダイオードＰＤ上に結像し、両側のスポット像の強度か
ら媒体Ｄのトラッキングを行うものである。

【００１０】この場合、回折格子Ｇのピッチは、波長７
８０ｎｍの光を用いる場合、２５〜３５μｍ、０次光と
１次回折光の分離角は１．８〜１．３°程度が要求さ
れ、かつ、０次光と＋１次回折光、−１次回折光の強度
比は５：１：１程度が有効である（０次光と±１次回折
光全体との比は５：２）。

【００１１】このように分離角が小さく、かつ、分割比
が精密な回折格子は、従来のような原版用金型の機械的
加工、ホログラフィック露光による原版作製、基板のイ
オンビームでエッチングによる加工等によって作製する
ことは困難であり、後記するような本発明の作製方法に
より安定的に作製できることを見出した。

【００１２】そして、上記のような分割比を考慮し、例
えば波長７８０ｎｍの半導体レーザでトラッキングを行
うために、屈折率１．４５〜１．５６、好ましくは１．
４９〜１．５３の材料で、溝深さが２３０〜３５０ｎ
ｍ、好ましくは２５０〜３００ｎｍの回折格子Ｇを作製
し、５：１に近い比率の１次回折光を得ることに成功し
た。

【００１３】回折格子媒質の屈折率をｎとするとき、断
面が矩形の場合、＋１次回折光又は−１次回折光の強度
Ｉは、φ＝２π（ｎ−１）ｄ／λ、ｄ＝レリーフの深
さ、λ＝波長、ｒをデューティー比とすると、 Ｉ＝｜１／２π×（ｃｏｓφ−１＋ｊｓｉｎφ）×｛ｓ
ｉｎ２πｒ＋ｊ（ｃｏｓ２πｒ−１）｝｜² となるので、屈折率ｎが小さいと、レリーフの深さｄが
深くなり、後記の複製をするとき、レリーフの欠けが生
じるので、ナトリウムのｄ線での屈折率ｎ_D が１．４５
以上であることが望ましい。レリーフの深さｄは、計算
から０．２５から０．３５となることが分かった。ま
た、そのピッチに対するレリーフ凸部の幅の比（デュー
ティー比ｒ）については、回折効率を制御する点から、
０．４〜０．６の範囲にあることが望ましく、０．５と
した。なお、デューティー比は、断面を作製し、電子顕
微鏡等で観察することにより測定できる。

【００１４】さらに、レリーフ凸部の断面は、回折効率
の制御から、矩形であるか、又は、その側面の垂直法線
からの傾き角が５°以内であることが望ましい。それ以
上になると、断面パターンが台形になり、所望の回折効
率制御が難しくなる。

【００１５】具体的な回折効率については、例えば波長
７８０±２０ｎｍの０次光が６０〜７０％、＋１次回折
光（及び、−１次回折光）が１０〜１５％であることが
望ましく、０次光強度が７０％を越えると、１次回折光
強度が１０％未満になり、１次回折光に対する０次光の
強度が大きくなりすぎ、トラック位置検出が困難にな
る。また、０次光が６０％未満で１次回折光が１５％以
上の場合も、トラッキングが困難になる。なお、これら
の回折効率は、可視の波長６３３ｎｍの光においては、
０次光がほぼ５０〜６０％、＋１次回折光（及び、−１
次回折光）がほぼ１５〜２０％に相当する。ここで、０
次光、＋１次回折光、−１次回折光の強度割合を加算し
ても１００％にならないのは、高次回折光及び反射光が
あるためである。また、レリーフ面の平滑度に関して
は、３０μｍ以下であることが望ましい。それより大き
いと、回折方向に乱れが生じ、トラック位置検出が困難
になる。

【００１６】次に、図２の工程図を参照にして、このよ
うな本発明の回折格子について説明する。本発明の回折
格子は、表面に所望の矩形断面の凹凸レリーフ模様を有
するスタンパ１とガラス基板３との間に液状の紫外線又
は電子線硬化性樹脂組成物２を充填し、上記硬化性樹脂
組成物２を基板３側又はスタンパ１側から紫外線又は電
子線を照射して硬化させた後、上記スタンパ１を剥離さ
せてなる成形品４であって、上記硬化性樹脂組成部２
が、一部あるいは全部が極性の強いモノマー、オリゴマ
ーあるいは光開始剤等からなっていることを特徴とす
る。

【００１７】本発明において、紫外線により樹脂２を硬
化させる場合は、基板３又はスタンパ１の何れか一方が
透明で紫外線を透過させるものであればよい。電子線に
より硬化させる場合は、何れも透過性である必要はな
い。スタンパ１は、ニッケルスタンパでも後記する樹脂
スタンパ（プラスチック原版）でもよい。

【００１８】基板３に用いるガラスとしては、ソーダガ
ラス、石英ガラス、硼珪酸ガラス、クラウンガラス等が
よく、厚みには依存しないが、薄すぎると、スタンパ１
との剥離時に割れることが多いため、０．５ｍｍ以上の
厚さが好ましい。

【００１９】本発明に用いられる樹脂２としては、一般
的な紫外線硬化型、電子線硬化型樹脂（モノマー、オリ
ゴマーあるいは光開始剤からなる。）に極性が強く、低
粘度であるＮ−ビニル−２−ピロリドン、テトラヒドロ
フルフリルアクリレート、テトラヒドロフルフリルメタ
クリレート等を添加したもの、あるいは、樹脂全体が上
記の極性が強い樹脂からなるものがある。その際、樹脂
２は低粘度である方が気泡が混入し難く、欠陥率が低
く、歩留りの高い複製ができるので好ましい。また、樹
脂２の成形後の厚さは、５μｍ〜３０μｍの範囲になる
のが好ましい。この厚さが５μｍより薄いと、極低粘度
の樹脂が必要になるが、粘度が低すぎると、上記のよう
な複製が困難になる。一方、厚さが３０μｍより厚い
と、樹脂の硬化収縮が大きくなり、複製品の寸法制御が
困難になる。

【００２０】また、オリゴマーとしてはガラス転移温度
Ｔ_g が４０℃以上と高いものが望ましく、例えば、 オリゴエステルアクリレート 東亜合成（株）製 アロニックスＭ−６３００ Ｔ_g ＝４４℃ オリゴエステルアクリレート 東亜合成（株）製 アロニックスＭ−８０３０ Ｔ_g ＝４１℃ オリゴエステルアクリレート 東亜合成（株）製 アロニックスＭ−８０６０ Ｔ_g ＝４５℃ 等が好適に使用できる。

【００２１】光開始剤としては、一般に市販されている
ものでよく、例えば、以下のものがある。

【００２２】ベンジル、ベンゾインエチルエーテル、ベ
ンゾフェノン、ベンジルジメチルケタール、１−ヒドロ
キシシクロヘキシルフェニルケトン、２−ヒドロキシ−
２−メチル−１−フェニル−プロパン−１−オン、テト
ラ（ｔ−ブチルパーオキシカルボニル）ベンゾフェノ
ン。

【００２３】また、ガラス３と上記電離性放射線硬化性
組成物の層２との密着性をさらに向上させるために、シ
ランカップリング剤５を用いることが望ましい。このシ
ランカップリング剤としては、ビニルシラン、アクリル
シラン、エポキシシラン、アミノシラン等があり、この
中でも、アクリルシランが好ましい。アクリルシランは
アクリル基を有しているため、電離性放射線硬化性組成
物２のアクリル部と密着しやすい。例えば、γ−メタク
リロキシプロピルトリメトキシシランが好ましい。

【００２４】これらシランカップリング剤をイソプロピ
ルアルコール等の溶媒に０．１から２ｗｔ％程度、好ま
しくは、０．３〜０．７ｗｔ％で希釈し、スピンコーテ
ィング、ディップコーティング等により薄膜（数〜数十
Å）を形成し、１１０〜１２０℃で３０〜６０分のベー
クを施してガラス３と密着させる。

【００２５】このシランカップリング層上に、図２の２
Ｐ法により、上記電離性放射線硬化性樹脂組成物層を形
成すると、耐熱、耐湿度、サイクルテストによって剥離
しないガラスを基板とする良好な回折格子４が得られ
る。

【００２６】次に、図２のスタンパ１の１つの作製方法
について説明する。この作製法はスタンパを複製して形
成する方法であり、回折格子を複製する際に、例えば泡
等の異物が混入しても押し出して除去できるように、レ
ジストレリーフパターン版から複製する基板としてアク
リル板等のフレキシブルな材質を用い、欠陥のない回折
格子パターンの複製を可能にしたことを特徴とするもの
である。

【００２７】図３は本発明のこの複製方法を説明するた
めのものであり、図３（ａ）において、電子線描画によ
りガラス等の基板上に回折格子パターン８５が形成され
たクロムマスク８４とガラス基板８１上にポジ型レジス
ト層８２が形成された乾板８３を対向配置し、クロムマ
スク８４側から紫外線（ＵＶ光）８６で露光すると、パ
ターン８５の領域を除いてポジ型レジストが露光され、
現像すると露光部分が除かれて、図３（ｂ）に示すよう
にガラス基板８１上にレリーフパターン８７が形成さ
れ、クロムマスク８４の複製が行われる。もちろん、ネ
ガ型レジストを使用することも可能である。ここで、ポ
ジ型レジスト層８２をスピンコートで膜厚制御すること
で、所望の溝深さの回折格子が得られる。３５０ｎｍ以
下の膜厚にするには、粘度１０ｃｐｓ以下、スピンナー
回転数１０００ｒｐｍ以上で条件出しする。

【００２８】次いで、図３（ｃ）に示すように、複製し
た版（原版）とアクリル基板８８上に紫外線硬化性樹脂
８９を滴下したものとを対向配置し、アクリル基板８８
側からＵＶ光８６により露光する。この際、アクリル基
板８８上には有効領域外に離型層９０を塗布しておく。
なお、紫外線硬化性樹脂８９を滴下する際、この中に泡
９１等が混入するが、原版とアクリル基板８８とを密着
させる際、アクリル基板８８はフレキシブルであるた
め、破線で示すように反らせながら中央部分から密着さ
せることにより、押し出して除去することができる。そ
して、ＵＶ光８６により紫外線硬化性樹脂８９がパター
ン状に硬化し、両者を剥離する際、図３（ｄ）に示すよ
うに、アクリル基板８８がフレキシブルであると共に、
離型層９０が塗布されているため、アクリル基板８８を
反らせながら容易に剥離することができる。このように
して複製したものを図２のスタンパ１として用いる。ま
た、離型層９０上の樹脂８９は粘着テープ等で容易に除
去でき、樹脂の端部を滑らかにすることができる。

【００２９】次いで、フレキシブルアクリル基板を原版
として再度複製してスタンパ１を形成する例について、
図４により説明する。図４（ａ）は図３の対向配置露光
をしない場合の例であり、例えばガラス基板等の上に電
子線描画により回折格子パターン８５を有するクロムマ
スク８４を形成し、この上にレジスト８２を積層する。
すなわち、クロムマスク８４は、通常、クロムの蒸着等
により形成するため、せいぜい０．１μｍ厚程度しか得
られず、本発明の回折格子において必要な０．２から
０．４μｍ程度のレリーフを得るために、上にレジスト
８２を載せ、基板側からＵＶ光８６を照射することによ
り所定の厚みを持ったレリーフパターンを形成する。次
いで、これを原版として用い、図３で示した方法により
アクリル基板８８上にレリーフパターン８７を形成した
版Ｍ１を得る（図４（ｃ））。さらに、この版Ｍ１を原
版とし、図４（ｄ）に示すように、同様にフレキシブル
な基板上に紫外線硬化性樹脂からなるパターンが形成さ
れた複数の版Ｍ２を形成し、さらに、このＭ２を原版と
して同様に図４（ｅ）に示すような複数の版Ｍ３を形成
する。こうして形成した版Ｍ３を図２のスタンパ１とし
て用いて、ガラス基板３上の樹脂層２からなる回折格子
パターンを複製して、最終製品を作製する。

【００３０】このように、基板がガラスであるレジスト
レリーフ原版から、順次Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３のようにフレ
キシブルな基板上にパターンが形成された版を複製して
これを原版とし、ガラス基板を有する回折格子を複製す
ることにより、例えば版Ｍ３が傷ついて使用できなくな
った場合にも、版Ｍ２を原版とすればよく、また、版Ｍ
２が使用できなくなった場合でも、版Ｍ１を使用すれば
よいので、原版に耐刷性がなくなった時に、新たに一番
最初のレジストレリーフ版から作製する必要がないた
め、手間が省け、コストを低減化し、量産化に対応する
ことが可能である。

【００３１】このようにフレキシブルな基板を用いたレ
リーフ版からの複製に際し、図５に示すように、複製用
基板１００を複製したい有効域１０１の寸法よりも大き
くし、この有効域１０１に接着層を塗布すると共に、有
効域外１０２には離型剤を塗布し、これに原版１０３を
密着させ、紫外線露光により樹脂を硬化させて両者を剥
離する。このとき有効域１０１から樹脂１０４がはみ出
しても有効域外１０２には離型剤が塗布されているた
め、複製用基板１００と原版１０３を容易に剥離するこ
とができ、また、はみ出した樹脂１０４は離型剤が塗布
されているためエアを吹き掛けるだけで容易に除去する
ことができる。また、原版１０３側においても、はみ出
した樹脂１０４の付着が比較的少なくてすむ。なお、有
効域外１０２への離型剤は塗布しなくても、有効域１０
１のみに接着層を塗布しておけば、接着層の塗布されて
ない有効域外１０２には樹脂はほとんど付着しないの
で、有効域への接着層塗布のみで対応することも可能で
ある。

【００３２】また、図６に示すように、樹脂製原版（プ
ラスチック原版）１０５のパターン部である有効域１０
６を除く領域１０７に離型剤を塗布し、複製用基板１０
８の全面に接着層を塗布して未硬化の樹脂を介在させて
ラミネートするようにしてもよい。紫外線露光により樹
脂を硬化させて両者を剥離すると、原版のはみ出し樹脂
１０９はエアを吹きかけるだけで容易に剥離することが
でき、無欠陥の原版として複数回の複製に供することが
でき、また、複製品の方は全面に接着剤処理をしてある
ためパターンに相当する部分は欠陥なく複製することが
可能である。

【００３３】また、図７に示すように、樹脂製原版を使
用して複数回複製した後、複製原版として使用した版１
０５を、スピンナーチャック台１１０にセットし、ＩＰ
Ａ（イソプロピルアルコール）洗浄液１１１で洗浄する
と、作業中に混入した異物を除去でき、また原版から複
製品を剥離する力を小さくすることができる。すなわ
ち、離型剤塗布の代わりに複製原版である版１０５をパ
ターンの面を上側にしてスピンナーチャック台１１０に
セットし、例えば第１回目は７００ｒｐｍで１０秒間、
第２回目は１５００ｒｐｍで３０秒間回転し、その最初
の数秒間ＩＰＡ１１１を滴下し続け、続く数秒間ＩＰＡ
１１１を滴下しながら回転せると表面に付着している樹
脂残りやゴミ等の異物を除去することができる。その
後、ＩＰＡ１１１の滴下を止め、そのまま回転を続けれ
ば、ＩＰＡ１１１を飛ばすことができる。

【００３４】なお、上記説明においては、紫外線硬化性
樹脂を用いる場合について説明したが、電子線硬化性樹
脂を用い、電子線を照射して硬化する場合にも適用可能
であることは言うまでもない。

【００３５】ところで、以上に述べたようなレリーフ型
の回折格子は１個が数ｍｍ角程度とサイズが小さいた
め、５インチ程度のガラスに多面付けし、ダイシングソ
ーにより断裁する。このレリーフパターンに断裁線を設
ける方法は、従来、パターンを多面付けした後、位置合
わせ等をしながら印刷等により形成している。このよう
な方法では、パターンの形成と断裁線の形成とを２工程
で行わなければならず、またパターンに対しての断裁線
の位置合わせが困難な作業となる。さらに、断裁線のみ
の形成では、複製後で断裁前に製品の検査を行う場合
に、断裁後の欠陥品の特定が困難である。

【００３６】本発明においては、レリーフパターン作製
時にパターンと同一面上に断裁線及びシリアル番号等の
識別記号を形成する。レリーフパターンと同一面に形成
される断裁線及びシリアル番号等は、周囲に比して凸ま
たは凹部分、あるいは、断裁線及びシリアル番号等の部
分が粗面でその周囲を鏡面又は断裁線及びシリアル番号
等の部分が鏡面で周囲を粗面とすることにより形成され
る。こうすると、一度パターン形成を行った後、そのパ
ターンに対しての位置合わせを行いながら印刷により断
裁線等を形成するという２工程ではなく、パターンの作
製時にパターンと同一面上に断裁線及びシリアル番号等
を同時に形成して、１回の工程でパターン形成と同時に
断裁線等を形成でき、位置合わせが不要で、かつ正確な
位置に形成することができ、かつ、断裁後に欠陥品の特
定が容易になる。

【００３７】以上の説明から明らかなように、本発明の
回折格子は、入射した光線を分割し、０次光と＋１次回
折光、−１次回折光の３ビームにより媒体のトラッキン
グをするものであり（図１）、ガラス基板、回折格子の
レリーフパターンを表面に有する放射線硬化性樹脂硬化
物層、ガラス基板と放射線硬化性樹脂硬化物層との間に
設けられたシランカップリング剤層とからなることを特
徴とするものである。

【００３８】この場合、回折格子の溝深さは２３０ｎｍ
から３５０ｎｍであることが、放射線硬化性樹脂硬化物
層は５μｍから３０μｍの厚さを有することが望まし
く、さらに、放射線硬化性樹脂硬化物層のナトリウムの
ｄ線での屈折率が１．４５以上であることが望ましい。
また、レリーフパターンのレリーフの深さは、スピンコ
ート法で塗布する際のレジスト厚を制御することで、所
望の溝深さが得られる。

【００３９】以上の説明から明らかなように、本発明の
光ヘッド用回折格子は、記録媒体のトラックに記録され
た情報を読み取りかつそのトラックをトラッキングをす
るために、入射光をほぼ０次光及び±１次回折光に分割
するための光ヘッド用回折格子において、透明基板上に
電離性放射線硬化型樹脂からなる断面矩形状の繰り返し
レリーフパターンが設けられていることを特徴とするも
のである。

【００４０】この場合、電離性放射線硬化型樹脂とし
て、オリゴエステルアクリレート、ジシクロペンテニル
アクリレート、Ｎ−ビニルピロリドン、ラジカル発生剤
からなるものを用いることができる。

【００４１】さらに、透明基板と電離性放射線硬化型樹
脂の間にシランカップリング層を設けることが望まし
い。

【００４２】そして、この回折格子は、７８０ｎｍの入
射光に対する０次光強度が６０％から７０％、プラス及
びマイナス１次回折光強度がそれぞれ１０％から１５％
の範囲にあることが望ましく、６３３ｎｍの入射光に対
する０次光強度が５０％から６０％、プラス及びマイナ
ス１次回折光強度がそれぞれ１５％から２０％の範囲に
あることが望ましい。

【００４３】さらに、レリーフパターンの繰り返しピッ
チが２５μｍから３５μｍの範囲にあることが望まし
く、レリーフパターンの溝の深さが３５０ｎｍ以下で、
電離性放射線硬化型樹脂の屈折率が１．４５以上である
ことが望ましい。

【００４４】また、本発明の光ヘッド用回折格子の作製
方法は、記録媒体のトラックに記録された情報を読み取
りかつそのトラックをトラッキングをするために、入射
光をほぼ０次光及び±１次回折光に分割するための光ヘ
ッド用回折格子の作製方法において、電子線で描画・現
像・エッチングして作製されたクロムマスクと、透明基
板上に所望の膜厚の感光レジスト層を塗布したものとを
密着し、前記クロムマスクの裏面から露光光を照射し、
次いで前記感光レジスト層を現像して所望の溝深さを有
する複製用原版を作製し、この複製用原版を複製して断
面矩形状の繰り返しレリーフパターンからなる回折格子
を作製することを特徴とする方法である。

【００４５】この場合、複製用原版に電離性放射線硬化
型樹脂、プラスチック基板を順次積層し、電離性放射線
を電離性放射線硬化型樹脂に照射してプラスチック原版
を作製し、このプラスチック原版を複製して断面矩形状
の繰り返しレリーフパターンからなる回折格子を作製す
ることができる。

【００４６】また、このプラスチック原版に電離性放射
線硬化型樹脂、プラスチック基板を順次積層し、電離性
放射線を電離性放射線硬化型樹脂に照射して別のプラス
チック原版又は断面矩形状の繰り返しレリーフパターン
からなる回折格子を作製することもできる。

【００４７】

【作用】本発明においては、ガラス等の透明基板、回折
格子のレリーフパターンを表面に有する放射線硬化性樹
脂硬化物層、透明基板と放射線硬化性樹脂硬化物層との
間に設けられたシランカップリング層からなるので、温
度変化、湿度変化等の環境変化によっても容易に剥離せ
ず変質もしない良好な光ヘッド用回折格子が得られる。

【００４８】また、その製造を、電子線描画し、レジス
ト現像して形成されたレジストレリーフパターンを原版
とし、その形状を放射線硬化樹脂の硬化により基板上に
型取りして複製型とするか、又は、その複製型をさらに
型取りして複製型とし、さらに別の放射線硬化樹脂でシ
ランカップリング剤処理したガラス基板上にその複製型
の複製をすることにより行うので、温度変化、湿度変化
等の環境変化によっても容易に剥離せず変質もしない良
好な光ヘッド用回折格子を容易に安価に多量に製造する
ことができる。

【００４９】

【実施例】以下、本発明の光ヘッド用回折格子及びその
製造方法の実施例と比較例について説明するが、本発明
はこれらに限定されるものではない。

【００５０】〔実施例１〕まず、クロムマスク作製とし
て、電子線描画法でクロム部１５μｍ、透明部１５μｍ
のラインアンドスペースパターンを５インチ角の領域に
作製した。パターン内に１μｍ幅のクロムで断裁線を設
けた。

【００５１】次に、レジスト版作製として、図３に従っ
てレジスト版を作製した。ガラス基板８１上に、東京応
化工業（株）製ポジ型レジストＯＦＰＲ−８００、粘度
６ｃｐｓを３０００ｒｐｍで塗布し、膜厚を０．３０μ
ｍとした。次いで、クロムマスク８４を密着し、クロム
マスク８４の背面からＵＶプリンターで５００ｍＪ／ｃ
ｍ² 露光した。東京応化工業（株）製のＮＭＤ−３で現
像し、レジスト版とした。格子の溝深さは０．３０μｍ
であった。

【００５２】次に、プラスチック原版作製として、日東
樹脂（株）製のアクリル板（厚さ２ｍｍ）の周辺部を離
型処理、中央部を易接着処理した。次いで、その上に紫
外線硬化型樹脂ＳＥＬ−ＸＣ（ザ・インクテック社製）
とレジスト版を順次重ねて、ＵＶプリンターで１Ｊ／ｃ
ｍ² 露光した。樹脂の回折格子パターンが付いたアクリ
ル板を剥離し、イソプロピルアルコールで洗浄し、残存
するレジスト材料を除去した。

【００５３】次に、版Ｍ２、Ｍ３の作製として、プラス
チック原版にＳＥＬ−ＸＣ、同様の処理をしたアクリル
板を順次重ねて、ＵＶプリンターで１Ｊ／ｃｍ² 露光し
た。剥離して版Ｍ２とした。同様に、版Ｍ２から版Ｍ３
を作製した。

【００５４】次に、複製品作製として、Ｍ３から複製品
を作製した。図２（ａ）に示すように、１．１ｍｍ厚、
２５ｃｍ角のソーダガラスを基板３とし、この表面をγ
−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン（信越シ
リコーン（株）製 ＫＢＭ５０３）で処理した。そのた
めに、まず、ＫＢＭ５０３をイソプロピルアルコールに
溶解して１時間攪拌して０．５ｗｔ％溶液とした。次い
で、ガラス基板３上に上記溶液を６〜８ｍｌ滴下して最
初の５秒、３００ｒｐｍ、次いで１５秒、５００ｒｐｍ
でスピンコートし、１２０℃で３０分間ベークして、ガ
ラス３とＫＢＭ５０３を密着させ、同図（ｂ）に示すよ
うなシランカップリング剤層５を基板３上に形成した。

【００５５】次に、Ｎ−ビニル−２−ピロリドン２０重
量部、ジシクロペンテニルアクリレート（日立化成
（株）製 ＦＡ−５１１Ａ）２５重量部、オリゴエステ
ルアクリレート（東亜合成（株）製 Ｍ−８０６０）５
２重量部、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケト
ン（チバガイギー社製 Ｉｒｇ１８４）３重量部とから
なる紫外線硬化性樹脂組成物２（２０℃ナトリウムｄ線
屈折率：１．５２）を処方し、同図（ｃ）に示すよう
に、基板３のシランカップリング剤層５上にこの組成物
２を０．７ｍｌ適下し、その上に同図（ｄ）に示すよう
に、回折格子のパターンを有する版Ｍ３（１）を上から
設置した。次いで、６ｋｇ／ｃｍ² の圧力でＭ３上に圧
力を加え、同図（ｅ）に示すように、組成物２をＭ３の
パターン領域以上に広げた。さらに、超高圧水銀ランプ
の３６５ｎｍ輝線を基板３側から２５０ｍＷ／ｃｍ² で
３０秒間照射し、紫外線硬化性樹脂組成物２を硬化させ
た。

【００５６】イオナイザーからの風を当てながらＭ３を
剥離後、同図（ｆ）に示すようなガラス基板付きの良好
な回折格子４が得られた。同一スタンパＭ３から１時間
に３０枚の同仕様の回折格子４が得られた。

【００５７】また、この回折格子４は、６０℃と−２０
℃のサイクルテスト（１０サイクル）、４０℃、９０％
の耐候テスト２０００時間後も、変質や剥離のない密着
の良好なものであった。溝深さが０．２７μｍで、７８
０ｎｍの０次光が６７％、１次回折光が＋、−共に１１
％で、可視の評価光である６３３ｎｍの０次光が５３
％、１次回折光が＋、−共に１６％のものが得られた。
この回折格子を用いて、コンパクトディスクの３ビーム
法のトラッキングが良好になされた。

【００５８】〔実施例２〕実施例１と同様な硬化性樹脂
組成物２であって、光開始剤である１−ヒドロキシシク
ロヘキシルフェニルケトン（チバガイギー社製 Ｉｒｇ
１８４）を含まない組成物２を用い、実施例１と同じ工
程で、紫外線の代わりに電子線を１０メガｒａｄ照射し
た。得られたガラス基板付きの回折格子４は、実施例１
で得られたものと同程度の性質を有しており、良好なト
ラッキングができた。

【００５９】〔比較例１〕実施例１の硬化性樹脂組成物
であって、その中にＮ−ビニル−２−ピロリドンを含ま
ないものからなる硬化物は、シランカップリング処理し
たガラス基板にも密着せず、粘着テープ剥離テストで容
易に剥離してしまった。

【００６０】〔比較例２〕実施例１において、図１
（ｂ）の基板３表面にシランカップリング剤層５を設け
る工程を省き、以下実施例１と同様に複製したものは、
硬化物層２がガラス基板３から容易に剥離してしまっ
た。

【００６１】〔比較例３〕 実施例１の硬化性樹脂組成
物であって、オリゴマーであるオリゴエステルアクリレ
ート（東亜合成（株）製 Ｍ−８０６０）の代わりに、
オリゴエステルアクリレート（東亜合成（株）製 アロ
ニックスＭ−６１００、Ｔ_g ＝２９℃）を用いた場合
は、４０℃、９０％の耐候テスト後にパターン形状が劣
化し、回折格子としての回折効率が激減し、トラッキン
グができなくなった。

【００６２】〔実施例３〕図８（ａ）に示すように、フ
ォトレジストとして東京応化（株）製ＯＦＰＲ８００を
用い、ガラス基板８１上にスピンナー法を用いて１５０
０回転／分でポジ型フォトレジスト層８２をコーティン
グしてレリーフフォトレジスト乾板８３を作成した。次
いで、干渉縞を濃淡２値化した回折格子パターン８５が
形成されたクロムマスク８４を用意し、このマスクのク
ロムマスク面を乾板８３に密着させてＵＶ光８６を４０
ｍＪ照射した。この場合、クロムマスク８４にはすでに
クロムをエッチングすることにより断裁線及びシリアル
番号相当部分９２を形成しておく。

【００６３】次いで、現像液として東京応化（株）製Ｎ
ＭＤ−３を用いて露光済みの乾板の現像を行い、図８
（ｂ）に示すように、レリーフパターン８７と断裁線及
びシリアル番号９３が一体化して同一面に形成された回
折格子が得られた。なお、図８（ｂ）は断面図である。

【００６４】〔実施例４〕図８（ａ）の場合と同様にし
て乾板８３を作成し、図９に示すように、レリーフパタ
ーン８７が形成されない有効領域外は粗面９５にし、断
裁線及びシリアル番号相当部分のみレジストのない鏡面
にして断裁線及びシリアル番号９３を形成した。なお、
粗面の形成は、すりガラスを乾板８３に密着させ、クロ
ムマスクを使用して粗面にする領域にのみＵＶ光を照射
して現像を行って形成した。断裁線及びシリアル番号の
鏡面と粗面９５の反射率の差により明確に断裁線及びシ
リアル番号９３は識別できた。

【００６５】〔実施例５〕図８（ｂ）に示した版をレジ
スト原版とし、アクリル基板８８に紫外線硬化性樹脂８
９を滴下して図１０（ａ）に示すように原版と対向させ
て密着させた。レジスト原版の密着によりフォトレジス
トパターンの部分は紫外線硬化性樹脂８９が排除され、
フォトレジストパターン間に紫外線硬化性樹脂８９が満
たされ、この状態でアクリル基板８８側からＵＶ光を４
５０ｍＪ照射した。次いで、アクリル基板８８を図３の
場合と同様にして剥離した後、再度ＵＶ光を照射し、充
分に樹脂を硬化させたところ、レリーフパターン８７と
断裁線及びシリアル番号９６が一体化されて同一面に形
成された回折格子が得られた（図１０（ｂ））。

【００６６】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の光ヘッド用回折格子及びその製造方法によると、回折
格子を、ガラス基板と、回折格子のレリーフパターンを
表面に有する放射線硬化性樹脂硬化物層と、ガラス基板
と放射線硬化性樹脂硬化物層との間に設けられたシラン
カップリング層とから構成し、その製造は、電子線描画
し、レジスト現像して形成されたレジストレリーフパタ
ーンを原版とし、その形状を放射線硬化樹脂の硬化によ
り基板上に型取りして複製型とするか、又は、その複製
型をさらに型取りして複製型とし、さらに別の放射線硬
化樹脂でシランカップリング剤処理したガラス基板上に
その複製型の複製をすることにより行うので、温度変
化、湿度変化等の環境変化によっても容易に剥離せず変
質もせず、かつ、コンパクトディスク等の３ビーム法の
トラッキングが確実に行なえる光ヘッド用回折格子が容
易に得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】３ビーム方式のトラッキンングシステムの原理
図である。

【図２】本発明の光ヘッド用回折格子の製造工程を説明
するための図である。

【図３】本発明により複製によって樹脂スタンパを作製
する方法を説明するための図である。

【図４】樹脂製の版を原版とする例の説明図である。

【図５】フレキシブルな基板を用いたレリーフ版からの
複製を説明するための図である。

【図６】フレキシブルな基板を用いたレリーフ版からの
複製を説明するための図である。

【図７】樹脂製原版の洗浄を説明するための図である。

【図８】本発明による断裁線形成方法を説明するための
図である。

【図９】粗面と鏡面で断裁線を形成するようにした例を
示す図である。

【図１０】断裁線形成方法の実施例を示す図である。

【符号の説明】

Ｇ …回折格子 Ｓ …レーザダイオード Ｂ …３ビーム Ｌ …対物レンズ Ｄ …ディスク ＳＰ…３ビームスポット ＢＳ…ビームスプリッタ ＰＤ…フォトダイオード Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３…複製版 １…スタンパ ２…硬化性樹脂組成物 ３…ガラス基板 ４…回折格子 ５…シランカップリング剤層 ８１…ガラス基板 ８２…ポジ型レジスト層 ８３…乾板 ８４…クロムマスク ８５…回折格子パターン ８６…紫外線 ８７…レリーフパターン ８８…アクリル基板 ８９…紫外線硬化性樹脂 ９０…離型層 ９１…泡 ９２…断裁線及びシリアル番号相当部分 ９３…断裁線及びシリアル番号 ９５…粗面 ９６…断裁線及びシリアル番号 １００…複製用基板 １０１…有効域 １０２…有効域外 １０３…原版 １０４…樹脂 １０５…樹脂製原版（プラスチック原版） １０６…有効域 １０７…有効域該 １０８…複製用基板 １０９…樹脂 １１０…スピンナーチャック台 １１１…ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）洗浄液

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 記録媒体のトラックに記録された情報を
   読み取りかつそのトラックをトラッキングをするため
   に、入射光をほぼ０次光及び±１次回折光に分割するた
   めの光ヘッド用回折格子において、透明基板上に電離性
   放射線硬化型樹脂からなる断面矩形状の繰り返しレリー
   フパターンが設けられていることを特徴とする光ヘッド
   用回折格子。
2. 【請求項２】 前記電離性放射線硬化型樹脂がオリゴエ
   ステルアクリレート、ジシクロペンテニルアクリレー
   ト、Ｎ−ビニルピロリドン、ラジカル発生剤からなるこ
   とを特徴とする請求項１記載の光ヘッド用回折格子。
3. 【請求項３】 前記透明基板と前記電離性放射線硬化型
   樹脂の間にシランカップリング層を有することを特徴と
   する請求項１又は２記載の光ヘッド用回折格子。
4. 【請求項４】 ７８０ｎｍの入射光に対する０次光強度
   が６０％から７０％、プラス及びマイナス１次回折光強
   度がそれぞれ１０％から１５％の範囲にあることを特徴
   とする請求項１から３の何れか１項記載の光ヘッド用回
   折格子。
5. 【請求項５】 ６３３ｎｍの入射光に対する０次光強度
   が５０％から６０％、プラス及びマイナス１次回折光強
   度がそれぞれ１５％から２０％の範囲にあることを特徴
   とする請求項１から３の何れか１項記載の光ヘッド用回
   折格子。
6. 【請求項６】 レリーフパターンの繰り返しピッチが２
   ５μｍから３５μｍの範囲にあることを特徴とする請求
   項１から５の何れか１項記載の光ヘッド用回折格子。
7. 【請求項７】 レリーフパターンの溝の深さが３５０ｎ
   ｍ以下で、前記電離性放射線硬化型樹脂の屈折率が１．
   ４５以上であることを特徴とする請求項１から６の何れ
   か１項記載の光ヘッド用回折格子。
8. 【請求項８】 記録媒体のトラックに記録された情報を
   読み取りかつそのトラックをトラッキングをするため
   に、入射光をほぼ０次光及び±１次回折光に分割するた
   めの光ヘッド用回折格子の作製方法において、電子線で
   描画・現像・エッチングして作製されたクロムマスク
   と、透明基板上に所望の膜厚の感光レジスト層を塗布し
   たものとを密着し、前記クロムマスクの裏面から露光光
   を照射し、次いで前記感光レジスト層を現像して所望の
   溝深さを有する複製用原版を作製し、この複製用原版を
   複製して断面矩形状の繰り返しレリーフパターンからな
   る回折格子を作製することを特徴とする光ヘッド用回折
   格子の作製方法。
9. 【請求項９】 前記複製用原版に電離性放射線硬化型樹
   脂、プラスチック基板を順次積層し、電離性放射線を前
   記電離性放射線硬化型樹脂に照射してプラスチック原版
   を作製し、このプラスチック原版を複製して断面矩形状
   の繰り返しレリーフパターンからなる回折格子を作製す
   ることを特徴とする請求項８記載の光ヘッド用回折格子
   の作製方法。
10. 【請求項１０】 前記プラスチック原版に電離性放射線
    硬化型樹脂、プラスチック基板を順次積層し、電離性放
    射線を前記電離性放射線硬化型樹脂に照射して別のプラ
    スチック原版又は断面矩形状の繰り返しレリーフパター
    ンからなる回折格子を作製することを特徴とする請求項
    ９記載の光ヘッド用回折格子の作製方法。