JP2005119940A - エッチング加工物品およびそれを用いた成形構造体並びにそれらの製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】 成形により表面に凹凸のある構造体を作製する際、成形型の表面粗さが大きいと良好な構造体を作製するのが困難である。そこで、表面粗さの小さい滑らかな表面を有する成形型を提供する。
【解決手段】 本発明の成形構造体は、流動性物質を所定断面形状の凹部を有する成形型に充填後、硬化させ、離型して形成する。この成形構造体表面の中心線平均粗さRaを20nm以下、より望ましくは8nm以下とする。その成形型の、流動性物質と接する部分の中心線平均粗さRaも20nm以下、より望ましくは8nm以下とする。
【選択図】 図3

Description

本発明は光学素子その他精密な表面形状を必要とする成形構造体およびその製造方法に関する。
情報通信容量の増大に伴い、光通信分野では、表面に所定の微小凹凸構造を備えることにより、光の回折あるいは屈折作用を利用する平板状光学素子が多量に使用されるようになっている。例えば回折格子や微小レンズ列(マイクロレンズアレイ)などがその例としてよく知られている。
これら表面の凹凸構造を形成させる方法は種々知られている。ガラス材料を用いる場合は、高温成形あるいはエッチングによって形成することができるが、これらのガラスレンズの製造方法は大量にかつ低コストで生産するのには適した方法とは言えなかった。
これに対して大量にかつ低コストで生産するのに適した方法として、樹脂成形技術が知られている。光硬化性樹脂を透明基板と凹凸構造を備えた成形型(スタンパ)との間に充填し、紫外線を照射して硬化させる。この方法で形成した成形樹脂を用いた光学素子が、例えば特許文献1に開示されている。
このような成形に用いる凹凸構造を備えた成形型(スタンパ)の製造については種々の方法が知られているが、ガラス基板を円形開口を有するマスクを介して等方的に化学エッチングして球面状凹部を形成する方法が、例えば、特許文献2に開示されている。このように作製したガラス製の成形型と平板状透明基板の間に樹脂を充填し、硬化させた後、離型してレンズ、あるいはレンズアレイを作製することができる(例えば特許文献3参照)。
あるいは特許文献2に開示されているように球面状凹部にガラスより屈折率の高い樹脂を充填することによってもレンズを形成することができる。
このような樹脂の成形による構造体は光学素子のみならず、液状物質の化学反応等を微小な領域内で行わせるための微小流路構造体の作製などにも応用されている(例えば特許文献4参照)。ガラスはエッチングにより正確な形状の加工が可能であり、ガラス製成形型は耐久性が高いので、上記のような目的で使用する成形構造体の作製に適している。また光硬化性樹脂を使用する場合には、成形型を通して光を照射することができるため、光の照射方向の制限が少ないという利点もある。
特開昭63−49702号公報 特開平3−232743号公報 特開平7−225303号公報 特開2003−62797号公報
しかし、ガラスにエッチング液を接触させてエッチングを行なった場合に、エッチングされた表面に、面荒れが生じることがあり、極端な場合には得られたガラス表面がすりガラス状になる。このようなガラスを成形型として使用した場合、成形体表面にも荒れた表面状態が転写され、それが光学素子の光学面であるような場合にはその機能が果たせない。また成形型表面に面荒れがあると離型が困難になるという問題もある。
本発明はこのような従来技術に存在する課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、表面粗さの小さい表面が滑らかな成形構造体を提供することにある。とくに光学素子の光学面として必要な表面粗さを有する成形構造体を提供することを目的とする。
また他の目的は表面粗さの小さい滑らかな表面を有する成形型を化学エッチングにより提供することにある。さらに他の目的は表面粗さの小さい表面が滑らかな成形構造体またはエッチング加工物品を製造する方法を提供することにある。
本発明のエッチング加工物品は、固体からなる基材表面の所定部分にその固体を溶解する成分を含有する水溶液を接触させ、基材表面の所定部分を食刻して凹部または凸部を形成し、その食刻された所定部分表面の中心線平均粗さRaを20nm以下、より望ましくは8nm以下とする。
このエッチング加工物品を成形型として用いると、成形型表面が滑らかであるため、その凹部に樹脂等の流動性物質を充填、硬化させて形成した成形構造体を例えば光学素子として使用する際、界面における散乱が少ない良好な素子を得ることができる。
エッチング加工する固体はガラスであることが望ましい。とくに石英ガラス、無アルカリガラス、ソーダタイムガラスから選ばれたいずれか1つであることが望ましい。
ガラスをエッチング加工すると平滑な表面が得ることができる。
本発明の成形構造体は、上記の基材の表面の凹部に、流動性物質を充填後、硬化させたものである。
この場合には、基材と硬化した流動性物質とがともに所定の波長に対して透明であり、かつ屈折率が互いに異なることが望ましい。
成形構造体全体を光が透過できるので、屈折率差を利用して透過型光学素子を形成することができる。
あるいは基材表面の凹部に、流動性物質を充填し、硬化させたのち、基材から分離して形成される成形構造体であり、その成形構造体表面の成形型に接触していた部分の中心線平均粗さRaを20nm以下、より望ましくは8nm以下とする。
成形型表面が滑らかであるため、流動性物質が硬化したのち離型がしやすい。また形成した成形構造体の表面も同程度に滑らかにすることができるので、この成形構造体を例えば光学素子として使用する際、表面における散乱が少ない良好な素子を得ることができる。
このような成形構造体の場合は、この成形構造体が所定の波長に対して透明であることが望ましい。
成形構造体全体を光が透過できるため、透過型光学素子を形成することができる。
またエッチング加工物品は断面が略半円形状の凹部を有することが望ましい。
ガラス等の等方性物質の化学エッチングでは、ほぼ球面状の凹部がもっとも形成しやすく、これを複数形成した基材を成形型とすることによりマイクロレンズアレイ等を容易に製造することができる。
本発明のエッチング加工物品の製造方法は、固体からなる基材表面にこの固体を溶解する成分を含有する水溶液を接触させ、この基材表面の所定部分を食刻する化学エッチング法により、基材表面に凹部または凸部を形成するものである。その際、水溶液の調整に使用する水およびエッチング前後の洗浄に使用する水の比抵抗値を、13MΩ・cm以上とする。
この条件によりエッチングした固体表面を平坦にすることができる。
上記個体はガラス、とくに石英ガラス、無アルカリガラス、ソーダタイムガラスから選ばれたいずれか1つであることが望ましい。また個体を溶解する成分はフッ化水素酸であることが好ましい。
ガラスをフッ化水素酸でエッチング加工する際、上記の水の比抵抗値の条件を適用することにより、平滑なエッチング表面を得ることができる。
また、本発明の成形構造体の製造方法は、成形型であるエッチング加工物品の所定断面形状を有する凹部に流動性物質を充填、硬化させ、その後、成形型から分離する方法であるが、成形構造体の成形過程において流動性物質に接する部分における成形型の表面平均粗さを20nm以下、より望ましくは8nm以下とし、かつ同部分に離型剤層を形成することが望ましい。
成形型表面を平滑にし、かつ離型材層を形成することにより、成形後の離型が容易に行え、型形状が正確に転写された成形構造体が形成できる。
本発明によれば、表面が滑らかなエッチング加工物品が得られるため、その凹部に樹脂等の流動性物質を充填、硬化させて形成した成形構造体を例えば光学素子として使用する際、界面における散乱が少ない良好な素子を得ることができる。またエッチング加工物品を成形型として使用する場合、型表面が平滑であるので、離型がしやすく、表面粗さの小さい成形構造体を提供できる。
以下、この発明の実施形態について詳細に説明する。
成形構造体は、樹脂のモノマーなど流動性を有する物質を所定断面形状の凹部を形成した成形型に充填後、硬化させて作製する。したがって成形型が極めて重要な役割を果たす。本発明においては化学エッチングにより、基材表面に凹部を形成する方法を採用する。この方法について以下に説明する。
本発明の化学エッチング方法とは、成形型として用いる固体表面に、その固体を溶解する成分を含む水溶液(エッチング液)を接触させ、固体をエッチングするものである。本発明の成形型、すなわちエッチングされる固体としては、ガラス、セラミックス、半導体、金属、樹脂などがあげられる。
このうち、ガラスは硬く変形がしにくい、化学的耐久性に優れる、熱膨張係数が小さく耐熱性も高いなど成形型として望ましい性質を備えている。また成形材料として光硬化性樹脂を用いる場合には、成形型を透過させて光を照射できるという工程上の利便性もある。
成形型に利用できるガラスの種類としては、石英ガラス(線膨張係数α=0.5ppm/K)、無アルカリガラス、ソーダライムガラスなどを例示できる。さらに、ゼロデュア(登録商標)(例えばショット社の製品でα=−2ppm/K)、ネオセラム(登録商標)(例えば日本電気硝子社の製品でα=0.15ppm/K)などのような低膨張結晶化ガラス、パイレックス(登録商標)(例えばコーニング社の製品でα=3.25ppm/K)、BK7(例えばショット社の製品でα=7.1ppm/K)などが挙げられる。
(ガラスのエッチング加工)
ガラスの化学エッチングに用いるエッチング液としては、フッ酸、硫酸、硝酸、フッ酸緩衝液、燐酸、過酸化水素水、フッ化アンモニウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムあるいはこれらの混合溶液などを材料によって選択して用いることができる。
この化学エッチングにおいて、固体の予備洗浄工程、化学エッチング液を希釈する工程、あるいは、化学エッチング液を用いてエッチングした後、化学エッチング液を洗浄する工程、などの工程には水が用いられる。
本発明者らは、このような工程で使用する水の比抵抗値を大きくすることにより、エッチングにより得られる個体表面の平坦性を向上できることを見出した。特に化学エッチング液を固体表面に接触させる工程の直前の工程に用いる水については、比抵抗値が大きい水を用いることの効果が顕著である。
水の比抵抗値は、好ましくは、13MΩ・cm以上、さらに好ましくは、15MΩ・cm以上、もっとも好ましくは、17MΩ・cm以上である。
化学エッチング工程で使用する水として、17MΩ・cm以上の比抵抗値の水を用いることによりエッチングされた固体表面の平坦性は、中心線平均粗さRaの値で表して1.5nm以下の、平坦性に優れた、表面を得ることができる。
なお、中心線平均粗さRaは次のように定義される。触針式の表面粗さ計等で距離Lにわたって測定した表面粗さを位置xの関数f(x)で表す。そしてf(x)のLにわたる積分が0になるように粗さの中心線を選ぶ。このときf(x)の絶対値の積分値のLにわたる平均値を中心線平均粗さRaと定義し、長さの単位(nm)で表す。
測定したこのような比抵抗値の大きな水は、一般的に超純水と呼ばれており、市販の超純水製造装置を用いて製造することができる。このような超純水製造装置としては、オートピュア(登録商標)WD500(日本ミリポア社の製品)、ピュアライト(登録商標)PRB−002(オルガノ社の製品)を例示することができる。
上記のような方法で作製した表面平坦性に優れた成形型を、いわゆる2P成型、射出成型用の金型として用いることにより、表面平坦性に優れた樹脂製複製光学素子を製造することができる。複製光学素子としてレンズアレイ、回折格子(エシェレット回折格子、エシェロン回折格子、エシェル回折格子などを含む)、フレネルレンズ、光導波路などを例示することができる。
本発明により提供できる成形構造体は光学素子に限らず、例えば微小な空間での液体化学反応を制御するための微小流路構造体なども作製することができる。
このような成形に用いる樹脂としては、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂、メラニン樹脂、尿素樹脂、ポリイミド、ポリエーテルイミド、シリコン樹脂、ゾルゲル材料などの熱硬化性樹脂、紫外線硬化性樹脂を例示することができる。
つぎにマイクロレンズ用成型型の製造工程を例に挙げて具体的に説明する。
化学エッチング法によるマイクロレンズ用成形型の作製としては、上記の特許文献2に例示されているような、2段階エッチング方法を用いることができる。図1(a)に示すようにエッチング加工する基材としてのガラス基板10の表面を耐食性被膜20で被覆し、この被膜に作製するレンズ形状およびその配列にしたがって設計した開口部30のパターンを形成する。
耐食性被膜としては、蒸着、スパッタリングなどで、Ni、Au、Cr等を成膜し、この膜に、上記のパターンをフォトリソグラフィ技術を用いて形成する。球面レンズの場合は円形開口、シリンドリカルレンズの場合は直線スリット状の開口を設ける。
このガラス基板に、フッ酸、硫酸、硝酸、フッ酸緩衝液あるいはこれらの混合溶液などのエッチング液を接触させて、上記開口部30を通して、ガラス基板10の表面をエッチングする(図1(b))。この際、エッチングで得られる凹部50の径r1が目的とするレンズ径r2よりも小さい段階でエッチング処理を終える。エッチング処理終了後、耐食性被膜20を除去する(図1(c))。以上(a)から(c)までの工程を第1エッチング工程と呼ぶ。
つぎに基板表面全体に対してエッチング処理を行う(図1(d))。これを第2エッチング工程と呼ぶ。このエッチングによって、凹部径を拡大して所望のレンズ径r2(図1(e))に調整する。このような2段階エッチング工程とすることで、周辺部の収差が小さいレンズを得るための成形型を作製することができる。
このようなエッチングを含む工程では、エッチング前後での洗浄工程が重要な役割を果たす。図2は洗浄工程を含めた成形型製造工程全体の流れ図である。各洗浄工程(図2(a)、(c)、(e)、(g))においては通常、水が使用されるが、使用する水の比抵抗値は、好ましくは、13MΩ・cm以上、更に好ましくは、15MΩ・cm以上、もっとも好ましくは、17MΩ・cm以上である。
このような水を、少なくとも、第1および第2のエッチング工程の直前の洗浄工程(図2(b)、(f))に用いることにより、第1エッチング工程終了後の各部ガラス表面A(図1(c)参照)または第2エッチング工程終了後の各部ガラス表面CおよびD(図1(e)参照)の中心線平均粗さRaの値が、好ましくは20nm以下、さらに好ましくは12nm以下、最も好ましくは8nm以下の、平坦性に優れた、ガラス成形型が得られる。
なお、図1(c)に示す表面Bは、エッチングされていない元のガラス基板表面であるが、この表面も上記同様の表面粗さであることが望ましい。表面C、Dは後の成形工程で樹脂等の流動性物質と接する表面に相当するので、このように平坦性に優れた表面を用いて複製することにより、成形される側の表面も平坦性に優れたものとすることができる。
なお、図1では、成形型の凹部を1個しか示していないが、マスク開口部30を複数個有する耐食性被膜20を有するガラス基板10を用いることにより、マイクロレンズアレイ用成形型を作製することができる。
成形型に加工するため、予め洗浄して乾燥した6インチ石英ガラス基板を基材として用意した。また、エッチング後の表面状態を予め検証するため、比抵抗値の異なる5種類の洗浄水1(18MΩ・cm)、洗浄水2(17MΩ・cm)、洗浄水3(15MΩ・cm)、洗浄水4(13MΩ・cm)、洗浄水5(10MΩ・cm)を用意した。
石英ガラス基板を、各洗浄水で予備洗浄したのち、49%フッ化水素酸に1時間漬浸して化学エッチングを行った。その後、予備洗浄で用いたのと同じ洗浄水でフッ化水素酸を除去し、40℃で1時間乾燥した。
このガラス表面の中心線平均粗さRaを測定した。また、各ガラスの直進透過率をつぎのようにして求めた。ガラスに平行光を入射させ、その後方に置いた光検出器によりガラスを透過する直進光の光量を測定した。光検出器は入射平行光が直進する位置に配置し散乱光が入射しないように配慮した。測定した透過直進光の光量を入射光量で割って直進透過率を求めた。
表1にその結果を示す。洗浄水1を用いてエッチングしたガラス表面は、Raが1nmより小さく、直進透過率が91%以上であった。ガラスの屈折率は約1.46であり、表裏面のフレネル反射は合わせて約8%であるから、この直進透過率91%以上という値は、散乱光がほとんど生じていないことを示している。
これに対して、洗浄水5を用いてエッチングしたガラス表面のRaは、同条件でエッチングした複数の試料における測定結果の分布範囲が10〜28nmであった。また、直進透過率は最低で78%と低かった。すなわちこのガラス表面は光学的鏡面とは言えず、表面で散乱が生じており、このような面状態では、マイクロレンズのような光学素子としての用途には用いることができない。
一方、洗浄水4を用いてエッチングしたガラス表面は、上記同様のRaの分布範囲が8〜20nmで、直進透過率は86%以上であった。上記洗浄水5を用いた場合より、かなり改善されている。この程度の表面状態であれば、それ程光学的な要求精度が厳しくない用途であれば使用することが可能である。
また、さらに洗浄水2を用いてエッチングしたガラス表面は、Raの分布範囲が1〜8nm、直進透過率が90%以上と、散乱光が極めて小さい良好な光学面になっており、光学的な要求精度が厳しい用途については、このような表面を使用することがより望ましい。
以上より、光学面の表面粗さには光学特性(ここでは直進透過率)から要求される望ましい範囲があることがわかる。さらにそのような面状態を得るための洗浄水の比抵抗値の範囲が存在することが明らかとなった。以下に微小凸レンズ列(マイクロレンズアレイ)を樹脂成形によって作製するための成形型の作製について詳細に説明する。
Figure 2005119940
(マイクロレンズアレイ用成形型の作製)
石英ガラス基板(厚み5mm、寸法50mm×50mm)上に、Cr膜をスパッタリング法により成膜し、さらにフォトレジストをスピンコート法により塗布した。つぎにこのフォトレジスト膜を、縦方向に50個、横方向に50個、合計2500個の開口部が碁盤の目状に配列したパターンで露光し、露光部分のフォトレジストを現像、除去した。このフォトレジスト膜をマスクとしてCr膜をエッチングし、開口を形成した。
このフォトレジスト付きCr膜で被覆されたガラス基板を、洗浄水1〜5でそれぞれ前洗浄した後、49%フッ化水素酸を用いてエッチングを行った。この後、前洗浄と同じ洗浄水で後洗浄した後、NaOH水溶液にてフォトレジスト膜を剥離した。
さらに硝酸2アンモニウムセリウム水溶液を用いて、Crマスクを剥離除去した後、同じ洗浄水で洗浄し、49%フッ化水素酸を用いて、2回目のエッチングを行った。この後、同じ洗浄水で洗浄して、図1(e)に示すようなマイクロレンズ成形用成形型を得た。得られた凹部は球面弧形状で縦方向に開口部が密接しており、曲率半径1.75mm、開口径1.00mm、深さ73μmであった。
つぎに図3に示すように、このガラス製成形型60を用いることによりガラス基板80上に、樹脂製凸レンズアレイ70を形成した。
ガラス基板80としては、厚み0.7mmで50mm角の石英ガラスを超音波アルカリ洗浄および純水洗浄して用いた。
成形樹脂72としては紫外線硬化性エポキシ樹脂を用いた。このエポキシ樹脂を厚さ約100μmとなるようにガラス基板の片側表面に塗布した。
成形型60には離型性を向上させるため、表面にフッ素樹脂をスピンコート法により成膜し、離型剤層90とした。
紫外線は強度を120mW/cm2とし、基板側から室温で3分間照射した。その後、離型を行ったが、その際、成形型の作製に使用した洗浄水1〜5と離型性の関係を調べ、結果を表1に併せて示した。各10枚の基板について離型性不良の発生枚数を示した。洗浄水5の場合のみ、樹脂が一部、成形型の表面に残ってしまう不良が10枚中2枚に発生した。表面粗さが大きいと離型性も悪化することがわかる。
(マイクロレンズアレイの作製)
以下のマイクロレンズアレイの作製に関しては洗浄水1、すなわち比抵抗値18MΩ・cmの洗浄水を用いた場合について説明する。エッチング後のガラス表面(図1(e)のCまたはDの部分)の表面粗さを測定したところ、Raは1nmであった。
離型後、150℃、60分間の加熱を行った後の樹脂層72の最も薄い領域の膜厚は約20μm、球面状凸部頂上からの最大膜厚は91.5μmであった。成形型に接していたレンズ表面EおよびFの部分のRaは、7nm以下であった。樹脂層は透明であり、屈折率は1.50であった。また膜中にはエポキシ基重合部分[−(CH2)3OCO(CH2)4COO(CH2)3−]が含まれていた。
この微小凸レンズ(マイクロレンズ)50の焦点距離は、3.297〜3.300mmであった。
1基板内からランダムに選んだ100点の球面状凸部の高さを測定したところ、平均高さ71.5μm、標準偏差0.12μmであった。このマイクロレンズ50のHe−Neレーザ(λ=633nm)により測定した球面収差のRMS値は0.05λ、標準偏差0.001λであった。
また膜の反対側から垂直に平行光を入射させて集光スポットの直径を測定したところ、すべての凸部レンズについて集光スポットの直径は3μm以内であり、この値は耐熱・耐湿試験後も変わらなかった。
さらに、レンズアレイを、中性洗剤を含む水溶液中で、70℃で30分、引き続き純水中で、70℃で30分洗浄したが、樹脂レンズ層の基板表面からの剥離は観察されなかった。
なお、本実施例では図3に示すように、樹脂を成形後、離型したレンズアレイについて説明したが、樹脂として成形型より屈折率の高い材料を選べば、成形型に樹脂を充填したままの状態でレンズ作用を付与することができる。
この場合、特許文献2に構成例が示されているように、成形型がそのまま基板となり、表面に凸部のない平板状のレンズ、レンズアレイが実現できる。したがって成形型(基板)は透明であることが必須条件となり、ガラスが好適な材料となる。また、このような場合にも成形型(基板)の凹部表面が平坦であることが重要であり、本発明を適用することができる。
以上ではエッチング加工により基材表面に凹部を形成する成形型の作製を例に本発明を説明したが、本発明は他の目的にも適用できる。例えば光ファイバはレンズ作用を付与したり、端面反射を低減するためにそのコア先端部分を凸状に加工する場合がある。この場合も本発明を適用することにより、光ファイバ先端部を凸状に加工した際、その表面の粗さを低減し、表面における光散乱を低減できる。
またエッチング加工を施す固体材料も例示したガラスに限定されない。半導体分野においては、表面を原子レベルで平坦にすることが要求される場合があり、このような目的にも本発明は適用できる。シリコンをフッ化水素酸水溶液でエッチングする場合や、ガリウムヒ素(GaAs)を硫酸−過酸化水素水の混合水溶液でエッチングする場合などが例示できる。
本発明の化学エッチングによる成形型の作製手順を示す模式図である。 本発明の成形型製造工程を示す流れ図である。 本発明の実施例であるマイクロレンズアレイを示す模式図である。
符号の説明
10 基板
20 耐食性被膜
30 開口部
50 凹部
60 成形型
70 マイクロレンズ
72 樹脂層
80 ガラス基板
90 離型剤層

Claims (17)

  1. 固体からなる基材表面に前記固体を溶解する成分を含有する水溶液を接触させ前記基材表面を食刻して形成したエッチング加工物品において、前記食刻された基材表面の中心線平均粗さRaが20nm以下であることを特徴とするエッチング加工物品。
  2. 前記基材表面の中心線平均粗さRaが8nm以下であることを特徴とする請求項1に記載のエッチング加工物品。
  3. 前記水溶液を前記基材表面の所定部分にのみ接触させることにより、凹部または凸部を形成したことを特徴とする請求項1または2に記載のエッチング加工物品。
  4. 前記固体がガラスであることを特徴とする請求項1、2または3に記載のエッチング加工物品。
  5. 前記ガラスが、石英ガラス、無アルカリガラス、ソーダタイムガラスから選ばれたいずれか1つであることを特徴とする請求項4に記載のエッチング加工物品。
  6. 請求項3に記載のエッチング加工物品表面の凹部に、流動性物質を充填後、硬化させたことを特徴とする成形構造体。
  7. 前記エッチング加工物品と硬化した流動性物質とがともに所定の波長に対して透明であり、かつ屈折率が互いに異なることを特徴とする請求項6に記載の成形構造体。
  8. 請求項3に記載のエッチング加工物品表面の凹部に、流動性物質を充填し、硬化させたのち、前記エッチング加工物品から分離して形成した成形構造体であって、該成形構造体表面の前記エッチング加工物品に接触していた部分の中心線平均粗さRaが20nm以下であることを特徴とする成形構造体。
  9. 前記エッチング加工物品に接触していた部分の中心線平均粗さRaが8nm以下であることを特徴とする請求項8に記載の成形構造体。
  10. 前記成形構造体が所定の波長に対して透明であることを特徴とする請求項9に記載の成形構造体。
  11. 前記エッチング加工物品は断面が略半円形状の凹部を有することを特徴とする請求項7〜10のいずれか一項に記載の成形構造体。
  12. 固体からなる基材表面に該固体を溶解する成分を含有する水溶液を接触させ前記基材表面の所定部分を食刻することにより、前記基材表面の所定部分に凹部または凸部を形成するエッチング加工物品の製造方法において、前記水溶液の調整に使用する水およびエッチング前後の洗浄に使用する水の比抵抗値が、13MΩ・cm以上であることを特徴とするエッチング加工物品の製造方法。
  13. 前記個体がガラスである請求項12に記載のエッチング加工物品の製造方法。
  14. 前記ガラスが、石英ガラス、無アルカリガラス、ソーダタイムガラスから選ばれたいずれか1つであることを特徴とする請求項13に記載のエッチング加工物品の製造方法。
  15. 前記個体を溶解する成分がフッ化水素酸であることを特徴とする請求項13または14に記載のエッチング加工物品の製造方法。
  16. 中心線平均粗さRaが20nm以下のエッチング加工物品表面の凹部に、離型剤層を形成したのち、流動性物質を充填、硬化させ、次いで前記エッチング加工物品から分離することを特徴とする成形構造体の製造方法。
  17. 前記エッチング加工物品表面凹部の中心線平均粗さRaが8nm以下であることを特徴とする請求項16に記載の成形構造体の製造方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016114771A (ja) * 2014-12-15 2016-06-23 デクセリアルズ株式会社 光学素子、表示装置、原盤、及び光学素子の製造方法
JP2019144557A (ja) * 2019-02-26 2019-08-29 デクセリアルズ株式会社 光学素子、表示装置、原盤、及び光学素子の製造方法

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7419768B2 (en) * 2002-11-18 2008-09-02 Micron Technology, Inc. Methods of fabricating integrated circuitry
US7858156B2 (en) 2006-11-27 2010-12-28 The University Of Massachusetts Surface buckling method and articles formed thereby
US8906284B2 (en) * 2008-05-28 2014-12-09 The University Of Massachusetts Wrinkled adhesive surfaces and methods for the preparation thereof
US8649759B2 (en) * 2009-01-28 2014-02-11 Blackberry Limited Method of providing location information in an emergency
CN102456835B (zh) * 2010-10-28 2016-04-27 诺发光电股份有限公司 可高效率地提取光的玻璃基板及其制造方法
JP5881414B2 (ja) * 2011-04-20 2016-03-09 Hoya株式会社 携帯機器用カバーガラス
TWI461378B (zh) * 2012-10-12 2014-11-21 Global Display Co Ltd 具波浪形表面之玻璃基板的製造方法
US20150253507A1 (en) * 2012-10-24 2015-09-10 Konica Minolta, Inc. Optical member and coupling optical system
CN112756281B (zh) * 2021-01-15 2023-12-12 镇江润茂钢球有限公司 一种钢球表面粗糙度筛选装置及其使用方法
CN113955945B (zh) * 2021-10-20 2022-06-28 清华大学 液滴附壁化学加工的石英玻璃回转体工件的表面修饰方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL8003058A (nl) * 1980-05-28 1982-01-04 Philips Nv Werkwijze voor het met precisie vervaardigen van glazen voorwerpen, werkwijze voor het vervaardigen van een gietvorm of matrijs en gietvorm of matrijs.
NL8100602A (nl) * 1981-02-09 1982-09-01 Philips Nv Werkwijze voor het precisie-persen van glazen voorwerpen,werkwijze voor het vervaardigen van een mal en mal voor het precisie-persen van glazen voorwerpen.
NL8200634A (nl) * 1982-02-18 1983-09-16 Philips Nv Werkwijze en inrichting voor het vormen van een doorzichtig voorwerp.
EP0226123A3 (en) * 1985-12-03 1988-08-10 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Method for producing transparent plastic article
US5114632A (en) * 1989-05-01 1992-05-19 Soane Technologies, Inc. Controlled casting of a shrinkable material
JPH0431328A (ja) * 1990-05-25 1992-02-03 Canon Inc 光学素子成形用型構造及びプレス成形方法
JP3356290B2 (ja) * 1995-07-28 2002-12-16 日本カーバイド工業株式会社 マイクロプリズム母型の製造方法
JP4203709B2 (ja) * 2001-02-28 2009-01-07 コニカミノルタホールディングス株式会社 光学素子成形金型

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016114771A (ja) * 2014-12-15 2016-06-23 デクセリアルズ株式会社 光学素子、表示装置、原盤、及び光学素子の製造方法
US10101589B2 (en) 2014-12-15 2018-10-16 Dexerials Corporation Optical element, display device, master, and method for manufacturing optical element
JP2019144557A (ja) * 2019-02-26 2019-08-29 デクセリアルズ株式会社 光学素子、表示装置、原盤、及び光学素子の製造方法

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