JP2005300715A - Method for manufacturing three-dimensional structure - Google Patents
Method for manufacturing three-dimensional structure Download PDFInfo
- Publication number
- JP2005300715A JP2005300715A JP2004113954A JP2004113954A JP2005300715A JP 2005300715 A JP2005300715 A JP 2005300715A JP 2004113954 A JP2004113954 A JP 2004113954A JP 2004113954 A JP2004113954 A JP 2004113954A JP 2005300715 A JP2005300715 A JP 2005300715A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- resist
- substrate
- dimensional structure
- manufacturing
- curable resin
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Micromachines (AREA)
Abstract
Description
本発明は、積層構造を有する三次元構造体、特にフォトニック結晶(PhC)を含む光学素子の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for manufacturing an optical element including a three-dimensional structure having a laminated structure, particularly a photonic crystal (PhC).
近年、様々な構造のフォトニック結晶が提案されている。多層薄膜は1次元のフォトニック結晶と呼ぶことができ、DOEなどの回折光学素子も1次元もしくは2次元のフォトニック結晶と言うことができる。 In recent years, photonic crystals having various structures have been proposed. The multilayer thin film can be called a one-dimensional photonic crystal, and a diffractive optical element such as DOE can also be called a one-dimensional or two-dimensional photonic crystal.
2次元フォトニック結晶では円孔配列のフォトニック結晶が盛んに研究されている。3次元フォトニック結晶については、オパール法による3次元フォトニック結晶の製造方法、ウエハー融着法による3次元フォトニック結晶の製造方法が研究されている。 As for two-dimensional photonic crystals, photonic crystals with a circular hole array have been actively studied. As for the three-dimensional photonic crystal, a method for producing a three-dimensional photonic crystal by an opal method and a method for producing a three-dimensional photonic crystal by a wafer fusion method have been studied.
しかしながら、オパール法による3次元フォトニック結晶は、作製は容易であるが、任意に欠陥が導入できないと言う問題点、十分なバンドギャップが形成されないという問題点がある。また、ウエハー融着法による3次元フォトニック結晶は、完全なバンドギャップ形成はできるものの、高精度な加工技術が必要であり、作製時間がかかり、大幅な設備投資が必要であり、大面積化が容易でない等の問題点がある。 However, the three-dimensional photonic crystal by the opal method is easy to produce, but has a problem that defects cannot be introduced arbitrarily and a sufficient band gap cannot be formed. In addition, although the three-dimensional photonic crystal by the wafer fusion method can form a complete bandgap, it requires high-precision processing technology, requires a long production time, requires significant equipment investment, and increases the area. However, there is a problem that it is not easy.
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、新規な三次元構造体の製造方法を提供すること、及びそれにより、積層構造を有する光学素子、特にフォトニック結晶を容易に製造する方法を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and provides a method for producing a novel three-dimensional structure, and thereby a method for easily producing an optical element having a laminated structure, particularly a photonic crystal. It is an issue to provide.
前記課題を解決するための第1の手段は、表面が平面であるか凹凸形状を持つ第1の基板の上にレジストを塗布し、支柱部になる部分以外にこのレジストを有する第1の基板の上に第2の基板となる材料を重ねて成型して、前記レジストを挟んで第1の基板と接合された第2の基板を形成し、さらに必要に応じて第2の基板の上にレジストを塗布し、支柱部になる部分以外にこのレジストを有する第2の基板の上に第3の基板となる材料を重ねて成型して、前記レジストを挟んで第2の基板と接合された第3の基板を形成し、……という工程を繰り返すことにより、n層(n≧2)の基板の積層体を形成し、その後各層間のレジストを溶解して空隙を形成する工程を有することを特徴とする三次元構造体の製造方法(請求項1)である。 A first means for solving the above problem is that a resist is applied on a first substrate having a flat surface or an uneven shape, and the first substrate having the resist other than a portion to become a support portion. A material to be a second substrate is overlaid and molded on the substrate to form a second substrate bonded to the first substrate with the resist sandwiched therebetween, and further on the second substrate as necessary. A resist is applied, and a material that becomes the third substrate is formed on the second substrate having the resist other than the portion that becomes the support portion, and the material is bonded to the second substrate with the resist interposed therebetween. Forming a third substrate and repeating the steps of ... to form a laminate of n-layer (n ≧ 2) substrates and then dissolving the resist between the layers to form voids A method for manufacturing a three-dimensional structure (claim 1).
本手段においては、レジストの厚さ分の空隙を介して、種々の表面形状、厚さの異なる物質が積層されて構成された三次元構造体を、容易に製造することができる。 In this means, it is possible to easily manufacture a three-dimensional structure formed by laminating substances having various surface shapes and thicknesses through a gap corresponding to the thickness of the resist.
前記課題を解決するための第2の手段は、表面が平面であるか凹凸形状を持つ第1の基板の上にレジストを塗布し、支柱部になる部分以外にこのレジストを有する第1の基板の上に第2の基板となる材料を重ねて成型して、前記レジストを挟んで第1の基板と接合された第2の基板を形成し、その後前記レジストを溶解して空隙を形成し、さらに必要に応じて第2の基板の上にレジストを塗布し、支柱部になる部分以外にこのレジストを有する第2の基板の上に第3の基板となる材料を重ねて成型して、前記レジストを挟んで第2の基板と接合された第3の基板を形成し、その後前記レジストを溶解して空隙を形成し、……、という工程を繰り返すことにより、n層(n≧2)の基板の積層体を形成する工程を有することを特徴とする三次元構造体の製造方法(請求項2)である。 A second means for solving the above problem is that a resist is applied on a first substrate having a flat surface or an uneven shape on the surface, and the first substrate having this resist other than a portion to be a support portion. A material to be a second substrate is overlaid and molded on the first substrate to form a second substrate bonded to the first substrate with the resist interposed therebetween, and then the resist is dissolved to form a void, Further, if necessary, a resist is applied on the second substrate, and a material to be the third substrate is overlaid on the second substrate having the resist in addition to the portion to be the column part, A third substrate bonded to the second substrate with a resist interposed therebetween is formed, and then the resist is dissolved to form voids, and so on. 3D characterized by having a step of forming a laminate of substrates A method for producing a granulated material (claim 2).
前記第1の手段においては、全ての層間のレジストを一度に溶解していたが、本手段においては、一つの層が形成されることに順次レジストの溶解を行っている。よって、結果的には前記第1の手段と同じ三次元構造体を製造することができるが、1種類のレジストしか用いない場合、各層を構成する物質の種類によっては、レジストを溶解する物質に解けるものがある場合があり、その場合には、前記第1の手段は好ましくない。それに対して、本手段は、各層を構成する物質に応じて別のレジストを使用することができるので、それだけフレキシビリティに富む。 In the first means, the resist between all the layers is dissolved at one time. However, in this means, the resist is sequentially dissolved when one layer is formed. Therefore, as a result, the same three-dimensional structure as that of the first means can be manufactured. However, when only one type of resist is used, depending on the type of substance constituting each layer, the resist can be dissolved. In some cases, the first means is not preferable. On the other hand, since this means can use a different resist depending on the material constituting each layer, it is highly flexible.
前記課題を解決するための第3の手段は、三次元構造体の一部を前記第1の手段で製造し、他の一部を前記第2の手段で製造することを特徴とする三次元構造体の製造方法(請求項3)である。 A third means for solving the above-mentioned problem is that a part of a three-dimensional structure is manufactured by the first means and the other part is manufactured by the second means. It is a manufacturing method (Claim 3) of a structure.
前記課題を解決するための第4の手段は、前記第1の手段から第3の手段のいずれかであって、少なくとも一つのm(m≧1)について、レジストが塗布された第mの基板の上に第(m+1)の基板となる材料を重ねる前に、前記レジストを所定のパターンに対応するように露光し、現像する工程を有することを特徴とするもの(請求項4)である。 A fourth means for solving the problem is any one of the first to third means, wherein the mth substrate on which a resist is applied for at least one m (m ≧ 1). Before the material to be the (m + 1) th substrate is overlaid on the substrate, the resist is exposed and developed so as to correspond to a predetermined pattern (claim 4).
本手段においては、現像によりレジストが無くなった部分には、その上に積層される物質が入り込んで、下の層を構成する物質と重なることになる。よって、レジストを溶解した後では、レジストが残っていた部分が空洞となり、レジストが無くなっていた部分には空洞が形成されずに、重なり合う層の物質がくっついた状態となっている。よって、露光パターンを変えることにより、複雑な形状の三次元構造体を形成することが可能となる。 In this means, the portion where the resist is removed by the development enters the material laminated thereon and overlaps the material constituting the lower layer. Therefore, after the resist is dissolved, the portion where the resist is left becomes a cavity, and the portion where the resist is removed is not formed with a cavity, and the substances of the overlapping layers are stuck together. Therefore, a three-dimensional structure having a complicated shape can be formed by changing the exposure pattern.
前記課題を解決するための第4の手段は、前記第1の手段から第4の手段のいずれかであって、少なくとも一つの層間において、前記レジストを溶解する前に、前記支柱部を構成する部分に層間に亘って、前記レジストを溶解する液に溶けない接着剤を設けることを特徴とするもの(請求項4)である。 A fourth means for solving the problem is any one of the first means to the fourth means, and the strut portion is formed before dissolving the resist in at least one layer. An adhesive that does not dissolve in the solution that dissolves the resist is provided between the layers in the portion (claim 4).
本手段においては、各層を形成する物質同士を確実に結合させることが可能となる。 In this means, it is possible to reliably bond the substances forming each layer.
前記課題を解決するための第5の手段は、前記第1の手段から第4の手段のいずれかであって前記三次元構造体が光学素子であることを特徴とするもの(請求項5)である。 A fifth means for solving the above-mentioned problem is any one of the first to fourth means, wherein the three-dimensional structure is an optical element (Claim 5). It is.
本手段においては、前記各層を構成する物質の表面形状、屈折率、厚さ、及び空隙の厚みや形状を変えることにより、積層された構造のマイクロレンズや、回折光学素子、フォトニック結晶等を製造することができる。 In this means, by changing the surface shape, refractive index, thickness, and gap thickness and shape of the substance constituting each layer, a microlens having a laminated structure, a diffractive optical element, a photonic crystal, etc. Can be manufactured.
前記課題を解決するための第6の手段は、前記第5の手段であって、前記光学素子がフォトニック結晶であることを特徴とするもの(請求項6)である。 A sixth means for solving the above-mentioned problem is the fifth means, wherein the optical element is a photonic crystal (Claim 6).
前記第5の手段は、特にフォトニック結晶を製造するのに適しており、複雑な構造を有するフォトニック結晶を容易に製造できる。特に、空気を含めて3種類以上の屈折率の異なる物質から構成されるフォトニック結晶を容易に製造可能である。 The fifth means is particularly suitable for producing a photonic crystal, and can easily produce a photonic crystal having a complicated structure. In particular, it is possible to easily manufacture a photonic crystal composed of three or more kinds of substances having different refractive indexes including air.
本発明によれば、新規な三次元構造体の製造方法を提供することにより、積層構造を有する光学素子、特にフォトニック結晶を容易に製造する方法を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the method of manufacturing easily the optical element which has a laminated structure, especially a photonic crystal can be provided by providing the manufacturing method of a novel three-dimensional structure.
以下、本発明の実施の形態の例を図を用いて説明するが、それに先立ち、本発明の実施の形態で使用する基板の成形方法とそれに用いる型の製造方法の例を図6〜図9を参照して説明する。 Hereinafter, an example of an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Prior to that, an example of a method of forming a substrate used in the embodiment of the present invention and a method of manufacturing a mold used therefor will be described with reference to FIGS. Will be described with reference to FIG.
図6は、基板の成形用型の製造方法を説明するための図である。まず、石英等からなる基板11の上にレジスト12を塗布する。この例ではネガ型のレジストを使用している(a)。
FIG. 6 is a diagram for explaining a method of manufacturing a substrate molding die. First, a
そして、マスク13に形成されたパターンの像を、レジスト12上に投影してレジスト12を感光させる(b)。(b)において、マスク13において黒く塗りつぶしてあるところが光を透過しない部分であり、その他の部分が光を透過する部分である。
Then, the image of the pattern formed on the
レジスト2を露光した後現像すると、露光されなかった部分が無くなり、(c)に示すような状態となる。このような状態の基板11とレジスト12の結合体が第1の基板の成形用型となる。
When the
(c)の状態から、さらにドライエッチングによりレジスト12と基板11を同時にエッチングしてレジスト12を無くすると、レジスト12の凹凸形状が基板1に転写され、凹凸を有する基板11が形成される(d)。これが、本発明の第2の基板の成形用型となる。エッチングガスによるレジスト12のエッチングレートと基板11のエッチングレートは通常異なり、そのため、(c)におけるレジスト12の凹凸の度合いと、(d)における基板11の凹凸の度合いが異なってくるので、(d)を基板の成形用型とするときは、そのことを勘案してレジスト12の塗布厚さを決定する。
When the
図7は、第3の基板の成形用型の製造方法を説明するための図である。この例においては図6(a)、(b)の工程を経て作られた図6(c)に示されたような構造を有する基板11とレジスト12の積層体を出発物体としている(a)。
FIG. 7 is a diagram for explaining a method of manufacturing the third substrate molding die. In this example, a stacked body of a
この上に、非電解メッキによりNi薄膜14を形成する(b)。そして、このNi薄膜14を電極としてNi電鋳体15を電鋳により形成する(c)。電鋳の完了後、Ni電鋳体15をレジスト12と基板11より剥離すると、Ni電鋳体15からなる基板成形用の型が形成される(d)。
A Ni
図8は、第4の基板の成形用型の製造方法を説明するための図である。この実施の形態においても、図6(a)、(b)の工程を経て作られた図6(c)に示されたような構造を有する基板11とレジスト12の積層体を出発物体としている(a)。
FIG. 8 is a diagram for explaining a method of manufacturing the fourth substrate molding die. Also in this embodiment, a stacked body of the
この基板11とレジスト12の積層体に、ディスペンサ等により紫外線硬化型樹脂17を塗布し、石英からなる定盤16を対向させ、紫外線硬化型樹脂17を挟む。そして、定盤16を通して紫外線を照射し、紫外線硬化型樹脂17を硬化させる(b)。
An ultraviolet
そして、硬化した紫外線硬化型樹脂17を基板11とレジスト12の積層体と定盤16から剥離する(c)。その後、紫外線硬化型樹脂17の凹凸構造部に、金属又は誘電体からなる薄膜18をスパッタリングや蒸着により成膜することにより、基板成形用型が完成する(d)。使用する金属としては、Cu、Al、Ni、Au等が適当であり、使用する誘電体としては、SiNx、SiO2、Al2O3、Ta2O5、TiO2等が適当である。このようにして、1個の基板11とレジスト12の積層体より、複数個の図8(d)に示すような基板成形用型を製作することができる。
Then, the cured ultraviolet
図9は、以上のように形成された成形用型を使用して基板を成形する方法を説明するための図である。この例においては、基板成形用型として、図6(c)に示されているものを使用している。 FIG. 9 is a diagram for explaining a method of molding a substrate using the molding die formed as described above. In this example, the substrate mold shown in FIG. 6C is used.
すなわち、基板11とレジスト12の積層体からなる基板成形用型を用意し(a)、石英等からなる定盤20との間にディスペンサ等により紫外線硬化型樹脂19を充填する。そして、定盤20を通して紫外線を照射し、紫外線硬化型樹脂19を硬化させる。その上で、基板11とレジスト12の積層体からなる基板成形用型、及び定盤20から、硬化した紫外線硬化型樹脂19を剥離すると、紫外線硬化型樹脂19からなる基板が完成する。
That is, a substrate molding die comprising a laminate of the
なお、図においては定盤20を平坦な表面を持つものとして示しているが、これを別の基板成形用型に変えれば、両面に凹凸構造を有する基板が形成できる。
Although the
以下の説明においては、各基板は、このような方法で形成されるものとして説明を行う。 In the following description, each substrate is described as being formed by such a method.
図1は、本発明の第1の実施の形態である3次元構造体の製造方法を示す図である。まず、図9に示したような製造方法で製造された第1の基板1を用意する(a)。この第1の基板1は、図に示すように上面に凹凸構造が形成されている。この第1の基板1の上面に、支柱部となる部分(図1では左右端の部分)を残してレジスト2を塗布するか、レジスト2を上面に塗布してから支柱となる部分のみを除去できるようにパターニングして露光・現像する(b)。 FIG. 1 is a diagram showing a method for manufacturing a three-dimensional structure according to the first embodiment of the present invention. First, the 1st board | substrate 1 manufactured with the manufacturing method as shown in FIG. 9 is prepared (a). As shown in the figure, the first substrate 1 has a concavo-convex structure on its upper surface. The resist 2 is applied on the upper surface of the first substrate 1 while leaving a portion (left and right end portions in FIG. 1) as a support portion, or only the portion that becomes a support is removed after the resist 2 is applied on the upper surface. Pattern and expose and develop as possible (b).
そして、その上に紫外線硬化型樹脂3を載せ(c)、前述のような型による成形手法を用いてその上面に所定の凹凸構造を形成して紫外線照射により硬化させる(d)。このとき、第1の基板1と紫外線硬化型樹脂3とは支柱部となる部分で密着する。なお、図は断面図であるので良く分からないが、支柱部とならない部分ではレジスト2は紫外線硬化型樹脂3の端部まで達している。このようにして紫外線硬化型樹脂3からなる第2の基板が、レジスト2を挟んで第1の基板1と密着する。
Then, an ultraviolet
この状態で、レジスト2を溶解液により溶解する。すなわち(d)に示す状態のものをレジスト溶解液(アセトン等)に浸すと、紫外線硬化型樹脂3の端部に出ているレジスト2から溶解が始まり、次第に内部に進行して、最後にレジスト2が全て溶解し、紫外線硬化型樹脂3からなる第2の基板と第1の基板1とが空隙を挟んで密着した三次元構造体が形成される(e)。レジスト2の除去はウエットエッチングにより行ってもよい。
In this state, the resist 2 is dissolved with a solution. That is, when the one in the state shown in (d) is immersed in a resist solution (acetone or the like), dissolution starts from the resist 2 at the end of the ultraviolet
なお、場合によっては、第1の基板1と紫外線硬化型樹脂3との密着性が悪い場合があり、レジスト2の溶解液の影響で剥がれてしまう場合がある。この場合には図1(c)のA部を拡大して示した図1(f)のように、接着剤4を第1の基板1と紫外線硬化型樹脂3に亘って塗り、両者を接着して止めるようにすればよい。可能であれば接着剤4が第1の基板1と紫外線硬化型樹脂3の間にしみ込んで接着を行うようにすることが好ましい。この接着剤は、紫外線硬化型樹脂からなり、紫外線照射により硬化して接着の役割を果たすようなものであってもよい。
In some cases, the adhesion between the first substrate 1 and the ultraviolet
本発明の第2の実施の形態である3次元構造体の製造方法の例として、図1に示した三次元構造体の上に、更に第3の基板を積層する例を図2に示す。まず、図1(e)に示すような2層の積層体を用意する(a)。そして、紫外線硬化型樹脂3からなる第2の基板の上面に、第1の実施の形態で説明したように、支柱部となる部分を除いてレジスト2を形成する(b)。
FIG. 2 shows an example in which a third substrate is further laminated on the three-dimensional structure shown in FIG. 1 as an example of the method for manufacturing the three-dimensional structure according to the second embodiment of the present invention. First, a two-layer laminate as shown in FIG. 1E is prepared (a). Then, as described in the first embodiment, the resist 2 is formed on the upper surface of the second substrate made of the ultraviolet
そして、その上に紫外線硬化型樹脂5を載せ、前述のような型による成形手法を用いてその上面に所定の凹凸構造を形成して紫外線照射により硬化させる(c)。この場合は、紫外線硬化型樹脂5の上面は平にしている。このとき、紫外線硬化型樹脂3と紫外線硬化型樹脂5とは支柱部となる部分で密着する。なお、図は断面図であるので図に現れていないが、支柱部とならない部分ではレジスト2は紫外線硬化型樹脂5の端部まで達している。このようにして紫外線硬化型樹脂5からなる第3の基板が、レジスト2を挟んで紫外線硬化型樹脂3からなる第2の基板と密着する。
Then, an ultraviolet
この状態で、レジスト2を溶解液により溶解する。すなわち(c)に示す状態のものをレジスト溶解液(アセトン等)に浸すと、紫外線硬化型樹脂3と紫外線硬化型樹脂5の端部に出ているレジスト2から溶解が始まり、次第に内部に進行して、最後にレジスト2が全て溶解し、紫外線硬化型樹脂5からなる第3の基板と紫外線硬化型樹脂3からなる第2の基板と第1の基板1とが、互いに空隙を挟んで密着した三次元構造体が形成される(d)。レジスト2の除去はウエットエッチングにより行ってもよい。
In this state, the resist 2 is dissolved with a solution. That is, when the one in the state shown in (c) is immersed in a resist solution (acetone or the like), dissolution starts from the resist 2 exposed at the ends of the ultraviolet
図3は、本発明の第3の実施の形態の例である三次元構造体の製造方法を説明するための図である。まず、図1(a)〜(d)の工程を経て、図1(e)に示すような三次元構造体を形成して出発物体とする(a)。そして、紫外線硬化型樹脂3からなる第2の基板の上面にレジスト2を形成する(b)。 FIG. 3 is a diagram for explaining a method of manufacturing a three-dimensional structure, which is an example of the third embodiment of the present invention. First, through the steps of FIGS. 1A to 1D, a three-dimensional structure as shown in FIG. 1E is formed as a starting object (a). Then, a resist 2 is formed on the upper surface of the second substrate made of the ultraviolet curable resin 3 (b).
続いて、フォトリソグラフィ工程等を使用して、レジスト2を所定のパターンに投影露光させて現像し、所定のパターンに対応する部分のレジストを除去する(c)。なお、このとき、支柱部となる部分からレジスト2を除去できるように、この部分のパターンも投影する。そして、その上に紫外線硬化型樹脂5を、残ったレジスト2と同じ高さだけ載せて、前述の方法で型で押さえて成形し、紫外線を照射することにより硬化させる(d)。
Subsequently, by using a photolithography process or the like, the resist 2 is projected and exposed in a predetermined pattern and developed, and the resist corresponding to the predetermined pattern is removed (c). At this time, the pattern of this portion is also projected so that the resist 2 can be removed from the portion that becomes the column portion. Then, the ultraviolet
その後、レジスト2と紫外線硬化型樹脂5の上に、更に紫外線硬化型樹脂6を載せ、型で押さえて成形し、紫外線を照射することによって硬化させる(e)。以上の工程により、紫外線硬化型樹脂3、5、6がレジスト2を挟んで密着する。
Thereafter, an ultraviolet curable resin 6 is further placed on the resist 2 and the ultraviolet
この状態で、レジスト2を溶解液により溶解する。すなわち(e)に示す状態のものをレジスト溶解液(アセトン等)に浸すと、紫外線硬化型樹脂5の端部に出ているレジスト2から溶解が始まり、次第に内部に進行して、最後にレジスト2が全て溶解し、紫外線硬化型樹脂3からなる第2の基板と紫外線硬化型樹脂6からなる第4の基とが、空隙部と紫外線硬化型樹脂5からなる層を挟んで互いに密着し、紫外線硬化型樹脂3からなる第2の基板と第1の基板とが空隙部を挟んで密着した三次元構造体が形成される(f)。レジスト2の除去はウエットエッチングにより行ってもよい。
In this state, the resist 2 is dissolved with a solution. That is, when the one in the state shown in (e) is immersed in a resist solution (acetone or the like), dissolution starts from the resist 2 exposed at the end of the ultraviolet
図4は、本発明の第4の実施の形態の例である三次元構造体の製造方法を説明するための図である。まず、図3(a)〜(c)の工程を経て、図3(d)に示すような三次元構造体を形成して出発物体とする(a)。そして、紫外線硬化型樹脂5とれジスとからなる第3の層の上面にレジスト2を塗布する(b)。
FIG. 4 is a diagram for explaining a method of manufacturing a three-dimensional structure, which is an example of the fourth embodiment of the present invention. First, through the steps of FIGS. 3A to 3C, a three-dimensional structure as shown in FIG. 3D is formed as a starting object (a). Then, a resist 2 is applied on the upper surface of the third layer made of the ultraviolet
続いて、フォトリソグラフィ工程等を使用して、レジスト2を所定のパターンに投影露光して現像し、所定のパターンに対応する部分のレジストを除去する(c)。そして、その上に第4の基板となる紫外線硬化型樹脂6を、残ったレジスト2と同じ高さだけ載せて、前述の方法で型で押さえて成形し、紫外線を照射することにより硬化させる(d)。 Subsequently, using a photolithography process or the like, the resist 2 is projected and developed into a predetermined pattern and developed, and the resist corresponding to the predetermined pattern is removed (c). Then, the ultraviolet curable resin 6 to be the fourth substrate is placed on the same height as the remaining resist 2, pressed by the mold by the method described above, and cured by irradiating with ultraviolet rays ( d).
この状態で、レジスト2を溶解液により溶解する。すなわち(d)に示す状態のものをレジスト溶解液(アセトン等)に浸すと、紫外線硬化型樹脂5、6の端部に出ているレジスト2から溶解が始まり、次第に内部に進行して、最後にレジスト2が全て溶解し、空隙を有する紫外線硬化型樹脂5からなる第3の基板と、空隙を有する紫外線硬化型樹脂6からなる第4の基板とが、第1の基板、紫外線硬化型樹脂3からなる第2の基板に密着積層された三次元構造体が形成される(e)。空隙を有するレジスト2の除去はウエットエッチングにより行ってもよい。
In this state, the resist 2 is dissolved with a solution. That is, when the one in the state shown in (d) is immersed in a resist solution (acetone or the like), dissolution starts from the resist 2 at the end of the ultraviolet
図5は、本発明の第5の実施の形態の例である三次元構造体の製造方法を説明するための図である。この例は、撮像素子の上に空隙を介してマイクロレンズを形成する例を示すものである。 FIG. 5 is a diagram for explaining a method of manufacturing a three-dimensional structure, which is an example of the fifth embodiment of the present invention. This example shows an example in which a microlens is formed on an image sensor via a gap.
撮像素子7の上にレジスト2を塗布する。そして、グレースケールマスクを用いたフォトリソグラフィ工程により、レジスト2の上面を、マイクロレンズアレイの型となるような形状に形成する(b)。なお、このとき、支柱部となる部分においてもレジスト2が除去されるようにパターニングする。その上に、前述のような方法により、紫外線硬化型樹脂8を載せて成形し、紫外線照射を行って硬化させる(c)。なお、グレースケールマスクを用いてレジストに立体形状を形成する方法は、例えば特開2003−107209号公報に記載され公知となっている。
A resist 2 is applied on the
この状態で、レジスト2を溶解液により溶解する。すなわち(c)に示す状態のものをレジスト溶解液(アセトン等)に浸すと、紫外線硬化型樹脂8の端部に出ているレジスト2から溶解が始まり、次第に内部に進行して、最後にレジスト2が全て溶解し、撮像素子7の上に、空隙を介してマイクロレンズアレイの形状に形成された紫外線硬化型樹脂8を有する三次元構造体が形成される。
In this state, the resist 2 is dissolved with a solution. That is, when the one in the state shown in (c) is immersed in a resist solution (acetone or the like), dissolution starts from the resist 2 exposed at the end of the ultraviolet curable resin 8, gradually proceeds to the inside, and finally the resist 2 is completely dissolved, and a three-dimensional structure having an ultraviolet curable resin 8 formed in the shape of a microlens array via a gap is formed on the
以上に示したいずれの実施の形態に置いても、最上層の基盤の上に更に新しい基板を成形して形成したり、レジストを塗布した上で新しい基板を形成し必要に応じてレジストの露光・現像を行った後にレジストを溶解する工程を繰り返し、多層の基板と空隙からなる三次元構造体を容易に形成することができる。 In any of the above-described embodiments, a new substrate can be formed on the uppermost base, or a new substrate can be formed after applying a resist, and the resist can be exposed as necessary. -The process of dissolving the resist after development is repeated to easily form a three-dimensional structure comprising a multilayer substrate and voids.
このような三次元構造体は、後に空隙となるレジストの形状を、フォトリソグラフィ工程を使用して精密に制御可能であるので、精密な構造とすることができ、一般的な機械要素としても使用可能であるが、特に光学素子としての用途に優れている。すなわち、形状、屈折率、厚さの異なる物質を空隙を介して多層に積層することができ、レンズ作用を持たせたり、回折光学素子として用いたり、フォトニック結晶として用いることができる。 Such a three-dimensional structure can precisely control the shape of the resist that will later become a void by using a photolithography process, so it can be a precise structure and can also be used as a general mechanical element. Although possible, it is particularly excellent for use as an optical element. In other words, substances having different shapes, refractive indexes, and thicknesses can be stacked in multiple layers through gaps, and can be used as a lens, used as a diffractive optical element, or used as a photonic crystal.
特に、フォトニック結晶として用いる場合、空気を含んだ3種以上の物質が3次元的に複雑に組み込まれた物体を容易に形成することができるので、設計の自由度が得られ、種々の性質を有するフォトニック結晶を製造することができる。 In particular, when used as a photonic crystal, it is possible to easily form an object in which three or more kinds of substances including air are three-dimensionally complicatedly incorporated. Can be produced.
1…基板、2…レジスト、3…紫外線硬化型樹脂、4…紫外線硬化型樹脂、5…紫外線硬化型樹脂、6…紫外線硬化型樹脂、7…撮像素子、8…紫外線硬化型樹脂、11…基板、12…レジスト、13…マスク、14…Ni薄膜、15…Ni電鋳体、16…定盤、17…紫外線硬化型樹脂、18…薄膜、19…紫外線硬化型樹脂、20…定盤
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Board | substrate, 2 ... Resist, 3 ... Ultraviolet curable resin, 4 ... Ultraviolet curable resin, 5 ... Ultraviolet curable resin, 6 ... Ultraviolet curable resin, 7 ... Imaging element, 8 ... Ultraviolet curable resin, 11 ... Substrate, 12 ... resist, 13 ... mask, 14 ... Ni thin film, 15 ... Ni electroformed body, 16 ... surface plate, 17 ... UV curable resin, 18 ... thin film, 19 ... UV curable resin, 20 ... surface plate
Claims (7)
The method for manufacturing a three-dimensional structure according to claim 6, wherein the optical element is a photonic crystal.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004113954A JP2005300715A (en) | 2004-04-08 | 2004-04-08 | Method for manufacturing three-dimensional structure |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004113954A JP2005300715A (en) | 2004-04-08 | 2004-04-08 | Method for manufacturing three-dimensional structure |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005300715A true JP2005300715A (en) | 2005-10-27 |
Family
ID=35332346
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004113954A Pending JP2005300715A (en) | 2004-04-08 | 2004-04-08 | Method for manufacturing three-dimensional structure |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2005300715A (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20100112465A1 (en) * | 2008-10-30 | 2010-05-06 | Carl Zeiss Smt Ag | Optical arrangement for three-dimensionally patterning a material layer |
US8211627B2 (en) | 2008-01-28 | 2012-07-03 | Carl Zeiss Smt Gmbh | Method and apparatus for structuring a radiation-sensitive material |
JP2013501662A (en) * | 2009-12-21 | 2013-01-17 | フラウンホッファー−ゲゼルシャフト ツァ フェルダールング デァ アンゲヴァンテン フォアシュンク エー.ファオ | Method for manufacturing a structure, optical component, optical layer stack |
US8587882B2 (en) | 2009-12-21 | 2013-11-19 | Fraunhofer-Gesellschaft Zur Foerderung Der Angewandten Forschung E.V. | Optical layer stack and method for manufacturing the same |
US8945458B2 (en) | 2009-12-21 | 2015-02-03 | Fraunhofer-Gesellschaft Zur Foerderung Der Angewandten Forschung E.V. | Method and apparatus for producing a structure, molding tool |
-
2004
- 2004-04-08 JP JP2004113954A patent/JP2005300715A/en active Pending
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8211627B2 (en) | 2008-01-28 | 2012-07-03 | Carl Zeiss Smt Gmbh | Method and apparatus for structuring a radiation-sensitive material |
US20100112465A1 (en) * | 2008-10-30 | 2010-05-06 | Carl Zeiss Smt Ag | Optical arrangement for three-dimensionally patterning a material layer |
US9158205B2 (en) | 2008-10-30 | 2015-10-13 | Carl Zeiss Smt Gmbh | Optical arrangement for three-dimensionally patterning a material layer |
JP2013501662A (en) * | 2009-12-21 | 2013-01-17 | フラウンホッファー−ゲゼルシャフト ツァ フェルダールング デァ アンゲヴァンテン フォアシュンク エー.ファオ | Method for manufacturing a structure, optical component, optical layer stack |
US8587882B2 (en) | 2009-12-21 | 2013-11-19 | Fraunhofer-Gesellschaft Zur Foerderung Der Angewandten Forschung E.V. | Optical layer stack and method for manufacturing the same |
US8641936B2 (en) | 2009-12-21 | 2014-02-04 | Fraunhofer-Gesellschaft Zur Foerderung Der Angewandten Forschung E.V. | Method for manufacturing an optical structure |
US8945458B2 (en) | 2009-12-21 | 2015-02-03 | Fraunhofer-Gesellschaft Zur Foerderung Der Angewandten Forschung E.V. | Method and apparatus for producing a structure, molding tool |
US9551814B2 (en) | 2009-12-21 | 2017-01-24 | Fraunhofer-Gesellschaft Zur Foerderung Der Angewandten Forschung E.V. | Method for manufacturing a structure, optical component, optical layer stack |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101801652B (en) | Mass production of micro-optical devices, corresponding tools, and resultant structures | |
JP2006337985A (en) | Method of manufacturing high sag lens and lens manufactured by using the same method | |
TWI464020B (en) | A method for making a mold having a three-dimensional microstructure and a mold having a three-dimensional microstructure | |
JP2001201609A (en) | Method for producing planer microlens and planar microlens produced by the method | |
US9278490B2 (en) | Method for manufacturing a two-dimensional polymer optical waveguide | |
US20070210483A1 (en) | Mold made of amorphous fluorine resin and fabrication method thereof | |
KR101365211B1 (en) | Method for copy mold manufacture | |
JP2005300715A (en) | Method for manufacturing three-dimensional structure | |
JP2019087678A (en) | Functional substrate and method of manufacturing the same, and imprint mold | |
WO2017073370A1 (en) | Film mold and imprinting method | |
JP6248505B2 (en) | Imprint mold substrate, imprint mold, method for producing the same, and method for regenerating imprint mold | |
JP2016002665A (en) | Method for producing structure for producing mold, and method for producing mold | |
KR102164142B1 (en) | Photo mask structures for manufacturing multi-layered micro-pattern body and multi-layered micro-pattern body manufacturing method using the same | |
JP7474266B2 (en) | Method for manufacturing large area seamless master and imprint stamp | |
JP3975444B2 (en) | Manufacturing method of replica mold for microlens array | |
JP6015140B2 (en) | Nanoimprint mold and manufacturing method thereof | |
JP2016065967A (en) | Method of manufacturing optical member plate and method of manufacturing optical member roll plate | |
JP4281512B2 (en) | Optical element manufacturing method | |
JP4239598B2 (en) | Manufacturing method of micro lens array | |
JP2004255680A (en) | Minute mold and its manufacturing method | |
JP2005271410A (en) | Manufacturing method of die for forming antireflection structure, antireflection structure, and optical element | |
JP3979225B2 (en) | Manufacturing method of optical waveguide | |
JP7464415B2 (en) | Adhesive layer and metal mask using the adhesive layer | |
JP2006084635A (en) | Method for manufacturing optical element | |
KR101703952B1 (en) | Method for fabricating a metallic nano-pattern using a template having an opening |