JP2006220789A

JP2006220789A - 微小光学素子作成方法

Info

Publication number: JP2006220789A
Application number: JP2005032627A
Authority: JP
Inventors: Masatoshi Hayashi; 政俊林
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2005-02-09
Filing date: 2005-02-09
Publication date: 2006-08-24

Abstract

【課題】製造コストの低減を図ることができる微小光学素子作成方法を提供する。
【解決手段】ＰＶＡ等の剥離可能な接着材３０をスピナを塗布したガラスホルダ２０の凹部２１にガラス基板１０を収容し、ガラス基板１０を所定の間隔で並べる。シラン処理後、ＵＶ樹脂をガラスホルダ２０の表面に供給し、樹脂層４０を形成する。次に、微細パターンが形成された型５０を樹脂層４０の表面に押し付け、微細パターンを樹脂層４０の表面に転写する。露光後、微細パターンが形成された樹脂層４０から型５０を剥離する。その後、樹脂層４０のガラス基板１０間に位置する部分をカッター６０によって切断し、所定温度に設定された湯に浸けて接着材３０を融かし、微小光学素子を得る。
【選択図】図１

Description

この発明は微小光学素子作成方法に関する。

従来、樹脂層とガラス基板とが接合された微小光学素子は以下のように作成されていた。

まず、シラン処理されたガラス板上に、必要とされる膜厚に相当する重量の樹脂（ＵＶ樹脂）を供給し、樹脂層を形成する。

次に、樹脂層の表面に型を押し付け、樹脂層を延ばすとともに、型に形成された微細パターンを樹脂層の表面に転写する。

その後、微細パターンが転写された樹脂層をガラス板とともに型から剥離し、ガラス板の下面にＵＶ剥離テープを貼り付ける。

次に、一体的に接合された樹脂層とガラス板とをダイシングによって所定のサイズのチップに切断し、ＵＶ剥離テープから各チップを剥す。その結果、複数の微小光学素子が得られる。

ＵＶ剥離テープはチップ等をダイシングテーブルに固定するために一般的に用いられているが、場合によってはワックス、熱剥離方式テープ等のその他の保持具を用いてもよい。
特開２００４−１３３１４９号公報

しかし、微小光学素子はＵＶ樹脂とガラスという異なる材質を接合することによって作成されるため、樹脂層とガラス板との界面に損傷を与えないダイシング条件（ダイシングブレードの種類、ダイシングブレードの回転数、ダイシングブレードの送り速度等）を設定するのは難しい。また、一体的に接合された樹脂層とガラス板との切断には多くの時間を要する。その結果、微小光学素子の製造コストが高くなる。

この発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、その課題は製造コストの低減を図ることができる微小光学素子作成方法を提供することである。

上記課題を解決するため請求項１記載の発明は、複数の基板を所定の間隔で並べる配列工程と、この配列工程の後、前記複数の基板の全ての上面部を覆うように１つの樹脂層を形成し、光学素子形状を成形する樹脂層成形工程とを含むことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１記載の微小光学素子作成方法において、前記樹脂層成形工程の後、前記樹脂層の前記基板間に位置する部分を切断する切断工程を含むことを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２記載の微小光学素子作成方法において、前記配列工程において、前記複数の基板は、それらの基板を個別に収容可能な凹部が形成されたホルダに保持されることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、板状基板母材を複数の基板に分割するための溝を前記板状基板母材の一方の面に形成する溝形成工程と、この溝形成工程の後、前記板状基板母材の他方の面に樹脂層を成形する樹脂層形成工程とを含むことを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項４記載の微小光学素子作成方法において、前記樹脂層形成工程の後、前記樹脂層及び前記板状基板母材を前記溝の部分で切断する切断工程を含むことを特徴とする。

この発明の微小光学素子作成方法によれば、製造コストの低減を図ることができる。

以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１（Ａ）〜（Ｅ）はこの発明の第１実施形態に係る微小光学素子作成方法を説明する工程図である。

ガラス基板（基板）１０は図示しない１枚のガラス板をダイシング、炭酸ガスレーザ等によって分割又はガラス成形等によって形成されたものである。この実施形態の場合、各ガラス基板１０は直方体のガラス板である。しかし、後に説明するホルダ等の形状に対応させれば直方体に限らず円柱、台形等の形状でもよい。ガラス基板１０の上面は所定の平面度を有する。ガラス基板１０として、例えばＢＫ７（ｎ＝１．５１６）の平板が用いられる。

ガラスホルダ（ホルダ）２０の上面には複数の凹部２１が碁盤の目状に形成されている。凹部２１はガラス基板１０の大部分を収容可能な容積を有する。ただし、凹部２１の深さはガラス基板１０の厚さより浅い。

以下、微小光学素子作成方法を説明する。

（ａ）接着剤塗布
ガラスホルダ２０の表面にＰＶＡ（ポリビニルアルコール）等の剥離可能な接着材３０をスピナを用いて均一な厚さに塗布する（図１（Ａ））。

（ｂ）配列
ガラスホルダ２０の全部の凹部２１にガラス基板１０を収容する。その結果、ガラス基板１０が所定の間隔でガラスホルダ２０上に並ぶ(図１（Ｂ）参照)。

（ｃ）シラン処理
（１）スピナを所定条件で回転させ、ガラスホルダ２０の表面にシランカップリング剤の加水分解物を均一な厚さに塗布する。

（２）加水分解物を塗布後、ガラスホルダ２０を所定の温度に設定されたオーブンに入れてガラス基板１０の上面とシランカップリング剤の加水分解物とを反応させる。

（ｄ）ＵＶ樹脂供給
（１）必要とされる膜厚に相当する重量のＵＶ樹脂をガラスホルダ２０の表面に供給し、樹脂層４０を形成する。

（２）微細パターンＰＴが形成された型５０を樹脂層４０の表面に押し付け、樹脂層４０をガラス基板１０の全ての表面を覆うように均一に延ばすとともに、微細パターンＰＴを樹脂層４０の表面に転写する（図１（Ｃ）参照）。なお、型５０はＵＶ光を透過可能な材料で形成した。また、型５０の微細パターンＰＴ面にはあらかじめ剥離剤塗布しておくことが好ましい。

（ｅ）硬化
型５０の上方から樹脂層４０を硬化する（図１（Ｃ）参照）。硬化にはＵＶ光を使用する。

（ｆ）離型
硬化後、樹脂層４０から型５０を剥離する。その結果、型５０の微細パターンＰＴの反転型が作成される。

（ｇ）切断
樹脂層４０のガラス基板１０間に位置する部分（接着材３０を含んでもよい）をカッター６０で切断する（図１（Ｄ）参照）。ガラス基板１０がマス目状に配置されているので、カッター６０をあらかじめマス目に配置した切断型を用いてもよい。その他の形状の基板では基板の形状に対応した筒状の刃物で押し切ることもできる。

（ｈ）溶融
ガラスホルダ２０を剥離液に浸けて接着材３０を融かす。接着剤がＰＶＡの場合、所定温度に設定された湯でよい。その結果、樹脂層４０とガラス基板１０とが接合された微小光学素子がガラスホルダ２０から分離される（図１（Ｅ）参照）。

この実施形態によれば、極めて薄い（２０〜５０μｍ程度）樹脂層４０だけを切断すればよく、ダイシングを用いなくてもよいので、切断工程の所要時間が短縮され、製造コストの低減を図ることができる。

図２（Ａ）及び（Ｂ）はこの発明の第１実施形態に係る微小光学素子作成方法の変形例を説明する工程図である。なお、図１の（ａ）〜（ｆ）に対応する工程は共通であるので図示を省略した。

この変形例と第１実施形態とでは切断位置が相違する（図２（Ａ）参照）。

この変形例では、樹脂層４０のガラス基板１０間に位置する２箇所をカッター６０で切断する（図２（Ａ）参照）。

その後、ガラスホルダ２０を所定温度に設定された湯に浸けて接着材３０を融かす（図２（Ｂ）参照）。

このようにすれば、図２（Ｂ）に示すように、切断後の樹脂層４０の平面寸法はガラス基板１０の寸法にほぼ一致する。

この変形例によれば、第１実施形態と同様の効果を奏するとともに、第１実施形態よりもガラスホルダ２０からガラス基板１０を容易に取り出すことができる。接着剤に溶融剤（ここでは湯）が浸透し易くなるためである。

なお、上記実施形態及び変形例では、樹脂層４０を切断した後にガラスホルダ２０からガラス基板１０を外したが、これに代えてガラスホルダ２０からガラス基板１０を外した後にカッター６０（又は格子状に刃を配置した板）を用いて樹脂層４０を切断してもよい。

また、カッター６０を用いず、ガラスホルダ２０を折り曲げて樹脂層４０のガラス基板１０間に位置する部分を切断してもよい。このとき、樹脂層４０に切れ目を予め入れておくのが好ましい。

更に、上記実施形態及び変形例では、正方形のガラス基板１０を用いたが、ガラス基板１０の形状はこれに限られるものではなく、円板等の形状であってもよい。

図３（Ａ）〜（Ｄ）はこの発明の第２実施形態に係る微小光学素子作成方法を説明する工程図であり、第１実施形態と共通する部分には同一符号を付してその説明を省略する。

（ａ）溝形成
１枚のガラス板（板状基板母材）１１０の表面（他方の面）にＵＶ剥離テープ５を貼り付け、ダイシング等によってガラス板１１０の裏面（一方の面）に格子状に溝１１１を形成する（図３（Ａ）参照）。溝１１１によって区切られた部分がそれぞれガラス基板（基板）１１０Ａとなる。

（ｂ）接着剤塗布
ガラスホルダ１２０の裏面にＰＶＡ等の剥離可能な接着材１３０をスピナを用いて塗布し、ガラス板１１０をガラスホルダ１２０に固定する。

（ｃ）シラン処理
（１）シラン処理に先立ち、ＵＶテープ５にＵＶ光を照射し、ＵＶテープ５をガラス板１１０から剥がす。

（２）スピナを所定条件で回転させ、ガラスホルダ１２０の表面にシランカップリング剤の加水分解物を均一な厚さに塗布する。

（３）加水分解物を塗布後、ガラスホルダ１２０を所定の温度に設定されたオーブンに入れてガラス板１１０の表面とシランカップリング剤の加水分解物とを反応させる。

（ｄ）ＵＶ樹脂供給
（１）必要とされる膜厚に相当する重量のＵＶ樹脂をガラス板１１０の表面に供給し、樹脂層４０を形成する。

（２）微細パターンＰＴが形成された型５０を樹脂層４０の表面に押し付け、樹脂層４０をガラス基板１１０Ａの全ての表面を覆うように均一に延ばすとともに、型５０に形成された微細パターンＰＴを樹脂層４０の表面に転写する（図３（Ｂ）参照）。

（ｅ）硬化
型５０の上方からＵＶ樹脂を硬化する。硬化にはＵＶ光を使用する。

（ｆ）離型
硬化後、樹脂層４０を型５０から剥離する。その結果、型５０の微細パターンＰＴの反転型が作成される。

（ｇ）切断
樹脂層４０のガラス基板１１０Ａ間に位置する部分をダイシングブレード１６０で切断する（図３（Ｃ）参照）。ガラス基板１１０Ａ間に位置する、樹脂層４０とガラス板１１０とは非常に薄いので、樹脂層４０とガラス板１１０とを高速に切断することができる。

（ｈ）溶融
ガラスホルダ１２０を所定温度に設定された湯に浸けて接着材１３０を融かす。その結果、樹脂層４０とガラス基板１１０Ａとが接合された微小光学素子がガラスホルダ１２０から分離される（図３（Ｄ）参照）。

この実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を奏する。

図４（Ａ）〜（Ｃ）はこの発明の第２実施形態の変形例に係る微小光学素子作成方法を説明する工程図である。

（ａ）クラック形成
１枚のガラス板（板状基板母材）２１０の表面にＵＶテープ５を貼り付け、ダイヤモンドカッタ（図示せず）等によってガラス板２１０の裏面に格子状にクラック２１１を形成する（図４（Ａ）参照）。クラック２１１によって区切られた部分がそれぞれガラス基板２１０Ａとなる。

（ｂ）接着剤塗布
ガラスホルダ２２０の裏面にＰＶＡ等の剥離可能な接着材２３０をスピナを用いて塗布し、ガラス板２１０をガラスホルダ２２０に固定する。

（ｃ）シラン処理
（１）シラン処理前にＵＶテープ５にＵＶ光を照射し、ＵＶテープ５をガラス板２１０から剥がす。

（２）スピナを所定条件で回転させ、ガラスホルダ２２０の表面にシランカップリング剤の加水分解物を均一な厚さに塗布する。

（３）加水分解物を塗布後、所定の温度に設定されたオーブンに入れてガラス板２１０の表面とシランカップリング剤の加水分解物とを反応させる。

（ｄ）ＵＶ樹脂供給
（１）必要とされる膜厚に相当する重量のＵＶ樹脂をガラス板２１０の表面に供給し、樹脂層４０を形成する。

（２）微細パターンが形成された型（図示せず）を樹脂層４０の表面に押し付け、樹脂層４０をガラス基板２１０Ａの全ての表面を覆うように均一に延ばすとともに、微細パターンを樹脂層４０に転写する（図４（Ｂ）参照）。

（ｅ）硬化
型の上方からＵＶ樹脂を硬化する。硬化にはＵＶ光を使用する。

（ｆ）離型
硬化後、微細パターンが形成された樹脂層４０から型を剥離する。その結果、型の微細パターンの反転型が作成される（図４（Ｂ）参照）。

（ｇ）溶融
ガラスホルダ２２０を所定温度に設定された湯に浸けて接着材２３０を融かし、ガラス板２１０とガラスホルダ２２０とを分離する。

（ｈ）切断
樹脂層４０のガラス基板２１０Ａ間に位置するクラック２１１に沿ってガラス板２１０を折る。その結果、樹脂層４０とガラス基板２１０Ａとが接合された微小光学素子が得られる（図３（Ｃ）参照）。

図１（Ａ）〜（Ｅ）はこの発明の第１実施形態に係る微小光学素子作成方法を説明する工程図である。図２（Ａ）及び（Ｂ）はこの発明の第１実施形態に係る微小光学素子作成方法の変形例を説明する工程図である。図３（Ａ）〜（Ｄ）はこの発明の第２実施形態に係る微小光学素子作成方法を説明する工程図である。図４（Ａ）〜（Ｃ）はこの発明の第２実施形態の変形例に係る微小光学素子作成方法を説明する工程図である。

符号の説明

１０，１１０Ａガラス基板（基板）
２０，１２０ガラスホルダ（ホルダ）
２１凹部
４０樹脂層
１１０ガラス板（板状基板母材）
１１１溝

Claims

複数の基板を所定の間隔で並べる配列工程と、
この配列工程の後、前記複数の基板の全ての上面部を覆うように１つの樹脂層を形成し、光学素子形状を成形する樹脂層成形工程と
を含むことを特徴とする微小光学素子作成方法。
前記樹脂層成形工程の後、前記樹脂層の前記基板間に位置する部分を切断する切断工程を含むことを特徴とする請求項１記載の微小光学素子作成方法。
前記配列工程において、前記複数の基板は、それらの基板を個別に収容可能な凹部が形成されたホルダに保持されることを特徴とする請求項１又は２記載の微小光学素子作成方法。
板状基板母材を複数の基板に分割するための溝を前記板状基板母材の一方の面に形成する溝形成工程と、
この溝形成工程の後、前記板状基板母材の他方の面に樹脂層を成形する樹脂層形成工程と
を含むことを特徴とする微小光学素子作成方法。
前記樹脂層形成工程の後、前記樹脂層及び前記板状基板母材を前記溝の部分で切断する切断工程を含むことを特徴とする請求項４記載の微小光学素子作成方法。