JP4548071B2

JP4548071B2 - ガイドピン挿通孔付き部品とその製法

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Inventors: 敏博中嶋
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Description

この発明は、マイクロレンズアレイ等のガイドピン挿通孔付き部品及びその製法に関し、特にガイドピン挿通孔形成技術の改良に関するものである。

従来、マイクロレンズアレイとしては、図３２に示すものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

図３２に示すマイクロレンズアレイは、複数の凸状レンズ２が一方の主面に形成された石英基板１と、この基板１の一方の主面にメッキ下地膜を介してメッキされた金属製の結合板３とを備えている。結合板３には、レンズ２の通過光の透過を可能にする窓４が設けられると共に、窓４の一方側及び他方側にそれぞれガイドピン挿通孔５及び６が設けられている。孔５，６は、いずれも外方に進むにつれてサイズ（直径）が増大しているので、ガイドピンの挿通が容易となっている。

図３２のマイクロレンズアレイを使用する際には、光ファイバアレイ（図示せず）の端面に基板１の他方の主面を対向させて配置した状態において、孔５，６の大サイズ端側から孔５，６にそれぞれガイドピンを挿通して各ガイドピンを光ファイバアレイのガイドピン保持溝（又は保持孔）に保持させる。

一方、本願の発明者は、図３３，３４に示すようなマイクロレンズアレイを先に提案した（特願２００３−１２７２２５号参照）。このマイクロレンズアレイは、透光基板１０と、この基板１０の一方の主面に形成した凸状のレンズ１２とを備え、基板１０には、図３４に示すようなガイドピン挿通孔１３が設けられている。レンズ１２及び孔１３は、いずれも複数設けられているが、便宜上１つだけ示した。

ガイドピン挿通孔１３を形成する際には、図３３に示すように基板１０の一方の主面にレジストからなる環状の位置決め層１４を形成した後、位置決め層１４の中央位置において基板１０に精密ドリルにより直径０．８ｍｍ程度の半貫通孔を形成する。そして、基板１０を他方の主面側から研磨して半貫通孔を貫通孔１５とする。

次に、直径０．７ｍｍ程度の孔を有する金属板１６を位置決め層１４の孔に嵌合した後、基板１０の上面にレジスト層１８を介してメッキ電極板１７を配置し、電極板１７の下方突出部１７ａを位置決め層１４の孔に嵌合する。そして、セラミック製の孔形成ピン１９を電極板１７の下方突出部１７ａの孔から金属板１６の孔１６ａを介して基板１０の貫通孔１５に挿通し、孔形成ピン１９のフランジ１９ａを電極板１７の上面に係止させる。孔形成ピン１９と電極板１７との間の間隙部には、レジスト層２０を充填する。

このような状態において、電極板１７に通電しつつメッキ処理を行なうことにより金属板１６から貫通孔１５の内壁に沿って基板１０の他方の主面に達するように金属層２２を形成する。この後、レジスト層１８，２０を除去すると共に電極板１７及びガイドピン１９を取外すと、図３４に示すように金属板１６の孔１６ａと、この孔１６ａに連通する金属層２２の孔（貫通孔１５を金属層２２で細くした孔）とからなるガイドピン挿通孔１３が得られる。なお、金属板１６の孔１６ａは、外方に進むにつれてサイズ（直径）が増大するように予め形成されており、ガイドピンの挿通が容易になっている。
特開２００４−１３８９８２号公報

図３２に関して上記した従来技術によると、結合板３を薄膜プロセスで作成するため、ガイドピン挿通孔をサイズ及び位置のいずれにもついてもサブミクロンの精度で形成可能である。しかしながら、結合板３の厚さは、プロセスの制約上１００μｍ程度であり、ガイドピンを繰り返し挿通するには堅牢性に問題があった。

一方、図３３，３４に関して上記したガイドピン挿通孔形成技術によると、堅牢性の問題はないものの、貫通孔１５を形成するために精密ドリルにより半貫通孔を１つずつ形成したり、位置決め層１４の孔に金属板１６を嵌合したり、電極板１７の孔や金属板１６の孔１６ａに孔形成ピン１９を挿通したりする作業が面倒であり、コスト高になるという問題点がある。また、ガイドピン挿通孔１３の位置精度は、位置決め層１４及び金属板１６の間のクリアランスと、金属板１６及び孔形成ピン１９の間のクリアランスとの２つの誤差に応じて決定される。いずれのクリアランスも±１μｍ程度は生じるため、トータルで±２μｍの位置誤差を免れないという問題点もある。その上、ガイドピン挿通孔１３にガイドピンを抜き差しする際にガイドピンの外周が金属板１６の孔１６ａの内壁や金属層２２の孔の内壁に接触するため、ガイドピンの抜き差しが容易でないという問題点もある。

この発明の目的は、ガイドピンの抜き差しがが容易なガイドピン挿通孔を有し、簡単に製作することができる新規なガイドピン挿通孔付き部品を提供することにある。

この発明の他の目的は、ガイドピン挿通孔をサイズ及び位置のいずれについても高精度で形成することができる新規なガイドピン挿通孔付き部品の製法を提供することにある。

この発明に係る第１のガイドピン挿通孔付き部品は、ガイドピン挿通孔においてガイドピン挿入側の開口端の近傍の内壁区間にのみ３個以上の複数の金属突起を設けたことを特徴とするものである。

第１のガイドピン挿通孔付き部品によれば、３個以上の複数の金属突起は、ガイドピン挿通孔においてガイドピン挿入側の開口端の近傍の内壁区間（好ましくは開口端から５０〜１００μｍの範囲内の長さの内壁区間）にのみ形成される。このため、ガイドピンは、ガイドピン挿通孔の開口端の近傍においてガイドピン挿通孔の内壁に直接的に接触せず、複数の金属突起により３点以上の接触点で（干渉が少ない状態で）抜き差しが案内されるようになり、抜き差しが容易となる。また、複数の金属突起をガイドピン挿通孔の一端から他端まで延長するように形成しないので、複数の金属突起をメッキ処理等により簡単に形成可能である。

この発明に係る第２のガイドピン挿通孔付き部品は、ガイドピン挿通孔においてガイドピン挿入側の開口端の近傍の内壁区間にのみ開口形状を多角形状とするように１又は複数の金属層を設けたことを特徴とするものである。

第２のガイドピン挿通孔付き部品によれば、１又は複数の金属層は、ガイドピン挿通孔においてガイドピン挿入側の開口端の近傍の内壁区間（好ましくは開口端から５０〜１００μｍの範囲内の長さの内壁区間）にのみ開口形状を多角形状（例えば、三角形状、四角形状等）とするように形成される。このため、ガイドピンは、ガイドピン挿通孔の開口端の近傍において多角形状の開口部により３点以上の接触点で（干渉が少ない状態で）抜き差しが案内されるようになり、抜き差しが容易となる。また、１又は複数の金属層をガイドピン挿通孔の内壁全体に形成しないので、１又は複数の金属層をメッキ処理等により簡単に形成可能である。

この発明に係るガイドピン挿通孔付き部品の第１の製法は、
基板の一方の主面に所望のガイドピン挿通孔及び給電溝にそれぞれ対応し且つ互いに連続する第１及び第２の孔を有する第１のレジスト層をホトリソグラフィ処理により形成する工程と、
前記第１のレジスト層をマスクとする除去処理により前記基板の一方の主面に前記第１のレジスト層の第１及び第２の孔にそれぞれ対応し且つ互いに連続する凹部及び凹状溝を形成する工程と、
前記第１のレジスト層を除去した後、前記凹部の底部及び前記凹状溝の底部をそれぞれ覆い且つ互いに連続する第１及び第２のメッキ下地層を形成する工程と、
前記第２のメッキ下地層をメッキ電極とするメッキ処理により前記第１及び第２のメッキ下地層をそれぞれ覆い且つ互いに連続する第１及び第２の導電層を前記凹部の開口端の近傍の内壁区間及び前記凹状溝の開口端の近傍の内壁区間が露呈される厚さに形成する工程と、
前記凹部の開口端の近傍の内壁区間に３個以上の複数の突起を形成するパターンを有する第２のレジスト層を前記凹部内で前記第１の導電層の上にホトリソグラフィ処理により形成する工程と、
前記第２の導電層をメッキ電極とし且つ前記第２のレジスト層をマスクとするメッキ処理により前記第１の導電層の上に前記第１の導電層の構成材料とは異なる金属を被着することにより前記凹部の開口端の近傍の内壁区間に３個以上の複数の金属突起を形成する工程と、
前記第２のレジスト層を除去した後、前記基板を他方の主面側から研磨して前記第１及び第２の導電層を露呈させる工程と、
前記第１の導電層をエッチング処理により除去して前記凹部をその開口端の近傍の内壁区間に前記複数の金属突起が形成された状態でガイドピン挿通孔として残存させる工程と
を含むものである。

第１の製法は、前述した第１のガイドピン挿通孔付き部品を製作するのに好適なものである。凹部は、ホトリソグラフィ処理により形成された第１のレジスト層をマスクとする除去処理（例えば、サンドブラスト処理、ドライ又はウェットエッチング処理等）により形成されると共に、複数の金属突起は、ホトリソグラフィ処理により形成された第２のレジスト層をマスクとするメッキ処理により形成される。このため、ガイドピン挿通孔は、サイズ及び位置のいずれについてもサブミクロンの精度で形成することができる。

また、凹部内及び凹状溝内にはそれぞれ第１及び第２のメッキ下地層を介して第１及び第２の導電層を形成し、第２の導電層をメッキ電極とし且つ第２のレジスト層をマスクとするメッキ処理により複数の金属突起を形成するので、凹部の開口端の近傍の内壁区間に簡単に複数の金属突起を形成することができる。

この発明に係るガイドピン挿通孔付き部品の第２の製法は、
基板の一方の主面に所望のガイドピン挿通孔及び給電溝にそれぞれ対応し且つ互いに連続する第１及び第２の孔を有する第１のレジスト層をホトリソグラフィ処理により形成する工程と、
前記第１のレジスト層をマスクとする除去処理により前記基板の一方の主面に前記第１のレジスト層の第１及び第２の孔にそれぞれ対応し且つ互いに連続する凹部及び凹状溝を形成する工程と、
前記第１のレジスト層を除去した後、前記凹部の底部及び前記凹状溝の底部をそれぞれ覆い且つ互いに連続する第１及び第２のメッキ下地層を形成する工程と、
前記第２のメッキ下地層をメッキ電極とするメッキ処理により前記第１及び第２のメッキ下地層をそれぞれ覆い且つ互いに連続する第１及び第２の導電層を前記凹部の開口端の近傍の内壁区間及び前記凹状溝の開口端の近傍の内壁区間が露呈される厚さに形成する工程と、
多角形状のパターンを有する第２のレジスト層を前記凹部内で前記第１の導電層の上にホトリソグラフィ処理により形成する工程と、
前記第２の導電層をメッキ電極とし且つ前記第２のレジスト層をマスクとするメッキ処理により前記第１の導電層の上に前記第１の導電層の構成材料とは異なる金属を被着することにより前記凹部の開口端の近傍の内壁区間に前記凹部の開口形状を前記第２のレジスト層のパターンに対応して多角形状とするように１又は複数の金属層を形成する工程と、
前記第２のレジスト層を除去した後、前記基板を他方の主面側から研磨して前記第１及び第２の導電層を露呈させる工程と、
前記第１の導電層をエッチング処理により除去して前記凹部をその開口端の近傍の内壁区間に前記１又は複数の金属層が形成された状態でガイドピン挿通孔として残存させる工程と
を含むものである。

第２の製法は、前述した第２のガイドピン挿通孔付き部品を製作するのに好適なものである。第２の製法によれば、第１の製法について前述したと同様にガイドピン挿通孔をサイズ及び位置のいずれについてもサブミクロンの精度で形成することができると共に１又は複数の金属層を凹部の開口端の近傍の内壁区間に簡単に形成することができる。

上記した第１又は第２の製法において、前記第１のレジスト層を形成する工程では前記基板において前記第１のレジスト層の第１及び第２の孔にそれぞれ対応する基板部分を含む所定の基板領域を取囲む閉ループ状孔を前記第１のレジスト層と共に定めるように１又は複数の第３のレジスト層を形成し、前記凹部及び凹状溝を形成する工程では前記閉ループ状孔に対応し且つ前記凹状溝に連続する閉ループ状溝を前記基板の一方の主面に形成し、前記第１及び第３のレジスト層を除去した後、前記第１及び第２のメッキ下地層を形成する工程では前記閉ループ状溝の底部を覆い且つ前記第２のメッキ下地層に連続する閉ループ状の第３のメッキ下地層を形成し、前記第１及び第２の導電層を形成する工程では前記第３のメッキ下地層を覆い且つ前記第２の導電層に連続する閉ループ状の第３の導電層を形成し、前記第２のレジスト層を形成する工程では前記閉ループ状溝内で前記第３の導電層を覆うように閉ループ状の第４のレジスト層を形成し、前記第２のレジスト層をマスクとするメッキ処理では前記第４のレジスト層をマスクとし、前記第２及び第４のレジスト層を除去した後、前記第１及び第２の導電層を露呈させる工程では前記第３の導電層を露呈させ、前記第１の導電層を除去する工程では前記第３の導電層を除去して前記所定の基板領域を前記基板から分離するようにしてもよい。このようにすると、ガイドピン挿通孔を形成するための諸工程を流用して基板からガイドピン挿通孔を含む所定の基板領域を簡単に分離することができる。従って、１つの基板上に多数のガイドピン挿通孔付き部品を形成してこれらの部品を個々に分離する方法でガイドピン挿通孔付き部品を量産するのに好都合である。

この発明によれば、ガイドピン挿通孔においてガイドピン挿入側の開口端の近傍の内壁区間にのみ複数の金属突起を形成するか又は開口形状を多角形状とするように１又は複数の金属層を形成したので、ガイドピンの抜き差しが容易になると共に金属突起又は金属層の形成が簡単となる効果が得られる。

また、レジスト層をマスクとする除去処理により凹部を形成すると共にレジスト層をマスクとするメッキ処理により金属突起又は金属層を形成するようにしたので、ガイドピン挿通孔を精度良く簡単に形成できる効果も得られる。

図１は、この発明の一実施形態に係るマイクロレンズアレイを示すもので、図１のＡ−Ａ’線に沿う断面は図２に、図１のＢ−Ｂ’線に沿う断面は図３にそれぞれ示されている。

例えばガラスからなる透光基板３０は、長方形状のもので、長さＬは８ｍｍ、幅Ｗは４ｍｍ、厚さＴは０．５〜１ｍｍ程度とすることができる。基板３０の一方の主面には、複数（例えば６個）の凸状レンズ３６が一列状に形成されている。隣り合うレンズのピッチ（中心間の距離）Ｐは、２５０μｍとすることができる。

基板３０において、レンズ３６の列の一端側及び他端側にはそれぞれ円形状のガイドピン挿通孔３２及び３４が設けられている。ガイドピン挿通孔３２，３４の中心間の距離Ｑは，４．６ｍｍとすることができる。ガイドピン挿通孔３２においては、ガイドピン挿入側（基板３０の一方の主面側）の開口端の近傍の内壁区間にのみメッキ処理により金属層３８が形成されている。金属層３８は、その内周に沿ってほぼ等間隔で配置された３個の金属突起３８ａ〜３８ｃを有する。金属層３８及び金属突起３８ａ〜３８ｃは、一例としてＮｉ−Ｆｅ合金からなっている。図４には、ガイドピン挿通孔３２内の金属層３８及び金属突起３８ａを斜視図で示し、図５には、ガイドピン挿通孔３２内の金属層３８及び金属突起３８ａ〜３８ｃを上面図で示す。

図３に示すガイドピン挿通孔３２において、ガイドピン挿入側の開口端の近傍の内壁区間は、該開口端から５０〜１００μｍの範囲内の長さＳの内壁区間に相当する。この内壁区間に金属層３８が幅Ｓのベルト状に形成されており、金属層３８から幅Ｓに相当する長さの金属突起３８ａがガイドピン挿通孔３２の中心方向に突出している。このような突出状況は、他の金属突起３８ｂ，３８ｃについても同様である。

金属層３８及び金属突起３８ａは、いずれも図３，４に示すようにガイドピン挿通孔３２の開口サイズを外方に進むにつれて増大させるように形成されている。このような形成状況は、他の金属突起３８ｂ，３８ｃについても同様である。このため、ガイドピン挿通孔３２へのガイドピンの挿通が容易になっている。

図３に示すガイドピン挿通孔３２において、ガイドピン挿通孔３２の内壁から計測した金属層３８の厚さＭは２００μｍ程度とし、金属突起３８ａの金属層３８からの突出高さＮは５０μｍ程度とすることができる。図５に示すガイドピン挿通孔３２において、金属突起３８ａの幅Ｕは３０μｍ程度とすることができる。寸法Ｍ，Ｎ，Ｕは、他の金属突起３８ｂ，３８ｃについても金属突起３８ａと同じにすることができる。図２，５に示すガイドピン挿通孔において、金属層３８で形成される円形孔の直径Ｒは０．７ｍｍとすることができる。

ガイドピン挿通孔３２と基板３０の一端（図１，２では左端）との間には、メッキ処理時の給電を可能にするための給電溝３２Ａが形成されている。給電溝３２Ａの幅Ｋは３００μｍ程度とすることができる。給電溝３２Ａ内には、一端が金属層３８に連続し且つ他端が基板３０の一端に達するように金属層３８Ａが形成されている。金属層３８Ａは、金属層３８及び金属突起３８ａ〜３８ｃと同時にメッキ処理により形成されるもので、一例としてＮｉ−Ｆｅ合金からなっている。金属層３８Ａは、給電溝３２Ａの開口部を塞ぐと共に基板３０の一方の主面を平坦化するように形成されている。金属層３８Ａが金属層３８と一体をなしているため、ガイドピン挿通孔３２の内壁から金属層３８が剥がれ難くなっている。

ガイドピン挿通孔３４は、ガイドピン挿通孔３２と同様のものである。ガイドピン挿通孔３４において、金属突起４０ａ〜４０ｃを有する金属層４０は、前述した金属突起３８ａ〜３８ｃを有する金属層３８と同様の構成を有し、同様に形成されるものである。ガイドピン挿通孔４０と基板３０の他端（図１，２では右端）との間には、前述した給電溝３２Ａと同様の給電溝３４Ａが形成されている。給電溝３４Ａ内には、前述した金属層３８Ａと同様にして金属層４０Ａが形成されている。

上記したマイクロレンズアレイを使用する際には、例えば光ファイバアレイ（図示せず）の端面に基板３０の他方の主面を対向させて配置した状態において、基板３０の一方の主面側からガイドピン挿通孔３２，３４にそれぞれガイドピンＧＰを図２，５に示すように挿通して各ガイドピンを光ファイバアレイのガイドピン保持溝（又は保持孔）に保持させる。図２，５には、一例として、長さ方向に直交する断面が円形状のガイドピンＧＰを示した。

上記したマイクロレンズアレイによれば、金属突起３８ａ〜３８ｃ（又は４０ａ〜４０ｃ）がガイドピン挿通孔３２（又は３４）のガイドピン挿入側の開口端の近傍の内壁区間にのみ形成されているので、ガイドピンＧＰは、ガイドピン挿通孔３２（又は３４）の開口端の近傍においてガイドピン挿通孔３２（又は３４）の内壁に直接的に接触せず、金属突起３８ａ〜３８ｃ（又は４０ａ〜４０ｃ）により３つの接触点で抜き差しが案内されるようになり、抜き差しが容易となる。また、金属突起３８ａ〜３８ｃ（又は４０ａ〜４０ｃ）をガイドピン挿通孔３２（又は３４）の一端から他端まで延長するように形成しないので、金属突起３８ａ〜３８ｃをメッキ処理等により簡単に形成することができる。

その上、ガイドピン挿通孔３２（又は３４）には、外方に進むにつれて開口サイズを増大させるように金属突起３８ａ〜３８ｃ（又は４０ａ〜４０ｃ）を形成したので、ガイドピンＧＰの挿通が容易となる（ガイドピンＧＰの挿通を容易にするには、ガイドピンＧＰの先端部を先細状にしてもよい）。また、ガイドピン挿通孔３２（又は３４）の開口端の近傍の内壁部に金属層３８（又は４０）及び金属突起３８ａ〜３８ｃ（又は４０ａ〜４０ｃ）を設けたので、ガイドピンＧＰの抜き差しに伴ってガイドピン挿通孔３２（又は３４）の開口端で欠けやクラックが発生するのを防止することもできる。さらに、３８ａ，３８ｂ等の隣り合う金属突起間の空隙部を介してマイクロレンズアレイの装着対象となる光ファイバアレイ等の部品を確認できるため、位置合せが容易となる。

図６は、ガイドピン挿通孔の第１の変形例を示すものである。この例の特徴は、図５に示した金属層３８をなくし、３個の金属突起４１Ａ〜４１Ｃをガイドピン挿通孔３２の内壁に直接的に接触するように設けたことである。金属突起４１Ａ〜４１Ｃは、前述した金属突起３８ａ〜３８ｃと同様にガイドピン挿通孔３２においてガイドピン挿入側の開口端の近傍の内壁区間にのみガイドピン挿通孔３２の開口サイズを外方に進むにつれて増大させるように形成される。このため、ガイドピンＧＰをガイドピン挿通孔３２に挿通する際には、金属突起３８ａ〜３８ｃに関して前述したと同様の作用効果が得られる。

図７は、ガイドピン挿通孔の第２の変形例を示すものである。この例の特徴は、図５に示した３個の金属突起３８ａ〜３８ｃの代りに４個の金属突起３８ｄ〜３８ｇを金属層３８の内周に沿って設けたことである。金属突起３８ｄ〜３８ｇは、金属突起３８ａ〜３８ｃと同様に形成され、同様の作用効果を奏する。なお、図７〜１２において、ＧＰはガイドピンを示す。

図８は、ガイドピン挿通孔の第３の変形例を示すものである。この例の特徴は、図７に示した金属層３８をなくし、４個の金属突起４１Ｄ〜４１Ｇをガイドピン挿通孔３２の内壁に直接的に接触するように設けたことである。金属突起４１Ｄ〜４１Ｇは、前述した金属突起４１Ａ〜４１Ｃと同様に形成され、同様の作用効果を奏する。

図９は、ガイドピン挿通孔の第４の変形例を示すものである。この例の特徴は、ガイドピン挿通孔３２の開口形状を四角形状とするように４つの金属層４２ａ〜４２ｄを金属層３８の内周に沿って設けたことである。金属層４２ａ〜４２ｄは、金属層３８と同時にメッキ処理により形成されるもので、ガイドピン挿通孔３２の開口サイズを外方に進むにつれて増大させるように形成される。

図９のガイドピン挿通孔によれば、ガイドピンＧＰは、ガイドピン挿通孔３２の開口端の近傍において、金属層４２ａ〜４２ｄにより４つの接触点で抜き差しが案内されるようになり、抜き差しが容易となる。また、ガイドピン挿通孔３２の開口サイズを外方に進むにつれて増大させるように金属層４２ａ〜４２ｄを形成したので、ガイドピンＧＰの挿通が容易となる。さらに、金属層４２ａ〜４２ｄにより形成される四角形状開口部において、各角部の空隙部を介して装着対象部品を確認できるので、位置合せが容易となる。

図１０は、ガイドピン挿通孔の第５の変形例を示すものである。この例の特徴は、図９に示した金属層３８をなくし、ガイドピン挿通孔３２の開口形状を四角形状とするように金属層４４をガイドピン挿通孔３２の内壁に直接的に接触させて設けたことである。このようにしても、図９に関して前述したと同様の作用効果が得られる。なお、図１０の例では、１つの金属層４４の代りに、図９に示すように４つの金属層４２ａ〜４２ｄを設けてもよく、あるいは図９の例では、４つの金属層４２ａ〜４２ｄの代りに、図１０に示すように１つの金属層４４を設けてもよい。

図１１は、ガイドピン挿通孔の第６の変形例を示すものである。この例の特徴は、ガイドピン挿通孔３２の開口形状をほぼ三角形状とするように３つの金属層４６ａ〜４６ｃをそれぞれ間隙部４８ａ〜４８ｃを介して梁状に金属層３８の内周に沿って設けたことである。金属層４６ａ〜４６ｃは、金属層３８と同時にメッキ処理により形成されるもので、ガイドピン挿通孔３２の開口サイズを外方に進むにつれて増大させるように形成される。

図１１のガイドピン挿通孔によれば、図９に関して前述したと同様の作用効果が得られる。その上、金属層４６ａ〜４６ｃがそれぞれ間隙部４８ａ〜４８ｃを介して梁状に形成されるため、ガイドピンＧＰを抜き差しする際に４６ａ等の各金属層の中央部（ガイドピンＧＰとの接触部）がガイドピン挿通孔３２の内壁側に変位可能であり、ガイドピンＧＰの抜き差しが容易となる。

図１２は、ガイドピン挿通孔の第７の変形例を示すものである。この例の特徴は、図１１に示した金属層３８をなくし、ガイドピン挿通孔３２の開口形状を三角形状とするように３つの金属層４６Ａ〜４６Ｃをガイドピン挿通孔３２の内壁に直接的に接触させて設けたことである。金属層４６Ａ〜４６Ｃは、それぞれ間隙部４８Ａ〜４８Ｃを介して梁状にガイドピン挿通孔３２の内周に沿って形成されると共に、ガイドピン挿通孔３２の開口サイズを外方に進むにつれて増大させるように形成される。

図１２のガイドピン挿通孔によれば、図１１に関して前述したと同様の作用効果が得られる。なお、図１１又は図１２に示したように間隙部を設ける構成は、それぞれ図９又は図１０に示したようなガイドピン挿通孔においても採用することができる。

上記した実施形態及び変形例において、金属突起の数は、４より多くしてもよい。また、開口形状を定める金属層は、四角形より多い角数を有する多角形状を開口形状とするように形成してもよい。

図１３〜３１は、図１のマイクロレンズアレイの製法の一例を示すもので、図１〜５と同様の部分には同様の符号を付してある。図１３〜２６，２９〜３１には、図２７に示すように基板３０の一方の主面側に行列状に配置される多数のマイクロレンズアレイ領域のうちの１つのマイクロレンズアレイ領域３０Ａにおける図２７のＣ−Ｃ’線に沿う断面を示す。

図１３の工程では、ガラスからなる基板３０の一方の主面にアライメントマーク形成パターン５０ａを有するレジスト層５０をホトリソグラフィ処理により形成する。そして、図１４の工程では、レジスト層５０の上にＣｒ（クロム）層５２をスパッタ法により被着すると共に、レジスト層５０のアライメントマーク形成パターン５０ａに従ってＣｒ層５２と同様のＣｒ層からなるアライメントマーク５２ａを基板３０の表面に付着させる。Ｃｒ層５２の厚さは、１００ｎｍとすることができる。この後、図１５の工程では、レジスト層５０をその上のＣｒ層５２と共にリフトオフ（除去）することにより基板３０の一方の主面にアライメントマーク５２ａを残存させる。アライメントマーク５２ａは、位置合せを必要とする今後の工程（例えばホトリソグラフィ処理工程）において位置合せ基準として用いられるものである。

図１６の工程では、所望のレンズ形成パターンに従ってレジスト層５４を基板３０の一方の主面にホトリソグラフィ処理により形成する。このときのホトリソグラフィ処理では、アライメントマーク５２ａを基準として処理を行なう。図１７の工程では、レジスト層５４に加熱リフロー処理を施すことによりレジスト層５４に凸レンズ状パターンを付与する。この後、次のドライエッチング処理においてアライメントマーク５２ａがエッチングされないように保護する目的でアライメントマーク５２ａをポリイミドテープ等の被覆層５６で覆う。

図１８の工程では、アライメントマーク５２ａを被覆層５６で覆った状態においてドライエッチング処理により基板３０の一方の主面にレジスト層５６の凸レンズ状パターンを転写してレンズ３６を形成する。ドライエッチング処理では、ＣＨＦ_３，ＣＦ_４等のフッ素系ガスにＯ_２，Ａｒ等を混合したガスをエッチングガスとして用いることができる。この後、被覆層５６を除去し、アライメントマーク５２ａを残存させる。

図１９の工程では、図２０に示すガイドピン挿通孔３２，３４及び給電溝６０，６２にそれぞれ対応する孔５８ａ，５８ｂ及び孔５８ｃ，５８ｄを有するレジスト層５８を基板３０の一方の主面にホトリソグラフィ処理により形成する。このときのホトリソグラフィ処理では、アライメントマーク５２ａを基準として処理を行なう。レジスト層５８は、レンズ３６の列を含むレンズ部と、アライメントマーク５２ａとを覆うように形成する。

図２０の工程では、レジスト層５８をマスクとするサンドブラスト処理により基板３０のガラス材を選択的に除去して基板３０の一方の主面にガイドピン挿通孔３２，３４及び給電溝６０，６２をそれぞれ凹部及び凹状溝の状態で形成する。このとき、ブラスト深さは、６００μｍ程度とすることができる。除去処理としては、サンドブラスト処理の代りにドライ（又はウェット）エッチング処理等を用いてもよい。レジスト層５８をマスクとする除去処理を用いたので、ガイドピン挿通孔３２，３４及び給電溝６０，６２は、サイズ及び位置についてサブミクロンの精度で形成することができる。

図２１の工程では、レンズ３６の列を含むレンズ部と、アライメントマーク５２ａとを覆い且つガイドピン挿通孔３２，３４及び給電溝６０，６２を露呈させるように基板３０の一方の主面にレジスト層６４をホトリソグラフィ処理により形成する。このときのホトリソグラフィ処理では、アライメントマーク５２ａを基準として処理を行なう。

図２２の工程では、基板上面にスパッタ法によりＣｒ及びＣｕを順次に被着することによりＣｕ／Ｃｒ積層（Ｃｒ層にＣｕ層を重ねた積層）６６をレジスト層６４上に形成すると共にガイドピン挿通孔３２，３４及び給電溝６０，６２の各々の底部にＣｕ／Ｃｒ積層６６ａ，６６ｂ及びＣｕ／Ｃｒ積層６６ｃ，６６ｄをそれぞれ形成する。このとき、Ｃｒ層及びＣｕ層の厚さは、それぞれ３０ｎｍ及び３００ｎｍとすることができる。

図２３の工程では、レジスト層６４をその上のＣｕ／Ｃｒ積層６６と共にリフトオフし、Ｃｕ／Ｃｒ積層６６ａ〜６６ｄを残存させる。Ｃｕ／Ｃｒ積層６６ａ〜６６ｄにおいて、各積層の上層を構成するＣｕ層はメッキ下地層として用いられるものであり、各積層の下層を構成するＣｒ層は、基板３０に対するＣｕ層の密着性を向上させるためのものである。

図２７は、基板３０上のマイクロレンズアレイ領域配置を示すものである。基板３０の一方の主面側には、マイクロレンズアレイ領域３０Ａと同様の多数のマイクロレンズアレイ領域が行列状に配置されている。マイクロレンズアレイ領域３０Ａは、互いに連続して閉ループ状に形成された給電溝６０，６１，６２，６３により取囲まれている。給電溝６１，６３は、図１９，２０の工程において給電溝６０，６２と同様にして形成されたものである。領域３０Ａ以外の各マイクロレンズアレイ領域も、領域３０Ａと同様に給電溝で取囲まれている。基板３０の一方の主面側には、給電溝６０に連続する縦方向の給電溝と、給電溝６２に連続する縦方向の給電溝と、給電溝６０，６２と同様の複数の縦方向の給電溝とが互いに平行に延長するように形成されると共に、給電溝６１に連続する横方向の給電溝と、給電溝６３に連続する横方向の給電溝と、給電溝６１，６３と同様の複数の横方向の給電溝とが互いに平行に延長するように形成されている。

図２８は、図２７のマイクロレンズアレイ領域３０ＡにおけるＤ−Ｄ’線に沿う断面を示すものである。ガイドピン挿通孔３４と給電溝６２との間には、孔３４及び溝６２をつなぐように給電溝３４Ａが形成されている。給電溝３４Ａの底部には、図２１〜２３の工程においてＣｕ／Ｃｒ積層６６ｂ，６６ｄに連続してＣｕ／Ｃｒ積層６６Ａが形成されている。また、給電溝３２Ａの底部にも、Ｃｕ／Ｃｒ積層６６Ａと同様のＣｕ／Ｃｒ積層が形成されている。さらに、図２７に関して前述した縦方向及び横方向の各給電溝の底部にも、図２１〜２３の工程においてＣｕ／Ｃｒ積層６６ｃ，６６ｄと同様のＣｕ／Ｃｒ積層が形成されている。

図２４の工程では、６６ｃ，６６ｄ等のＣｕ／Ｃｒ積層をメッキ電極としてＣｕメッキ処理を行なうことによりガイドピン挿通孔３２，３４内にはＣｕ／Ｃｒ積層６６ａ，６６ｂを覆ってＣｕ層６８ａ，６８ｂを、給電溝６０，６２内にはＣｕ／Ｃｒ積層６６ｃ，６６ｄを覆ってＣｕ層６８ｃ，６８ｄをそれぞれ形成する。Ｃｕ／Ｃｒ積層６８ａ〜６８ｄは、いずれも図２に関して前述した長さＳの内壁区間が基板３０の一方の主面側に露呈される厚さに形成する。このとき、給電溝３４Ａ内には、図２８に示すようにＣｕ／Ｃｒ積層６６Ａを覆い且つＣｕ層６８ｂ，６８ｄに連続してＣｕ層６８Ａが形成される。また、給電溝３２Ａ内にも、Ｃｕ層６８Ａと同様のＣｕ層が形成される。さらに、図２７に関して前述した縦方向及び横方向の各給電溝内にも、Ｃｕ層６８ｃ，６８ｄと同様のＣｕ層が形成される。

図２５の工程では、ガイドピン挿通孔３２，３４内にそれぞれレジスト層７０ａ，７０ｂをホトリソグラフィ処理により形成する。このときのホトリソグラフィ処理では、アライメントマーク５２ａを基準として処理を行なう。レジスト層７０ａ，７０ｂは、図１〜５に示した例では金属層３８及び金属突起３８ａ〜３８ｃを形成するようなパターンで形成する。レジスト層７０ａ，７０ｂのパターンは、図６の場合には金属突起４１Ａ〜４１Ｃを形成するパターンとし、図７の場合には金属層３８及び金属突起３８ｄ〜３８ｇを形成するパターンとし、図８の場合には金属突起４１Ｄ〜４１Ｇを形成するパターンとし、図９の場合には金属層３８，４２ａ〜４２ｄを形成するパターンとし、図１０の場合には金属層４４を形成するパターンとし、図１１の場合には金属層３８，４６ａ〜４６ｃ及び間隙部４８ａ〜４８ｃを形成するパターンとし、図１２の場合には金属層４８Ａ〜４８Ｃ及び間隙部４８Ａ〜４８Ｃを形成するパターンとする。

図２５の工程では、レジスト層７０ａ，７０ｂを形成するためのホトリソグラフィ処理を流用して給電溝６０，６２内にＣｕ層６８ｃ，６８ｄを覆ってレジスト層７０ｃ，７０ｄをそれぞれ形成する。このとき、基板３０の上面において、図２７でハッチングを施して示すように前述の縦方向及び横方向の各給電溝内にもレジスト層が形成される。給電溝３２Ａ，３４Ａ内には、レジスト層を形成しないので、Ｃｕ層（例えば図２８の６８Ａ）の上面が露呈される。

図２６の工程では、６８ｃ，６８ｄ等のＣｕ層をメッキ電極とし且つレジスト層７０ａ〜７０ｄをマスクとするＮｉ−Ｆｅ合金メッキ処理を行なうことによりＣｕ層６８ａ，６８ｂの上にＮｉ−Ｆｅ合金からなる金属層３８，４０をそれぞれ形成する。金属層３８，４０は、図１〜５に関して前述したようにそれぞれ金属突起３８ａ〜３８ｃ，４０ａ〜４０ｃを有するように形成される。このとき、図２８に拡大して示すようにガイドピン挿通孔３４の内壁付近及びレジスト層７０ｂの側壁付近では金属イオンの供給が遅れるため、金属層４０及び金属突起４０ａ〜４０ｃは、断面的に見てテーパー状（先細状）に形成される。この結果、ガイドピン挿通孔３４は、開口サイズが外方に進むにつれて増大するようになり、ガイドピンの挿通が容易となる。このことは、ガイドピン挿通孔３２における金属層３８及び金属突起３８ａ〜３８ｃについても同様である。

金属層３８，４０及び金属突起３８ａ〜３８ｃ，４０ａ〜４０ｃに対してテーパー形状をより明確に付与するためには、図２８において代表としてレジスト層７０ｂについて示すようにレジスト層７０ｂと相似のパターンを有し且つレジスト層７０ｂよりわずかに大きいサイズを有するレジスト層７０ｅをレジスト層７０ｂの下に敷いた状態でメッキ処理を行なうようにしてもよい。このようなメッキ処理については、先に引用した特許文献１に記載されているので、詳細な説明を省略する。

図２６のメッキ処理において、給電溝３４Ａ内には、図２７，２８に示すように金属層４０に連続してＮｉ−Ｆｅ合金からなる金属層４０Ａが形成される。また、給電溝３２Ａ内にも、図２７に示すように金属層３８に連続してＮｉ−Ｆｅ合金からなる金属層３８Ａが形成される。しかし、図２７に示した６０〜６３等の縦方向及び横方向の給電溝内には、７０ｃ，７０ｄ等のレジスト層が形成されているため、Ｎｉ−Ｆｅ合金からなる金属層が形成されない。

図２９の工程では、７０ａ〜７０ｄ等のレジスト層を除去する。この結果、ガイドピン挿通孔３２，３４内には、Ｃｕ層６８ａ，６８ｂ上に金属層３８，４０がそれぞれ残存すると共に、給電溝６０，６２内には、Ｃｕ層６８ｃ，６８ｄが露呈される。

図３０の工程では、基板３０を他方の主面（裏面）側から研磨してＣｕ層６８ａ〜６８ｄを基板裏面に露呈させる。この結果、ガイドピン挿通孔３２，３４及び給電溝６０，６２については、いずれも底部を構成するガラス材が存在しない状態となる。このことは、図２７に示した縦方向及び横方向の各給電溝についても同様である。

図３１の工程では、エッチング処理によりＣｕ層６８ａ〜６８ｄを除去すると共に図２７に示した縦方向及び横方向の各給電溝内のＣｕ層を除去する。この結果、図２７、３０に示す基板３０から３０Ａ等の各マイクロレンズアレイ領域が分離されると共に、分離されたマイクレンズアレイ領域３０Ａにおいてはガイドピン挿通孔３２，３４が一方の開口端近傍にそれぞれ金属層３８，４０を有する状態で他方の開口端まで貫通するようになる。

図１３〜３１に関して上記した製法によれば、図１〜５に関して前述したようなマイクロレンズアレイを薄膜プロセスにより簡単に製作することができ、特にガイドピン挿通孔３２，３４のサイズ及び位置についてはホトリソグラフィ処理で形成したレジスト層をマスクとする除去処理やメッキ処理を用いているため高い精度（サブミクロンの精度）が得られる。また、ガイドピン挿通孔３２，３４の形成処理を流用して６０〜６３等の縦方向及び横方向の各給電溝を形成すると共にＣｕ層６８ａ，６８ｂの形成処理を流用して６８ｃ，６８ｄ等のＣｕ層を形成し、Ｃｕ層６８ａ，６８ｂの除去処理を流用して６８ｃ，６８ｄ等のＣｕ層を除去して基板３０から各マイクロレンズアレイ領域を分離するようにしたので、分離処理のための専用の工程が不要であり、少ない工程数で歩留り良くマイクロレンズアレイを量産することができる。

この発明の一実施形態に係るマイクロレンズアレイを示す上面図である。図１のＡ−Ａ’線に沿う断面図である。図１のＢ−Ｂ’線に沿う断面図である。ガイドピン挿通孔内の金属層及び金属突起を示す斜視図である。ガイドピン挿通孔内の金属層及び金属突起を示す上面図である。ガイドピン挿通孔の第１の変形例を示す上面図である。ガイドピン挿通孔の第２の変形例を示す上面図である。ガイドピン挿通孔の第３の変形例を示す上面図である。ガイドピン挿通孔の第４の変形例を示す上面図である。ガイドピン挿通孔の第５の変形例を示す上面図である。ガイドピン挿通孔の第６の変形例を示す上面図である。ガイドピン挿通孔の第７の変形例を示す上面図である。図１のマイクロレンズアレイの製法の一例におけるレジスト層形成工程を示す断面図である。図１３の工程に続くＣｒ層被着工程を示す断面図である。図１４の工程に続くリフトオフ工程を示す断面図である。図１５の工程に続くレジスト層形成工程を示す断面図である。図１６の工程に続く加熱リフロー工程を示す断面図である。図１７の工程に続くドライエッチング工程を示す断面図である。図１８の工程に続くレジスト層形成工程を示す断面図である。図１９の工程に続くサンドブラスト工程を示す断面図である。図２０の工程に続くレジスト層形成工程を示す断面図である。図２１の工程に続くＣｕ／Ｃｒ積層形成工程を示す断面図である。図２２の工程に続くリフトオフ工程を示す断面図である。図２３の工程に続くＣｕメッキ工程を示す断面図である。図２４の工程に続くレジスト層形成工程を示す断面図である。図２５の工程に続くＮｉ−Ｆｅ合金メッキ工程を示す断面図である。図２６の工程における基板上のマクロレンズアレイ領域配置を示す上面図である。図２７のＤ−Ｄ’線に沿う断面図である。図２６の工程に続くレジスト除去工程を示す断面図である。図２９の工程に続く基板裏面研磨工程を示す断面図である。図３０の工程に続くＣｕ除去工程を示す断面図である。従来のマイクロレンズアレイを示す斜視図である。発明者の研究に係るマイクロレンズアレイの製法におけるメッキ工程を示す断面図である。図３３の工程に続くレジスト除去工程を示す断面図である。

符号の説明

３０：透光基板、３０Ａ：マイクロレンズアレイ領域、３２，３４：ガイドピン挿通孔、３２Ａ，３４Ａ，６０，６１，６２，６３：給電溝、３６：レンズ、３８，３８Ａ，４０，４０Ａ，４２ａ〜４２ｄ，４４，４６ａ〜４６ｃ，４６Ａ〜４６Ｃ：金属層、３８ａ〜３８ｇ，４０ａ〜４０ｃ，４１Ａ〜４１Ｇ：金属突起、４８ａ〜４８ｃ，４８Ａ〜４８Ｃ：間隙部、５０，５４，５８，６４，７０ａ〜７０ｄ：レジスト層、５２：Ｃｒ層、５２ａ：アライメントマーク、６６，６６ａ〜６６ｄ：Ｃｕ／Ｃｒ積層、６８ａ〜６８ｄ：Ｃｕ層、ＧＰ：ガイドピン。

Claims

ガイドピン挿通孔においてガイドピン挿入側の開口端の近傍の内壁区間にのみ前記ガイドピンの抜き差しを案内する高さを有する３個以上の複数の金属突起を設けたことを特徴とするガイドピン挿通孔付き部品。
前記内壁区間は、前記ガイドピン挿入側の開口端から５０〜１００μｍの範囲内の長さの内壁区間である請求項１記載のガイドピン挿通孔付き部品。
基板の一方の主面に所望のガイドピン挿通孔及び給電溝にそれぞれ対応し且つ互いに連続する第１及び第２の孔を有する第１のレジスト層をホトリソグラフィ処理により形成する工程と、
前記第１のレジスト層をマスクとする除去処理により前記基板の一方の主面に前記第１のレジスト層の第１及び第２の孔にそれぞれ対応し且つ互いに連続する凹部及び凹状溝を形成する工程と、
前記第１のレジスト層を除去した後、前記凹部の底部及び前記凹状溝の底部をそれぞれ覆い且つ互いに連続する第１及び第２のメッキ下地層を形成する工程と、
前記第２のメッキ下地層をメッキ電極とするメッキ処理により前記第１及び第２のメッキ下地層をそれぞれ覆い且つ互いに連続する第１及び第２の導電層を前記凹部の開口端の近傍の内壁区間及び前記凹状溝の開口端の近傍の内壁区間が露呈される厚さに形成する工程と、
前記凹部の開口端の近傍の内壁区間に３個以上の複数の突起を形成するパターンを有する第２のレジスト層を前記凹部内で前記第１の導電層の上にホトリソグラフィ処理により形成する工程と、
前記第２の導電層をメッキ電極とし且つ前記第２のレジスト層をマスクとするメッキ処理により前記第１の導電層の上に前記第１の導電層の構成材料とは異なる金属を被着することにより前記凹部の開口端の近傍の内壁区間にガイドピンの抜き差しを案内する高さを有する３個以上の複数の金属突起を形成する工程と、
前記第２のレジスト層を除去した後、前記基板を他方の主面側から研磨して前記第１及び第２の導電層を露呈させる工程と、
前記第１の導電層をエッチング処理により除去して前記凹部をその開口端の近傍の内壁区間に前記複数の金属突起が形成された状態でガイドピン挿通孔として残存させる工程とを含むガイドピン挿通孔付き部品の製法。
前記第１のレジスト層を形成する工程では前記基板において前記第１のレジスト層の第１及び第２の孔にそれぞれ対応する基板部分を含む所定の基板領域を取囲むとともに前記第２の孔に連続する閉ループ状孔を前記第１のレジスト層と共に定めるように１又は複数の第３のレジスト層を形成し、前記凹部及び凹状溝を形成する工程では前記閉ループ状孔に対応し且つ前記凹状溝に連続する閉ループ状溝を前記基板の一方の主面に形成し、前記第１及び第３のレジスト層を除去した後、前記第１及び第２のメッキ下地層を形成する工程では前記閉ループ状溝の底部を覆い且つ前記第２のメッキ下地層に連続する閉ループ状の第３のメッキ下地層を形成し、前記第１及び第２の導電層を形成する工程では前記第３のメッキ下地層を覆い且つ前記第２の導電層に連続する閉ループ状の第３の導電層を形成し、前記第２のレジスト層を形成する工程では前記閉ループ状溝内で前記第３の導電層を覆うように閉ループ状の第４のレジスト層を形成し、前記第２のレジスト層をマスクとするメッキ処理では前記第４のレジスト層をマスクとし、前記第２及び第４のレジスト層を除去した後、前記第１及び第２の導電層を露呈させる工程では前記第３の導電層を露呈させ、前記第１の導電層を除去する工程では前記第２及び第３の導電層を除去して前記所定の基板領域を前記基板から分離する請求項３記載のガイドピン挿通孔付き部品の製法。