JPH06229825A - Manufacture of branching/condensing element of multielement pyroelectric detector - Google Patents
Manufacture of branching/condensing element of multielement pyroelectric detectorInfo
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- JPH06229825A JPH06229825A JP5041866A JP4186693A JPH06229825A JP H06229825 A JPH06229825 A JP H06229825A JP 5041866 A JP5041866 A JP 5041866A JP 4186693 A JP4186693 A JP 4186693A JP H06229825 A JPH06229825 A JP H06229825A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は多素子型焦電検出器に
おける分岐・集光素子の製造方法に関し、たとえば、多
成分の非分散型赤外線分析計（Non Dispersive Infrare
d Analyzer，以下ＮＤＩＲという）の分析セル中で被測
定ガスの種類や濃度に応じた特性吸収を受けた赤外光を
多素子型焦電検出器のそれぞれの受光部に入射させるに
際し、分析セルと焦電検出器の間に配置され、分析セル
からの赤外光を分岐して各受光部へ効率的に集光するた
めの分岐・集光素子の製造方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a branching / focusing element in a multi-element type pyroelectric detector, for example, a multi-component non-dispersive infrared analyzer.
d Analyzer (hereinafter referred to as NDIR), when the infrared light that has received characteristic absorption according to the type and concentration of the gas to be measured is incident on each light receiving portion of the multi-element pyroelectric detector, The present invention relates to a method for manufacturing a branching / focusing element, which is disposed between a pyroelectric detector and a pyroelectric detector, and which branches infrared light from an analysis cell and efficiently focuses the infrared light on each light receiving unit.
【０００２】[0002]
【従来の技術】ＮＤＩＲの多素子型焦電検出器のそれぞ
れの受光部に、三成分ガスとして、例えば、ＨＣ，Ｃ
Ｏ，ＣＯ2 の３個のガス種を受光するには、参照出力用
ガス（比較ガス）用受光部１個を含めて計４個の受光部
が必要である。そして、装置を小型化し、構造の簡素化
を図る上においては、４個の受光部を一つの検出器に集
積化することが有効である。この際、検出器内の一つの
焦電部材上に４つの受光電極を形成するから、感度やそ
の温度係数等の諸特性のバラツキを低減できるという利
点がある。2. Description of the Related Art In each light receiving portion of an NDIR multi-element type pyroelectric detector, for example, HC, C are used as a three-component gas.
In order to receive the three gas species of O and CO 2 , a total of four light receiving sections including one light receiving section for the reference output gas (comparative gas) are required. In order to reduce the size of the device and simplify the structure, it is effective to integrate the four light receiving parts into one detector. At this time, since four light receiving electrodes are formed on one pyroelectric member in the detector, there is an advantage that variations in various characteristics such as sensitivity and temperature coefficient thereof can be reduced.
【０００３】一方、多素子化する上においては、受光電
極間のクロストークを考慮する必要がある。このため、
各受光電極に分岐・集光させるために、複数枚のスリッ
トや、赤外光の通過後に４個の焦点位置を形成する、い
わゆる、４分割フレネルレンズを用いたものが提案され
ている。On the other hand, it is necessary to consider the crosstalk between the light-receiving electrodes when the number of elements is increased. For this reason,
In order to branch and condense each light receiving electrode, a plurality of slits or a so-called four-division Fresnel lens that forms four focal positions after passing infrared light has been proposed.
【０００４】前者では、各受光電極面に分析セルからの
赤外光を分岐・案内するよう、複数枚のスリットを受光
電極面に平行に積層することによって、赤外光入射方向
である高さ方向に各受光電極面に至る分岐・案内通路が
形成されている。また、後者のものは、通常、単一のＳ
ｉ平面基板を用い、その平面に同心円状に形成された溝
をそれぞれ複数有する４個のフレネルレンズを形成して
４つの焦点位置を形成する４分割フレネルレンズを構成
している。In the former case, a plurality of slits are laminated in parallel with the light-receiving electrode surface so as to branch and guide the infrared light from the analysis cell to each light-receiving electrode surface, so that the height in the infrared-light incident direction is increased. A branch / guide passage is formed in each direction to reach each light receiving electrode surface. Also, the latter is usually a single S
Using an i-plane substrate, four Fresnel lenses each having a plurality of concentric circular grooves are formed on the plane to form a four-division Fresnel lens that forms four focal points.
【０００５】しかし、前者のものでは、受光電極面上に
分岐・案内通路をスリットの積み重ねで形成するという
複雑な構造を有し、ある程度のスリット占有面積も必要
であり、しかも、複数枚のスリットを使用するから組立
工程に時間を費やすおそれがある。さらに、分岐・案内
通路は、その入口から出口の受光電極面上方に至るにつ
れて狭い形状になっているから、分析セルから入口に入
射した赤外光の平行光成分の内、一部が出口寄りのスリ
ットで反射され、結局、受光電極面に受光されるのが、
残りの赤外光だけとなったり、また、スリットの積み重
ねの形態にバラツキが発生したりするおそれもある。However, the former one has a complicated structure in which branching and guiding passages are formed by stacking slits on the light-receiving electrode surface, and it requires a certain amount of slit occupying area. Therefore, there is a possibility that time is spent in the assembly process because of using. Furthermore, since the branching / guide passage has a narrow shape from the entrance to above the light-receiving electrode surface at the exit, some of the parallel light components of the infrared light incident on the entrance from the analysis cell are closer to the exit. Is reflected by the slit of, and eventually received by the light receiving electrode surface,
There is a risk that only the remaining infrared light will be emitted and that the stacking form of the slits will vary.
【０００６】また、後者では、フレネルレンズの溝をＳ
ｉ平面基板をエッチングにより同心円状に加工して形成
するけれども、この種の加工としては有利な異方性エッ
チングではなく加工精度の不利な等方性エッチングを用
いなければならず、そのため、アスペクト比を高くとり
難い。また、機械加工により、同心円状の溝を形成する
ことは一般に難しく、しかも、溝形成にあたっては、機
械加工の場合は多くの工数が必要であり、結果的に量産
に向かないおそれがある。Further, in the latter case, the groove of the Fresnel lens is S
Although the i-plane substrate is processed into concentric circles by etching, isotropic etching, which is disadvantageous in terms of processing accuracy, must be used for this type of processing, rather than anisotropic etching, which is advantageous. It is difficult to get high. Further, it is generally difficult to form concentric circular grooves by machining, and in forming the grooves, a lot of man-hours are required in the case of machining, which may result in unsuitable for mass production.
【０００７】要するに、これら分岐・集光素子では、各
受光電極面に均一に分析セルからの赤外光を分岐・集光
するのが難しい。In short, it is difficult for these branching / focusing elements to uniformly branch / focus the infrared light from the analysis cell on each light-receiving electrode surface.
【０００８】そこで、本発明者らは、簡単な構造で、各
受光電極に均一に分析セルからの赤外光を分岐・集光で
きる多素子型焦電検出器の分岐・集光素子を提案した。Therefore, the present inventors have proposed a branching / focusing element of a multi-element type pyroelectric detector capable of uniformly branching / focusing infrared light from an analysis cell on each light receiving electrode with a simple structure. did.
【０００９】この分岐・集光素子を図１３〜図１９に示
す。すなわち、まず、図１３〜図１６において、多素子
型焦電検出器の分岐・集光素子Ｓは、分析セル１中で、
ＨＣ，ＣＯ，ＣＯ2 の３個のガス種を含む被測定ガスの
種類や濃度に応じた特性吸収を受けた分析セル１からの
赤外光の平行光成分を分岐して、多素子型焦電検出器７
のそれぞれの受光部に集光させるものであって、一方向
に直線状に溝加工された矩形平面部からなる一対のマイ
クロフレネルレンズ２，３で構成されている。This branching / focusing element is shown in FIGS. That is, first, in FIGS. 13 to 16, in the analysis cell 1, the branching / focusing element S of the multi-element pyroelectric detector is
The parallel light component of the infrared light from the analysis cell 1 which has received the characteristic absorption according to the type and concentration of the gas to be measured including the three gas species of HC, CO, and CO 2 is branched to generate a multi-element type focus. Electric detector 7
The light is condensed on each of the light receiving portions, and is composed of a pair of micro Fresnel lenses 2 and 3 each having a rectangular plane portion linearly grooved in one direction.
【００１０】更に、一対のマイクロフレネルレンズ２，
３が２つの矩形平面部２ａ，３ａ上にそれぞれ形成さ
れ、マイクロフレネルレンズ２として溝Ｍを有する第１
の矩形平面部２ａには２分割されたフレネルシリンドリ
カルレンズ２が形成され、かつ、マイクロフレネルレン
ズ３として、溝ｍを有する第２の矩形平面部３ａにも２
分割されたフレネルシリンドリカルレンズ３が形成され
ている。そして、使用にあたっては、これら２枚のフレ
ネルシリンドリカルレンズ２，３の溝Ｍ，ｍが相互に直
交するよう貼り合わされている。この溝間の間隔は、溝
ごとに異なっており、例えば、図１７、図１８に示すよ
うに、各矩形平面部２ａ，３ａ上に疎な部分４，５と密
な部分６，７，８を形成してなる。この疎密部分は、赤
外光通過後に、焦点位置が、直線状に形成された溝に平
行な直線上（所望の受光部）にくるよう予め設定されて
いる。Further, a pair of micro Fresnel lenses 2,
First, each of which has a groove M as a micro-Fresnel lens 2 formed on the two rectangular flat portions 2a and 3a.
The Fresnel cylindrical lens 2 divided into two is formed in the rectangular flat surface portion 2a of the above, and the second Fresnel cylindrical surface portion 3a having the groove m as the micro Fresnel lens 3 is also divided into two.
The divided Fresnel cylindrical lens 3 is formed. In use, these two Fresnel cylindrical lenses 2 and 3 are bonded so that the grooves M and m are orthogonal to each other. The intervals between the grooves are different for each groove. For example, as shown in FIGS. 17 and 18, for example, sparse portions 4, 5 and dense portions 6, 7, 8 on each rectangular flat surface portion 2a, 3a. Is formed. The sparse and dense portion is set in advance so that the focal position is on a straight line (desired light receiving portion) parallel to the linearly formed groove after passing infrared light.
【００１１】２枚のフレネルシリンドリカルレンズ２，
３の使用時には、溝Ｍ，ｍが相互に直交するように、フ
レネルシリンドリカルレンズ２を縦型レンズとして、縦
方向に直線溝Ｍを配置し、フレネルシリンドリカルレン
ズ３を横型レンズとして、横方向に直線溝を配置して公
知の直接接合法や陽極接合法で貼り合わされる。Two Fresnel cylindrical lenses 2,
3 is used, the Fresnel cylindrical lens 2 is used as a vertical lens and the linear groove M is arranged in the vertical direction so that the grooves M, m are orthogonal to each other, and the Fresnel cylindrical lens 3 is used as a horizontal lens, and the linear lens is used in the horizontal direction. Grooves are arranged and bonded by a known direct bonding method or anodic bonding method.
【００１２】この分岐・集光の形態は、図２０〜図２２
に示す原理に基づいている。図２０、図２１において、
一方向に直線状に溝加工された矩形平面部からなる２面
フレネルシリンドリカルレンズ２，３が、例えば、２枚
用意されており（図１３、図１４参照）、どちらも同じ
ように直線状に溝Ｍ，ｍ加工され、それぞれ、２分割フ
レネルシリンドリカルレンズとして機能できるようにな
っている。すなわち、どちらの２面フレネルシリンドリ
カルレンズ２，３も一方向に集光する特性を有し、これ
らは、赤外光通過後に、焦点位置が、直線状に形成され
た溝Ｍ，ｍに平行な直線Ｔ，ｔ上にくるよう機能するも
のである。しかも、セット時には、縦型レンズと横型レ
ンズを通過した赤外光の平行光成分は、図２２に示すよ
うに、同一平面上に焦点ｆ1 ，ｆ2 ，ｆ3 ，ｆ4 を結ぶ
ことが可能である。このようにして、２枚のフレネルシ
リンドリカルレンズ２，３を互いに９０°の角度で組み
合わせることにより、分析セルからの赤外光の平行光成
分を均一に４（＝２×２）つに分岐・集光できる。ま
た、図３１に示すように、両面に、それぞれ、２分割さ
れたフレネルシリンドリカルレンズおよび２分割された
フレネルシリンドリカルレンズを形成した１枚の分岐・
集光素子でも同様のことが可能である。The form of this branching / focusing is shown in FIGS.
It is based on the principle shown in. 20 and 21,
For example, two two-sided Fresnel cylindrical lenses 2 and 3 each having a rectangular flat surface grooved linearly in one direction are prepared (see FIGS. 13 and 14), and both are similarly linearly formed. The grooves M and m are processed so that they can function as two-divided Fresnel cylindrical lenses, respectively. That is, both of the two-sided Fresnel cylindrical lenses 2 and 3 have the property of converging light in one direction, and the focal positions of these two-sided Fresnel cylindrical lenses are parallel to the grooves M and m formed linearly after passing infrared light. It functions so as to be on the straight line T, t. Moreover, at the time of setting, the parallel light component of the infrared light which has passed through the vertical lens and the horizontal lens may form the focal points f 1 , f 2 , f 3 , f 4 on the same plane as shown in FIG. It is possible. In this way, by combining the two Fresnel cylindrical lenses 2 and 3 at an angle of 90 °, the parallel light component of the infrared light from the analysis cell is uniformly split into 4 (= 2 × 2). Can collect light. In addition, as shown in FIG. 31, a single branch / multi-faced Fresnel cylindrical lens and a bifurcated Fresnel cylindrical lens are formed on both sides, respectively.
The same can be done with the light collecting element.
【００１３】そして、この分岐・集光素子を赤外光の光
軸上に各フレネルレンズが矩形平面部の溝が相互に直交
するよう配置して分岐・集光を行うことができる。すな
わち、図１５、図１６において、光源４より発生した赤
外光は、分析セル１を通り、被測定ガスの種類や濃度に
応じた特性吸収を受けた後、光チョッパ５、光学フィル
タ６を通して多素子型焦電検出器７のそれぞれの受光部
に入射する。The branching / focusing element can be positioned on the optical axis of infrared light so that the Fresnel lenses are arranged such that the grooves of the rectangular flat surface are orthogonal to each other for branching / focusing. That is, in FIG. 15 and FIG. 16, the infrared light generated from the light source 4 passes through the analysis cell 1, is absorbed by the characteristic according to the type and concentration of the gas to be measured, and then passes through the optical chopper 5 and the optical filter 6. The light is incident on each light receiving portion of the multi-element pyroelectric detector 7.
【００１４】この際、これら溝加工がこの種の加工とし
ては有利な異方性エッチングを用いて行われる。At this time, the grooves are processed by using anisotropic etching which is advantageous for this kind of processing.
【００１５】そして、上記したような分岐・集光素子を
赤外光の光軸上に各フレネルレンズが矩形平面部の溝が
相互に直交するよう配置して分岐・集光を行うことがで
きる。すなわち、上記構成によれば、Ｐ分割されたフレ
ネルシリンドリカルレンズおよびＱ分割されたフレネル
シリンドリカルレンズをそれぞれ構成する矩形平面部の
溝が相互に直交するよう配置したことから、分析セル中
で被測定ガスの種類や濃度に応じた特性吸収を受けた分
析セルからの赤外光の平行光成分を多素子型焦電検出器
に形成される特定の受光電極に偏ることなく均一に分岐
・集光でき、受光電極間のクロストークを簡単な構造で
低減できる。Then, the branching / focusing element as described above is arranged on the optical axis of infrared light so that each Fresnel lens is arranged such that the grooves of the rectangular plane portions are orthogonal to each other, thereby performing branching / focusing. . That is, according to the above configuration, the P-divided Fresnel cylindrical lens and the Q-divided Fresnel cylindrical lens are arranged so that the grooves of the rectangular plane portions thereof are orthogonal to each other. The parallel light component of infrared light from the analysis cell that has received characteristic absorption depending on the type and concentration of the light can be uniformly branched and condensed without being biased to a specific light receiving electrode formed on the multi-element pyroelectric detector. The crosstalk between the light receiving electrodes can be reduced with a simple structure.
【００１６】以下、フレネルシリンドリカルレンズ２，
３の製造方法について説明する。まず、図２３、図２４
に示すように、ｎ型Ｓｉ基板１０を（１ ０ ０）面を
用いて結晶軸に沿いパターニングを行う。この際、所望
の溝ピッチを有するよう設計された公知のフォトマスク
１１を使用して選択露光を行う。続いて、未露光部分を
除去して溝パターン１２を残存させる（図２５参照）。
次に、溝Ｍ（又はｍ）加工を異方性エッチングを用いて
行う。これにより、加工精度の良好な所望の溝ピッチを
有する疎な部分４，５と密な部分６，７，８を形成でき
る（図２６参照）。この際、図１９に示すように、Ｓｉ
基板１０上に複数のレンズチップ１２，１２…が格子状
に形成されるが、異方性エッチングを用いたことから、
レンズチップ１２，１２間のバラツキを小さくできる。
その後、図２７に示すように、表面反射を低減させるた
めに、疎な部分４，５と密な部分６，７，８を有するＳ
ｉ基板１０の両面に無反射コーティング膜１３，１３を
形成してもよい。Hereinafter, Fresnel cylindrical lens 2,
The manufacturing method of No. 3 will be described. First, FIG. 23 and FIG.
As shown in FIG. 5, the n-type Si substrate 10 is patterned along the crystal axis using the (1 0 0) plane. At this time, selective exposure is performed using a known photomask 11 designed to have a desired groove pitch. Then, the unexposed portion is removed to leave the groove pattern 12 (see FIG. 25).
Next, the groove M (or m) is processed by using anisotropic etching. As a result, the sparse portions 4, 5 and the dense portions 6, 7, 8 having the desired groove pitch with good processing accuracy can be formed (see FIG. 26). At this time, as shown in FIG.
A plurality of lens chips 12, 12, ... Are formed in a grid pattern on the substrate 10, but since anisotropic etching is used,
The variation between the lens chips 12 and 12 can be reduced.
After that, as shown in FIG. 27, in order to reduce the surface reflection, S having sparse portions 4, 5 and dense portions 6, 7, 8 is formed.
The antireflection coating films 13, 13 may be formed on both surfaces of the i substrate 10.
【００１７】しかる後、片面に直線状に溝加工が施され
た上記Ｓｉ基板１０を２枚貼り合わせる。貼り合わせ
後、ダイシング装置を用いてレンズチップ１２，１２…
をサイの目状にダイシングして、それぞれ、図１３、図
１４に示したようなフレネルシリンドリカルレンズ２，
３の溝Ｍ，ｍが相互に直交する分岐・集光素子Ｓを得る
ことができる。After that, two Si substrates 10 each having a linear groove formed on one surface thereof are bonded together. After the bonding, the lens chips 12, 12, ...
Is diced into Fresnel cylindrical lenses 2 and 3 as shown in FIGS. 13 and 14, respectively.
It is possible to obtain the branching / focusing element S in which the grooves M and m of 3 are orthogonal to each other.
【００１８】図３１は、１つの矩形平面部２０ａの両面
に、それぞれ、２分割されたフレネルシリンドリカルレ
ンズおよび２分割されたフレネルシリンドリカルレンズ
を得るには、まず、図２８に示すようなｎ型Ｓｉ基板１
０を（１ ０ ０）面を用いて結晶軸に沿い両面パター
ニングを行う（図２９参照）。この際、所望の溝ピッチ
を有するよう設計された公知のフォトマスク１１を使用
して両面の選択露光を行う。 続いて、両面の未露光部
分を除去して両面に溝形成用パターン１２を残存させる
（図３０参照）。次に、溝Ｍ，ｍ加工を異方性エッチン
グを用いて行う。これにより、加工精度の良好な所望の
溝ピッチを有する疎な部分４，５と密な部分６，７，８
を形成できる（図３１参照）。In FIG. 31, in order to obtain a Fresnel cylindrical lens divided into two and a Fresnel cylindrical lens divided into two, on both sides of one rectangular plane portion 20a, first, n-type Si as shown in FIG. 28 is obtained. Board 1
Double-sided patterning of 0 along the crystal axis using the (1 0 0) plane (see FIG. 29). At this time, selective exposure of both surfaces is performed using a known photomask 11 designed to have a desired groove pitch. Then, the unexposed portions on both sides are removed to leave the groove forming pattern 12 on both sides (see FIG. 30). Next, the grooves M and m are processed by using anisotropic etching. As a result, the sparse parts 4, 5 and the dense parts 6, 7, 8 having a desired groove pitch with good processing accuracy are provided.
Can be formed (see FIG. 31).
【００１９】[0019]
【発明が解決しようとする課題】しかし、Ｓｉウエハ１
０への溝加工がこの種の加工としては有利な異方性エッ
チングを用いて行われているから、加工精度、アスペク
ト比ともに高くとれ、しかも、製作し易いという利点が
あるものの、（１）材質がＳｉや水晶など異方性エッチ
ング特性を示す材料に限られており、材料選択の幅が狭
いこと、（２）溝Ｍ（又はｍ）の加工にフォトマスク１
１を必要とし、小ロットの生産には向かないこと、等の
不都合がある。However, the Si wafer 1
Since the groove processing to 0 is performed by using anisotropic etching, which is advantageous for this type of processing, both the processing accuracy and the aspect ratio can be made high and the manufacturing is easy, but (1) The material is limited to materials exhibiting anisotropic etching characteristics such as Si and quartz, and the range of material selection is narrow. (2) Photomask 1 for processing groove M (or m)
1 is required, which is not suitable for small-lot production.
【００２０】この発明は、フォトマスクを必要としなく
ても、また、異方性エッチング特性を持たない材料を用
いても、アスペクト比の高い加工ができる多素子型焦電
検出器における分岐・集光素子の製造方法を提供するも
のである。According to the present invention, there is provided a branching / collecting device in a multi-element type pyroelectric detector capable of processing with a high aspect ratio without using a photomask and using a material having no anisotropic etching characteristic. A method for manufacturing an optical element is provided.
【００２１】[0021]
【課題を解決するための手段】この発明は、分析セル中
で被測定ガスの種類や濃度に応じた特性吸収を受けた赤
外光を分岐して、多素子型焦電検出器のそれぞれの受光
部に集光させる分岐・集光素子を形成するに際して、薄
状の赤外透過材料のウエハに直線溝加工を施してウエハ
表面を所望の溝パターンに形成し、続いて、溝パターン
が形成されたウエハにダイシング加工を施してウエハか
ら複数の分岐・集光素子を形成することからなる多素子
型焦電検出器における分岐・集光素子の製造方法であ
る。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention splits infrared light that has undergone characteristic absorption according to the type and concentration of the gas to be measured in an analysis cell to separate each of the multi-element pyroelectric detectors. When forming a branching / focusing element that collects light on the light receiving part, a thin grooved infrared transparent material wafer is linearly grooved to form a desired groove pattern on the wafer surface, and then a groove pattern is formed. Is a method of manufacturing a branching / focusing element in a multi-element type pyroelectric detector, which comprises forming a plurality of branching / focusing elements from the wafer by dicing the formed wafer.
【００２２】この発明においては、直線溝加工は、公知
のダイヤモンドブレード３１を溝入れ刃とするマイクロ
フォーミング・スライシングマシンを用いて行われるの
が好ましい。そのため、刃先の形状を取り替えることに
よって、直線溝Ｍ，ｍの形状を任意に選択できる（図９
〜図１２参照）。また、直線溝加工の際、溝の深さやピ
ッチは、それらがマイクロフレネルレンズとして機能す
るように、例えば、溝ごとにピッチを変えたりして予め
設計された値でプログラムされ得る。一方、この発明で
は、ダイシング加工も公知のダイヤモンドブレードを切
削刃とするマイクロフォーミング・ダイシングマシンを
用いて行われるのが好ましい。また、直線溝加工がウエ
ハ表面３０ａの両面に施されることによって分岐・集光
素子を作製しても良いし、直線溝加工がウエハ表面の片
面だけに施され、直線溝が相互に直交するよう貼り合わ
されても分岐・集光素子を形成できる。In the present invention, it is preferable that the linear groove processing is carried out by using a well-known microforming slicing machine having a diamond blade 31 as a grooving blade. Therefore, the shape of the linear grooves M and m can be arbitrarily selected by replacing the shape of the cutting edge (FIG. 9).
(See FIG. 12). Further, in the case of straight groove processing, the groove depth and pitch can be programmed with predesigned values so that they function as a micro Fresnel lens, for example, by changing the pitch for each groove. On the other hand, in the present invention, it is preferable that the dicing process is also performed by using a known microforming dicing machine having a diamond blade as a cutting blade. Further, the branching / focusing element may be manufactured by performing straight groove processing on both surfaces of the wafer surface 30a, or the straight groove processing may be performed on only one surface of the wafer surface so that the straight grooves are orthogonal to each other. A branching / condensing element can be formed even if they are bonded together.
【００２３】そして、異方性エッチングにより製作した
ものに比べて、この発明で用いる上記ダイヤモンドブレ
ードによりウエハ表面に形成される所望の溝パターン、
すなわち、切削面は、多少粗くなり、切削面の平滑性が
損なわれることによって生じる切削面の細かな凹凸によ
る表面散乱が問題となる。そこで、この発明では、切削
面の平滑性を向上させて表面での散乱損失を低減するた
めに、直線溝加工が施された後、ウエハの表面エッチン
グをウエハ表面に施すのが好ましい。この表面エッチン
グは、溝加工されたウエハを酸性溶液やアルカリ性溶液
に浸析し、ウエハ表面を軽くエッチングするものであ
る。この際、この表面エッチングが、ダイシング加工の
前に行われても良いし、ダイシング加工の後に行われて
も良い。Then, as compared with the one produced by anisotropic etching, a desired groove pattern formed on the wafer surface by the diamond blade used in the present invention,
That is, the cut surface becomes somewhat rough, and surface scattering due to fine irregularities on the cut surface becomes a problem when the smoothness of the cut surface is impaired. Therefore, in the present invention, in order to improve the smoothness of the cut surface and reduce the scattering loss on the surface, it is preferable to perform the surface etching of the wafer after the linear groove processing is performed on the wafer surface. In this surface etching, the grooved wafer is dipped in an acidic solution or an alkaline solution to lightly etch the wafer surface. At this time, this surface etching may be performed before the dicing process or after the dicing process.
【００２４】この発明における赤外透過材料としては、
中赤外域（２〜１０μｍ）を透過するものであれば良
く、Ｓｉや水晶など異方性エッチング特性を示す材料に
限らず、ＢａＦ2 ，Ａｌ2 Ｏ3 、あるいは、例えば、固
体シンチレーターに使用されるＣｓＩ（ヨウ化セシウ
ム）なども挙げることができる。As the infrared transmitting material in the present invention,
Any material can be used as long as it can transmit in the mid-infrared region (2 to 10 μm), and it is not limited to materials exhibiting anisotropic etching characteristics such as Si and quartz, but is used for BaF 2 , Al 2 O 3 or solid scintillator, for example. CsI (cesium iodide) and the like can also be mentioned.
【００２５】[0025]
【作用】上記構成により、フォトマスクを必要としなく
ても、また、異方性エッチング特性を持たない材料を用
いても、分岐・集光素子をアスペクト比の高い加工がで
きる分岐・集光素子を得ることができ、この分岐・集光
素子によって、分析セル中で被測定ガスの種類や濃度に
応じた特性吸収を受けた赤外光を多素子型焦電検出器に
形成される特定の受光電極に偏ることなく均一に分岐・
集光でき、受光電極間のクロストークを簡単な構造で低
減できる。With the above structure, the branching / focusing element can be processed with a high aspect ratio without using a photomask and using a material having no anisotropic etching property. With this branching / focusing element, the infrared light that has been absorbed characteristically according to the type and concentration of the gas to be measured in the analysis cell is formed in the specific element pyroelectric detector. Branch evenly without biasing to the light-receiving electrode
Light can be collected, and crosstalk between light receiving electrodes can be reduced with a simple structure.
【００２６】[0026]
【実施例】以下にこの発明の実施例を図面（図１〜図
８）に基づいて詳細に説明する。なお、この発明は、そ
れによって限定を受けるものではない。分岐・集光素子
の製造方法は、まず、図１に示すように、ＢａＦ2 の赤
外透過材料を厚さ０．５〜１．０ｍｍの薄板に加工して
ウエハ３０を形成し、刃先幅３０〜１００μｍのダイヤ
モンドブレード３１を用いて直線溝Ｍ（又はｍ）の加工
を施し、図４に示すように、ウエハ表面３０ａを所望の
溝パターンに形成する。この際、直線溝加工が、ウエハ
表面の両面に施される（図２、図３参照）。続いて、ウ
エハ３０の表面エッチングをウエハ表面に施す（図５参
照）。この際、溝加工されたウエハ３０を所望の濃度に
希釈されたＨＣｌ溶液３２に浸析し、ウエハ表面が軽く
エッチングされる。次に、図６、図７に示すように、ウ
エハ３０をダイヤモンドブレード３１を用いてサイの目
にダイシングして１つ１つの分岐・集光素子３３，３４
…に分離する。Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings (FIGS. 1 to 8). Note that the present invention is not limited thereby. As shown in FIG. 1, first, as shown in FIG. 1, the method of manufacturing the branching / focusing element is to process an infrared transmitting material of BaF 2 into a thin plate having a thickness of 0.5 to 1.0 mm to form a wafer 30, and to form a blade edge width. A straight groove M (or m) is processed using a diamond blade 31 having a thickness of 30 to 100 μm to form a wafer surface 30a in a desired groove pattern as shown in FIG. At this time, straight groove processing is performed on both surfaces of the wafer (see FIGS. 2 and 3). Subsequently, the surface of the wafer 30 is etched (see FIG. 5). At this time, the grooved wafer 30 is dipped in an HCl solution 32 diluted to a desired concentration, and the wafer surface is lightly etched. Next, as shown in FIGS. 6 and 7, the wafer 30 is diced with a diamond blade 31 to form each branching / focusing element 33, 34.
Separate into ...
【００２７】このように本実施例では、フォトマスクを
必要としなくても、また、異方性エッチング特性を持た
ない材料を用いても、アスペクト比の高い加工ができる
分岐・集光素子３３，３４…を得ることができ（図８参
照）、この分岐・集光素子３３，３４…によって、分析
セルからの赤外光の平行光成分を多素子型焦電検出器に
形成される特定の受光電極に偏ることなく均一に分岐・
集光でき、受光電極間のクロストークを簡単な構造で低
減できる。As described above, in the present embodiment, the branching / focusing element 33, which can be processed with a high aspect ratio without using a photomask or using a material having no anisotropic etching characteristic, 34 can be obtained (see FIG. 8), and by the branching / focusing elements 33, 34, the parallel light component of the infrared light from the analysis cell is formed in the multi-element pyroelectric detector. Branch evenly without biasing to the light-receiving electrode
Light can be collected, and crosstalk between light receiving electrodes can be reduced with a simple structure.
【００２８】また、溝加工されたウエハを酸性溶液に浸
析し、ウエハ表面を軽くエッチングしたので、切削面の
平滑性を向上させて表面での散乱損失を低減でき、異方
性エッチング特性を持たないＢａＦ2 のような赤外透過
材料を用いても、異方性エッチングにより製作したよう
に、アスペクト比の高い加工が可能であることを補償で
きる。Further, since the grooved wafer is dipped in an acid solution and the surface of the wafer is lightly etched, the smoothness of the cut surface can be improved and scattering loss on the surface can be reduced, and anisotropic etching characteristics can be obtained. Even if an infrared transparent material such as BaF 2 which does not have such a material is used, it can be compensated that processing with a high aspect ratio is possible, as produced by anisotropic etching.
【００２９】[0029]
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、薄状の
赤外透過材料のウエハに直線溝加工を施してウエハ表面
を所望の溝パターンに形成し、続いて、溝パターンが形
成されたウエハにダイシング加工を施してウエハから複
数の分岐・集光素子を形成するようにしたので、フォト
マスクを必要としなくても、また、異方性エッチング特
性を持たない材料を用いても、分岐・集光素子をアスペ
クト比の高い加工ができる分岐・集光素子を得ることが
できる効果がある。また、フォトマスクを必要としない
ことから、初期費用を低減できるとともに、小ロットの
生産にも適合できる利点を有する。さらに、製造工程の
数も低減できる。しかも、この発明では、上記したよう
に、赤外透過材料の選択の幅を加工精度を低下させるこ
となく広くできるのみならず、刃先の形状を取り替える
ことによって、直線溝の形状を任意に選択できる利点も
有する。As described above, according to the present invention, a thin wafer of infrared transparent material is subjected to linear groove processing to form a desired groove pattern on the wafer surface, and subsequently a groove pattern is formed. Since a plurality of branching / focusing elements are formed from the wafer by performing dicing processing on the wafer, even if a photomask is not required and a material having no anisotropic etching property is used, There is an effect that it is possible to obtain a branching / focusing element that can be processed with a high aspect ratio. Further, since a photomask is not required, there is an advantage that initial cost can be reduced and production in a small lot can be adapted. Furthermore, the number of manufacturing steps can be reduced. Moreover, in the present invention, as described above, not only can the range of selection of the infrared transmissive material be widened without lowering the processing accuracy, but the shape of the linear groove can be arbitrarily selected by replacing the shape of the cutting edge. It also has advantages.
【図１】この発明の一実施例における製造工程の第１ス
テップを示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a first step of a manufacturing process in an embodiment of the present invention.
【図２】上記実施例における製造工程の第２ステップを
示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a second step of the manufacturing process in the above embodiment.
【図３】同製造工程の第３ステップを示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a third step of the manufacturing process.
【図４】同製造工程の第４ステップを示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a fourth step of the manufacturing process.
【図５】同製造工程の第５ステップを示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a fifth step of the manufacturing process.
【図６】同製造工程の第６ステップを示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a sixth step of the manufacturing process.
【図７】同製造工程の第７ステップを示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a seventh step of the manufacturing process.
【図８】同製造工程によって得られた分岐・集光素子を
示す構成説明図である。FIG. 8 is a structural explanatory view showing a branching / focusing element obtained by the same manufacturing process.
【図９】上記実施例における直線溝加工を示す構成説明
図である。FIG. 9 is a structural explanatory view showing straight groove processing in the above embodiment.
【図１０】上記実施例における直線溝形状を示す構成説
明図である。FIG. 10 is a structural explanatory view showing a linear groove shape in the above embodiment.
【図１１】上記実施例における直線溝加工の変形例を示
す構成説明図である。FIG. 11 is a structural explanatory view showing a modification of the straight groove processing in the above embodiment.
【図１２】上記実施例における直線溝形状の変形例を示
す構成説明図である。FIG. 12 is a structural explanatory view showing a modification of the linear groove shape in the above embodiment.
【図１３】上記実施例よって得られた分岐・集光素子の
構成説明図である。FIG. 13 is a structural explanatory view of a branching / focusing element obtained in the above embodiment.
【図１４】同じく分岐・集光素子の構成説明図である。FIG. 14 is a diagram for explaining the structure of the branching / focusing element.
【図１５】上記実施例よって得られた分岐・集光素子を
含む分析計の全体構成説明図である。FIG. 15 is an overall configuration explanatory diagram of an analyzer including the branching / focusing element obtained according to the above embodiment.
【図１６】上記実施例よって得られた分岐・集光素子を
含む分析計の部分構成説明図である。FIG. 16 is a partial configuration explanatory diagram of an analyzer including the branching / focusing element obtained according to the above embodiment.
【図１７】上記実施例における部分構成説明図である。FIG. 17 is a diagram illustrating the partial configuration of the above embodiment.
【図１８】同じく上記実施例における部分構成説明図で
ある。FIG. 18 is an explanatory diagram of a partial configuration of the above embodiment.
【図１９】上記実施例における要部構成説明図である。FIG. 19 is an explanatory diagram of a main part configuration in the embodiment.
【図２０】上記実施例における原理を説明するための説
明図である。FIG. 20 is an explanatory diagram for explaining the principle of the above embodiment.
【図２１】同じく上記実施例における原理を説明するた
めの説明図である。FIG. 21 is an explanatory diagram for explaining the principle of the above embodiment.
【図２２】同じく上記実施例における原理を説明するた
めの説明図である。FIG. 22 is an explanatory diagram for explaining the principle of the above embodiment.
【図２３】異方性エッチングを用いた従来例における製
造工程の第１ステップを示す図である。FIG. 23 is a diagram showing a first step of a manufacturing process in a conventional example using anisotropic etching.
【図２４】同製造工程の第２ステップを示す図である。FIG. 24 is a diagram showing a second step of the manufacturing process.
【図２５】同製造工程の第３ステップを示す図である。FIG. 25 is a diagram showing a third step of the manufacturing process.
【図２６】同製造工程の第４ステップを示す図である。FIG. 26 is a diagram showing a fourth step of the manufacturing process.
【図２７】同製造工程の第５ステップを示す図である。FIG. 27 is a diagram showing a fifth step of the manufacturing process.
【図２８】異方性エッチングを用いたもう１つの従来例
における製造工程の第１ステップを示す図である。FIG. 28 is a diagram showing a first step of a manufacturing process in another conventional example using anisotropic etching.
【図２９】上記もう１つの従来例における製造工程の第
２ステップを示す図である。FIG. 29 is a diagram showing a second step of the manufacturing process in the another conventional example.
【図３０】同じく上記もう１つの従来例における製造工
程の第３ステップを示す図である。FIG. 30 is a view showing a third step of the manufacturing process of the other conventional example as well.
【図３１】同じく上記もう１つの従来例における製造工
程の第４ステップを示す図である。FIG. 31 is a view showing a fourth step of the manufacturing process of the other conventional example as well.
１…分析セル、２，３…一対のフレネルレンズ、２ａ，
３ａ…矩形平面部、７…多素子型焦電検出器、３０…Ｂ
ａＦ2 の薄状ウエハ、３０ａ…ウエハ表面、３１…ダイ
ヤモンドブレード、３３，３４…分岐・集光素子、Ｍ，
ｍ…溝。1 ... Analysis cell, 2, 3 ... Pair of Fresnel lens, 2a,
3a ... Rectangular plane portion, 7 ... Multi-element type pyroelectric detector, 30 ... B
aF 2 thin wafer, 30a ... Wafer surface, 31 ... Diamond blade, 33, 34 ... Branching / focusing element, M,
m ... groove.
Claims (4)
応じた特性吸収を受けた赤外光を分岐して、多素子型焦
電検出器のそれぞれの受光部に集光させる分岐・集光素
子を形成するに際して、薄状の赤外透過材料のウエハに
直線溝加工を施してウエハ表面を所望の溝パターンに形
成し、続いて、溝パターンが形成されたウエハにダイシ
ング加工を施してウエハから複数の分岐・集光素子を形
成することからなる多素子型焦電検出器における分岐・
集光素子の製造方法。1. A branching device for branching infrared light that has been absorbed characteristically according to the type and concentration of the gas to be measured in the analysis cell and condensing it on each light receiving portion of the multi-element pyroelectric detector. When forming the light condensing element, a thin infrared transparent material wafer is linearly grooved to form a desired groove pattern on the wafer surface, and then the wafer on which the groove pattern is formed is dicing processed. In a multi-element type pyroelectric detector consisting of forming multiple branching / focusing elements from the wafer
Manufacturing method of light collecting element.
エッチングが付される請求項１に記載の多素子型焦電検
出器における分岐・集光素子の製造方法。2. The method of manufacturing a branching / focusing element in a multi-element pyroelectric detector according to claim 1, wherein the surface of the wafer is etched after the straight groove is formed.
溝入れ刃とするマイクロフォーミング・スライシングマ
シンを用いて行われる請求項１に記載の多素子型焦電検
出器における分岐・集光素子の製造方法。3. The method for manufacturing a branching / focusing element in a multi-element pyroelectric detector according to claim 1, wherein the linear groove processing is performed using a microforming slicing machine having a diamond blade as a grooving blade. .
ドを切削刃とするマイクロフォーミング・ダイシングマ
シンを用いて行われる請求項１に記載の多素子型焦電検
出器における分岐・集光素子の製造方法。4. The method for manufacturing a branching / focusing element in a multi-element pyroelectric detector according to claim 1, wherein the dicing process is performed by using a microforming dicing machine having a diamond blade as a cutting blade.
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|---|---|---|---|
| JP04186693A JP3252002B2 (en) | 1993-02-06 | 1993-02-06 | Method for manufacturing branching / condensing element in multi-element pyroelectric detector |
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