TWI843752B - 具有對齊標記的基板 - Google Patents
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Abstract
具有對齊標記的基板包含：基板；及對齊標記，形成於基板的第一主面。對齊標記具有複數的線狀凹部。凹部具有與第一主面平行的平坦部；及相對於第一主面傾斜的傾斜部。
Description
本發明係有關於一種具有對齊標記的基板。
近年，配列在基板上的陣列狀光學元件多用為液晶面板或光通訊用裝置。此等光學元件一般與其他裝置在積層狀態使用，因此有必要使光軸等配合一致。
當將這種陣列狀光學元件配合光軸等積層時，使用一種憑藉設在各光學元件所安裝的基板上的對齊標記來進行對位的方法。
於對齊標記上，使用視覺上能與基板的其他部位判別的構成。在專利文獻1揭示一種具有以鉻等的金屬所形成的對齊標記的基板。
專利文獻1：日本專利特開2000-235105號公報。
但是，由於以鉻等金屬形成的對齊標記的光吸收性高，因此例如在顯微鏡等觀察對齊標記時，與形成對齊標記的基板的正面相對側的背面的一部隱藏在對齊標記中，有著基板背面的可視性降低的課題。
本發明是鑑於這種狀況所成者，其目的是提供一種具有對齊標記的基板，其在透過基板觀察的情況的可視性佳。
為了解決上述課題，本發明其中一種態樣的具有對齊標記的基板，包含：基板；及對齊標記，形成於基板的主面。對齊標記有複數的線狀凹部或凸部。凹部或凸部具有與主面平行的平坦部；及相對於主面傾斜的傾斜部。
本發明其他態樣也是一種具有對齊標記的基板，包含：基板；對齊標記形成層，設於基板的主面上；及對齊標記，形成於對齊標記形成層。對齊標記具有複數的線狀凹部或凸部，且凹部或凸部具有與主面平行的平坦部；及相對於主面傾斜的傾斜部。
於上述態樣，平坦部也可反射從主面的法線方向照射的光到主面的法線方向，傾斜部也可反射從主面的法線方向照射的光到相對於主面的法線方向傾斜的方向。
於上述態樣，傾斜部也可包含曲面。傾斜部也可包含平面。
於上述態樣，形成基板或對齊標記形成層的材料的折射率於560nm的波長中，也可於1.2～2.7的範圍。
於上述態樣，形成基板或對齊標記形成層的材料衰減係數也可為未滿1。
於上述態樣，平坦部的表面粗度也可於0.001μm～50μm的範圍。
於上述態樣，平坦部對空氣的反射率於560nm的波長中，也可於0.01%～30%的範圍。
於上述態樣，平坦部的可視光線透視率也可在30%以上。
而且，將以上構成要素的任意組合、本發明的表現在方法、裝置、系統等之間變換者，也作為本發明的有效態樣。
根據本發明，可提供一種在透過基板觀察的情況下，可視性優良之具有對齊標記的基板。
以下，將說明根據本發明實施例之具有對齊標記的基板。各附圖中所示的相同或等同的構成要素、構件及處理由相同的符號表示，並且適當地省略重複的說明。此外，實施例係舉例說明而非限制本發明，實施例中描述的所有特徵或其組合未必為本發明的本質。
圖1為表示根據本發明的實施例之具有對齊標記的基板10的示意平面圖。圖2為表示沿圖1所示之具有對齊標記的基板10之A-A線之示意剖面圖。具有對齊標記的基板10，係在基板12之一部分上形成有對齊標記14。
基板12為一板狀體，其具有第一主面12a和與第一主面12a位於相反側之第二主面12b。第一主面12a及第二主面12b為平行。作為構成基板12的材料，可使用對可視光透明的材料，例如玻璃、無機氧化物、有機無機複合材料或塑料等有機材料。
玻璃的實例可舉出含有一價鹼離子的多成分系列玻璃、硼矽酸鹽玻璃(例如，SCHOTT製 D263 Teco，折射率n = 1.53，衰減係數k > 0.1、線膨脹係數：7.2 ppm / K) 、石英基板(n =1.46、k > 0.1、線膨脹係数：0.55 ppm / K)和浮法玻璃(n =1.52、k > 0.1、線膨脹係数：9 ppm / K)。零膨脹玻璃的實例可舉出ZERODUR（0.02ppm / K）、NEOCERAM（0.00ppm / K）、CLEARCERAM（0.00±0.01ppm / K），其中ZERODUR和NEOCERAM為Aktiengesellschaft 的註冊商標，CLEARCERAM為日本OHARA股份有公司的註冊商標。
無機氧化物的實例可舉出二氧化矽（n = 1.46，k > 0.1）、二氧化鈦（n = 2.6，k > 0.1）、氧化鋯（n = 2.1，k > 0.1） 氧化鈮（n = 2.1，k > 0.1）、氧化鉭（n = 2.1，k > 0.1）、聚矽烷（n = 1.5至2.5，k = 0.2至0.6）。
有機無機複合材料的實例可舉出有機矽氧烷化合物(Organosiloxane)、矽倍半氧烷化合物(silsesquioxane)和溶膠凝膠(Sol-gel)材料。有機材料的實例可舉出聚酰亞胺、氟化聚酰亞胺、環氧樹脂、丙烯酸樹脂、矽樹脂等。
在上述基板12的材料中，從耐熱性、耐化學性的觀點來看，作為理想的材料，可舉出玻璃、二氧化矽、聚矽烷、有機矽氧烷化合物。
基板12可以在其一部分中具有導波路，繞射光柵，透鏡和繞射光學元件等光學元件（未圖示）。例如，當基板12係由含有一價鹼離子的多組成分系列玻璃製成的基板時，利用選擇性地將含在玻璃基材的一價鹼離子與增加玻璃基材的光學折射率的其他離子交換就可以形成玻璃基板，而此玻璃基板上形成有嵌入式光導波路。一價鹼離子也可為K離子或Na離子，增加玻璃基材的折射率的其他離子也可為Ag離子和鉈(thallium)。
在本實施例中，對齊標記14形成在基板12的第一主面12a上。對齊標記14包含形成在基板12的第一主面12a上的複數個線狀凹部16。複數個凹部16，配置在與凹部16的長邊方向（延伸方向）垂直的方向上。複數個線狀凹部16，可以通過眾所周知的方法形成，例如濕式蝕刻、乾式蝕刻、轉移法、壓印法和鐳射加工法等。例如，在玻璃基板上形成遮罩(mask)之後再透過濕式蝕刻在玻璃基板上形成凹部的方法，可採用日本專利特開 2000-235105 號公報或日本專利特開 2000-235178 號公報所述的技術。此外，蝕刻也可為等向性蝕刻或異向性蝕刻。在等向性蝕刻的情況下，從基板12的主面沿面內方向和深度方向的蝕刻速率相同，在異向性蝕刻的情況下，面內方向和深度方向的蝕刻速率不同。
如圖2所示，每個凹部16在剖面觀察中係略U字形的凹部（溝）。每個凹部16包含平坦部18和形成在平坦部18兩端的傾斜部20。如圖2所示，平坦部18係與基板12之第一主面12a平行的面。傾斜部20係相對於基板12的第一主面12a傾斜的表面，在本實施例中，如圖2所示，在剖面觀察中形成為圓弧狀之曲面（凹曲面）。在本實施例中，相鄰的凹部16中相鄰的傾斜部20之間的稜部21為線狀。此外，在本實施例中，稜部21的高度係低於基板12的第一主面12a。
圖3為表示利用具有垂直落射照明裝置的顯微鏡觀察對齊標記14之示意立體圖和對齊標記14時所形成的像30的圖。
如圖3所示，對齊標記14中的凹部16的平坦部18，係將從基板12的第一主面12a的法線方向照射的光在此法線方向上反射。在平坦部18上反射的光係入射到顯微鏡的物鏡，觀察到由顯微鏡所形成的像30中的明領域32。
另一方面，對齊標記14中的凹部16的傾斜部20，係將從基板12的第一主面12a的法線方向照射的光在相對於此法線方向傾斜的方向反射。因此，由於在傾斜部20反射的光的一部分不會入射到顯微鏡的物鏡，所以會觀察到由顯微鏡所形成的像30中之所謂的暗領域34。
當由每個凹部16形成如上所述的明領域32和暗領域34的像，而使用顯微鏡觀察整個對齊標記14時，將觀察到明領域32和暗領域34交替地重複的條紋圖案之像30。利用這種像30可與另一基板進行對齊。此外，在本實施例中，要注意的是一個暗領域34係由相鄰的凹部16的相鄰之傾斜部20形成。
在具有對齊標記的基板10中，對齊標記14係由形成在基板12的線狀凹部16構成。當觀察與設置有對齊標記14的第一主面12a相反側的第二主面12b時，對齊標記14的凹部16填充有折射率與基板12的材料略同的物質（例如，折射率調整劑或接著劑等）。結果，由於凹部16的傾斜部20處的反射（菲涅耳反射）實質上被消除或大幅減少，所以未觀察到如圖3所示的清晰的條紋圖案之像30，可以透過基板12清晰地觀察到第二主面12b，宛如對齊標記14沒有形成在基板12上(例如安裝在第二主面12b上的光學元件等)。如上所述，根據本實施例，可以實現在透過基板觀察時之可視性佳的具有對齊標記的基板10。
根據如上所述本實施例的具有對齊標記的基板10的效果，此因為對齊標記14實質上不吸收光。當使用鉻等金屬的對齊標記時，由於光都被用於對齊標記的材料本身給吸收，因此即使將折射率調整劑應用於對齊標記且使用顯微鏡觀察時也會觀察到清晰的條紋圖案之像，故，基板背面的可視性低。
此外，當使用鉻等金屬的對齊標記時，使用範圍可能在抗化學性方面受到限制。例如在包含以鉻(折射率n=3.18、衰減係數k=4.4)所形成的對齊標記的基板上，與此對齊標記定位的同時，為了形成導波路而進行離子交換處理時，為了離子交換在高溫下使基板與硝酸鹽化合物接觸，那麼事前已形成的用於對齊標記的鉻恐怕會溶解。另一方面，在本實施力的具有對齊標記的基板10終，由於在形成對齊標記14不會使用鉻等金屬，在離子交換處理中不會發生上述的情況。
圖4為表示用於說明包含曲面的傾斜部20之形成條件的圖。如圖4所示，考慮使用包含物鏡OL的顯微鏡觀察對齊標記的情況。
當傾斜部20在剖面觀察中包含曲面時，且在物鏡OL的光軸AL與傾斜部20之交叉點IP的切面TL和與光軸AL垂直的平面HL形成的角度為α時，形成傾斜部20以包含α滿足以下式（1）的斜面。
α＞θ0
/ 2＝0.5 × arcsin（NA / n） ・・・（1）
於式(1)中，θ0
係物鏡OL的孔徑角，NA係物鏡的數值孔徑，n係物鏡OL和對齊標記之間的介質（通常為空氣）的折射率。
如式(1)所示，當α大於物鏡OL的孔徑角θ0
的1/2時，入射光線a（在從物鏡OL照射的照明光中，與光軸AL平行並且通過光軸AL和傾斜部20之間的交叉點IP之光線）和反射光線b（入射光線a在交叉點IP反射的光線） 形成的角度，係大於物鏡OL的孔徑角θ0
。因此，反射光線b實質上不會被物鏡OL聚光，並且成為無助於由顯微鏡形成的像的光線。故，當形成傾斜部20讓α滿足式（1）時，滿足傾斜部20的式（1）的領域在視覺上被識別為暗領域。於這種情況下，與由來自平坦部18的反射光所形成的明領域一起形成清晰的條紋圖案之像。
另一方面，當形成傾斜部20使得α不滿足式（1）時(亦即，α等於小於物鏡OL的孔徑角θ0
的1/2時) ，由於反射光線b落在可被物鏡OL聚光的範圍內，因此傾斜部20在視覺上被識別為明領域。於這種情況下，由於與來自平坦部18的反射光所形成的明領域的邊界變得不清楚，因此可能無法形成清晰的條紋圖案之像。
在本實施例中，當形成基板12的材料的折射率太低（例如，與空氣的折射率相同（n = 1.0））時，沒有充分地獲得來自平坦部18的光的反射，並且不能觀察到清晰的條紋圖案之像。另一方面，當形成基板12的材料的折射率太高時，來自平坦部18的光的反射變得過大，必然使基板12的透射率降低，並且降低基板12的第二主面12b的可視性。結果，可能很難與其他基板進行對齊。所以，當在560nm波長中形成基板12的材料的折射率為ns時，折射率ns較佳係滿足1.2 ≤ ns ≤ 2.7，更佳為滿足1.46 ≤ ns ≤ 2.10，最佳為滿足1.48 ≤ ns ≤ 1.70。
此外，在本實施例中，當基板12的吸收小時，因會讓由反射引起的透射率之損失降低或最小化，所以當填充有如上所述的具有適當折射率的物質時，可提高基板12的第二主面12b的可視性。因此，當形成基板12的材料在560nm波長中的衰減係數為ks時，衰減係數ks較佳滿足ks > 1，更佳滿足ks > 0.1。
此外，在本實施例中，如果凹部16的平坦部18的表面粗糙時，照射光有可能在平坦部18上散射，並且無法充分地在顯微鏡的物鏡上聚光，恐怕不能觀察到清晰的條紋圖案之像。因此，當平坦部18的表面粗度為Ra時，Ra較佳為滿足0.001μm ≤ Ra ≤ 50μm。
此外，在本實施例中，平坦部18相對於空氣的反射率Rs在560nm的波長下滿足0.01％ ≤ Rs ≤ 30％，平坦部18的可視光透射率較佳為大於等於30％。藉由滿足這種條件，即可實現在與其他基板進行對齊中較佳的位置精確度。
圖5為表示根據變形例之具有對齊標記的基板50的圖。此具有對齊標記的基板50，其中稜部21的高度與基板12的第一主面12a相同的特徵點係不同於圖2所示之具有對齊標記的基板10。即使在本變形例中，當使用顯微鏡觀察整個對齊標記14時，也可以觀察到交替地重複明領域和暗領域的條紋圖案之像。
圖6為表示根據另一個變形例之具有對齊標記的基板60的圖。此具有對齊標記的基板60，其中傾斜部20之間的稜部21具有與第一主面12a平行的平面狀的特徵點係不同於圖2所示之具有對齊標記的基板10。如上述當稜部21為平面狀時，由於在稜部21反射的光會入射到顯微鏡的物鏡上，所以觀察到由顯微鏡形成的像中的明領域。即使在本變形例中，當使用顯微鏡觀察整個對齊標記14時，也可以觀察到交替地重複明領域和暗領域的條紋圖案之像。
圖7為表示根據另一個變形例之具有對齊標記的基板70的圖。此具有對齊標記的基板70，其中凹部16在剖面觀察中形成為略梯形的凹部（溝），因此，傾斜部20為平面的特徵點係不同於圖2所示之具有對齊標記的基板10。在本變形例中，相鄰之傾斜部20之間的稜部21係線狀。此外，在本變形例中，稜部21的高度低於基板12的第一主面12a。
在本變形例中，凹部16的平坦部18係將從基板12的第一主面12a的法線方向照射的光在此法線方向反射。在平坦部18反射的光將入射到顯微鏡的物鏡上，並觀察到由顯微鏡形成的像30中的明領域。另一方面，被平面化之傾斜部20，將從基板12的第一主面12a的法線方向照射的光在相對於此法線方向傾斜的方向上反射。故，由於在傾斜部20上反射的光大部分沒入射到顯微鏡的物鏡，所以觀察到由顯微鏡形成的像30中的暗領域。
如上述，即使傾斜部20為平面時，也可以觀察到交替地重複明領域和暗領域的條紋圖案之像。又，注意在本實施例中，係藉由相鄰之凹部16的相鄰之傾斜部20來形成一個暗領域。
圖8為表示根據另一個變形例之具有對齊標記的基板80的圖。此具有對齊標記的基板80，其中稜部21的高度與基板12的第一主面12a相同的特徵點係不同於圖7所示之具有對齊標記的基板70。即使在本變形例中，當使用顯微鏡觀察整個對齊標記14時，也可以觀察到交替地重複明領域和暗領域的條紋圖案之像。
圖9為表示根據另一個變形例之具有對齊標記的基板90的圖。此具有對齊標記的基板90，其中傾斜部20之間的稜部21具有與第一主面12a平行的平面狀的特徵點係不同於圖7所示之具有對齊標記的基板70。如上述當稜部21為平面狀時，由於在稜部21反射的光會入射到顯微鏡的物鏡上，所以觀察到由顯微鏡形成的像中的明領域。即使在本變形例中，當使用顯微鏡觀察整個對齊標記14時，也可以觀察到交替地重複明領域和暗領域的條紋圖案之像。此外，圖2、圖5、圖6、圖7、圖8和圖9所示的對齊標記，如圖12和13所示，也可形成在基板112的第一主面112a上。
圖10為用以說明包含圖7至圖9所示的平面之傾斜部20的形成條件的圖。如圖10所示，考慮使用包含物鏡OL的顯微鏡觀察對齊標記的情況。
當傾斜部20在剖面觀察中包含有平面時，且傾斜部20與垂直於光軸AL的平面HL之間的角度為β時，形成傾斜部20使β滿足以下式（2）。
β＞θ0
/ 2＝0.5 × arcsin（NA / n） ・・・（2）
於式(2)中，θ0
係物鏡OL的孔徑角，NA係物鏡的數值孔徑，n係物鏡OL和對齊標記之間的介質（通常為空氣）的折射率。
如式(2)所示，當β大於物鏡OL的孔徑角θ0
的1/2時，入射光線a（在從物鏡OL照射的照明光中，與光軸AL平行並且通過光軸AL和傾斜部20之間的交叉點IP之光線）和反射光線b（入射光線a在交叉點IP反射的光線） 形成的角度，係大於物鏡OL的孔徑角θ0
。因此，反射光線b實質上不會被物鏡OL聚光，並且成為無助於由顯微鏡形成的像的光線。故，當形成傾斜部20讓β滿足式（2）時，傾斜部20在視覺上被識別為暗領域。於此種情況下，與由來自平坦部18的反射光所形成的明領域一起形成清晰的條紋圖案之像。
另一方面，當形成傾斜部20使得β不滿足式（2）時(亦即，β小於等於物鏡OL的孔徑角θ0
的1/2時) ，由於反射光線b落在可被物鏡OL聚光的範圍內，因此傾斜部20在視覺上被識別為明領域。於這種情況下，由於與來自平坦部18的反射光所形成的明領域的邊界變得不清楚，因此可能無法形成清晰的條紋圖案之像。又，凹部的傾斜部，也可在其剖面中僅由如上所述的曲面或平面所構成，或也可組合曲面和平面來構成，或也可由顯示複數種不同β的平面來構成。利用在平面觀察對齊標記之後而獲得條紋圖案的像，只要能夠活用來定位元件等即可。
圖11為為用以說明對齊標記14之參數圖。如圖11所示，凹部16的排列間距為P，用顯微鏡觀察時所形成的像30中的暗領域34的寬度為Lb，平坦部18的長度為Lw，從平坦部18的基板表面（第一主面）的深度為He，從平坦部18到稜部21的高度為Hr。其中，P為大於等於0.01μm，較佳為大於等於0.1μm，更佳為大於等於1μm。此外，P為小於等於1000μm，較佳為小於等於500μm。Lb為大於等於0.001μm，較佳為大於等於0.01μm，更佳為大於等於0.1μm。此外，Lb為小於等於1000μm，較佳為小於等於800μm，更佳為小於等於500μm。Lw為大於等於0μm，較佳為大於等於0.01μm，更佳為大於等於0.1μm。此外，Lw為小於等於1000μm，較佳為小於等於800μm，更佳為小於等於500μm。He-Hr大於等於0μm，較佳為大於等於0.01μm，更佳為大於等於0.1μm。此外，He-Hr為小於等於1000μm，較佳為小於等於800μm，更佳為小於等於500μm。再者，Lw + He×2-P的值為小於等於-10μm，較佳為小於等於-5μm。此外，Lw + He×2-P的值為小於等於10μm，較佳為小於等於5μm。又，此等參數的測量可以用後述的測量顯微鏡（OLYMPUS STM7）測量，且小於1μm或小於0.1μm的尺寸的測量，例如可以使用超高精密度三維測量機（由Panasonic Production Engineering公司製造的UA-3P）或步進計（由Bruker製造的Dektak XT）測量。另外，圖11的構造也可透過濕式蝕刻形成。濕式蝕刻也可為等向性濕式蝕刻或異向性濕式蝕刻。在等向性濕式蝕刻的情況下，從基板主面沿面內方向和深度方向的蝕刻速率相同，在異向性蝕刻的情況下，面內方向和深度方向上的蝕刻速率不同。
在上述實施例中，係透過在基板12的第一主面12a上形成複數個線狀凹部16來構成對齊標記14，但也可以透過在基板12的第一主面12a上形成複數個線狀凸部來形成對齊標記。每個凸部包含平坦部和形成在平坦部兩端的傾斜部。凸部的平坦部係將從基板12的主面的法線方向照射的光在主面的法線方向反射。在平坦部上反射的光係入射到顯微鏡的物鏡，觀察到由顯微鏡所形成的像中的明領域。另一方面，凸部的傾斜部，將從基板12的主面的法線方向照射的光在相對於主面的法線方向傾斜的方向反射。因此，由於在傾斜部反射的光大部分不會入射到顯微鏡的物鏡，所以會觀察到由顯微鏡形成的像中的暗領域。利用每個凸部形成如上述的明領域和暗領域的像，並用顯微鏡觀察整個對齊標記時，將觀察到交替地重複明領域和暗領域的條紋圖案之像。
圖12為表示根據本發明之另一個實施例之具有對齊標記的基板110的示意剖面圖。具有對齊標記的基板110，係在基板112的第一主面112a上設置對齊標記形成層100，且對齊標記114形成在對齊標記形成層100上。
基板112為板狀體，其具有第一主面112a和與第一主面112a位於相反側之第二主面112b。第一主面112a及第二主面112b為平行。作為構成基板112的材料，可使用對可視光透明的材料，例如玻璃、無機氧化物、有機 無機複合材料或塑料等有機材料。
對齊標記形成層100，係形成在基板112的第一主面112a上並且厚度為數十μm（例如，40μm）的薄膜。作為構成對齊標記形成層100的材料，可使用對可視光透明的材料，例如玻璃、無機氧化物、有機無機複合材料或塑料等有機材料。從耐熱性、耐化學性的觀點來看，作為理想的材料，可舉出有機矽氧烷化合物，二氧化矽，二氧化鈦等。
在本實施例中，對齊標記114形成在對齊標記形成層100上。對齊標記114包含形成在對齊標記形成層100的表面上的複數個線狀凸部116。複數個凸部116沿與長邊方向（延伸方向）垂直的方向排列。複數個凸部116例如除了溶膠凝膠奈米壓印(nanoimprint)法形成之外，還可藉由轉印法等形成。
每個凸部116包含平坦部118和形成在平坦部118兩端的傾斜部120。平坦部118如圖12所示係與基板112的第一主面112a平行的面。傾斜部120係相對於基板112的第一主面112a傾斜的面，在此實施例中，如圖12所示，在剖面觀察中形成為圓弧狀曲面（凸曲面）。在變形例中，傾斜部120也可形成在相對於第一主面112a傾斜的平面上。
在如上述構成的具有對齊標記的基板110中，凸部116的平坦部118將從基板112的第一主面12a的法線方向照射的光在此法線方向反射。在平坦部18反射的光將入射到顯微鏡的物鏡上，並觀察到由顯微鏡形成的像中的明領域。
另一方面，凸部116的傾斜部120，係將從基板112的第一主面12a的法線方向照射的光在相對於此法線方向傾斜的方向反射。因此，由於在傾斜部120反射的光大部分不會入射到顯微鏡的物鏡，所以會觀察到由顯微鏡形成的像中的暗領域。
利用每個凸部116形成如上述的明領域和暗領域的像，並用顯微鏡觀察整個對齊標記114時，將觀察到交替地重複明領域和暗領域的條紋圖案之像。利用這種像，可以與另一基板進行對齊。
即使在本實施例中，由於係利用在對齊標記114的表面上滴下與對齊標記形成層100的材料折射率略同的物質(例如，折射率調整劑或接著劑等)，而大幅降低在凸部116的傾斜部120的反射(菲涅耳反射)，所以透過基板112可以良好地觀察到第二主面112b。因此，根據本實施例，可以實現透過基板觀察時可視性佳的具有對齊標記的基板110。
根據與上述的具有對齊標記的基板10相同的理由，在560nm波長中形成對齊標記形成層100的材料折射率為na時，折射率na較佳為滿足1.2 ≤ na ≤ 2.7，更佳為滿足1.46 ≤ na ≤ 2.10，最佳為滿足1.48 ≤ na ≤ 1.70。
此外，當形成對齊標記形成層100的材料在560nm波長中的衰減係數是ka時，衰減係數ka較佳為滿足ka > 1，更佳為滿足ka > 0.1。
此外，當平坦部118的表面粗度為Ra時，Ra較佳為滿足0.001μm ≤ Ra ≤ 50μm。
此外，平坦部118相對於空氣的反射率Rs在560nm的波長下滿足0.01％ ≤ Rs ≤ 30％，平坦部118的可視光透射率較佳為大於等於30％。
在本實施例中，從基板112的第一主面112a到對齊標記114的頂部（亦即，平坦部118）的高度H，較佳為H ≤ 0.5μm。將另一光學元件貼附到藉由離子交換處理形成導波路的基板的主面來執行光學耦合時，由於10μm至500μm的凹凸可能產生間隙，並且可能大幅地損耗光學耦合。由於藉由將從基板112的表面到對齊標記114的頂部的高度設定為小於0.5μm，可以讓形成有導波路的基板和光學元件緊密且加以組裝，所以可以降低與光學元件的光學耦合損耗。
圖13為表示根據本發明之另一個實施例之具有對齊標記的基板130的示意剖面圖。根據本實施例的具有對齊標記的基板130也與上述的具有對齊標記的基板110相同地在基板112上設置對齊標記形成層100，而將對齊標記131形成在對齊標記形成層100上。
對齊標記131包含形成在對齊標記形成層100的表面上的複數個線狀凹部132。複數個凹部132沿與凹部132之長邊方向（延伸方向）垂直的方向排列。複數個凹部132例如除了溶膠凝膠奈米壓印(nanoimprint)法之外，還可以藉由轉印法形成。
凹部132的形狀也可與圖8所示之具有對齊標記的基板80的凹部16的形狀相同。凹部132具備有包含平坦部133和形成在平坦部133兩端的傾斜部134。在本實施例中，傾斜部134也可形成為平面。 在變形例中，傾斜部134也可形成為曲面。
在如上述構成的具有對齊標記的基板130中，凹部132的平坦部133係將從基板112的主面的法線方向照射的光在主面的法線方向上反射。在平坦部133反射的光將入射到顯微鏡的物鏡上，並觀察到由顯微鏡形成的像中的明領域。
另一方面，凹部132的傾斜部134，係將從基板112的主面的法線方向照射的光在相對於主面的法線方向傾斜的方向反射。因此，由於在傾斜部134反射的光的一部分不會入射到顯微鏡的物鏡，所以會觀察到由顯微鏡形成的像中的暗領域。
利用每個凹部132形成如上述的明領域和暗領域的像，並用顯微鏡觀察整個對齊標記131時，將觀察到交替地重複明領域和暗領域的條紋圖案之像。利用這種像，可以與另一基板進行對齊。
即使在本實施例中，由於係利用在對齊標記131的表面上滴下與對齊標記形成層100的材料折射率略同的物質(例如，折射率調整劑或接著劑等)，而大幅降低在凹部132的傾斜部134的反射(菲涅耳反射)，所以透過基板112可以良好地觀察到第二主面112b。因此，根據本實施例，可以實現透過基板觀察時可視性佳的具有對齊標記的基板130。
其次，說明本發明之實施例。
首先，說明對齊標記之評價方法。使用具有垂直落射照明裝置的測量顯微鏡（OLYMPUS，STM7）和光源（OLYMPUS，LG-PS2）來觀察對齊標記。物鏡，使用由OLYMPUS製造的LMPlanFLN 20×/ 0.4BD(倍數=20)、由OLYMPUS製造的LMPlanFLN 50×/ 0.5BD(倍數=50)、及由OLYMPUS製造的LMPlanFI 100×/ 0.80BD(倍數=100)。
製作如圖2、圖5、圖6所示之具有對齊標記的基板，用包含放大倍數為20的物鏡之顯微鏡來觀察對齊標記。為了要形成對齊標記，準備具有鉻遮罩的玻璃基板(離子交換用玻璃，折射率：1.53，衰減係數：> 0.1) ，此具有鉻遮罩的玻璃基板具有狹縫狀的開口部，此開口部具有預定間距(20μm）、開口寬度(3μm)，並且用氫氟酸類蝕刻劑進行蝕刻。改變蝕刻時間，即形成具有圖2、圖5、圖6所示形狀之對齊標記。
圖14(a)為表示具有圖2所示形狀之對齊標記之像。圖14(b)為表示具有圖5所示形狀之對齊標記之像。圖14(c)為表示具有圖6所示形狀之對齊標記之像。從圖14(a)至(c)可得知，儘管各個明領域和暗領域的寬度不同，也會觀察到清晰的條紋圖案之像。
以下表1顯示改變顯微鏡之物鏡的數值孔徑(NA)和倍數並觀察對齊標記時，暗領域的寬度(茲參考Lb， 圖11)。在表1所示的任何示例中，對齊標記周圍的介質為空氣（折射率= 1.0）。
【表1】
從表1可知，在由具有平坦部18和傾斜部20的凹部16所構成的對齊標記14中，當物鏡的數值孔徑NA增加時，由於相對於物鏡光軸以較大的角度所反射的反射光也入射到物鏡，所以暗領域的寬度（Lb）會縮小。亦即，在上述式（1）中，孔徑角θ0
/ 2的值增加，由於更大角度α的反射光也作為明領域被觀察到，因此暗領域的寬度（Lb）會縮小。
圖14(c)如圖6所示，對齊標記之像在相鄰的凹部16之間的稜部21上形成有與基板12的第一主面12a平行的平面。如圖14(c)所示，觀察到平坦部18和稜部21作為明領域，並且觀察到滿足上述式（1）的傾斜部20作為暗領域。故，觀察到具有用於形成對齊標記14的遮罩的間距之1/2的間距的條紋圖案之像。
（實施例1）
準備具有鉻遮罩的玻璃基板（離子交換用玻璃，ns = 1.53，ks > 0.1，線膨脹係數：0.55ppm / K），此具有鉻遮罩的玻璃基板具有各種間距和寬度的狹縫狀開口部，並且用氫氟酸類蝕刻劑進行蝕刻，即形成具有圖2所示形狀的對齊標記(ns = 1.53，ks > 0.1)。於此，製作對齊標記的參數各異(茲參考圖11)的17個實施例（實施例1-1至1-17）。實施例1-1至1-17的各參數如以下表2所示。
表2
使用具有垂直落射照明裝置之測量顯微鏡（OLYMPUS，STM7，物鏡：NA = 0.4，倍數20倍）和光源（OLYMPUS，LG-PS2）來觀察對齊標記。結果，觀察到如圖15所示明領域和暗領域清晰分離的對齊標記。其次，在相同的觀察系統中，將折射率標準溶液（n = 1.51）滴在對齊標記上以填充整個凹部。結果，在凹部的傾斜部的反射大幅降低，並且在用顯微鏡觀察的像中沒有暗領域。讓光線透射整個基板，且確認可透視基板背面（第二主面）。
使用光譜橢偏儀（由HORIBA製造，UVISEL2）測量折射率和衰減係數。測量光的入射角為60度，波長為560nm，斑點直徑(Spot diameter)為1mm×約2mm（橢圓形）。
（比較例1）
於此，將說明實施例1的比較例。當用光學顯微鏡觀察以氫氟酸類蝕刻劑蝕刻前之具有鎳遮罩的玻璃基板時，觀察到鎳遮罩的領域是暗的，而開口部的領域是亮的。鎳遮罩部分的透射率為零。於這種狀態下，即使將折射率標準溶液（n = 1.8）滴在對齊標記上，鎳遮罩領域的透射率為零，且對齊標記的外觀依然是暗的，並且不能觀察到基板的背面（第二主面）。
（實施例2）
在實施例2中，將說明藉由轉印法形成的對齊標記。實施例2係對應於圖13所示之具有對齊標記的基板130。於此，將有機矽氧烷溶液在基板上硬化且形成對齊標記形成層，並在此對齊標記形成層上形成對齊標記。
首先，將說明有機矽氧烷溶液的調製。將0.1莫耳的苯基三乙氧基矽烷(Phenyltriethoxysilane)和0.15莫耳的二甲基二乙氧基矽烷(Dimethyldiethoxysilane)置於燒杯中並攪拌。往此溶液中加入0.25莫耳的乙醇並攪拌，進一步添加將甲酸溶解在1.75莫耳的(31.5克)水中至濃度為0.1重量％的水溶液並攪拌2小時。在開始攪拌時，液體將分成兩層，但當攪拌2小時時，將變成透明均勻的溶液。將此溶液在80℃的烤箱中加熱12小時，乙醇、甲酸水溶液及透過縮聚反應生成的水等會揮發。結果，此溶液最初具有約91.2克的重量和約100 cm3
的體積，其重量和體積減少到約30％且重量變成約27克，體積變成約30 cm3
。由此獲得的液體稱為「轉印用液體組合物A」。
其次，將說明透過轉印法形成的對齊標記。準備與圖8所示的對齊標記的形狀相對應的模具作為成型模具。此外，準備厚度為1.0mm且25mm方形板狀之鈉鈣玻璃作為基板（玻璃基板）（折射率：ns = 1.52，ks > 0.1，線膨脹係數：10 ppm / K）。透過超音波鹼清洗和純水清洗玻璃基板且讓此玻璃基板乾燥。
使用上述基板、成型模具和轉印用液體組合物A，且使用「基材澆注法」形成對齊標記，使得未形成對齊標記的部分的膜厚度為約40μm。所謂「基材澆注法」，係將含有可硬化組合物的液體直接注入在基材表面上並加熱，在其塗佈膜具有可塑性的情況下(液體的粘性為104
~108
泊的狀態，但不限於此)，按壓成型模具並在此狀態下進一步加熱，轉印完之後（液體為硬化或液體不流動之狀態)，將成型模具脫模，透過最終加熱使其硬化（後硬化）的方法。於此，將轉印用液體組合物A塗佈在上述玻璃基板上後，確認為加熱至約160℃而保持可塑性的狀態，並用上述成型模具進行按壓。按壓時的壓力為2kg / cm2
，將加熱溫度在20分鐘內從160℃升高至180℃並保持40分鐘。然後脫模成型模具後，再用350°C加熱15分鐘，就可獲得形成有由有機矽氧烷膜所構成的對齊標記的玻璃基板。
如上述方法製造的有機矽氧烷膜是透明的，膜厚度約40μm。此膜中分別含有18％重量和31％重量的甲基和苯基。此外，此膜中含有整個矽氧烷中60莫耳％的二甲基矽氧烷和40莫耳％的苯基矽氧烷。此外，對齊標記形成層（有機矽氧烷膜）的折射率na為1.51，衰減係數ka小於0.1。
本實施例2的對齊標記的凹部形狀略等於圖13中所示的形狀，剖面狀之高低差（P-V值）係在10個點測量的平均值為20.2μm，標準偏差為0.05μm。傾斜部的傾斜角β（茲參考圖10）為54.7°。當用光學顯微鏡觀察以這種方式形成的對齊標記時，可確認明領域和暗領域的清晰的條紋圖案之像。此外，透過在對齊標記上滴下折射率標準溶液（n = 1.50）並減少在傾斜部的界面反射，讓光線透射整個基板，且確認可透視基板背面（第二主面）。
（實施例3）
在實施例3中，將說明透過轉印法形成的對齊標記。實施例3係對應於圖12所示之具有對齊標記的基板110。於此，透過溶膠凝膠法形成的二氧化矽層用作對齊標記形成層，並在此對齊標記形成層上形成對齊標記。
首先，秤量0.05莫耳之四乙氧基矽，且於此添加5倍之乙醇和6倍水（含1wt ％ HCl）的莫耳比，在室溫下攪拌30分鐘。添加兩倍體積的乙醇來稀釋此溶液，此外，將平均分子量為600的聚乙二醇（PEG）以（PEG）/（SiO2
）= 0.1的重量比添加到最終產物的SiO2
中，並均勻溶解，並將其命名為「轉印用液體組合物B」。
其次，準備與圖12所示的對齊標記的形狀相對應的模具作為成型模具。此外，準備厚度為1.0mm且25mm方形板狀之可進行離子交換的硼矽酸鹽玻璃作為基板（玻璃基板）（折射率：ns = 1.53，ks > 0.1，線膨脹係數：10 ppm / K）。透過超音波鹼清洗和純水清洗玻璃基板且讓此玻璃基板乾燥。透過旋轉塗佈法將轉印用液體組合物B塗佈在玻璃基板的其一方的主面上，形成厚度為0.3μm的對齊標記形成層。其次，將此玻璃基板放置在沖壓裝置的機台上，此沖壓裝置能夠在可降壓的封閉空間內進行按壓，且將對齊標記的成型模具設置在玻璃基板的對齊標記形成層上。
其次，在設置空間後，沖壓裝置的基板被降壓至約1×10-5
托，在50kgf / cm2
的沖壓下進行按壓，於此狀態下用100℃進行10分鐘的熱處理，使對齊標記形成層硬化。之後，將壓力恢復至大氣壓，並進行脫模。將脫模後具有對齊標記的基板於大氣中使用潔淨烤箱用350℃烘烤15分鐘。透過這種後硬化，讓對齊標記形成層蒸發乙醇和水分等，變成厚度約0.2μm的玻璃性非晶質膜。此膜被認為含有二氧化矽作為主要成分。
當用SEM觀察透過上述操作製造的玻璃基板上的對齊標記的剖面時，形成有包含圖12所示形狀的對齊標記。凸部之間距P：1μm，二氧化矽層之厚度：0.25μm，凸部最頂部之高度：0.18μm，暗領域之寬度Lb：0.5μm，平坦部之長度Lw：0.5μm。此外，對齊標記形成層（二氧化矽層）之折射率na = 1.46、衰減係數ka >0.1。此外，對齊標記形成層的可視光反射率（單面）約為4％。
以下面方式求出可視光反射率。針對形成有對齊標記的玻璃基板之未形成對齊標記的部分，測量在380至780nm波長範圍內的光譜反射率。使用分光光度計（由Hitachi High-Technology Corporation製造，製品名為U-4000）以反射角為12°的配置測量光譜反射率。接下來，基於所獲得的光譜反射率，根據JIS R3106（1998）計算出可視光反射率。
當用光學顯微鏡觀察以這種方式形成有對齊標記的玻璃基板時，可清楚地確認明領域和暗領域的條紋圖案之像。透過在對齊標記上滴下折射率標準溶液（n = 1.48）並減少在傾斜部的界面反射，讓光線能透射整個基板，且確認可透視基板之背面（第二主面）。
此外，透過與上述實施例3同樣的方法可得到具有圖13所示形狀的對齊標記的玻璃基板。當用光學顯微鏡觀察以這種方式形成有對齊標記的玻璃基板時，可清楚地確認明領域和暗領域的條紋圖案之像。透過在對齊標記上滴下折射率標準溶液（n = 1.48）並減少在傾斜部的界面反射，讓光線能透射整個基板，且確認可透視基板之背面（第二主面）。
（實施例4）
實施例4與實施例3相同，不同之處在於使用鈦（二異丙氧基(di-i-propoxide)）雙（乙酰丙酮）（75％在異丙醇中）代替四乙氧基矽烷作為對齊標記形成層，且製作形成有包含圖12所示的凸部形狀的對齊標記的玻璃基板。
實施例4的對齊標記形成層被認為含有二氧化鈦作為主要成分。凸部之間距P：1μm，二氧化鈦層之厚度：0.20μm，凸部最頂部的高度：0.15μm，暗領域之寬度Lb：0.5μm，平坦部之長度Lw：0.5μm。此外，對齊標記形成層（二氧化鈦層）之折射率na = 2.10、衰減係數ka > 0.1。對齊標記形成層的可視光反射率（單面）約為12％。
當用光學顯微鏡觀察以這種方式形成有對齊標記的玻璃基板時，可清楚地確認明領域和暗領域的條紋圖案之像。透過在對齊標記上滴下折射率標準溶液（n = 1.68）並減少在傾斜部的界面反射，讓光線能透射整個基板，且確認可透視基板之背面（第二主面）。
（實施例5）
在實施例5中，在具有對齊標記的玻璃基板上進行離子交換處理，以提供比玻璃基板內的其他部位更高的折射率，且形成光導波路。於此，光導波路和玻璃基板之間的折射率差設定為0.0074（使構成光導波路的部位的折射率高於其他部位的折射率）。
首先，在含有Na作為一價鹼金屬成分的多成分玻璃基板上形成預定的光導波路圖案。此圖案透過習知方法進行，此方法係以氨水（氨水和過氧化氫溶液的混合液）且透過掀離法(Lift-off )對由濺射成膜的Ti膜進行加工。
其次，在第一階段離子交換處理中，將上述玻璃基板浸入含有硝酸銀的熔融鹽中，以Ag離子交換玻璃基板表面上的Na離子。藉此，在玻璃基板表面上形成預定的光導波路圖案。
在第二階段離子交換處理中，將經過第一階段離子交換處理的玻璃基板浸入到第二熔融鹽中，並在玻璃基板的厚度方向上施加電場。藉此，由第一階段離子交換所形成的光導波路移動到玻璃基板中，並形成嵌入式光導波路。即使透過這種兩階段離子交換法而在具有對齊標記的基板上製作導波路之後，對齊標記仍保持與形成導波路之前相同的形狀。可視光反射率（單面）約為12％。當用光學顯微鏡觀察時，可清楚地確認明領域和暗領域的條紋圖案之像。透過在對齊標記上滴下折射率標準溶液（n = 1.51）並減少在傾斜部的界面反射，讓光線能透射整個基板，且確認可透視基板之背面（第二主面）。此外，測量相對於導波路波長的插入損耗。導波路的波長特性（波長1.48μm和1.58μm的插入損耗差）為0.34dB。
（實施例6）
在實施例6中，除了使用具有鈉離子和鉀離子的玻璃且使用硝酸鉈代替硝酸銀之外，其餘皆與實施例5相同，形成嵌入式光導波路。
即使在使用硝酸鉈且藉由兩階段離子交換法在具有對齊標記的基板上製作導波路之後，對齊標記仍保持與形成導波路之前相同的形狀。此外，測量相對於波長的插入損耗。導波路的波長特性（波長1.48μm和1.58μm的插入損耗差）為0.32dB。
另外，透過離子交換法在玻璃內部形成光導波路的方法，例如，可以使用日本特開平06-3555號公報或日本特開昭63-206709號公報所記載的技術等。
（比較例2）
關於實施例5的用於形成導波路離子交換步驟之遮罩的Ti膜（對齊標記部），在離子交換後仍保持圖案形狀。當用光學顯微鏡觀察Ti膜的圖案時，可以清楚地確認明領域和暗領域的條紋圖案，但Ti遮罩部分的透射率為零。於這種狀態下，即使當折射率標準溶液（n = 1.8）滴在對齊標記上，Ti膜領域的透射率為零，並且對齊標記的外觀仍然是暗的，並且無法觀察到基板的背面（第二主面）。
當使用具有由鉻膜形成的對齊標記的基板形成導波路時，在與實施例5相同的條件下進行第一次離子交換處理期間，鉻會溶解並且無法確認到對齊標記的構造。此外，即使在與實施例6相同的條件下進行第一次離子交換處理期間，鉻也會溶解並且無法確認到對齊標記的構造。
（實施例7）
在實施例7中，將說明具有對齊標記的玻璃基板與硅基板之間的對齊。層積於內部形成有光導波路的玻璃光導波路基板和於主表面上形成有光導波路的矽（Si）光導波路基板，且製作結合光導波路們的光導波路裝置。又，於本說明書中，說明使用對齊標記時的對齊方法，其對象不限於根據實施例7的玻璃光導波路基板和矽光導波路基板的對齊和組裝，及根據後述實施例8的微透鏡陣列基板和面發光雷射陣列基板的對齊和組裝。
由於矽光導波路基板容易在其基板上形成例如光電轉換元件等的主動元件或被動元件，所以其優點為當引導此等光線時，很容易與直接形成在矽基板上的導波路組合。然而，由於由矽製的光導波具有高折射率，因此模場直徑趨於變小。
另一方面，光纖或玻璃光導波路適合作為負責一定距離傳輸的光導，但其大多數由石英或多成分玻璃等所形成，並且具有比較大的模場直徑。因此，期望提供一種能夠適當地執行從矽製的光導波路到玻璃製的光導波路的光學耦合的光導波路裝置。
圖16(a)至(d)為表示玻璃光導波路基板160的圖。圖16(a)為表示玻璃光導波路基板160的示意左側面圖。圖16(b)為表示玻璃光導波路基板160的示意平面圖。圖16(c)為表示玻璃光導波路基板160的示意右側面圖。圖16(d)為表示玻璃光導波路基板160的示意前視圖。此玻璃光導波路基板160，折射率ns = 1.54，衰減係數ks >0.1。
玻璃光導波路基板160包含：玻璃基板161；四個光導波路162，形成在玻璃基板161內部；及四個對齊標記163a~163d，形成在玻璃基板161的第二主面161b上。以下，將四個對齊標記163a~163d統稱為「對齊標記163」。
玻璃基板161具有2mm×5mm的外形和0.2mm的厚度。光導波路162設置在玻璃基板161的第一主面161a附近並與第一主面161a平行。光導波路162的模場直徑為5至15μm，從模場的中心到最近的玻璃基板161的第一主面161a的距離為5μm。藉由上述兩階段離子交換法而在玻璃基板161內製作光導波路162。
在第7實施例中，對齊標記163的凹部形狀係圖5所示的形狀。對齊標記163具有第一刻度。亦即，對齊標記163的外形尺寸為0.05mm×0.25mm，凹部的排列間距P1=1μm，像中的暗領域的寬度Lb1=0.2μm。
如圖16B所示，四個對齊標記163配置在四邊形的四個角上。對齊標記163與光導波路162嚴格對齊。 兩個對齊標記163a和163d係設置在四邊形的相對的角（左上和右下）。齊標記163a和163d設置成使凹部的長邊方向與垂直於光導波路162的長邊方向的方向一致。剩餘的兩個對齊標記163b和163c係配置在四邊形的其他相對的角（右上和左下）。設置對齊標記163b和163c設置成使凹部的長邊方向與平行於光導波路162的長邊方向的方向一致。
圖17之(a)至(d)為表示矽光導波路基板170的圖。圖17a係矽光導波路基板170的示意左側面圖。 圖17b係矽光導波路基板170的示意平面圖。 圖17c係矽光導波路基板170的示意右側面圖。 圖17d係矽光導波路基板170的示意前視圖。
矽光導波路基板170包含：矽（Si）基板171；氧化矽（SiO2
）層174，設置在矽基板171的其一主面上；光導波路172，形成在氧化矽層174上；及四個對齊標記173a至173d，形成在矽基板171上。以下，將四個對齊標記173a~173d統稱為「對齊標記173」。
矽基板171具有2mm×10mm的外形和0.1mm/0.3mm的厚度。光導波路172係由矽（Si）所製成。 光導波路172的剖面係略四邊形，並且光傳送方向與光導波路172的長邊方向相同。光導波路172的寬度為0.5μm，高度為0.3μm。除了於此說明過的細線導波路之外，矽光導波路基板170也可為包含肋型導波路或MOS型導波路的光導波路基板。
如圖17(d)所示，矽基板171的一部分係設置有階梯部175，此階梯部175係低於設置有氧化矽層174的部分。且，在階梯部175上設置有四個對齊標記173。
對齊標記173的凹部形狀也與對齊標記163相同，形成為如圖5所示的形狀。對齊標記173具有與對齊標記163的第一刻度不同的第二刻度。亦即，對齊標記173的外形尺寸為0.05mm×0.25mm，凹部的排列間距P2=0.9μm，像中的暗領域的寬度Lb2=0.2μm。
決定四個對齊標記173的位置和凹部的方向，以便對應於設置在預定要層積的玻璃光導波路基板160上的對齊標記163。四個對齊標記173配置在四邊形的四個角，如圖17(b)所示。對齊標記173與光導波路172嚴格對齊。 兩個對齊標記173a和173d係設置在四邊形的相對的角（左上和右下）。對齊標記173a和173d設置成使凹部的長邊方向與垂直於光導波路172的長邊方向的方向一致。剩餘的兩個對齊標記173b和173c係配置在四邊形的其他相對的角（右上和左下）。對齊標記173b和173c設置成使凹部的長邊方向與平行於光導波路172的長邊方向的方向一致。
如上述，根據實施例7的玻璃光導波路基板160和矽光導波路基板170，分別包含：對齊標記，凹部的長邊方向與垂直於形成在基板上的導波路的長邊方向的方向一致；及對齊標記，凹部的長邊方向與平行於形成在基板上的導波路的長邊方向的方向一致。藉此，可提高在二維平面內的對齊精確度。
圖18(a)及(b)為表示利用具有垂直落射照明裝置的顯微鏡觀察對齊標記時所形成的示意像圖。圖18(a)為表示玻璃光導波路基板160的對齊標記163的示意像圖。圖18(b)為表示矽光導波路基板170的對齊標記173的示意像圖。當層積玻璃光導波路基板160和矽光導波路基板170且製作光導波路裝置時，調整兩者位置以便讓圖18(a)所示之對齊標記163之像和圖18(b)所示之對齊標記173之像並排排列。又，在反向組合圖案中，玻璃光導波路基板160的對齊標記163可以為圖18(b)所示者，並且矽光導波路基板170的對齊標記173可以為圖18(a)所示者’。
在實施例7中，如上述，玻璃光導波路基板160的對齊標記163中的凹部排列間距P1=1μm，矽光導波路基板170的對齊標記173中的凹部排列間距P2=0.9μm。亦即，玻璃光導波路基板160的對齊標記163的間距P1與矽光導波路基板170的對齊標記173的間距P2不同（P1≠P2）。以這種方式，藉由具有0.1μm的差異的間距P1和P2，可用0.1μm的精確度來識別要定位或要固定的位置，如游標卡尺（卡尺）中的刻度讀取方法。在另一個實施例中，也可為P1 =1μm且P2 =0.95μm。 於這種情況下，可用0.05μm的精確度來識別要定位或要固定的位置。
玻璃光導波路基板160的對齊標記163的像中的暗領域的寬度Lb1和矽光導波路基板170的對齊標記173的像中的暗領域的寬度Lb2，從觀察對齊標記時和刻度對齊作業的簡便性的觀點來看，較佳為略相等。
如上述，在第7實施例中，雖P1≠P2，但例如，當不需要對齊精確度時，也可以在玻璃光導波路基板160和矽光導波路基板170上形成滿足P1 = P2的對齊標記。於這種情況下，由於用於形成對齊標記的模具可以是相同的，因此在成本方面是有利的。
層積玻璃光導波路基板160和矽光導波路基板170且製作光導波路裝置時，必須嚴格地調整光導波路們的相對位置關係。此係因為如果光導波路們偏離的話，則光學損耗會增加並且降低品質。在每個光導波路基板中，如果嚴格地規定光導波路和對齊標記之間的位置關係，則一邊視覺識別一邊調整對齊標記們，比起邊監測導波路的直接視覺資訊或光學損失邊調整更有效。光導波路和對齊標記之間的位置關係，係利用在半導體技術中運用（光）微影技術等可以獲得令人滿意的精確度，而此半導體技術達到亞微米(Submicron)或更低的精確度。
圖19(a)及(b)為表示層積玻璃光導波路基板160及矽光導波路基板170之狀態圖。圖19(a)為示意平面圖，圖19(b) 為示意前視圖。如圖19(a)及(b)所示，玻璃光導波路基板160及矽光導波路基板170，層積成使玻璃光導波路基板160位於矽光導波路基板170的階梯部175上。此時，玻璃光導波路基板160的光導波路162的端面和矽光導波路基板170的光導波路172的端面必須正確地相對，使光導波路162及光導波路172光學耦合。
玻璃光導波路基板160和矽光導波路基板170的對齊，在用顯微鏡放大且觀察設置在每個基板上的對齊標記，同時調整此等對齊標記的相對位置或傾斜，使得相對應的對齊標記們並排排列。由於在每個光導波路基板中的光導波路和對齊標記預先具有高精確度的相對位置關係，所以藉由定位相互的對齊標記們，可以調整相互的光導波路們的位置關係。
圖20(a)及(b)為表示接著玻璃光導波路基板160及矽光導波路基板170之狀態圖。在已完成位置調整的玻璃光導波路基板160和矽光導波路基板170之間注入接著劑190（n = 1.53，k > 0.1），在包含對齊標記163、173的部分使其硬化。接著劑的實例可舉出光硬化型或熱硬化型等，但不限於此等。
由於具有預定折射率的接著劑190在對齊標記163、173的凹部中填充有接著劑190，因此實質上消除或大幅降低在凹部的傾斜部的反射，當用顯微鏡從玻璃光導波路基板160的第一主面161a側觀察時，無法看到清晰的條紋圖案，並可通過宛如於玻璃光導波路基板160、矽光導波路基板170沒有對齊標記來觀察到矽光導波路基板170（於圖20(a)中省略對齊標記163、173的圖示，用以表示用顯微鏡觀察到的狀態）。
（實施例8）
在實施例8中，將說明具有對齊標記的微透鏡陣列基板與面發光雷射陣列基板之間的對齊。
圖21(a)~(c)為表示微透鏡陣列基板210的圖。圖21(a)為表示微透鏡陣列基板210之示意平面圖。圖21(b)為表示微透鏡陣列基板210之示意前視圖。
微透鏡陣列基板210係由玻璃所構成。微透鏡陣列基板210的外形為0.5mm×2.2mm，厚度為0.2mm。 如圖所示，在微透鏡陣列基板210的其一主面（第一主面210a）上，八個軸對稱的微透鏡212形成為一列。微透鏡212的焦距為0.2mm，有效直徑為200μm。此外，八個微透鏡212的排列間距為250μm。微透鏡212也可以透過離子交換等在玻璃內部創建折射率高於周邊的領域來形成，或是也可透過上述「基材澆注法」在玻璃基板上形成，或是也可在形成透鏡形成層之後透過轉印法來形成。
在微透鏡陣列基板210上，四個對齊標記214a~214d直接形成在預定位置處。以下，四個對齊標記214a~214d統稱為「對齊標記214」。對齊標記214與八個微透鏡212嚴格地對齊。
在實施例8中，對齊標記214的凹部形狀為圖5所示的形狀。對齊標記214具有第一刻度。亦即，對齊標記214的外形尺寸為0.5mm×0.25mm，凹部的排列間距P1=1μm，像中的暗領域的寬度Lb1=0.2μm。
圖22(a)及(b)為表示具有對齊標記的面發光雷射陣列基板220的圖。圖22(a)為表示面發光雷射陣列基板220之示意平面圖。圖22(b)為表示面發光雷射陣列基板220之示意前視圖。
面發光雷射陣列基板220係由矽等之半導體材料所構成。面發光雷射陣列基板220的外形為0.7mm×2.5mm，厚度為0.2mm。 如圖所示，在面發光雷射陣列基板220的其一主面（第一主面220a）上，具有與第一主面220a的法線略平行的方向上的光軸之八個面發光雷射222配置成一列。八個面發光雷射222係配置在與預定要層積的上述微透鏡陣列基板210中的八個微透鏡212相對應的位置。面發光雷射222易於構成為陣列狀，並且比較容易與其他光學元件層積。例如，藉由與上述微透鏡陣列為一體化，可有效地執行與如光纖等的其他傳輸元件的光學耦合。又，為簡單起見，省略了面發光雷射陣列基板220上的電路或配線等的記載。
在面發光雷射陣列基板220上，四個對齊標記224a~224d直接形成在預定位置處。以下，四個對齊標記224a~224d統稱為「對齊標記224」。對齊標記224與八個面發光雷射222嚴格地對齊。
對齊標記224的凹部形狀也與對齊標記214相同，形成為圖5所示的形狀。對齊標記224具有與對齊標記214的第一刻度不同的第二刻度。亦即，對齊標記224的外形尺寸為0.05mm×0.25mm，凹部的排列間距P2=0.9μm，像中的暗領域的寬度Lb2=0.2μm。
圖23(a)~(c)為表示層積微透鏡陣列基板210和面發光雷射陣列基板220之狀態圖。圖23(a)為示意平面圖，圖23(b)為示意前視圖，圖23(c)為示意右側面圖。
對齊微透鏡陣列基板210和面發光雷射陣列基板220，使配置在微透鏡陣列基板210上的各微透鏡212的光軸與配置在面發光雷射陣列基板220上的各面發光雷射222的光軸一致。在此對齊時利用對齊標記214、224。亦即，與上述實施例7相同，調整微透鏡陣列基板210和面發射雷射陣列基板220的相對位置或傾斜，使得對應的對齊標記214及224並排排列，如圖23(a)所示。
圖24(a)及(b)為表示接著微透鏡陣列基板210和面發光雷射陣列基板220之狀態圖。在已完成位置調整的微透鏡陣列基板210和面發光雷射陣列基板220之間注入接著劑230（n = 1.53，k > 0.1），在包含對齊標記163、173的部分使其硬化，並製作光模組。且，在實施例8中，在微透鏡陣列基板210的下面形成長邊凹部215。此長邊凹部215，橫跨八個微透鏡212下方領域延伸。藉由在微透鏡陣列基板210中設置這種長邊凹部215，由於在層積微透鏡陣列基板210和面發光雷射陣列基板220時會形成空間216，所以可防止接著劑230滲入到面發光雷射222和微透鏡212之間。
圖25(a)至(f)為表示根據本發明的實施例之具有對齊標記的微透鏡基板的6面圖。圖25(a)為表示具有對齊標記的微透鏡基板之背面圖。圖25(b)為表示具有對齊標記的微透鏡基板之平面圖。圖25(c)為表示具有對齊標記的微透鏡基板之前視圖。圖25(d)為表示具有對齊標記的微透鏡基板之底面圖。圖25(e)為表示具有對齊標記的微透鏡基板之左側面圖。圖25(f)為表示具有對齊標記的微透鏡基板之右側面圖。
圖26為表示微透鏡基板之對齊標記部分(A-B部分)之放大平面圖。圖27為表示沿圖26所示之對齊標記部分之C-C線之剖面圖。圖28為表示微透鏡基板之對齊標記部分(A-B部分)之放大立體圖。
圖29為表示微透鏡基板之對齊標記部分(A-B部分)之第1變形例之放大平面圖。圖30為表示沿圖29所示之對齊標記部分之C-C剖面圖。圖31為表示微透鏡基板之對齊標記部分(A-B部分)之第1變形例之放大立體圖。
圖32為表示微透鏡基板之對齊標記部分(A-B部分)之第2變形例之放大平面圖。圖33為表示沿圖32所示之對齊標記部分之C-C剖面圖。圖34為表示微透鏡基板之對齊標記部分(A-B部分)之第2變形例之放大立體圖。
圖35為表示微透鏡基板之對齊標記部分(A-B部分)之第3變形例之放大平面圖。圖36為表示沿圖35所示之對齊標記部分之C-C剖面圖。圖37為表示微透鏡基板之對齊標記部分(A-B部分)之第3變形例之放大立體圖。
圖38為表示微透鏡基板之對齊標記部分(A-B部分)之第4變形例之放大平面圖。圖39為表示沿圖38所示之對齊標記部分之C-C剖面圖。圖40為表示微透鏡基板之對齊標記部分(A-B部分)之第4變形例之放大立體圖。
圖41(a)至(f)為表示根據本發明的實施例之具有對齊標記的光導波路基板的6面圖。圖41(a)為表示具有對齊標記的光導波路基板的背面圖。圖41(b)為表示具有對齊標記的光導波路基板的平面圖。圖41(c)為表示具有對齊標記的光導波路基板的前視圖。圖41(d)為表示具有對齊標記的光導波路基板的底面圖。圖41(e)為表示具有對齊標記的光導波路基板的左側面圖。圖41(f)為表示具有對齊標記的光導波路基板的右側面圖。於此光導波路基板中，對齊標記部分（A-B部分）的形狀也可以與圖26~40所示的對齊標記部分的形狀相同。
以上，已基於實施例說明了本發明。此實施例為示例，本領域技術人員理解此等各構成要素或各處理製程的組合可能有各種變形例，並且此等變形例也涵蓋在本發明的範圍內。
產業之可利用性：本發明可利用於光學元件的對齊。
10、50、60、70、80、90、110、130:具有對齊標記的基板
12、112:基板
14、114、131:對齊標記
163、173、214:、224:對齊標記
16、132:凹部
18、118、133:平坦部
20、120、134:傾斜部
21:稜部
30:像
32:明領域
34:暗領域
100:對齊標記形成層
116:凸部
160:玻璃光導波路基板
161:玻璃基板
162、172:光導波路
163、173、214、224:對齊標記
170:矽光導波路基板
171:矽基板
174:氧化矽層
175:階梯部
190、230:接著劑
210:微透鏡陣列基板
212:微透鏡
215:長邊凹部
216:空間
220:面發光雷射陣列基板
222:面發光雷射
圖1為表示根據本發明的實施例之具有對齊標記的基板的示意平面圖。
圖2為表示沿圖1所示之具有對齊標記的基板之A-A線之示意剖面圖。
圖3為表示利用具有垂直落射照明裝置的顯微鏡觀察對齊標記之示意立體圖和對對齊標記時所形成的像的圖。
圖4為表示用於說明包含曲面的傾斜部之形成條件的圖。
圖5為表示根據變形例之具有對齊標記的基板的圖。
圖6為表示根據另一個變形例之具有對齊標記的基板的圖。
圖7為表示根據另一個變形例之具有對齊標記的基板的圖。
圖8為表示根據另一個變形例之具有對齊標記的基板的圖。
圖9為表示根據另一個變形例之具有對齊標記的基板的圖。
圖10為用以說明包含圖7至圖9所示的平面之傾斜部的形成條件的圖。
圖11為為用以說明對齊標記之參數圖。
圖12為表示根據本發明之另一個實施例之具有對齊標記的基板的示意剖面圖。
圖13為表示根據本發明之另一個實施例之具有對齊標記的基板的示意剖面圖。
圖14之(a)至(c)為表示對齊標記之像的圖。
圖15為表示對齊標記之像的圖。
圖16(a)至(d)為表示玻璃光導波路基板的圖。
圖17(a)至(d)為表示矽光導波路基板的圖。
圖18(a)及(b)為表示利用具有垂直落射照明裝置的顯微鏡觀察對齊標記時所形成的像的圖。
圖19(a)及(b)為表示層積玻璃光導波路基板及矽光導波路基板之狀態圖。
圖20(a)及(b)為表示接著玻璃光導波路基板及矽光導波路基板之狀態圖。
圖21(a)至(c)為表示微透鏡陣列基板圖。
圖22(a)及(b)為表示面發光雷射陣列基板圖。
圖23(a)至(c)為表示層積微透鏡陣列基板和面發光雷射陣列基板之狀態圖。
圖24(a)及(b)為表示接著微透鏡陣列基板和面發光雷射陣列基板之狀態圖。
圖25(a)至(f)為表示根據本發明的實施例之具有對齊標記的微透鏡基板的6面圖。
圖26為表示微透鏡基板之對齊標記部分(A-B部分)之放大平面圖。
圖27為表示沿圖26所示之對齊標記部分之C-C線之剖面圖。
圖28為表示微透鏡基板之對齊標記部分(A-B部分)之放大立體圖。
圖29為表示微透鏡基板之對齊標記部分(A-B部分)之第1變形例之放大平面圖。
圖30為表示沿圖29所示之對齊標記部分之C-C剖面圖。
圖31為表示微透鏡基板之對齊標記部分(A-B部分)之第1變形例之放大立體圖。
圖32為表示微透鏡基板之對齊標記部分(A-B部分)之第2變形例之放大平面圖。
圖33為表示沿圖32所示之對齊標記部分之C-C剖面圖。
圖34為表示微透鏡基板之對齊標記部分(A-B部分)之第2變形例之放大立體圖。
圖35為表示微透鏡基板之對齊標記部分(A-B部分)之第3變形例之放大平面圖。
圖36為表示沿圖35所示之對齊標記部分之C-C剖面圖。
圖37為表示微透鏡基板之對齊標記部分(A-B部分)之第3變形例之放大立體圖。
圖38為表示微透鏡基板之對齊標記部分(A-B部分)之第4變形例之放大平面圖。
圖39為表示沿圖38所示之對齊標記部分之C-C剖面圖。
圖40為表示微透鏡基板之對齊標記部分(A-B部分)之第4變形例之放大立體圖。
圖41(a)至(f)為表示根據本發明的實施例之具有對齊標記的光導波路基板的6面圖。
10:具有對齊標記的基板
12:基板
12a:第一主面12a
12b:第二主面12b
14:對齊標記
16:凹部
18:平坦部
20:傾斜部
21:稜部
Claims (9)
- 一種具有對齊標記的基板，包含：基板；及對齊標記，形成於該基板的主面；其中，該對齊標記有複數的線狀凹部或凸部，且該凹部或凸部具有與該主面平行的平坦部；及相對於該主面傾斜的傾斜部。
- 如申請專利範圍第1項所述的具有對齊標記的基板，其中該平坦部反射從該主面的法線方向照射的光到該主面的法線方向，該傾斜部反射從該主面的法線方向照射的光到相對於該主面的法線方向傾斜的方向。
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述的具有對齊標記的基板，其中該傾斜部包含曲面。
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述的具有對齊標記的基板，其中該傾斜部包含平面。
- 如申請專利範圍第1項所述的具有對齊標記的基板，其中形成該基板的材料折射率ns於560nm的波長中，滿足1.2≦ns≦2.7。
- 如申請專利範圍第1項所述的具有對齊標記的基板，其中形成該基板的材料衰減係數ks滿足ks<1。
- 如申請專利範圍第1項所述的具有對齊標記的基板，其中該平坦部的表面粗度Ra滿足0.001μm≦Ra≦50μm。
- 如申請專利範圍第1項所述的具有對齊標記的基板，其中該平坦部對空氣的反射率Rs於560nm的波長中，滿足0.01%≦Rs≦30%。
- 如申請專利範圍第1項所述的具有對齊標記的基板，其中該平坦部的可視光線透視率在30%以上。
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