WO2007043383A1 - 微小構造体およびその製造方法 - Google Patents

微小構造体およびその製造方法 Download PDF

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WO2007043383A1
WO2007043383A1 PCT/JP2006/319718 JP2006319718W WO2007043383A1 WO 2007043383 A1 WO2007043383 A1 WO 2007043383A1 JP 2006319718 W JP2006319718 W JP 2006319718W WO 2007043383 A1 WO2007043383 A1 WO 2007043383A1
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layer
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Masatoshi Hayashi
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Nikon Corporation
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    • Y10S359/00—Optical: systems and elements
    • Y10S359/90—Methods

Definitions

  • the present invention relates to a microstructure manufactured using a semiconductor process and a manufacturing method thereof.
  • MLA microlens array
  • DOE diffractive optical element
  • multiple MLAs and DOEs are often used for complex processing such as increasing the light collection rate and correcting the color difference.
  • the accuracy and adjustment of the alignment at the time of manufacture becomes important.
  • Patent Document 1 “Diffraction optical element and optical system using the same” uses a diffractive optical element having a structure in which two or more layers are stacked on a substrate to improve the wavelength dependency of diffraction efficiency. Is described. Also, in this document, by chamfering the grating edge position of each grating part, the grating edge of each diffraction grating can be made obtuse, so that the workability of the grating shape at the time of cutting and the shape transfer at the time of molding of the edge part are made. Technology to improve the performance is introduced.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 11-223717
  • An object of the present invention is to provide a microstructure capable of realizing high-precision alignment even with a configuration using a plurality of MLAs and DOEs, and a method for manufacturing the same.
  • a method for manufacturing a microstructure according to the present invention is a method for manufacturing a microstructure having a microstructure on an opposing surface of the inner surface, the step of forming a first pattern on the surface of the first layer; A step of forming a sacrificial layer on the surface of the molded first layer, a step of forming a second pattern on the surface of the sacrificial layer, and the surfaces of the sacrificial layer and the first layer. Forming a second layer on a part of the substrate, and removing a member constituting the sacrificial layer, forming the first pattern on the first layer, In the step of forming the second pattern on the sacrificial layer, the pattern is formed on the basis of the same alignment mark.
  • the method includes a step of filling the hollow portion after removing the member constituting the sacrificial layer with a medium other than air.
  • the method for manufacturing a microstructure according to the present invention includes a first member on which a first pattern and a concave or convex alignment mark are formed, a second pattern, and the first pattern.
  • a second member having an alignment mark formed on the member and a fitting mark having a fitting shape, and the alignment mark between the first member and the second member.
  • the alignment mark of any one of the second members has a concave shape, and the bottom area of the concave shape is smaller than the opening area of the concave shape.
  • the side surface of the recess is provided with an inclination.
  • one alignment mark and the other alignment mark have a pair of convex shape and concave shape, and the height of the convex alignment mark is shorter than the depth of the concave alignment mark. It forms so that it may become.
  • the method includes a step of filling a hollow portion with a medium other than air when the first member and the second member are fitted to the alignment mark.
  • a hollow portion surrounded by a structure made of an optical material that transmits light having a wavelength to be used is formed inside, and in the micro optical element, the hollow of the structure is formed.
  • the shape of the surface on the partial side is a three-dimensional shape capable of generating desired optical characteristics with respect to the light of the used wavelength, and for connecting the hollow portion and the external space of the micro optical element.
  • An opening is provided in the structure.
  • a sealing member that covers the opening is provided.
  • the optical surface shape is a relief pattern that generates a predetermined diffraction phenomenon with respect to light of the used wavelength.
  • the optical material is a resin material.
  • a substrate made of glass or silicon is provided in a region facing the external space of the structure.
  • the optical element of the present invention is made of an optical material that transmits light having a use wavelength, and has a three-dimensional shape that can generate desired optical characteristics for the light having the use wavelength on one surface.
  • a first optical substrate having a first alignment mark outside the region where the three-dimensional shape is formed on the one surface side, and an optical material that transmits light of the used wavelength, A three-dimensional shape capable of generating desired optical characteristics with respect to the wavelength used, and a second alignment mark outside the region where the three-dimensional shape is formed on the one surface side.
  • Two optical substrates, wherein the first optical substrate and the second alignment mark are in a state where the first alignment mark and the second alignment mark face each other.
  • the first alignment mark and the second alignment mark have a concave shape or a convex shape force and can be fitted. .
  • the cross-sectional shape of the alignment mark having the convex shape is a shape in which the width is narrowed toward the tip. It is characterized by being.
  • the cross-sectional shape of the alignment mark having the convex shape is a shape or polygon having a tip portion having a curvature. It is a shape.
  • the microstructure and the manufacturing method thereof according to the present invention can achieve highly accurate alignment even with a configuration using a plurality of MLAs and DOEs.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram showing an overall outline of a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram showing a manufacturing procedure according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram showing a microstructure according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram showing a manufacturing procedure according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram showing a manufacturing procedure according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram showing a method for producing a submaster according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram showing a manufacturing image of the microstructure according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is an explanatory diagram showing an example of alignment marks.
  • FIG. 9 is an explanatory diagram showing an example of alignment marks.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram showing an application example of a microstructure.
  • FIG. 11 is an explanatory diagram showing an example of alignment marks.
  • FIG. 12 is an explanatory diagram showing an example of alignment marks.
  • FIG. 13 is an explanatory view showing MLA of a microstructure. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • FIG. 1, FIG. 2, and FIG. Fig. 1 shows how a plurality of microstructures are formed on a silicon wafer.
  • the microstructure manufactured in this embodiment is used as an optical element, and is particularly suitable for a minute optical element formed on a semiconductor element.
  • 101 is a silicon wafer
  • 102 is a block forming one microstructure
  • 103 is an alignment mark
  • 104 is a first layer formed on the silicon wafer 101
  • 144 is Each pattern forming part is shown.
  • Fig. 1 (a) is a top view of the silicon wafer 101
  • Fig. 1 (b) is a cross-sectional view when Fig. 1 (a) is cut at the cross-sectional position A
  • Fig. 1 (c) is Fig. 1 (b).
  • a first layer 104 is formed on the silicon wafer 101 by means of grease or the like, and a desired pattern is formed on each of the alignment mark 103 and each block 102.
  • a desired formation pattern for example, DOE or MLA can be considered.
  • the alignment mark is provided around each block 102 and used as a reference position for exposure, in the same manner as a semiconductor manufacturing method by general stepper exposure.
  • the alignment marks 103 are provided on both sides of each block and each row of the block 102, but may be located at different positions or numbers. Further, in the figure, reference numeral 103 denotes one alignment mark and does not show the force, but other things drawn in the same shape also show the same alignment mark. The same applies to reference numeral 102.
  • Block 102 represents one of a plurality of blocks. Since one microstructure is formed by one block, a plurality of microstructures are formed by one silicon wafer 101. Formed at once.
  • the method for manufacturing a microstructure according to the present embodiment forms a plurality of microstructures on a substrate such as a silicon wafer or a quartz wafer, and pattern-engages a plurality of layers on the substrate. Then, a plurality of microstructures formed on the substrate are cut out, and a single microstructure is completed.
  • the formation method and patterning method of each layer in this embodiment are the same as the normal semiconductor element formation technology, such as oxidation method, photoresist coating, photolithography, etching, nanoimprint or vapor deposition, sputtering method, CVD method, etc. By A turn method or film formation is performed.
  • the photolithographic process is a process of baking a pattern on an organic material film (photoresist: photosensitive resin) (pattern jung), forming a photoresist layer, exposing it to ultraviolet rays, baking the pattern, and developing it. By doing so, an arbitrary pattern can be formed.
  • the photoresist may be either negative type or positive type.
  • the cross-section of the pattern shown in the diagram of the first embodiment has a simple rectangular shape.
  • a slanted shape can be patterned.
  • MLA, DOE, etc. can be formed.
  • 105 indicates a sacrificial layer
  • 106 indicates a second layer
  • 201 indicates a microstructure after cutting for fragmentation
  • 105 indicates a sacrificial layer
  • 106 indicates a second layer
  • 201 indicates a microstructure after cutting for fragmentation
  • 105 indicates a sacrificial layer
  • 106 indicates a second layer
  • 201 indicates a microstructure after cutting for fragmentation
  • 105 indicates a sacrificial layer
  • 106 indicates a second layer
  • 201 indicates a microstructure after cutting for fragmentation
  • FIG. 2B shows a state in which a sacrificial layer 105 made of a photoresist or the like is applied on the patterned first layer 104.
  • the sacrificial layer 105 is subjected to stepper exposure in accordance with the alignment mark 103 to print a desired pattern. Further, a part of the sacrificial layer 105 to be completely removed is selectively additionally exposed.
  • a pattern 145 as shown in FIG. 2 (c) is formed on the sacrificial layer 105, and the sacrificial layer 105 patterned at each micro structure portion remains. If the gray scale mask method is used instead of the additional exposure, the exposure of the pattern portion 145 and the exposure of the portion where the sacrificial layer 105 is completely removed can be performed at once.
  • the resin is applied as the second layer 106 so that the sacrificial layer 105 remaining in the individual block 102 is completely covered. To do. At this time, the resin is applied so that the second layer 106 adheres to the portion where the first layer 104 is exposed.
  • the dotted arrows C, D, E, and F are cutting lines, indicating an integrated silicon wafer. 101, the cutting position for cutting the first layer 104, the sacrificial layer 105, and the second layer 106 are shown.
  • FIG. 2 (e) shows a state after being cut and separated into pieces, and a microstructure 201 in which the sacrificial layer 105 is partially exposed at a dotted circle J is cut out.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view at cross-sectional position A in FIG. 1 (a), the sacrificial layer 105 is only exposed on the cutting lines D and F side in FIG. That is, the sacrificial layer 105 is exposed on one of the four sides of the square shape of one microstructure forming block 102 in FIG. 1 (a), and the other part is the second layer or the first layer.
  • the substrate 101 is covered. This state is shown in Fig. 3 (a).
  • FIG. 3 illustrates a microstructure 201 cut out.
  • a resist solvent such as acetone
  • 3B is a cross-sectional view at the cross-sectional position N in FIG. 3A
  • the exposed hollow portion 304 is a portion corresponding to the exposed sacrificial layer 105 in FIG.
  • the microstructure manufactured by the above manufacturing method is used as an optical element.
  • a substrate transparent to the wavelength used such as a glass substrate such as quartz V
  • a transparent resin is used for the wavelength used.
  • the relief pattern (for example, a desired optical characteristic for obtaining a required diffraction phenomenon with respect to the used wavelength is formed by the shape of the optical surface facing the hollow portion of the first layer 104 or the second layer 106). If a DOE pattern or a lens pattern is formed, a micro structure (micro optical element) having a structure in which a hollow portion surrounded by a structure made of an optical material is formed inside.
  • the hollow portion communicates with the outside air, so if changes in the characteristics of light passing through the microstructure can be detected, gases other than air will flow into the hollow portion. It can be applied to gas sensors that detect Of course, by providing the openings in Fig. 3 (a) not only on one side but also on both ends, an inlet and outlet for gas or the like can be created.
  • the hollow portion can be sealed and the outside air force can be blocked.
  • the process of sealing with the lid 301 is filled with a gas other than air.
  • an inert gas such as Ar (argon) or Kr (krypton) or nitrogen gas can be filled and used as a light absorption sensor. It can be filled with liquids such as liquid crystal as well as gas alone, and it can change the refractive index and provide a filter function.
  • the second layer is formed so as to cover the sacrificial layer, but may be formed so that a part of the sacrificial layer remains from the beginning.
  • the exposed partial force of the sacrificial layer can be removed, so that the sacrificial layer is formed with a plurality of micro structures formed on the silicon wafer substrate. It is also possible to remove all at once, and it is possible to save the trouble of removing the sacrificial layer of the single microstructure after cutting.
  • the first layer is formed on the surface after patterning by a process such as vapor deposition or sputtering, etc., such as Si02, Ti02, Zn02, etc. If thin films with different refractive indexes are laminated to a 1Z4 wavelength thickness, AR coating (antireflection film) that suppresses the surface reflectivity can be performed, and low reflection! / DOE and MLA can be realized.
  • a process such as vapor deposition or sputtering, etc., such as Si02, Ti02, Zn02, etc.
  • the alignment mark 103 is formed on the first layer 103, but it may be formed on the silicon wafer 101 as a base material. Ok. In any case, when patterning to the first layer 104 and patterning to the sacrificial layer 105, patterning is performed according to the same alignment mark, so there is high accuracy with little positional deviation between patterns.
  • the microstructure can be formed.
  • the first resin 104 and the resin that can be integrally formed can be combined with each other by combining them.
  • the second layer 106 is laminated, the first layer 104 is integrated with the first layer 104. Therefore, the first layer 104 and the second layer 106 need not be bonded after the sacrificial layer 105 is removed.
  • a microstructure having a hollow portion can be produced.
  • Moth eye moth eye
  • the microstructure according to the second embodiment of the present invention includes a first member having a concave alignment mark and a second member having a convex alignment mark that is paired with the concave shape.
  • the structure is fitted.
  • the microstructure manufactured in this embodiment is used as an optical element, and is particularly suitable for a minute optical element formed on a semiconductor element.
  • the outline of the manufacturing method of the second embodiment is as follows. First, an original plate of either the first member or the second member is prepared by precision machining or the like.
  • the first reversal master is produced by the method such as Next, a sacrificial layer corresponding to the hollow portion is laminated on the first reversal original, and then patterned into a desired shape such as a DOE pattern, and then a resin is formed on the basis of this to form a second reversal. Make the original.
  • sub-masters corresponding to the first and second reversal masters are prepared.
  • the first reversal original plate power first submaster is produced from the second reversal original plate
  • the second submaster is produced from the second reversal original plate.
  • the first member and the second member are produced in large quantities from these submasters.
  • the resin is molded, and both are fitted to produce a microstructure.
  • the original plate may be anything such as glass, quartz, nickel, and brass that can be processed with high precision. However, depending on the material used, a suitable caloe method such as etching is selected. It is necessary to form a pattern.
  • FIGS. Figure 4 shows the procedure for producing the first reversal master and the procedure for producing the mold for producing the second reversal master using the first reversal master.
  • 401 is the master
  • 402 Is a convex alignment mark on the master
  • 403 is a base material such as silicon or glass
  • 404 is a resin
  • 405 is a concave alignment mark transferred from the master's convex alignment mark to the resin
  • 406 is a photoresist sacrificial layer
  • 505 is a first reversal master
  • 407 is a mold for a second reversal master comprising a substrate 403, a resin 404 and a sacrificial layer patterned by photolithographic processes.
  • a sacrificial layer 406 made of a photoresist is once coated on the first inversion original plate, and the photolithography process is performed.
  • a mold for producing the second inversion master as shown in FIG. A dotted circle G is obtained by extracting the bottom of the concave alignment mark 405.
  • the shape of the portion corresponding to the alignment mark 405 of the mold 407 for the second reverse original is the shape of the first reverse original 505. It has the same substantially circular shape as the LIMENT MARK 405.
  • the concave alignment mark 405 may have a conical shape, a quadrangular pyramid shape, a V-groove shape, etc. whose cross section is inclined. The shape of the alignment mark will be described in detail later.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining a process of manufacturing the second reversal original plate using the second reversal original plate mold 407 created by using the first reversal original plate 505.
  • reference numeral 501 denotes a release agent
  • 502 denotes a base material
  • 503 denotes a resin
  • 504 denotes a second inversion original plate
  • 506 denotes an alignment mark of the second inversion original plate.
  • FIG. 5 (a) when the second inversion master die 407 is pressed on the resin 503 on the substrate 502, the shape of the second inversion master die 407 as shown in FIG. 5 (b).
  • the resin 503 is formed through the release agent 501, and if the resin 404 is cooled or UV-curable resin, it is cured by irradiation with ultraviolet rays.
  • the second inversion original plate 504 which is the inversion type of the second inversion master mold 407, is shown. Is completed.
  • the shape of the alignment mark 506 of the second inversion master 504 is substantially the same as that of the alignment mark 402 of the first inversion master 505.
  • the mold 407 for the second inversion original plate is obtained by removing the release agent 501 and the sacrificial layer 406 with chemicals, etc., and as shown in FIG. return.
  • the first reversal original plate in which the shapes corresponding to the alignment marks are substantially reversed from each other 505 and the second reversal master 504 are completed.
  • the release agent 501 is used.
  • the release property may be improved by applying a fluorine-type release agent or by performing a surface treatment so that the release agent is easily removed. If it is easy to work, there is no need to worry about the complicated butterfly shape that is formed at the time of mold release.
  • 601 is the base material for the second submaster
  • 602 is the resin
  • 603 is the second submaster
  • 604 is the base material for the first submaster
  • 605 is the resin
  • 606 is the first Each submaster is shown.
  • FIG. 6 (a) when the second reversal master 504 is pressed on the resin 602 applied on the base material 601, the resin 602 is shaped to match the shape as in FIG. 4 (a). Then, when the second reversal master 504 is removed after the resin has solidified, the second submaster 603 is completed as shown in FIG. 6 (b).
  • the resin 605 is shaped as described above.
  • the first submaster 606 is completed as shown in FIG. 6 (d).
  • the mold 407 for the second inversion master 407 is used to make the first submaster.
  • the sacrificial layer 406 were removed to return to the state of the first inversion original plate 50 5.
  • the first sub-master 505 is first completed from the first reversal master 505 as described above, and the force is processed into the second reversal master 407. If performed in this order, the removal step is not necessary.
  • a non-recoverable means can be used as a processing method for the mold 407 for the reverse master.
  • a resist can be used as the sacrificial layer 406, and the metal member can be cut by the electrodeposition method.
  • FIG. 7 shows an image of mass production of a microstructure based on the sub-master manufactured in this way.
  • FIG. 7 (a) shows a second structure of the microstructure from the second sub-master 603.
  • FIG. 7 (b) shows an image of manufacturing the first member of the microstructure from the first submaster 606.
  • 701 is the base material constituting the second member of the microstructure
  • 702 is the resin
  • 703, 704 and 705 are some second members formed in large quantities
  • 706 is the microstructure
  • 707 is rosin
  • 708, 709 and 710 are large quantities Each of the first members formed in the above is shown.
  • the shape of the first submaster 606 is an even number of times (2 times), and the shape of the second submaster 603 is an odd number of times (3 times). Since the first members 708, 709 and 710 and the second members 703, 704 and 705 that are mass-produced by these sub-masters are manufactured by the number of times Can be fitted well.
  • the microstructure by the above manufacturing method is used as an optical element, and the material constituting the first member 708 and the material constituting the second member 703 are transparent to the wavelength used.
  • a relief pattern (such as a DOE pattern or a lens pattern) that produces desired optical characteristics for obtaining a required diffraction phenomenon with respect to the wavelength used, for example, is formed on each member.
  • the microstructure (micro optical element) having the hollow structure according to this embodiment is obtained.
  • This micro optical element can be used in the same application as the micro optical element described in the first embodiment. By configuring the microstructure in such a manner, accurate alignment of both members can be facilitated. Further, since the concave portion as the alignment mark and the convex portion as the alignment mark are fitted together, the mechanical strength of the optical element in this embodiment can be increased.
  • a thin film having a different refractive index such as Si02, Ti02, and Zn02, is laminated on the surface of the first member after molding and the second member by a process such as vapor deposition or sputtering to a thickness of 1Z4.
  • a process such as vapor deposition or sputtering to a thickness of 1Z4.
  • FIG. 8 shows an example of the alignment mark shape of the microstructure in which the first member 708 and the second member 703 are fitted, 801 is an adhesive, 802 is a pattern forming portion such as DOE, 803 and 804 are V-groove alignment marks, and 805 is the center line of alignment mark 803.
  • Fig. 8 (a) is a cross-sectional view when cut at the cross-sectional position H in Fig. 8 (b)
  • Fig. 8 (b) is a view of the micro structure as seen through the top force.
  • the adhesive 801 and the like are omitted.
  • the alignment mark 803 of the first member 708 having a concave alignment mark 708 with a V-groove structure is inclined from the opening toward the center line 805 of the bottom, so that the convex alignment mark When fitting the second member 703 having, the convex alignment mark is dropped toward the center line 805, and the deviation from the center line 805 is reduced.
  • the same effect can be obtained whether the alignment marks 803 and 804 having the V-groove structure are short or long. Alternatively, the same effect can be obtained as long as the shape is inclined from the groove opening, which may be U-shaped instead of V-shaped, toward the bottom indicated by the center line 805.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view when cut at the cross-sectional position K in FIG. 9 (b), and FIG. 9 (b) is a view of the microstructure as seen through the upper surface force.
  • the concave conical alignment marks 156, 157 and 158 formed on the first member 708 in FIG. 9 are provided, the front-rear and left-right positions are determined.
  • the concave conical alignment mark is inclined toward the bottom as shown by the dotted circle 159, the convex alignment mark as shown by the dotted circle 160 is at the center position. Since it is dropped toward the, the position is determined with high accuracy.
  • the convex alignment mark has a rounded pointed tip as shown by dotted circle 160, so it does not reach the bottom of the concave alignment mark. It is possible to prevent lifting due to a mistake.
  • Such rounded convex alignment marks can be processed by the process described in FIG. 4G.
  • the alignment mark shape may be U-shaped as described in FIG. The point is the angle within the vertical angle of the concave mark as compared with the opening of the alignment mark. By tilting at a degree, it is narrowing toward the bottom.
  • Fig. 10 (a) is a cross-sectional view of a DOE microstructure with a curved substrate
  • Fig. 10 (b) is a cross-sectional view of a microstructure with a curved DOE shape in Fig. 10 (a).
  • (c) is a cross-sectional view of a DOE microstructure in which a resin having a different refractive index is inserted into the hollow portion of FIG. 10 (a).
  • reference numeral 251 denotes a second base material
  • 252 denotes a second layer
  • 253 denotes a first base material having a curved base material composed of the second base material 251 and the second layer 252.
  • One member, 254 is a first base material
  • 255 is a first layer
  • 256 is a second member having a base material with a curved surface that also acts as a force with the first base material 254 and the first layer 255
  • 257 is Epoxy-based adhesives, 258, each indicate a hollow portion.
  • the hollow portion 258 is filled with air and acts as a normal double-lens DOE lens, but the first substrate 254 and the second substrate 251 are each made of a transparent material for the wavelength used, and Since it has a lens-like curved surface shape, it acts as a lens and also has a resin material force that is transparent to the wavelength used, and is formed by the first layer 255 and the second layer 252, particularly the peripheral portion of the DOE lens Complements the light concentration. This makes it possible to widen the narrow pitch at the periphery of the DOE lens, facilitating chipping prevention and precision control during manufacture of sharp edge portions.
  • 259 is a first member having a curved substrate
  • 260 is a second member having a curved substrate
  • 261 is a second layer having a curved DOE.
  • 262 and 262 respectively indicate a first layer having a curved DOE.
  • the first layer 262 and the second layer 2 61 with curved shapes can be formed by using the Dull Scale Mask method, etc. during pattern jung, which is more complicated than that shown in Fig. 10 (a).
  • DOE lenses can be realized.
  • a method of cutting metal with a cutting tool is also possible.
  • the pattern shown in Fig. 10 (b) is more advantageous for cutting if the ring pitch of the DOE lens is about several tens of microns.
  • 264 is a high refractive index resin having a refractive index different from that of the first layer 255 and the second layer 252 in FIG. 10 (a). Filling with a resin having an appropriate refractive index makes it possible to control the diffraction effect, and thus the DOE characteristics can be improved.
  • a DOE lens having a filter function can be realized by using the resin 264 as a resin material that absorbs a specific wavelength.
  • the resin 264 as a liquid, it is possible to realize new characteristics and functions.
  • FIG. 11 shows the DOE microstructure with the curved substrate shown in Fig. 10 (a), and Fig. 11 (b) shows the microstructure as seen through the top surface.
  • Fig. 11 (a) is a cross-sectional view.
  • 359 is a alignment mark arranged in a ring shape so that the V groove surrounds the cavity 258, 360 is the center position of the V groove of alignment mark 359, and 361 is Fig. 11 (a)
  • FIG. 12 is a dotted line showing the correspondence between the center position of the V groove in the cross-sectional view of FIG. 11 and the center position of the V groove in FIG. 11 (b).
  • the microstructure shown in FIG. 11 includes a first layer 255 in which a DOE pattern is formed so as to be sandwiched between a first base material 254 and a second base material 251 that are circular and have a raised central portion. And the second layer 252 are fitted with the uneven marks 359 of the respective concaves and convexes and are firmly fixed by the adhesive 257.
  • the second layer 252 has an inverted V-shaped convex alignment mark
  • the first layer 255 has a V-shaped concave alignment mark. Since these alignment marks are ring-shaped, the reverse V-shaped convex alignment mark that does not shift back and forth and left and right when mating is positioned at the center of the V-shaped concave alignment mark. Fall into.
  • FIG. 12 shows the DOE microstructure in which the hollow part of Fig. 10 (a) is filled with liquids with different refractive indexes, and Fig. 12 (b) shows the microstructure viewed through the top surface, with the cutting position M Fig. 12 (a) is a cross-sectional view taken along the line.
  • 458 is a liquid filled in the hollow portion
  • 459 is a quadrangular pyramid alignment mark
  • dotted circle 460 is a three-dimensional enlargement of the alignment mark 459
  • 461 is the center position of the alignment mark 459
  • the dotted circle 462 is a three-dimensional enlarged view of the convex alignment mark that fits into the concave alignment mark 459. Shows an example of a convex alignment mark different from the convex alignment mark 462, respectively.
  • the microstructure shown in FIG. 12 includes a first layer 255 in which a DOE pattern is formed so as to be sandwiched between a first base 254 and a second base 251 that are circular and have a raised central portion. And the second layer 252 are fitted and fixed by an adhesive 257 while being fitted with the respective uneven marks 359 while filling the hollow portion with the liquid 458.
  • a convex alignment mark indicated by a dotted circle 462 and a concave alignment mark indicated by a dotted circle 460 Is pushed to the center position 461 where it does not shift from front to back and left and right when mating.
  • the convex alignment mark has a rounded tip as shown by the dotted circle 462, so the concave alignment mark shown by the dotted circle 462 is higher than the height of the concave alignment mark shown by the dotted circle 460. Since the alignment mark of the shape is shallower, it is possible to prevent the bottom of the alignment mark from floating due to a subtle difference in accuracy during molding.
  • the height of the convex portion is lower than the depth of the concave portion.
  • the applications of the first embodiment and the second embodiment are effective not only in DOE but also in MLA or the like.
  • assembly accuracy such as adjustment of the optical axis is important, but the microlens array is opposed to each other by using the manufacturing method of the micro structure of the present invention. If constructed in this way, an optical fiber coupler can be realized with high accuracy with little deviation of the optical axis, and single mode optical fibers with a diameter of several to several tens of um can be accommodated.
  • 551 is a second base material
  • 552 is a second layer
  • 553 is a first member having a curved base material composed of a second base material 551 and a second layer 552.
  • 554 denotes a first base material
  • 555 denotes a first layer
  • 556 denotes a curved base material composed of the first base material 554 and the first layer 555.
  • Reference numeral 561 denotes a concave alignment mark formed on the first layer 555
  • reference numeral 562 denotes a convex alignment mark formed on the second layer 552.
  • the hollow portion 558 is filled with air and acts as an ordinary two-disc MLA lens.
  • the MLA lens patterns 559 and 560 are the same as those in the second embodiment. It can be manufactured in the same way as the DOE lens described with reference to FIGS. In other words, in FIG. 4, first, the master 401 of the MLA lens is manufactured, the first inversion master 505 is manufactured based on the master, and the sacrificial layer 406 is patterned using the gray scale mask method or the like. If a pattern corresponding to the lens pattern 559 is formed on the sacrificial layer 406 to produce the second inversion master 504 as shown in FIG. 5 (c), the first member having the MLA lens pattern is obtained through the same process.
  • the convex alignment mark 562 and the concave alignment mark 561 are formed on the basis of the sub-master produced with the same original plate force, the alignment force can be surely matched without being displaced.
  • the convex alignment mark 562 and the concave alignment mark 561 described in FIG. 13 have the same shape as the conical alignment mark described in FIG.
  • the individual microlenses are arranged with the force S arranged at the opposed positions, and by arranging the opposed lenses in a staggered manner with high accuracy.
  • An optical splitter with little loss can also be realized.
  • a complex refractive index can be controlled by inserting a resin having a different refractive index into the space between the MLA lenses.
  • light having a specific wavelength can be absorbed.
  • a filter function can also be provided by adding rosin.
  • the first member having the concave alignment mark and the second member having the convex alignment mark are the same original plate. Since the force is also created, the uneven alignment mark part can be fitted accurately. That is, the accuracy of fitting does not depend on the mechanical accuracy of the original. Also convex Since the height of the portion is smaller than the depth of the concave portion, the flat portion of the portion where the first member and the second member are fitted to each other can be reliably aligned without a gap. Also, since the concave portion is inclined toward the center of the bottom with respect to the area of the opening, the concave portion can be fitted on the basis of the center point without causing a positional shift at the time of fitting.
  • the cross-sectional shape of the convex alignment mark is shaped so that the width is narrowed by applying force to the tip, it can be easily fitted.
  • the tip of the convex alignment mark a curved surface or polygon with a curvature, it can be easily and without misalignment.
  • the hollow portion is filled with a gas other than air by performing a process of fitting the first member and the second member in alignment with the alignment mark in an airtight chamber filled with a gas other than air.
  • liquid such as liquid crystal can be filled as well as gas alone.
  • a measure such as making a hole in a part of the microstructure so that the hollow part communicates with the outside air, it can be applied to a gas sensor or the like.

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Abstract

　複数枚のレンズやＤＯＥを用いた場合、精度の高いアライメントを実現することが難しかった。本発明は、内面に微小構造を有する微小構造体およびその製造方法で、第一の層の表面に第一のパターンを成形する工程と、成形された前記第一の層の表面の上に犠牲層を前記第一の層の表面の一部を露出して形成する工程と、前記犠牲層の表面に第二のパターンを成形する工程と、前記犠牲層および前記第一の層の表面の一部の上に第二の層を形成する工程と、前記犠牲層を構成する部材を除去する工程とからなり、前記第一の層に前記第一のパターンを成形する工程と、前記犠牲層に前記第二のパターンを成形する工程とにおいて、それぞれ同一のアライメントマークを基準にしてパターンを成形する。これにより、精度の高いアライメントを実現することができる。

Description

明 細 書
微小構造体およびその製造方法
技術分野
[0001] 本発明は、半導体プロセスを用いて製造する微小構造体およびその製造方法に関 する。
背景技術
[0002] 近年、半導体プロセスを用いて半導体素子の上に榭脂構造体を設けた半導体デ バイスが増えている。その一つとして、 CCDや CMOSなどの撮像素子の上にレンズ を一体ィ匕して形成する MLA (マイクロレンズアレイ)や DOE (回折光学素子)などが 知られている。
特に、集光率の向上や色差補正など複雑な処理のために複数枚の MLAや DOE を用いる場合が多い。ところが、複数枚の MLAや DOEを用いる場合、製造時のァラ ィメントの精度や調整が重要になってくる。
[0003] 特許文献 1「回折光学素子及びそれを用いた光学系」では、基板上に 2層又はそれ 以上に積層した構造の回折光学素子を用いて、回折効率の波長依存性を向上する 方法が記載されている。また同文献では、各格子部の格子エッジ位置に面取りを施 すことで、各回折格子の格子エッジは鈍角にでき、切削加工時等の格子形状の加工 性やエッジ部の成型時の形状転写性を改善する技術が紹介されている。
特許文献 1：特開平 11― 223717号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0004] MLAや DOEを複数枚組み合わせた場合、光学素子間のァライメントの精度が悪 いと色ズレゃ乱反射など光学機器にとって好ましくない影響を与える。特に、シング ルモード光ファイバなど径が 10ミクロン以下の光ファイバを結合する結合器内の光学 素子の場合、光学素子間に 1ミクロン程度の軸ズレがあっても大きな影響を及ぼして しまう。
また、特許文献 1記載のように 2層以上の DOEを積層した構造のものでも格子エツ ジの位置がずれると回折効率が低下してしまうという問題が生じる。
[0005] 本発明の目的は、複数枚の MLAや DOEを用いた構成でも高精度のァライメントが 実現できる微小構造体およびその製造方法を提供することにある。
課題を解決するための手段
[0006] 本発明の微小構造体の製造方法は、内面の対向する面に微小構造を有する微小 構造体の製造方法であって、第一の層の表面に第一のパターンを成形する工程と、 成形された前記第一の層の表面の上に犠牲層を形成する工程と、前記犠牲層の表 面に第二のパターンを成形する工程と、前記犠牲層および前記第一の層の表面の 一部の上に第二の層を形成する工程と、前記犠牲層を構成する部材を除去するェ 程とからなり、前記第一の層に前記第一のパターンを成形する工程と、前記犠牲層 に前記第二のパターンを成形する工程とにおいて、それぞれ同一のァライメントマー クを基準にしてパターンを成形することを特徴とする。
[0007] また、前記犠牲層を覆うように前記第二の層を形成する工程と、前記第一の層また は前記第二の層の一部を除去して、前記犠牲層の一部を露出させる工程とを有する ことを特徴とする。
さらに、前記露出部分から前記犠牲層を構成する部材を除去後、前記犠牲層の露 出部分に蓋を設ける工程を有することを特徴とする。
[0008] 或 、は、前記犠牲層を構成する部材を除去した後の中空部分に空気以外の媒体 を充填する工程を有することを特徴とする。
別の手段として、本発明の微小構造体の製造方法は、第一のパターンと凹形状ま たは凸形状のァライメントマークが形成された第一の部材と、第二のパターンと前記 第一の部材に形成されたァライメントマークと嵌合可能な形状のァライメントマークと を有する第二の部材とを備え、前記第一の部材と前記第二の部材との互 、の前記ァ ライメントマーク同士を嵌合させて形成する微小構造体の製造方法であって、前記第 一の部材を形成する型の少なくともァライメントマークを形成する型形状を原版から 偶数回数の転写で形成する工程と、前記第二の部材を形成する型の少なくともァラ ィメントマークを形成する型形状を前記原版から奇数回数の転写で形成する工程と を有することを特徴とする。 [0009] また、前記第一の部材は前記第二の部材のいずれか一方の前記ァライメントマーク は凹形状を有し、前記凹形状の開口部面積よりも前記凹形状の底部面積が小さくな るように凹部の側面に傾斜を設けることを特徴とする。
特に、一方の前記ァライメントマークと他方の前記ァライメントマークは一対の凸形 状と凹形状とを有し、前記凸形状のァライメントマークの高さが前記凹形状ァライメン トマークの深さよりも短くなるように形成することを特徴とする。
[0010] 或いは、前記第一の部材と前記第二の部材とを前記ァライメントマークに合わせて 嵌合する際に中空部分に空気以外の媒体を充填する工程を有することを特徴とする また、本発明の微小光学素子は、使用波長の光を透過する光学材料からなる構造 体で包囲された中空部分が内部に形成されて 、る微小光学素子にお 、て、前記構 造体の前記中空部分側の面の形状は、前記使用波長の光に対して所望の光学特 性を発生させることができる立体形状であり、かつ前記中空部分と前記微小光学素 子の外界空間とをつなぐための開口部を前記構造体に設けたことを特徴とする。
[0011] 特に、前記開口部を覆う封止部材を備えたことを特徴とする。
さらに、前記光学面形状は、前記使用波長の光に対して所定の回折現象を発生さ せるレリーフパターンであることを特徴とする。
特に、前記光学材料は、榭脂材料であることを特徴とする。
さらに、前記構造体の外界空間に面した領域にガラスまたはシリコン力 なる基板を 備えたことを特徴とする。
[0012] また、本発明の光学素子は、使用波長の光を透過する光学材料からなり、一方の 面に前記使用波長の光に対して所望の光学特性を発生させることができる立体形状 を有し、前記一方の面側の前記立体形状が形成された領域の外側に第一のァラィメ ントマークを有した第一の光学基板と、前記使用波長の光を透過する光学材料から なり、一方の面に前記使用波長に対して所望の光学特性を発生させることができる 立体形状を有し、前記一方の面側の前記立体形状が形成された領域の外側に第二 のァライメントマークを有した第二の光学基板を備え、前記第一のァライメントマーク と前記第二のァライメントマークが対向した状態で前記第一の光学基板と前記第二 の光学甚板が接合された光学素子において、前記第一のァライメントマークと前記第 二のァライメントマークは凹形状又は凸形状力 なり、かつ嵌め合い可能な形状であ ることを特徴とする。
[0013] 特に、前記第一のァライメントマーク又は前記第二のァライメントマークの断面形状 のうち、前記凸形状を有したァライメントマークの断面形状は、先端に向力つて幅が 狭くなる形状であることを特徴とする。
或 、は、前記第一のァライメントマーク又は前記第二のァライメントマークの断面形 状のうち、前記凸形状を有したァライメントマークの断面形状は、先端部が曲率を有 する形状又は多角形状であることを特徴とする。
発明の効果
[0014] 本発明に係る微小構造体およびその製造方法は、複数枚の MLAや DOEを用い た構成でも精度の高いァライメントを実現することができる。し力も、型による成型によ つて大量に安価に精度の高い微小構造体を提供することができ、センサなど様々な 分野への応用が可能となる。
図面の簡単な説明
[0015] [図 1]本発明の第 1の実施形態の全体概要を示す説明図である。
[図 2]本発明の第 1の実施形態の製造手順を示す説明図である。
[図 3]本発明の第 1の実施形態の微小構造体を示す説明図である。
[図 4]本発明の第 2の実施形態の製造手順を示す説明図である。
[図 5]本発明の第 2の実施形態の製造手順を示す説明図である。
[図 6]本発明の第 2の実施形態のサブマスタの作製方法を示す説明図である。
[図 7]本発明の第 2の実施形態の微小構造体の製造イメージを示す説明図である。
[図 8]ァライメントマークの一例を示す説明図である。
[図 9]ァライメントマークの一例を示す説明図である。
[図 10]微小構造体の応用例を示す説明図である。
[図 11]ァライメントマークの一例を示す説明図である。
[図 12]ァライメントマークの一例を示す説明図である。
[図 13]微小構造体の MLAを示す説明図である。 発明を実施するための最良の形態
[0016] (第 1の実施形態）
本発明の微小構造体およびその製造方法に関する第 1の実施形態を図 1、図 2お よび図 3を用いて説明する。図 1はシリコンウェハ上に複数の微小構造体を形成する 様子を示した図である。尚、本実施形態で製造される微小構造体は光学素子として 用いられ、特に半導体素子上に形成される微小な光学素子に適して!/、る。
[0017] 図 1において、 101はシリコンウエノ、、 102は 1つの微小構造体を形成するブロック、 103はァライメントマーク、 104はシリコンウェハ 101の上に形成された第一の層、 14 4はパターン形成部分をそれぞれ示して 、る。
図 1の（a)はシリコンウェハ 101を上面から見た図、図 1 (b)は図 1 (a)を断面位置 A で切断したときの断面図、図 1 (c)は図 1 (b)の点線円 Bで示した部分を中心に拡大し た図である。シリコンウェハ 101上には榭脂などによって第一の層 104が形成され、 ァライメントマーク 103および各ブロック 102のそれぞれに所望のパターンが形成さ れる。所望の形成パターンとしては、例えば DOEや MLAなどが考えられる。また、ァ ライメントマークは、一般的なステッパー露光による半導体の製造方法と同じように、 各ブロック 102の周囲に設けられ、露光の際の基準位置として利用される。
[0018] 尚、図 1ではァライメントマーク 103はブロック 102の各列毎，各行毎にそれぞれの 両側に設けてあるが、別の位置や個数でも構わない。また、同図では、符号 103は 1 つのァライメントマークし力示していないが、同形状に描かれた他のものも同様のァラ ィメントマークを示している。符号 102についても同様で、ブロック 102は複数個ある ブロックの 1つを示しており、 1つのブロックで 1つの微小構造体が形成されるので、 1 つのシリコンウェハ 101で複数個の微小構造体が一度に形成される。
[0019] 本実施例による微小構造体の製造方法は、シリコンウェハや石英ウェハなどの基材 の上に複数の微小構造体を形成するもので、基材の上に複数の層をパターンユング しながら形成し、最後に基材上に形成された複数の微小構造体を切り出して単体の 微小構造体が完成する。また、本実施形態での各層の形成方法やパターンニング方 法は、通常の半導体素子形成技術と同様に、酸化法、フォトレジスト塗布やフォトリソ グラフィ、エッチング、ナノインプリント或いは蒸着、スパッタ法、 CVD法などによるパ ターン方式や成膜などを行うものとする。また、フォトリソグラフイエ程は、有機材料膜 (フォトレジスト:感光性榭脂）にパターンを焼き込む (パターンユング)工程で、フォト レジスト層を成膜し、紫外線で露光してパターンを焼き付け、現像することで、任意の パターンを形成することができる。尚、フォトレジストはネガ型でもポジ型でも、どちら でも良い。
[0020] また、第 1の実施形態の図に示してあるパターンの断面は単純な矩形状になってい る力 例えばグレイスケールマスク法などを使用すれば、傾斜形状もパターンユング することができ、 MLAや DOEなどを形成することが可能となる。
次に、図 1の点線円 Bで示した部分を抜き出して、微小構造体の製造手順について 図 2を用いて詳しく説明する。図 2において、 105は犠牲層、 106は第二の層、 201 は個片化するための切断後の微小構造体をそれぞれ示し、図 1と同符号のものは同 じものなので説明を省略する。先ず、図 2 (a)の工程では、シリコンウェハ 101の上に 榭脂による第一の層を形成し、その上にフォトレジストを塗布してァライメントマーク 1 03に合わせてステッパー露光を行う。ステッパー露光で所望のパターンを焼き付け 現像した後、エッチングなどによって図 2 (a)のようなパターン 144を第一の層 104に 形成する。
[0021] 図 2 (b)は、パターンユングされた第一の層 104の上にフォトレジストなどによる犠牲 層 105を塗布した状態を示している。犠牲層 105も第一の層 104と同じように、ァライ メントマーク 103に合わせてステッパー露光を行って所望のパターンを焼き付ける。さ らに、完全に除去すべき犠牲層 105の一部を選択的に追加露光する。これを現像す ると、図 2 (c)に示すようなパターン 145が犠牲層 105の上に形成され、個々の微小 構造体部分にパターンユングされた犠牲層 105が残ることになる。尚、追加露光では なくグレイスケールマスク法を使用すれば、パターン部 145の露光と犠牲層 105を完 全に除去する部分の露光とを一括して行うことも可能である。
[0022] 次に、図 2 (d)〖こ示すように、パターンユングされた個々のブロック 102内に残され た犠牲層 105が完全に覆われるように榭脂を第二の層 106として塗布する。この際、 第一の層 104が露出した部分にも第二の層 106が接着するように榭脂を塗布する。 図 2 (d)において、点線矢印 C, D, Eおよび Fは切断線で、一体化されたシリコンゥェ ノ、 101,第一の層 104,犠牲層 105および第二の層 106を切断する切断位置を示し ている。切断し個片化された後の様子を示したのが図 2 (e)で、犠牲層 105が点線円 Jの部分で一部露出した状態になった微小構造体 201が切り出される。尚、図 2に示 したそれぞれの図は、図 1 (a)の断面位置 Aでの断面図なので、犠牲層 105は図 2の 切断線 Dおよび Fの側で露出しているだけである。つまり、図 1 (a)の 1つの微小構造 体形成ブロック 102の方形状の 4辺の内の 1辺で犠牲層 105が露出し、その他の部 分は第二の層若しくは第一の層或いは基材 101で覆われた状態になっている。この 状態を図 3 (a)に示す。
[0023] 図 3は、切り出された微小構造体 201を図示している。微小構造体 201の一部に露 出して ヽる犠牲層 105をアセトンなどのレジスト用溶剤を用いて犠牲層 105を構成し ているレジストを除去すると、図 3 (b)に示すような中空状の微小構造体が完成する。 図 3 (b)は図 3 (a)の断面位置 Nでの断面図で、露出した中空部分 304は図 3 (a)の 露出した犠牲層 105に相当する部分である。
[0024] ところで、上記の製造方法による微小構造体は光学素子として用いられ、シリコンゥ エノ、 101の代わりに石英などのガラス基板などの使用波長に対して透明な基板を用 V、、さらに第一の層 104や第二の層 106に用いられて 、る榭脂を使用波長に対して 透明な榭脂を用いる。さらに、第一の層 104や第二の層 106の中空部分に面した光 学面の形状が使用波長に対して、例えば必要な回折現象を得るための所望の光学 特性を生じさせるレリーフパターン (DOEパターンやレンズパターンなど）が形成され ていれば、光学材料カゝらなる構造体で包囲された中空部分が内部に形成されている 構造の微小構造体 (微小光学素子)となる。この微小構造体をこのままで利用すると 、中空部分は外気に通じているので、微小構造体を通過する光の特性の変化などを 検出できるようにすれば、中空部分に空気以外のガスなどが流れ込んだ事を検出す るガスセンサなどに応用することができる。もちろん、図 3 (a)の開口部を片側だけで なく両端に設けることによって、ガスなどの入口と出口とを作ることができる。
[0025] 或いは、図 3 (c)に示すように、露出した部分に榭脂などによる蓋 301を接着するこ とによって、中空部分を密閉することができ、外気力も遮断することが可能となる。さら に、図 3 (d)に示すように、蓋 301によって密閉する工程を空気以外の気体を満たし た気密室にすることによって、中空部分に空気以外の気体を充填することが可能とな る。例えば、 Ar (アルゴン）、 Kr (クリプトン)など不活性ガスや窒素ガスなどを充填さ せて光吸収センサとして利用することが可能となる。気体だけではなぐ液晶などの 液体も充填することが可能で、屈折率を変えたり、フィルタ機能を持たせたりすること ができる。
[0026] 本実施形態では、第二の層は犠牲層を覆い隠すように形成したが、最初から犠牲 層の一部が残るような形で形成してもよい。犠牲層の一部が残っている場合、その露 出部分力 犠牲層を除去することができるので、シリコンウェハ基材の上に複数の微 小構造体が形成されている状態で、犠牲層を一括して除去することも可能となり、切 断後に単体の微小構造体の犠牲層を一つずつ除去する手間を省くことができる。
[0027] また、図 2で説明した各層を積層していく工程において、例えば、第一の層をパタ ーンユング後の表面に、蒸着法ゃスパッタ法などの工程によって、 Si02, Ti02, Zn 02など屈折率の異なる薄膜を 1Z4波長厚に積層すれば、表面反射率を低く抑える ARコート (反射防止膜)を行うことができ、反射の少な!/、DOEや MLAを実現すること ができる。
[0028] このように、本発明の第 1の実施形態では、ァライメントマーク 103は第一の層 103 上に形成したが、基材であるシリコンウェハ 101の上に形成してお ヽても構わな 、。 いずれであっても、第一の層 104にパターンユングする時と、犠牲層 105にパターン ニングする時と、同じァライメントマークに合わせてパターンユングするので、パターン 間の位置ズレが少なぐ高精度の微小構造体を形成することができる。
[0029] さらに、第一の層 104と第二の層 106とを構成する榭脂部材については明記しなか つたが、同一の榭脂か或いは一体ィ匕可能な榭脂を組み合わせることによって、第二 の層 106を積層する際に第一の層 104と一体ィ匕されるので、犠牲層 105を除去した 後で、第一の層 104と第二の層 106を接着する必要がなぐ効率よく中空部分を有 する微小構造体を製造することができる。特に、一体化すれば、外気に触れにくぐ 微小構造体の内部の精密な突起などを保護することができるので、レンズや表示パ ネルの反射防止用途などに使用されるモスアイ (Moth eye)のような脆!、形状を形成 するのに有利である。 (第 2の実施形態）
次に、微小構造体およびその製造方法に関する第 2の実施形態について説明する 。本発明の第 2の実施形態に係る微小構造体は、凹形状のァライメントマークを有す る第一の部材と凹形状と対になる凸形状のァライメントマークを有する第二の部材と を嵌合させた構造になっている。尚、本実施形態で製造される微小構造体は光学素 子として用いられ、特に半導体素子上に形成される微小な光学素子に適している。
[0030] 第 2の実施形態の製造方法の概要は、先ず第一の部材あるいは第二の部材のい ずれか一方の原版を精密機械加工などによって作製し、原版 (マスタ)カゝらナノインプ リントなどの工法で第一の反転原版を作製する。次に第一の反転原版の上に中空部 分に相当する犠牲層を積層してから、例えば DOEパターンなどの所望の形状にパタ ーンユングし、これを基に榭脂成形して第二の反転原版を作製する。次に第一およ び第二の反転原版カゝらそれぞれに対応した副原版 (サブマスタ)を作製する。つまり 、第一の反転原版力 第一のサブマスタを、第二の反転原版から第二のサブマスタ をそれぞれ作製し、量産製造においては、これらのサブマスタから第一の部材および 第二の部材を大量に榭脂成形し、両者を嵌合して微小構造体を製造する。
[0031] ここで、原版は、ガラス、石英，ニッケル，真鍮など精度よく加工できるものであれば 何でも構わないが、使用する材質によって、機械力卩ェゃエッチングなど適切なカロェ 方法を選択してパターン形成する必要がある。
さて、第 2の実施形態の製造方法について、図 4, 5, 6および 7を用いて詳しく説明 する。図 4は第一の反転原版を作製する手順と、第一の反転原版を用いて第二の反 転原版を作製するための型を作製する手順とを示したもので、 401はマスタ、 402は マスタ上の凸形状のァライメントマーク、 403はシリコンやガラスなどの基材、 404は 榭脂、 405はマスタの凸形状のァライメントマークが榭脂 404に転写された凹形状の ァライメントマーク、 406はフォトレジストによる犠牲層、 505は第一の反転原版、 407 は基材 403と榭脂 404およびフォトリソグラフイエ程によってパターン成形された犠牲 層とから成る第二の反転原版用の型をそれぞれ示して!/、る。図 4 (a)で石英などを精 密加工したマスタ 401を基材 403に乗せた榭脂 404の上にプレスすると、図 4 (b)の ようにマスタ 401の形状に合わせて榭脂 404が成形され、その状態で榭脂 404が冷 却あるいは紫外線硬化型榭脂であれば紫外線を照射することによって硬化し、マス タ 401を外すと図 4 (c)に示すようにマスタ 401の反転型である第一の反転原版が完 成する。このような榭脂による転写は、工程中に空気が挟み込まれる場合があるが、 その場合には本工程を真空中で行うことによって解決することが可能である。
[0032] 次に第二の反転原版を作成するために、図 4 (d)に示すように、一旦、第一の反転 原版の上にフォトレジストによる犠牲層 406を塗布し、フォトリソグラフイエ程によって 犠牲層 404上にパターンユングし、不要部分を除去すると、図 4 (e)に示すような第 二の反転原版を作製するための型ができる。点線円 Gは凹形状のァライメントマーク 405の底部を抜き出したもので、第二の反転原版用の型 407のァライメントマーク 40 5に相当する部分の形状は、第一の反転原版 505のァライメントマーク 405と同じ略 円形状を有する。尚、 V字型の凹形状のァライメントマーク 405の底部には犠牲層 40 6の一部が残るように意図的にフォトリソグラフイエ程で現像処理を行っている。また、 凹形状のァライメントマーク 405の形状は断面が傾斜状となる円錐形，四角錐形， V 溝形などが考えられるが、ァライメントマークの形状については後で詳しく説明する。
[0033] 次に、図 5は第一の反転原版 505を利用して作成された第二の反転原版用の型 4 07で第二の反転原版を製造する工程を説明した図である。図 5において、 501は離 型剤、 502は基材、 503は榭脂、 504は第二の反転原版、 506は第二の反転原版 5 04のァライメントマークをそれぞれ示している。図 5 (a)において、基材 502の上の榭 脂 503に第二の反転原版用の型 407をプレスすると、図 5 (b)のように第二の反転原 版用の型 407の形状に合わせて離型剤 501を介して榭脂 503が成形され、榭脂 40 4が冷却あるいは紫外線硬化型榭脂であれば紫外線を照射することによって硬化す る。離型剤 501によって外れ易くなつた第二の反転原版用の型 407を外すと図 5 (c) に示すように第二の反転原版用の型 407の反転型である第二の反転原版 504が完 成する。この第二の反転原版 504のァライメントマーク 506の形状は、第一の反転原 版 505のァライメントマーク 402の略反転形状を有している。
[0034] また、第二の反転原版用の型 407は離型剤 501および犠牲層 406を薬品などで除 去し、図 5 (d)に示すように、第一の反転原版 505の状態に戻す。このようにして、ァ ライメントマークに相当する部分の形状が互いに略反転形状である第一の反転原版 505および第二の反転原版 504が完成する。尚、上記の説明では、離型剤 501を用 いると述べたが、具体的にはフッ素系の離型剤を塗布したり、外れ易いように表面処 理を施して離型性を良くすれば作業が行い易いだけでなぐ形成された複雑なバタ ーン形状が離型時に壊れてしまう心配がなくなる。
[0035] 次に、第一の反転原版 505と第二の反転原版 504を用いて、第一のサブマスタお よび第二のサブマスタを作製する工程にっ 、て図 6を用いて説明する。図 6にお 、て 、 601は第二のサブマスタ用の基材、 602は榭脂、 603は第二のサブマスタ、 604は 第一のサブマスタ用の基材、 605は榭脂、 606は第一のサブマスタをそれぞれ示し ている。図 6 (a)において、基材 601の上に塗布された榭脂 602の上に第二の反転 原版 504をプレスすると、図 4 (a)などと同様に榭脂 602が形状に合わせて成形され 、榭脂が固化した後で第二の反転原版 504を外すと、図 6 (b)に示すように第二のサ ブマスタ 603が完成する。同様に、図 6 (c)のように、基材 604の上に塗布された榭脂 605の上に第一の反転原版 505をプレスすると、先述の場合と同様に榭脂 605が形 状に合わせて成形され、榭脂が固化した後で第一の反転原版 505を外すと、図 6 (d )に示すように第一のサブマスタ 606が完成する。ここでは説明の都合上、図 5 (d)に おいて、第二の反転原版 504を作成したのち、第一のサブマスタを作るために、第二 の反転原版用の型 407の離型剤 501と犠牲層 406とを除去して第一の反転原版 50 5の状態に戻した。しかし、実際には先に第一の反転原版 505から前述のように第一 のサブマスタ 606を完成させて力も第二の反転原版用の型 407への加工をする。こ の順序で行えば、除去工程は不要となる。さらに、反転原版用の型 407の加工方法 として復帰不可能な手段が使えるようになる。例えば、犠牲層 406としてレジストを用 V、た方法ではなぐ金属部材を電着した上で切削加工を行うこともできる。
[0036] このようにして作製されたサブマスタを基に微小構造体の量産製造を行うイメージを 示したのが図 7で、図 7 (a)第二のサブマスタ 603から微小構造体の第二の部材を、 図 7 (b)第一のサブマスタ 606から微小構造体の第一の部材を製造するイメージを示 している。図 7において、 701は微小構造体の第二の部材を構成する基材、 702は 榭脂、 703, 704および 705は大量に成形されたいくつかの第二の部材、 706は微 小構造体の第一の部材を構成する基材、 707は榭脂、 708, 709および 710は大量 に成形された 、くつかの第一の部材をそれぞれ示して 、る。
[0037] ここで、第一のサブマスタ 606の第一の部材のァライメントマークを形成する型形状 と第二のサブマスタ 603の第二の部材のァライメントマークを形成する型形状は図 4 で説明した同一のマスタ 401から作製したものであり、第一のサブマスタ 606の当該 形状は偶数回（2回）の転写回数で、また第二のサブマスタ 603の当該形状は奇数 回（3回）の転写回数で作製したものであるから、これらのサブマスタによって量産製 造された第一の部材 708, 709および 710と第二の部材 703, 704および 705とは、 それぞれの凹凸のァライメントマーク部分で精度よく嵌合させることができる。
[0038] ところで、上記の製造方法による微小構造体は光学素子として用いられ、第一の部 材 708を構成する材料および第二の部材 703を構成する材料が使用波長に対して 透明な材料であり、それぞれの部材に形成されたパターンが使用波長に対して、例 えば必要な回折現象を得るための所望の光学特性を生じさせるレリーフパターン (D OEパターンやレンズパターンなど）が形成される。さらに、第一の部材 708と第二の 部材 703のァライメントマーク部分で嵌め合わせた構造のもの力 本実施形態に係る 中空構造を有する微小構造体 (微小光学素子)となる。この微小光学素子は、第 1の 実施形態で説明した微小光学素子と同じ用途で使用できる。微小構造体をこのよう な構成にすることで、両者の部材の正確な位置合わせが容易にできる。さらに、ァラ ィメントマークである凹部とァライメントマークである凸部を嵌め合わせた構造を有して いるので、本実施形態における光学素子の機械的強度を増すことができる。
[0039] また、成形後の第一の部材ゃ第二の部材の表面に蒸着法ゃスパッタ法などの工程 によって、 Si02, Ti02, Zn02など屈折率の異なる薄膜を 1Z4波長厚に積層するこ とにより、表面反射率を低く抑えることが可能となる ARコートを行うことができ、第 1の 実施形態と同様に、 DOEや MLAなどの場合は、反射を抑えた製品を提供すること ができる。
[0040] 次に、ァライメントマークの形状例について図 8を用いて説明する。図 8は第一の部 材 708と第二の部材 703とを嵌合させた微小構造体のァライメントマーク形状の例を 示しており、 801は接着剤、 802は DOEなどのパターン成形部分、 803, 804は V溝 構造のァライメントマーク、 805はァライメントマーク 803の中心線をそれぞれ示して いる。また、図 8 (a)は図 8 (b)の断面位置 Hで切断したときの断面図で、図 8 (b)は微 小構造体を上面力も透過するように見た図である力 S、接着剤 801などは省略してある 。凹形状のァライメントマークを有する第一の部材 708の V溝構造のァライメントマー ク 803は開口部から底部の中心線 805に向力つて傾斜しているので、凸形状のァラ ィメントマークを有する第二の部材 703を嵌合させる時に凸形状のァライメントマーク は中心線 805に向かって落とし込まれ、中心線 805からのズレが少なくなる。
[0041] 尚、 V溝構造のァライメントマーク 803, 804の長さは、短くても長くても同様の効果 が得られる。或いは、 V字形ではなく U字形などでも良ぐ溝の開口部分から中心線 8 05で示した底の部分に向力つて傾斜している形状のものであれば同様の効果が得 られる。
次に、その他のァライメントマーク形状の例を図 9を用いて説明する。図 9において 、ァライメントマーク形状以外の部分は図 8と同じで、 156, 157および 158は円錐形 のァライメントマーク、点線円 159は円錐形のァライメントマーク形状を立体的に見た 斜視図、点線円 160は凹形状のァライメントマーク 159と対になる凸形状のァライメン トマークの斜視図、 161は円錐形のァライメントマーク 156の中心位置をそれぞれ示 している。また、図 9 (a)は図 9 (b)の断面位置 Kで切断したときの断面図で、図 9 (b) は微小構造体を上面力も透過するように見た図である。
[0042] 図 9の第一の部材 708に形成された凹形状の円錐形のァライメントマーク 156, 15 7および 158は三つ設けられているので、前後左右の位置が確定する。特に、凹形 状の円錐形のァライメントマークは点線円 159に示すように開口部力も底部にかけて 傾斜して 、るので、点線円 160に示すような凸形状のァライメントマークは中心位置 1 61に向けて落とし込まれるので、精度よく位置が確定する。し力も、凸形状のァラィメ ントマークは点線円 160に示すように先端の尖った部分が丸くなっているので、凹形 状のァライメントマークの底部に達することはなく、成型時の微妙な精度の違 、による 浮き上がりを防止することができる。尚、このような丸みを帯びた凸形状のァライメント マークは、図 4の Gで説明したような工程によって加工することができる。この場合も、 図 8で説明したのと同様に、ァライメントマーク形状は U字型でも構わない。ポイントは 、ァライメントマークの凹部の開口部に比べて凹部の奥に向力つて垂直角以内の角 度で傾斜していることで、底に向かって細くなつていることである。
[0043] 次に、本発明の製造方法によるその他の微小構造体の例について、図 10, 11, 1 2および 13を用 ヽて説明する。
第 2の実施形態では、基材は平板形状として説明したが、図 10に示すような曲面形 状の基材であっても本実施形態で説明した工程と同様の工程で微小構造体を形成 することができる。図 10 (a)は曲面形状の基材を有する DOEの微小構造体の断面 図、図 10 (b)は図 10 (a)の DOE形状も曲面になった微小構造体の断面図、図 10 (c )は図 10 (a)の中空部分に屈折率の異なる榭脂を挿入した DOEの微小構造体の断 面図である。
[0044] 図 10 (a)において、 251は第二の基材、 252は第二の層、 253は第二の基材 251 と第二の層 252とからなる曲面形状の基材を有する第一の部材、 254は第一の基材 、 255は第一の層、 256は第一の基材 254と第一の層 255と力もなる曲面形状の基 材を有する第二の部材、 257はエポキシ系などの接着剤、 258は中空部分をそれぞ れ示している。中空部分 258は空気で満たされており、通常の二枚組の DOEレンズ として作用するが、第一の基材 254および第二の基材 251はそれぞれ使用波長に 対して透明材料からなり、かつレンズ状の曲面形状をして ヽるのでレンズとして作用 し、使用波長に対して透明な榭脂材料力もなる第一の層 255および第二の層 252に よって形成される DOEレンズの特に周辺部の集光を補完する。このため、 DOEレン ズの周辺部の狭いピッチを広くすることができるので、鋭角状のエッジ部分の製造時 の欠け防止や精度管理が容易になる。
[0045] 図 10 (b)において、 259は曲面形状の基材を有する第一の部材、 260は曲面形状 の基材を有する第二の部材、 261は曲面形状の DOEを有する第二の層、 262は曲 面形状の DOEを有する第一の層をそれぞれ示して 、る。パターンユングの際にダレ ィスケールマスク法などを用 V、ることによって曲面形状の第一の層 262や第二の層 2 61を形成することができ、図 10 (a)よりも複雑な特性の DOEレンズを実現することが できる。また、露光によるパターンユング以外で、金属をバイトなどで切削する方法も 可能である。特に、図 10 (b)のようなパターンは DOEレンズの輪帯ピッチが数十ミク ロン程度であれば切削加工の方が有利である。 [0046] 図 10 (c)において、 264は図 10 (a)の第一の層 255や第二の層 252とは屈折率の 異なる高屈折率の榭脂である。適当な屈折率を有する榭脂を充填することによって、 回折作用につ 、てコントロールが可能となるので、 DOEの特性を改善することが可 能になる。或いは、榭脂 264を特定の波長を吸収する榭脂材料とすることによって、 フィルタの機能を有する DOEレンズを実現することもできる。また、榭脂 264を液体と することで、新たな特性や機能の実現も可能となる。
[0047] 次に図 11を用いて、ァライメントマーク形状の一例を説明する。図 11は図 10 (a)の 曲面形状の基材を有する DOEの微小構造体で、図 11 (b)は微小構造体を上面から 透過して見た図で、切断位置 Lで切断したときの断面図が図 11 (a)である。図 11に おいて、 359は V溝が空洞部分 258の周囲を取り囲むようにリング状に配置されたァ ライメントマーク、 360はァライメントマーク 359の V溝の中心位置、 361は図 11 (a)の 断面図の V溝の中心位置と図 11 (b)の V溝の中心位置との対応を示すための点線 である。
[0048] 図 11に示した微小構造体は、円形で中心部分が盛り上がった第一の基材 254と第 二の基材 251とに挟まれるように DOEパターンが形成された第一の層 255と第二の 層 252とがそれぞれの凹凸のァライメントマーク 359で嵌合されて接着剤 257によつ て密着固定されている。第二の層 252には逆 V字形の凸形状のァライメントマークが あり、第一の層 255には V字型の凹形状のァライメントマークがある。これらのァラィメ ントマークはリング状になっているので、嵌合する際に前後左右にずれることなぐ逆 V字形の凸形状のァライメントマークは V字型の凹形状のァライメントマークの中心位 置 360に落とし込まれる。
[0049] 次に図 12を用いて、その他のァライメントマーク形状について説明する。図 12は図 10 (a)の中空部分に屈折率の異なる液体を充填した DOEの微小構造体で、図 12 ( b)は微小構造体を上面力 透過して見た図で、切断位置 Mで切断したときの断面図 が図 12 (a)である。図 12において、 458は中空部分に充填された液体、 459は四角 錐形のァライメントマーク、点線円 460はァライメントマーク 459を立体的に拡大した 図、 461はァライメントマーク 459の中心位置、点線円 462は凹形状のァライメントマ ーク 459と嵌合する凸形状のァライメントマークを立体的に拡大した図、点線円 463 は凸形状のァライメントマーク 462とは異なる凸形状のァライメントマークの例をそれ ぞれ示している。
[0050] 図 12に示した微小構造体は、円形で中心部分が盛り上がった第一の基材 254と第 二の基材 251とに挟まれるように DOEパターンが形成された第一の層 255と第二の 層 252とが、中空部分に液体 458を充填しながらそれぞれの凹凸のァライメントマー ク 359で嵌合されて接着剤 257によって密着固定されている。第二の層 252の 3ケ所 に点線円 462で示したような円錐形で凸形状のァライメントマークがあり、第一の層 2 55の 3ケ所に点線円 460で示したような円錐形で凹形状のァライメントマークがある。 これらのァライメントマークは開口部から中心位置 461に向かって傾斜状になってい るので、点線円 462に示した凸形状のァライメントマークと点線円 460に示した凹形 状のァライメントマークとは嵌合する際に前後左右にずれることなぐ中心位置 461に 向力つて落とし込まれる。尚、凸形状のァライメントマークは点線円 462に示したよう な先端部が丸みを帯びているので、点線円 460に示した凹形状のァライメントマーク の高さよりも点線円 462で示した凹形状のァライメントマークの深さの方が浅いので、 嵌合時に底に着くことはなぐ成型時の微妙な精度の違いによって浮いてしまうことを 防止することができる。同様に、点線円 463で示した先端を面取りした凸形状のァラ ィメントマークであっても、高さが低くなるので、同様の効果が得られる。凹部の深さよ りも凸部の高さが低いことが重要である。
[0051] 第 1の実施形態および第 2の実施形態のアプリケーションは、 DOEだけではなく M LAなどでも有効である。例えば、光ファイバ結合器において、特に複数の光ファイバ をレンズ結合する場合に光軸の調整など組み立て精度が重要となるが、本発明の微 小構造体の製造方法を用いてマイクロレンズアレイを対向させて構築すれば、光軸 のずれが少な ヽ精度の高!、光ファイバ結合器を実現でき、直径が数 umから数十 um のシングルモード光ファイバにも対応することができる。次にこのような MLAへの応 用例を図 13を用いて説明する。
[0052] 図 13において、 551は第二の基材、 552は第二の層、 553は第二の基材 551と第 二の層 552とからなる曲面形状の基材を有する第一の部材、 554は第一の基材、 55 5は第一の層、 556は第一の基材 554と第一の層 555とからなる曲面形状の基材を 有する第二の部材、 557はエポキシ系などの接着剤、 558は中空部分、 559は第二 の層 552に形成された MLAレンズのパターン、 560は第一の層 555に形成された M LAレンズのパターン、 561は第一の層 555に形成された凹形状のァライメントマーク 、 562は第二の層 552に形成された凸形状のァライメントマークをそれぞれ示してい る。
[0053] 図 13に示した微小構造体は、中空部分 558が空気で満たされており、通常の二枚 組の MLAレンズとして作用し、 MLAレンズのパターン 559および 560は第 2の実施 形態の図 4, 5および 6を用いて説明した DOEレンズと同様の方法で製造できる。つ まり、図 4において、先ず MLAレンズのマスタ 401を作製し、そのマスタを基に第一 の反転原版 505を作製し、犠牲層 406をパターンユングする際に、グレイスケールマ スク法などで MLAレンズパターン 559に相当するパターンを犠牲層 406に形成して 図 5 (c)のように第二の反転原版 504を作製すれば、同様の工程を経て、 MLAレン ズパターンを有する第一の部材 556と第二の部材 553を量産製造することができる。 し力も、凸形状のァライメントマーク 562と凹形状のァライメントマーク 561は、同じ原 版力 作製したサブマスタを基に成型されて 、るので、嵌合時にズレることなく確実 に合わせることができる。尚、図 13で説明した凸形状のァライメントマーク 562と凹形 状のァライメントマーク 561とは図 9で説明した円錐形のァライメントマークを同じ形状 である。
[0054] 図 13の MLAレンズの例は光ファイバ結合器を想定したものであるので個々のマイ クロレンズは互いに対向位置に配置した力 S、対向するレンズを千鳥状に精度良く配 置することでロスの少ない光スプリッタなども実現することができる。また、図 10 ( で 説明したものと同様に、 MLAレンズ間の空間に屈折率の異なる榭脂を入れることに よって複雑な屈折率の制御が可能になる。或いは、特定の波長の光を吸収する榭脂 を入れることによってフィルタ機能を持たせることもできる。
[0055] このように、本発明の第 2の実施形態においては、凹形状のァライメントマークを有 する第一の部材と凸形状のァライメントマークを有する第二の部材とは、同一の原版 力も作成したものであるから、凹凸のァライメントマーク部は精度良く嵌合することが できる。つまり、嵌合の精度が原版の機械的な精度に依存することはない。また、凸 部の高さは凹部の深さよりも小さいので、第一の部材と第二の部材のお互いに嵌合 させる部分の平坦部は隙間なく確実に合わせることができる。し力も、凹部は開口部 の面積に対して底部の中心に向力つて傾斜があるので、嵌合時の位置ずれを起すこ となく中心点を基準に嵌合することができる。
さらに 凸形状のァライメントマークの断面形状は、先端に向力つて幅が狭くなる形 状になっているので容易に嵌合することができる。特に、凸形状のァライメントマーク の先端部を、曲率を持たせた曲面や多角形にすることで、容易かつ位置ずれなく嵌 合することができる。
また、第一の部材と第二の部材とをァライメントマークに合わせて嵌合する行程を空 気以外の気体で満たした気密室で行うことによって、中空部分に空気以外の気体を 充填することが可能となる。また、第 1の実施形態と同様に、気体だけではなぐ同様 に液晶などの液体も充填することが可能である。さらに、中空部分が外気に通じるよう に微小構造体の一部に穴を開けておくなどの処置をしておけば、ガスセンサなどに 応用することも可能になる。

Claims

請求の範囲
[1] 内面の対向する面に微小構造を有する微小構造体の製造方法であって、
第一の層の表面に第一のパターンを成形する工程と、
成形された前記第一の層の表面の上に犠牲層を形成する工程と、
前記犠牲層の表面に第二のパターンを成形する工程と、
前記犠牲層および前記第一の層の表面の一部の上に第二の層を形成する工程と 前記犠牲層を構成する部材を除去する工程とからなり、
前記第一の層に前記第一のパターンを成形する工程と、前記犠牲層に前記第二 のパターンを成形する工程とにお 、て、それぞれ同一のァライメントマークを基準に してパターンを成形することを特徴とする微小構造体の製造方法。
[2] 請求項 1記載の微小構造体の製造方法にお!、て、
前記第一の層は、基材の上に形成されており、前記基材に前記ァライメントマーク が形成されていることを特徴とする微小構造体の製造方法。
[3] 請求項 2記載の微小構造体の製造方法にお 、て、
前記第二の層の上に第二の基材を設けることを特徴とする微小構造体の製造方法
[4] 請求項 1乃至 3のいずれか一項に記載の微小構造体の製造方法において、 前記第二の層を構成する材料は前記第一の層を構成する材料と一体ィヒが可能な 材料であることを特徴とする微小構造体の製造方法。
[5] 請求項 1乃至 4のいずれか一項に記載の微小構造体の製造方法において、 前記犠牲層を覆うように前記第二の層を形成する工程と、
前記第一の層または前記第二の層の一部を除去して、前記犠牲層の一部を露出 させる工程と、
を有することを特徴とする微小構造体の製造方法。
[6] 請求項 5に記載の微小構造体の製造方法にお 、て、
前記露出部分力 前記犠牲層を構成する部材を除去後、前記犠牲層の露出部分 に蓋を設ける工程を有することを特徴とする微小構造体の製造方法。
[7] 請求項 1乃至 6のいずれか一項に記載の微小構造体の製造方法において、 前記第一の層と前記犠牲層との間に薄膜を形成する工程を有することを特徴とす る微小構造体の製造方法。
[8] 請求項 1乃至 7のいずれか一項に記載の微小構造体の製造方法において、
前記犠牲層をフォトレジストで構成し、フォトリソグラフィー工程により前記第二のパ ターンを形成することを特徴とする微小構造体の製造方法。
[9] 請求項 1乃至 8のいずれか一項に記載の微小構造体の製造方法において、
前記犠牲層を構成する部材を除去した後の中空部分に空気以外の媒体を充填す る工程を有することを特徴とする微小構造体の製造方法。
[10] 第一のパターンと凹形状または凸形状のァライメントマークが形成された第一の部 材と、
第二のパターンと前記第一の部材に形成されたァライメントマークと嵌合可能な形 状のァライメントマークとを有する第二の部材とを備え、
前記第一の部材と前記第二の部材との互いの前記ァライメントマーク同士を嵌合さ せて形成する微小構造体の製造方法であって、
前記第一の部材を形成する型の少なくともァライメントマークを形成する型形状を原 版から偶数回数の転写で形成する工程と、
前記第二の部材を形成する型の少なくともァライメントマークを形成する型形状を前 記原版から奇数回数の転写で形成する工程と、
を有することを特徴とする微小構造体の製造方法。
[11] 請求項 10記載の微小構造体の製造方法において、
前記第一の部材は前記第二の部材のいずれか一方の前記ァライメントマークは凹 形状を有し、前記凹形状の開口部面積よりも前記凹形状の底部面積が小さくなるよう に凹部の側面に傾斜を設けることを特徴とする微小構造体の製造方法。
[12] 請求項 11に記載の微小構造体の製造方法にお!、て、
一方の前記ァライメントマークと他方の前記ァライメントマークは一対の凸形状と凹 形状とを有し、
前記凸形状のァライメントマークの高さが前記凹形状ァライメントマークの深さよりも 短くなるように形成することを特徴とする微小構造体の製造方法。
[13] 請求項 10乃至 12のいずれか一項に記載の微小構造体の製造方法において、 前記第一の部材および前記第二の部材の前記犠牲層側のパターン面に薄膜を形 成する工程を有することを特徴とする微小構造体の製造方法。
[14] 請求項 10乃至 13のいずれか一項に記載の微小構造体の製造方法において、 前記第一の部材および前記第二の部材を形成する基材の両方若しくはいずれか 一方が曲面形状を有する部材であることを特徴とする微小構造体の製造方法。
[15] 請求項 10乃至 14のいずれか一項に記載の微小構造体の製造方法において、 前記第一の部材と前記第二の部材とを前記ァライメントマークに合わせて嵌合する 際に中空部分に空気以外の媒体を充填する工程を有することを特徴とする微小構造 体の製造方法。
[16] 使用波長の光を透過する光学材料からなる構造体で包囲された中空部分が内部 に形成されて ヽる微小光学素子にぉ ヽて、
前記構造体の前記中空部分側の面の形状は、前記使用波長の光に対して所望の 光学特性を発生させることができる立体形状であり、かつ前記中空部分と前記微小 光学素子の外界空間とをつなぐための開口部を前記構造体に設けたことを特徴とす る微小光学素子。
[17] 前記開口部を覆う封止部材を備えたことを特徴とする請求項 16に記載の微小光学 素子。
[18] 前記光学面形状は、前記使用波長の光に対して所定の回折現象を発生させるレリ ーフパターンであることを特徴とする請求項 16又は 17に記載の微小光学素子。
[19] 前記光学材料は、榭脂材料であることを特徴とする請求項 16に記載の微小光学素 子。
[20] さらに、前記構造体の外界空間に面した領域にガラスまたはシリコン力 なる基板を 備えたことを特徴とする請求項 19に記載の微小光学素子。
[21] 使用波長の光を透過する光学材料からなり、一方の面に前記使用波長の光に対し て所望の光学特性を発生させることができる立体形状を有し、前記一方の面側の前 記立体形状が形成された領域の外側に第一のァライメントマークを有した第一の光 学基板と、
前記使用波長の光を透過する光学材料からなり、一方の面に前記使用波長に対し て所望の光学特性を発生させることができる立体形状を有し、前記一方の面側の前 記立体形状が形成された領域の外側に第二のァライメントマークを有した第二の光 学基板を備え、
前記第一のァライメントマークと前記第二のァライメントマークが対向した状態で前 記第一の光学基板と前記第二の光学甚板が接合された光学素子において、 前記第一のァライメントマークと前記第二のァライメントマークは凹形状又は凸形状 力 なり、かつ嵌め合い可能な形状であることを特徴とする光学素子。
[22] 前記第一のァライメントマーク又は前記第二のァライメントマークの断面形状のうち 、前記凸形状を有したァライメントマークの断面形状は、先端に向力つて幅が狭くなる 形状であることを特徴とする請求項 19に記載の光学素子。
[23] 前記第一のァライメントマーク又は前記第二のァライメントマークの断面形状のうち 、前記凸形状を有したァライメントマークの断面形状は、先端部が曲率を有する形状 又は多角形状であることを特徴とする請求項 20に記載の光学素子。
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