WO2009110110A1 - 分光モジュール - Google Patents

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substrate
spectroscopic
alignment marks
unit
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柴山　勝己
隆文 能野
智史 鈴木
ヘルムート テイチマン
ディエトマル ヒラル
ウルリッチ スタルケル
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浜松ホトニクス株式会社
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    • G01J3/0291—Housings; Spectrometer accessories; Spatial arrangement of elements, e.g. folded path arrangements

Definitions

  • the present invention relates to a spectroscopic module for spectrally detecting light.
  • a block-shaped support that is a biconvex lens is provided, a spectroscopic unit such as a diffraction grating is provided on one convex surface of the support, and light such as a photodiode is provided on the other convex surface side of the support.
  • a device provided with a detection element is known (see, for example, Patent Document 1).
  • light incident from the other convex surface side is split by the spectroscopic unit, and the split light is detected by the photodetecting element.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a highly reliable spectroscopic module.
  • a spectroscopic module includes a substrate that transmits light incident from one surface, a lens unit that is provided on the other surface of the substrate and transmits light incident on the substrate, A spectroscopic unit that is formed in the lens unit and that splits the light incident on the lens unit, and a light detection element that is provided on one surface and detects the light split by the spectroscopic unit.
  • a reflection portion, and an edge portion formed integrally with the diffraction portion, and a flat surface provided with an alignment mark is substantially parallel to at least one of the one surface and the other surface on the edge portion. It is characterized by being formed.
  • the photodetection element and the diffractive part are aligned by mounting the lens part in which the spectroscopic part is formed in advance on the substrate on which the photodetection element is aligned and mounted in advance. Since the alignment mark is formed on the plane of the edge formed integrally with the substrate, when the lens portion is mounted on the substrate, the alignment mark is aligned with the substrate, or the light detection element By aligning directly with respect to the diffractive part, for example, the diffraction part can be accurately aligned with respect to the light detection element regardless of an error in the radius of curvature of the lens part. In particular, since the alignment mark is formed on a plane substantially parallel to the surface of the substrate, the position of the alignment mark can be accurately detected by image recognition, thereby enabling accurate alignment. Therefore, according to this spectroscopic module, it becomes possible to improve reliability.
  • the alignment mark is preferably formed integrally with the diffraction part.
  • the positional accuracy between the alignment mark and the diffractive portion can be improved, and thereby the diffractive portion can be more accurately aligned with the light detection element.
  • the spectroscopic module it is preferable that at least a pair of alignment marks is formed along the arrangement direction of the grooves in the diffractive part so as to sandwich the diffractive part.
  • aligning the alignment marks it is possible to accurately align the grooves in the diffractive portion in the arrangement direction, thereby reliably directing the light dispersed by the spectroscopic portion to the light detection element. be able to.
  • the light detection element preferably has a light passage hole through which light traveling to the spectroscopic section passes.
  • the step of aligning the light detection element and the light passage hole can be omitted at the time of assembly, the assembly work can be easily performed.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II shown in FIG. It is a perspective view which shows a lens part. It is an expanded sectional view which shows the top part and lens part of a lens part. It is the enlarged view which looked at the spectroscopic part from the back side of the substrate. It is an enlarged view of the alignment mark provided in the peripheral part of the spectroscopic part. It is a figure for demonstrating the manufacturing process which forms a spectroscopy part in a lens part. It is a figure for demonstrating the process of mounting a lens part on a board
  • SYMBOLS 1 ... Spectroscopic module, 2 ... Board
  • the spectroscopic module 1 includes a substrate 2 that transmits light incident from a front surface (one surface) 2a, and a lens unit 7 provided on a rear surface (other surface) 2b of the substrate 2.
  • the light splitting unit 3 that splits the light L1 incident on the lens unit 7 and formed on the lens unit 7 and the light detection element 4 that detects the light L2 split by the splitting unit 3 are provided.
  • the spectroscopic module 1 measures the wavelength distribution of the light L1, the intensity of a specific wavelength component, etc. by splitting the light L1 into a plurality of light L2 by the spectroscopic unit 3 and detecting the light L2 by the light detecting element 4. It is.
  • the substrate 2 is formed in a rectangular plate shape using BK7, Pyrex (registered trademark), light transmissive glass such as quartz, light transmissive resin, or the like.
  • the lens unit 7 is formed of the same material as the substrate 2, a light-transmitting inorganic / organic hybrid material, or a light-transmitting low melting point glass for replica molding, and the like. It functions as a lens that forms an image on the light detection unit 4a of the light detection element 4.
  • the lens unit 7 has a hemispherical shape or a curved lens having a lens effect, which is cut off at two planes substantially orthogonal to the plane portion and substantially parallel to each other to form a side surface (see FIG. 3). ). With such a shape, the lens unit 7 can be easily held during manufacturing, and the spectral module 1 can be miniaturized.
  • the lens unit 7 is disposed so that its side surface is substantially parallel to the longitudinal direction of the substrate 2. When the lens unit 7 is made of the same material as the substrate 2, the lens unit 7 is bonded to the substrate 2 by optical resin or direct bonding.
  • the spectroscopic unit 3 includes a diffraction layer (diffraction unit) 8 formed on the outer surface of the lens unit 7, a reflection layer 9 formed on the outer surface of the diffraction layer 8, and a peripheral part formed on the periphery of the diffraction layer 8 ( This is a reflection type grating having an edge portion 11.
  • the diffractive layer 8 is formed by arranging a plurality of grooves along the longitudinal direction of the substrate 2 (left and right direction in FIGS. 1 and 2).
  • the diffractive layer 8 has a sawtooth cross-section blazed grating and a rectangular cross-section binary.
  • a grating, a holographic grating having a sinusoidal cross section, or the like is applied.
  • the groove in the diffraction layer 8 is formed in a region indicated by G in FIG. 5 (see FIG. 5).
  • the diffraction layer 8 is formed, for example, by photocuring a replica optical resin such as a photocurable epoxy resin, acrylic resin, or organic-inorganic hybrid resin.
  • the reflective layer 9 is in the form of a film, and is formed, for example, by evaporating Al, Au, or the like on the outer surface of the diffraction layer 8.
  • the peripheral portion 11 of the spectroscopic portion 3 is made of the same material as the diffractive layer 8 so as to surround the rim of the diffractive layer 8.
  • a flat surface 11a that is substantially parallel to the front surface 2a and the rear surface 2b of the substrate 2 is formed on the peripheral portion 11, and four alignment marks 12a, 12b, 12c, and 12d are formed on the flat surface 11a.
  • the diffraction layer 8, the peripheral edge 11, and the alignment marks 12a, 12b, 12c, and 12d are integrally formed by one master grating (grating mold).
  • the alignment marks 12a and 12b are formed along the groove arrangement direction in the diffraction layer 8 so as to sandwich the diffraction layer 8, and a virtual line P1 connecting the alignment marks 12a and 12b is the center C of the diffraction layer 8. Is arranged to pass through.
  • the alignment marks 12c and 12d are formed along the extending direction of the groove in the diffraction layer 8 so as to sandwich the diffraction layer 8, and a virtual line P2 connecting the alignment marks 12c and 12d is the center of the diffraction layer 8. It arrange
  • alignment marks 12a, 12b, 12c, and 12d it is possible to perform alignment by using other alignment marks even if a defect occurs in any of the alignment marks during manufacturing. It becomes. Further, since the peripheral edge 8a of the diffractive layer 8 corresponds to an edge portion in the master grating, if the alignment mark is arranged at a position too close to the peripheral edge 8a, the alignment mark may be difficult to be formed during molding. There is. On the other hand, when the alignment mark is too far away from the peripheral edge 8a, the peripheral edge portion 11 needs to be enlarged, so that the thickness of the peripheral edge portion 11 becomes thick and it becomes difficult to control the resin amount. Therefore, it is preferable to form alignment marks 12a, 12b, 12c, and 12d in the range of 100 to 1000 ⁇ m from the peripheral edge 8a.
  • Alignment marks 12a, 12b, 12c, and 12d are formed in a cross shape by a grating as shown in FIG. Since the diffraction grating and alignment mark mold in the master grating are formed by an electron beam, only a shallow etching depth can be obtained. However, by forming the alignment marks 12a, 12b, 12c, and 12d with a grating, an image in alignment is obtained. The visibility of recognition can be improved.
  • the photodetecting element 4 is a photodetection device in which long photodiodes are arranged one-dimensionally in a direction substantially orthogonal to the longitudinal direction, and detects the light L ⁇ b> 2 dispersed by the spectroscopic unit 3. It has a light passage hole 4b through which the light L1 that travels to the spectroscopic unit 3 passes in parallel with the light detection unit 4a in the one-dimensional arrangement direction of the unit 4a and the photodiode.
  • the light passage hole 4b is a slit extending in the short direction of the substrate 2, and is formed by etching or the like while being positioned with high accuracy with respect to the light detection unit 4a.
  • the light detection element 4 is arranged so that the one-dimensional arrangement direction of the photodiodes substantially coincides with the longitudinal direction of the substrate 2 and the light detection portion 4a faces the front surface 2a side of the substrate 2.
  • the light detecting element 4 is not limited to a photodiode array, and may be a C-MOS image sensor, a CCD image sensor, or the like.
  • a wiring 13 made of a single layer film such as Al or Au or a laminated film such as Cr—Pt—Au, Ti—Pt—Au, Ti—Ni—Au, or Cr—Au is formed on the front surface 2a of the substrate 2.
  • the wiring 13 connects a plurality of pad portions 13a disposed at the center portion of the substrate 2, a plurality of pad portions 13b disposed at one end portion in the longitudinal direction of the substrate 2, and the corresponding pad portions 13a and pad portions 13b.
  • the wiring 13 has a light absorption layer 13 d made of a single layer film such as CrO or a laminated film such as Cr—CrO on the front surface 2 a side of the substrate 2.
  • cross-shaped alignment marks 14 a, 14 b, 14 c, and 14 d are formed on the front surface 2 a of the substrate 2 by a laminated film similar to the wiring 13.
  • the alignment marks 14 a and 14 b are respectively formed at both ends in the longitudinal direction of the substrate 2 and are arranged at the center position in the short direction of the substrate 2.
  • the alignment marks 14 c and 14 d are respectively formed at both ends in the short direction of the substrate 2 and are arranged at the center position in the longitudinal direction of the substrate 2.
  • These alignment marks 14a, 14b, 14c, and 14d are used for alignment with the alignment marks 12a, 12b, 12c, and 12d in order to align the spectroscopic unit 3 with respect to the substrate 2.
  • a light absorbing layer 16 is formed on the front surface 2a of the substrate 2 so as to expose the pad portions 13a and 13b of the wiring 13 and the alignment marks 14a, 14b, 14c and 14d and cover the connection portion 13c of the wiring 13. .
  • a slit 16a is formed at a position facing the light passage hole 4b of the light detection element 4 so that the light L1 traveling to the spectroscopic unit 3 passes, and the light detection part 4a of the light detection element 4 is formed.
  • An opening 16b is formed at a position facing the light detection unit 4a so that the light L2 traveling through the light passes through.
  • the light absorption layer 16 is patterned into a predetermined shape, and is integrally formed with CrO, a laminated film containing CrO, or a black resist.
  • the external terminal of the light detection element 4 is electrically connected to the pad portion 13 a exposed from the light absorption layer 16 by face-down bonding via the bump 15.
  • the pad portion 13b is electrically connected to an external electric element (not shown).
  • the substrate 2 side of the light detection element 4 (here, between the light detection element 4 and the substrate 2 or the light absorption layer 16) is filled with an underfill material 17 that transmits at least the light L2, whereby the machine Strength can be maintained.
  • the wiring 13 and the alignment marks 14a, 14b, 14c, and 14d are patterned on the front surface 2a of the substrate 2.
  • the light absorption layer 16 is patterned so that the pad portions 13a and 13b and the alignment marks 14a, 14b, 14c, and 14d are exposed, and the slit 16a and the opening 16b are formed.
  • the light absorption layer 16 is formed by alignment by photolithography. After the light absorption layer 16 is formed, the photodetector 4 is aligned and mounted with high accuracy by face-down bonding.
  • the spectroscopic unit 3 is formed in the lens unit 7.
  • a process of forming the spectroscopic unit 3 will be described with reference to FIG.
  • a replica optical resin 21 for forming the diffraction layer 8, the peripheral portion 11, and the alignment marks 12 a, 12 b, 12 c, and 12 d is dropped near the apex of the lens portion 7.
  • a light-transmitting master grating 22 made of quartz or the like is brought into contact with the dropped replica optical resin 21.
  • a grating corresponding to the diffractive layer 8 is engraved in a recess 22a having substantially the same radius of curvature as the lens portion 7, and a shape corresponding to the alignment marks 12a, 12b, 12c, 12d is formed around the recess 22a. It is formed by a grating.
  • the diffractive layer 8, the peripheral edge portion 11, and the alignment marks 12 a, 12 b, 12 c, and 12 d are integrally formed by applying light and curing the master grating 22 in contact with the replica optical resin 21. In addition, after making it harden
  • the replica optical resin 21 is cured, the master grating 22 is released, and the reflective layer 9 is formed by evaporating aluminum or gold on the outer surface of the diffraction layer 8 as shown in FIG.
  • the substrate 2 is placed in a mounting apparatus (not shown) so that the light detection element 4 faces downward as shown in FIG.
  • a photocurable optical resin is applied to the rear surface 2b.
  • the lens unit 7 is bonded to the rear surface 2b of the substrate 2 and irradiated with light.
  • the lens portion 7 is mounted on the substrate 2 by resin bonding.
  • the alignment marks 12a, 12b, 12c, 12d and the alignment marks 14a, 14b, 14c, 14d do not have to be at the same address.
  • the alignment mark 12a is L1 with respect to the alignment mark 14a.
  • the alignment mark 12b is offset by L2 with respect to the alignment mark 14b.
  • the lens unit 7 on which the spectroscopic unit 3 is formed in advance is mounted on the substrate 2 on which the photodetecting device 4 is previously aligned and mounted, whereby the photodetecting device 4 and the diffraction layer 8 are arranged.
  • the alignment marks 12a, 12b, 12c, and 12d are formed on the flat surface 11a of the peripheral edge portion 11 formed integrally with the diffraction layer 8, when mounting the lens portion 7 on the substrate 2, By aligning the alignment marks 12 a, 12 b, 12 c, and 12 d with respect to the substrate 2, for example, the diffraction layer 8 is made to the light detection unit 4 a of the light detection element 4 regardless of an error in the radius of curvature of the lens unit 7.
  • the alignment marks 12a, 12b, 12c, and 12d are formed on a plane 11a that is substantially parallel to the front surface 2a and the rear surface 2b of the substrate 2, the alignment marks 12a, 12b, 12c, and 12d are accurately positioned by image recognition. Can be detected, which enables accurate alignment. Therefore, according to the spectroscopic module 1, the reliability can be improved.
  • the alignment marks 12a and 12b are formed in a pair along the groove arrangement direction in the diffraction layer 8 so as to sandwich the diffraction layer 8, the alignment marks 12a and 12b are aligned by aligning the alignment marks 12a and 12b.
  • the alignment in the arrangement direction of the grooves in the layer 8 can also be performed accurately, whereby the light dispersed by the spectroscopic unit 3 can be surely directed to the photodetection unit 4a of the photodetection element 4.
  • the light detection element 4 has the light passage hole 4b through which the light traveling to the spectroscopic unit 3 passes, the light passage hole and the light detection part 4a of the light detection element 4 are aligned at the time of assembly. Since the process can be omitted, assembly work can be easily performed.
  • the present invention is not limited to the embodiment described above.
  • the alignment marks 12a, 12b, 12c, and 12d are aligned with the alignment marks 14a, 14b, 14c, and 14d formed on the substrate 2, but the outer shape of the substrate 2 or the substrate You may align with respect to the alignment mark formed on the 2 light absorption layer 16.
  • the alignment may be performed directly on the alignment mark provided on the light detection element 4 or the outer shape of the light detection element 4 without using the substrate 2.
  • the light absorbing layer 16 is provided on the substrate 2, but a light shielding layer may be provided instead.
  • the light detection element 4 is provided with the light passage hole 4b. Instead, a light detection element having no light passage hole is applied to the slit 16a of the light absorption layer 16 directly.
  • the light L1 may pass therethrough.

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Abstract

　回折層８と一体的に形成された周縁部１１の平面１１ａにアライメントマーク１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄを形成し、基板２にレンズ部７を実装する際に、これらのアライメントマーク１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄを基板２に対して位置合わせすることによって、例えばレンズ部７の曲率半径の誤差などによらず、回折層８を光検出素子４の光検出部４ａに対して正確にアライメントする。特に、アライメントマーク１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄを平面１１ａに形成することで、画像認識によってこのアライメントマーク１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄを正確に位置検出し、これによって正確なアライメントを可能とする。

Description

分光モジュール
　本発明は、光を分光して検出する分光モジュールに関する。
　従来の分光モジュールとして、両凸レンズであるブロック状の支持体を備えており、支持体の一方の凸面に回折格子等の分光部が設けられ、支持体の他方の凸面側にフォトダイオード等の光検出素子が設けられたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。このような分光モジュールでは、他方の凸面側から入射した光が分光部で分光され、分光された光が光検出素子で検出される。
特開平４－２９４２２３号公報
　しかしながら、上述したような分光モジュールにあっては、分光部及び光検出素子が支持体に取り付けられるに際し、分光部と光検出素子との相対的な位置関係にずれが生じ、分光モジュールの信頼性が低下するおそれがある。
　そこで、本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、信頼性の高い分光モジュールを提供することを目的とする。
　上記目的を達成するために、本発明に係る分光モジュールは、一方の面から入射した光を透過させる基板と、基板の他方の面に設けられ、基板に入射した光を透過させるレンズ部と、レンズ部に形成され、レンズ部に入射した光を分光する分光部と、一方の面に設けられ、分光部によって分光された光を検出する光検出素子と、を備え、分光部は、回折部、反射部、及び回折部と一体的に形成された縁部を有し、縁部には、アライメントマークが設けられた平面が、一方の面及び他方の面の少なくとも一方と略平行となるように形成されていることを特徴とする。
　この分光モジュールでは、予め光検出素子がアライメントされて実装された基板に対して、予め分光部が形成されたレンズ部を実装することによって光検出素子と回折部とのアライメントを行うが、回折部と一体的に形成された縁部の平面にアライメントマークが形成されているため、基板にレンズ部を実装する際に、このアライメントマークを基板に対して位置合わせすることによって、又は、光検出素子に対して直接位置合わせすることによって、例えばレンズ部の曲率半径の誤差などによらず、回折部を光検出素子に対して正確にアライメントすることができる。特に、アライメントマークが基板の面と略平行な平面に形成されているため、画像認識によってこのアライメントマークを正確に位置検出することができ、これによって正確なアライメントが可能となる。従って、この分光モジュールによれば、信頼性を向上させることが可能となる。
　本発明に係る分光モジュールにおいては、アライメントマークは、回折部と一体的に形成されていることが好ましい。この場合、アライメントマークと回折部との位置精度を向上させることができ、これによって、回折部を光検出素子に対して一層正確にアライメントすることができる。
　本発明に係る分光モジュールにおいては、アライメントマークは、回折部を挟むように、当該回折部における溝の配列方向に沿って少なくとも一対形成されていることが好ましい。この場合、アライメントマークの位置合わせを行うことによって、回折部における溝の配列方向の位置合わせも正確に行うことができ、これによって、分光部で分光された光を確実に光検出素子へ向かわせることができる。
　本発明に係る分光モジュールにおいては、光検出素子は、分光部に進行する光が通過する光通過孔を有することが好ましい。この場合、組立時において、光検出素子と光通過孔とをアライメントする工程を省略することができるため、組立作業を容易に行うことができる。
　本発明によれば、信頼性を向上させることが可能となる。
本発明の実施形態に係る分光モジュールの平面図である。 図１に示すII－II線に沿った断面図である。 レンズ部を示す斜視図である。 レンズ部の頂部及び分光部を示す拡大断面図である。 分光部を基板の後面側から見た拡大図である。 分光部の周縁部に設けられたアライメントマークの拡大図である。 レンズ部に分光部を形成する製造プロセスを説明するための図である。 基板にレンズ部を実装するプロセスを説明するための図である。
符号の説明
　１…分光モジュール、２…基板、２ａ…前面（一方の面）、２ｂ…後面（他方の面）、３…分光部、４…光検出素子、４ｂ…光通過孔、７…レンズ部、８…回折層（回折部）、１１…周縁部（縁部）、１１ａ…平面、１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ…アライメントマーク。
　以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
　図１，２に示すように、分光モジュール１は、前面（一方の面）２ａから入射した光を透過させる基板２と、基板２の後面（他方の面）２ｂに設けられたレンズ部７と、レンズ部７に形成されると共にレンズ部７に入射した光Ｌ１を分光する分光部３と、分光部３によって分光された光Ｌ２を検出する光検出素子４とを備えている。分光モジュール１は、光Ｌ１を分光部３で複数の光Ｌ２に分光し、その光Ｌ２を光検出素子４で検出することにより、光Ｌ１の波長分布や特定波長成分の強度等を測定するものである。
　基板２は、ＢＫ７、パイレックス（登録商標）、石英等の光透過性ガラス、光透過性樹脂等によって長方形板状に形成されている。
　レンズ部７は、基板２と同一の材料、光透過性の無機・有機ハイブリッド材料、或いはレプリカ成形用の光透過性低融点ガラス等によって形成されており、分光部３によって分光された光Ｌ２を光検出素子４の光検出部４ａに結像するレンズとして機能する。レンズ部７は、半球状若しくはレンズ効果を有する曲面形状のレンズがその平面部分と略直交し且つ互いに略平行な２つの平面で切り落とされて側面が形成された形状とされている（図３参照）。このような形状によって、製造時にレンズ部７を保持し易くなると共に、分光モジュール１の小型化を図ることができる。レンズ部７は、その側面が基板２の長手方向と略平行となるように配置され、基板２と同一の材料からなる場合には、光学樹脂やダイレクトボンディングによって基板２に貼り合わされている。
　分光部３は、レンズ部７の外側表面に形成された回折層（回折部）８、回折層８の外側表面に形成された反射層９、及び回折層８の周縁に形成された周縁部（縁部）１１を有する反射型グレーティングである。回折層８は、基板２の長手方向（図１，２における紙面左右方向）に沿って複数の溝を並設することによって形成され、例えば、鋸歯状断面のブレーズドグレーティング、矩形状断面のバイナリグレーティング、正弦波状断面のホログラフィックグレーティング等が適用される。この回折層８における溝は、図５のＧで示す領域に形成される（図５参照）。回折層８は、例えば、光硬化性のエポキシ樹脂、アクリル樹脂、又は有機無機ハイブリッド樹脂などのレプリカ用光学樹脂を光硬化させることよって形成される。反射層９は、膜状であって、例えば、回折層８の外側表面にＡｌやＡｕ等を蒸着することで形成される。
　図４，５に示すように、分光部３の周縁部１１は、回折層８と同じ材料で、その回折層８の周縁を取り囲むようにして形成されている。周縁部１１には、基板２の前面２ａ及び後面２ｂと略平行となる平面１１ａが形成されており、この平面１１ａ上には４つのアライメントマーク１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄが形成される。回折層８、周縁部１１、及びアライメントマーク１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄは、一つのマスターグレーティング（グレーティングの鋳型）によって一体的に形成される。
　アライメントマーク１２ａ，１２ｂは、回折層８を挟むように当該回折層８における溝の配列方向に沿ってそれぞれ形成されており、アライメントマーク１２ａ，１２ｂ同士を結ぶ仮想線Ｐ１が回折層８の中心Ｃを通過するように配置されている。アライメントマーク１２ｃ，１２ｄは、回折層８を挟むように当該回折層８における溝の延在方向に沿ってそれぞれ形成されており、アライメントマーク１２ｃ，１２ｄ同士を結ぶ仮想線Ｐ２が回折層８の中心Ｃを通過するように配置されている。このように、複数のアライメントマーク１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄを設けることによって、製造時にいずれかのアライメントマークに不具合が生じた場合でも、他のアライメントマークを用いることで位置合わせをすることが可能となる。また、回折層８の周縁８ａはマスターグレーティングにおいてはエッジ部分に該当することとなるため、アライメントマークが周縁８ａに近すぎる位置に配置される場合は、成形時にアライメントマークが形成されにくくなる可能性がある。一方、アライメントマークを周縁８ａから離しすぎた場合は周縁部１１を大きくする必要があるため、当該周縁部１１の厚みが厚くなってしまい樹脂量制御が困難になってしまう可能性がある。したがって、周縁８ａから１００～１０００μｍの範囲にアライメントマーク１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄを形成することが好ましい。
　アライメントマーク１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄは、図６に示すように、グレーティングによって十字状に形成される。マスターグレーティングにおける回折層及びアライメントマークの型は、電子ビームによって形成するため、浅いエッチング深さしか得られないが、アライメントマーク１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄをグレーティングで形成することによって、位置合わせにおける画像認識の視認性を向上させることができる。
　図１，２に戻り、光検出素子４は、長尺状のフォトダイオードがその長手方向と略直交する方向に１次元配列されてなり、分光部３によって分光された光Ｌ２を検出する光検出部４ａ、及びフォトダイオードの１次元配列方向において光検出部４ａと並設され、分光部３に進行する光Ｌ１が通過する光通過孔４ｂを有している。光通過孔４ｂは、基板２の短手方向に延在するスリットであり、光検出部４ａに対して高精度に位置決めされた状態でエッチング等によって形成されている。光検出素子４は、フォトダイオードの１次元配列方向が基板２の長手方向と略一致し且つ光検出部４ａが基板２の前面２ａ側を向くように配置されている。なお、光検出素子４は、フォトダイオードアレイに限定されず、Ｃ－ＭＯＳイメージセンサやＣＣＤイメージセンサ等であってもよい。
　基板２の前面２ａには、ＡｌやＡｕ等の単層膜、或いはＣｒ－Ｐｔ－Ａｕ、Ｔｉ－Ｐｔ－Ａｕ、Ｔｉ－Ｎｉ－Ａｕ、Ｃｒ－Ａｕ等の積層膜からなる配線１３が形成されている。配線１３は、基板２の中央部に配置された複数のパッド部１３ａ、基板２の長手方向における一端部に配置された複数のパッド部１３ｂ、及び対応するパッド部１３ａとパッド部１３ｂとを接続する複数の接続部１３ｃを有している。また、配線１３は、ＣｒＯ等の単層膜、或いはＣｒ－ＣｒＯ等の積層膜からなる光吸収層１３ｄを基板２の前面２ａ側に有している。また、基板２の前面２ａには、配線１３と同様の積層膜によって十字状のアライメントマーク１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄが形成されている。アライメントマーク１４ａ，１４ｂは、基板２の長手方向の両端部にそれぞれ形成されており、基板２の短手方向の中央位置に配置される。また、アライメントマーク１４ｃ，１４ｄは、基板２の短手方向の両端部にそれぞれ形成されており、基板２の長手方向の中央位置に配置される。これらのアライメントマーク１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄは、基板２に対して分光部３をアライメントするために、アライメントマーク１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄとの間で位置合わせを行うものである。
　更に、基板２の前面２ａには、配線１３のパッド部１３ａ，１３ｂ及びアライメントマーク１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄを露出させ且つ配線１３の接続部１３ｃを覆うように吸光層１６が形成されている。吸光層１６には、分光部３に進行する光Ｌ１が通過するように光検出素子４の光通過孔４ｂと対向する位置にスリット１６ａが形成されると共に、光検出素子４の光検出部４ａに進行する光Ｌ２が通過するように光検出部４ａと対向する位置に開口部１６ｂが形成される。吸光層１６は、所定の形状にパターニングされて、ＣｒＯ、ＣｒＯを含む積層膜、或いはブラックレジスト等によって一体成形される。
　吸光層１６から露出したパッド部１３ａには、光検出素子４の外部端子が、バンプ１５を介したフェースダウンボンディングによって電気的に接続されている。また、パッド部１３ｂは、外部の電気素子（不図示）と電気的に接続される。そして、光検出素子４の基板２側（ここでは、光検出素子４と基板２又は吸光層１６との間）には、少なくとも光Ｌ２を透過させるアンダーフィル材１７が充填され、これによって、機械強度を保つことができる。
　上述した分光モジュール１の製造方法について説明する。
　まず、基板２の前面２ａに、配線１３及びアライメントマーク１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄをパターニングする。その後、パッド部１３ａ，１３ｂ及びアライメントマーク１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄが露出され、スリット１６ａ及び開口部１６ｂが形成されるように吸光層１６をパターニングする。この吸光層１６は、フォトリソグラフィによりアライメントして形成される。吸光層１６を形成したら、その上に、光検出素子４をフェースダウンボンディングによって高い精度でアライメント実装する。
　次に、レンズ部７に分光部３を形成する。この分光部３を形成するプロセスを図７を参照して説明する。まず、図７（ａ）に示すように、レンズ部７の頂点付近に回折層８、周縁部１１及びアライメントマーク１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄを形成するためのレプリカ用光学樹脂２１を滴下する。図７（ｂ）に示すように、滴下したレプリカ用光学樹脂２１に対し、石英などからなる光透過性のマスターグレーティング２２を当接させる。このマスターグレーティング２２には、レンズ部７と略同一の曲率半径を持つ凹部２２ａに回折層８に対応するグレーティングが刻まれると共に凹部２２ａ周辺にアライメントマーク１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄに対応する形状がグレーティングによって形成されている。レプリカ用光学樹脂２１にマスターグレーティング２２を当接させた状態で光を当てて硬化させることによって、回折層８、周縁部１１及びアライメントマーク１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄを一体に形成する。なお、硬化させた後は、加熱キュアを行うことによって安定化させることが好ましい。レプリカ用光学樹脂２１が硬化したらマスターグレーティング２２を離型して、図７（ｃ）に示すように、回折層８の外面にアルミや金を蒸着することによって反射層９を形成する。
　上述のプロセスによってレンズ部７に分光部３を形成したら、次は図８に示すように、光検出素子４が下側を向くように基板２を実装装置（不図示）に配置し、基板２の後面２ｂに光硬化性の光学樹脂を塗布する。そして、アライメントマーク１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄとアライメントマーク１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄとを画像認識して互いに位置合わせを行いながら、レンズ部７を基板２の後面２ｂに接合し、光照射によって樹脂接着することによってレンズ部７を基板２に実装する。なお、アライメントマーク１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ及びアライメントマーク１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ同士はそれぞれ同じアドレスにある必要はなく、例えば、図８においては、アライメントマーク１２ａはアライメントマーク１４ａに対してＬ１だけオフセットし、アライメントマーク１２ｂはアライメントマーク１４ｂに対してＬ２だけオフセットしている。
　上述した分光モジュール１の作用効果について説明する。
　この分光モジュール１では、予め光検出素子４がアライメントされて実装された基板２に対して、予め分光部３が形成されたレンズ部７を実装することによって光検出素子４と回折層８とのアライメントを行うが、回折層８と一体的に形成された周縁部１１の平面１１ａにアライメントマーク１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄが形成されているため、基板２にレンズ部７を実装する際に、アライメントマーク１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄを基板２に対して位置合わせすることによって、例えばレンズ部７の曲率半径の誤差などによらず、回折層８を光検出素子４の光検出部４ａに対して正確にアライメントすることができる。特に、アライメントマーク１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄが基板２の前面２ａ及び後面２ｂと略平行な平面１１ａに形成されているため、画像認識によってこのアライメントマーク１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄを正確に位置検出することができ、これによって正確なアライメントが可能となる。従って、この分光モジュール１によれば、信頼性を向上させることが可能となる。
　また、アライメントマーク１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄが、回折層８と一体的に形成されているため、アライメントマーク１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄと回折層８との位置精度を向上させることができ、これによって、回折層８を光検出素子４の光検出部４ａに対して一層正確にアライメントすることができる。
　また、アライメントマーク１２ａ，１２ｂが、回折層８を挟むように、当該回折層８における溝の配列方向に沿って一対形成されているため、アライメントマーク１２ａ，１２ｂの位置合わせを行うことによって、回折層８における溝の配列方向の位置合わせも正確に行うことができ、これによって、分光部３で分光された光を確実に光検出素子４の光検出部４ａへ向かわせることができる。
　また、光検出素子４が、分光部３に進行する光を通過させる光通過孔４ｂを有しているため、組立時において、光通過孔と光検出素子４の光検出部４ａとをアライメントする工程を省略することができるため、組立作業を容易に行うことができる。
　本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。
　例えば、本実施形態においては、アライメントマーク１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄを基板２に形成されたアライメントマーク１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄに対して位置合わせしているが、基板２の外形、又は基板２の吸光層１６上に形成されたアライメントマークに対して位置合わせしてもよい。また、基板２を介さずに、光検出素子４に設けられたアライメントマークや光検出素子４の外形に対して直接位置合わせを行ってもよい。
　また、本実施形態においては、基板２に吸光層１６を設けているが、これに代えて遮光層を設けてもよい。
　また、本実施形態においては、光検出素子４に光通過孔４ｂを設けているが、これに代えて、光通過孔を有さない光検出素子を適用し、直接吸光層１６のスリット１６ａに光Ｌ１を通過させてもよい。
　本発明によれば、信頼性を向上させることが可能となる。

Claims (4)

  1. 　一方の面から入射した光を透過させる基板と、
    　前記基板の他方の面に設けられ、前記基板に入射した光を透過させるレンズ部と、
    　前記レンズ部に形成され、前記レンズ部に入射した光を分光する分光部と、
    　前記一方の面に設けられ、前記分光部によって分光された光を検出する光検出素子と、を備え、
    　前記分光部は、回折部、反射部、及び前記回折部と一体的に形成された縁部を有し、
    　前記縁部には、アライメントマークが設けられた平面が、前記一方の面及び前記他方の面の少なくとも一方と略平行となるように形成されていることを特徴とする分光モジュール。
  2. 　前記アライメントマークは、前記回折部と一体的に形成されていることを特徴とする請求項１記載の分光モジュール。
  3. 　前記アライメントマークは、前記回折部を挟むように、当該回折部における溝の配列方向に沿って少なくとも一対形成されていることを特徴とする請求項１記載の分光モジュール。
  4. 　前記光検出素子は、前記分光部に進行する光が通過する光通過孔を有することを特徴とする請求項１記載の分光モジュール。
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