微透镜用模具的制造方法技术

本发明专利技术提供用于制造具有任意的非球面、表面光滑的微透镜即具有透镜直径小于等于１ｍｍ、厚度大于等于０．５ｍｍ尺寸的非球面透镜的模具的制造方法，在单晶硅衬底上形成两层掩模层，使用第一掩模层进行各向异性腐蚀以及各向同性腐蚀，形成了直径比所希望的微透镜用模具稍小的凹部以后，使用第二掩模层进行各向同性腐蚀而扩大其凹部，从而得到所希望尺寸的透镜用模具。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及制造用于成型微透镜的模具的方法，特别是，涉及在透镜直径小于等于1mm的微小的非球面微透镜的成型中使用的模具的制造方法。
技术介绍
当前，作为涉及的公知技术，已知有这样的方法，即，例如，在玻璃平板表面形成掩模层，与所制作的透镜位置相对应地在上述掩模层上设置与所制作的透镜个数相同个数的圆形的微细开口部分，通过化学地腐蚀上述开口部分而形成了大致半球面形的凹部以后，整体去除上述掩模层，重新在形成了上述凹部的平板表面形成掩模层，在与上述凹部相对应的位置，在上述掩模层上设置比上述该凹部开口直径大的圆形的开口部分，通过该开口部分进而腐蚀平板表面，去除了上述掩模层以后，腐蚀平板表面整体而进行制造(参照专利文献1)。由此，能够高精度地制造具有表面平滑的复合球面的微透镜用模具。另外，如果增加形成掩模层的次数，则可能具有更多的球面。另一方面，作为涉及非球面微透镜的制造方法的公知技术，已知有这样的方法，即，例如，在SiO2衬底上溅射蒸镀Nb2O5膜，在该Nb2O5膜上用光致抗蚀剂形成圆筒形的图形，在进行后置烘焙(ポストベ一ク)使上述圆筒形的图形变化成半球形以后，通过调整腐蚀气体的混合比的同时进行等离子腐蚀，在Nb2O5模上转印透镜形状(参照非专利文献1)。专利文献1特开平7-63904号公报非专利文献1OplusE Vol.24，No7(2002年7月)P719～P723近年来，在光盘的高记录密度化、光盘装置的小型化的发展过程中，期待透镜直径微小而且具有厚度的非球面的微透镜的制造。具体地讲，最好实现具有透镜直径小于等于1mm、厚度大于0.5mm尺寸的非球面透镜。然而，在上述专利文献1所述的中，对于一个透镜设置一个开口部分，然后进行各向同性腐蚀形成半球形的凹部，把该半球型凹部作为透镜模具的制造方法，因此不能够制造在修正球面像差方面出色的非球面透镜的模具。另外，在非专利文献1所述的非球面微透镜的制造方法中，对于透镜直径300mm，仅能够制造厚度50mm左右的薄透镜。一般，微透镜使用成型的模具制造，制造与上述那样微透镜的尺寸相对应的模具的技术当前并没有确立。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于要提供制造模具的方法，该模具用于制造具有任意的非球面的表面光滑的微透镜，即具有透镜直径小于等于1mm、厚度大于等于0.3mm尺寸的非球面微透镜。为解决上述课题进行研究的结果，本专利技术者们想到了在单晶硅衬底上形成两层掩模层，使用第一掩模层进行各向异性腐蚀以及各向同性腐蚀，形成了直径比所希望的微透镜用模具稍小的凹部以后，通过使用第二掩模层进行各向同性腐蚀扩大其凹部，可以得到所希望尺寸的微透镜用模具。即，本专利技术提供用于制造具有任意的非球面、而且厚度比透镜口径的一半大的微透镜的模具的制造方法，其中，在硅衬底上形成具有包围直径比该模具的凹部小的圆形区域的形状的一个掩模层，进而，在上述圆形区域上形成具有直径不同的多个圆形开口部分的另一个掩模层，经过上述多个圆形开口部分，对于上述圆形区域内的硅衬底进行各向异性干腐蚀，从而在上述硅衬底上形成与各圆形开口部分的直径相对应的深度的多个孔，经过上述多个圆形开口部分，对于上述圆形区域内的硅衬底进行各向同性腐蚀，从而去除上述多个孔的侧壁，把孔彼此融合，在去除了上述另一个掩模层以后，经过上述一个掩模层的上述圆形区域，对于上述孔彼此融合而形成的凹部进行各向同性腐蚀，从而扩大该凹部的同时把表面平滑了以后，去除上述一个掩模层。本专利技术还提供用于制造具有任意的非球面、而且厚度比透镜口径的一半大的微透镜的模具的制造方法，其中，在硅衬底上形成具有包围直径比该模具的凹部小的圆形区域的形状的一个掩模层，进而，在上述圆形区域上形成具有直径不同的多个圆形开口部分的另一个掩模层，经过上述多个圆形开口部分，对于上述圆形区域内的硅衬底进行各向异性干腐蚀，从而在上述硅衬底上形成与各圆形开口部分的直径相对应的深度的多个孔，在去除了上述另一个掩模层以后，经过上述一个掩模层的上述圆形区域进行各向同性腐蚀，从而去除上述多个孔的侧壁，把孔彼此融合而形成凹部，在形成了上述凹部以后去除上述一个掩模层。在本专利技术的中，特征是在去除了上述一个掩模层以后，在上述微透镜模具的表面上形成对于透镜材料剥离性良好的膜。在本专利技术的中，特征是在去除了上述一个掩模层以后，在上述微透镜模具的表面上形成难以被对作为模具材料的硅进行腐蚀的气体或者液体腐蚀的膜。进而，提供使用通过本专利技术的制造的微透镜用模具，成型微透镜的方法，其中，把上述微透镜用模具的具有任意非球面的表面的形状转印到透镜材料上以后，对于上述微透镜用模具的与上述表面相反一侧的面进行腐蚀去除硅衬底，进而，通过去除形成在上述表面上的膜，成型微透镜。如以上说明的那样，依据本专利技术的，能够制造当前不能实现的具有任意非球面的表面平滑的微透镜，即具有透镜直径小于等于1mm、厚度大于等于0.3mm的非球面透镜。附图说明图1为概略地表示本专利技术的中的制造工艺的流程的图。图2为概略地表示作为本专利技术的其它实施形态的微透镜用模具的制造工艺的流程的图。图3为概略地表示使用本专利技术的微透镜用模具成型微透镜的工艺的图。图4为概略地表示使用本专利技术的微透镜用模具成型微透镜的工艺的图。符号的说明1单晶硅衬底2第一掩模层3第二掩模层4圆形开口部分5孔6透镜的凹模具7难以被对硅进行腐蚀的气体或者液体腐蚀的保护膜8对于透镜材料剥离性良好的膜10透镜材料11粗对准机构12精密对位机构具体实施方式以下，参照附图详细地说明用于实施本专利技术的。图1为作为本专利技术的一个实施形态，概略地表示微透镜用模具的制造工艺的流程的图。首先，如图1(a)所示，在单晶硅衬底1上，形成由第一掩模层2以及第二掩模层3构成的两层腐蚀用掩模。首先，在单晶硅衬底1上，形成由铝溅射蒸镀膜构成的第二掩模层3，进而，形成由硅的氧化膜构成的第一掩模层2。这里，第二掩模层3形成为使得包围直径比硅衬底1上的要制造模具的区域小的圆形区域。第一掩模层2形成在该圆形区域以及周围所形成的第二掩模层3上。然后，在上述圆形区域上形成了第一掩模层2的区域中，通过光刻法形成对于一个透镜具有直径不同的多个圆形开口部分的抗蚀剂图形，使用该抗蚀剂图形进行第一掩模层2的腐蚀，形成对于一个透镜、直径不同的多个圆形开口部分4。其次，如图1(b)所示，把单晶硅衬底1的形成了掩模层的面作为加工面，使用形成在第一掩模层2上的圆形开口部分4的开口图形，用各向异性干腐蚀在硅衬底1上形成多个孔5。这时，根据微加载(マイクロロ一ディンゲ)效应，相对应的掩模层的圆形开口部分的直径越大孔的深度越深，越进行长时间腐蚀，由开口部分的直径的大小引起的孔的深度差别也越大。因此，在第一掩模层2上形成的圆形开口部分4设计成越是与中心部分相对应的位置越具有大直径的尺寸。如果掩模层4的圆形开口部分4的直径成为大于等于某个一定的大小，则不发生该微加载效应。在本实施形态中，圆形开口部分4的直径取为5μm～40μm。本实施形态中的各向异性干腐蚀的条件如下。腐蚀气体(SF6)流量120sccm，侧壁保护膜形成气体(C4F8)流量80sccm，通孔(ベント)开口率55％，主等离子电源1000W，偏置110W，腔内压力1.7～1.8Pa，腐蚀时间与保护模形成时间比7∶3。最好本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微透镜用模具的制造方法，该模具用于制造具有任意的非球面而且厚度比透镜口径的一半大的微透镜，其特征在于包括，在硅衬底上形成一个掩模层，该掩模层具有包围直径比该模具的凹部小的圆形区域的形状，进而，在上述圆形区域上形成具有直径不同的多个圆形开口部分的另一个掩模层，通过上述多个圆形开口部分，对于上述圆形区域内的硅衬底进行各向异性干腐蚀，从而在上述硅衬底上形成与各圆形开口部分的直径相对应的深度的多个孔，通过上述多个圆形开口部分，对于上述圆形区域内的硅衬底进行各向同性腐蚀，从而去除上述多个孔的侧壁，把孔彼此融合，在去除了上述另一个掩模层以后，通过上述一个掩模层的上述圆形区域，对于上述孔彼此融合而形成的凹部进行各向同性腐蚀，从而扩大该凹部的同时把表面平滑了以后，去除上述一个掩模层。

【技术特征摘要】
JP 2006-2-17 2006-0413461.一种微透镜用模具的制造方法，该模具用于制造具有任意的非球面而且厚度比透镜口径的一半大的微透镜，其特征在于包括，在硅衬底上形成一个掩模层，该掩模层具有包围直径比该模具的凹部小的圆形区域的形状，进而，在上述圆形区域上形成具有直径不同的多个圆形开口部分的另一个掩模层，通过上述多个圆形开口部分，对于上述圆形区域内的硅衬底进行各向异性干腐蚀，从而在上述硅衬底上形成与各圆形开口部分的直径相对应的深度的多个孔，通过上述多个圆形开口部分，对于上述圆形区域内的硅衬底进行各向同性腐蚀，从而去除上述多个孔的侧壁，把孔彼此融合，在去除了上述另一个掩模层以后，通过上述一个掩模层的上述圆形区域，对于上述孔彼此融合而形成的凹部进行各向同性腐蚀，从而扩大该凹部的同时把表面平滑了以后，去除上述一个掩模层。2.一种微透镜用模具的制造方法，该模具用于制造具有任意的非球面而且厚度比透镜口径的一半大的微透镜，其特征在于包括，在硅衬底上形成一个掩模层，该掩模层具有包围直径比该模具的凹部小的圆形区域的形状，进而，在上述圆形区域上形成具有直径不同的多个圆形开口部分的另一个掩模层，通过上述多个圆形开口部分，对于上述圆形区域内的硅衬底进行各向异性干腐蚀，从而在上述硅衬底上形成与各圆形开口部分的直径相对应的深度的多个孔，在去除了上述另一个掩模层以后，通过上述一个掩模层的上述圆形区域进行各向同性腐蚀，从而去除上述多个孔的侧壁，把孔彼此融合而形成凹部，在形成了上述凹部以后去除上述一个掩模层。3.一种微透镜用模具的制造方法，该模具用于制造具有...

【专利技术属性】
技术研发人员：难波入三，中村滋男，金丸昌敏，
申请(专利权)人：株式会社日立制作所，
类型：发明
国别省市：JP[日本]