(57)【要約】本発明の目的は、ガラス中またはガラス様の層中に微細構造を作製する方法を提供することである。この目的のために、構造化された表面（２０ａ）を有する補助基板（１０、２０）を使用し、その際、前記表面が、作製すべき製品のネガ鋳型を画定する。補助基板の構造化された表面（２０ａ）上にガラスまたはガラス様材料から作製された層（３０）を気相堆積する。この補助基板を、続いて、たとえば湿式化学的技術を用いて除去し、それによって、ポジ構造を露出させる。本発明により、マイクロチャネル、およびマイクロレンズなどの光学微細構造の優れた作製が可能になる。
2005527459.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造化された表面（３０ｃ）を有する製品（１）を作製するための、特に、ガラス中に微細構造（３１、３２、３３、３４、３５、３６）を作りだすための方法であって、少なくとも、
構造化された表面（２０ａ）を有する補助基板（１０、２０）を用意する工程と、
第１材料の第１層（３０）を前記構造化された表面（２０ａ）に付与させる工程と
からなる方法。
【請求項２】
前記補助基板（１０、２０）を除去することをも含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１材料（３０）が、ガラスまたはガラスに類似した材料からなる、前記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４】
前記第１層（３０）を付与させる工程が堆積操作からなる、前記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記第１材料（３０）を、前記補助基板（１０、２０）の前記構造化された表面（２０ａ）に堆積するために、スパッタリングまたは蒸着させる、前記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記第１層（３０）を、蒸着被覆により付与させる、特にプラズマイオン堆積により堆積する、前記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
補助基板（１０、２０）の構造化された表面（２０ａ）が、光学レンズまたはチャネルのネガ鋳型（２１、２２、２３、２４）を画定する、前記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記第１層（３０）を平坦化する（３０ｂ）、前記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
製品基板（５０）を付与させる、前記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
ガラスまたはガラスに類似した材料からなる製品基板（５０）を付与させる、前記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
製品基板（５０）を、前記第１層（３０）に接着結合する（４１）、前記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
製品基板（５０）を、前記第１層（３０）に陽極接合する（４０）、前記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
前記補助基板が第２材料から作製された自立担体（１０）からなり、前記第２材料が直接構造化される、前記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
構造化工程に先立って、前記補助基板（１０）を平坦化する、前記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
前記補助基板（１０、２０）が、少なくとも部分的にエッチング除去される、前記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６】
前記補助基板が第２材料から作製された担体（１０）からなり、構造化層（２０）が前記担体に付与され、前記構造化層が構造化される、前記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１７】
前記構造化層（２０）が、予め構造化されたフィルムまたは箔（２５）からなる、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
中間層（１５）が、前記担体（１０）と前記構造化層（２０）の間に付与される、請求項１６または１７に記載の方法。
【請求項１９】
フォトレジストまたはグレースケールレジストからなる構造化層（２０）が付与される、前記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２０】
前記構造化工程が、リソグラフィ法または機械的プレス操作からなる、前記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２１】
構造化された表面（３０ｃ）を有する製品（１）を作製するための、特にガラス中に微細構造（３１、３２、３３、３４、３５、３６）を作るための、および特に、前記請求項のいずれか１項に記載の方法であって、少なくとも、
構造化された表面（２０ａ）を有するネガマスク（１０、２０）を用意する工程と、
第１層（３０）中に前記ネガマスクの前記構造化された表面（２０ａ）のポジティブ印象（３０ｃ）を作るために、前記ネガマスク上に第１材料の前記第１層（３０）を堆積する工程と
からなる方法。
【請求項２２】
構造化された表面（３０ｃ）を有する製品基板（５０）からなる製品（１）を作製する特にガラス中に微細構造（３１、３２、３３、３４、３５、３６）を作るための、特に前記請求項のいずれか１項に記載の方法であって、少なくとも、
前記製品基板（５０）を用意する工程と、
第１材料の第１層（３０）を堆積する工程とからなり、
前記第１層は、作製される製品に関して前記製品基板（５０）の方向に成長する方法。
【請求項２３】
中間製品、特に前記請求項のいずれか１項に記載の方法によって作製可能な中間製品であって、
補助基板（１０、２０）と、前記補助基板（１０、２０）に接合された第１材料の第１層（３０）とからなり、前記第１層（３０）は、前記補助基板（１０、２０）に向いている構造化された表面（３０ｃ）を有し、前記第１層（３０）は、前記構造化された表面を保持したまま、前記補助基板（１０、２０）から取り外すことができる中間製品。
【請求項２４】
前記請求項のいずれか１項に記載の方法によって作製可能な、構造化された表面（３０ｃ）を有する製品（１）。
【請求項２５】
構造化された表面（３０ｃ）を有する製品（１）、特に前記請求項のいずれか１項に記載の方法によって作製可能な製品であって、
第３の材料から作製された製品基板（５０）と、構造化された表面（３０ｃ）を有する第１材料の第１層（３０）とからなり、前記第１層（３０）は前記製品基板（５０）に固定して付与されている製品。
【請求項２６】
前記製品基板（５０）および前記第１層（３０）が透明である、前記請求項のいずれか１項に記載の製品（１）。
【請求項２７】
前記第１層（３０）および前記製品基板（５０）が、ガラスまたはガラスに類似した材料からなる、前記請求項のいずれか１項に記載の製品（１）。
【請求項２８】
前記第１層（３０）が、堆積により作製された層からなる、前記請求項のいずれか１項に記載の製品（１）。
【請求項２９】
前記第１層（３０）が、スパッタリングまたは蒸着により作製された層からなる、前記請求項のいずれか１項に記載の製品（１）。
【請求項３０】
前記第１層（３０）が、蒸着被覆により付与された、特にプラズマイオン堆積により堆積された、前記請求項のいずれか１項に記載の製品（１）。
【請求項３１】
前記第１層（３０）の構造化された表面（３０ｃ）が、光学レンズ（３１、３２）またはチャネルを画定する、前記請求項のいずれか１項に記載の製品（１）。
【請求項３２】
前記第１層（３０）が、構造化された表面の反対側の面で平坦化されている（３０ｂ）、前記請求項のいずれか１項に記載の製品（１）。
【請求項３３】
前記第１層および製品基板（５０）が、互いに接着結合されている（４１）、前記請求項のいずれか１項に記載の製品（１）。
【請求項３４】
前記第１層（３０）および前記製品基板（５０）が、陽極接合されている（４０）、前記請求項いずれか１項に記載の製品（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構造化された表面を有する製品を作製する方法、および一般にこのタイプの製品、および特にガラス中に微細構造を作製する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガラスには、その優れた光学的および化学的性質により、ガラスは評価され、幅広い用途で使用されている。一例として、ガラスは、水、水蒸気、特に酸および塩基などの浸食性物質に対する耐久性が高い。さらに、異なった組成物または添加物を使用することによって、ガラスを大きく変化させることができ、したがって、幅広い分野の用途に合わせることができる。
【０００３】
ガラスの１つの大きな応用分野は、光学およびオプトエレクトロニクスである。一例として、今日、データ通信分野において光学構成部品を使用しないということは想像もつかない。
【０００４】
特にこの応用分野では、構成部品はますます小型化され、その結果、構成部品の正確さに対する要求は絶えず高まり続けている。一例として、光学的品質の極めて高い、光に影響を与える、たとえば屈折または回折用構成部品への要求は大きい。現時点では、ほんの一例として、光マイクロレンズを挙げることができる。
【０００５】
光学特性が優れているために、ガラスはこの目的に著しく適している。しかし、他方で、ガラスを使用するには一定の困難がある。たとえば、ガラスの正確な加工、特に精密な構造化には問題がある。
【０００６】
湿式または乾式化学的手段により、ガラスをエッチングすることはよく知られているが、特にガラスに関しては、この場合は、速度の遅いエッチングが達成されるのみであり、その結果、この種の方法は進行が遅く、したがって、大量生産には費用がかかりすぎる。
【０００７】
一例として、たとえば、ＦＯＴＵＲＡＮ（商標登録）など光構造化可能なガラスを使用することも知られている。しかし、この種のガラスは、極めて高価である。
レーザを使用して、正確な構造をガラス上に作製することもできるが、この技術もやはり進行が非常に遅く、同様に大量生産には費用がかかりすぎる。
【０００８】
さらに、研削や研磨などの様々な機械加工法が知られているが、一般に、そのような方法では、他の方法で達成できる正確さおよび精密さを達成することができない。
【特許文献１】独国特許出願ＤＥ  ２０２  ０５  ８３０．１
【特許文献２】独国特許出願ＤＥ  １０２  ２２  ９６４．３
【特許文献３】独国特許出願ＤＥ  １０２  ２２  ６０９．１
【特許文献４】独国特許出願ＤＥ  １０２  ２２  ９５８．９
【特許文献５】独国特許出願ＤＥ  １０２  ５２  ７８７．３
【特許文献６】独国特許出願ＤＥ  １０３  ０１  ５５９．０
【特許文献７】独国実用新案Ｕ−２０２  ０５  ８３０．１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
したがって、本発明の一目的は、構造化された表面を有する製品を、簡単にかつ安価に作製できる方法を提供することである。
本発明の他の目的は、正確かつ精密に位置決め可能な、および／または多様な構造化が可能な、構造化された表面を有する製品を作製する方法を提供することである。
【００１０】
本発明の他の目的は、ガラスまたはガラス状構造を有する材料に適しするが、そのような材料に限られず、構造化された、特に微細構造化された表面を有する製品を作製する方法を提供することである。
本発明の他の目的は、大量生産に適し、従来技術の欠点を避ける、または少なくとも減少させる、構造化された表面を有する製品の作製方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の目的は、独立請求項の主題を用いるのみで、驚くほど簡単に達成される。本発明の有利な改良形態は、下位請求項で定義される。
【００１２】
本発明は、予め定義された方法で構造化された表面を有する製品を作製するための、特に、たとえば、マイクロレンズおよび／またはマイクロチャネルなどの微細構造を、ガラス中にまたはガラスから作製するための、方法を提供する。この方法は、少なくとも、補助基板を用意する工程と、前記補助基板の少なくとも１つの面を構造化する工程と、第１材料の第１層を前記補助基板の構造化された面に付与させる工程とからなる。
【００１３】
本発明において、補助基板の構造化された表面は、必ずしも補助基板の実際の構造化された表面を意味すると理解すべきではなく、補助基板上に付与された層の構造化された表面をも含み得る。しかし、それにもかかわらず、補助基板を直接構造化してもよい（図４ａ、４ｂ、４ｃを参照のこと）。
【００１４】
補助基板の材料を構造化特性に基づいて選択して適合させることができるので、補助基板を、適切な場合は他の層と共に、構造画定要素として用いることは、本発明にとって極めて有利であることが分かっている。特に、この補助基板は、さらに除去され、したがって完成品の一部ではないので、必ずしも透明である必要はない。取り外し可能な補助基板は、適切な場合、再使用さえ可能であり、したがって、さらなる費用の削減に貢献することがある。
【００１５】
したがって、補助基板は、特に第１層または製品から、好ましくは第１層を付与させた後で、適切には、さらなる工程の後で、取り外されるかまたは除去される。言い換えれば、第１層は、構造化された表面を保持したまま、補助基板から取り外しまたは分離することができる。
【００１６】
したがって、特に、本発明による方法では、予め定義された形状に構造化された表面を有するネガマスクまたは鋳型を用意し、第１層中にネガマスクの構造化された表面のポジ型印象を作製するために、ネガマスク上に第１層を堆積させる。
【００１７】
第３の材料、特にガラス、ガラス状構造を有する材料、または別の特に透明な材料から作製された自立担体または製品基板を、第１層に付与させることが好ましい。
基板、特に製品基板上に、構造化された層を作製するための、本発明による方法は、極めて驚くべき方法である点で明らかであり、これは、使用したネガ技術が、構造化された層が補助基板上で成長することを意味するので、従来の方法のように、層が製品基板から離れて成長していくのではなく、むしろ作製されるべき製品に関して、製品基板に向かって成長していくからである。
【００１８】
本発明による方法は、ガラス中に微細構造を作製することが、簡単、迅速に、安価にできるので、特に有利である。さらに、補助基板の表面が対応するネガ鋳型を画定して、層表面内に、非常に小さな、特に、たとえばマイクロレンズまたはマイクロチャネルなどの回折または屈折構造を作製することが可能である。
さらに、使用したネガ技術により、表面構造を正確に予め画定し、制御することができるので、均一な製品品質および高い表面品質を達成することができる。
【００１９】
第１材料は、ガラスまたはガラスに類似の材料であることが好ましく、それにより、上記で概説した利点を有する予め画定した形状に構造化されたガラス層を作製することが可能である。ガラス、ガラス類似材料または他の透明材料から作製した微細構造、たとえばマイクロレンズが、本発明によって提供されることは、ガラス繊維光学分野における巨大な範囲の用途への可能性を開くものである。
【００２０】
ガラスに類似の適切な層は、特に、ＣＶＤ（化学気相堆積）により堆積された、一例として、リンおよび／またはホウ素をドープしたＳｉＯ２層である。リンおよびホウ素は、気相から同様に堆積される。この種の層の利点は、リフロー温度がガラスの場合より低いことである。
【００２１】
本発明の、追加の、思いがけない成果は、本発明に従って構造化した製品が、マイクロ流体工学における利用に著しく適していることであることが分かった。この場合、マイクロチャネルを備えたガラス層は、高い化学的安定性を特徴とすることは、特に有利である。
ガラスは、熱的、機械的、および光学的性質に関する、高度の可変性を特徴としている。
【００２２】
第１層またはガラス層を補助基板上に堆積させること、特に蒸着被覆により堆積させることが特に好ましい。電子ビーム蒸着被覆法またはスパッタリング法が特に適していることが判明している。これに関連して、蒸着被覆ガラス、たとえば、Ｓｃｈｏｔｔ製の蒸着被覆ガラス８３２９を、真空チャンバ中で電子ビームにより、蒸発するまで加熱し、その蒸気を補助基板上に析出させ、ガラス化させることが好ましい。
【００２３】
この点については、同一出願人の名前で出願された、
２００２年４月１５日出願のＤＥ  ２０２  ０５  ８３０．１；
２００２年５月２３日出願のＤＥ  １０２  ２２  ９６４．３；
２００２年５月２３日出願のＤＥ  １０２  ２２  ６０９．１；
２００２年５月２３日出願のＤＥ  １０２  ２２  ９５８．９；
２００２年１１月１３日出願のＤＥ  １０２  ５２  ７８７．３；
２００２年１月１６日出願のＤＥ  １０３  ０１  ５５９．０；
をも参照されたい。これらの出願の開示を参照によりここに明白に本明細書に組み込む。
【００２４】
以下のプロセスパラメータは、ガラスの連続層の付与に有利である。
基板の表面粗さ：        ＜５０μｍ
蒸着中のバイアス温度    ほぼ１００℃
蒸着中の気圧：          １０−４ミリバール
第１層の蒸着被覆による堆積または付与は、プラズマイオン堆積（ＰＩＡＤ）により実施することが有利である。この場合は、さらにイオンビームを、被覆すべき基板上に向ける。イオンビームは、プラズマ源により、たとえば適切な気体のイオン化により発生させることができる。プラズマは、層をさらに緻密化し、基板表面にゆるく接着している粒子を引き離す働きがある。このため、特に緻密な、欠点の少ない層が堆積される。
【００２５】
本発明の好ましい改良形態によれば、第１層を付与または堆積させた後、たとえば化学的におよび／または機械的に平坦化させる。この目的に適した方法には、ガラス層の湿式化学的エッチングあるいは切削および／または研磨が含まれる。この場合、製品基板は平坦化の後で付与させることが好ましい。
【００２６】
特に自立しており、製品に安定性を付与する製品基板は、特に平坦化された第１層またはガラス層に付与させることが好ましい。この場合、製品基板は、たとえば、第１層に対して陽極接合させる。陽極接合は、製造される製品が高い化学的負荷を受けることができるという利点を有する。
【００２７】
その代わりに、またはそれに加えて、製品基板は、第１層に接着結合させる。特にこの場合は、接着剤が表面の凹凸を補償することができるので、有利にも平坦化を省略することができる。この例では、平坦化は、いわば接着剤によって行われる。この単純な実施形態は、特に、非光学製品、たとえばマイクロ流体工学用の製品に適している。使用する接着剤は、たとえば、エポキシ樹脂、特に透明なエポキシ樹脂である。
【００２８】
陽極接合およびエポキシ樹脂を使用した接着結合中に、陽極接合またはエポキシ樹脂によって実施された、製品基板、第１層またはガラス層および接合層を含む、固定された永続性のあるサンドイッチ状の複合材料が、補助基板を除去した後に、本発明による方法によって製造可能なまたは製造された中間または最終製品として得られる。
【００２９】
特に、製品基板および／または第１層は透明であるので、複合材料は、光に対して、好ましくは可視および赤外域で、特に透過性または透明性を有する。換言すると、本発明により、光学構成部品、たとえば屈折または回折性複合材素子が作製される。したがって、本発明を利用して、たとえば、マイクロレンズアレイ全体を作製することができる。
【００３０】
その代わりにまたはそれに加えて、たとえば反射防止被覆および／または赤外吸収層などのさらなる層を、特に平坦化した第１層に、すなわち第１層と製品基板との間に、付与させることが好ましい。しかし、この種の１つまたは複数の層は、製品基板の第１層とは反対の側で、製品基板に付与させることもできる。このようにして、さらなる光学構成部品が一体化される。
【００３１】
本発明の好ましい実施形態によれば、補助基板は、第２材料から作製された自立担体を含むか、またはそのような材料からなる。使用する第２材料は、好ましくはガラスではなく、特に半導体材料、たとえばシリコン、および／またはセラミックスおよび／または金属、たとえばアルミニウムおよび／または金属合金である。
【００３２】
本発明のさらなる発展形態によれば、補助基板、より正確には第２材料は、直接構造化され、したがって、必ずしもさらなる層を付与させる必要はないが、ガラス層の堆積に先立って、さらなる層を付与させてもよい。特にこの改良形態においては、構造化工程の前に、あるいは適切な場合は構造化工程の後でも、補助基板を、特に化学的または機械的手段により、たとえば平面ラッピングにより平坦化する。
【００３３】
ガラス層を堆積した後で、ガラス構造を露出させるために、補助基板、特に第２材料を、実質上完全にまたは少なくとも部分的にエッチング除去することが好ましい。一例として、シリコン補助基板の場合は、そのシリコン補助基板を、水酸化カリウム（ＫＯＨ）により化学的に溶解させる。
【００３４】
上述の実施形態の代わりにまたはそれに加えて、さらなる実施形態によれば、補助基板は、第２材料から作製された自立担体と担体に付与させた構造化層を含む。この場合は、担体ではなく構造化層の方を、構造化することが好ましい。
【００３５】
構造化層は、特にレジストまたはフォトレジストを含むか、またはそれからなる。特にアナログ構造、たとえばレンズを作製するために、グレースケールのレジストを使用する。ガラス層の堆積後、構造化層を、特に化学的に溶解させることにより、完全にまたは少なくとも部分的にエッチング除去する。
【００３６】
本発明の好ましい改良形態によれば、少なくとも１種または複数の中間層を、担体と構造層の間に配置する。１層または複数の中間層は、好ましくはレジストを含むか、またはレジストからなる。特に、中間層のレジストと構造層のレジストは異なる材料でできているので、それらのレジストを選択的にエッチング除去することができる。
【００３７】
特に好ましい実施形態では、補助基板または構造層を、リソグラフィ手段により構造化する。しかし、その代わりにまたはそれに加えて、たとえば、精密なマスタを用いて機械的に、特にフィルムまたは箔にプレス加工することにより、構造化することも可能である。この単純な方法によってさえ、マイクロメートル範囲の正確さを達成することが可能である。
【００３８】
正確さに関する要求が比較的低い構造では、構造化を、たとえば、スクリーン印刷によって行うことができる場合がある。
予め構造化されたまたは微細構造化されたフィルムまたは箔を、補助基板に付与または接着接合させることは、特に簡単であり、したがって好ましい。
さらに、本発明は、２００２年４月１５日出願の独国実用新案出願Ｕ−２０２  ０５  ８３０．１、および２００２年５月２３日出願の独国特許出願ＤＥ−１０２  ２２  ６０９．１に記載されている発明にも関係する。したがって、上記で参照した２つの出願の内容を、参照により、ここに本発明の開示の主題に完全に組み込む。
以下の文章で、本発明を、例示的な実施形態に基づき、図面を参照してより詳細に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
以下の内容は、一例として、本発明の６つの実施形態を示す。様々な実施形態の特徴を互いに組み合わせることが可能である。
【００４０】
図面は、対応する作製段階における製品の断面図を示す。分かりやすいように、同一または類似の作製段階を示す図は、同一の文字で示し、したがって、図の番号付けでは、いくつかの文字が省略してある。図中で同一または類似の部分には、同じ参照記号が付けてある。
【実施例１】
【００４１】
図１ａは、シリコンから作製した補助基板１０を示す。
図１ｂに示す次の工程に従って、フォトレジスト、より具体的にはグレースケールレジストの層２０を、基板１０の上面１０ａに付与させる。グレースケールレジストは、アナログ構造を作製することも可能だという利点を有する。
【００４２】
図１ｃに示すように、グレースケールレジスト２０には、グレースケールリソグラフィにより構造２１〜２４が付与される。構造２１および２２は、２つの凸レンズのネガ鋳型として設計された２つの回転対称な窪みを表す。構造２３は、三角形構造のネガ鋳型であり、構造２４は、四角形のバイナリ回折構造のネガ鋳型を表す。
【００４３】
図１ｄに示すように、第１層またはガラス層３０を、ＰＶＤ（物理的気相堆積）によりレジスト２０の上面２０ａ上に堆積させる。この例では、ショットガラス（Ｓｃｈｏｔｔ  Ｇｌａｓ）製の蒸着被覆ガラス８３２９を、ガラス層３０の材料として用いる。しかし、その代わりに、蒸着被覆に適した、実質上どんなガラスも使用することができる。しかし、たとえば、Ａｌ２Ｏ３またはＳｉＯ２などガラス以外の材料を堆積させることも可能である。
【００４４】
図１ｄに示したように、ガラス層３０の凹凸のある表面３０ａを滑らかにするために、この表面を平坦化する。
この例示的な実施形態では、ガラス層３０の補助基板１０から離れた側３０ａを研削および研磨することにより、平坦化を行う。その結果、ガラス層３０は、滑らかに研磨された表面３０ｂを得る。平坦化工程後の結果を、図１ｅに示す。
【００４５】
図１ｆに示すように、補助基板１０と同一ではない製品基板５０を、その表面３０ｂでガラス層３０と陽極接合させる。この接合は、図１ｆに参照番号４０で示されている。
【００４６】
使用する製品基板５０は、たとえば、機械引き板ガラス、特にＳｃｈｏｔｔ製のＤ２６３である。特別の用途に応じて、無アルカリガラス、たとえばＳｃｈｏｔｔ製のＡＦ４５、ＡＦ３７が有利なこともある。あるいは、フロートガラス、たとえば、「イエナガラス（Ｊｅｎａｅｒ  Ｇｌａｓ）」の商品名で知られる、Ｓｃｈｏｔｔ製のＢｏｒｏｆｌｏａｔ３３を使用する。製品基板５０は自立しており、作製される製品を安定化するのに役立ち、したがって、この例では、ガラス層３０は自立していないが、必要なら自立させることもできる。
【００４７】
次いで、グレースケールレジストをエッチング除去することによって、補助基板１０およびグレースケールレジスト２０を除去する。図１ｇに示すように、残ったものは、製品基板５０と、ガラス層またはガラス構造３０と、陽極接合４０だけである。ガラス層３０は、ネガ構造２１〜２４と相補のポジ構造３１〜３４を有する。このポジ構造は、直径ほぼ１ｍｍの回転対称な２枚の凸レンズ３１および３２、三角形の突起部３３および四角形の構造３４を含む。構造３３および３４は、図面の平面に対して垂直に延びている。しかし、本発明による方法を使用して、ガラス層３０中に、他のほぼどんな二元（２種類からなる）および非二元構造も作製できることは、当業者には明らかであろう。特に、５００μｍ、２００μｍ、１００μｍ、５０μｍ、２０μｍまたは１０μｍより小さな構造を作製することができる。
【００４８】
したがって、図１ｇに示した製品は、すでに微細構造化された表面を有する光学的に透明な製品を表す。しかし、この例示的な実施形態によれば、２つのまたは両面が構造化された表面を有する製品を得るために、図１ｈおよび１ｉに示すように、この製品をさらに加工する。
【００４９】
図１ｈを参照すると、反射防止コーティング６０が、製品基板５０の、ガラス層３０から離れた側の上面５０ａに付与されている。その代わりにまたはそれに加えて、たとえば、赤外吸収層および／またはさらなる光学的層を付与させることもできる。
【００５０】
図１ｉに、第２の構造化されたガラス層が、陽極結合７０により反射防止コーティング６０に付与されていることを示す。この第２の構造化されたガラス層８０は、第１の構造化されたガラス層３０と同じ方法を用いて作製する。この場合、図１ｅに対応する段階で、第２の構造化されたガラス層８０を関連するフォトレジストおよび補助基板（図示せず）と一緒に反射防止コーティング７０に付与させ、その後第２ガラス層８０に関連するフォトレジストおよび補助基板（図示せず）をエッチング除去するだけにするのが有利なこともある。
【００５１】
あるいは、補助基板１０およびフォトレジスト２０を第１の構造化されたガラス層３０からエッチング除去する前に、すなわち図１ｆに示した段階で、第２の構造化されたガラス層８０を製品基板５０に付与させることもでき、適切な場合、反射防止コーティング６０および／またはさらなる層の組み込みも実施してもよい。この手順は、第１および第２の構造化されたガラス層３０、８０に関連するフォトレジストおよび補助基板を、同時にエッチング除去できるという利点を有する。
【実施例２】
【００５２】
図２ｆに、陽極接合ではなくエポキシ樹脂層４１によって接着結合された製品を示す。その他の点では、図２ｆに示す段階までは、製品は、図１ａ〜１ｄに示した工程と同様の方法で作製されている。
【００５３】
したがって、製品基板または担体５０を接着接合する際の出発点は、ガラス層３０を平坦化する工程にかける前の製品である。製品基板５０を、エポキシ樹脂により凹凸のあるガラス層３０と接着結合させる。図２ｆに見られるように、エポキシ樹脂４１は、ガラス層３０の凸凹を補償する。
図２ｇを参照すると、補助基板１０およびフォトレジスト２０を、第１実施形態の場合と同様に、エッチング除去する。
【００５４】
図２ｇに示した製品１は、二元構造３４の代わりに、さらなる三角形の二元構造３５を備えているので、図１ｄに示した製品とは異なる。０．１〜２μｌの範囲の容積を持つマイクロチャネル３６が、図面の平面に垂直に延びる２つの三角形構造３３と３５の間に形成される。したがって、製品１は、特にガラスが生物学的中性であるという理由から、マイクロ流体工学用に、たとえば、ＤＮＡプロセッサとして知られるものに、大変適している。
【００５５】
本発明の第２実施形態による製品１は、図２ｇに示したように、接合層または接着層４１が両面とも平坦でないので、構造化されたガラス層３０および製品基板５０の屈折率と類似の屈折率を有するエポキシ樹脂を使用するのが有利であることが分かっている。
【００５６】
溶媒を含まず、屈折率がｎ＝１．５である、１成分のＵＶ接着剤をベースにした光学エポキシ接着剤、たとえば、Ｄｅｌｏ製の「Ｄｅｌｏ  Ｋａｔｉｏｂｏｎｄ  ４６５３」が、エポキシ樹脂４１として使用するのに特に適していることが分かっている。
【００５７】
この場合は、屈折率を下記のごとく選択する。
製品基板５０          ガラスＡＦ４５                            ｎ＝１．５２
エポキシ樹脂層４１    Ｄｅｌｏ  Ｋａｔｉｏｂｏｎｄ  ４６５３    ｎ＝１．５０
ガラス層３０          蒸着被覆ガラス８３２９                    ｎ＝１．４７
Ｂｏｒｏｆｌｏａｔ３３（ｎ＝１．４７）またはＤ２６３（ｎ＝１．５２）を製品基板５０の材料として使用する場合は、屈折率差が小さいので、同じエポキシ樹脂を使用してもうまく機能する。他のガラスを、ガラス層３０または製品基板５０として使用する場合は、それに対応する屈折率を有するエポキシ樹脂を選択する。屈折率が１．３〜１．７のエポキシ樹脂が、この目的に利用できる。
【実施例３】
【００５８】
図３ａ〜ｆには、二元構造のみを有する本発明の第３の実施形態に従った、本発明による製品の作製を示す。
まず、シリコンから作製された自立補助基板１０を用意する（図３ａ）。次に、第１中間層１５を補助基板１０に付与させる。中間層１５は、フォトレジストまたは非感光性の、たとえばプラスチック材料から作製した単純な中間層でよい。
【００５９】
フォトレジスト層２０を中間層１５に付与させ、たとえば、フォトリソグラフィによって二元型に構造化する。その結果を図３ｃに示す。
次いで、ガラス層３０を、蒸着被覆により付与させる（図３ｄ）。ガラス層３０を平坦化し、平坦化したガラス層３０に、製品基板５０を陽極接合する（図３ｅ）。
【００６０】
次に、補助基板、中間層１５およびフォトレジスト層２０をエッチング除去し、ガラス層３０の構造化された表面３０ｃをむき出しにすると、その結果、光学製品１（図３ｆ）が得られる。
【００６１】
この場合は、蒸着被覆ガラス３０が補助基板１０に接着結合するのを、中間層１５が妨げている。したがって、上記の実施形態は、グレースケールレジストを使用しない二元構造を作製するのに特に有利である。
【実施例４】
【００６２】
次に図４ａを参照すると、本発明の第５実施形態に従った、本発明による製品を作製するために、補助基板１０を用意する。補助基板１０は、研磨されたシリコンウェハである。
【００６３】
次に図４ｃを参照すると、二元ネガ構造１０ａを、補助基板１０中に、すなわちシリコン中に、湿式化学的エッチングにより直接作製する。
次いで、ガラス層３０を蒸着被覆により付与させ、製品を他の実施形態の通りにさらに加工する。
この例示的な実施形態では、補助基板１０、より具体的にはシリコンを、構造化された表面３０ｃをむき出しにするために、ＫＯＨ溶液を用いて溶解させる。
【実施例５】
【００６４】
図５ｆに、図３ｆに対応する段階の、わずかに異なる構造化された表面３０ｃを有する、第４実施形態に従った、本発明による製品を示す。ガラス層３０の表面３０ｃは、中央窪み３５および外側の端に突起部３６を有する。
【００６５】
次に図５ｇを参照すると、製品１上のガラス層３０の突起部３６の下側の面は、第２の陽極接合７０により、第２の考案基板８１に接合されている。このため、ＭＥＭＳ構造（ｍｉｃｒｏ−ｅｌｅｃｔｒｏ−ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  ｓｙｓｔｅｍ）８２の周囲に中央空洞３５ができるが、これはこの工程により内部に封じ込められる。
【実施例６】
【００６６】
図６ａに、一例として、３Ｍ社のロール状のものが販売されている、エンボス加工され予め構造化されたプラスチックフィルム２５を示す。
予め構造化されたフィルム２５を、たとえば、接着結合により補助基板１０に付与させる（図６ｄ）。次いで、ガラス層３０を、蒸着被覆により、プラスチックフィルム２５の構造化された表面に付与させる。
【００６７】
次に図６ｆを参照すると、ガラス層３０を研削し、製品基板５０に陽極接合させる。次いで、補助基板１０およびプラスチックフィルム２５を、たとえば、エッチングまたはその他の方法で引きはがして、除去する。これで、ガラス担体５０中で構造化されたガラス層３０の形に、一方の面が構造化された表面を有する、完全に透明な製品１が作製される。以下の文章では、蒸着被覆によって堆積させたガラス８３２９から形成されたガラス層について実施した様々な試験の結果について述べる。
【００６８】
図７に、計数率をスパッタリング時間の関数としてプロットして、ＴＯＦ−ＳＩＭＳ測定の結果を示す。この測定は、ガラス層中の元素濃度プロフィルを特徴付けるものである。このガラス層では、層の厚さの一定性が１％未満であることが測定から分かった。
【００６９】
図８に、本発明に従って、ガラス８３２９から作製したガラス構造を示す。
さらに、ガラス８３２９から作製したコピープロテクト層の耐漏洩性試験を、以下のように行った。
【００７０】
シリコンウェハにエッチングストップマスクを設けた。図９に示すように、ウェハ９７を、９つの穴領域９８（１ｃｍ×１ｃｍ）に分割した。領域内の個々の穴の間隔を、列から列へ以下のように変化させた。
第１列：１ｍｍの穴間隔
第２列：０．５ｍｍの穴間隔
第３列：０．２ｍｍの穴間隔
正方形の穴９９はすべて、一辺の長さが１５μｍである。
【００７１】
ウェハの構造化されていない背面を、厚さ８μｍ（試料Ａ）または１８μｍ（試料Ｂ）のガラス８３２９の層で被覆した後、ウェハを、穴あき表面内で、ガラスに到達するまでドライエッチングした。エッチングが成功したことを、透過光顕微鏡下でうまく観測することができた。
【００７２】
１８個すべての測定領域で、ヘリウム漏洩試験による漏れ率は、１０−８ｍｂａｒ１／ｓｅｃ未満であった。
それぞれの測定領域で測定している間に、ウェハはかなり曲がったにもかかわらず、ガラス層領域でのガラスの強度が高いことは、驚くべきである。２００℃でコンディションニングした後でも、ガラス構造は何ら変化しなかった。
さらに、ＤＩＮ／ＩＳＯに従って、ガラス層の耐久性測定を実施した。結果を表１に示す。
【００７３】
【表１】
2005527459.tif 000003
【００７４】
上記の実施形態は、例として理解すべきであること、および本発明は、これらの例に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなしに、多くの方法で変更できることが、当業者には明白であろう。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１ａ】本発明の第１実施例に従った、本発明による製品の作製を示す図である。
【図１ｂ】本発明の第１実施例に従った、本発明による製品の作製を示す図である。
【図１ｃ】本発明の第１実施例に従った、本発明による製品の作製を示す図である。
【図１ｄ】本発明の第１実施例に従った、本発明による製品の作製を示す図である。
【図１ｅ】本発明の第１実施例に従った、本発明による製品の作製を示す図である。
【図１ｆ】本発明の第１実施例に従った、本発明による製品の作製を示す図である。
【図１ｇ】本発明の第１実施例に従った、本発明による製品の作製を示す図である。
【図１ｈ】本発明の第１実施例に従った、本発明による製品の作製を示す図である。
【図１ｉ】本発明の第１実施例に従った、本発明による製品の作製を示す図である。
【図２ｆ】本発明の第２実施例に従った、本発明による製品の作製を示す図である。
【図２ｇ】本発明の第２実施例に従った、本発明による製品の作製を示す図である。
【図３ａ】本発明の第３実施例に従った、本発明による製品の作製を示す図である。
【図３ｂ】本発明の第３実施例に従った、本発明による製品の作製を示す図である。
【図３ｃ】本発明の第３実施例に従った、本発明による製品の作製を示す図である。
【図３ｄ】本発明の第３実施例に従った、本発明による製品の作製を示す図である。
【図３ｅ】本発明の第３実施例に従った、本発明による製品の作製を示す図である。
【図３ｆ】本発明の第３実施例に従った、本発明による製品の作製を示す図である。
【図４ａ】本発明の第４実施例に従った、本発明による製品の作製を示す図である。
【図４ｃ】本発明の第４実施例に従った、本発明による製品の作製を示す図である。
【図４ｄ】本発明の第４実施例に従った、本発明による製品の作製を示す図である。
【図５ｆ】本発明の第５実施例に従った、本発明による製品の作製を示す図である。
【図５ｇ】本発明の第５実施例に従った、本発明による製品の作製を示す図である。
【図６ａ】本発明の第６実施例に従った、本発明による製品の作製を示す図である。
【図６ｄ】本発明の第６実施例に従った、本発明による製品の作製を示す図である。
【図６ｆ】本発明の第６実施例に従った、本発明による製品の作製を示す図である。
【図７】ＴＯＦ−ＳＩＭＳ（飛行時間二次イオン質量分析）測定の結果を示す図である。
【図８】顕微鏡像の写真を示す図である。
【図９】耐漏洩性試験用の穴あきマスクを有するウェハを図式的に示す図である。
【図１ａ】
2005527459.tif 000004
【図１ｂ】
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【図１ｃ】
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【図１ｄ】
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【図１ｅ】
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【図１ｆ】
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【図１ｇ】
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【図１ｈ】
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【図１ｉ】
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【図２ｆ】
2005527459.tif 000013
【図２ｇ】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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【図３ｄ】
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【図３ｅ】
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【図３ｆ】
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【図４ａ】
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【図４ｃ】
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【図４ｄ】
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【図５ｆ】
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【図５ｇ】
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【図６ａ】
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【図６ｄ】
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【図６ｆ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【手続補正書】
【提出日】平成16年12月21日(2004.12.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
屈折または回折構造を形成するための構造化された表面（３０ｃ）を有する製品（１）を作製するための、特に、ガラス中に微細構造（３１、３２、３３、３４、３５、３６）を作りだすための方法であって、少なくとも、
構造化された表面（２０ａ）を有する補助基板（１０、２０）を用意し、前記補助基板（１０、２０）の前記構造化された表面（２０ａ）が対応するネガ鋳型を画定する工程と、
第１材料の第１層（３０）を前記構造化された表面（２０ａ）に付与させる工程と
からなる方法。
【請求項２】
前記補助基板（１０、２０）を除去することをも含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１材料（３０）が、ガラスまたはガラスに類似した材料からなる、請求項１または２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４】
前記第１層（３０）を付与させる工程が堆積操作からなる、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記第１材料（３０）を、前記補助基板（１０、２０）の前記構造化された表面（２０ａ）に堆積するために、スパッタリングまたは蒸着させる、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記第１層（３０）を、蒸着被覆により付与させる、特にプラズマイオン堆積により堆積させる、請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
補助基板（１０、２０）の構造化された表面（２０ａ）が、光学レンズまたはチャネルのネガ鋳型（２１、２２、２３、２４）を画定する、請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記第１層（３０）を平坦化する（３０ｂ）、請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
製品基板（５０）を付与させる、請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
ガラスまたはガラスに類似した材料からなる製品基板（５０）を付与させる、請求項１〜９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
製品基板（５０）を、前記第１層（３０）に接着結合する（４１）、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
製品基板（５０）を、前記第１層（３０）に陽極接合する（４０）、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
前記補助基板が第２材料から作製された自立担体（１０）からなり、前記第２材料が直接構造化される、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
構造化工程に先立って、前記補助基板（１０）を平坦化する、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
前記補助基板（１０、２０）が、少なくとも部分的にエッチング除去される、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６】
前記補助基板が第２材料から作製された担体（１０）からなり、構造化層（２０）が前記担体に付与され、前記構造化層が構造化される、請求項１〜１５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１７】
前記構造化層（２０）が、予め構造化されたフィルムまたは箔（２５）からなる、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
中間層（１５）が、前記担体（１０）と前記構造化層（２０）の間に付与される、請求項１６または１７に記載の方法。
【請求項１９】
フォトレジストまたはグレースケールレジストからなる構造化層（２０）が付与される、請求項１〜１８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２０】
前記構造化工程が、リソグラフィ法または機械的プレス操作からなる、請求項１〜１９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２１】
構造化された表面（３０ｃ）を有する製品（１）を作製するための、特にガラス中に微細構造（３１、３２、３３、３４、３５、３６）を作るための、および特に、請求項１〜２０のいずれか１項に記載の方法であって、少なくとも、
構造化された表面（２０ａ）を有するネガマスク（１０、２０）を用意する工程と、
第１層（３０）中に前記ネガマスクの前記構造化された表面（２０ａ）のポジティブ印象（３０ｃ）を作るために、前記ネガマスク上に第１材料の前記第１層（３０）を堆積する工程と
からなる方法。
【請求項２２】
構造化された表面（３０ｃ）を有する製品基板（５０）からなる製品（１）を作製するための、特にガラス中に微細構造（３１、３２、３３、３４、３５、３６）を作るための、および特に請求項１〜２１のいずれか１項に記載の方法であって、少なくとも、
前記製品基板（５０）を用意する工程と、
第１材料の第１層（３０）を堆積する工程とからなり、
前記第１層は、作製される製品に関して前記製品基板（５０）の方向に成長する方法。
【請求項２３】
中間製品、特に請求項１〜２２のいずれか１項に記載の方法によって作製可能な中間製品であって、
補助基板（１０、２０）と、前記補助基板（１０、２０）に接合された第１材料の第１層（３０）とからなり、前記第１層（３０）は、前記補助基板（１０、２０）に向いている構造化された表面（３０ｃ）を有し、前記第１層（３０）は、前記構造化された表面を保持したまま、前記補助基板（１０、２０）から取り外すことができる中間製品。
【請求項２４】
請求項１〜２２のいずれか１項に記載の方法によって作製可能な、構造化された表面（３０ｃ）を有する製品（１）。
【請求項２５】
構造化された表面（３０ｃ）を有する製品（１）、特に請求項１〜２２のいずれか１項に記載の方法によって作製可能な製品であって、
第３の材料から作製された製品基板（５０）と、構造化された表面（３０ｃ）を有する第１材料の第１層（３０）とからなり、前記第１層（３０）は前記製品基板（５０）に固定して付与されている製品。
【請求項２６】
前記製品基板（５０）および前記第１層（３０）が透明である、請求項２３〜２５のいずれか１項に記載の製品（１）。
【請求項２７】
前記第１層（３０）および前記製品基板（５０）が、ガラスまたはガラスに類似した材料からなる、請求項２３〜２６のいずれか１項に記載の製品（１）。
【請求項２８】
前記第１層（３０）が、堆積により作製された層からなる、請求項２３〜２７のいずれか１項に記載の製品（１）。
【請求項２９】
前記第１層（３０）が、スパッタリングまたは蒸着により作製された層からなる、請求項２３〜２８のいずれか１項に記載の製品（１）。
【請求項３０】
前記第１層（３０）が、蒸着被覆により付与された、特にプラズマイオン堆積により堆積された、請求項２３〜２９のいずれか１項に記載の製品（１）。
【請求項３１】
前記第１層（３０）の構造化された表面（３０ｃ）が、光学レンズ（３１、３２）またはチャネルを画定する、請求項２３〜３０のいずれか１項に記載の製品（１）。
【請求項３２】
前記第１層（３０）が、構造化された表面の反対側の面で平坦化されている（３０ｂ）、請求項２３〜３１のいずれか１項に記載の製品（１）。
【請求項３３】
前記第１層および製品基板（５０）が、互いに接着結合されている（４１）、請求項２３〜３２のいずれか１項に記載の製品（１）。
【請求項３４】
前記第１層（３０）および前記製品基板（５０）が、陽極接合されている（４０）、請求項２３〜３３いずれか１項に記載の製品（１）。
【国際調査報告】
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2005527459.tif 000034
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2005527459.tif 000039
2005527459.tif 000040
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