(57)【要約】【課題】微細パターンを有し且つガラスに対して溶解を示さない特定溶媒に溶解可能な特定材料からなるレプリカに対し、当該レプリカの微細パターン上に塗布される部品形成材料の膜厚のウェーファー面内均一性を高め、製品信頼性の向上及び生産性向上を可能とする微細パターンを有する薄膜状部品の製造方法及び装置、液晶装置の製造方法を提供する。【解決手段】微細パターンを有し、且つヒートレスガラス材料に対して溶解性を示さない特定溶媒に溶解可能な特定材料からなるレプリカ２０と、レプリカ２０に対して所定間隔をおいて平行に対向配置される支持基板２１との間の部品形成空間２８にヒートレスガラス材料を注入する注入工程と、レプリカ２０及び支持基板２１を回転させる回転工程と、ヒートレスガラス材料を硬化する硬化工程と、レプリカ２０を特定溶媒により溶解させる溶解工程と、を含む。【選択図】図１
2007331954.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
微細パターンを有し、且つ部品成形材料に対して溶解性を示さない特定溶媒に溶解可能な特定材料からなるレプリカと、該レプリカに対して所定間隔をおいて平行に対向配置される支持基板との間の隙間に前記部品成形材料を注入する注入工程と、
前記部品成形材料を硬化させる硬化工程と、
前記レプリカを前記特定溶媒により溶解させる溶解工程と、を含むことを特徴とする微細パターンを有する薄膜状部品の製造方法。
【請求項２】
前記隙間に前記部品形成材料が注入された前後に前記レプリカ及び前記支持基板を回転状態にして前記部品材料を前記支持基板に沿って拡散させることを特徴とする請求項１記載の薄膜状部品の製造方法。
【請求項３】
前記レプリカ或いは前記支持基板のいずれか一方には、前記レプリカ及び前記支持基板の間隔を規制する支持部が配置されていることを特徴とする請求項１又は２記載の微細パターンを有する薄膜状部品の製造方法。
【請求項４】
微細パターンを有し、且つ部品成形材料に対して溶解性を示さない特定溶媒に溶解可能な特定材料からなるレプリカ、及び該レプリカに対して所定間隔をおいて平行に対向配置される支持基板を挟持する一対のステージと、前記レプリカ及び前記支持基板間の隙間に前記部品成形材料を注入する注入手段と、から構成されることを特徴とする微細パターンを有する薄膜状部品の製造装置。
【請求項５】
前記隙間に前記部品形成材料が注入された前後に、前記レプリカ及び前記支持基板を回転状態にして前記部品形成材料を前記支持基板に沿って拡散させることを特徴とする請求項４記載の薄膜状部品の製造装置。
【請求項６】
前記レプリカ及び前記支持基板の間隔を規制する間隔規制部材が設けられることを特徴とする請求項４又は５記載の製造装置。
【請求項７】
一対の基板間に液晶層を挟持してなる液晶装置の製造方法であって、
前記基板の内面側に、微細パターンを有する薄膜状部品からなる配向膜を形成する配向膜形成工程を含み、
該配向膜形成工程は、部品成形材料に対して溶解性を示さない特定溶媒に溶解可能な特定材料からなり且つ微細パターンを有するレプリカと、該レプリカに対して所定間隔をおいて平行に対向配置される支持基板とを用い、前記レプリカ及び前記支持基板間に部品成形材料を注入する注入工程と、
前記注入した部品形成材料を硬化する硬化工程と、
前記レプリカを前記特定溶媒により溶解させる溶解工程と、を含むことを特徴とする液晶装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細パターンを有する薄膜状部品の製造方法及び装置、液晶装置の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、表面に微細なパターンを有するガラス部品は、光学素子として例えば液晶配向膜・光ディスク用回折格子等への応用面においてますます重要度を増している。形状形成の容易さ（即ちコスト）では樹脂を材料とする方法（例えば射出成型法やナノインプリント法）が優るものの、形状の精度・安定性（耐熱性・耐薬品性・耐光性）においてガラスを材料とするものの方が格段に優れており、従ってガラスを材料とし、かつ低コストで形状を付与出来る製造方法が待ち望まれていた。
【０００３】
上記に鑑み、本発明者は、何らかの溶媒（例えば、水）に可溶な樹脂（例えば、ＰＶＡ：ポリビニルアルコール）を用いて、表面に微細パターンを形成済みのレプリカ上へヒートレスガラス（ＨＬＧ）をスピンコートで塗布して固化させた後にレプリカを水溶除去することにより、通常のナノインプリント法で発生する型の摩耗・破損の問題を回避しつつ、高い安定性を持ったガラス質の微細パターンを低コストで形成する製造方法を既に提案している。
【０００４】
特許文献１には、射出成形された成形ディスク基板を高速で回転させ、その回転による遠心力で成形ディスク基板の反りの低減と冷却を行う方法が開示されている。
【０００５】
特許文献２には、射出成形して得られた成形ディスク基板を、その成形ディスク基板が固化しない内に高速回転させると共に、成形ディスク基板が回転しているときにその成形ディスク基板の下面に沿って放射外方向に気体を流し、成形ディスク基板が固化した後に回転停止する方法が開示されている。
上記した特許文献１，２によれば、樹脂材料を射出成形した後に、基板自体を回転させることにより、ＤＶＤ等の光ディスク支持基板の製造時における反りを低減することができる。
【特許文献１】特開２００２−３５８６９５号公報
【特許文献２】特開２００３−１７３５８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明者が提案済みの製造方法により、ＣＤ・ＤＶＤ等を読み取るために使われる光ピックアップ向けの部品として例えば３ビーム用回折格子を製造する場合には、透過波面収差をλ／１０以下に抑える事が必要とされる。波面収差が回折格子形成後のＨＬＧの膜厚の不均一性から発生すると仮定し使用波長を７８０ｎｍとすると、部品としての有効直径５ｍｍ中では膜厚の偏差は±８０ｎｍ以内に抑える必要があり、スピンコートを用いてウェーファー上への塗布を行う場合にはその回転条件等を最適化しても実現できないか、できたとしても最適化にかなり時間を要すると言う課題があった。
【０００７】
微細パターンを有する薄膜状部品の製造に際しては、薄膜の膜厚を精密に制御することが要求される場合がある。しかしながら、特許文献１，２は、基板の反りは低減できるものの、膜厚を均一化できるものではなかった。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、複雑な装置・機構等を用いることなく、かつ高いスループットや低コストと言った提案済みの製造方法の長所を減じることなくレプリカの微細パターン上に塗布される部品形成材料の膜厚のウェーファー面内均一性を高め、製品信頼性及び生産性を向上することを可能とする、微細パターンを有する薄膜状部品の製造方法及び装置、液晶装置の製造方法を提供することを目的とする。
また、前記製造方法ではＨＬＧ塗布後のレプリカを支持基板に押圧する際に気泡が混入しやすいという課題があったが、本発明はこれも同時に解決できる様に考慮されている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
光ディスク基板の場合、射出成形により形成されることを述べたが、微細パターンを備えた他の薄膜状部品の製造方法としては、通常、スピンコート法により製造されることが知られている。そして、本発明者は、何らかの溶媒（例えば、水）に可溶な樹脂（例えば、ＰＶＡ：ポリビニルアルコール）を用いて、表面に微細パターンを形成済みのレプリカ上へヒートレスガラス（ＨＬＧ）をスピンコートで塗布して固化させた後にレプリカを水溶除去することにより、通常のナノインプリントで発生する型の摩耗・破損の問題を回避しつつ、高い安定性を持ったガラス質の微細パターンを形成する製造方法を既に提案している。これに対して、本発明は、ウェーファーの面内均一性を高めることを目的としたものである。
【００１０】
本発明の微細パターンを有する薄膜状部品の製造方法は、上記課題を解決するために、微細パターンを有し、且つ部品成形材料に対して溶解性を示さない特定溶媒に溶解可能な特定材料からなるレプリカとレプリカに対して所定間隔をおいて平行に対向配置される支持基板と、の間の隙間に部品成形材料を注入する注入工程と、部品成形材料を硬化させる硬化工程と、レプリカを特定溶媒により溶解させる溶解工程と、を含むことを特徴とする。
【００１１】
本発明の製造方法によれば、例えば、互いに所定間隔をおいて平行に対向配置されるレプリカ及び支持基板間の隙間に部品形成材料を注入すると、部品形成材料がレプリカ及び支持基板間の隙間に沿って拡がるとともに、部品形成材料の表面張力によってこの隙間内を満たして隙間内の空気を排出することになる。この状態で部品形成材料を硬化させることにより、部品形成材料を挟持した状態でレプリカ及び支持基板が一体化する。そして、特定溶媒によりレプリカを溶解させることで、支持基板上に硬化した部品形成材料が形成され、このようにして、均一な膜厚を有する薄膜状部品が得られることになる。
したがって、簡単且つ容易に薄膜状部品の膜厚均一性を高めることができ、製品安定性の向上を図ることができる。また、大気圧下の作業であっても、薄膜状部品内に気泡を封入させることなく製造できるので、十分な耐久性を具備した薄膜状部品となるとともに、低コストで生産性を向上させることができる。
また、簡単且つ容易に所望とする微細パターンを有する薄膜状部品を形成することができるので、大幅なコストダウンを図ることが可能となる。
【００１２】
隙間に部品形成材料が注入された前後にレプリカ及び支持基板を回転状態にして部品材料を支持基板に沿って拡散させることも好ましい。
このような製造方法によれば、遠心力によって部品形成材料がレプリカ及び支持基板間の隙間に沿って迅速に拡がることになるので、部品形成材料の表面張力により隙間内を確実に満たした状態で硬化を行うことができる。
【００１３】
また、レプリカ或いは支持基板のいずれか一方には、レプリカ及び支持基板の間隔を規制する支持部が配置されていることが好ましい。
このような製造方法によれば、支持部によって、レプリカ及び支持基板間が所定間隔に規制されることから、レプリカ及び支持基板が平行度を保つように支持される。これにより、薄膜状部品の膜厚均一性を確保することができる。
【００１４】
本発明の製造装置は、微細パターンを有し、且つ部品成形材料に対して溶解性を示さない特定溶媒に溶解可能な特定材料からなるレプリカ、及びレプリカに対して所定間隔をおいて平行に対向配置される支持基板を挟持する一対のステージと、レプリカ及び支持基板間の隙間に部品成形材料を注入する注入手段と、レプリカ及び支持基板を回転可能にする回転手段と、から構成されることを特徴とする。
【００１５】
本発明の製造装置によれば、所定の間隔をおいて平行に対向配置されるレプリカ及び支持基板を、一対のステージにより挟持することでこれらを保持することができる。これにより、レプリカ及び支持基板間の隙間を均一に保持することができる。そのため、例えば、スピンコート法により配置支持基板及びレプリカ間の隙間に部品形成材料を配置する際、薄膜状部品の膜厚が不均一となることを解消でき、耐久性に優れた高性能の部品を製造することができる。
【００１６】
また、隙間に部品形成材料が注入された前後に、レプリカ及び支持基板を回転状態にして部品形成材料を支持基板に沿って拡散させることが好ましい。
このような構成によれば、レプリカ及び支持基板を回転状態とすることによって、遠心力が作用することから、部品形成材料を迅速且つ容易に拡散させることができる。
【００１７】
また、レプリカ及び支持基板の間隔を規制する間隔規制部材が設けられることが好ましい。
このような構成によれば、レプリカ及び支持基板の間隔を規制することができるので、所定の膜厚を有する薄膜状部品を形成することができる。
【００１８】
本発明の液晶装置の製造方法は、一対の基板間に液晶層を挟持してなる液晶装置の製造方法であって、基板の内面側に、微細パターンを有する薄膜状部品からなる配向膜を形成する配向膜形成工程を含み、配向膜形成工程は、部品成形材料に対して溶解性を示さない特定溶媒に溶解可能な特定材料からなり且つ微細パターンを有するレプリカと、レプリカに対して所定間隔をおいて平行に対向配置される支持基板とを用い、レプリカ及び支持基板間に部品成形材料を注入する注入工程と、注入した部品形成材料を硬化する硬化工程と、レプリカを特定溶媒により溶解させる溶解工程と、を含むことを特徴とする。
【００１９】
本発明の液晶装置の製造方法によれば、従来の有機材料による配向膜に比べて耐光性に優れた配向膜を備える液晶装置を提供することが可能となる。また、従来の無機配向膜の形成には斜め蒸着等の大型真空装置が必須であったが、本発明によれば製造コストが大幅に削減され、安価な液晶装置を提供することが可能となる。なお、この場合の配向膜は、微細パターンに沿って液晶分子を配向させるもので、微細パターンとしては、例えば幅１００ｎｍ程度の溝が略等間隔で形成された縞状パターンを使用する事が出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
（一実施形態）
以下、本発明の実施形態につき、図面を参照して説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
【００２１】
［薄膜状部品の製造方法］
図１〜図４は、本発明の薄膜状部品の製造方法の一実施形態として、微細パターン（微細パターン）を有したガラス部品（薄膜状部品）の製造方法について示す説明図である。なお、図１は部品製造装置の概略構成を示す側断面図である。また、図２はレプリカの側断面における要部拡大図であって、図３はガラス部品の概略構成を示す側断面図である。図４，５は、ガラス部品の製造方法についての一工程例を示す説明図である。
【００２２】
（製造装置）
まず、微細パターンを有したガラス部品を製造する部品製造装置の一実施例について、主に図１を参照しつつ説明する。
本実施形態の部品製造装置１０は、図１に示すように、上ステージ１１と下ステージ１２と、一対のステージ１１，１２を回転可能に支持する回転軸１４（回転手段）とから構成されている。上ステージ１１及び下ステージ１２は、互いに平行姿勢を保つように設置され、下ステージ１２に対して上ステージ１１が接離可能に平行移動するものである。そして、下ステージ１２上に、図２に示すような微細パターン３２を有したレプリカ２０（後述する）と、レプリカ２０に対して所定間隔をおいて対向配置される支持基板２１（後述する）とが載置され、上ステージ１１が支持基板２１に接することで、レプリカ２０及び支持基板２１を挟持する。
【００２３】
また、上ステージ１１には、レプリカ２０及び支持基板２１間に、図３に示すようなガラス部品２５を形成するヒートレスガラス材料を注入するための注入口１６（注入手段）が設けられている。この注入口１６は、上ステージ１１の略中央部分に形成され、上ステージ１１の厚さ方向を所定の孔径で貫通している。
【００２４】
回転軸１４は、モーター等の回転駆動源（不図示）からの駆動に伴って回転し、上ステージ１１及び下ステージの回転における諸条件は、注入口１６からレプリカ２０及び支持基板２１間に注入されるヒートレスガラス（ＨＬＧ）材料がこれらレプリカ２０及び支持基板２１間において適正に拡がる様に適宜設定される。
【００２５】
なお、本実施形態においては、詳しくは後述するが、レプリカ２０に設けられた支柱１８（支持部）によって、レプリカ２０と支持基板２１との距離が規制されるようになっている。なお、部品製造装置１０にレプリカ２０と支持基板２１との間隔を規制する不図示の間隔規制部材を設けてもよく、その場合、間隔規制部材は、上ステージ１１或いは下ステージ１２のどちらか一方と一体化したものでも良いし、上ステージ１１及び下ステージ１２とは別体であってもよい。
【００２６】
次に、上記した部品製造装置を用いてガラス部品を製造する方法について詳しく説明する。
ガラス部品２５は、図３に示すように、微細パターン３２を有した薄膜部２６を支持基板２１上に形成して成るものである。
【００２７】
まず、図２に示すようなレプリカ２０を用意する。レプリカ２０は、例えば、微細パターン３２を有するレプリカ本体２０Ａと、微細パターン３２を有する側とは反対側の面からレプリカ本体２０Ａを支持する支持板２０Ｂとから構成されている。
【００２８】
レプリカ２０は、図４（ａ）に示すようなマスター型２３と呼ばれる微細な溝パターン２４を有した基板上に、成膜されることにより得られる。マスター型２３は、Ｓｉや石英の基板上にフォトリソグラフィー等のレジスト・パターニング技術とウェットもしくはドライエッチング技術によって溝パターン２４が形成されてなるものが一般的である。なお、微細パターン２４の溝幅は光学用途で使用する場合には５０ｎｍ〜３０００ｎｍ程度とされていることが好ましい。
【００２９】
レプリカ２０は、ガラスに対して溶解性を示さない特定溶媒に溶解可能な材料からなり、具体的には、水に対して溶解可能なポリビニルアルコール（ＰＶＡ:polyvinyl alcohol）を用いて構成されている。図４（ｂ）に示すように、マスター型２３上にレプリカ２０を成膜する際には、スピンコート法により行うものとしており、例えば、上記ポリビニルアルコールを水に溶解させたコーティング溶液をスピンコート法で塗布して、所定の厚さのレプリカ２０を成膜するものとしている。この場合、マスター型２３の溝パターン２４の溝に対してレプリカ２０が入り込むことが必要であることから、溶液成膜時の回転速度を溝パターン２４の溝に対応して調節するものとしている。
【００３０】
次に、図４（ｃ）に示すように、成膜されたレプリカ本体２０Ａをマスター型２３から支持板２０Ｂへ転写させる。支持板２０Ｂとしては、Ｓｉ基板、石英基板、ガラス基板及びプラスチック基板等が用いられる。このようにして、マスター型２３の溝パターン２４に対応する微細パターン３２を有したレプリカ２０が形成される。
【００３１】
なお、上記のように、本実施形態ではレプリカ２０の構成材料としてポリビニルアルコールを用いたが、例えばポリアクリルアミド、ポリビニルピロリドン、ポリエチレンオキシド、ポリビニルメチルエーテル、ポリエチレングリコール等を用いることができる。
【００３２】
本実施形態のレプリカ２０は、図４（ｄ）に示すように、微細パターン３２の一部から突出してなる支柱１８を複数有している。支柱１８は、レプリカ２０上に載置される支持基板２１（図１参照）とのギャップ管理を目的として配置されるもので、例えば直径５ｍｍ程度のガラス部品２５を複数切り出す（多面取りする）際に差し支えのないピッチ（光ディスク向け回折格子では約５ｍｍ）で、レプリカ２０上に一様に分布させたものである。さらに、各支柱１８の高さは、所望とするガラス部品２５に必要な表面微細パターンの深さに応じて適宜設定され、例えば１０〜５０μｍの範囲内に設定される。ヒートレスガラスは、膜厚１００μｍ程度までが比較的簡単に形成しやすい。
【００３３】
ここで重要なのは、レプリカ２０に対して、支持基板２１が平行度を保って配置されるように所定高さの支柱１８を複数配置することであって、レプリカ２０に対して支持基板２１が平行度を保って配置されるのであれば、支柱１８の数や配置箇所、大きさ等は特に問わないものとする。また、支柱１８をレプリカ２０と一体形成するのではなく、別途設けるようにしても良い。何れにせよ、支柱１８が支持基板２１を支えるために支持基板２１のしなり等も発生しないので、形成されるガラス部品２５に対して非常に高い膜厚均一性を達成出来る。
【００３４】
レプリカ２０上の微細パターン３２の形状は、上述したマスター型２３の溝パターン２４の形状により決定される。そのため、マスター型２３の表面に、溝パターン２４の一部（本実施形態においては溝部１９）が支柱１８に対応するようにフォトリソグラフィー等で形成しておくことにする。
また他の方法としては、マスター型２３に、目的とする溝パターン２４のみを形成しておき、後から、樹脂等により適当な柱状構造をレプリカ２０上にパターニングしても良い。
【００３５】
支持基板２１は、図１に示すように、レプリカ２０と略同様の大きさをなし、Ｓｉ基板、石英基板、ガラス基板やプラスチック基板が用いられる。そして、その中心には、部品製造装置１０の注入口１６に対応する注入孔２７が設けられている。注入孔２７は、支持基板２１の略中央部分に形成され、支持基板２１の厚さ方向を所定の孔径で貫通している。
【００３６】
注入孔２７と１６の穴径は適宜設定出来るが、注入されるヒートレスガラス材料を含む溶液が注入孔２７から溢れてしまわない様に、かつ拡散時に気泡が入らない様に注入量を制御する事が重要である。勿論、無駄になる基板面積を小さくするには注入孔２７は小さい方が良い事は言うまでもない。
【００３７】
また、必要であれば、注入孔２７にぴったりとはめる事の出来る軽量かつ柔軟な漏斗状の部品を装着して注入を行っても良い。この場合には回転によってブレが発生しても大きな力にならない様に軽量な材質・形状とする事が重要である。
【００３８】
そして、図１に示すように、部品製造装置１０の下ステージ１２に上記構成のレプリカ２０を、微細パターン３２を有する側を上方にして配置し、その上に互いの周縁部（或いは、軸心）が一致するようにして支持基板２１を搭載する。このようにして、レプリカ２０及び支持基板２１を下ステージ１２の中央に配置させ、支持基板２１の注入孔２７が上ステージ１１の注入口１６と連通するようにする。そして、レプリカ２０及び支持基板２１を重ねた状態で上ステージ１１を降下させ、支持基板２１に上ステージ１１の自重若しくは軽度の押圧力を印加する。その場合、レプリカ２０の支柱１８が歪まないようにしながら支柱１８自体の持つ強度で支持基板２１が支持されるようにする。このようにして、部品製造装置１０にレプリカ２０及び支持基板２１がセットされると、支柱１８の形成精度によってレプリカ２０及び支持基板２１間に形成される隙間（以下、部品形成空間２８と称する。）が一定に制御されることになる。
【００３９】
続いて、上ステージ１１及び下ステージ１２を回転させてからヒートレスガラス材料を含む溶液を上ステージ１１側より穴１６、２７を経て部品形成空間２８内へ注入する。すると、注入直後から表面張力によって部品形成空間２８内への拡散が始まるため、ヒートレスガラス材料を含む溶液を注入した後で上ステージ１１及び下ステージ１２に回転を与えると、部品形成空間２８内に気泡が残る可能性がある。従って、ヒートレスガラス材料を含む溶液の注入と上ステージ１１及び下ステージ１２の回転のタイミングは、形成すべきガラス部品２５の膜厚によって適宜最適化する必要がある。
【００４０】
ガラス部品２５を形成するための材料は、常温で液体で、且つ硬化後にガラス質を示すヒートレスガラス材料である。このヒートレスガラス材料は、２液を混合して反応を開始させるものであり、注入直前に混合が行われるべきである。また、混合直後は粘度も水並みに低いために本発明のような狭い空間への注入も問題なく行うことが出来る。
【００４１】
また、スピンコート法を用いる場合、レプリカ２０及び支持基板２１を所定の回転速度で回転させる必要がある。スピンコートの条件、それはヒートレスガラス材料を含む溶液の粘度及び微細パターン３２の深さによって異なり、部品形成空間２８内に隙間なくガラス部品２５が形成されることを前提として予め設定される。なお、ヒートレスガラス材料を含む溶液がレプリカ２０の微細パターン３２（図２参照）の溝内に入り込むようにすることが必要である。
【００４２】
このようなヒートレスガラス材料を含む溶液は、回転する上ステージ１１の注入口１６から支持基板２１の注入孔２７を通じて部品形成空間２８内へと注入される。注入されたヒートレスガラス材料を含む溶液は、遠心力によって中央から半径方向に拡がりをなすとともにその表面張力により部品形成空間２８内を満たし、余分な溶液は周縁から排出される（飛ばされる）。このとき、レプリカ２０と支持基板２１との間（部品形成空間２８内）にあった空気は、ヒートレスガラス材料を含む溶液によって自動的に部品形成空間２８外へと押し出されることになる。回転を用いずに表面張力だけで部品形成空間２８を満たす場合には、注入口１６及び注入孔２７からなる注入用の孔の位置は中央でなくとも良く、また、ただ一つとも限らないが、注入の容易さや気泡の除去効果を考えると通常は中央に一つ設ける事が好ましい。
【００４３】
ヒートレスガラス材料を含む溶液は、部品形成空間２８内を埋めるようにしてレプリカ２０及び支持基板２１間の部品形成空間２８内に保持される。この状態で、ヒートレスガラス材料を含む溶液の硬化を行う。ヒートレスガラス材料を含む溶液の硬化は、比較的低温範囲（室温から２００度程度）で行うことが可能で、赤外線の照射や加温により行われる。本実施形態においては、図５（ａ）に示すように、赤外線を照射しつつ加熱を行い、この加熱処理を長時間行うことでヒートレスガラス材料を含む溶液が硬化する。これにより、ヒートレスガラス材料が硬化ガラス３３に変化する。
【００４４】
このとき、ヒートレスガラス材料を含む溶液をレプリカ２０及び支持基板２１の対向面に接面させた状態で硬化を行っているため、硬化後の硬化ガラス３３は、これらレプリカ２０及び支持基板２１と化学結合レベルで結合することになる。このようにして、部品形成空間２８内において均一な膜厚の硬化ガラス３３が形成され、この硬化ガラス３３を挟持した状態でレプリカ２０及び支持基板２１が一体化されることになる。なお、硬化ガラス３３は、ガラス部品２５の薄膜部２６に対応するものである。
【００４５】
続いて、図５（ｂ）に示すように、部品製造装置１０から一体化したレプリカ２０及び支持基板２１を取り出した後、特定溶媒である水を用いてレプリカ２０を溶解させる。このようにしてレプリカ２０を溶解させることで、硬化ガラス３３上からレプリカ２０が除去されることになる。なお、上述したように、溶解においては硬化ガラス３３が特定溶媒である水に侵食されることはない。
【００４６】
このようにしてレプリカ２０の除去を行うことで、図５（ｃ）に示すように、支持基板２１上に微細パターン３２の硬化ガラス３３が形成されたガラス部品２５が製造される。ガラス部品２５は、レプリカ２０に対して反転した形状を有し、その表面に微細パターン３２が形成されている。このように、ヒートレスガラス材料を用いることで、微細パターン３２の形成にエッチング処理を用いなくて済むためにスループットが高くできる。
【００４７】
本実施形態のような製造方法によれば、ヒートレスガラス材料を含む溶液が、レプリカ２０の支柱１８等によって均一に支持されている支持基板２１とレプリカ２０との間の隙間（部品形成空間２８）に沿って拡がるために、従来のスピンコート法で発生していた膜厚の不均一は解消される。
【００４８】
本実施形態によらずとも、上ステージ１１及び下ステージ１２に高度な（自動）平行度調整機構を装備すれば、同程度の膜厚均一性も達成可能と考えられるが、上ステージ１１及び下ステージ１２の平行度は数秒の精度で管理される必要があるため、装置コストが非常に高いものになり、また、レプリカを装着する毎に上ステージ１１及び下ステージ１２の平行度調整に時間がかかるためにスループットが激減する点が大きな欠点となる。従って、本実施形態の方が非常に優れていると考えられる。
【００４９】
このように、簡単且つ容易にガラス部品２５の膜厚均一性を高めることができ、製品安定性の向上を図ることができる。また、大気圧下の作業であっても、ガラス部品２５内に気泡を封入させることなく製造できるので、十分な耐久性を具備する高精度な部品を得ることができる。また、簡単且つ容易に所望とする微細パターン３２を有するガラス部品を形成することができるので、大幅なコストダウン及び生産性を向上させることが可能となる。
【００５０】
さらに、上述した製造方法によれば、レプリカ２０の中央から見て支柱１８の影になる部分であっても、ヒートレスガラス材料の粘性やレプリカ２０及び支持基板２１の回転速度を最適化（調整）することにより、ヒートレスガラス材料を回り込ませて空隙ができないようにすることができる。また、支柱１８の形状を中央に向かって流線型にする等の工夫によっても空隙の発生は回避出来る。
【００５１】
また、ヒートレスガラス材料を用いているためエッチング処理を経ずに最終のガラス部品２５を製造することが可能となっている。つまり、従来はガラス部品２５の微細パターン３２を得るためには、微細パターン３２の開口部を有したレジストをガラス基材上に形成し、これをマスクとしてエッチングを行う必要があったが、本実施形態では微細パターン３２を有したレプリカ２０及びこれに対向する支持基板２１間にヒートレスガラスを注入し、これを硬化後、レプリカ２０を溶媒で溶解させるのみでガラスの微細パターン３２を得ることができるのである。したがって、高温処理も経ず、エッチング処理を経ないで簡便に微細パターン３２を有したガラス部品２５を製造することが可能となり、大幅なコストダウンを図ることが可能となるのである。
【００５２】
さらに、ヒートレスガラス材料を使用することで、樹脂材に比べて耐光性、耐湿性、及び耐熱性に優れ、例えば電気光学装置の部品として高エネルギー光の下で使用された場合にも、十分な耐久性を具備したものとなり得る。
【００５３】
以上、ガラス部品２５の製造方法及び部品製造装置１０について一実施の形態を示したが、本発明は上記実施の形態に限られるものではなく、各請求項に記載した範囲を逸脱しない限り、各請求項の記載文言に限定されず、当業者がそれらから容易に置き換えられる範囲にも及び、且つ当業者が通常有する知識に基づく改良を適宜付加することができる。
【００５４】
例えば、上述した構成では、レプリカ２０側に支柱１８を設けるようにしたが、支持基板２１側に設けられてもよい。図６は、互いに対向配置されたレプリカ２０及び支持基板２１を示しており、支持基板２１側から見た平面図である。
この図に示すように、例えば、平面視においてレプリカ２０の中心から周縁部までの略中間とする位置に、その周方向に所定間隔をおいて複数（本実施形態では４つ）の支柱１８が配置されている。また、同図においては、支柱１８の断面形状が十文字状となっているが、支持基板２１を平行に保持可能とする形状（大きさ）であれば特には限定しない。
【００５５】
また、特定溶媒としては有機溶媒であってもガラスを侵食しないものであれば適用可能で、特定材料は当該特定溶媒次第で種々のものを採用することができる。また、ガラス部品２５に形成される微細パターン３２の形状は、レプリカ２０の微細パターン３２の形状により定まる。特に、当該ガラス部品２５を光学部品として用いる場合は、微細パターン３２の幅を適宜設計することで、所望の光学特性を得ることが可能となる。
【００５６】
なお、ヒートレスガラス材料の硬化は赤外線の照射により行うものとしているが、ホットプレートを用いて硬化するようにしても良い。この場合、ホットプレートの温度はレプリカ２０の分解温度を十分に下回ることが必須である。また、ガラス部品２５の精密度を要求される用途では、加温によるレプリカ２０の変形（伸縮）の問題があるため、硬化時に赤外線を照射して長時間硬化を行う必要がある。
【００５７】
また、レプリカ２０の形成において、単にスピンコート法を用いてマスター型２３上に成膜することとしたが、この場合、既存のスピンコート法を用いて形成しても良いが、上記した本実施形態の部品製造装置１０を用いて形成する方が好ましい。これにより、レプリカ２０の形成精度を向上させることができる。この場合、図７に示すように、レプリカ２０を作成する元となるマスター型２３に支柱３５を設けておく。支柱３５を有したマスター型２３であれば、本実施形態の部品製造装置１０によるレプリカ２０の製造が可能となる。
【００５８】
つまり、この支柱３５により、レプリカ２０を構成する支持板２０Ｂをマスター型２３に対して略平行に支持することができるので、これらマスター型２３及び支持板２０Ｂ間に形成される隙間に応じてレプリカ本体２０Ａを形成することができる。なお、ここで用いられる支持板２０Ｂは、その略中央部にヒートレスガラス材料を注入するための注入孔が形成されたものとする。
【００５９】
このようにして形成されるレプリカ２０は、支柱３５が支持板２０Ｂを支えるため支持板２０Ｂのしなり等も発生しないので、非常に高い膜厚均一性を有したものとすることができる。レプリカ２０の形成精度を向上させることによって、ひいてはガラス部品の形成精度の向上に繋がることになる。
【００６０】
本実施形態の製造方法により得られるガラス部品２５は、例えば微細パターン３２の形状次第で液晶装置の配向膜として使用することができる。また、光ディスク向け回折格子やレーザー光学系部品等の薄板系表面パターン型光学部品、光導波路向け微細パターニング、プロジェクタ用ライトバルブ向けマイクロレンズアレイ、バイオ及び化学反応向けマイクロ流路等に広く適用することが可能である。この様な用途向けには樹脂を用いたインプリント技術も開発されてきているが、成形精度の高さ・良好な温度特性・高耐久性・低吸湿性・表面の安定性（耐化学薬品性）等々の点でガラスを素材とする方が優位である事は明白である。ガラスに微細加工をする従来技術にはエッチングやサンドブラスト等が知られているが、いずれも加工精度や加工コスト（装置コストとスループット）の点で大きな課題を有している。本発明はこれらの課題を解決するものとしても大きな効果を有する。
【００６１】
また、ヒートレスガラスに限らず、ＵＶポリマー等も適用することができる。
【００６２】
［液晶装置、及びその製造方法］
次に、本発明の液晶装置の製造方法について一実施の形態を説明する。
本実施形態の液晶装置は、上述した方法によって得られたガラス部品を配向膜として使用した例を示すものであって、図８は当該方法により製造された液晶装置の構成を模式的に示す断面図であり、図９は液晶装置に備えられた配向膜の構成を模式的に示す断面図である。
【００６３】
図８に示した液晶装置１００は、ガラスやプラスチック等の透明基板で構成される２枚の基板（素子基板１１０，対向基板１２０）を含んで構成され、これら一対の基板１１０，１２０間に液晶層１５０が挟持されている。素子基板１１０の液晶層１５０側にはＩＴＯ等で構成された画素電極１０９がマトリクス状に形成されており、画素電極１０９のさらに液晶層１５０側には、液晶分子の配向規制を行う配向膜１１１が基板全面に形成されている。一方、対向基板１２０の液晶層１５０側には、同じく液晶分子の配向規制を行う配向膜１２１が基板全面にベタ状に形成されている。
【００６４】
上記製造方法により得られるガラス部品を液晶装置の配向膜として用いる場合、複数の支柱を画素間に配置させることで、表示に影響を与えることなくセルギャップ管理機能を果たすことができる。
【００６５】
図８の構成においては、一対の基板１１０，１２０が、シール材（図示略）を介して貼り合わせられ、その内部に液晶が封入されている。この場合、液晶層１５０の液晶モードとしてＩＰＳモードが採用されている。
【００６６】
素子基板１１０は、ガラスや石英等の透光性の基板であって、画素電極１０９に対する電圧印加をスイッチング駆動するＴＦＴ素子（図示略）を備えている。画素電極１０９はＩＴＯ（インジウム錫酸化物）等の透光性且つ導電性の材料にて構成されており、膜厚が５０ｎｍ〜１００ｎｍ程度とされている。
【００６７】
一方、対向基板１２０は、素子基板１１０と同様、ガラスや石英等の透光性の基板から構成されており、その液晶層側に配向膜１２１が形成されており、該配向膜１２１は、上記配向膜１１１と同様、微細なストライプ状の溝パターンを有したガラス部品２５からなるもので、当該溝パターンに沿って液晶分子の配向を規制している。
【００６８】
図９はプロジェクタの構成を示す概念図である。
上記した液晶装置１００は、例えば図９に示したプロジェクタ（投射型表示装置）の光変調装置として用いることができる。
【００６９】
図９において、８１０は光源、８１３、８１４はダイクロイックミラー、８１５、８１６、８１７は反射ミラー、８１８は入射レンズ、８１９はリレーレンズ、８２０は出射レンズ、８２２、８２３、８２４は液晶装置１００からなる光変調装置、８２５はクロスダイクロイックプリズム、８２６は投射レンズ、８３１、８３２、８３３は入射側の偏光板、８３４、８３５、８３６は出射側の偏光板である。
【００７０】
光源８１０は、メタルハライド等のランプ８１１とランプの光を反射するリフレクタ８１２とからなる。なお、光源８１０としては、メタルハライド以外にも超高圧水銀ランプ、フラッシュ水銀ランプ、高圧水銀ランプ、Ｄｅｅｐ ＵＶランプ、キセノンランプ、キセノンフラッシュランプ等を用いることも可能である。
【００７１】
ダイクロイックミラー８１３は、光源８１０からの白色光に含まれる赤色光を透過させるとともに、青色光と緑色光とを反射する。透過した赤色光は反射ミラー８１７で反射されて、偏光板８３１を介して赤色光用液晶光変調装置８２２に入射される。また、ダイクロイックミラー８１３で反射された緑色光は、ダイクロイックミラー８１４によって反射され、偏光板８３２を介して緑色光用液晶光変調装置８２３に入射される。さらに、ダイクロイックミラー８１３で反射された青色光は、ダイクロイックミラー８１４を透過する。青色光に対しては、長い光路による光損失を防ぐため、入射レンズ８１８、リレーレンズ８１９および出射レンズ８２０を含むリレーレンズ系からなる導光手段８２１が設けられている。この導光手段８２１を介して、青色光が偏光板８３３を介して青色光用液晶光変調装置８２４に入射される。
【００７２】
各光変調装置８２２〜８２４により変調された３つの色光は、各色偏光板８３４〜８３６を介してクロスダイクロイックプリズム８２５に入射する。このクロスダイクロイックプリズム８２５は４つの直角プリズムを貼り合わせたものであり、その界面には赤光を反射する誘電体多層膜と青光を反射する誘電体多層膜とがＸ字状に形成されている。これらの誘電体多層膜により３つの色光が合成されて、カラー画像を表す光が形成される。合成された光は、投射光学系である投射レンズ８２６によってスクリーン８２７上に投写され、画像が拡大されて表示される。
【００７３】
ところで、上記本実施形態の液晶装置１００に具備された配向膜１１１，１２１は、ともにガラス（無機材料）から構成されている。したがって、上述のような高エネルギー光を照射するプロジェクタ用の光変調装置に具備させた場合にも、十分な耐光性を示すものとなる。また、配向膜１１１，１２１は、上述したガラス部品の製造方法を用いて形成されるものである。
【００７４】
つまり、図１に示した支持基板２１として、電極１０９（１２３）等を形成した基板１１０（１２０）を用い、この基板１１０（１２０）上に微細パターン３２の硬化ガラス３３を形成することで、これを配向膜１１１（１２１）として用いることができるのである。従来は、微細パターンを有する配向膜の製造に、スピンコート法等の既存の製造方法が用いられていたため、その膜厚が不均一となってしまっていた。しかしながら本実施形態の部品製造装置を用いた製造方法によれば、簡単且つ容易に膜厚の均一化を図ることができるので、余計なコストを掛けることなく生産性を向上させることができる。また、膜厚均一性の高い配向膜を用いることができるので、表示ムラのない、視認性の良好な画像を得ることができる。
【００７５】
また、液晶用の配向膜として、ポリイミドをベースとする有機配向膜とＳｉＯ２の斜方蒸着による無機配向膜が知られていたが、有機配向膜は耐光性が悪いと言う課題があり、無機配向膜では、耐光性は向上するものの生産性が低く装置コストが高いために製造コストが高くなってしまうと言う課題を有していた。上記した製造方法によると、耐光性及び耐熱性に優れた高品位の無機配向膜を低コストで簡便に製造することが可能となり、ひいては信頼性の高い液晶装置を安価に提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】部品製造装置の概略構成を示す側断面図である。
【図２】レプリカ上の微細パターンを示す要部拡大図である。
【図３】ガラス部品の概略構成を示す側断面図である。
【図４】ガラス部品の製造方法について一工程例を示す説明図である。
【図５】同、ガラス部品の製造方法について一工程例を示す説明図である。
【図６】互いに対向配置されたレプリカ及び支持基板を示す平面図である。
【図７】支柱を有したマスター型を示す側断面図である。
【図８】液晶表示装置の一実施形態を示す側断面図である。
【図９】プロジェクタの概略構成を示す模式図である。
【符号の説明】
【００７７】
１０…部品製造装置、１１…上ステージ、１２…下ステージ、１４…回転軸、１６…注入口、１８…支柱（支持部）、２０…レプリカ、２１…支持基板、２５…ガラス部品（薄膜状部品）、２６…薄膜部、２７…注入孔、２８…部品形成空間、３２…微細パターン（微細パターン）、３３…硬化ガラス
【図１】
2007331954.tif 000003
【図２】
2007331954.tif 000004
【図３】
2007331954.tif 000005
【図４】
2007331954.tif 000006
【図５】
2007331954.tif 000007
【図６】
2007331954.tif 000008
【図７】
2007331954.tif 000009
【図８】
2007331954.tif 000010
【図９】
2007331954.tif 000011