(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の形状の樹脂層を成形する際に、前記樹脂層とエッチング剤の異なる素材による剥離用の層が表面に形成された転写型を用いる工程と、
前記剥離用の層をエッチングした後に前記転写型を外す工程とを有する微細構造体の製造方法。
【請求項２】
請求項１において、前記剥離用の層は、シリコンからなる微細構造体の製造方法。
【請求項３】
請求項２において、前記転写型を外す工程では、前記エッチング剤にフッ化キセノンを用いて、ドライエッチングする微細構造体の製造方法。
【請求項４】
請求項１において、前記樹脂層を成形する際に、前記転写型を通して、光により前記樹脂層を硬化する工程を備えている微細構造体の製造方法。
【請求項５】
請求項１において、前記樹脂層はマイクロ光学素子アレイである微細構造体の製造方法。
【請求項６】
請求項５において、前記マイクロ光学素子アレイは、アクチュエータにより駆動され、エバネセント光により光スイッチングを行うマイクロプリズムである微細構造体の製造方法。
【請求項７】
樹脂を型成形する転写型であって、前記樹脂とエッチング剤の異なる素材による剥離用の層が表面に形成されており、
前記剥離用の層は、エッチングにより除去されることによって、前記樹脂から剥離される転写型。
【請求項８】
請求項７において、前記剥離用の層は、シリコンからなることを特徴とする転写型。
【請求項９】
マイクロアクチュエータがアレイ状に配置されたアクチュエータアレイを基板上に製造する工程と、
このアクチュエータアレイの上に、樹脂層によりマイクロ光学素子がアレイ状に配置された光学素子アレイを製造する工程とを有し、
この光学素子アレイを製造する工程は、前記樹脂層とエッチング剤の異なる素 材による剥離用の層が表面に形成された転写型を用いて前記樹脂層を成形する工程と、
前記剥離用の層をエッチングした後に前記転写型を外す工程とを備えている映像表示デバイスの製造方法。
【請求項１０】
請求項９において、前記マイクロアクチュエータは静電アクチュエータであり、前記マイクロ光学素子はエバネセント光により光スイッチングを行うマイクロプリズムである映像表示デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
型転写により樹脂製の微細構造物を形成するマイクロレプリカ技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、データプロジェクタ、ビデオプロジェクタなどの映像投映装置の小型化がいっそう進んでおり、映像デバイスも非常に小型化されている。このため、ミクロンオーダあるいはサブミクロンオーダの光学素子およびそれを搭載した映像表示デバイスの開発が盛んに行われている。同様に、光通信、光演算、ホログラムメモリー等の光記録装置、光プリンターなどでは、高解像度および高速応答が要求されるシステムのデバイスとしてもミクロンオーダあるいはさらに小さなサブミクロンオーダの微細構造（マイクロストラクチャ）を備えた光学系のデバイスの開発が鋭意進められている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
図１３に、本願出願人が開発を進めているエバンセント波（エバネセント光）を利用して光を変調する映像表示デバイス（エバネセント光スイッチングデバイス）の概要を示してある。この映像表示デバイス５０は複数の光スイッチング素子（光スイッチング機構）１０が２次元に配列されたデバイスであり、個々の光スイッチング素子１０は、単体では導入された光２を全反射して伝達可能な導光板（光ガイド）１に接近および離反して光を変調可能な光学素子３と、この光学素子部３を駆動するアクチュエータ６とを備えている。そして、ミクロンオーダで光学素子（マイクロ光学素子）およびアクチュエータ（マイクロアクチュエータ）を製造すると共に、これらを２次元などにアレイ状に配置したデバイスをチップサイズにまとめることにより、光学素子３の層およびアクチュエータ６の層がアクチュエータを駆動する駆動回路およびデジタル記憶回路（記憶ユニット）が作りこまれた半導体基板２０の上に積層でき、１つの映像表示デバイスとして集積化されたものを提供することができる。
【０００４】
エバネセント光を利用した本例の映像表示デバイス５０についてさらに詳しく説明しておく。個々の光スイッチング素子１０をベースに説明すると、図１３の左側に示した光スイッチング素子１０ａはオン状態であり、右側に示した光スイッチング素子１０ｂがオフ状態である。光学素子３は、導波路としての機能を果たす導光板１（光ガイド）の面（全反射面）１ａに密着する面（接触面または抽出面）３ａと、この面３ａが全反射面１ａに密着したときに漏れ出たエバネセント波を抽出して内部で導光板１に対し、ほぼ垂直な方向に反射するＶ字型の反射プリズム（マイクロプリズム）４と、このＶ字型のプリズム４を支持するサポート構造５とを備えている。
【０００５】
アクチュエータ６は、光学素子３を静電駆動できるようになっており、光学素子３のサポート構造５が機械的に連結された上電極７と、この上電極７と対峙した下電極８とを備えている。そして、下電極８と、上電極７のアンカープレート９は半導体基板２０の最上面２０ａに積層されている。上電極７はアンカープレート９から上方に伸びた支柱１１により支持されており、下電極８と上電極７との間に空間が形成されている。したがって、たとえば、プレート９を介して上電極７を接地し、下電極８に対し駆動ユニット２１から電位あるいは電荷を加えると上電極７が下方に動き、これに連動して光学素子部３が導光板１から離れる（第２の位置）。一方、上電極７は弾性部材としての機能を部分的に備えており、下電極８に記憶ユニット２１から加えられていた電位あるいは電荷が除去される、あるいは解除されると、下電極８から上電極７が離れ、上電極７の弾性により光学素子部３が導光板１に密着する（第１の位置）。
【０００６】
図１３に示したように、導光板１には光源から照明光２が全反射面１aで全反射する角度で供給されており、その内部の全ての界面、すなわち、光学素子部（光スイッチング部）３に面した側１ａと、上方の面（出射面）において光が繰り返し全反射し、導光板１の内部が光線で満たされる。したがって、この状態で巨視的には照明光２は導光板１の内部に閉じ込められ、その中を損失なく伝播している。一方、微視的には、導光板１の全反射している面１ａの付近では、導光板１から光の波長程度のごく僅かな距離だけ、照明光２が一度漏出し、進路を変えて再び導光板１の内部に戻るという現象が起きている。このように面１ａから漏出した光を一般にエバネッセント波と呼ぶ。このエバネッセント波は、全反射面１ａに光の波長程度またはそれ以下の距離で他の光学部材を接近させることにより取り出すことができる。本例の光スイッチング素子１０は、この現象を利用して導光板１を伝達する光を高速で変調、すなわち、スイッチング（オンオフ）することを目的としてデザインされている。
【０００７】
したがって、光スイッチング素子１０ａでは、光学素子３が導光板１の全反射面１ａに接触した第１の位置にあるので、光学素子３の面３ａによりエバネセント波を抽出することができる。このため、光学素子３のマイクロプリズム４で抽出した光２は角度が変えられて出射光２ａとなる。一方、光スイッチング素子１０ｂでは、駆動ユニット２１により上下電極７および８に極性の異なる電圧が印加され、これらの電極７および８の間に働く静電力により光学素子３が導光板１から離れた第２の位置に動かされる。したがって、光学素子３によってエバネセント波は抽出されず、光２は導光板１の内部から出ない。
【０００８】
エバネセント波を用いた光スイッチング素子は、単独でも光をスイッチングできる装置として機能するが、図１３に示したように、これらを１次元あるいは２次元方向、さらには３次元に並べて配置することができる構成になっている。特に２次元にマトリクスあるいはアレイ状に並べて配置することにより、液晶あるいはＤＭＤと同様に平面的な画像を表示可能な映像デバイスあるいは画像表示ユニット５５を提供することができる。そして、エバネセント光を用いた映像表示デバイス５０では、光学素子３の移動距離がサブミクロンオーダとなるので、液晶より１桁あるいはそれ以上応答速度の速い光変調装置として利用でき、これを用いたプロジェクタあるいは直視型の映像表示装置を提供することが可能となる。さらに、エバネセント光を用いた光スイッチング素子１０は、サブミクロンオーダの動きで光をほぼ１００パーセント、オンオフすることが可能であり、非常にコントラストの高い画像を表現することができる。このため、時間的な分解能を高くすることが容易であり、高コントラストの映像表示装置を提供できる。
【０００９】
さらに、上述したように、駆動回路などが作りこまれた半導体集積基板２０にアレイ状に配置されたアクチュエータ６および光学素子３が積層された構成の映像表示デバイス５０を１チップで提供することが可能である。すなわち、半導体基板２１の上にアクチュエータ６および光学素子３といったマイクロストラクチャが構築されたマイクロマシンあるいは集積化デバイスである映像表示デバイス５０と光ガイド１とを組み立てることにより映像表示ユニット５５を供給でき、これを組み込むことにより動作速度が速く高解像で、さらに、高コントラストの画像を表示できるプロジェクタを提供できる。
【００１０】
エバネセント光を用いたスイッチングデバイスは、図１３に示したものに限定されず、たとえば、上電極７および下電極８に加え、これらの間で動く中間電極を設け、この中間電極に連動して光学素子３が駆動されるような構成のアクチュエータ６を備えた映像表示デバイスも可能である。このエバネセント光を利用した映像表示デバイスは、アクチュエータ６の構成が複雑になるが低電圧で駆動できるというメリットを備えている。さらに、電極を使用した静電アクチュエータの代わりに、ピエゾ素子を用いてアクチュエータを構成することも可能でありアクチュエータとしてはいくつかのものが考えられている。したがって、以下、本明細書では、簡単のため上下電極の静電駆動タイプのアクチュエータに基づき説明するが、アクチュエータの構成はこれに限定されるものではない。
【００１１】
エバネセント光を利用した映像表示デバイスは上記のように優れた特性を備えている。しかしながら、この映像表示デバイスを実用化するためにはいくつかの解決すべき課題があり、その１つは、歩留まりの向上と低コスト化である。すなわち、映像表示デバイスを構成する個々の光スイッチング素子が画素を表示するので、欠陥があると画質が劣化する。したがって、画素欠陥のないあるいは少ない、歩留まりの高い映像表示デバイスを製造することが重要となる。また、歩留まりを向上することにより、画素欠陥のない製品を低コストで提供するが可能となる。
【００１２】
しかしながら、エバネセント光を利用した映像表示デバイスは、上述したように多数のマイクロ光学素子をアクチュエータで駆動するタイプであり、全反射面に対しサブミクロンオーダあるいはそれ以下の動きにより光をオンオフする。したがって、高速化が容易である反面、寸法精度の高いマイクロ光学素子が要求される。さらに、光の透過性に優れているなどの光学的な性質も優れている素材によりマイクロ光学素子を製造する必要がある。これらの要求を満たすため、本願の発明者らは樹脂層に型転写することによりマイクロストラクチャを成形するマイクロレプリカ技術を開発した。
【００１３】
図１４に、型転写により微細構造部分を製造するために本出願の発明者らが行った実験の一例を示す。この実験では、図１４（ａ）に示す１枚目の基板９０には、ウェハサイズのガラス基板を用い、２枚目の基板９１には、形状を転写する基板である転写型を用いている。これらの基板の各々の表面は、密着性を上げるためにシリコンカップリング剤で表面処理を施す。例えば、信越化学工業製のKBM５１０３をスピンナーで塗布後、１００℃で１０分間ベークする。
【００１４】
次に、図１４（ｂ）に示すように、表面処理された２枚の基板９０および９１の間にそれぞれ樹脂剤９８を乗せる。樹脂剤９８には、紫外線硬化型のモノマー、アクリレートまたはメタクリレートモノマー等を用いる。例えば、市販されているアクリレート系の新日鉄化学製のV−２４００ＰＥＴ等がある。
【００１５】
さらに、両側から０．０１Kg／ｍｍ2程度の圧力をかける。圧力をかけた後に、３５０ｎｍ程度の紫外線（ＵＶ）を１０００ｍＪ／ｃｍ2照射して、光または熱により硬化させる。
【００１６】
そして、カッター等の薄い金属刃を備えた治具を、２枚の基板９０および９１の間に挿入し、物理的に、転写型９１の剥離を行う。この結果、図１４（ｃ）に示すように、所定のミクロンオーダあるいはそれ以下の精度の形状を備えた樹脂層９５が成形された微細構造体のサンプル９９を得ることができる。
【００１７】
しかしながら、この方法では、樹脂剤を硬化させた後の転写型を外す離型の際に、樹脂層などにダメージが生じる可能性があり、歩留りを低下させる要因となっている。例えば、転写型である基板９１が、本来、樹脂剤９８が転写されるべき基板９０よりも密着性が高い場合である。この場合には、剥離する際に、すなわち転写型を外す際に、転写型９１に樹脂剤９８が残ってしまう。このため、基板全体に、忠実に所望の形状を転写することができない。一方、両方の基板９０および９１ともに密着性が高すぎる場合もある。この場合には、剥離する際に、余分な負荷がかかり、基板が割れてしまうという問題が生じる。したがって、基板全面に、確実に転写することができない。これらは、基板全体を使って１つのデバイスを形成する場合はもちろん、複数の小さなデバイスを基板上に作り込む場合においても、歩留りの低下につながる問題である。
【００１８】
また、上記のように、転写型によって容易に精度良く成形できないという問題は、光スイッチング素子に限らず、他の目的、例えば、マイクロバルブをスイッチングするようなマイクロマシンを製造する技術としても応用可能であり、量産する際には、同様に解決しなければならない問題である。
【００１９】
そこで、本発明においては、マイクロレプリカ技術により微細構造体を備えたデバイスを量産する際に、成形面の精度の高い製品を歩留り良く、短時間で製造できる微細構造体の製造方法を提供することを目的としている。
【００２０】
また、その製造方法により、エバネセント光を用いた高品質の映像表示デバイスも歩留まり良く、安定して、低コストで供給できる製造方法を提供することも目的としている。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明においては、予め、樹脂層とはエッチング剤の異なる剥離用の層を、転写型と基板との間に設けている。これにより、転写型を機械的に剥離させるのではなく、樹脂層を形成した後に、剥離用の層をエッチングして化学的に取除くことで、転写型と成形された樹脂層との間に空間を形成し、転写型を簡単に、そして成形されて樹脂層の側にダメージを与えることなく剥離できるようにしている。
【００２２】
すなわち、本発明の微細構造体の製造方法は、所定の形状の樹脂層を成形する際に、樹脂層とエッチング剤の異なる素材による剥離用の層が表面に形成された転写型を用いる工程と、剥離用の層をエッチングした後に転写型を外す工程とを有している。本発明の製造方法では、剥離用の層のみをエッチングすることで、化学的に剥離用の層を除去でき、隙間が形成されるので、容易に転写型を外すことができる。したがって、転写型に忠実な樹脂層を成形できる。また、基板または転写型と、樹脂剤との密着性にかかわらず、ほとんど力を加えずに転写型を剥離できるので、転写型または基板の一部を破損することもない。また、樹脂層にダメージを与えることなく基板上の全面に確実に樹脂層を形成できる。したがって、歩留りを向上できる。このため、本発明では、成形面の精度の高い製品を歩留り良く、短時間で製造できる微細構造体の製造方法として提供できる。また、本発明の製造方法により、上述したマイクロレプリカ技術の転写型を剥離するときの問題が全て解決されるので、樹脂製の微細構造体をミクロンオーダあるいはサブミクロンオーダの精度で量産できる。このように、本発明の製造方法は、マイクロ光学系の微細構造体、特に、光学素子がアレイ状に配置されたマイクロ光学素子アレイを製造するのに適している。
【００２３】
剥離用の層は、金属などを用いることも考えられるが、シリコンであることが望ましい。これは、複雑な形状が加工される転写型には、シリコン基板が適している。このため、複雑な形状の転写型の表面であっても、剥離用の層として、均一な層となるように、同素材のシリコンを化学蒸着法など、膜厚を精度良く管理する確立された技術を用いることで容易に形成できる。
【００２４】
また、エッチング剤（エッチャント）にフッ化キセノンを用いて、剥離用の層をドライエッチングすることが望ましい。これにより、ウエットエッチングする場合よりも、型転写された樹脂層への影響を小さくできる。
【００２５】
樹脂層を形成する際に用いる転写型は、表面に化学蒸着法などにより、転写型の表面に前記樹脂とエッチング剤の異なる素材による剥離用の層を設けることができる。
【００２６】
さらに、本発明の微細構造体の製造方法では、型転写により微細構造体を成形する工程において、転写型を通して光により樹脂を硬化する工程を備えた、いわゆる２Ｐ法（Photo‐polymerization）を採用した製造方法にも適用でき、サブミクロンオーダの微細構造体を容易に得ることができる。
【００２７】
本発明の製造方法によって、簡単に、そして精度良く、微細構造体を得ることができるので、光スイッチング素子および他の目的物のマイクロマシンを製造することができる。
【００２８】
光スイッチング素子がアレイ状に配置された光スイッチングデバイスを製造する場合は、転写型により成形された樹脂層が、アクチュエータにより駆動されるスイッチングとしてマイクロ光学素子として形成される。このマイクロ光学素子が上述したエバネセント光などをスイッチングする素子であれば、エバネセント光を用いた映像表示デバイスを提供できる。
【００２９】
すなわち、本発明により、マイクロアクチュエータがアレイ状に配置されたアクチュエータアレイを基板上に製造する工程と、このアクチュエータアレイの上に、樹脂層によりマイクロ光学素子がアレイ状に配置された光学素子アレイを製造する工程とを有し、この光学素子アレイを製造する工程は、樹脂層とエッチング剤の異なる素材による剥離用の層が表面に形成された転写型を用いて樹脂層を成形する工程と、剥離用の層をエッチングした後に転写型を外す工程とを備えている映像表示デバイスの製造方法を提供できる。
【００３０】
これにより、高品質の映像表示デバイスの歩留まりを向上することができ、マイクロアクチュエータが静電アクチュエータであり、マイクロ光学素子はエバネセント光により光スイッチングを行うマイクロプリズムであるエバネセント光を用いた映像表示デバイスを低コストで量産することができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下に、先の図１１に示したエバネセント光を利用した光スイッチングデバイス５０の製造方法を参照しながら本発明を説明する。
【００３２】
まず、図１ないし図４に示すようにアクチュエータ６を製造する。図１に示すように、ＣＭＯＳが構成されている基板２０の上面２０ａに電極層（Ａｌ膜）３１をディポジットする。次に、その電極層３１にパターニング４１を行って、下電極８と、ばねおよび上電極を兼ねた構造のアンカー部分９を形成する。
【００３３】
図２に示すように、電極層３１の上に犠牲層３２をディポジットする。この犠牲層３２はアモルファスシリコンで数十℃から百数十℃でディポジットでき、下に存在する半導体基板２０に形成されたＣＭＯＳ回路にダメージを与えることがない。その犠牲層３２にストッパーの役目をするディンプル４２を掘り、また、ポストとなる部分をパターニング４３する。
【００３４】
図３に示してあるように、犠牲層３２の上に、ばねと上電極を兼ねた構造７を形成する第２の構造層となる第２の電極層（Ａｌ膜）３３をディポジットする。さらに、電極層３３をパターニングして上電極７およびポスト１１を形成する。この段階で、アクチュエータ部６としての構造が半導体基板２０の上に形成される。犠牲層と電極層を構成する材料の組み合わせは上記に限定されるものではない。たとえば、アモルファスシリコンの代わりにポリイミドによって犠牲層を形成しても良い。また、犠牲層として酸化シリコン、電極層としてポリシリコンを用いることも可能である。
【００３５】
さらに、図４に示してあるように、第２の電極層３３の上に第１の犠牲層３２と同じ物質で第２の犠牲層３４としてディポジットし、パターニングし、アクチュエータ部６の上にマイクロ光学素子３との接続部分４４を形成する。
【００３６】
この段階で、アクチュエータ６としての機能を果たす微細構造層（アクチュエータアレイの層）２５が形成されたので、この層２５の上に型転写により光学素子３として機能を果たす微細構造層を成形する工程に移行する。
【００３７】
図５ないし図９に、光学素子３として機能する光学素子アレイ層２６を製造する工程の概略を示してある。本例の製造方法では、型転写（マイクロレプリカ）により光学素子アレイ層２６を成形する。ここで、この工程に先立って、転写型６０には、図５に示すように、所望の形状となる逆Ｖ字型が、エッチングされた転写型６０の表面６２に沿って、均等な厚みの薄膜が成膜されるように、シリコンを蒸着して剥離用の層７０を予め形成しておく。
【００３８】
図６に示すように、剥離用の層７０を備えた転写型６０に、樹脂剤３５が乗せられる。一方、半導体基板上２０ａに積層されたアクチュエータアレイ層２５を構成する犠牲層３４上にも、適当な分量の樹脂剤３５が乗せられる。なお、いずれか一方に、すなわち転写型６０または基板上２０a（犠牲層３４）に、樹脂剤３５を塗布してももちろん良い。
【００３９】
さらに、図７に示すように、これら樹脂剤３５を挟むように、半導体基板２０と転写型６０が合わせられ、両側から加圧される。さらに、紫外線などが照射され、樹脂層３５ａが形成される。
【００４０】
ここで、本例の樹脂層３５ａを構成する樹脂剤３５には、光重合性の樹脂を用いているので、紫外線などの光に対し透明な転写型６０を用いることにより、サポート構造５の形状を光硬化処理により製造することができる。すなわち、この段階では所謂、２P（Photo‐polymerization）法を採用している。
【００４１】
本例においては、このように樹脂剤３５ａを成形した後、図８に示すように、エッチング剤としてフッ化キセノン（ＸｅＦ2）ガスを用いたシリコン・ドライエッチングにより剥離用の層（シリコン層）７０を除去し、転写型６０と樹脂層３５ａの間に隙間７８を形成する。したがって、転写型６０を自動的に力を加えずに剥離（離型）することができる。さらに、エッチングによりシリコン製の剥離用の層７０を選択的に取除くため、樹脂層３５ａの形状に影響を及ぼさない。このため、転写型６０の形状を確実に転写できる。
【００４２】
図９に示すように、転写型６０を外すと、樹脂層３５ａが、所望の形状、すなわち、光学素子３のマイクロプリズム４をサポートするようにＶ字型になった構造５を形成される。さらに、型成形されたサポート構造５の上に、マイクロプリズム４の底面となる部分にアルミニウムを蒸着するなどの方法により反射膜４６を形成する。
【００４３】
次に、図１０に示すように、サポート構造５の上にマイクロプリズム４を成形する。マイクロプリズム４もその表面がエバネセント光を抽出する面３ａとなるので精度良く成形する必要がある。したがって、上記の図５ないし図７で説明した工程と同様に、予め、転写型６４には、転写型６４の成形面６８に沿って、一定の厚みにディポジットされたシリコンによる剥離用の層７２を形成する。このような転写型６４を用いてプリズム４を成形する。
【００４４】
図１０に示したプリズム４を成形する工程でも、上記と同様に成形用の樹脂剤３６として、光硬化性（光重合性）の樹脂剤を用い、紫外線などの光に対し、透明な転写型６４を用いることによりマイクロプリズムに適した形状を光硬化処理（２Ｐ法）により製造できる。
【００４５】
さらに、樹脂層４ａが形成された後に、エッチング剤としてフッ化キセノン（ＸｅＦ2）ガスを用いたシリコン・ドライエッチングにより剥離用の層７２を除去し、隙間を形成することにより転写型６４を剥離する。
【００４６】
このように、図１０までに示した過程で光学素子３としての機能を果たす構造層（光学素子アレイ層）２６は製造できる。
【００４７】
次に、図１１に示すように、映像デバイスあるいは映像表示装置として用いる光スイッチング素子アレイの光学素子となるように個々の画素を構成する個々のマイクロ光学素子３を分離する。先ず、個々のマイクロプリズム４が分離するように樹脂層３５ａおよび４ａを垂直方向にアクチュエータアレイ層２５を構成する犠牲層３４が表れるまでプラズマエッチングなどにより隙間４７を掘る。この隙間４７を通して、フッ化キセノン（ＸｅＦ2）ガス等を用いたドライエッチングなどの方法によって、アモルファスシリコンからなる犠牲層３２および３４のみを除去する。この場合においても、樹脂層３５ａおよび４ａ、すなわち、マイクロ光学素子３は、エッチング剤により腐食されるなど影響を受けることはない。したがって、電極間などの狭い隙間なども、吸着という問題を起こすことなく完全に犠牲層を除去することができ、電極間に駆動用の空間１２を確実に形成できる。このため、信頼性のあるアクチュエータ６を実現できる。
【００４８】
本例の製造方法により製造されたデバイスは、半導体基板２０の上に微細構造層であるアクチュエータ６および光学素子３が垂直に積み重ねあわされた映像表示デバイス５０であり、この映像表示デバイス５０と導光板１とを組み合わせることにより図１３に基づき説明したエバネセント光を利用した光スイッチング素子１０の技術に基づく映像表示ユニット５５を提供することができる。
【００４９】
本願発明者らは、先に図１４に基づき説明した実験例に対し、剥離用の層を設け、さらに、この層を後にエッチングにより除去する工程を設けた本発明の製造方法の効果を確かめるために新たな実験を行った。その様子を図１２に示してある。先ず、図１２（ａ）に示すように、シリコン基板にエッチングにより形状を作り込んだ転写型８０に、シリコン（Ｓｉ）を化学蒸着法であるＣＶＤにより、剥離用の層（シリコン層）８２を成膜する。
【００５０】
次に、ガラスウエハ（基板）８４の表面の密着性を上げるために、その表面をシリコンカップリング剤で表面処理をする。本例では、信越化学工業製のKBM５１０３をスピンナーで塗布後、１００℃で１０分程ベークする。
【００５１】
その後に、図１２（ｂ）に示すように、転写型８０および基板８４の上に紫外線硬化型の樹脂剤８５を乗せる。樹脂剤８５には、モノマー、アクリレートまたはメタクリレートモノマーが望ましい。例えば、市販されているアクリレート系の新日鉄化学のV−２４００ＰＥＴ等がある。
【００５２】
図１２（ｃ）に示すように、転写型８０と基板８４とで樹脂剤８５を挟み、両側から０．０１Kg／ｍｍ2程度の圧力を加える。加圧後に、光重合させるために、３５０ｎｍの紫外線を１０００ｍＪ／ｃｍ2照射し、樹脂層８５ａを形成する。
【００５３】
そして、図１２（ｄ）に示すように、エッチング剤としてフッ化キセノン（ＸｅＦ2）ガスを用いたシリコン・ドライエッチングにより剥離用の層（シリコン層）８２を除去し、隙間８８が形成され転写型８０を剥離できる。
【００５４】
このため、図１２（ｅ）に示すように、均一な所望の形状が忠実に成形された樹脂層８５ａを備えたサンプル８９を得ることができる。この際には、基板および転写型が割れるなどのダメージを受けることもなかった。また、フッ化キセノン（ＸｅＦ2）ガスを用いてドライエッチングしているので、樹脂層８５ａのエッチング剤と異なるため、剥離用の層８２のみを除去できた。さらに、このような方法により作製された樹脂層は、基板全体に均一に成膜されるので、この方法を用いて作製した光学素子、光スイッチング素子も歩留りが向上した。
【００５５】
このような実験結果からも分かるように、本例の製造では、樹脂剤を硬化させた後の転写型を外す、すなわち剥離の際に、剥離用の層をドライエッチングするだけで、成形された樹脂層（光学素子アレイ）などにダメージを与えず行える。すなわち、転写型をカッターなどの治具を用いるなど機械的に剥離させるのではなく、樹脂層を形成した後に、剥離用の層をエッチングして化学的に取除くことで、転写型を簡単に剥離できる。したがって、加圧した後に、剥離用の層のみをエッチングすることで、化学的に剥離用の層を除去でき、隙間が形成されるので、容易に、転写型を外すことができる。このため、基板全体に、忠実に所望の形状を転写できるので、歩留りを向上できる。また、本例の製造方法であれば、転写型の基板側が、本来、樹脂剤が転写されるべき基板よりも密着性が高い場合でも、転写型を外す際に、転写型側に樹脂剤が残ってしまうことなく、所望の形状の樹脂層を成形できる。一方、両基板ともに密着性が高すぎる場合でも、剥離する際には、エッチングするだけで良いので、余分な負荷がかかることはなく、基板が破損することもない。このように、基板および転写型の密着性に依存せずに、型転写した後に、容易に転写型を外すことができる。
【００５６】
したがって、基板全体を使って１つのデバイスを製造する場合はもちろん、複数の小さなデバイスを基板上に作り込む場合においても、同様に、全体に忠実な形状の樹脂層（微細構造体）を成形でき、歩留りを向上できる。このように、機械的な力を加えずに、転写型を容易に外すことができ、精度良く、短時間で製造できる微細構造体の製造方法を提供できる。このため、本例の製造方法により、高品質のデバイスを低コストで量産することができる。
【００５７】
また、本例の製造方法により、上述したマイクロレプリカ技術の転写型を剥離するときの問題が全て解決されるので、樹脂製の微細構造体をミクロンオーダあるいはサブミクロンオーダの精度で量産できる。したがって、今後のマイクロレプリカ技術として非常に有用なものであり、上記にて例示したエバネセント光を用いた映像表示デバイスを量産するための技術としては重要なものである。
【００５８】
なお、上記では、剥離用の層にシリコンを用いて、エッチング剤にフッ化キセノンガスを組合せて用いるの例を説明しているが、これに限られない。しかしながら、現状では、微細加工を施す転写型を用いる場合には、上述したように、シリコンであれば、容易に複雑な形状の転写型にも剥離用の層を形成できる。さらに、フッ化キセノンガスをエッチング剤とすることで、樹脂層への影響を小さくできるなどのメリットを備えており、これらの組合せがベストマッチングである。
【００５９】
また、上記では、半導体基板上に静電アクチュエータと、光学素子が垂直に積み重ねられた光スイッチング素子を例に説明しているが、ピエゾ効果などの他の電気機械的な効果を用いたアクチュエータの上に光学素子を構築する光スイッチングデバイスにも本発明を適用できる。さらに、スイッチングする対象はエバネセント波に限定されることはなく、他の光学系においてスイッチング作用を示す光学素子アレイも同様に製造することができる。もちろん、スイッチングの対象は光に限らず、流体などの他の媒体であってもよい。また、上述したように、アクチュエータとスイッチングの組み合わせに限らず、マイクロレプリカ技術を用いて他の微細構造体、たとえば、半導体基板上に光学素子をダイレクトに積層するような装置や面発光レーザ基板などに対しても、本発明を適用することができる。
【００６０】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の微細構造体の製造方法では、予め、樹脂層とはエッチング剤の異なる剥離用の層を、転写型と基板との間に設けることで、樹脂層を形成した後に、剥離用の層をエッチングして化学的に取除くことで、転写型が簡単に剥離できる。したがって、周囲にダメージを与えずに、容易に、転写型を外すことができ、転写型に忠実な樹脂層が成形できる。また、本発明の製造方法であれば、基板または転写型と、樹脂剤との密着性にかかわらず、ほとんど力を加えずに転写型を剥離することができ、転写型または基板を破損することなく、転写型に忠実な樹脂層を成形できる。したがって、基板全面に、所望の形状の樹脂層が形成でき、歩留りを向上でき、低コストで微細構造体を供給できる。
【００６１】
このため、本発明により、マイクロレプリカ技術を用いてさらに精度の高いマイクロデバイスあるいはマイクロマシンを製造することが可能となる。特に、ウェハからチップ化された微細構造体を量産する際には、本発明に係る製造方法を用いることにより歩留まりを大幅に改善することができ、低コストで提供できる。したがって、本発明の製造方法により、上述したマイクロレプリカ技術の転写型を剥離するときの問題が全て解決されるので、樹脂製の微細構造体をミクロンオーダあるいはサブミクロンオーダの精度で量産できる。このため、今後のマイクロレプリカ技術として非常に有用なものであり、上記にて例示したエバネセント光を用いた映像表示デバイスを実際に製造し、量産するために本発明は好適なものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】エバネセント光を用いる光スイッチング素子の製造プロセスを示す図であり、半導体基板上に第１の電極層を形成した状態を示す図である。
【図２】図１に示した半導体基板上に第１の電極層の上に第１の犠牲層を形成した状態を示す図である。
【図３】図２に示した半導体基板上に第１の犠牲層の上に第２の電極層（バネ層）を形成した状態を示す図である。
【図４】図３に示した半導体基板の上の第２の電極層の上に第２の犠牲層を形成した状態を示す図である。
【図５】本発明に係る剥離用の層を転写型の表面に形成した様子を示す図である。
【図６】図５に示した転写型と、図４に示したアクチュエータが形成された半導体基板上にそれぞれ樹脂剤が乗せられた様子を示す図である。
【図７】図６に示した転写型と半導体基板により樹脂剤を挟み、両側から加圧する様子を示す図である。
【図８】本発明に係る剥離用の層をエッチング処理により除去した様子を示す図である。
【図９】転写型が外され、サポート構造が成形され、反射膜が形成された様子を示す図である。
【図１０】本発明に係る剥離用の層を備えた型転写によりマイクロプリズムを成形する様子を示す図である。
【図１１】図８で製造された光学素子を分離する状態を示す図である。
【図１２】図１２（ａ）ないし図１２（ｅ）は、本発明に係る剥離用の層を設け、後に除去する工程を設けた製造方法に従って行った実験例を模式的に示す図である。
【図１３】エバネセント光を利用した映像表示デバイスの概要を示す図である。
【図１４】図１４（ａ）ないし図１４（ｃ）は、基板と転写型の間に樹脂を挟み加圧し、型転写する様子を示す模式図である。
【符号の説明】
１    導光板（光ガイド）
２    入射光
３    光学素子
４    マイクロプリズム
６    アクチュエータ
７    上電極およびバネ構造
８    下電極
９    アンカー
１０    光スイッチング素子
１１    ポスト（支柱）
１２    駆動用の空間
２０    半導体基板
２５    アクチュエータアレイ層
２６    光学素子アレイ層
３２、３４    犠牲層
３５、３６  樹脂剤
３５ａ、４ａ  樹脂層
４７    分離用のスペース
５０    光スイッチングデバイス
５５    映像表示デバイス
６１、６４、８０    転写型（マイクロレプリカ）
６２、６８、８２    転写型の表面
７０、７２、８２    剥離用の層
７８、８８    隙間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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