JP2003248156A - 基板の重ね合わせ方法および光学素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高精度のステージやマーク観察用の光学系等
を用いることなく、重ね合わせ位置の位置合わせ精度を
高精度にすることができる基板の重ね合わせ方法を提供
する。 【解決手段】 マイクロレンズ４２，４４を有する二枚
の基板４１，４３の重ね合わせ方法であって、一方の第
一の基板４１に、凸形状の第一のアライメントマーク４
８を形成し、他方の第二の基板４３に、少なくとも第一
のアライメントマーク４８の頂点近傍の侵入を許容する
大きさに形成された凹形状の第二のアライメントマーク
５１を形成する。そして、凹形状の第二のアライメント
マーク５１の内部に対して凸形状の第一のアライメント
マーク４８の頂点近傍を侵入させ、第一の基板４１と第
二の基板４３とを重ね合わせる。これにより、高精度の
ステージやマーク観察用の光学系等を用いることなく、
重ね合わせ位置の位置合わせ精度を高精度にすることが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、基板の重ね合わせ
方法および光学素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、液晶プロジェクタ等に代表される
液晶表示装置付きの電子機器の普及と共に、液晶表示装
置への高性能化の要求が高まり、液晶表示装置を高精細
化および高輝度化するための改良が進行している。この
液晶表示装置は、通常、各画素制御の薄膜トランジスタ
（Thin Film Transistor；以下、単に「ＴＦＴ」と記
す）や保持容量等が形成された基板（以下、駆動基板と
称する）と、カラーフィルタ（カラー液晶パネルの場
合）やブラックマトリクス等が形成された基板（以下、
対向基板と称する）とから構成されている。

【０００３】液晶表示装置の駆動基板は、上記したＴＦ
Ｔ部と映像を映出する開口部とから構成され、ＴＦＴ部
に面積を占領される結果、充分な透過率を確保できない
場合がある。このため、従来より各画素の開口部に画素
用のマイクロ集光レンズ（以下、単に「マイクロレン
ズ」と略記する）を設け、本来ＴＦＴ部に照射されてい
た光を開口部に集光させる構造が採用されている。マイ
クロレンズの形成方法としては、マイクロレンズアレイ
を独自に作成して対向基板に貼り合わせる方法が知られ
ている。

【０００４】ところで、このような液晶表示装置におい
て、二枚の基板（駆動基板及び対向基板）は、アライメ
ントマークを基準として重ね合わせ（位置合わせ）が行
われた後、互いに貼り合わされることになる。

【０００５】このような二枚の基板の重ね合わせ方法と
しては、特開平９−１８９９０１号公報に記載された方
法がある。特開平９−１８９９０１号公報に記載された
二枚の基板の重ね合わせ方法によれば、液晶パネルとマ
イクロレンズアレイとにそれぞれ透明材料によってアラ
イメントマークを形成し、これらのアライメントマーク
を用いて二枚の基板を重ね合わせるようにしている。

【０００６】また、他の二枚の基板の重ね合わせ方法と
しては、特開２０００−１３１５０８公報に記載された
方法がある。特開２０００−１３１５０８公報に記載さ
れた二枚の基板の重ね合わせ方法によれば、第一のレン
ズの形成に用いられる第一基板の四隅に十字状のマーカ
ーを形成するとともに、第二のレンズの形成に用いられ
る第二の基板の四隅にも十字状のマーカーを形成し、こ
れらの十字状のマーカーを用いて二枚の基板を重ね合わ
せるようにしている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
９−１８９９０１号公報や特開２０００−１３１５０８
公報に記載された二枚の基板の重ね合わせ方法によれ
ば、二枚の基板にそれぞれアライメントマークやマーカ
ーを形成し、これらのアライメントマークやマーカーを
用いて二枚の基板を重ね合わせるようにしているが、こ
のような重ね合わせ作業を行うためには、高精度のステ
ージやアライメントマーク観察用の光学系が必要となる
ため、非常にコストがかかっている。

【０００８】本発明の目的は、高精度のステージやマー
ク観察用の光学系等を用いることなく、重ね合わせ位置
の位置合わせ精度を高精度にすることができる基板の重
ね合わせ方法を提供することである。

【０００９】本発明の目的は、第一の基板と第二の基板
との間隔調整を容易に行うことができる基板の重ね合わ
せ方法を提供することである。

【００１０】本発明の目的は、高精度のステージやマー
ク観察用の光学系等を用いることなく、重ね合わせ位置
の位置合わせ精度を高精度にすることができる１対のマ
イクロレンズを少なくとも１組以上有する光学素子を提
供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
マイクロレンズを少なくとも一方に有する二枚の基板の
重ね合わせ方法であって、第一の基板に、前記マイクロ
レンズの位置合わせの基準となる略半球形状であって凸
形状の第一のアライメントマークを形成する第一アライ
メントマーク形成工程と、第二の基板に、前記マイクロ
レンズの位置合わせの基準となる少なくとも前記第一の
アライメントマークの頂点近傍の侵入を許容する大きさ
に形成された凹形状の第二のアライメントマークを形成
する第二アライメントマーク形成工程と、前記第一の基
板の前記第一のアライメントマークと前記第二の基板の
前記第二のアライメントマークとを対向させ、少なくと
も前記第一のアライメントマークの頂点近傍を前記第二
のアライメントマークの内部に侵入させ、前記第一の基
板と前記第二の基板とを重ね合わせる基板重ね合わせ工
程と、を含む。

【００１２】したがって、アライメントを行う二枚の基
板の一方である第一の基板には、凸形状の第一のアライ
メントマークが形成され、他方の第二の基板には、少な
くとも第一のアライメントマークの頂点近傍の侵入を許
容する大きさに形成された凹形状の第二のアライメント
マークが形成される。そして、凹形状の第二のアライメ
ントマークの内部に対して凸形状の第一のアライメント
マークの頂点近傍を侵入させることにより、第一の基板
と第二の基板とが重ね合わされる。これにより、高精度
のステージやマーク観察用の光学系等を用いることな
く、重ね合わせ位置の位置合わせ精度を高精度にするこ
とが可能になる。

【００１３】請求項２記載の発明は、請求項１記載の基
板の重ね合わせ方法において、前記第一アライメントマ
ーク形成工程は、前記第一の基板に対してフォトリソグ
ラフィプロセスとエッチングプロセスとを用いてリング
状の凹部を形成する凹部形成工程と、前記第一の基板に
形成された前記凹部の内側に、熱可塑性の材料を付着さ
せる熱可塑性材料付着工程と、前記凹部の内側に付着さ
れた前記熱可塑性材料を加熱して溶融し、前記熱可塑性
材料を表面張力により略半球形状に形成する半球形状形
成工程と、を含む。

【００１４】したがって、第一の基板の第一のアライメ
ントマークの形状を簡単な方法で正確に略半球形状にす
ることが可能になるので、重ね合わせ位置の位置合わせ
精度を更に高精度にすることが可能になる。

【００１５】請求項３記載の発明は、請求項１記載の基
板の重ね合わせ方法において、前記第一アライメントマ
ーク形成工程は、前記第一の基板の表面にフォトレジス
トを塗布するフォトレジスト塗布工程と、前記第一のア
ライメントマークに対応する位置以外の前記フォトレジ
ストが除去されるように前記フォトレジストを露光し、
現像を行う露光・現像工程と、前記フォトレジストを加
熱して略半球形状に形成する半球形状形成工程と、を含
む。

【００１６】したがって、第一の基板の第一のアライメ
ントマークの形状を簡単な方法で正確に略半球形状にす
ることが可能になるので、重ね合わせ位置の位置合わせ
精度を更に高精度にすることが可能になる。

【００１７】請求項４記載の発明は、請求項１ないし３
のいずれか一記載の基板の重ね合わせ方法において、前
記基板重ね合わせ工程の終了後、前記第一の基板に形成
された前記第一のアライメントマークを変形させ、前記
第一の基板と前記第二の基板との間隔を調整する間隔調
整工程を更に含む。

【００１８】したがって、第一の基板と第二の基板との
間隔調整が容易になる。

【００１９】請求項５記載の発明は、請求項４記載の基
板の重ね合わせ方法において、前記間隔調整工程は、前
記第一の基板と前記第二の基板とをその重なり面に対し
て垂直に加圧し、前記第一のアライメントマークを変形
させる。

【００２０】したがって、第一の基板と第二の基板との
間隔調整を確実に行うことが可能になる。

【００２１】請求項６記載の発明は、請求項４記載の基
板の重ね合わせ方法において、前記間隔調整工程は、前
記第一の基板と前記第二の基板とをその重なり面に対し
て垂直に加圧し、かつ、前記第一のアライメントマーク
を加熱して溶融し、前記第一のアライメントマークを変
形させる。

【００２２】したがって、第一の基板と第二の基板との
間隔調整を確実に行うことが可能になる。

【００２３】請求項７記載の発明は、１対のマイクロレ
ンズを少なくとも１組以上有する光学素子において、１
対をなす一方の前記マイクロレンズとこのマイクロレン
ズの位置合わせの基準となる略半球形状であって凸形状
の第一のアライメントマークとを有する第一の基板と、
１対をなす他方の前記マイクロレンズとこのマイクロレ
ンズの位置合わせの基準となる少なくとも前記第一のア
ライメントマークの頂点近傍の侵入を許容する大きさに
形成された凹形状の第二のアライメントマークとを有す
る第二の基板と、備える。

【００２４】したがって、一方の第一の基板には、凸形
状の第一のアライメントマークがマイクロレンズととも
に形成され、他方の第二の基板には、少なくとも第一の
アライメントマークの頂点近傍の侵入を許容する大きさ
に形成された凹形状の第二のアライメントマークがマイ
クロレンズとともに形成される。そして、凹形状の第二
のアライメントマークの内部に対して凸形状の第一のア
ライメントマークの頂点近傍を侵入させることにより、
第一の基板と第二の基板とが重ね合わされる。これによ
り、高精度のステージやマーク観察用の光学系等を用い
ることなく、重ね合わせ位置の位置合わせ精度を高精度
にすることが可能になる。

【００２５】

【発明の実施の形態】本発明の第一の実施の形態を図１
ないし図７に基づいて説明する。本実施の形態の二枚の
基板は、液晶プロジェクタ等の液晶表示装置に用いられ
る光学素子を作製するための二枚のマイクロレンズアレ
イ基板に適用されている。

【００２６】ここで、図１は第一のマイクロレンズアレ
イ基板を示し、（ａ）はその平面図、（ｂ）は（ａ）の
Ｘ−Ｘ´における断面図である。図１に示すように、第
一のマイクロレンズアレイ基板Ａ（以下においては、第
一レンズ基板Ａという。）は、半球形状に形成されたマ
イクロレンズ１の集合体であるマイクロレンズアレイ２
が形成されているレンズエリア３と、マイクロレンズア
レイ２が形成されているエリア以外のアライメントエリ
ア４とを有している。このような第一レンズ基板Ａは、
光学用ガラスであるＢＫ７により形成されている。な
お、図１においては、説明のために７×８個のマイクロ
レンズ１によってマイクロレンズアレイ２を形成した
が、実際のマイクロレンズアレイ２はさらに多数のマイ
クロレンズ１により構成されている。

【００２７】また、第一レンズ基板Ａのアライメントエ
リア４であって第一レンズ基板Ａの四隅には、アライメ
ントマーク５が形成されている。このアライメントマー
ク５は、第一レンズ基板Ａに形成されたリング状の凹部
である溝５ａと、その溝５ａに囲まれた部分５ｂの上に
樹脂で形成された半球形状の突起６とを有している。な
お、本実施の形態の第一レンズ基板Ａのアライメントマ
ーク５の突起６の直径は、100μｍとされている。

【００２８】ここで、アライメントマーク５の作成手順
について図２を参照しつつ説明する。図２（ａ）に示す
ように、まず、基板にフォトリソグラフィーを用いて溝
５ａの形状のレジストパターンを形成し、エッチングに
よりレジストパターンを基板に転写する。なお、リフロ
ー法やグラデーションマスクを使ってマイクロレンズ１
を作成する場合にはフォトリソプロセスとエッチングプ
ロセスが用いられるので、同時に溝５ａの形状のレジス
トパターンのパターンも形成しておけばよい。これによ
り、アライメントマーク５をマイクロレンズ１との相対
位置がずれることなく形成することができる。

【００２９】次に、図２（ｂ）に示すように、溝５ａに
囲まれた部分５ｂの上に熱可塑性材料である熱可塑性樹
脂Ｐを付着させる。本実施の形態においては、熱可塑性
樹脂Ｐとしてホットメルト接着剤を用いた。このとき、
熱可塑性樹脂Ｐは円形状の溝５ａに囲まれた部分５ｂか
らはみ出さない程度の位置に付着させればよく、正確に
円形状の溝５ａに囲まれた部分５ｂの中心に付着させる
必要はない。

【００３０】最後に、図２（ｃ）に示すように、熱可塑
性樹脂Ｐを付着させた基板を加熱して熱可塑性樹脂Ｐを
流動させる。ここで、溝５ａが円形状に形成されている
ことから、熱可塑性樹脂Ｐを流動させた際には溝５ａの
角で熱可塑性樹脂Ｐの接触角が急激に小さくなるため、
熱可塑性樹脂Ｐが流動する範囲が溝５ａの内側に制限さ
れ、表面張力が働くことになる。つまり、熱可塑性樹脂
Ｐの表面を円形状の溝５ａに囲まれた部分５ｂを底辺と
した半球状にすることができるので、溝５ａの中心と半
球形状の突起６の頂点を正確に一致させることができ
る。この後、基板を冷却し熱可塑性樹脂Ｐを硬化させる
ことにより、アライメントマーク５が完成する。

【００３１】したがって、第一の基板Ａの第一のアライ
メントマーク５の形状を簡単な方法で正確に略半球形状
にすることが可能になるので、重ね合わせ位置の位置合
わせ精度を更に高精度にすることが可能になる。

【００３２】なお、図２においては溝５ａの側壁が垂直
になっているが、熱可塑性樹脂Ｐに対して表面張力によ
り広がりを抑えられる角度であれば垂直でなくともかま
わない。

【００３３】次に、第二のマイクロレンズアレイ基板に
ついて説明する。ここで、図３は第二のマイクロレンズ
アレイ基板を示し、（ａ）はその平面図、（ｂ）は
（ａ）のＹ−Ｙ´における断面図である。図３に示すよ
うに、第二のマイクロレンズアレイ基板Ｂ（以下におい
ては、第二レンズ基板Ｂという。）は、半球形状に形成
されたマイクロレンズ７の集合体であるマイクロレンズ
アレイ８が形成されているレンズエリア９と、マイクロ
レンズアレイ８が形成されているエリア以外のアライメ
ントエリア１０とを有している。このような第二レンズ
基板Ｂは、光学用ガラスであるＢＫ７により形成されて
いる。なお、図３においては、説明のために７×８個の
マイクロレンズ７によってマイクロレンズアレイ８を形
成したが、実際のマイクロレンズアレイ８はさらに多数
のマイクロレンズ７により構成されている。

【００３４】また、第二レンズ基板Ｂのアライメントエ
リア１０であって第二レンズ基板Ｂの四隅には、アライ
メントマーク１１が形成されている。このアライメント
マーク１１は、第二レンズ基板Ｂに形成された円形状の
穴１１ａを有している。なお、本実施の形態の第二レン
ズ基板Ｂのアライメントマーク１１の穴１１ａの直径
は、90μｍとされている。この円形状の穴１１ａは、基
板にフォトリソグラフィーを用いて穴１１ａの形状のレ
ジストパターンを形成し、エッチングによりレジストパ
ターンを基板に転写することにより作成される。なお、
リフロー法やグラデーションマスクを使ってマイクロレ
ンズ７を作成する場合にはフォトリソプロセスとエッチ
ングプロセスが用いられるので、同時に穴１１ａの形状
のレジストパターンのパターンも形成しておけばよい。
これにより、アライメントマーク１１をマイクロレンズ
７との相対位置がずれることなく形成することができ
る。

【００３５】なお、図３においては穴１１ａの側壁が垂
直になっているが、必ずしも側壁が垂直である必要はな
い。第一レンズ基板Ａのアライメントマーク５の突起６
と一致した状態で安定に接触する形状であれば、側壁に
傾斜がついていたり湾曲したりしていてもかまわない。

【００３６】次に、第一レンズ基板Ａと第二レンズ基板
Ｂとの貼り合わせ手順について図４〜図６を参照しつつ
説明する。まず、図４に示すように、第一レンズ基板Ａ
と第二レンズ基板Ｂとを、アライメントマーク５とアラ
イメントマーク１１との位置が概ね一致するように重ね
合わせる。より詳細には、少なくとも第一レンズ基板Ａ
のアライメントマーク５の突起６の頂点が第二レンズ基
板Ｂのアライメントマーク１１の穴１１ａの内側に入っ
ていれば良い。なお、図４においては、第一レンズ基板
Ａを下にしたが、どちらの基板が下でもかまわない。

【００３７】ところで、本実施の形態においては、第一
レンズ基板Ａのアライメントマーク５の突起６の直径を
100μｍ、第二レンズ基板Ｂのアライメントマーク１１
の穴１１ａの直径を90μｍとしているので、この時点で
の重ね合わせの精度は±45μｍ以内であればよい。例え
ば、第一レンズ基板Ａと第二レンズ基板Ｂとを作製する
際に、第一レンズ基板Ａ及び第二レンズ基板Ｂの各端面
から各アライメントマーク５，１１までの距離が一致す
るようにダイシングソーを用いて切断し、治具を用いて
端面の位置を合わせるようにして重ね合わせれば容易に
10μｍ程度の精度を得ることは可能である。

【００３８】次に、図５に示すように、第一レンズ基板
Ａのアライメントマーク５と第二レンズ基板Ｂのアライ
メントマーク１１とを一致させる。詳細には、第一レン
ズ基板Ａのアライメントマーク５の表面及び第二レンズ
基板Ｂのアライメントマーク１１の表面が滑らかで摩擦
が少ない場合には、図４に示したように第一レンズ基板
Ａと第二レンズ基板Ｂとを重ね合わせた段階で、各基板
Ａ，Ｂの自重によって第一レンズ基板Ａのアライメント
マーク５が第二レンズ基板Ｂのアライメントマーク１１
に自然に滑り込むことになり、第一レンズ基板Ａのアラ
イメントマーク５と第二レンズ基板Ｂのアライメントマ
ーク１１とが一致する。一方、第一レンズ基板Ａのアラ
イメントマーク５の表面及び第二レンズ基板Ｂのアライ
メントマーク１１の表面に摩擦が多い場合には、各基板
Ａ，Ｂの自重によって第一レンズ基板Ａのアライメント
マーク５が第二レンズ基板Ｂのアライメントマーク１１
に自然に滑り込むことはなく、各基板Ａ，Ｂに振動を与
えるなどして各基板Ａ，Ｂを動かすことで、第一レンズ
基板Ａのアライメントマーク５と第二レンズ基板Ｂのア
ライメントマーク１１とを一致させる。

【００３９】なお、第一レンズ基板Ａのアライメントマ
ーク５と第二レンズ基板Ｂのアライメントマーク１１と
を正確に一致させるためには、図５に示すように、第一
レンズ基板Ａと第二レンズ基板Ｂとの間に若干の隙間が
あることが望ましい。

【００４０】最後に、図６に示すように、第一レンズ基
板Ａのアライメントマーク５と第二レンズ基板Ｂのアラ
イメントマーク１１とを一致させた後、各基板Ａ，Ｂの
端面に接着剤２０を塗布し、第一レンズ基板Ａと第二レ
ンズ基板Ｂとを貼り合わせる。

【００４１】上述したような第一レンズ基板Ａと第二レ
ンズ基板Ｂとの貼り合わせを行うための貼り合わせ装置
の一例を図７に示す。図７に示す貼り合わせ装置３０
は、下側の基板（例えば、第一レンズ基板Ａ）を保持す
るための基板保持手段３１と、基板保持手段３１に保持
された基板（例えば、第一レンズ基板Ａ）の端面とこの
基板（例えば、第一レンズ基板Ａ）上に重ね合わされた
基板（例えば、第二レンズ基板Ｂ）の端面とを突き合わ
せ、大まかな位置合わせを行うための突合せ手段３２
と、各基板Ａ，Ｂに振動を与えるための振動発生手段３
３と、位置合わせ後に２枚の基板Ａ，Ｂを移動しないよ
うに押えるための基板固定手段３４と、この基板固定手
段３４を上下に移動させるための移動手段３５と、を備
えている。ここで、基板保持手段３１は、真空吸着など
の手段により下側の基板（例えば、第一レンズ基板Ａ）
を固定するものである。また、振動発生手段３３として
は、変位量を数μｍ程度にする必要があるため、ピエゾ
ステージなどが利用できる。このような貼り合わせ装置
３０を用いれば上述したような第一レンズ基板Ａと第二
レンズ基板Ｂとの貼り合わせの手順を実現することがで
きる。

【００４２】なお、特に図示しないが、接着剤を塗布す
る接着剤塗布手段や接着剤を硬化させるための接着剤硬
化手段などをこの貼り合わせ装置３０に含めてもかまわ
ない。

【００４３】このような方法により、治具を使って基板
の端面を合わせるだけのような精度の低いアライメント
装置を用いた場合でも、２つの基板Ａ，Ｂのアライメン
トマーク５，１１を高い精度で一致させることができ
る。マイクロレンズの作製と同時にアライメントマーク
部分のフォトリソを行った場合、アライメントマーク
５，１１はフォトマスクと同程度の位置精度で作成され
ている。したがって、誤差数１０μｍ程度のアライメン
ト装置を使った場合でも、容易に誤差数μｍ以内の高精
度アライメントが可能になる。

【００４４】ここに、アライメントを行う二枚のマイク
ロレンズ基板Ａ，Ｂの一方である第一の基板Ａには、凸
形状の第一のアライメントマーク５が形成され、他方の
第二の基板Ｂには、少なくとも第一のアライメントマー
ク５の頂点近傍の侵入を許容する大きさに形成された凹
形状の第二のアライメントマーク１１が形成される。そ
して、凹形状の第二のアライメントマーク１１の内部に
対して凸形状の第一のアライメントマーク５の頂点近傍
を侵入させることにより、第一の基板Ａと第二の基板Ｂ
とが重ね合わされる。これにより、高精度のステージや
マーク観察用の光学系等を用いることなく、重ね合わせ
位置の位置合わせ精度を高精度にすることが可能にな
る。

【００４５】なお、本実施の形態においては、マイクロ
レンズ基板Ａのアライメントマーク位置にフォトリソプ
ロセスとエッチングプロセスとにより溝５ａを作成する
ことにより、アライメントマーク５の突起６を作成する
ための熱可塑性樹脂Ｐを付着させた位置が多少ずれても
正確な位置にアライメントマーク５が形成できるように
したが、熱可塑性樹脂Ｐを付着させるときの位置精度が
必要なアライメント精度に対して十分であれば、溝５ａ
を形成しなくてもかまわない。

【００４６】次に、本発明の第二の実施の形態を図８な
いし図１３に基づいて説明する。前述した実施の形態の
場合と同一又は相当する部分は同一符号を用いて示し、
説明も省略する（以降の各実施の形態でも順次同様とす
る）。本実施の形態の二枚の基板は、情報記録媒体の記
録面上に光スポットを照射して情報を光学的に記録、再
生又は消去等する光ピックアップに用いられる光学素子
である対物レンズを作製するための二枚のマイクロレン
ズ基板に適用されている。

【００４７】今日、光ディスクの大容量化（光記録密度
化）に伴い、対物レンズで集光されるスポットの大きさ
を極力小さくする必要がある。そこで、本実施の形態の
対物レンズは、複数枚のレンズで構成することにより、
対物レンズの開口数ＮＡを大きくし、対物レンズで集光
されるスポットの大きさを極力小さくしたものである。

【００４８】概略的には、図８に示すように、対物レン
ズ４０は、第一のマイクロレンズ基板４１（以下におい
ては、第一レンズ基板４１という。）上に形成した第一
のレンズ４２と、第二のマイクロレンズ基板４３（以下
においては、第二レンズ基板４３という。）上に形成し
た第二のレンズ４４とを同一光軸上で対向するように配
置させて第一レンズ基板４１と第二レンズ基板４３とを
接着剤４５により貼り合わせた構造のものである。

【００４９】まず、第一レンズ基板４１について説明す
る。ここで、図９は第一レンズ基板４１を示す平面図で
ある。図９に示すように、第一レンズ基板４１は、半球
形状に形成されたマイクロレンズ４２が形成されている
レンズエリア４６と、マイクロレンズ４２が形成されて
いるエリア以外のアライメントエリア４７とを有してい
る。このような第一レンズ基板４１は、光学用ガラスで
あるＢＫ７により形成されている。

【００５０】また、第一レンズ基板４１のアライメント
エリア４７であって第一レンズ基板４１の四隅には、ア
ライメントマーク４８が形成されている。このアライメ
ントマーク４８は、第一レンズ基板４１に形成されたリ
ング状の凹部である溝４８ａと、その溝４８ａに囲まれ
た部分の形成された円形状の溝４８ｂとを有している。
また、溝４８ｂの内部には、熱可塑性樹脂であるホット
メルト接着剤が充填され、表面張力によって半球形状に
形成された突起４８ｃが形成されている。この突起４８
ｃは、表面張力により熱可塑性樹脂の流動する範囲が溝
４８ａの内側に制限され、溝４８ａに囲まれた部分を底
辺とした半球状にすることができるので、溝４８ａの中
心と半球形状の突起４８ｃの頂点を正確に一致させるこ
とができる。

【００５１】なお、アライメントマーク４８の作成手順
については、特に図示しないが、基板にフォトリソグラ
フィーを用いて溝４８ａ，４８ｂの形状のレジストパタ
ーンを形成し、エッチングによりレジストパターンを基
板に転写した後、熱可塑性樹脂であるホットメルト接着
剤を充填して基板を加熱した後、基板を冷却し熱可塑性
樹脂を硬化させることにより、アライメントマーク４８
が完成する。なお、リフロー法やグラデーションマスク
を使ってマイクロレンズ４２を作成する場合にはフォト
リソプロセスとエッチングプロセスが用いられるので、
同時に溝４８ａ，４８ｂの形状のレジストパターンのパ
ターンも形成しておけばよい。これにより、アライメン
トマーク４８をマイクロレンズ４２との相対位置がずれ
ることなく形成することができる。

【００５２】次に、第二レンズ基板４３について説明す
る。ここで、図１０は第二レンズ基板４３を示す平面図
である。図１０に示すように、第二レンズ基板４３は、
半球形状に形成されたマイクロレンズ４４が形成されて
いるレンズエリア４９と、マイクロレンズ４４が形成さ
れているエリア以外のアライメントエリア５０とを有し
ている。このような第二レンズ基板４３は、光学用ガラ
スであるＢＫ７により形成されている。

【００５３】また、第二レンズ基板４３のアライメント
エリア５０であって第二レンズ基板４３の四隅には、ア
ライメントマーク５１が形成されている。このアライメ
ントマーク５１は、第二レンズ基板４３に形成された円
形状の穴５１ａを有している。この円形状の穴５１ａ
は、基板にフォトリソグラフィーを用いて穴５１ａの形
状のレジストパターンを形成し、エッチングによりレジ
ストパターンを基板に転写することにより作成される。
なお、リフロー法やグラデーションマスクを使ってマイ
クロレンズ４４を作成する場合にはフォトリソプロセス
とエッチングプロセスが用いられるので、同時に穴５１
ａの形状のレジストパターンのパターンも形成しておけ
ばよい。これにより、アライメントマーク５１をマイク
ロレンズ４４との相対位置がずれることなく形成するこ
とができる。

【００５４】次に、第一レンズ基板４１と第二レンズ基
板４３との貼り合わせ手順について図１１を参照しつつ
説明する。まず、図１１（ａ）に示すように、第一レン
ズ基板４１と第二レンズ基板４３とを、アライメントマ
ーク４８とアライメントマーク５１との位置が概ね一致
するように重ね合わせる。より詳細には、少なくとも第
一レンズ基板４１のアライメントマーク４８の突起４８
ｃの頂点が第二レンズ基板４３のアライメントマーク５
１の穴５１ａの内側に入っていれば良い。なお、図１１
においては、第一レンズ基板４１を下にしたが、どちら
の基板が下でもかまわない。

【００５５】なお、第一レンズ基板４１のアライメント
マーク４８の表面及び第二レンズ基板４３のアライメン
トマーク５１の表面が滑らかで摩擦が少ない場合には、
第一レンズ基板４１Ａと第二レンズ基板４３とを重ね合
わせた段階で、各基板４１，４３の自重によって第一レ
ンズ基板４１のアライメントマーク４８が第二レンズ基
板４３のアライメントマーク５１に自然に滑り込むこと
になり、第一レンズ基板４１のアライメントマーク４８
と第二レンズ基板４３のアライメントマーク５１とが一
致する。一方、第一レンズ基板４１のアライメントマー
ク４８の表面及び第二レンズ基板４３のアライメントマ
ーク５１の表面に摩擦が多い場合には、各基板４１，４
３の自重によって第一レンズ基板４１のアライメントマ
ーク４８が第二レンズ基板４３のアライメントマーク５
１に自然に滑り込むことはなく、各基板４１，４３に振
動を与えるなどして各基板４１，４３を動かすことで、
第一レンズ基板４１のアライメントマーク４８と第二レ
ンズ基板４３のアライメントマーク５１とを一致させ
る。

【００５６】なお、第一レンズ基板４１のアライメント
マーク４８と第二レンズ基板４３のアライメントマーク
５１とを正確に一致させるためには、図１１（ａ）に示
すように、第一レンズ基板４１と第二レンズ基板４３と
の間に若干の隙間があることが望ましい。

【００５７】次に、図１１（ｂ）に示すように、第一レ
ンズ基板４１のアライメントマーク４８と第二レンズ基
板４３のアライメントマーク５１とを一致させた後、第
一レンズ基板４１のアライメントマーク４８の突起４８
ｃを変形させる。第一レンズ基板４１のアライメントマ
ーク４８の突起４８ｃの変形は、加熱により突起４８ｃ
を軟化させて変形するものであっても良いし、加圧によ
り突起４８ｃを変形させるものであっても良い。ここで
は、熱可塑性樹脂であるホットメルト接着剤により突起
４８ｃを形成していることから、加熱により突起４８ｃ
を軟化させて変形させる。

【００５８】なお、アライメントマーク４８の突起４８
ｃの変形量は、重ね合わせた基板４１，４３に加える圧
力、加熱温度、それらを加えている時間などで制御でき
るが、より正確に行うためには、第一レンズ基板４１と
第二レンズ基板４３との間隔を測定しながら変形させる
ことが望ましい。

【００５９】また、すべてのアライメントマーク４８の
突起４８ｃを一度に変形させた場合は、基板４１，４３
が横方向にずれてしまう可能性がある。そのような場合
は、すべてのアライメントマーク４８の突起４８ｃをま
とめて変形させるのではなく、いくつかのグループに分
けてグループごとに変形させるようにすれば、位置ずれ
を低減することができる。

【００６０】最後に、図１１（ｃ）に示すように、アラ
イメントマーク４８の突起４８ｃを完全に押しつぶして
上下の基板４１，４３の表面を突き合わせ、突起４８ｃ
を形成する熱可塑性樹脂であるホットメルト接着剤によ
り第一レンズ基板４１と第二レンズ基板４３とを貼り合
わせる。

【００６１】ただし、突き合わされた基板４１，４３の
間にアライメントマーク４８の突起４８ｃの形成材料で
あるホットメルト接着剤が出来るだけ残らないように、
第一レンズ基板４１に形成されたアライメントマーク４
８の溝４８ａと第二レンズ基板４３に形成されたアライ
メントマーク５１の穴５１ａに余分なホットメルト接着
剤が入り込むようにする必要がある。

【００６２】なお、図１２に示すように、第二レンズ基
板４３に形成されるアライメントマーク５１の穴５１ａ
の形状を矩形形状等にすることにより、穴５１ａの容積
を大きくすることが出来るので、アライメントマーク４
８の突起４８ｃの形成材料であるホットメルト接着剤が
アライメントマーク５１の穴５１ａに多く入り込むよう
にすることができる。この場合は、アライメントマーク
４８の突起４８ｃの高さや、基板を押し付ける際の圧力
や温度を細かく制御する必要がなくなる。

【００６３】上述したような第一レンズ基板４１と第二
レンズ基板４３との貼り合わせを行うための貼り合わせ
装置の一例を図１３に示す。図１３に示す貼り合わせ装
置６０は、下側の基板（例えば、第一レンズ基板４１）
を保持するための基板保持手段３１と、基板保持手段３
１に保持された基板（例えば、第一レンズ基板４１）の
端面とこの基板（例えば、第一レンズ基板４１）上に重
ね合わされた基板（例えば、第二レンズ基板４３）の端
面とを突き合わせ、大まかな位置合わせを行うための突
合せ手段３２と、各基板４１，４３に振動を与えるため
の振動発生手段３３と、位置合わせ後に２枚の基板４
１，４３を移動しないように押えるための基板固定手段
３４と、この基板固定手段３４を上下に移動させるため
の移動手段３５と、を備えている。ここで、基板保持手
段３１は、真空吸着などの手段により下側の基板（例え
ば、第一レンズ基板４１）を固定するものである。ま
た、振動発生手段３３としては、変位量を数μｍ程度に
する必要があるため、ピエゾステージなどが利用でき
る。

【００６４】加えて、貼り合わせ装置６０は、第一レン
ズ基板４１に形成されるアライメントマーク４８の突起
４８ｃを加熱するためのヒーター等である加熱手段６１
と、基板４１，４２に垂直に圧力を加えるための加圧手
段６２と、を備えている。ここで、加圧手段６２は、圧
力を加えた際に基板４１，４３が水平方向に移動しない
ようにしておく必要がある。基板固定手段３４として真
空チャックなどを用い、基板４１，４３を固定できるよ
うにしてもよい。なお、加圧による基板間隔の変化が測
定できるように基板固定手段３４の位置の変化を測定す
るための測定手段を設けてもよい。また、加熱手段６１
は、第一レンズ基板４１に形成されるアライメントマー
ク４８の突起４８ｃの形成に用いる材料に合わせて、そ
の材料が軟化する程度まで過熱できる必要がある。第一
レンズ基板４１に形成されるアライメントマーク４８の
突起４８ｃを形成している材料としてインジウムなどの
圧力で容易に変形する材料を用い、加圧だけで必要な面
間隔に調整できるような場合は、加熱手段６１を設ける
必要はない。

【００６５】このような貼り合わせ装置６０を用いれば
上述したような第一レンズ基板４１と第二レンズ基板４
３との貼り合わせの手順を実現することができる。

【００６６】なお、特に図示しないが、接着剤を塗布す
る接着剤塗布手段や接着剤を硬化させるための接着剤硬
化手段などをこの貼り合わせ装置６０に含めてもかまわ
ない。

【００６７】情報記録媒体の記録面上に光スポットを照
射して情報を光学的に記録、再生又は消去等する光ピッ
クアップ用途では、解像限界に近い集光スポットを得る
ため波面収差を抑える必要があり、レンズ面の間隔も高
い精度が要求される。そこで、本実施の形態において
は、基板４１，４３をアライメントした後、アライメン
トマーク４８部分に圧力を加えたり加熱したりすること
で変形させ、面間隔を調整するようにした。

【００６８】次に、本発明の第三の実施の形態を図１４
に基づいて説明する。本実施の形態は、前述したような
凸形状のアライメントマーク付きのマイクロレンズ基板
の別の作成方法としてフォトレジストを用いた方法を示
すものである。

【００６９】図１４（ａ）に示すように、まず、ガラス
基板８１に凹面８２を形成し、高屈折率の樹脂８３を埋
め込んでマイクロレンズを形成した後、カバーガラス８
４を取り付ける。

【００７０】次に、例えばＣＣＤを接合する側の表面に
フォトレジスト８５を塗布し(図１４（ｂ）参照)、アラ
メントマークの位置のフォトレジスト８５が残るように
露光、現像して(図１４（ｃ）)、最後に高温でベークを
行いフォトレジスト８５を流動させて半球形状のアライ
メントマーク８６を有するマイクロレンズ基板８０が完
成する（図１４（ｄ））。

【００７１】なお、ＣＣＤや液晶パネルなど半導体プロ
セスを用いて作成されている素子は、成膜工程、フォト
リソ工程、エッチング工程を何度か繰り返して作成され
ているので、凹形状のアライメントマークは容易に作成
できる。たとえば、素子の表面を保護するためのパッシ
ベーション膜に対して、電極部分を取り出すための開口
パターンを形成する際に、同時にアライメントマークの
パターンを形成しておけばよい。これにより、アライメ
ントマーク８６をマイクロレンズとの相対位置がずれる
ことなく形成することができる。

【００７２】したがって、これらのＣＣＤや液晶パネル
など半導体プロセスを用いて作成されている素子と貼り
合わせて用いるマイクロレンズ基板８０側にあらかじめ
凸形状のアライメントマーク８６を作成しておけば、貼
り合わせが容易になる。

【００７３】ここに、第一の基板８０の第一のアライメ
ントマーク８６の形状を簡単な方法で正確に略半球形状
にすることが可能になるので、重ね合わせ位置の位置合
わせ精度を更に高精度にすることが可能になる。

【００７４】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、マイクロ
レンズを少なくとも一方に有する二枚の基板の重ね合わ
せ方法であって、第一の基板に、前記マイクロレンズの
位置合わせの基準となる略半球形状であって凸形状の第
一のアライメントマークを形成する第一アライメントマ
ーク形成工程と、第二の基板に、前記マイクロレンズの
位置合わせの基準となる少なくとも前記第一のアライメ
ントマークの頂点近傍の侵入を許容する大きさに形成さ
れた凹形状の第二のアライメントマークを形成する第二
アライメントマーク形成工程と、前記第一の基板の前記
第一のアライメントマークと前記第二の基板の前記第二
のアライメントマークとを対向させ、少なくとも前記第
一のアライメントマークの頂点近傍を前記第二のアライ
メントマークの内部に侵入させ、前記第一の基板と前記
第二の基板とを重ね合わせる基板重ね合わせ工程と、を
含み、アライメントを行う二枚の基板の一方である第一
の基板に、凸形状の第一のアライメントマークを形成
し、他方の第二の基板に、少なくとも第一のアライメン
トマークの頂点近傍の侵入を許容する大きさに形成され
た凹形状の第二のアライメントマークを形成する。そし
て、凹形状の第二のアライメントマークの内部に対して
凸形状の第一のアライメントマークの頂点近傍を侵入さ
せ、第一の基板と第二の基板とを重ね合わせることによ
り、高精度のステージやマーク観察用の光学系等を用い
ることなく、重ね合わせ位置の位置合わせ精度を高精度
にすることができる。

【００７５】請求項２記載の発明によれば、請求項１記
載の基板の重ね合わせ方法において、前記第一アライメ
ントマーク形成工程は、前記第一の基板に対してフォト
リソグラフィプロセスとエッチングプロセスとを用いて
リング状の凹部を形成する凹部形成工程と、前記第一の
基板に形成された前記凹部の内側に、熱可塑性の材料を
付着させる熱可塑性材料付着工程と、前記凹部の内側に
付着された前記熱可塑性材料を加熱して溶融し、前記熱
可塑性材料を表面張力により略半球形状に形成する半球
形状形成工程と、を含むことにより、第一の基板の第一
のアライメントマークの形状を簡単な方法で正確に略半
球形状にすることができるので、重ね合わせ位置の位置
合わせ精度を更に高精度にすることができる。

【００７６】請求項３記載の発明によれば、請求項１記
載の基板の重ね合わせ方法において、前記第一アライメ
ントマーク形成工程は、前記第一の基板の表面にフォト
レジストを塗布するフォトレジスト塗布工程と、前記第
一のアライメントマークに対応する位置以外の前記フォ
トレジストが除去されるように前記フォトレジストを露
光し、現像を行う露光・現像工程と、前記フォトレジス
トを加熱して略半球形状に形成する半球形状形成工程
と、を含むことにより、第一の基板の第一のアライメン
トマークの形状を簡単な方法で正確に略半球形状にする
ことができるので、重ね合わせ位置の位置合わせ精度を
更に高精度にすることができる。

【００７７】請求項４記載の発明によれば、請求項１な
いし３のいずれか一記載の基板の重ね合わせ方法におい
て、前記基板重ね合わせ工程の終了後、前記第一の基板
に形成された前記第一のアライメントマークを変形さ
せ、前記第一の基板と前記第二の基板との間隔を調整す
る間隔調整工程を更に含むことにより、第一の基板と第
二の基板との間隔調整を容易に行うことができる。

【００７８】請求項５記載の発明によれば、請求項４記
載の基板の重ね合わせ方法において、前記間隔調整工程
は、前記第一の基板と前記第二の基板とをその重なり面
に対して垂直に加圧し、前記第一のアライメントマーク
を変形させることにより、第一の基板と第二の基板との
間隔調整を確実に行うことができる。

【００７９】請求項６記載の発明によれば、請求項４記
載の基板の重ね合わせ方法において、前記間隔調整工程
は、前記第一の基板と前記第二の基板とをその重なり面
に対して垂直に加圧し、かつ、前記第一のアライメント
マークを加熱して溶融し、前記第一のアライメントマー
クを変形させることにより、第一の基板と第二の基板と
の間隔調整を確実に行うことができる。

【００８０】請求項７記載の発明によれば、１対のマイ
クロレンズを少なくとも１組以上有する光学素子におい
て、１対をなす一方の前記マイクロレンズとこのマイク
ロレンズの位置合わせの基準となる略半球形状であって
凸形状の第一のアライメントマークとを有する第一の基
板と、１対をなす他方の前記マイクロレンズとこのマイ
クロレンズの位置合わせの基準となる少なくとも前記第
一のアライメントマークの頂点近傍の侵入を許容する大
きさに形成された凹形状の第二のアライメントマークと
を有する第二の基板と、備え、一方の第一の基板に、凸
形状の第一のアライメントマークをマイクロレンズとと
もに形成し、他方の第二の基板に、少なくとも第一のア
ライメントマークの頂点近傍の侵入を許容する大きさに
形成された凹形状の第二のアライメントマークをマイク
ロレンズとともに形成する。そして、凹形状の第二のア
ライメントマークの内部に対して凸形状の第一のアライ
メントマークの頂点近傍を侵入させ、第一の基板と第二
の基板とを重ね合わせることにより、高精度のステージ
やマーク観察用の光学系等を用いることなく、重ね合わ
せ位置の位置合わせ精度を高精度にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施の形態の第一のマイクロレ
ンズアレイ基板を示し、（ａ）はその平面図、（ｂ）は
（ａ）のＸ−Ｘ´における断面図である。

【図２】アライメントマーク作成のプロセスを示す説明
図である。

【図３】第二のマイクロレンズアレイ基板を示し、
（ａ）はその平面図、（ｂ）は（ａ）のＹ−Ｙ´におけ
る断面図である。

【図４】第一レンズ基板と第二レンズ基板との貼り合わ
せ手順を示す第一の説明図である。

【図５】第一レンズ基板と第二レンズ基板との貼り合わ
せ手順を示す第二の説明図である。

【図６】第一レンズ基板と第二レンズ基板との貼り合わ
せ手順を示す第三の説明図である。

【図７】第一レンズ基板と第二レンズ基板との貼り合わ
せを行うための貼り合わせ装置の一例を示す正面図であ
る。

【図８】本発明の第二の実施の形態の二枚のマイクロレ
ンズ基板により構成される対物レンズを示す縦断側面図
である。

【図９】第一レンズ基板を示す平面図である。

【図１０】第二レンズ基板を示す平面図である。

【図１１】第一レンズ基板と第二レンズ基板との貼り合
わせ手順を示す説明図である。

【図１２】第二レンズ基板の変形例を示す平面図であ
る。

【図１３】第一レンズ基板と第二レンズ基板との貼り合
わせを行うための貼り合わせ装置の一例を示す正面図で
ある。

【図１４】本発明の第三の実施の形態の凸形状のアライ
メントマーク付きのマイクロレンズ基板の別の作成方法
を示す説明図である。

【符号の説明】

１，７，４２，４４ マイクロレンズ ５，４８，８６ 第一のアライメントマーク ５ａ，４８ａ リング状の凹部 １１，５１ 第二のアライメントマーク ４０ 光学素子 ４１，８０，Ａ 第一の基板 ４３，Ｂ 第二の基板 ８５ フォトレジスト Ｐ 熱可塑性材料

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０２Ｆ 1/1335 Ｇ０２Ｆ 1/1335 (72)発明者 清澤 良行 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 (72)発明者 三船 博庸 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 Ｆターム(参考） 2H043 AE02 AE18 AE23 2H044 AA02 AA04 AA09 AA11 AA18 AA20 2H088 EA12 FA01 FA16 FA30 HA01 HA25 MA20 2H090 JA04 JA16 JA19 JC12 JD01 LA12 2H091 FA29Z FB07 FC10 FC26 FD06 FD12 FD17 GA01 LA12 MA07

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マイクロレンズを少なくとも一方に有す
   る二枚の基板の重ね合わせ方法であって、 第一の基板に、前記マイクロレンズの位置合わせの基準
   となる略半球形状であって凸形状の第一のアライメント
   マークを形成する第一アライメントマーク形成工程と、 第二の基板に、前記マイクロレンズの位置合わせの基準
   となる少なくとも前記第一のアライメントマークの頂点
   近傍の侵入を許容する大きさに形成された凹形状の第二
   のアライメントマークを形成する第二アライメントマー
   ク形成工程と、 前記第一の基板の前記第一のアライメントマークと前記
   第二の基板の前記第二のアライメントマークとを対向さ
   せ、少なくとも前記第一のアライメントマークの頂点近
   傍を前記第二のアライメントマークの内部に侵入させ、
   前記第一の基板と前記第二の基板とを重ね合わせる基板
   重ね合わせ工程と、を含むことを特徴とする基板の重ね
   合わせ方法。
2. 【請求項２】 前記第一アライメントマーク形成工程
   は、 前記第一の基板に対してフォトリソグラフィプロセスと
   エッチングプロセスとを用いてリング状の凹部を形成す
   る凹部形成工程と、 前記第一の基板に形成された前記凹部の内側に、熱可塑
   性の材料を付着させる熱可塑性材料付着工程と、 前記凹部の内側に付着された前記熱可塑性材料を加熱し
   て溶融し、前記熱可塑性材料を表面張力により略半球形
   状に形成する半球形状形成工程と、を含むことを特徴と
   する請求項１記載の基板の重ね合わせ方法。
3. 【請求項３】 前記第一アライメントマーク形成工程
   は、 前記第一の基板の表面にフォトレジストを塗布するフォ
   トレジスト塗布工程と、 前記第一のアライメントマークに対応する位置以外の前
   記フォトレジストが除去されるように前記フォトレジス
   トを露光し、現像を行う露光・現像工程と、 前記フォトレジストを加熱して略半球形状に形成する半
   球形状形成工程と、を含むことを特徴とする請求項１記
   載の基板の重ね合わせ方法。
4. 【請求項４】 前記基板重ね合わせ工程の終了後、前記
   第一の基板に形成された前記第一のアライメントマーク
   を変形させ、前記第一の基板と前記第二の基板との間隔
   を調整する間隔調整工程を更に含むことを特徴とする請
   求項１ないし３のいずれか一記載の基板の重ね合わせ方
   法。
5. 【請求項５】 前記間隔調整工程は、前記第一の基板と
   前記第二の基板とをその重なり面に対して垂直に加圧
   し、前記第一のアライメントマークを変形させることを
   特徴とする請求項３または４記載の基板の重ね合わせ方
   法。
6. 【請求項６】 前記間隔調整工程は、前記第一の基板と
   前記第二の基板とをその重なり面に対して垂直に加圧
   し、かつ、前記第一のアライメントマークを加熱して溶
   融し、前記第一のアライメントマークを変形させること
   を特徴とする請求項３または４記載の基板の重ね合わせ
   方法。
7. 【請求項７】 １対のマイクロレンズを少なくとも１組
   以上有する光学素子において、 １対をなす一方の前記マイクロレンズとこのマイクロレ
   ンズの位置合わせの基準となる略半球形状であって凸形
   状の第一のアライメントマークとを有する第一の基板
   と、 １対をなす他方の前記マイクロレンズとこのマイクロレ
   ンズの位置合わせの基準となる少なくとも前記第一のア
   ライメントマークの頂点近傍の侵入を許容する大きさに
   形成された凹形状の第二のアライメントマークとを有す
   る第二の基板と、備えることを特徴とする光学素子。