ミクロンまたはサブミクロンのキャビティを形成するための方法
本発明は、ミクロンまたはサブミクロンのキャビティのウォールを形成する方法に関連しており、透明な支持体（１０、１２、1４）上にフォトリソグラフィーマスクを形成する段階と、前記マスクを支持する前記支持体の前面と呼ばれる面上に感光性材料の樹脂の層（１８）を堆積する段階と、前記支持体の後面（１０’）を通して前記感光性材料を露光する段階と、前記ウォールを得るために前記感光性材料を現像する段階と、を含んでいる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機能液のような材料が導入されうる、ウォールによって区切られたミクロンあるいはサブミクロンのキャビティを含むデバイスの製造に関連しており。特定の応用は、機能液が特定の光学特性を有する「光学」デバイスにとりわけ関連している。
【背景技術】
【０００２】
そのような光学要素の例は、図１において図示されている。それは、例えば最大で１００ｍｍあるいはそれ以上の範囲であってもよい幅Ｌを有している。
【０００３】
それはウォール６によって分離された個々のマイクロピットまたはマイクロキャビティ２のネットワークを含んでいる。これらのマイクロキャビティは、実質的に平坦な支持体上に構成されている。
【０００４】
それらは、求める光学的効果に対して適切な液体４で満たされうる。
【０００５】
前記応用に依存して、前記キャビティは、好ましくは前記ウォール６の頂部に一般的に接着結合された、柔軟性材料の近接する層９によって閉塞される。
【０００６】
前記アセンブリは、図示された例において、クオーツのような材料の基板１及びポリマー材料の層８を含んでいる支持体上に形成されている。
【０００７】
そのような光学要素は、数万または数十万及びそれ以上のオーダーとなりうる一定のマイクロピットを含みうる。
【０００８】
光学的応用に対して、前記ウォール６は出来る限り見えにくくすべきであり、所望の範囲、例えば２から１００μｍの大きな高さに対して小さなウォール幅で、大きなアスペクト比（または形状因子）を与える。
【０００９】
前記ウォール及び前記マイクロキャビティは、集合マイクロテクノロジー型の方法、またはその構造特性に対して選択された樹脂の異方性エッチングによって得られる。
【００１０】
いわゆる「エンボス加工」またはモールド技術と共に、それは直接操作であるから、非常に競合的な方法で、経済的に、求める形状因子を達成することが可能である。
【００１１】
しかしながら、非常に困難なままであるが、前記モールドされたフィルムの厚さが非常に正確に制御される場合を除いて、原理上、それは同様のポリマーを前記ウォールのままにしておくので、前記井戸の下部の構造の非常に限界的となる背景を有している。
【００１２】
別の方法は、フォトレジストのフォトリソグラフィーである。フォトレジストは、所望の厚さで堆積され、及び前記ウォールを定義するためにＵＶ光に晒される。
【００１３】
この技術でよい解像度をえるために、高価なフォトリソグラフィー装置が用いられる必要がある。それにもかかわらず、後者は大きなアスペクト比と共に、ウォールを作製するために必要とされるフィールド深さを有していない。これは、より洗練された技術さえ用い、さらには、製造コストを追加する必要性を引き起こす。
【００１４】
二つの問題がこの取り組みで解決されるべきである。
‐そのような技術を適用するための高い投資コスト。求める解像度を考慮すると、それは「ステッパー」型であるべき光学的機械を必要としている。前記基板は、「ステップ＆リピート」モードで日光に晒される。前記光学要素のスケールでのマスクは、日光に晒され、及びそれから次の領域を日光に晒すために前記基板の移動がある。その結果は、黒色染料を加えることによって可視光で不透明としてもよく、及びそれ故長い暴露時間を必要としうる前記フォトレジストが厚いため、よりいっそう効率が悪くなった生産性となる。
‐前記樹脂の厚さに関連した解像度の損失。実際に、使用された光学的機械に導入された光学と共に、２μｍの解像度が得られるが、１から１．２μｍの厚さの樹脂である。現在、前記マイクロピットのウォールは１０μｍより上の高さを有してもよく、その結果は、４μｍより小さいサイズの線を取り除いてもよい解像度の損失であり、それ故、増大的により細かいサイズに向かうマイクロピットの発展を破壊するように作用する。
【００１５】
それ故、生産性と形状因子の間の適切な調和を見つけることに課題がある。
【００１６】
最後に、前記ウォールと前記支持体の間の接触が非常に繊細であるため、前もって形成されたウォールの前記支持体の前面上に、直接移転を用いる他の技術は、応用することが難しい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
課題は、それ故、これらの問題を取り除き、及び解像度を犠牲にせず、及び良好な生産性を可能にすると同時に、感光性材料の大きな厚さの範囲で作業することを可能にする方法を見つけることである。
【００１８】
他の態様によると、前記課題は、標準のフォトリソグラフィー技術で得られる形状因子よりより小さな形状因子を達成することである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明は主に、光学またはマイクロ光学（ミクロンまたはサブミクロン）のデバイスを形成するための、キャビティのウォールを形成するための方法に関しており、
‐透明な支持体上にフォトリソグラフィーマスクを形成する段階と、
‐前記マスクを支持する前記支持体の面、いわゆる前面上に感光性材料の層を堆積する段階と、
‐前記支持体の後面を通して前記感光性材料を露光する段階と、
‐前記ウォールを得るために前記感光性材料を現像する段階と、
を含んでいる。
【００２０】
前記感光性材料は、負の極性であってもよく、前記マスクの不透明な部分は、前記感光性材料が除かれるべき領域の下に形成される。
【００２１】
光学的応用の場合において、前記感光性材料が負の極性であるとき、前記キャビティの底部に位置した前記マスクの領域は、これらの同一のキャビティにおける前記材料を除去した後に取り除かれる。
【００２２】
あるいは、前記感光性材料は、正の極性であってもよく、前記マスクの不透明な部分は、前記感光性材料が保持されるべき領域の下に形成される。
【００２３】
本発明と共に、非常に大きな数でマイクロキャビティのキャビティを製造することが可能であり、その前記ウォールは、染料が装填されるか否かのどちらであっても、任意の極性の感光性材料と共に、非常に可変的な形状因子を有している。それは同様に、前記支持体に属している任意の副層の選択において大きな自由度を保つことの可能性を与えている。キャビティまたはマイクロキャビティは、流体又は液体を含むことが意図されてもよい。
【００２４】
そのようにして意図された応用では、前記支持体は、前記ウォールの基部と、前記キャビティに導入される機能液と接触する少なくとも一つの副層を含んでもよい。この副層は、その機械的特性（例えば粘着性）、及び／または電気的特性、及び／または表面的特性（例えば、摩擦及び／または親水性処理または疎水性処理）のために選択されてもよい。
【００２５】
そのようにして、例として、形成のために用いられる材料として述べることができる。
‐粘着性の副層：ＳｉＯ２
‐電気的作動の副層（電極）：ＩＴＯまたはＷＯ３
‐調整副層：磨かれたポリイミド
【００２６】
これらの副層の各々は、ただ一つで、または一つまたはいくつかのこれらと同様の他の副層の組み合わせとして用いられてもよい。
【００２７】
光学的応用に対して、クオーツ、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）のようなプラスチックのような、透明な基板が有利的に選択される。ＩＴＯ、ＳｉＯ２またはポリイミド基板は、これらの同様な光学的応用に対して透明である。基板に実質的に垂直に前記基板を通るか、または形成されたウォールにより定義された前記キャビティを通る放射に対して透明であるデバイスがそれ故得られる。特に、前記キャビティの底部に存在する如何なるマスクの部分はない。透明度のある放射の範囲は、好ましくは２６０ｎｍと４５０ｎｍの間で備えられる。
【００２８】
そのようにして、前記支持体は、シンプルな基板、または基板とその上に一つ以上の追加の副層を含んでもよい。
【００２９】
本発明は、同一の製造ライン上に集合的な実施形態に容易に統合されうるフォトリソグラフィーの手段を適用する。
【００３０】
前記フォトリソグラフィーマスクは、好ましくはじＵＶ吸収材料であってもよく、及び例えば非積極的化学的方法で除去されてもよい。例えば、それはクロムまたはチタンであり、及び例えば、約数百ｎｍ、例えばさらに１００ｎｍの厚さを有している。
【００３１】
得られたキャビティのウォールは、２μｍと１００μｍの間を含みうる厚さ及び１０μｍと０．５μｍの間を含みうる幅を有している。
【００３２】
前記感光性材料は、（液体として堆積され、及びそれから重合化された）樹脂であるか、または（例えばラミネーションによって堆積された）ドライフィルムであってもよい。
【００３３】
前記感光性樹脂は、染料を追加することにより黒色にされてもよい。
【００３４】
本発明は、光学またはマイクロ光学（ミクロンまたはサブミクロン）デバイスを形成するために利用されるデバイスを形成するための方法に関連しており、
‐上で議論されたような方法の適用を含んでおり、前記デバイスのキャビティのウォールを形成する段階と、
‐前記デバイスの前記キャビティ内に流体を導入する段階と、
‐感光性材料である前記ウォール上に閉鎖層を堆積する段階と、
を含んでいる。
【００３５】
集合的な生産の場合、最終生成物個別化が実行されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】周知のキャビティの構造を図示している。
【図２Ａ】本発明による方法を実施するための段階を図示している。
【図２Ｂ】本発明による方法を実施するための段階を図示している。
【図２Ｃ】本発明による方法を実施するための段階を図示している。
【図２Ｄ】本発明による方法を実施するための段階を図示している。
【図２Ｅ】本発明による方法を実施するための段階を図示している。
【図２Ｆ】本発明による方法を実施するための段階を図示している。
【図３Ａ】本発明による他の方法を実行するためのある段階を図示している。
【図３Ｂ】本発明による他の方法を実行するためのある段階を図示している。
【図３Ｃ】本発明による他の方法を実行するためのある段階を図示している。
【図４】キャビティが液体で満たされるための操作を図示している。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
本発明の実施形態は、図２Ａから２Ｆに関連して述べられる。
【００３８】
まず、シンプルな基板１０、例えばＰＥＴのようなポリマー材料よりなりうる支持体が形成される。
【００３９】
あるいは、これと同様の基板１０の表面上に、一つ以上の透明フィルム１２、１４が薄層で堆積される。薄層として堆積されたこれらのフィルムは、数百ｎｍの厚さを有するＩＴＯフィルム１２、及び目標とされた応用に依存してこの段階で磨かれるか、または磨かれない、厚さが３０ｎｍと１００ｎｍの間を備えた厚さを有するポリイミドフィルム１４（調節フィルム）である。
【００４０】
前記アセンブリは、ＵＶ放射に対して透明な支持体を形成する。
【００４１】
前記基板１０及び前記任意の層１２、１４は、好ましくは、スペクトル範囲が少なくとも２６０ｎｍから４５０ｎｍで透明である。
【００４２】
従来では、原理的に、積層側１２、１４上の自由面１４’は、いわゆる前記支持体の「前面」である。積層１２、１４が無く、唯一つの基板１０がある場合、前記面の任意の一つが前面であるといわれる。前記他の面１０’はいわゆる後面である。
【００４３】
次に、金属層１６、例えば５０ｎｍの厚さを有するクロム層が堆積される（図２Ｂ）。クロムとは異なる金属が用いられてもよい。任意の金属が用いられてもよく、またはＵＶ（一般的に３０５ｎｍと４６０ｎｍの間を備えたスペクトル範囲）に吸収的であり、そして、支持体、樹脂、及び可能な摩擦及び／または粘着性の副層、及び／または他の副層に関して選択的に除去されてもよい任意の材料でさえ用いられてもよい。好ましくは、化学的技法によって除去が起こる。例えば、後にＨＦでエッチングされうるチタン層が用いられてもよい。
【００４４】
粘着層２０、例えばＳｉＯ２が、前記層１６を堆積する前に、任意に形成されてもよい。この層２０は、前記支持体上の今後の樹脂１８の粘着性の強化を可能にする。前記層２０は同様に、他の要素と同様の波長範囲（２６０ｎｍから４５０ｎｍ）で、それ自身は、透明である。
【００４５】
マスク層（例えば金属）１６はそれから、前記マイクロキャビティの今後の形状を定めるために、例えばエッチングされてもよい。この目的のために、感光性材料、例えば、フォトリソグラフィー樹脂が前記層１６の上に堆積される。前記樹脂は、後で製造することが望まれるパターンの形状（実際：前記マイクロピットのウォールの形状）を再現する適切なマスクを通して光に晒される。このフォトリソグラフィー樹脂は堆積され、及びそれから、前記層１６の材料は、アシッドバスでエッチングされ（例えば、０．３％のＨＦでチタン層１６のエッチング）、望ましく保持された前記層１６の材料を保護する露光されていない樹脂が、それから除去される。それ故、マスク１６’が得られる（図２Ｃ）。
【００４６】
次の段階の間に（図２Ｄ）、負の極性を有する厚い感光性樹脂１８（２から１００μｍの間を備えた厚さ）が堆積され、前記マイクロピットの前記ウォールが作られる。この樹脂１８の露光は、前記後面１０’を通して、ＵＶマスク層１６で作られた開口を通して実施される。前記後面１０’からの露光に対して、前記樹脂の除去が続いて望まれる領域を保護している前に作られたマスクと共に、これらのウォールが形成される。
【００４７】
次に（図２Ｅ）、それは前記支持体の後面１０’を通してＵＶ露光３１が進められる。露光される前記樹脂の領域は、それから重合され、及び前記ウォールを形成する。
【００４８】
好ましくは、露光は、前記基板の全体表面にわたって単一の閃光か走査で達成される。
【００４９】
前記樹脂は、それから露光されていない部分の除去を可能にする現像液に通される。この操作は、この場所で、前記マスク層により保護されている任意のポリマー層を損傷させない。化学的エッチングにより前記ＵＶマスク層を除去することにより、マスク及び調整層の堆積に先立って、磨かれうる前記支持体の表面（ここでは、ポリマー１４の表面）を再び見出すことができる。
【００５０】
最初の支持体、前記任意の副層、及びキャビティ２１を定義する頂部３２を有する前記ウォール２２、を含む構造が得られる（図２Ｆ）。これらのキャビティの唯一つが図２Ｆに図示されており、しかし、前記方法は集合的であってもよく、いくつかのキャビティ、及び非常に大きな数のキャビティでさえ作られることを可能にする。
【００５１】
各キャビティ２１を定義する前記ウォール２２の高さｈは、一般的に数μｍ、または数十μｍのオーダー、例えば２０μｍ、及び２μｍと１００μｍの間が備えられている。各ウォールの幅ｌは、０．５μｍと１０μｍの間に含まれてもよい。形状因子は、高さと幅の比（高さ／幅の比率）で決定され、それは例えば３と１０の間に含まれてもよい。このキャビティ２１は、１０μｍと５００μｍの間に含まれた幅または平均直径Ｄを有していてもよい。
【００５２】
図２Ｆにおいて、放射３３は、実質的に基板に垂直に基板を通過してもよい。特に、この放射の伝播を妨げうる、前記キャビティの底部、または前記層１２、１４の積層及び前記基板２において存在するマスク部またはいかなる他の材料はない。
【００５３】
本発明の別の実施形態は図３Ａから３Ｃに関連して述べられる。
【００５４】
その操作は、この場合では、正の樹脂である樹脂１８’（図３Ｂ）を除いて、前の実施形態におけるような同様の材料を適用する。
【００５５】
その段階はそれ故、マスクを作る段階を除いて、前と実質的に同様であり、前記マスク材料はエッチングにより除去され（図３Ａ）、今後のフォトリソグラフィー樹脂１８’を正の極性で除去することが望まれる。
【００５６】
次に、前記マスクの形成後（図３Ｂ）、この正の極性の樹脂１８’が堆積され、再び、前記マイクロピットのウォールが作られる。
【００５７】
次に、前記支持体の前記後面１０’を通してＵＶ露光が進められる（図３Ｃ）。露光される前記樹脂の領域は、それから重合化される。再度、露光は、好ましくは前記基板の全体表面にわたって単一の閃光で実施される。前記ＵＶ源は非常に高いエネルギーであってもよい。
【００５８】
前記樹脂はそれから、露光された部分の除去を可能にする現像液内に通される。参照は、この段階より上で既になされた見解でなされる。
【００５９】
この実施形態において、前記マスク１６”は、維持され、及び例えば明暗マスク（「ブラックマトリクス」）の役割を果たし、または電気作動（例えば、ＩＴＯまたはＷＯ３マスクの場合）を可能にする前記樹脂ウォールの下で再び見出される。
【００６０】
そこには再び、前記最初の支持体、及び前記ウォール２２を含み、とりわけ上で既に述べられた形状特性と共に、図２Ｆの構造が得られる。さらに、前記マスク領域１６”は、前記実キャビティを形成する領域内で、前記ウォール２２の下に位置されるが、前記ウォールの間には無い。そこには再び、前記放射３３の伝播を妨げうる、前記キャビティの底部、または前記層１２、１４の及び前記基板２の積層に存在するマスク部、または如何なる材料は無い。
【００６１】
前記実施形態に関わらず、正または負の極性の厚い樹脂１８、１８’は染料を加えることによって黒くされてもよい。前記露出時間は、その結果増大するが、しかしそれにも関わらずそれは受け入れられ、この取り組みにおいて、前記後面上の単一の露光が達成される。
【００６２】
その結果形成されたマイクロキャビティは、空間的に定義された光学的機能を達成するために、液体、またはキャビティごとに異なりうる液体のような流体を保持することの目的を有している。
【００６３】
液体は、液晶、感光液体、または製造された前記デバイスを通過する光線の経路または強度の制御及び修正を可能にする指標を有する任意の他の機能液であってもよい。
【００６４】
キャビティごとに液体が異なる場合、これらの液体は、二つまたはいくつかの液体の混合物から、またはその他に全てが異なっている液体から得られてもよい。これらの液体は、小さな体積、すなわち数十から数百ピコリットルの局在に適合された任意の技術により供給される。
【００６５】
とりわけ、一つ以上のキャビティを満たす段階は、前記キャビティ２１の内側を対象とし、数ピコリットルのオーダーとなりうる体積で、ジェットまたは滴２６のような液体材料２４を突出させる装置Ｅの要素を有して実施される。前記液体は、小さな体積、すなわち数十から数百ピコリットルの局在に対して適切な技術によって供給されてもよい。利用される装置Ｅの要素は、インクジェットを経て分注する技術と似ている液体分注技術を利用してもよい。
【００６６】
前記液体材料２４は、部分的または完全のどちらか一方で前記キャビティ２１を満たしてもよい。前記キャビティの完全な充填は、前記ウォール２２の前記頂部３２に達するように実施されうる。
【００６７】
生成物は、保護プラスチックフィルム９を例えばラミネーションによって、形成することにより完了される（図１）。このフィルムは、最終的な機能（反射防止被覆、ハード層、防汚被覆、…）に対して適切な機能性層で被覆されうる。
【００６８】
一つの可能性によると、ある応用に対して、例えば、個々の光学レンズの製造に対して、前記密閉されたキャビティ２１、または密封されたキャビティの群を互いに分離させることが実行されてもよい。液体で満たされた前記閉塞された囲いは、そのようにして、解離され、または他と区別される。
【００６９】
そのような分離は、前記装置を製造するために利用されている堅い支持体１０上で、例えばレーザー、または超音波、または少なくとも一つの切削工具によって達成されてもよい。
【００７０】
前記キャビティ２１の周囲の密封を確保した後で、前記分離が達成される。この分離は、前記製品の寿命にわたって、ガス及び湿度の不浸透性及び良好な機械的強度を保証する周辺密封が付随する。
【符号の説明】
【００７１】
１ 基板
２ キャビティ
４ 液体
６ ウォール
８ ポリマー材料の層
９ 近接する層
１０ 基板
１０’ 後面
１２ ＩＴＯフィルム
１４ ポリイミドフィルム
１４’ 自由面
１６、１６’ マスク層
１８ 感光性樹脂
１８’ 樹脂
２０ 粘着層
２１ キャビティ
２２ ウォール
２４ 液体材料
２６ ジェットまたは滴
３１ ＵＶ露光
３２ 頂部
３３ 放射
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機能液のような材料が導入されうる、ウォールによって区切られたミクロンあるいはサブミクロンのキャビティを含むデバイスの製造に関連しており。特定の応用は、機能液が特定の光学特性を有する「光学」デバイスにとりわけ関連している。
【背景技術】
【０００２】
そのような光学要素の例は、図１において図示されている。それは、例えば最大で１００ｍｍあるいはそれ以上の範囲であってもよい幅Ｌを有している。
【０００３】
それはウォール６によって分離された個々のマイクロピットまたはマイクロキャビティ２のネットワークを含んでいる。これらのマイクロキャビティは、実質的に平坦な支持体上に構成されている。
【０００４】
それらは、求める光学的効果に対して適切な液体４で満たされうる。
【０００５】
前記応用に依存して、前記キャビティは、好ましくは前記ウォール６の頂部に一般的に接着結合された、柔軟性材料の近接する層９によって閉塞される。
【０００６】
前記アセンブリは、図示された例において、クオーツのような材料の基板１及びポリマー材料の層８を含んでいる支持体上に形成されている。
【０００７】
そのような光学要素は、数万または数十万及びそれ以上のオーダーとなりうる一定のマイクロピットを含みうる。
【０００８】
光学的応用に対して、前記ウォール６は出来る限り見えにくくすべきであり、所望の範囲、例えば２から１００μｍの大きな高さに対して小さなウォール幅で、大きなアスペクト比（または形状因子）を与える。
【０００９】
前記ウォール及び前記マイクロキャビティは、集合マイクロテクノロジー型の方法、またはその構造特性に対して選択された樹脂の異方性エッチングによって得られる。
【００１０】
いわゆる「エンボス加工」またはモールド技術と共に、それは直接操作であるから、非常に競合的な方法で、経済的に、求める形状因子を達成することが可能である。
【００１１】
しかしながら、非常に困難なままであるが、前記モールドされたフィルムの厚さが非常に正確に制御される場合を除いて、原理上、それは同様のポリマーを前記ウォールのままにしておくので、前記井戸の下部の構造の非常に限界的となる背景を有している。
【００１２】
別の方法は、フォトレジストのフォトリソグラフィーである。フォトレジストは、所望の厚さで堆積され、及び前記ウォールを定義するためにＵＶ光に晒される。
【００１３】
この技術でよい解像度をえるために、高価なフォトリソグラフィー装置が用いられる必要がある。それにもかかわらず、後者は大きなアスペクト比と共に、ウォールを作製するために必要とされるフィールド深さを有していない。これは、より洗練された技術さえ用い、さらには、製造コストを追加する必要性を引き起こす。
【００１４】
二つの問題がこの取り組みで解決されるべきである。
‐そのような技術を適用するための高い投資コスト。求める解像度を考慮すると、それは「ステッパー」型であるべき光学的機械を必要としている。前記基板は、「ステップ＆リピート」モードで日光に晒される。前記光学要素のスケールでのマスクは、日光に晒され、及びそれから次の領域を日光に晒すために前記基板の移動がある。その結果は、黒色染料を加えることによって可視光で不透明としてもよく、及びそれ故長い暴露時間を必要としうる前記フォトレジストが厚いため、よりいっそう効率が悪くなった生産性となる。
‐前記樹脂の厚さに関連した解像度の損失。実際に、使用された光学的機械に導入された光学と共に、２μｍの解像度が得られるが、１から１．２μｍの厚さの樹脂である。現在、前記マイクロピットのウォールは１０μｍより上の高さを有してもよく、その結果は、４μｍより小さいサイズの線を取り除いてもよい解像度の損失であり、それ故、増大的により細かいサイズに向かうマイクロピットの発展を破壊するように作用する。
【００１５】
それ故、生産性と形状因子の間の適切な調和を見つけることに課題がある。
【００１６】
最後に、前記ウォールと前記支持体の間の接触が非常に繊細であるため、前もって形成されたウォールの前記支持体の前面上に、直接移転を用いる他の技術は、応用することが難しい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
課題は、それ故、これらの問題を取り除き、及び解像度を犠牲にせず、及び良好な生産性を可能にすると同時に、感光性材料の大きな厚さの範囲で作業することを可能にする方法を見つけることである。
【００１８】
他の態様によると、前記課題は、標準のフォトリソグラフィー技術で得られる形状因子よりより小さな形状因子を達成することである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明は主に、光学またはマイクロ光学（ミクロンまたはサブミクロン）のデバイスを形成するための、キャビティのウォールを形成するための方法に関しており、
‐透明な支持体上にフォトリソグラフィーマスクを形成する段階と、
‐前記マスクを支持する前記支持体の面、いわゆる前面上に感光性材料の層を堆積する段階と、
‐前記支持体の後面を通して前記感光性材料を露光する段階と、
‐前記ウォールを得るために前記感光性材料を現像する段階と、
を含んでいる。
【００２０】
前記感光性材料は、負の極性であってもよく、前記マスクの不透明な部分は、前記感光性材料が除かれるべき領域の下に形成される。
【００２１】
光学的応用の場合において、前記感光性材料が負の極性であるとき、前記キャビティの底部に位置した前記マスクの領域は、これらの同一のキャビティにおける前記材料を除去した後に取り除かれる。
【００２２】
あるいは、前記感光性材料は、正の極性であってもよく、前記マスクの不透明な部分は、前記感光性材料が保持されるべき領域の下に形成される。
【００２３】
本発明と共に、非常に大きな数でマイクロキャビティのキャビティを製造することが可能であり、その前記ウォールは、染料が装填されるか否かのどちらであっても、任意の極性の感光性材料と共に、非常に可変的な形状因子を有している。それは同様に、前記支持体に属している任意の副層の選択において大きな自由度を保つことの可能性を与えている。キャビティまたはマイクロキャビティは、流体又は液体を含むことが意図されてもよい。
【００２４】
そのようにして意図された応用では、前記支持体は、前記ウォールの基部と、前記キャビティに導入される機能液と接触する少なくとも一つの副層を含んでもよい。この副層は、その機械的特性（例えば粘着性）、及び／または電気的特性、及び／または表面的特性（例えば、摩擦及び／または親水性処理または疎水性処理）のために選択されてもよい。
【００２５】
そのようにして、例として、形成のために用いられる材料として述べることができる。
‐粘着性の副層：ＳｉＯ２
‐電気的作動の副層（電極）：ＩＴＯまたはＷＯ３
‐調整副層：磨かれたポリイミド
【００２６】
これらの副層の各々は、ただ一つで、または一つまたはいくつかのこれらと同様の他の副層の組み合わせとして用いられてもよい。
【００２７】
光学的応用に対して、クオーツ、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）のようなプラスチックのような、透明な基板が有利的に選択される。ＩＴＯ、ＳｉＯ２またはポリイミド基板は、これらの同様な光学的応用に対して透明である。基板に実質的に垂直に前記基板を通るか、または形成されたウォールにより定義された前記キャビティを通る放射に対して透明であるデバイスがそれ故得られる。特に、前記キャビティの底部に存在する如何なるマスクの部分はない。透明度のある放射の範囲は、好ましくは２６０ｎｍと４５０ｎｍの間で備えられる。
【００２８】
そのようにして、前記支持体は、シンプルな基板、または基板とその上に一つ以上の追加の副層を含んでもよい。
【００２９】
本発明は、同一の製造ライン上に集合的な実施形態に容易に統合されうるフォトリソグラフィーの手段を適用する。
【００３０】
前記フォトリソグラフィーマスクは、好ましくはじＵＶ吸収材料であってもよく、及び例えば非積極的化学的方法で除去されてもよい。例えば、それはクロムまたはチタンであり、及び例えば、約数百ｎｍ、例えばさらに１００ｎｍの厚さを有している。
【００３１】
得られたキャビティのウォールは、２μｍと１００μｍの間を含みうる厚さ及び１０μｍと０．５μｍの間を含みうる幅を有している。
【００３２】
前記感光性材料は、（液体として堆積され、及びそれから重合化された）樹脂であるか、または（例えばラミネーションによって堆積された）ドライフィルムであってもよい。
【００３３】
前記感光性樹脂は、染料を追加することにより黒色にされてもよい。
【００３４】
本発明は、光学またはマイクロ光学（ミクロンまたはサブミクロン）デバイスを形成するために利用されるデバイスを形成するための方法に関連しており、
‐上で議論されたような方法の適用を含んでおり、前記デバイスのキャビティのウォールを形成する段階と、
‐前記デバイスの前記キャビティ内に流体を導入する段階と、
‐感光性材料である前記ウォール上に閉鎖層を堆積する段階と、
を含んでいる。
【００３５】
集合的な生産の場合、最終生成物個別化が実行されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】周知のキャビティの構造を図示している。
【図２Ａ】本発明による方法を実施するための段階を図示している。
【図２Ｂ】本発明による方法を実施するための段階を図示している。
【図２Ｃ】本発明による方法を実施するための段階を図示している。
【図２Ｄ】本発明による方法を実施するための段階を図示している。
【図２Ｅ】本発明による方法を実施するための段階を図示している。
【図２Ｆ】本発明による方法を実施するための段階を図示している。
【図３Ａ】本発明による他の方法を実行するためのある段階を図示している。
【図３Ｂ】本発明による他の方法を実行するためのある段階を図示している。
【図３Ｃ】本発明による他の方法を実行するためのある段階を図示している。
【図４】キャビティが液体で満たされるための操作を図示している。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
本発明の実施形態は、図２Ａから２Ｆに関連して述べられる。
【００３８】
まず、シンプルな基板１０、例えばＰＥＴのようなポリマー材料よりなりうる支持体が形成される。
【００３９】
あるいは、これと同様の基板１０の表面上に、一つ以上の透明フィルム１２、１４が薄層で堆積される。薄層として堆積されたこれらのフィルムは、数百ｎｍの厚さを有するＩＴＯフィルム１２、及び目標とされた応用に依存してこの段階で磨かれるか、または磨かれない、厚さが３０ｎｍと１００ｎｍの間を備えた厚さを有するポリイミドフィルム１４（調節フィルム）である。
【００４０】
前記アセンブリは、ＵＶ放射に対して透明な支持体を形成する。
【００４１】
前記基板１０及び前記任意の層１２、１４は、好ましくは、スペクトル範囲が少なくとも２６０ｎｍから４５０ｎｍで透明である。
【００４２】
従来では、原理的に、積層側１２、１４上の自由面１４’は、いわゆる前記支持体の「前面」である。積層１２、１４が無く、唯一つの基板１０がある場合、前記面の任意の一つが前面であるといわれる。前記他の面１０’はいわゆる後面である。
【００４３】
次に、金属層１６、例えば５０ｎｍの厚さを有するクロム層が堆積される（図２Ｂ）。クロムとは異なる金属が用いられてもよい。任意の金属が用いられてもよく、またはＵＶ（一般的に３０５ｎｍと４６０ｎｍの間を備えたスペクトル範囲）に吸収的であり、そして、支持体、樹脂、及び可能な摩擦及び／または粘着性の副層、及び／または他の副層に関して選択的に除去されてもよい任意の材料でさえ用いられてもよい。好ましくは、化学的技法によって除去が起こる。例えば、後にＨＦでエッチングされうるチタン層が用いられてもよい。
【００４４】
粘着層２０、例えばＳｉＯ２が、前記層１６を堆積する前に、任意に形成されてもよい。この層２０は、前記支持体上の今後の樹脂１８の粘着性の強化を可能にする。前記層２０は同様に、他の要素と同様の波長範囲（２６０ｎｍから４５０ｎｍ）で、それ自身は、透明である。
【００４５】
マスク層（例えば金属）１６はそれから、前記マイクロキャビティの今後の形状を定めるために、例えばエッチングされてもよい。この目的のために、感光性材料、例えば、フォトリソグラフィー樹脂が前記層１６の上に堆積される。前記樹脂は、後で製造することが望まれるパターンの形状（実際：前記マイクロピットのウォールの形状）を再現する適切なマスクを通して光に晒される。このフォトリソグラフィー樹脂は堆積され、及びそれから、前記層１６の材料は、アシッドバスでエッチングされ（例えば、０．３％のＨＦでチタン層１６のエッチング）、望ましく保持された前記層１６の材料を保護する露光されていない樹脂が、それから除去される。それ故、マスク１６’が得られる（図２Ｃ）。
【００４６】
次の段階の間に（図２Ｄ）、負の極性を有する厚い感光性樹脂１８（２から１００μｍの間を備えた厚さ）が堆積され、前記マイクロピットの前記ウォールが作られる。この樹脂１８の露光は、前記後面１０’を通して、ＵＶマスク層１６で作られた開口を通して実施される。前記後面１０’からの露光に対して、前記樹脂の除去が続いて望まれる領域を保護している前に作られたマスクと共に、これらのウォールが形成される。
【００４７】
次に（図２Ｅ）、それは前記支持体の後面１０’を通してＵＶ露光３１が進められる。露光される前記樹脂の領域は、それから重合され、及び前記ウォールを形成する。
【００４８】
好ましくは、露光は、前記基板の全体表面にわたって単一の閃光か走査で達成される。
【００４９】
前記樹脂は、それから露光されていない部分の除去を可能にする現像液に通される。この操作は、この場所で、前記マスク層により保護されている任意のポリマー層を損傷させない。化学的エッチングにより前記ＵＶマスク層を除去することにより、マスク及び調整層の堆積に先立って、磨かれうる前記支持体の表面（ここでは、ポリマー１４の表面）を再び見出すことができる。
【００５０】
最初の支持体、前記任意の副層、及びキャビティ２１を定義する頂部３２を有する前記ウォール２２、を含む構造が得られる（図２Ｆ）。これらのキャビティの唯一つが図２Ｆに図示されており、しかし、前記方法は集合的であってもよく、いくつかのキャビティ、及び非常に大きな数のキャビティでさえ作られることを可能にする。
【００５１】
各キャビティ２１を定義する前記ウォール２２の高さｈは、一般的に数μｍ、または数十μｍのオーダー、例えば２０μｍ、及び２μｍと１００μｍの間が備えられている。各ウォールの幅ｌは、０．５μｍと１０μｍの間に含まれてもよい。形状因子は、高さと幅の比（高さ／幅の比率）で決定され、それは例えば３と１０の間に含まれてもよい。このキャビティ２１は、１０μｍと５００μｍの間に含まれた幅または平均直径Ｄを有していてもよい。
【００５２】
図２Ｆにおいて、放射３３は、実質的に基板に垂直に基板を通過してもよい。特に、この放射の伝播を妨げうる、前記キャビティの底部、または前記層１２、１４の積層及び前記基板２において存在するマスク部またはいかなる他の材料はない。
【００５３】
本発明の別の実施形態は図３Ａから３Ｃに関連して述べられる。
【００５４】
その操作は、この場合では、正の樹脂である樹脂１８’（図３Ｂ）を除いて、前の実施形態におけるような同様の材料を適用する。
【００５５】
その段階はそれ故、マスクを作る段階を除いて、前と実質的に同様であり、前記マスク材料はエッチングにより除去され（図３Ａ）、今後のフォトリソグラフィー樹脂１８’を正の極性で除去することが望まれる。
【００５６】
次に、前記マスクの形成後（図３Ｂ）、この正の極性の樹脂１８’が堆積され、再び、前記マイクロピットのウォールが作られる。
【００５７】
次に、前記支持体の前記後面１０’を通してＵＶ露光が進められる（図３Ｃ）。露光される前記樹脂の領域は、それから重合化される。再度、露光は、好ましくは前記基板の全体表面にわたって単一の閃光で実施される。前記ＵＶ源は非常に高いエネルギーであってもよい。
【００５８】
前記樹脂はそれから、露光された部分の除去を可能にする現像液内に通される。参照は、この段階より上で既になされた見解でなされる。
【００５９】
この実施形態において、前記マスク１６”は、維持され、及び例えば明暗マスク（「ブラックマトリクス」）の役割を果たし、または電気作動（例えば、ＩＴＯまたはＷＯ３マスクの場合）を可能にする前記樹脂ウォールの下で再び見出される。
【００６０】
そこには再び、前記最初の支持体、及び前記ウォール２２を含み、とりわけ上で既に述べられた形状特性と共に、図２Ｆの構造が得られる。さらに、前記マスク領域１６”は、前記実キャビティを形成する領域内で、前記ウォール２２の下に位置されるが、前記ウォールの間には無い。そこには再び、前記放射３３の伝播を妨げうる、前記キャビティの底部、または前記層１２、１４の及び前記基板２の積層に存在するマスク部、または如何なる材料は無い。
【００６１】
前記実施形態に関わらず、正または負の極性の厚い樹脂１８、１８’は染料を加えることによって黒くされてもよい。前記露出時間は、その結果増大するが、しかしそれにも関わらずそれは受け入れられ、この取り組みにおいて、前記後面上の単一の露光が達成される。
【００６２】
その結果形成されたマイクロキャビティは、空間的に定義された光学的機能を達成するために、液体、またはキャビティごとに異なりうる液体のような流体を保持することの目的を有している。
【００６３】
液体は、液晶、感光液体、または製造された前記デバイスを通過する光線の経路または強度の制御及び修正を可能にする指標を有する任意の他の機能液であってもよい。
【００６４】
キャビティごとに液体が異なる場合、これらの液体は、二つまたはいくつかの液体の混合物から、またはその他に全てが異なっている液体から得られてもよい。これらの液体は、小さな体積、すなわち数十から数百ピコリットルの局在に適合された任意の技術により供給される。
【００６５】
とりわけ、一つ以上のキャビティを満たす段階は、前記キャビティ２１の内側を対象とし、数ピコリットルのオーダーとなりうる体積で、ジェットまたは滴２６のような液体材料２４を突出させる装置Ｅの要素を有して実施される。前記液体は、小さな体積、すなわち数十から数百ピコリットルの局在に対して適切な技術によって供給されてもよい。利用される装置Ｅの要素は、インクジェットを経て分注する技術と似ている液体分注技術を利用してもよい。
【００６６】
前記液体材料２４は、部分的または完全のどちらか一方で前記キャビティ２１を満たしてもよい。前記キャビティの完全な充填は、前記ウォール２２の前記頂部３２に達するように実施されうる。
【００６７】
生成物は、保護プラスチックフィルム９を例えばラミネーションによって、形成することにより完了される（図１）。このフィルムは、最終的な機能（反射防止被覆、ハード層、防汚被覆、…）に対して適切な機能性層で被覆されうる。
【００６８】
一つの可能性によると、ある応用に対して、例えば、個々の光学レンズの製造に対して、前記密閉されたキャビティ２１、または密封されたキャビティの群を互いに分離させることが実行されてもよい。液体で満たされた前記閉塞された囲いは、そのようにして、解離され、または他と区別される。
【００６９】
そのような分離は、前記装置を製造するために利用されている堅い支持体１０上で、例えばレーザー、または超音波、または少なくとも一つの切削工具によって達成されてもよい。
【００７０】
前記キャビティ２１の周囲の密封を確保した後で、前記分離が達成される。この分離は、前記製品の寿命にわたって、ガス及び湿度の不浸透性及び良好な機械的強度を保証する周辺密封が付随する。
【符号の説明】
【００７１】
１ 基板
２ キャビティ
４ 液体
６ ウォール
８ ポリマー材料の層
９ 近接する層
１０ 基板
１０’ 後面
１２ ＩＴＯフィルム
１４ ポリイミドフィルム
１４’ 自由面
１６、１６’ マスク層
１８ 感光性樹脂
１８’ 樹脂
２０ 粘着層
２１ キャビティ
２２ ウォール
２４ 液体材料
２６ ジェットまたは滴
３１ ＵＶ露光
３２ 頂部
３３ 放射
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学デバイスのミクロンまたはサブミクロンのキャビティ（２１）のウォール（２２）を形成するための方法であって、
‐透明な支持体（１０）上にフォトリソグラフィーマスク（１６’、１６”）を形成する段階と、
‐前記マスクを支持する前記支持体の、いわゆる前面の面（１４’）上に感光性材料の層（１８、１８’）を堆積する段階と、
‐前記支持体の後面（１０’）を通して前記感光性材料の層を露光する段階と、
‐前記ウォールの間に如何なるマスク材料がなく、前記ウォールを得るために前記感光性材料を現像する段階と、
を含む方法。
【請求項２】
前記感光性材料（１８）は、負の極性であり、及び前記マスクの不透明な部分は前記感光性材料が除かれるべき領域の下に形成されている、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
これらのキャビティの底部に位置された前記マスクの前記領域は、同様に、前記キャビティ内の前記感光性材料の除去の後で除かれる、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記感光性材料（１８’）は、正の極性であり、及び前記マスクの前記不透明な部分は、前記感光性材料が保持されるべき領域の下に形成されている、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記マスクと前記支持体の間に位置した少なくとも一つの副層（２０）をさらに含んでいる、請求項１ないし４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記層は、機械的及び／または電気的及び／または表面的特性を有している請求項５に記載の方法。
【請求項７】
少なくとも一つの副層は、表面的特性（１４）を有しており、及びポリイミドである請求項５または６に記載の方法。
【請求項８】
少なくとも一つの副層（１２）は、電気的特性を有しており、及びＩＴＯまたはＷＯ３である請求項５ないし７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
少なくとも一つの副層（１２）は、機械的特性を有しており、及びＳｉＯ２である請求項５ないし８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記フォトリソグラフィーマスクは、ＵＶ吸収材料であり、例えば化学的に除かれる請求項１ないし９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記マスク（１６’、１６”）は、クロムまたはチタンである請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記ウォール（２２）は、２μｍより大きい厚さを有する請求項１ないし１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記ウォールは、１０μｍより小さいか、または１０μｍと０．５μｍの間を備えた幅を有している請求項１ないし１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記感光性材料は、染料を加えることにより黒色にされた請求項１ないし１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
前記支持体は、クオーツまたはプラスチックから選択された材料の透明な基板を備えている請求項１ないし１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
ミクロ光学またはサブミクロ光学のデバイスを形成するための方法であって、
‐請求項１ないし１５のいずれか一項に記載の方法の適用を含んでいる、このデバイスのキャビティのウォール（２２）を形成する段階と、
‐前記デバイスの前記キャビティ（２１）内に流体（２４、２６）を導入する段階と、
‐感光性材料である前記ウォール上に閉塞層（９）を形成する段階と、
を含んでいる方法。
【請求項１】
光学デバイスのミクロンまたはサブミクロンのキャビティ（２１）のウォール（２２）を形成するための方法であって、
‐透明な支持体（１０）上にフォトリソグラフィーマスク（１６’、１６”）を形成する段階と、
‐前記マスクを支持する前記支持体の、いわゆる前面の面（１４’）上に感光性材料の層（１８、１８’）を堆積する段階と、
‐前記支持体の後面（１０’）を通して前記感光性材料の層を露光する段階と、
‐前記ウォールの間に如何なるマスク材料がなく、前記ウォールを得るために前記感光性材料を現像する段階と、
を含む方法。
【請求項２】
前記感光性材料（１８）は、負の極性であり、及び前記マスクの不透明な部分は前記感光性材料が除かれるべき領域の下に形成されている、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
これらのキャビティの底部に位置された前記マスクの前記領域は、同様に、前記キャビティ内の前記感光性材料の除去の後で除かれる、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記感光性材料（１８’）は、正の極性であり、及び前記マスクの前記不透明な部分は、前記感光性材料が保持されるべき領域の下に形成されている、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記マスクと前記支持体の間に位置した少なくとも一つの副層（２０）をさらに含んでいる、請求項１ないし４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記層は、機械的及び／または電気的及び／または表面的特性を有している請求項５に記載の方法。
【請求項７】
少なくとも一つの副層は、表面的特性（１４）を有しており、及びポリイミドである請求項５または６に記載の方法。
【請求項８】
少なくとも一つの副層（１２）は、電気的特性を有しており、及びＩＴＯまたはＷＯ３である請求項５ないし７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
少なくとも一つの副層（１２）は、機械的特性を有しており、及びＳｉＯ２である請求項５ないし８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記フォトリソグラフィーマスクは、ＵＶ吸収材料であり、例えば化学的に除かれる請求項１ないし９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記マスク（１６’、１６”）は、クロムまたはチタンである請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記ウォール（２２）は、２μｍより大きい厚さを有する請求項１ないし１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記ウォールは、１０μｍより小さいか、または１０μｍと０．５μｍの間を備えた幅を有している請求項１ないし１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記感光性材料は、染料を加えることにより黒色にされた請求項１ないし１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
前記支持体は、クオーツまたはプラスチックから選択された材料の透明な基板を備えている請求項１ないし１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
ミクロ光学またはサブミクロ光学のデバイスを形成するための方法であって、
‐請求項１ないし１５のいずれか一項に記載の方法の適用を含んでいる、このデバイスのキャビティのウォール（２２）を形成する段階と、
‐前記デバイスの前記キャビティ（２１）内に流体（２４、２６）を導入する段階と、
‐感光性材料である前記ウォール上に閉塞層（９）を形成する段階と、
を含んでいる方法。
【図１】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【図２Ｄ】
【図２Ｅ】
【図２Ｆ】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図４】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【図２Ｄ】
【図２Ｅ】
【図２Ｆ】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図４】
【公表番号】特表２０１１−５２２２７９（Ｐ２０１１−５２２２７９Ａ）
【公表日】平成２３年７月２８日（２０１１．７．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５０２３９０（Ｐ２０１１−５０２３９０）
【出願日】平成２１年４月３日（２００９．４．３）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００９／０５３９９４
【国際公開番号】ＷＯ２００９／１２１９５０
【国際公開日】平成２１年１０月８日（２００９．１０．８）
【出願人】（５０２１２４４４４）コミッサリア ア レネルジー アトミーク エ オ ゼネルジ ザルタナテイヴ (383)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２３年７月２８日（２０１１．７．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月３日（２００９．４．３）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００９／０５３９９４
【国際公開番号】ＷＯ２００９／１２１９５０
【国際公開日】平成２１年１０月８日（２００９．１０．８）
【出願人】（５０２１２４４４４）コミッサリア ア レネルジー アトミーク エ オ ゼネルジ ザルタナテイヴ (383)
【Ｆターム（参考）】
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