(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-09-07
(45)【発行日】2023-09-15
(54)【発明の名称】アライメントマーク付き基板
(51)【国際特許分類】
G03F 9/00 20060101AFI20230908BHJP
G02B 6/26 20060101ALI20230908BHJP
G02B 3/00 20060101ALI20230908BHJP
【ＦＩ】
G03F9/00 Z
G02B6/26
G02B3/00 A
【請求項の数】
8
(21)【出願番号】P 2020548184
(86)(22)【出願日】2019-08-23
(86)【国際出願番号】 JP2019033049
(87)【国際公開番号】W WO2020059422
(87)【国際公開日】2020-03-26
【審査請求日】2022-03-22
(31)【優先権主張番号】P 2018175320
(32)【優先日】2018-09-19
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000004008
【氏名又は名称】日本板硝子株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100105924
【弁理士】
【氏名又は名称】森下 賢樹
(72)【発明者】
【氏名】佐藤 史郎
(72)【発明者】
【氏名】梶本 孝夫
【審査官】田中 秀直
(56)【参考文献】
【文献】特開平１１－３５２４６８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００５－０９１８９１（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０３Ｆ ７／２０
Ｇ０３Ｆ ９／００
Ｇ０２Ｂ ６／２６
Ｇ０２Ｂ ３／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板と、前記基板の主面に形成されたアライメントマークと、
を備えるアライメントマーク付き基板であって、
前記アライメントマークは、複数の線状の凹部または凸部を有し、
前記凹部または凸部は、
前記主面と平行な平坦部と、
前記主面に対して傾斜した傾斜部と、
を備え、
前記基板は、第１主面と、前記第１主面と対向する第２主面と、を有し、
前記第１主面に配列ピッチがＰの複数の前記アライメントマークが形成され、
前記アライメントマークの断面において、前記アライメントマークの前記平坦部の長さをＬｗ、前記第１主面と前記アライメントマークの前記平坦部との厚さ方向の長さをＨｅとしたとき、
｜Ｌｗ＋Ｈｅ×２―Ｐ｜≦１０［μｍ］であることを特徴とするアライメントマーク付き基板。
【請求項2】
前記傾斜部は、曲面を含むことを特徴とする請求項１に記載のアライメントマーク付き基板。
【請求項3】
前記傾斜部は、平面を含むことを特徴とする請求項１に記載のアライメントマーク付き基板。
【請求項4】
前記基板を形成する材料の屈折率ｎｓは、５６０ｎｍの波長において、１．２≦ｎｓ≦２．７を満たすことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のアライメントマーク付き基板。
【請求項5】
前記基板を形成する材料の消衰係数ｋｓは、ｋｓ＜１を満たすことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のアライメントマーク付き基板。
【請求項6】
前記平坦部の表面粗さＲａは、０．００１μｍ≦Ｒａ≦５０μｍを満たすことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のアライメントマーク付き基板。
【請求項7】
前記平坦部の空気に対する反射率Ｒｓは、５６０ｎｍの波長において、０．０１％≦Ｒｓ≦３０％を満たすことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のアライメントマーク付き基板。
【請求項8】
前記平坦部の可視光線透過率は、３０％以上であることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載のアライメントマーク付き基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、アライメントマークを備えた基板に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、基板上に配列されたアレイ状の光学素子が、液晶パネルや光通信用部品として多用されている。これらの光学素子は一般的に他の部品と積層状態で使用するため、光軸等を合致させる必要がある。
【0003】
このようなアレイ状の光学素子を光軸等を合わせて積層するにあたり、各光学素子が実装された基板上に設けられたアライメントマークを手掛かりにして、位置合わせを行うという技法が用いられている。
【0004】
アライメントマークには、視覚的に基板の他の部位と判別できるような構成が用いられる。特許文献１には、クロム等の金属で形成されたアライメントマークを備える基板が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特開２０００－２３５１０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、クロム等の金属で形成されたアライメントマークは、光吸収性が高いため、例えばアライメントマークを顕微鏡等で観察する際に、アライメントマークが形成された基板の表面と反対側の裏面の一部がアライメントマークに隠れ、基板の裏面の視認性が低下するという課題がある。
【0007】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、基板を透過して観察した場合の視認性に優れたアライメントマーク付き基板を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記課題を解決するために、本発明のある態様のアライメントマーク付き基板は、基板と、基板の主面に形成されたアライメントマークと、を備える。アライメントマークは、複数の線状の凹部または凸部を有する。凹部または凸部は、主面と平行な平坦部と、主面に対して傾斜した傾斜部と、を備える。
【0009】
本発明の別の態様も、アライメントマーク付き基板である。このアライメントマーク付き基板は、基板と、基板の主面上に設けられたアライメントマーク形成層と、アライメントマーク層に形成されたアライメントマークと、を備える。アライメントマークは、複数の線状の凹部または凸部を有する。凹部または凸部は、主面と平行な平坦部と、主面に対して傾斜した傾斜部と、を備える。
【0010】
上記態様において、平坦部は、主面の法線方向から照射された光を主面の法線方向に反射し、傾斜部は、主面の法線方向から照射された光を主面の法線方向に対して傾斜した方向に反射してもよい。
【0011】
上記態様において、傾斜部は、曲面を含んでもよい。傾斜部は、平面を含んでもよい。
【0012】
上記態様において、基板またはアライメントマーク形成層を形成する材料の屈折率は、５６０ｎｍの波長において、１．２～２．７の範囲であってもよい。
【0013】
上記態様において、基板またはアライメントマーク形成層を形成する材料の消衰係数は、１未満であってもよい。
【0014】
上記態様において、平坦部の表面粗さは、０．００１μｍ～５０μｍの範囲であってもよい。
【0015】
上記態様において、平坦部の空気に対する反射率は、５６０ｎｍの波長において、０．０１％～３０％の範囲であってもよい。
【0016】
上記態様において、平坦部の可視光線透過率は、３０％以上であってもよい。
【0017】
なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム、などの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【0018】
本発明によれば、基板を透過して観察した場合の視認性に優れたアライメントマーク付き基板を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0019】
【図1】本発明の実施形態に係るアライメントマーク付き基板の概略平面図である。
【図3】アライメントマークの概略斜視図と、アライメントマークを垂直落射照明装置を有する顕微鏡で観察した場合に形成される像を示す図である。
【図4】曲面を含む傾斜部の形成条件を説明するための図である。
【図5】変形例に係るアライメントマーク付き基板を示す図である。
【図6】別の変形例に係るアライメントマーク付き基板を示す図である。
【図7】さらに別の変形例に係るアライメントマーク付き基板を示す図である。
【図8】さらに別の変形例に係るアライメントマーク付き基板を示す図である。
【図9】さらに別の変形例に係るアライメントマーク付き基板を示す図である。
【図11】アライメントマークのパラメータを説明するための図である。
【図12】本発明の別の実施形態に係るアライメントマーク付き基板の概略断面図である。
【図13】本発明のさらに別の実施形態に係るアライメントマーク付き基板の概略断面図である。
【図15】アライメントマークの像を示す図である。
【図26】マイクロレンズ基板のアライメントマーク部分（Ａ－Ｂ部分）の拡大平面図である。
【図28】マイクロレンズ基板のアライメントマーク部分（Ａ－Ｂ部分）の拡大斜視図である。
【図29】マイクロレンズ基板のアライメントマーク部分（Ａ－Ｂ部分）の第１変形例の拡大平面図である。
【図31】マイクロレンズ基板のアライメントマーク部分（Ａ－Ｂ部分）の第１変形例の拡大斜視図である。
【図32】マイクロレンズ基板のアライメントマーク部分（Ａ－Ｂ部分）の第２変形例の拡大平面図である。
【図34】マイクロレンズ基板のアライメントマーク部分（Ａ－Ｂ部分）の第２変形例の拡大斜視図である。
【図35】マイクロレンズ基板のアライメントマーク部分（Ａ－Ｂ部分）の第３変形例の拡大平面図である。
【図37】マイクロレンズ基板のアライメントマーク部分（Ａ－Ｂ部分）の第３変形例の拡大斜視図である。
【図38】マイクロレンズ基板のアライメントマーク部分（Ａ－Ｂ部分）の第４変形例の拡大平面図である。
【図40】マイクロレンズ基板のアライメントマーク部分（Ａ－Ｂ部分）の第４変形例の拡大斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0020】
以下、本発明の実施形態に係るアライメントマーク付き基板について説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。
【0021】
図１は、本発明の実施形態に係るアライメントマーク付き基板１０の概略平面図である。図２は、図１に示すアライメントマーク付き基板１０のＡ－Ａ概略断面図である。アライメントマーク付き基板１０は、基板１２の一部にアライメントマーク１４を形成したものである。
【0022】
基板１２は、第１主面１２ａと、第１主面１２ａとは反対側の第２主面１２ｂとを有する板状体である。第１主面１２ａと第２主面１２ｂは平行である。基板１２を構成する材料としては、可視光に対して透明な材料、例えば、ガラス、無機酸化物、有機無機複合材料、プラスチックなどの有機材料を使用できる。
【0023】
ガラスとしては、１価のアルカリイオンを含む多成分系ガラス、ホウケイ酸塩ガラス（例えばＳＣＨＯＴＴ製 Ｄ２６３ Ｔｅｃｏ、屈折率ｎ＝１．５３、消衰係数ｋ＜０．１、線膨張係数：７．２ｐｐｍ／Ｋ）、石英基板（ｎ＝１．４６、ｋ＜０．１、線膨張係数：０．５５ｐｐｍ／Ｋ）、フロートガラス（ｎ＝１．５２、ｋ＜０．１、線膨張係数：９ｐｐｍ／Ｋ）を例示できる。ゼロ膨張ガラスとしては、ＺＥＲＯＤＵＲ（０．０２ｐｐｍ／Ｋ）、ＮＥＯＣＥＲＡＭ（０．００ｐｐｍ／Ｋ）、ＣＬＥＡＲＣＥＲＡＭ（０．００±０．０１ｐｐｍ／Ｋ）を例示できる（ＺＥＲＯＤＵＲおよびＮＥＯＣＥＲＡＭはショット アクチエンゲゼルシャフトの登録商標であり、ＣＬＥＡＲＣＥＲＡＭは株式会社オハラの登録商標である）。
【0024】
無機酸化物としては、シリカ（ｎ＝１．４６、ｋ＜０．１）、チタニア（ｎ＝２．６、ｋ＜０．１）、ジルコニア（ｎ＝２．１、ｋ＜０．１）、酸化ニオブ（ｎ＝２．１、ｋ＜０．１）、酸化タンタル（ｎ＝２．１、ｋ＜０．１）、ポリシラン（ｎ＝１．５～２．５、ｋ＝０．２～０．６）を例示できる。
【0025】
有機無機複合材料としては、オルガノポリシロキサン化合物、シルセスキオキサン化合物、ゾルゲル材料を例示できる。有機材料としては、ポリイミド、フッ素化ポリイミド、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコーンなどを例示できる。
【0026】
上記の基板１２の材料のうち、耐熱性、耐薬品性という観点で望ましい材料としては、ガラス、シリカ、ポリシラン、オルガノポリシロキサン化合物、を例示できる。
【0027】
基板１２は、その一部に、導波路、回折格子、レンズ、回折光学素子などの光学素子（図示せず）を有していてもよい。例えば、基板１２が１価のアルカリイオンを含む多成分系ガラスから成る基板である場合、このガラス母材に含まれる１価のアルカリイオンを、ガラス母材の光屈折率を増大させる別イオンに選択的に交換することで、埋め込み型の光導波路が形成されたガラス基板を形成できる。１価のアルカリイオンは、ＫイオンまたはＮａイオンであってよく、ガラス母材の屈折率を増大させる別イオンはＡｇイオン及びタリウムであってよい。
【0028】
本実施形態では、アライメントマーク１４は、基板１２の第１主面１２ａに形成されている。アライメントマーク１４は、基板１２の第１主面１２ａに形成された複数の直線状の凹部１６を備える。複数の凹部１６は、凹部１６の長手方向（延在方向）に垂直な方向に配列されている。複数の線状の凹部１６は、ウェットエッチング、ドライエッチング、転写法、インプリント法、レーザ加工法等の周知の方法により形成できる。例えば、ガラス基板上にマスクを形成後にウェットエッチングによってガラス基板上に凹部を形成する方法は、特開２０００－２３５１０５号公報や特開２０００－２３５１７８号公報記載の技術を用いることができる。なお、エッチングは、等方性エッチングでも、異方性エッチングであってもよい。等方性エッチングの場合については、基板１２の主面から面内方向と深さ方向のエッチング速度が同じであり、異方性エッチングの場合については、面内方向と深さ方向のエッチング速度が異なる。
【0029】
各凹部１６は、図２に示すように、断面視において略Ｕ字状の凹部（溝）である。各凹部１６は、平坦部１８と、平坦部１８の両端に形成された傾斜部２０とを備える。平坦部１８は、図２に示すように基板１２の第１主面１２ａと平行な面である。傾斜部２０は、基板１２の第１主面１２ａに対して傾斜した面であり、本実施形態では、図２に示すように断面視において円弧状の曲面（凹曲面）に形成されている。本実施形態では、隣り合う凹部１６における隣接する傾斜部２０間の稜部２１は線状となっている。また本実施形態では、稜部２１の高さは、基板１２の第１主面１２ａよりも低くなっている。
【0030】
図３は、アライメントマーク１４の概略斜視図と、アライメントマーク１４を垂直落射照明装置を有する顕微鏡で観察した場合に形成される像３０を示す。
【0031】
図３に示すように、アライメントマーク１４における凹部１６の平坦部１８は、基板１２の第１主面１２ａの法線方向から照射された光を該法線方向に反射する。平坦部１８で反射した光は、顕微鏡の対物レンズに入射し、顕微鏡により形成される像３０において明領域３２として観察される。
【0032】
一方、アライメントマーク１４における凹部１６の傾斜部２０は、基板１２の第１主面１２ａ法線方向から照射された光を該法線方向に対して傾斜した方向に反射する。したがって、傾斜部２０で反射した光の一部は、顕微鏡の対物レンズに入射しないので、顕微鏡により形成される像３０においていわゆる暗領域３４として観察される。
【0033】
各凹部１６により上述したような明領域３２と暗領域３４の像が形成されることにより、アライメントマーク１４全体を顕微鏡で観察すると、明領域３２と暗領域３４が交互に繰り返された縞模様の像３０が観察される。このような像３０を利用して、他の基板とのアライメントを行うことができる。なお、本実施形態では、隣り合う凹部１６の隣接する傾斜部２０により、１つの暗領域３４が形成される点に留意されたい。
【0034】
上記のアライメントマーク付き基板１０においては、基板１２に形成した線状の凹部１６によりアライメントマーク１４を構成している。アライメントマーク１４が設けられた第１主面１２ａと反対側の第２主面１２ｂを観察する場合には、アライメントマーク１４の凹部１６に基板１２の材料と略同じ屈折率の物質（例えば屈折率調整剤や接着剤など）を充填する。これにより、凹部１６の傾斜部２０での反射（フレネル反射）が実質的に無くなる又は大幅に低減されるので、図３に示すような明確な縞模様の像３０は観察されず、あたかも基板１２にアライメントマーク１４が形成されていないかのように、基板１２を透過して第２主面１２ｂ（例えば第２主面１２ｂ上に実装された光学素子等）を良好に観察することができる。このように本実施形態によれば、基板を透過して観察した場合の視認性に優れたアライメントマーク付き基板１０を実現できる。
【0035】
上記のような本実施形態に係るアライメントマーク付き基板１０の効果は、アライメントマーク１４が実質的に光を吸収しないことに因る。クロム等の金属を用いたアライメントマークの場合、アライメントマークに供される材料自体によって光が吸収されるので、アライメントマークに屈折率調整剤を適用したとしても顕微鏡で観察した場合に明確な縞模様の像が観察され、したがって、基板の裏面側の視認性は低い。
【0036】
また、クロム等の金属を用いたアライメントマークの場合、耐薬品性の点で使用範囲が限定される可能性がある。例えばクロム（屈折率ｎ＝３．１８、消衰係数ｋ＝４．４）で形成されたアライメントマークを備える基板に、このアライメントマークと位置決めしながら導波路を形成するためにイオン交換処理を行う場合、イオン交換のために基板を硝酸塩化合物と高温で接触させると事前に形成しておいたアライメントマークに供されるクロムが溶解するおそれがある。一方、本実施形態に係るアライメントマーク付き基板１０では、アライメントマーク１４の形成にクロム等の金属は使用していないので、イオン交換処理において上記のような事態が生じることはない。
【0037】
【0038】
傾斜部２０が断面視において曲面を含む場合、対物レンズＯＬの光軸ＡＬと傾斜部２０との交点ＩＰにおける接平面ＴＬと、光軸ＡＬに垂直な平面ＨＬとのなす角度をαとしたとき、αが以下の（１）式を満たすようなスロープを含むように傾斜部２０を形成する。
α＞θ0／２＝０．５×ａｒｃｓｉｎ（ＮＡ／ｎ） ・・・（１）
（１）式において、θ0は対物レンズＯＬの開口角、ＮＡは対物レンズの開口数、ｎは、対物レンズＯＬとアライメントマークの間の媒質（通常は空気）の屈折率である。
α＞θ0／２＝０．５×ａｒｃｓｉｎ（ＮＡ／ｎ） ・・・（１）
（１）式において、θ0は対物レンズＯＬの開口角、ＮＡは対物レンズの開口数、ｎは、対物レンズＯＬとアライメントマークの間の媒質（通常は空気）の屈折率である。
【0039】
（１）式に示すように、αが、対物レンズＯＬの開口角θ0の１／２より大きい場合、入射光線ａ（対物レンズＯＬから照射される照明光のうち、光軸ＡＬと平行であり、光軸ＡＬと傾斜部２０との交点ＩＰを通る光線）と反射光線ｂ（入射光線ａが交点ＩＰにおいて反射される光線）とのなす角は、対物レンズＯＬの開口角θ0よりも大きくなる。そのため、反射光線ｂは対物レンズＯＬによって実質的に集光されず、顕微鏡による像の形成に寄与しない光線となる。したがって、αが（１）式を満たすように傾斜部２０が形成された場合、傾斜部２０の（１）式を満たす領域は暗領域として視認される。この場合、平坦部１８からの反射光により形成される明領域と合わせて、明確な縞模様の像が形成される。
【0040】
一方、αが（１）式を満たさないように傾斜部２０が形成された場合（すなわち、αが対物レンズＯＬの開口角θ0の１／２以下である場合）、反射光線ｂが対物レンズＯＬによって集光されうる範囲内に入るため、傾斜部２０は明領域として視認される。この場合、平坦部１８からの反射光により形成される明領域との境界が不明瞭となるので、明確な縞模様の像を形成できないおそれがある。
【0041】
本実施形態において、基板１２を形成する材料の屈折率が低すぎる（例えば空気と同じ屈折率（ｎ＝１．０））場合、平坦部１８からの光の反射が十分に得られず、明確な縞模様の像が観察できない。一方、基板１２を形成する材料の屈折率が高すぎる場合は、平坦部１８からの光の反射が大きくなりすぎて、必然的に基板１２の透過率が低くなり、基板１２の第２主面１２ｂの視認性が低下する。その結果、他の基板とのアライメントが難しくなるおそれがある。そこで、５６０ｎｍの波長における基板１２を形成する材料の屈折率をｎｓとしたとき、屈折率ｎｓは、１．２≦ｎｓ≦２．７を満たすことが望ましく、１．４６≦ｎｓ≦２．１０を満たすことがより望ましく、１．４８≦ｎｓ≦１．７０を満たすことがさらに望ましい。
【0042】
また、本実施形態において、基板１２の吸収が小さい場合、反射による透過率の損失が低減又は極小化されるので、上述したような適切な屈折率を有する物質を充填した際の基板１２の第２主面１２ｂの視認性を向上できる。そこで、基板１２を形成する材料の５６０ｎｍの波長における消衰係数をｋｓとしたとき、消衰係数ｋｓは、ｋｓ＜１を満たすことが望ましく、ｋｓ＜０．１を満たすことがより望ましい。
【0043】
また、本実施形態において、凹部１６の平坦部１８の表面が粗い場合は、平坦部１８において照射光が散乱して顕微鏡の対物レンズで充分に集光されず、明確な縞模様の像を観察できなくなるおそれがある。そこで、平坦部１８の表面粗さをＲａとしたとき、Ｒａは、０．００１μｍ≦Ｒａ≦５０μｍを満たすことが望ましい。
【0044】
また、本実施形態において、平坦部１８の空気に対する反射率Ｒｓは、５６０ｎｍの波長において、０．０１％≦Ｒｓ≦３０％を満たし、平坦部１８の可視光線透過率は、３０％以上であることが望ましい。このような条件を満たすことにより、他の基板とのアライメントにおいて、優れた位置精度を実現できる。
【0045】
図５は、変形例に係るアライメントマーク付き基板５０を示す。このアライメントマーク付き基板５０は、稜部２１の高さが基板１２の第１主面１２ａと同じになっている点が図２に示すアライメントマーク付き基板１０と異なる。本変形例においても、顕微鏡でアライメントマーク１４全体を観察したときに明領域と暗領域とが交互に繰り返される縞模様の像を観察できる。
【0046】
図６は、別の変形例に係るアライメントマーク付き基板６０を示す。このアライメントマーク付き基板６０は、傾斜部２０間の稜部２１が第１主面１２ａと平行な平面状となっている点が図２に示すアライメントマーク付き基板１０と異なる。このように稜部２１を平面状とした場合、稜部２１で反射した光は顕微鏡の対物レンズに入射するので、顕微鏡により形成される像において明領域として観察される。本変形例においても、顕微鏡でアライメントマーク１４全体を観察したときに明領域と暗領域とが交互に繰り返される縞模様の像を観察できる。
【0047】
図７は、さらに別の変形例に係るアライメントマーク付き基板７０を示す。このアライメントマーク付き基板７０は、凹部１６が断面視において略台形状の凹部（溝）に形成されており、従って傾斜部２０が平面となっている点が図２に示すアライメントマーク付き基板１０と異なる。本変形例において、隣接する傾斜部２０間の稜部２１は線状となっている。また本変形例では、稜部２１の高さは、基板１２の第１主面１２ａよりも低くなっている。
【0048】
本変形例において、凹部１６の平坦部１８は、基板１２の第１主面１２ａの法線方向から照射された光を該法線方向に反射する。平坦部１８で反射した光は、顕微鏡の対物レンズに入射し、顕微鏡により形成される像３０において明領域として観察される。一方、平面とされた傾斜部２０は、基板１２の第１主面１２ａの法線方向から照射された光を該法線方向に対して傾斜した方向に反射する。したがって、傾斜部２０で反射した光の多くは、顕微鏡の対物レンズに入射しないので、顕微鏡により形成される像３０において暗領域として観察される。
【0049】
このように傾斜部２０を平面とした場合も、明領域と暗領域が交互に繰り返される縞模様の像を顕微鏡で観察できる。なお、本実施形態では、隣り合う凹部１６の隣接する傾斜部２０により、１つの暗領域が形成される点に留意されたい。
【0050】
図８は、さらに別の変形例に係るアライメントマーク付き基板８０を示す。このアライメントマーク付き基板８０は、稜部２１の高さが基板１２の第１主面１２ａと同じになっている点が図７に示すアライメントマーク付き基板７０と異なる。本変形例においても、顕微鏡でアライメントマーク１４全体を観察したときに明領域と暗領域とが交互に繰り返される縞模様の像を観察できる。
【0051】
図９は、さらに別の変形例に係るアライメントマーク付き基板９０を示す。このアライメントマーク付き基板９０は、傾斜部２０間の稜部２１が第１主面１２ａと平行な平面状となっている点が図７に示すアライメントマーク付き基板７０と異なる。このように稜部２１を平面状とした場合、稜部２１で反射した光は顕微鏡の対物レンズに入射するので、顕微鏡により形成される像において明領域として観察される。本変形例においても、顕微鏡でアライメントマーク１４全体を観察したときに明領域と暗領域とが交互に繰り返される縞模様の像を観察できる。なお、図２、５、６、７、８、および９に示すアライメントマークは、後述する図１２、１３に示すように、基板１１２の第１主面１１２ａ上に形成されていてもよい。
【0052】
【0053】
傾斜部２０が断面視において平面を含む場合、傾斜部２０と光軸ＡＬに垂直な平面ＨＬとのなす角度をβとしたとき、βが以下の（２）式を満たすように傾斜部２０を形成する。
β＞θ0／２＝０．５×ａｒｃｓｉｎ（ＮＡ／ｎ） ・・・（２）
（２）式において、θ0は対物レンズＯＬの開口角、ＮＡは対物レンズの開口数、ｎは、対物レンズＯＬとアライメントマークの間の媒質（通常は空気）の屈折率である。
β＞θ0／２＝０．５×ａｒｃｓｉｎ（ＮＡ／ｎ） ・・・（２）
（２）式において、θ0は対物レンズＯＬの開口角、ＮＡは対物レンズの開口数、ｎは、対物レンズＯＬとアライメントマークの間の媒質（通常は空気）の屈折率である。
【0054】
（２）式に示すように、βが、対物レンズＯＬの開口角θ0の１／２より大きい場合、入射光線ａ（対物レンズＯＬから照射される照明光のうち、光軸ＡＬと平行であり、光軸ＡＬと傾斜部２０との交点ＩＰを通る光線）と反射光線ｂ（入射光線ａが交点ＩＰにおいて反射される光線）とのなす角は、対物レンズＯＬの開口角θ0よりも大きくなる。そのため、反射光線ｂは対物レンズＯＬによって実質的に集光されず、顕微鏡による像の形成に寄与しない光線となる。したがって、βが（２）式を満たすように傾斜部２０が形成された場合、傾斜部２０は暗領域として視認される。この場合、平坦部１８からの反射光により形成される明領域と合わせて、明確な縞模様の像が形成される。
【0055】
一方、βが（２）式を満たさないように傾斜部２０が形成された場合（すなわち、βが対物レンズＯＬの開口角θ0の１／２以下である場合）、反射光線ｂが対物レンズＯＬによって集光されうる範囲内に入るため、傾斜部２０は明領域として視認される。この場合、平坦部１８からの反射光により形成される明領域との境界が不明瞭となるので、明確な縞模様の像を形成できないおそれがある。なお凹部の傾斜部はその断面において、上述のように曲面や平面のみで構成されてもよく、曲面と平面とが組み合わされて構成されてもよく、異なる複数のβを示す平面から構成されてもよい。アライメントマークを平面視したうえで縞模様の像が得ることで、部品の位置決め等に活用できるものであればよい。
【0056】
図１１は、アライメントマーク１４のパラメータを説明するための図である。図１１に示すように、凹部１６の配列ピッチをＰ、顕微鏡で観察した場合に形成される像３０における暗領域３４の幅をＬｂ、平坦部１８の長さをＬｗ、平坦部１８の基板表面（第１主面）からの深さをＨｅ、平坦部１８から稜部２１までの高さをＨｒとする。
Ｐは、０．０１μｍ以上であり、０．１μｍ以上が望ましく、１μｍ以上がさらに望ましい。また、Ｐは１０００μｍ以下であり、５００μｍ以下が望ましい。
Ｌｂは、０．００１μｍ以上であり、０．０１μｍ以上が望ましく、０．１μｍ以上がさらに望ましい。また、Ｌｂは１０００μｍ以下であり、８００μｍ以下が望ましく、５００μｍ以下がさらに望ましい。
Ｌｗは、０μｍ以上であり、０．０１μｍ以上が望ましく、０．１μｍ以上さらに望ましい。またＬｗは、１０００μｍ以下であり、８００μｍ以下が望ましく、５００μｍ以下がさらに望ましい。
Ｈｅ－Ｈｒは、０μｍ以上であり、０．０１μｍ以上が望ましく、０．１μｍ以上がさらに望ましい。またＨｅ－Ｈｒは、１０００μｍ以下であり、８００μｍ以下が望ましく、５００μｍ以下がさらに望ましい。
さらに、Ｌｗ＋Ｈｅ×２－Ｐの値は、－１０μｍ以下であり、－５μｍ以下であることが望ましい。また、Ｌｗ＋Ｈｅ×２－Ｐの値は、１０μｍ以下であり、５μｍ以下であることが望ましい。
なお、これらのパラメータの測定は、後述の測定顕微鏡（ＯＬＹＭＰＵＳ ＳＴＭ７）で測定することができ、１μｍまたは０．１μｍ未満の寸法の測定は、例えば超高精度三次元測定機（パナソニックプロダクションエンジニアリング社製ＵＡ－３Ｐ）や段差計（Ｂｒｕｋｅｒ社製Ｄｅｋｔａｋ ＸＴ）を用いて測定することができる。また、図１１の構造は、ウェットエッチングによって形成されてもよい。ウェットエッチングは、等方性ウェットエッチングでも、異方性ウェットエッチングであってもよい。等方性ウェットエッチングの場合については、基板の主面から面内方向と深さ方向のエッチング速度が同じであり、異方性エッチングの場合については、面内方向と深さ方向のエッチング速度が異なる。
Ｐは、０．０１μｍ以上であり、０．１μｍ以上が望ましく、１μｍ以上がさらに望ましい。また、Ｐは１０００μｍ以下であり、５００μｍ以下が望ましい。
Ｌｂは、０．００１μｍ以上であり、０．０１μｍ以上が望ましく、０．１μｍ以上がさらに望ましい。また、Ｌｂは１０００μｍ以下であり、８００μｍ以下が望ましく、５００μｍ以下がさらに望ましい。
Ｌｗは、０μｍ以上であり、０．０１μｍ以上が望ましく、０．１μｍ以上さらに望ましい。またＬｗは、１０００μｍ以下であり、８００μｍ以下が望ましく、５００μｍ以下がさらに望ましい。
Ｈｅ－Ｈｒは、０μｍ以上であり、０．０１μｍ以上が望ましく、０．１μｍ以上がさらに望ましい。またＨｅ－Ｈｒは、１０００μｍ以下であり、８００μｍ以下が望ましく、５００μｍ以下がさらに望ましい。
さらに、Ｌｗ＋Ｈｅ×２－Ｐの値は、－１０μｍ以下であり、－５μｍ以下であることが望ましい。また、Ｌｗ＋Ｈｅ×２－Ｐの値は、１０μｍ以下であり、５μｍ以下であることが望ましい。
なお、これらのパラメータの測定は、後述の測定顕微鏡（ＯＬＹＭＰＵＳ ＳＴＭ７）で測定することができ、１μｍまたは０．１μｍ未満の寸法の測定は、例えば超高精度三次元測定機（パナソニックプロダクションエンジニアリング社製ＵＡ－３Ｐ）や段差計（Ｂｒｕｋｅｒ社製Ｄｅｋｔａｋ ＸＴ）を用いて測定することができる。また、図１１の構造は、ウェットエッチングによって形成されてもよい。ウェットエッチングは、等方性ウェットエッチングでも、異方性ウェットエッチングであってもよい。等方性ウェットエッチングの場合については、基板の主面から面内方向と深さ方向のエッチング速度が同じであり、異方性エッチングの場合については、面内方向と深さ方向のエッチング速度が異なる。
【0057】
上述の実施形態では、基板１２の第１主面１２ａに複数の直線状の凹部１６を形成することにより、アライメントマーク１４を構成したが、基板１２の第１主面１２ａに複数の直線状の凸部を形成することにより、アライメントマークを構成してもよい。各凸部は、平坦部と、平坦部の両端に形成された傾斜部とを備える。凸部の平坦部は、基板１２の主面の法線方向から照射された光を主面の法線方向に反射する。平坦部で反射した光は、顕微鏡の対物レンズに入射し、顕微鏡により形成される像において明領域として観察される。一方、凸部の傾斜部は、基板１２の主面の法線方向から照射された光を主面の法線方向に対して傾斜した方向に反射する。したがって、傾斜部で反射した光の多くは、顕微鏡の対物レンズに入射しないので、顕微鏡により形成される像において暗領域として観察される。各凸部により上述したような明領域と暗領域の像が形成されることにより、アライメントマーク全体を顕微鏡で観察すると、明領域と暗領域が交互に繰り返された縞模様の像が観察される。
【0058】
図１２は、本発明の別の実施形態に係るアライメントマーク付き基板１１０の概略断面図である。アライメントマーク付き基板１１０は、基板１１２の第１主面１１２ａ上にアライメントマーク形成層１００を設け、該アライメントマーク形成層１００にアライメントマーク１１４を形成したものである。
【0059】
基板１１２は、第１主面１１２ａと、第１主面１１２ａとは反対側の第２主面１１２ｂとを有する板状体である。第１主面１１２ａと第２主面１１２ｂは平行である。基板１１２を構成する材料としては、可視光に対して透明な材料、例えば、ガラス、無機酸化物、有機無機複合材料、プラスチックなどの有機材料を使用できる。
【0060】
アライメントマーク形成層１００は、基板１１２の第１主面１１２ａ上に形成された厚みが数十μｍ（例えば４０μｍ）の膜である。アライメントマーク形成層１００を構成する材料としては、可視光に対して透明な材料、例えば、ガラス、無機酸化物、有機無機複合材料、プラスチックなどの有機材料を使用できる。耐熱性、耐薬品性という観点で望ましい材料としては、オルガノポリシロキサン化合物、シリカ、チタニアなどを例示できる。
【0061】
本実施形態では、アライメントマーク１１４は、アライメントマーク形成層１００に形成されている。アライメントマーク１１４は、アライメントマーク形成層１００の表面に形成された複数の直線状の凸部１１６を備える。複数の凸部１１６は、長手方向（延在方向）に垂直な方向に配列されている。複数の凸部１１６は、例えばゾルゲルナノインプリント法のほか転写法などにより形成することができる。
【0062】
各凸部１１６は、平坦部１１８と、平坦部１１８の両端に形成された傾斜部１２０とを備える。平坦部１１８は、図１２に示すように基板１１２の第１主面１１２ａと平行な面である。傾斜部１２０は、基板１１２の第１主面１１２ａに対して傾斜した面であり、本実施形態では、図１２に示すように断面視において円弧状の曲面（凸曲面）に形成されている。変形例では、傾斜部１２０は、第１主面１１２ａに対して傾斜した平面に形成されてもよい。
【0063】
以上のように構成されたアライメントマーク付き基板１１０において、凸部１１６の平坦部１１８は、基板１１２の第１主面１２ａの法線方向から照射された光を該法線方向に反射する。平坦部１１８で反射した光は、顕微鏡の対物レンズに入射し、顕微鏡により形成される像において明領域として観察される。
【0064】
一方、凸部１１６の傾斜部１２０は、基板１１２の第１主面１２ａの法線方向から照射された光を該法線方向に対して傾斜した方向に反射する。したがって、傾斜部１２０で反射した光の多くは、顕微鏡の対物レンズに入射しないので、顕微鏡により形成される像において暗領域として観察される。
【0065】
各凸部１１６により上述したような明領域と暗領域の像が形成されることにより、アライメントマーク１１４全体を顕微鏡で観察すると、明領域と暗領域が交互に繰り返された縞模様の像が観察される。このような像を利用して、他の基板とのアライメントを行うことができる。
【0066】
本実施形態においても、アライメントマーク１１４の表面にアライメントマーク形成層１００の材料と略同じ屈折率の物質（例えば屈折率調整剤や接着剤など）を滴下することにより、凸部１１６の傾斜部１２０での反射（フレネル反射）が大幅に低減されるので、基板１１２を透過して第２主面１１２ｂを良好に観察することができる。このように本実施形態によっても、基板を透過して観察した場合の視認性に優れたアライメントマーク付き基板１１０を実現できる。
【0067】
上述したアライメントマーク付き基板１０と同様の理由により、５６０ｎｍの波長におけるアライメントマーク形成層１００を形成する材料の屈折率をｎａとしたとき、屈折率ｎａは、１．２≦ｎａ≦２．７を満たすことが望ましく、１．４６≦ｎａ≦２．１０を満たすことがより望ましく、１．４８≦ｎａ≦１．７０を満たすことがさらに望ましい。
【0068】
また、アライメントマーク形成層１００を形成する材料の５６０ｎｍの波長における消衰係数をｋａとしたとき、消衰係数ｋａは、ｋａ＜１を満たすことが望ましく、ｋａ＜０．１を満たすことがより望ましい。
【0069】
また、平坦部１１８の表面粗さをＲａとしたとき、Ｒａは、０．００１μｍ≦Ｒａ≦５０μｍを満たすことが望ましい。
【0070】
また、平坦部１１８の空気に対する反射率Ｒｓは、５６０ｎｍの波長において、０．０１％≦Ｒｓ≦３０％を満たし、平坦部１１８の可視光線透過率は、３０％以上であることが望ましい。
【0071】
本実施形態において、基板１１２の第１主面１１２ａからアライメントマーク１１４の頂部（すなわち平坦部１１８）までの高さＨは、Ｈ≦０．５μｍであることが望ましい。イオン交換処理により導波路が形成された基板の主面に他の光学部品を貼り合わせて光結合を行う場合、１０μｍ～５００μｍの凹凸によりギャップが生じ、光結合損失が大きくなるおそれがある。基板１１２の表面からアライメントマーク１１４の頂部までの高さを０．５μｍ未満とすることにより、導波路が形成された基板と光学部品を密着させて組み立てることができるので、光学部品との光結合損失を低減することができる。
【0072】
図１３は、本発明のさらに別の実施形態に係るアライメントマーク付き基板１３０の概略断面図である。本実施形態に係るアライメントマーク付き基板１３０も、上述のアライメントマーク付き基板１１０と同様に基板１１２上にアライメントマーク形成層１００を設け、該アライメントマーク形成層１００にアライメントマーク１３１を形成したものである。
【0073】
アライメントマーク１３１は、アライメントマーク形成層１００の表面に形成された複数の直線状の凹部１３２を備える。複数の凹部１３２は、凹部１３２の長手方向（延在方向）に垂直な方向に配列されている。複数の凹部１３２は、例えばゾルゲルナノインプリント法のほか転写法などにより形成することができる。
【0074】
凹部１３２の形状は、図８に示したアライメントマーク付き基板８０の凹部１６と同様であってよい。凹部１３２は、平坦部１３３と、平坦部１３３の両端に形成された傾斜部１３４とを備える。本実施形態では、傾斜部１３４は、平面に形成されてもよい。変形例では、傾斜部１３４は曲面に形成されてもよい。
【0075】
以上のように構成されたアライメントマーク付き基板１３０において、凹部１３２の平坦部１３３は、基板１１２の主面の法線方向から照射された光を主面の法線方向に反射する。平坦部１３３で反射した光は、顕微鏡の対物レンズに入射し、顕微鏡により形成される像において明領域として観察される。
【0076】
一方、凹部１３２の傾斜部１３４は、基板１１２の主面の法線方向から照射された光を主面の法線方向に対して傾斜した方向に反射する。したがって、傾斜部１３４で反射した光の一部は、顕微鏡の対物レンズに入射しないので、顕微鏡により形成される像において暗領域として観察される。
【0077】
各凹部１３２により上述したような明領域と暗領域の像が形成されることにより、アライメントマーク１３１全体を顕微鏡で観察すると、明領域と暗領域が交互に繰り返された縞模様の像が観察される。このような像を利用して、他の基板とのアライメントを行うことができる。
【0078】
本実施形態においても、アライメントマーク１３１の表面にアライメントマーク形成層１００の材料と略同じ屈折率の物質（例えば屈折率調整剤や接着剤など）を滴下することにより、凹部１３２の傾斜部１３４での反射（フレネル反射）が大幅に低減されるので、基板１１２を透過して第２主面１１２ｂを良好に観察することができる。このように本実施形態によっても、基板を透過して観察した場合の視認性に優れたアライメントマーク付き基板１３０を実現できる。
【0079】
次に、本発明の実施例を説明する。
【0080】
まず、アライメントマークの評価方法について説明する。アライメントマークの観察は、垂直落射照明装置を有する測定顕微鏡（ＯＬＹＭＰＵＳ、ＳＴＭ７）と光源（ＯＬＹＭＰＵＳ、ＬＧ－ＰＳ２）を用いて行った。対物レンズは、ＯＬＹＭＰＵＳ製ＬＭＰｌａｎＦＬＮ ２０×／０．４ＢＤ（倍率＝２０）、ＯＬＹＭＰＵＳ製ＬＭＰｌａｎＦＬＮ ５０×／０．５ＢＤ（倍率＝５０）及びＯＬＹＭＰＵＳ製ＬＭＰｌａｎＦＩ １００×／０．８０ＢＤ（倍率＝１００）を用いた。
【0081】
図２、図５、図６に示すアライメントマーク付き基板を作製し、倍率が２０の対物レンズを備える顕微鏡でアライメントマークを観察した。アライメントマークの形成には、所定のピッチ（２０μｍ）、開口幅（３μｍ）を有するスリット状の開口部を有するクロムマスク付ガラス基板（イオン交換用ガラス、屈折率：１．５３、消衰係数：＜０．１）を用意し、フッ酸系エッチャントでエッチングを行った。エッチング時間を変えて、図２、図５、図６に示す形状を有するアライメントマークを形成した。
【0082】
図１４（ａ）は、図２に示す形状を有するアライメントマークの像を示す。図１４（ｂ）は、図５に示す形状を有するアライメントマークの像を示す。図１４（ｃ）は、図６に示す形状を有するアライメントマークの像を示す。図１４（ａ）～（ｃ）から分かるように、それぞれ明領域および暗領域の幅は異なるものの、明瞭な縞模様の像が観察された。
【0083】
以下の表１は、顕微鏡の対物レンズの開口数（ＮＡ）と倍率を変えてアライメントマークを観察したときの暗領域の幅（Ｌｂ、図１１参照）を示す。表１に示すいずれの例においても、アライメントマークの周りの媒質は空気（屈折率＝１．０）である。
【表1】
【0084】
表１から、平坦部１８および傾斜部２０を有する凹部１６から構成されるアライメントマーク１４において、対物レンズの開口数ＮＡを大きくすると、対物レンズの光軸に対して比較的大きな角度で反射される反射光も対物レンズに入射するようになるので、暗領域の幅（Ｌｂ）が小さくなることが分かる。すなわち、上記の（１）式において開口角θ０／２の値が大きくなり、より大きな角度αの反射光も明領域として観察されるようになるため、暗領域の幅（Ｌｂ）が小さくなる。
【0085】
図１４（ｃ）は、図６に示すように、隣り合う凹部１６の間の稜部２１に基板１２の第１主面１２ａと平行な平面が形成されたアライメントマークの像である。図１４（ｃ）に示すように、平坦部１８と稜部２１が明領域として観察され、上記の（１）式を満たす傾斜部２０が暗領域として観察される。したがって、アライメントマーク１４を形成するために用いたマスクのピッチの１／２のピッチを有する縞模様の像が観察される。
【0086】
（実施例１）
諸種のピッチ、幅を有するスリット状の開口部を有するクロムマスク付ガラス基板（イオン交換用ガラス、ｎｓ＝１．５３、ｋｓ＜０．１、線膨張係数：０．５５ｐｐｍ／Ｋ）を用意し、フッ酸系エッチャントでエッチングを行い、図２に示す形状を有するアライメントマーク（ｎｓ＝１．５３、ｋｓ＜０．１）形成した。ここでは、アライメントマークのパラメータ（図１１参照）が異なる１７個の実施例（実施例１－１～１－１７）を作製した。実施例１－１～１－１７の各パラメータを以下の表２に示す。
諸種のピッチ、幅を有するスリット状の開口部を有するクロムマスク付ガラス基板（イオン交換用ガラス、ｎｓ＝１．５３、ｋｓ＜０．１、線膨張係数：０．５５ｐｐｍ／Ｋ）を用意し、フッ酸系エッチャントでエッチングを行い、図２に示す形状を有するアライメントマーク（ｎｓ＝１．５３、ｋｓ＜０．１）形成した。ここでは、アライメントマークのパラメータ（図１１参照）が異なる１７個の実施例（実施例１－１～１－１７）を作製した。実施例１－１～１－１７の各パラメータを以下の表２に示す。
【表2】
【0087】
垂直落射照明装置を有する測定顕微鏡（ＯＬＹＭＰＵＳ、ＳＴＭ７、対物レンズ：ＮＡ＝０．４、倍率２０倍）と光源（ＯＬＹＭＰＵＳ、ＬＧ－ＰＳ２）を用いて、アライメントマークを観察した。その結果、図１５に示すような、明領域と暗領域が明瞭に分かれたアライメントマークが観察された。次いで、同様の観察系において、屈折率標準液（ｎ＝１．５１）をアライメントマーク上に滴下して凹部全体に行き渡るように満たした。その結果、凹部の傾斜部での反射が大幅に低減され、顕微鏡により観察される像において暗領域がなくなった。基板全体を光が透過するようになり、基板の裏面（第２主面）まで見通すことができることを確認した。
【0088】
屈折率と消衰係数は、分光エリプソメータ（ＨＯＲＩＢＡ製、ＵＶＩＳＥＬ２）を用いて測定した。測定光の入射角度は６０度、波長は５６０ｎｍとし、スポット径は、１ｍｍ×約２ｍｍ（楕円形）であった。
【0089】
（比較例１）
ここで、実施例１の比較例について説明する。フッ酸系エッチャントでエッチングする前のニッケルマスク付ガラス基板を光学顕微鏡で観察したところ、ニッケルマスクの領域は暗く、開口部の領域は明るく観察された。ニッケルマスク部分の透過率はゼロであった。この状態で、屈折率標準液（ｎ＝１．８）をアライメントマーク上に滴下しても、ニッケルマスクの領域の透過率はゼロで、アライメントマークの外観は暗いままであり、基板の裏面（第２主面）は観察できなかった。
ここで、実施例１の比較例について説明する。フッ酸系エッチャントでエッチングする前のニッケルマスク付ガラス基板を光学顕微鏡で観察したところ、ニッケルマスクの領域は暗く、開口部の領域は明るく観察された。ニッケルマスク部分の透過率はゼロであった。この状態で、屈折率標準液（ｎ＝１．８）をアライメントマーク上に滴下しても、ニッケルマスクの領域の透過率はゼロで、アライメントマークの外観は暗いままであり、基板の裏面（第２主面）は観察できなかった。
【0090】
（実施例２）
実施例２では、転写法によるアライメントマークの形成について説明する。実施例２は、図１３に示すアライメントマーク付き基板１３０に対応する。ここでは、オルガノポリシロキサン溶液を基板上に硬化させてアライメントマーク形成層とし、該アライメントマーク形成層にアライメントマークを形成した。
実施例２では、転写法によるアライメントマークの形成について説明する。実施例２は、図１３に示すアライメントマーク付き基板１３０に対応する。ここでは、オルガノポリシロキサン溶液を基板上に硬化させてアライメントマーク形成層とし、該アライメントマーク形成層にアライメントマークを形成した。
【0091】
まず、オルガノポリシロキサン溶液の調製について説明する。フェニルトリエトキシシラン０．１モルとジメチルジエトキシシラン０．１５モルをビーカーに入れ攪拌した。この液にエタノール０．２５モルを加え攪拌し、水１．７５モル（３１．５ｇ）に蟻酸を０．１重量％になるように溶解した水溶液を、さらにこれに加え、２時間攪拌した。攪拌初期には液は２層に分離したが、２時間攪拌すると透明均質な溶液となった。この溶液をオーブン内にて８０℃で１２時間、加熱したところ、エタノール、蟻酸水溶液および重縮合反応で生じた水などが揮発した。その結果、当初約９１．２ｇの重量および約１００ｃｍ３の体積を有していた溶液はその重量および体積は約３０％に減少して重量が約２７ｇ、体積約３０ｃｍ３になっていた。こうして得られた液を「転写用液組成物Ａ」とする。
【0092】
次に、転写法によるアライメントマークの形成について説明する。成形用の型として、図８に示すアライメントマークの形状に対応する型を用意した。また、厚み１．０ｍｍで２５ｍｍ角の板状のソーダライムガラスを基板（ガラス基板）として用意した（屈折率：ｎｓ＝１．５２、ｋｓ＜０．１、線膨張率：１０ｐｐｍ／Ｋ）。このガラス基板を超音波アルカリ洗浄、純水洗浄して乾燥させた。
【0093】
上記の基板、成形型および転写用液組成物Ａを用いて、アライメントマークが形成されない部分の膜厚が約４０μｍとなるように、「基材注ぎ法」を用いてアライメントマークを形成した。「基材注ぎ法」とは、硬化性の組成物を含む液を、基板表面に直接に注いで加熱し、その塗膜が可塑性を持った状態（これに限られるものではないが、液の粘度は１０４～１０８ポイズになった状態）で、成形用型を押圧して、さらにその状態で加熱し、転写完了後（液が硬化もしくは液の流動がない状態）に成形型を離型し、最終加熱により硬化せしめる（ポストキュアする）方法である。ここでは、転写用液組成物Ａを上記ガラス基板に塗布後、１６０℃程度に加熱して可塑性を維持した状態であることを確認して、上記成形型によって押圧した。押圧の時の圧力は２ｋｇ／ｃｍ２であり、加熱温度は１６０℃から２０分で１８０℃まで昇温しそのまま４０分間保持した。その後成形型を離型した後に、３５０℃、１５分間の加熱を行い、オルガノポリシロキサン膜からなるアライメントマークが形成されたガラス基板を得た。
【0094】
以上のようにして作製したオルガノポリシロキサン膜は透明であり、膜厚は約４０μｍであった。膜中にはメチル基およびフェニル基がそれぞれ１８重量％および３１重量％含まれる。また膜中には、シロキサン全体のうちジメチルシロキサンが６０モル％およびフェニルシロキサンが４０モル％含有されていた。また、アライメントマーク形成層（オルガノポリシロキサン膜）の屈折率ｎａは１．５１であり、消衰係数ｋａは０．１未満であった。
【0095】
本実施例２のアライメントマークの凹部の形状は、図１３に示す形状に略等しく、断面状の高低差（Ｐ－Ｖ値）は、１０点の測定により平均で２０．２μｍ、標準偏差が０．０５μｍであった。傾斜部の傾斜角β（図１０参照）は５４．７°であった。このように形成されたアライメントマークを光学顕微鏡で観察したところ、明領域と暗領域の明瞭な縞模様の像が確認できた。さらに、屈折率標準液（ｎ＝１．５０）をアライメントマーク上に滴下して、傾斜部での界面反射を低減させることにより、基板全体を光が透過するようになり、基板の裏面（第２主面）まで見通すことができることを確認した。
【0096】
（実施例３）
実施例３でも、転写法によるアライメントマークの形成について説明する。実施例３は、図１２に示すアライメントマーク付き基板１１０に対応する。ここでは、ゾルゲル法によって形成されたシリカ層をアライメントマーク形成層とし、該アライメントマーク形成層にアライメントマークを形成した。
実施例３でも、転写法によるアライメントマークの形成について説明する。実施例３は、図１２に示すアライメントマーク付き基板１１０に対応する。ここでは、ゾルゲル法によって形成されたシリカ層をアライメントマーク形成層とし、該アライメントマーク形成層にアライメントマークを形成した。
【0097】
まず、シリコンテトラエトキシド０．０５モルを秤量し、これにモル比で５倍のエタノールと６倍の水（１ｗｔ％のＨＣｌを含む）を加え、室温で３０分間撹拌した。この溶液に体積で２倍のエタノールを加えて希釈し、さらに平均分子量６００のポリエチレングリコール（ＰＥＧ）を、最終生成物であるＳｉＯ２に対する重量比で（ＰＥＧ）／（ＳｉＯ２）＝０．１加え均一に溶かしたものを「転写用液組成物Ｂ」とした。
【0098】
次に、成形用の型として、図１２に示すアライメントマークの形状に対応する型を用意した。また、厚み１．０ｍｍで２５ｍｍ角の板状のイオン交換が可能なボロシリケートガラスを基板（ガラス基板）として用意した（屈折率ｎｓ＝１．５３、ｋｓ＜０．１、線膨張率：１０ｐｐｍ／Ｋ）。このガラス基板を超音波アルカリ洗浄、純水洗浄して乾燥させた。スピンコート法により、転写用液組成物Ｂをガラス基板の一方の主面上に塗布し、厚さが０．３μｍのアライメントマーク形成層を形成した。次いでこのガラス基板を、減圧が可能な閉鎖された空間内で押圧が可能なプレス装置のステージ上に置き、アライメントマーク成形用の型を、ガラス基板のアライメントマーク形成層上に設置した。
【0099】
次いで、プレス装置の基板は設置された空間を約１×１０－５Ｔｏｒｒまで減圧した後、プレス圧力５０ｋｇｆ／ｃｍ２で押圧し、そのままの状態で１００℃、１０分の熱処理を行い、アライメントマーク形成層を硬化させた。その後、大気圧に戻し、離型を行った。離型後のアライメントマーク付基板を大気中でクリーンオーブンを用いて３５０℃で１５分間の焼成を行った。このポストキュアにより、アライメントマーク形成層はエタノール及び水分等が蒸発して、厚みが約０．２μｍのガラス性の非晶質膜となっていた。当該膜はシリカを主な成分として含むものと考えられる。
【0100】
上記操作により作製されたガラス基板上のアライメントマークの断面をＳＥＭで観察したところ、図１２に示す形状を含むアライメントマークが形成されていた。凸部のピッチＰ：１μｍ、シリカ層の厚み：０．２５μｍ、凸部の最頂部までの高さ：０．１８μｍ、暗領域の幅Ｌｂ：０．５μｍ、平坦部の長さＬｗ：０．５μｍであった。また、アライメントマーク形成層（シリカ層）の屈折率はｎａ＝１．４６、消衰係数ｋａ＜０．１であった。また、アライメントマーク形成層の可視光線反射率（片面）は、約４％であった。
【0101】
可視光線反射率は、次のように求めた。アライメントマークが形成されたガラス基板のアライメントマークが形成されていない部位について、波長３８０～７８０ｎｍの範囲における分光反射率を計測した。分光反射率は分光光度計（日立ハイテクノロジー社製 製品名：Ｕ－４０００）を用いて、反射角が１２°の配置によって測定した。次に得られた分光反射率に基づいて、ＪＩＳ Ｒ３１０６（１９９８）に従って、可視光線反射率を算出した。
【0102】
このようにアライメントマークが形成されたガラス基板を光学顕微鏡で観察したところ、明領域と暗領域の縞模様の像が明確に確認できた。屈折率標準液（ｎ＝１．４８）をアライメントマーク上に滴下して、傾斜部での界面反射を低減させることにより、基板全体を光が透過するようになり、基板の裏面（第２主面）まで見通すことができることを確認した。
【0103】
また、上記実施例３と同様の方法で、図１３に示す形状のアライメントマークを有するガラス基板を得た。このようにアライメントマークが形成されたガラス基板を光学顕微鏡で観察したところ、明領域と暗領域の縞模様の像が明確に確認できた。屈折率標準液（ｎ＝１．４８）をアライメントマーク上に滴下して、傾斜部での界面反射を低減させることにより、基板全体を光が透過するようになり、基板の裏面（第２主面）まで見通すことができることを確認した。
【0104】
（実施例４）
実施例４では、アライメントマーク形成層としてシリコンテトラエトキシドに代えてチタン（ジ－ｉ－プロポキシド）ビス（アセチルアセトナート）（７５％ ｉｎ ｉｓｏｐｒｏｐａｎｏｌ）を用いた点以外は実施例３と同様にして、図１２で表される凸部形状を含むアライメントマークが形成されたガラス基板を作製した。
実施例４では、アライメントマーク形成層としてシリコンテトラエトキシドに代えてチタン（ジ－ｉ－プロポキシド）ビス（アセチルアセトナート）（７５％ ｉｎ ｉｓｏｐｒｏｐａｎｏｌ）を用いた点以外は実施例３と同様にして、図１２で表される凸部形状を含むアライメントマークが形成されたガラス基板を作製した。
【0105】
実施例４のアライメントマーク形成層は、チタニアを主な成分として含むものと考えられる。凸部のピッチＰ：１μｍ、チタニア層の厚み：０．２０μｍ、凸部の最頂部までの高さ：０．１５μｍ、暗領域の幅Ｌｂ：０．５μｍ、平坦部の長さＬｗ：０．５μｍであった。また、アライメントマーク形成層（チタニア層）の屈折率はｎａ＝２．１０、消衰係数ｋａ＜０．１であった。アライメントマーク形成層の可視光線反射率（片面）は約１２％であった。
【0106】
このようにアライメントマークが形成されたガラス基板を光学顕微鏡で観察したところ、明領域と暗領域の縞模様の像が明確に確認できた。屈折率標準液（ｎ＝１．６８）をアライメントマーク上に滴下して、傾斜部での界面反射を低減させることにより、基板全体を光が透過するようになり、基板の裏面（第２主面）まで見通すことができることを確認した。
【0107】
（実施例５）
本実施例５では、アライメントマーク付きガラス基板にイオン交換処理を行ってガラス基板内に他の部位より高い屈折率を与え、光導波路を形成した。ここでは、光導波路と、ガラス基板との屈折率差を０．００７４（光導波路を構成する部位の屈折率が他の部位の屈折率より高い）に設定した。
本実施例５では、アライメントマーク付きガラス基板にイオン交換処理を行ってガラス基板内に他の部位より高い屈折率を与え、光導波路を形成した。ここでは、光導波路と、ガラス基板との屈折率差を０．００７４（光導波路を構成する部位の屈折率が他の部位の屈折率より高い）に設定した。
【0108】
まず、一価のアルカリ金属成分としてＮａを含む多成分ガラス基板に、所定の光導波路パターンを形成した。このパターニングは、スパッタリングによって成膜したＴｉ膜を、アンモニア加水（アンモニア水と過酸化水素水の混合液）でリフトオフ法で加工する周知の方法で行った。
【0109】
次に、一段階目のイオン交換処理では、硝酸銀を含む溶融塩中に上記ガラス基板を浸漬させることによって、ガラス基板表面のＮａイオンをＡｇイオンに交換した。これによってガラス基板表面に所定の光導波路パターンを形成した。
【0110】
二段階目のイオン交換処理では、一段階目のイオン交換処理を施したガラス基板を第２の溶融塩中に浸漬し、ガラス基板の厚さ方向に電界を印加した。これにより、一段階目のイオン交換によって形成された光導波路がガラス基板中に移動し、埋込型の光導波路が形成された。このような二段階イオン交換法によって導波路をアライメント付基板上に作製した後でも、アライメントマークは、導波路形成前と同じ形状を保っていた。可視光線反射率（片面）は、約１２％であった。光学顕微鏡で観察したところ、明領域と暗領域の縞模様の像が明確に確認できた。屈折率標準液（ｎ＝１．５１）をアライメントマーク上に滴下して、傾斜部での界面反射を低減させることにより、基板全体を光が透過するようになり、基板の裏面（第２主面）まで見通すことができることを確認した。また、導波路の波長に対する挿入損失を測定した。導波路の波長特性（波長１．４８μｍと１．５８μｍの挿入損失差）は０．３４ｄＢであった。
【0111】
（実施例６）
本実施例６では、硝酸銀に代えて硝酸タリウムを用い、ナトリウムイオン及びカリウムイオンを有するガラスを用いた点以外は実施例５と同様にして、埋込型の光導波路を形成した。
本実施例６では、硝酸銀に代えて硝酸タリウムを用い、ナトリウムイオン及びカリウムイオンを有するガラスを用いた点以外は実施例５と同様にして、埋込型の光導波路を形成した。
【0112】
硝酸タリウムを用いて２段階イオン交換法によって導波路をアライメントマーク付き基板上に作製した後でも、アライメントマークは、導波路形成前と同じ形状を保っていた。また、波長に対する挿入損失を測定した。導波路の波長特性（波長１．４８μｍと１．５８μｍの挿入損失差）は０．３２ｄＢであった。
また、イオン交換法によるガラス内部に光導波路を形成する方法は、例えば特開平０６－３５５５号公報や特開昭６３－２０６７０９号公報記載の技術などを用いることができる。
また、イオン交換法によるガラス内部に光導波路を形成する方法は、例えば特開平０６－３５５５号公報や特開昭６３－２０６７０９号公報記載の技術などを用いることができる。
【0113】
（比較例２）
実施例５における導波路形成イオン交換工程のためのマスクのＴｉ膜（アライメントマーク部）については、イオン交換後もパターン形状を保っていた。Ｔｉ膜のパターンを光学顕微鏡で観察したところ、明領域と暗領域の縞模様が明確に確認できたが、Ｔｉマスク部分の透過率はゼロであった。この状態で、屈折率標準液（ｎ＝１．８）をアライメントマーク上に滴下しても、Ｔｉ膜の領域の透過率はゼロで、アライメントマークの外観は暗いままであり、基板の裏面（第２主面）は観察できなかった。
実施例５における導波路形成イオン交換工程のためのマスクのＴｉ膜（アライメントマーク部）については、イオン交換後もパターン形状を保っていた。Ｔｉ膜のパターンを光学顕微鏡で観察したところ、明領域と暗領域の縞模様が明確に確認できたが、Ｔｉマスク部分の透過率はゼロであった。この状態で、屈折率標準液（ｎ＝１．８）をアライメントマーク上に滴下しても、Ｔｉ膜の領域の透過率はゼロで、アライメントマークの外観は暗いままであり、基板の裏面（第２主面）は観察できなかった。
【0114】
アライメントマークをクロム膜で形成したアライメントマーク付き基板を用いて導波路を形成した場合については、実施例５と同様の条件の第１のイオン交換処理中に、クロムが溶解して、アライメントマークの構造は認められなかった。また、実施例６と同様の条件の第１のイオン交換処理中にもクロムが溶解して、アライメントマークの構造は認められなかった。
【0115】
（実施例７）
本実施例７では、アライメントマーク付きガラス基板とシリコン基板のアライメントについて説明する。内部に光導波路が形成されたガラス光導波路基板と、主面上に光導波路が形成されたシリコン（Ｓｉ）光導波路基板とを積層し、光導波路同士を結合した光導波路デバイスを作製した。なお本明細書では、アライメントマークを用いた場合のアライメントの方法を説明するものであり、その対象は実施例７に係るガラス光導波路基板とシリコン光導波路基板とのアライメントと組立、さらには後述の実施例８に係るマイクロレンズアレイ基板と面発光レーザアレイ基板とのアライメントと組立に限定されるものではない。
本実施例７では、アライメントマーク付きガラス基板とシリコン基板のアライメントについて説明する。内部に光導波路が形成されたガラス光導波路基板と、主面上に光導波路が形成されたシリコン（Ｓｉ）光導波路基板とを積層し、光導波路同士を結合した光導波路デバイスを作製した。なお本明細書では、アライメントマークを用いた場合のアライメントの方法を説明するものであり、その対象は実施例７に係るガラス光導波路基板とシリコン光導波路基板とのアライメントと組立、さらには後述の実施例８に係るマイクロレンズアレイ基板と面発光レーザアレイ基板とのアライメントと組立に限定されるものではない。
【0116】
シリコン光導波路基板は、その基板上に例えば光電変換素子などの能動素子や受動素子を形成しやすいので、それらの光を導いたりするうえで、シリコン基板に直接形成された導波路との組合せがしやすいという利点がある。しかしながら、シリコン製の光導波は、その屈折率が高いために、モードフィールド径が小さくなる傾向にある。
【0117】
他方、ある程度の距離の伝送を担うライトガイドとしては光ファイバやガラス光導波路が適しているが、多くは石英や多成分ガラスなどから形成されており、モードフィールド径が比較的大きい。したがって、シリコン製の光導波路からガラス製の光導波路への光学的な結合を好適に行うことのできる光導波路デバイスを提供することが望ましい。
【0118】
図１６（ａ）～（ｄ）は、ガラス光導波路基板１６０を示す図である。図１６（ａ）は、ガラス光導波路基板１６０の概略左側面図である。図１６（ｂ）は、ガラス光導波路基板１６０の概略平面図である。図１６（ｃ）は、ガラス光導波路基板１６０の概略右側面図である。図１６（ｄ）は、ガラス光導波路基板１６０の概略正面図である。このガラス光導波路基板１６０は、屈折率ｎｓ＝１．５４、消衰係数ｋｓ＜０．１である。
【0119】
ガラス光導波路基板１６０は、ガラス基板１６１と、ガラス基板１６１の内部に形成された４つの光導波路１６２と、ガラス基板１６１の第２主面１６１ｂに形成された４つのアライメントマーク１６３ａ～１６３ｄとを備える。以下、４つのアライメントマーク１６３ａ～１６３ｄを総称する場合は、「アライメントマーク１６３」とする。
【0120】
ガラス基板１６１は、外形が２ｍｍ×５ｍｍであり、厚みが０．２ｍｍである。光導波路１６２は、ガラス基板１６１の第１主面１６１ａに近接して、かつ第１主面１６１ａに平行に設けられている。光導波路１６２のモードフィールド径は、５～１５μｍであり、モードフィールドの中心から最も近接したガラス基板１６１の第１主面１６１ａまでの距離は５μｍである。光導波路１６２は、上述の二段階イオン交換法によりガラス基板１６１内に作製した。
【0121】
本実施例７では、アライメントマーク１６３の凹部の形状を図５に示す形状とした。アライメントマーク１６３は、第１のスケールを有する。すなわち、アライメントマーク１６３の外形寸法は０．０５ｍｍ×０．２５ｍｍであり、凹部の配列ピッチＰ１＝１μｍ、像における暗領域の幅Ｌｂ１＝０．２μｍである。
【0122】
４個のアライメントマーク１６３は、図１６（ｂ）に示すように、四角形の４個の角に配置されている。アライメントマーク１６３は、光導波路１６２と厳密に位置合わせがなされている。２個のアライメントマーク１６３ａおよび１６３ｄは、四角形の対向する角（左上と右下）に配置されている。アライメントマーク１６３ａおよび１６３ｄは、光導波路１６２の長手方向に垂直な方向に、凹部の長手方向が一致するように設けられている。残りの２個のアライメントマーク１６３ｂおよび１６３ｃは、四角形の別の対向する角（右上と左下）に配置されている。アライメントマーク１６３ｂおよび１６３ｃは、光導波路１６２の長手方向に平行な方向に、凹部の長手方向が一致するように設けられている。
【0123】
図１７（ａ）～（ｄ）は、シリコン光導波路基板１７０を示す図である。図１７（ａ）は、シリコン光導波路基板１７０の概略左側面図である。図１７（ｂ）は、シリコン光導波路基板１７０の概略平面図である。図１７（ｃ）は、シリコン光導波路基板１７０の概略右側面図である。図１７（ｄ）は、シリコン光導波路基板１７０の概略正面図である。
【0124】
シリコン光導波路基板１７０は、シリコン（Ｓｉ）基板１７１と、シリコン基板１７１の一方の主面上に設けられた酸化シリコン（ＳｉＯ２）層１７４と、酸化シリコン層１７４上に形成された光導波路１７２と、シリコン基板１７１上に形成された４つのアライメントマーク１７３ａ～１７３ｄとを備える。以下、４つのアライメントマーク１７３ａ～１７３ｄを総称する場合は、「アライメントマーク１７３」とする。
【0125】
シリコン基板１７１は、外形が２ｍｍ×１０ｍｍであり、厚みが０．１ｍｍ／０．３ｍｍである。光導波路１７２は、シリコン（Ｓｉ）から成る。光導波路１７２の断面は略四角形であり、光の伝搬する方向と光導波路１７２の長手方向とが同じである。光導波路１７２は、幅が０．５μｍであり高さが０．３μｍである。シリコン光導波路基板１７０は、ここで説明した細線導波路のほか、リブ型導波路やＭＯＳ型導波路を備える光導波路基板であってもよい。
【0126】
図１７（ｄ）に示すように、シリコン基板１７１の一部には、酸化シリコン層１７４が設けられた部分よりも低い段差部１７５が設けられている。そして、この段差部１７５に４個のアライメントマーク１７３が設けられている。
【0127】
アライメントマーク１７３の凹部の形状も、アライメントマーク１６３と同様に、図５に示す形状とした。アライメントマーク１７３は、アライメントマーク１６３の第１のスケールとは異なる第２のスケールを有する。すなわち、アライメントマーク１７３の外形寸法は０．０５ｍｍ×０．２５ｍｍであり、凹部の配列ピッチＰ２＝０．９μｍ、像における暗領域の幅Ｌｂ２＝０．２μｍである。
【0128】
４個のアライメントマーク１７３の位置および溝部の方向は、積層を予定しているガラス光導波路基板１６０に設けられたアライメントマーク１６３と対応するように決められている。４個のアライメントマーク１７３は、図１７（ｂ）に示すように、四角形の４個の角に配置されている。アライメントマーク１７３は光導波路１７２と厳密に位置合わせがなされている。２個のアライメントマーク１７３ａおよび１７３ｄは、四角形の対向する角（左上と右下）に配置されている。アライメントマーク１７３ａおよび１７３ｄは、光導波路１７２の長手方向に垂直な方向に、凹部の長手方向が一致するように設けられている。残りの２個のアライメントマーク１７３ｂおよび１７３ｃは、四角形の別の対向する角（右上と左下）に配置されている。アライメントマーク１７３ｂおよび１７３ｃは、光導波路１７２の長手方向に平行な方向に、凹部の長手方向が一致するように設けられている。
【0129】
上述したように、本実施例７に係るガラス光導波路基板１６０およびシリコン光導波路基板１７０はそれぞれ、基板に形成された導波路の長手方向に対して垂直な方向に凹部の長手方向が一致するアライメントマークと、基板に形成された導波路の長手方向に対して平行な方向に凹部の長手方向が一致するアライメントマークとを備えている。これにより、２次元平面内でのアライメント精度の向上を図ることができる。
【0130】
図１８（ａ）および（ｂ）は、アライメントマークを垂直落射照明装置を有する顕微鏡で観察した場合に形成される概略的な像を示す。図１８（ａ）は、ガラス光導波路基板１６０のアライメントマーク１６３の概略的な像を示す。図１８（ｂ）は、シリコン光導波路基板１７０のアライメントマーク１７３の概略的な像を示す。ガラス光導波路基板１６０とシリコン光導波路基板１７０を積層して光導波路デバイスを作製する際には、図１８（ａ）に示すアライメントマーク１６３の像と図１８（ｂ）に示すアライメントマーク１７３の像とが横に並ぶように両者の位置を調整する。なお、逆の組み合わせのパターンで、ガラス光導波路基板１６０のアライメントマーク１６３が図１８（ｂ）、シリコン光導波路基板１７０のアライメントマーク１７３が図１８（ａ）に示したものだとしても差支えない。
【0131】
本実施例７では、上述したように、ガラス光導波路基板１６０のアライメントマーク１６３における凹部の配列ピッチＰ１は１μｍであり、シリコン光導波路基板１７０のアライメントマーク１７３における凹部の配列ピッチＰ２は０．９μｍである。すなわち、ガラス光導波路基板１６０のアライメントマーク１６３のピッチＰ１と、シリコン光導波路基板１７０のアライメントマーク１７３のピッチＰ２は異なっている（Ｐ１≠Ｐ２）。このようにピッチＰ１とＰ２に０．１μｍの差を持たせることにより、ノギス（キャリパー）における目盛読取作法と同じように、０．１μｍの精度で位置決め又は固定すべき位置の同定が可能である。別の実施例では、Ｐ１＝１μｍ且つＰ２＝０．９５μｍとしてもよい。この場合、０．０５μｍの精度で位置決め又は固定すべき位置の同定が可能である。
【0132】
ガラス光導波路基板１６０のアライメントマーク１６３の像における暗領域の幅Ｌｂ１と、シリコン光導波路基板１７０のアライメントマーク１７３の像における暗領域の幅Ｌｂ２は、アライメントマーク観察時及び目盛合わせの作業の簡便性から、略等しいほうが好ましい。
【0133】
上記のように、本実施例７では、Ｐ１≠Ｐ２としたが、例えばアライメント精度がそれほど必要とされない場合には、Ｐ１＝Ｐ２を満たすアライメントマークをガラス光導波路基板１６０とシリコン光導波路基板１７０に形成してもよい。この場合、アライメントマークを形成するための型を同一にできるため、コスト的に有利である。
【0134】
ガラス光導波路基板１６０とシリコン光導波路基板１７０とを積層して光導波路デバイスを作製する際には、光導波路同士の相対的な位置関係を厳密に調整する必要がある。光導波路同士がずれていると、光学損失が増大し、品質が低下するからである。各光導波路基板において、光導波路と、アライメントマークとの位置関係が厳密に規定されているとすると、導波路の直接的な視覚情報や光学損失をモニタリングしながら調整するよりも、視覚で認識しながらアライメントマーク同士を調整するほうが効率的である。光導波路とアライメントマークとの位置関係は、サブミクロンかそれ未満の精度に達する半導体技術における（フォト）リソグラフィ技術などを駆使することにより、満足する精度が得られる。
【0135】
図１９（ａ）および（ｂ）は、ガラス光導波路基板１６０とシリコン光導波路基板１７０とを積層した状態を示す。図１９（ａ）は概略平面図であり、図１９（ｂ）は概略正面図である。図１９（ａ）および（ｂ）に示すように、ガラス光導波路基板１６０とシリコン光導波路基板１７０は、シリコン光導波路基板１７０の段差部１７５上にガラス光導波路基板１６０が位置するように積層される。このとき、ガラス光導波路基板１６０の光導波路１６２の端面とシリコン光導波路基板１７０の光導波路１７２の端面とを正確に対向させ、光導波路１６２と光導波路１７２を光学的に結合する必要がある。
【0136】
ガラス光導波路基板１６０とシリコン光導波路基板１７０との位置合わせは、それぞれの基板に設けられたアライメントマークを顕微鏡で拡大しながら観察し、対応するアライメントマーク同士が横に並ぶようにそれらの相対位置や傾きを調整する。予め各光導波路基板における光導波路とアライメントマークとは高精度でその相対的な位置関係を有しているので、相互のアライメントマーク同士を位置決めすることにより、相互の光導波路の位置関係の調整をすることができる。
【0137】
図２０（ａ）および（ｂ）は、ガラス光導波路基板１６０とシリコン光導波路基板１７０とを接着した状態を示す。位置調整が完了したガラス光導波路基板１６０とシリコン光導波路基板１７０との間に、接着剤１９０（ｎ＝１．５３、ｋ＜０．１）を流し込み、アライメントマーク１６３、１７３を含む部分で硬化させた。接着剤としては、光硬化型や熱硬化型などを例示できるが、これらに限定されない。
【0138】
所定の屈折率を有する接着剤１９０が、アライメントマーク１６３、１７３の凹部に接着剤１９０が充填されることにより、凹部の傾斜部での反射が実質的に無くなる又は大幅に低減されるので、ガラス光導波路基板１６０の第１主面１６１ａ側から顕微鏡で観察した場合、明確な縞模様が見えなくなり、あたかもガラス光導波路基板１６０、シリコン光導波路基板１７０にアライメントマークなどなかったように、素通しでシリコン光導波路基板１７０を観察できる（図２０（ａ）では、顕微鏡で観察した状態を示すために、アライメントマーク１６３、１７３の図示を省略している）。
【0139】
（実施例８）
本実施例８では、アライメントマーク付きマイクロレンズアレイ基板と面発光レーザアレイ基板とのアライメントについて説明する。
本実施例８では、アライメントマーク付きマイクロレンズアレイ基板と面発光レーザアレイ基板とのアライメントについて説明する。
【0140】
図２１（ａ）～（ｃ）は、マイクロレンズアレイ基板２１０を示す図である。図２１（ａ）は、マイクロレンズアレイ基板２１０の概略平面図である。図２１（ｂ）は、マイクロレンズアレイ基板２１０の概略正面図である。
【0141】
マイクロレンズアレイ基板２１０はガラスから成る。マイクロレンズアレイ基板２１０の外形は０．５ｍｍ×２．２ｍｍであり、厚みは０．２ｍｍである。図示のように、マイクロレンズアレイ基板２１０の一方の主面（第１主面２１０ａ）には、軸対称の８個のマイクロレンズ２１２が一列に形成されている。マイクロレンズ２１２の焦点距離は０．２ｍｍであり、有効径は２００μｍである。また、８個のマイクロレンズ２１２の配列ピッチは２５０μｍである。マイクロレンズ２１２は、イオン交換等によりガラス内部に周辺より高い屈折率を有する領域を作り出すことで形成されてもよいし、ガラス基板上に前述の「基材注ぎ法」で形成されてもよいし、あるいはレンズ形成層を形成したうえで転写法により形成されてもよい。
【0142】
マイクロレンズアレイ基板２１０には、所定の位置に４個のアライメントマーク２１４ａ～２１４ｄが直接に形成されている。以下、４つのアライメントマーク２１４ａ～２１４ｄを総称する場合は、「アライメントマーク２１４」とする。アライメントマーク２１４は、８個のマイクロレンズ２１２と厳密に位置合わせがなされている。
【0143】
本実施例８では、アライメントマーク２１４の凹部の形状を図５に示す形状とした。アライメントマーク２１４は、第１のスケールを有する。すなわち、アライメントマーク２１４の外形寸法は０．５ｍｍ×０．２５ｍｍであり、凹部の配列ピッチＰ１＝１μｍ、像における暗領域の幅Ｌｂ１＝０．２μｍである。
【0144】
図２２（ａ）および（ｂ）は、アライメントマーク付き面発光レーザアレイ基板２２０を示す図である。図２２（ａ）は、面発光レーザアレイ基板２２０の概略平面図である。図２２（ｂ）は、面発光レーザアレイ基板２２０の概略正面図である。
【0145】
面発光レーザアレイ基板２２０はシリコンなどの半導体材料から成る。面発光レーザアレイ基板２２０の外形は０．７ｍｍ×２．５ｍｍであり、厚みは０．２ｍｍである。図示のように、面発光レーザアレイ基板２２０の一方の主面（第１主面２２０ａ）には、第１主面２２０ａの法線と略平行な方向に光軸を有する８個の面発光レーザ２２２が一列に配置されている。８個の面発光レーザ２２２は、積層が予定されている上述のマイクロレンズアレイ基板２１０における８個のマイクロレンズ２１２と対応する位置に配置される。面発光レーザ２２２はアレイ状に構成しやすく、他の光学部品と積層が比較的容易である。例えば上述のようなマイクロレンズアレイと一体化することにより、効率よく光ファイバなどの他の伝送部品との光学的結合を行うことができる。なお簡単のために面発光レーザアレイ基板２２０上の電気回路や配線等の記載を省略している。
【0146】
面発光レーザアレイ基板２２０には、所定の位置に４個のアライメントマーク２２４ａ～２２４ｄが直接に形成されている。以下、４つのアライメントマーク２２４ａ～２２４ｄを総称する場合は、「アライメントマーク２２４」とする。アライメントマーク２２４は、８個の面発光レーザ２２２と厳密に位置合わせがなされている。
【0147】
アライメントマーク２２４の凹部の形状も、アライメントマーク２１４と同様に、図５に示す形状とした。アライメントマーク２２４は、アライメントマーク２１４の第１のスケールとは異なる第２のスケールを有する。すなわち、アライメントマーク２２４の外形寸法は０．０５ｍｍ×０．２５ｍｍであり、凹部の配列ピッチＰ２＝０．９μｍ、像における暗領域の幅Ｌｂ２＝０．２μｍである。
【0148】
図２３（ａ）～（ｃ）は、マイクロレンズアレイ基板２１０と面発光レーザアレイ基板２２０とを積層した状態を示す。図２３（ａ）は概略平面図であり、図２３（ｂ）は概略正面図であり、図２３（ｃ）は概略右側面図である。
【0149】
マイクロレンズアレイ基板２１０と面発光レーザアレイ基板２２０は、マイクロレンズアレイ基板２１０に配置された各マイクロレンズ２１２の光軸と、面発光レーザアレイ基板２２０に配置された各面発光レーザ２２２の光軸とが一致するように位置合わせされる。この位置合わせの際に、アライメントマーク２１４、２２４が利用される。すなわち、上記の実施例７と同様に、図２３（ａ）に示すように、対応するアライメントマーク２１４および２２４が横に並ぶように、マイクロレンズアレイ基板２１０と面発光レーザアレイ基板２２０の相対位置や傾きが調整される。
【0150】
図２４（ａ）および（ｂ）は、マイクロレンズアレイ基板２１０と面発光レーザアレイ基板２２０とを接着した状態を示す。位置調整が完了したマイクロレンズアレイ基板２１０と面発光レーザアレイ基板２２０との間に、接着剤２３０（ｎ＝１．５３、ｋ＜０．１）を流し込み、アライメントマーク１６３、１７３を含む部分で硬化させ、光モジュールを作製した。なお、本実施例８では、マイクロレンズアレイ基板２１０の下面に長尺凹部２１５が形成されている。この長尺凹部２１５は、８個のマイクロレンズ２１２の下方の領域にわたって延在している。マイクロレンズアレイ基板２１０にこのような長尺凹部２１５を設けることにより、マイクロレンズアレイ基板２１０と面発光レーザアレイ基板２２０を積層した際に、スペース２１６が形成されるので、面発光レーザ２２２とマイクロレンズ２１２との間に接着剤２３０が侵入するのを防止できる。
【0151】
図２５（ａ）～（ｆ）は、本発明の実施形態に係るアライメントマーク付きマイクロレンズ基板の６面図である。図２５（ａ）は、アライメントマーク付きマイクロレンズ基板の背面図である。図２５（ｂ）は、アライメントマーク付きマイクロレンズ基板の平面図である。図２５（ｃ）は、アライメントマーク付きマイクロレンズ基板の正面図である。図２５（ｄ）は、アライメントマーク付きマイクロレンズ基板の底面図である。図２５（ｅ）は、アライメントマーク付きマイクロレンズ基板の左側面図である。図２５（ｆ）は、アライメントマーク付きマイクロレンズ基板の右側面図である。
【0152】
図２６は、マイクロレンズ基板のアライメントマーク部分（Ａ－Ｂ部分）の拡大平面図である。図２７は、図２６に示すアライメントマーク部分のＣ－Ｃ断面図である。図２８は、マイクロレンズ基板のアライメントマーク部分（Ａ－Ｂ部分）の拡大斜視図である。
【0153】
図２９は、マイクロレンズ基板のアライメントマーク部分（Ａ－Ｂ部分）の第１変形例の拡大平面図である。図３０は、図２９に示すアライメントマーク部分のＣ－Ｃ断面図である。図３１は、マイクロレンズ基板のアライメントマーク部分（Ａ－Ｂ部分）の第１変形例の拡大斜視図である。
【0154】
図３２は、マイクロレンズ基板のアライメントマーク部分（Ａ－Ｂ部分）の第２変形例の拡大平面図である。図３３は、図３２に示すアライメントマーク部分のＣ－Ｃ断面図である。図３４は、マイクロレンズ基板のアライメントマーク部分（Ａ－Ｂ部分）の第２変形例の拡大斜視図である。
【0155】
図３５は、マイクロレンズ基板のアライメントマーク部分（Ａ－Ｂ部分）の第３変形例の拡大平面図である。図３６は、図３５に示すアライメントマーク部分のＣ－Ｃ断面図である。図３７は、マイクロレンズ基板のアライメントマーク部分（Ａ－Ｂ部分）の第３変形例の拡大斜視図である。
【0156】
図３８は、マイクロレンズ基板のアライメントマーク部分（Ａ－Ｂ部分）の第４変形例の拡大平面図である。図３９は、図３８に示すアライメントマーク部分のＣ－Ｃ断面図である。図４０は、マイクロレンズ基板のアライメントマーク部分（Ａ－Ｂ部分）の第４変形例の拡大斜視図である。
【0157】
図４１（ａ）～（ｆ）は、本発明の実施形態に係るアライメントマーク付き光導波路基板の６面図である。図４１（ａ）は、アライメントマーク付き光導波路基板の背面図である。図４１（ｂ）は、アライメントマーク付き光導波路基板の平面図である。図４１（ｃ）は、アライメントマーク付き光導波路基板の正面図である。図４１（ｄ）は、アライメントマーク付き光導波路基板の底面図である。図４１（ｅ）は、アライメントマーク付き光導波路基板の左側面図である。図４１（ｆ）は、アライメントマーク付き光導波路基板の右側面図である。この光導波路基板において、アライメントマーク部分（Ａ－Ｂ部分）の形状は、図２６～図４０に示すアライメントマーク部分と同様であってよい。
【0158】
以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【産業上の利用可能性】
【0159】
本発明は、光学素子の位置合わせに利用できる。
【符号の説明】
【0160】
１０，５０，６０，７０，８０，９０，１１０，１３０ アライメントマーク付き基板、 １２，１１２ 基板、 １４，１１４，１３１ アライメントマーク、 １６，１３２ 凹部、 １８，１１８，１３３ 平坦部、 ２０，１２０，１３４ 傾斜部、 ２１ 稜部、 ３０ 像、 ３２ 明領域、 ３４ 暗領域、 １００ アライメントマーク形成層、 １１６ 凸部、 １６０ ガラス光導波路基板、 １６１ ガラス基板、 １６２，１７２ 光導波路、 １６３，１７３，２１４，２２４ アライメントマーク、 １７０ シリコン光導波路基板、 １７１ シリコン基板、 １７４ 酸化シリコン層、 １７５ 段差部、 １９０，２３０ 接着剤、 ２１０ マイクロレンズアレイ基板、 ２１２ マイクロレンズ、 ２１５ 長尺凹部、 ２１６ スペース、 ２２０ 面発光レーザアレイ基板、 ２２２ 面発光レーザ。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図31】
【図32】
【図33】
【図34】
【図35】
【図36】
【図37】
【図38】
【図39】
【図40】
【図41】