JPH11142607A - 微小レンズ及び微小レンズアレイ並びにそれらの製造方法 - Google Patents
微小レンズ及び微小レンズアレイ並びにそれらの製造方法Info
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Abstract
ンズを大量に安定して製造する。 【解決手段】 少なくとも1つの凹部1aが形成された
シリコン基板1を用意する。次に、微小レンズを構成す
るべき光学ガラス4を、基板1の凹部1aが埋め込まれ
るように、基板1上の全面に成膜する。その後、基板1
上に形成された光学ガラス4のうち凹部1a以外の部分
に形成された光学ガラス4を除去する。最後に、基板1
1を選択的に溶出することにより、基板から半球状の光
学ガラス4、すなわち、微小レンズを分離する。
Description
小レンズアレイ並びにそれらの製造方法に関するもので
あり、特に光記録再生等に用いられる微小レンズに関す
る。
ィスクなどに使われている直径数mmのレンズは、ガラ
スなどの材料を機械的に研磨したり、金型を用いてプレ
ス成形する方法で製造されている。
上等に伴い、更に小さな微小レンズが要求されるように
なってきた。
造方法では、次のような問題が生じていた。すなわち、
機械的研磨による製造方法では、レンズの大きさや形状
精度更には量産性の点で限界があった。また、プレス成
形による製造方法では、レンズとなる材料の種類が制限
されてしまい、高屈折率材料を採用することが困難であ
ることから、レンズの開口数を高めることが困難であっ
た。
みならず、複数の直径数mmのレンズが配列された微小
レンズアレイについても、同様であった。
たもので、直径1mm以下の微小レンズ及び微小レンズ
アレイを大量に安定して製造することができる製造方法
を提供することを目的とする。
ンズ及び微小レンズアレイを提供することを目的とす
る。
め、本発明の第1の態様による微小レンズの製造方法
は、第1の材料からなる基板に少なくとも1つの凹部を
形成する段階と、前記少なくとも1つの凹部内に微小レ
ンズを構成すべき第2の材料を埋め込む段階と、前記第
2の材料を前記基板から分離する段階と、を備えたもの
である。
し、この凹部にレンズ材料(第2の材料)を埋め込み、
埋め込んだレンズ材料を基板から分離することによっ
て、微小レンズを製造する。したがって、第1の態様に
よれば、個々の段階において半導体製造技術を用いるこ
とができるようになり、大きさが極めて小さくしかも形
状精度の良い微小レンズを安定して製造することができ
る。また、レンズ材料の選択の自由度が高まるので、レ
ンズ材料として屈折率の高い材料を用いることができ、
したがって、高い開口数の微小レンズを製造することが
できる。さらに、前記凹部を基板に多数形成すれば、微
小レンズを大量に安定して得ることができる。
造方法は、前記第1の態様による製造方法において、前
記少なくとも1つの凹部を形成する段階は、基板をエッ
チングすることにより当該基板上に前記少なくとも1つ
の凹部を形成する段階を含むものである。
例であり、凹部の形成にエッチングを採用した例であ
る。
造方法は、前記第1の態様による製造方法において、前
記少なくとも1つの凹部を形成する段階は、基板上に耐
エッチング性を有する膜を形成する段階と、該膜に前記
基板の表面を露出させる開口を形成する段階と、前記開
口から前記基板を等方的にエッチングする段階と、当該
エッチングする段階の後に前記膜を除去する段階と、を
含むものである。
例であり、凹部の形成に等方的なエッチングを採用した
ものである。このように、等方的なエッチングを採用す
ると、極めて真円度の高い半球状の微小レンズを得るこ
とができる。
造方法は、前記第1乃至第3のいずれかの態様による製
造方法において、前記第2の材料を埋め込む段階は、前
記第2の材料が前記少なくとも1つの凹部内に埋め込ま
れるように、前記第2の材料を前記基板上に形成する段
階と、前記基板上に形成された前記第2の材料のうち前
記凹部以外の部分に形成された第2の材料を除去する段
階と、を含むものである。
様の具体例であり、凹部が形成された基板上に形成した
レンズ材料(第2の材料)の凹部以外の部分を除去する
ようにしたものである。
造方法は、前記第1乃至第4のいずれかの態様による製
造方法において、前記少なくとも1つの凹部を形成する
段階の後であって、前記第2の材料を埋め込む段階の前
に、選択的に溶出可能な第3の材料からなる薄膜を、前
記少なくとも1つの凹部の内壁に沿うように前記基板上
に形成する段階を備え、前記分離する段階は前記薄膜を
選択的に溶出する段階を含むものである。
様の具体例であり、基板とレンズ材料(レンズ材料)と
の分離を、両者の間に予め薄膜を介在させ後に当該薄膜
を選択的に溶出することにより行う例である。前記薄膜
はいわば剥離層となっている。この第5の態様によれ
ば、レンズ材料の基板からの分離を容易に行うことがで
きる。
造方法は、前記第1乃至第4のいずれかの態様による製
造方法において、前記分離する段階は、前記基板を選択
的に溶出する段階を含むものである。
様の具体例であり、基板とレンズ材料(レンズ材料)と
の分離を、基板を選択的に溶出することにより行う例で
ある。この第6の態様によっても、レンズ材料の基板か
らの分離を容易に行うことができる。
する場合を除き、前記第1乃至第5の態様では、凹部を
有する基板を製造しておけば、当該基板を複数回利用す
ることができるので、製造コストが一層低減する。
造方法は、第1の材料からなる基板に複数の凹部を形成
する段階と、前記複数の凹部を形成する段階の後に、選
択的に溶出可能な第3の材料からなる薄膜を、前記複数
の凹部の内壁に沿うように前記基板上に形成する段階
と、前記凹部以外の領域における一部の領域の前記薄膜
を除去して前記基板の表面を部分的に露出させる段階
と、前記基板の表面を部分的に露出させる前記段階の後
に、微小レンズを構成すべき第2の材料が前記複数の凹
部内に埋め込まれるように、前記基板上に前記第2の材
料を形成する段階と、前記第2の材料を形成する前記段
階の後に、前記薄膜を選択的に溶出する段階と、を備え
たものである。
した各態様と同様であり、開口数が高いとともに形状精
度の良い微小レンズを安定して大量に製造することがで
きる。そして、この第7の態様では、剥離層として用い
られる薄膜の一部を除去した後にレンズ材料を基板上に
形成するので、当該薄膜の溶出後には、複数の微小レン
ズ部分は対向する基板の凹部の内壁から分離されるもの
の、複数の微小レンズ部分が基板に対して支持されたよ
うな構造体を得ることができる。したがって、前記第4
の態様のような場合には、剥離層として用いられる薄膜
の溶出後には複数の微小レンズが個々にバラバラになっ
てしまうのに対し、前記第7の態様では、薄膜の溶出後
にも複数の微小レンズがバラバラにならず、その持ち運
びや保管に便利である。なお、前記第7の態様では、微
小レンズの使用時には、例えば、前記構造体から個々の
微小レンズを例えばその連結部分において切断する等に
よって分離することができる。
造方法は、前記第7の態様による製造方法において、前
記第2の材料を形成する段階の後であって、前記薄膜を
溶出する前記段階の前に、前記第2の材料が、梁部分、
前記各凹部内の微小レンズ部分、及び、前記基板の表面
に直接接触した支持部分を構成するように、前記第2の
材料をパターニングする段階を備え、前記梁部分、前記
微小レンズ部分及び前記支持部分は一体に連続し、前記
微小レンズ部分と前記梁部分とは前記微小レンズ部分の
縁部において一体に連続したものである。
例であり、レンズ材料(第2の材料)によって、一体に
連続した梁部分、微小レンズ部分が支持部分が形成さ
れ、微小レンズ部分と梁部分とは微小レンズ部分の縁部
において一体に連続しているので、微小レンズの光学的
に有効な部分に損傷を与えるようなおそれなく容易に、
前述したような構造体から個々の微小レンズを分離する
ことができる。
造方法は、前記第1乃至第8のいずれかの態様による製
造方法において、前記第1の材料がシリコンであるもの
である。
リコンを挙げたものである。もっとも、本発明で用いる
基板材料はこれに限定されるものではなく、適宜加工性
の良い材料を使用することができる。
製造方法は、前記第1乃至第9のいずれかの態様による
製造方法において、前記第2の材料が、ガラス、アモル
ファスシリコン、ダイヤモンド、樹脂、シリコン、二酸
化チタン、ガリウム砒素、アルミニウムガリウム砒素、
インジウム燐、ゲルマニウム、カドミウムテルル、イン
ジウム砒素、インジウムアンチモン、硫化鉛、炭化シリ
コン、ガリウム燐、硫化砒素、チタン酸ストロンチウ
ム、ルチル、硫化亜鉛、ニオブ酸リチウム、酸化ジルコ
ニウム、及び、窒化シリコンのうちのいずれかであるも
のである。
たものであるが、本発明で用いるレンズ材料はこれらの
例に限定されるものではない。
は、前記第1乃至第10のいずれかの態様による製造方
法によって製造されたものである。
記第1乃至第10の態様によって製造されたものである
ので、開口数が高いとともに、形状精度が良く、しかも
安価となる。
レイの製造方法は、第1の材料からなる基板に複数の凹
部を形成する段階と、前記複数の凹部内に微小レンズア
レイを構成すべき第2の材料を埋め込む段階と、前記第
2の材料を前記基板から分離する段階と、を備えたもの
である。
様の場合と同様に、開口数が高いとともに形状精度の良
い微小レンズを有する微小レンズアレイを安定して製造
することができ、前記凹部を複数の微小レンズアレイの
分だけ形成すれば、微小レンズアレイを大量に安定して
得ることができる。
レイの製造方法は、前記第12の態様による製造方法に
おいて、前記複数の凹部を形成する段階は、基板をエッ
チングすることにより当該基板上に前記複数の凹部を形
成する段階を含むものである。
具体例であり、凹部の形成にエッチングを採用した例で
ある。
レイの製造方法は、前記第12の態様による製造方法に
おいて、前記複数の凹部を形成する段階は、前記基板上
に耐エッチング性を有する膜を形成する段階と、該膜に
前記基板の表面を露出させる開口を形成する段階と、前
記開口から前記基板を等方的にエッチングする段階と、
当該エッチングする段階の後に前記膜を除去する段階
と、を含むものである。
具体例であり、凹部の形成に等方的なエッチングを採用
したものである。このように、等方的なエッチングを採
用すると、極めて真円度の高い半球状の微小レンズを有
する微小レンズアレイを得ることができる。
レイの製造方法は、前記第12乃至第14のいずれかの
態様による製造方法において、前記複数の凹部を形成す
る段階の後であって、前記第2の材料を埋め込む段階の
前に、選択的に溶出可能な第3の材料からなる薄膜を、
前記複数の凹部の内壁に沿うように前記基板上に形成す
る段階を備え、前記分離する段階は前記薄膜を選択的に
溶出する段階を含むものである。
4の態様の具体例であり、基板とレンズ材料(レンズア
レイ材料)との分離を、両者の間に予め薄膜を介在させ
後に当該薄膜を選択的に溶出することにより行う例であ
る。前記薄膜はいわば剥離層となっている。この第15
の態様によれば、レンズ材料の基板からの分離を容易に
行うことができる。
レイの製造方法は、前記第12乃至第14のいずれかの
態様による製造方法において、前記分離する段階は、前
記基板を選択的に溶出する段階を含むものである。
4の態様の具体例であり、基板とレンズ材料(レンズア
レイ材料)との分離を、基板を選択的に溶出することに
より行う例である。この第16の態様によっても、レン
ズ材料の基板からの分離を容易に行うことができる。
出する場合を除き、前記第12乃至第15の態様では、
凹部を有する基板を製造しておけば、当該基板を複数回
利用することができるので、製造コストが一層低減す
る。
レイの製造方法は、前記第12乃至第16のいずれかの
態様による製造方法において、前記第1の材料がシリコ
ン又はガリウム砒素であるものである。
シリコン及びガリウム砒素を挙げたものである。もっと
も、本発明で用いる基板材料はこれに限定されるもので
はなく、適宜加工性の良い材料を使用することができ
る。
レイの製造方法は、前記第12乃至第17のいずれかの
態様による製造方法において、前記第2の材料が、ガラ
ス、アモルファスシリコン、ダイヤモンド、樹脂、シリ
コン、二酸化チタン、ガリウム砒素、アルミニウムガリ
ウム砒素、インジウム燐、ゲルマニウム、カドミウムテ
ルル、インジウム砒素、インジウムアンチモン、硫化
鉛、炭化シリコン、ガリウム燐、硫化砒素、チタン酸ス
トロンチウム、ルチル、硫化亜鉛、ニオブ酸リチウム、
酸化ジルコニウム、及び、窒化シリコンのうちのいずれ
かであるものである。
を挙げたものであるが、本発明で用いるレンズアレイ材
料はこれらの例に限定されるものではない。
レイは、前記第12乃至第18のいずれかの態様による
製造方法によって製造されたものである。
は、前記第12乃至第18の態様によって製造されたも
のであるので、開口数が高いとともに形状精度の良い微
小レンズを持つことができ、しかも安価となる。
び微小レンズアレイ並びにそれらの製造方法について、
図面を参照して説明する。
の実施の形態による微小レンズの製造方法について、図
1及び図2を参照して説明する。
造方法の工程を示す概略図、図2は図1に示す工程に引
き続く工程を示す概略図である。図1及び図2におい
て、左側は概略断面図を示し、右側は概略上面図を示
し、左右に並んだ図は同一工程を示している。
なる基板1を用いる。まず、Si基板1上に、後述する
Si基板1の等方的なエッチングに対して耐エッチング
性を有する膜としてのクロム(Cr)膜2を蒸着により
形成する。次に、フォトリソグラフィーとエッチング法
とにより、Cr膜2に円形の開口2aを形成し、この開
口2aからSi基板1の表面を露出させる(図1(a)
(b))。
り、開口2aからSi基板1を等方的にエッチングし、
Si基板1上に半球状の凹部1aを形成する(図1
(c)(d))。この時、Cr膜2の開口2aの円形パ
ターンが真円に極めて近く、フッ酸−硝酸系のエッチン
グ液の組成と温度を適当にコントロールしておけば、エ
ッチングによる凹部1aを極めて精度の高い半球状(真
球度0.2μm程度)とすることができる。勿論、凹部
1aの内壁は、球面であり曲面である。
(f))。
(e)(f)に示す凹部1aが形成された基板1を用意
する段階を構成している。なお、本実施の形態では、一
旦、図1(e)(f)に示す基板1を作成してしまえ
ば、微小レンズの製造に際して何回も利用することがで
きる。
しての燐酸珪素ガラス(Phospo Silicate Glass:PS
G)3を、減圧化学気相成長法(LPCVD法)によ
り、図1(c)(d)に示す状態の基板1の上面全面に
1μm程度以下に薄く成膜する(図1(g)(h))。
すなわち、PSG薄膜3を、凹部1aの内壁に沿うよう
に基板1上に全面に形成する。
例えばコーニング社の7059−Glassなどの光学
ガラス4を、スパッタリング法により、基板1の凹部1
aが埋め込まれるように、図1(g)(h)に示す状態
の基板1上の全面に成膜する(図2(a)(b))。
4のうち凹部1a以外の部分に形成された光学ガラス4
を、RIE(反応性イオンエッチング)等の方法により
除去する(図2(c)(d))。なお、Si基板1の凹
部1aの部分とそれ以外の部分の光学ガラス4の膜厚が
異なる場合は、ポリッシングにより凹部1a以外の部分
のガラス4を取り除くか、ポリッシングにより平坦化し
た後にRIEエッチングを行う。
板をフッ酸溶液中に浸してPSG薄膜3を選択的に溶出
する(図2(e)(f))。なお、PSGはフッ酸溶液
に素速く溶解する。これにより、半球状のガラス4はS
i基板1から分離され、当該半球状のガラス4からなる
微小レンズ5が完成する。
2aの大きさと基板1をエッチングする際のエッチング
時間とにより、半球状の凹部1aの大きさ(したがっ
て、微小レンズ5の大きさ)を任意に決めることがで
き、例えば、直径1mm程度から直径数μm程度までの
微小レンズ5を製造することが可能である。
aを一つだけ形成しているが、凹部1aを縦横に列状に
形成し、一度に大量の微小レンズ5を作製することも、
勿論可能である。
て微小レンズ5を製造しており、個々の段階において半
導体製造技術が用いられており、大きさが極めて小さく
しかも形状精度の良い微小レンズ5を安定して製造する
ことができる。また、レンズ材料(前記光学ガラス4に
相当する材料)の選択の自由度が高まるので、レンズ材
料として屈折率の高い材料を用いることができ、したが
って、高い開口数の微小レンズ5を製造することができ
る。さらに、前記凹部1aを基板1に多数形成すれば、
微小レンズ5を大量に安定して得ることができる。
の実施の形態による微小レンズの製造方法について、図
3を参照して説明する。
製造方法の工程を示す概略図である。図3において、左
側は概略断面図を示し、右側は概略上面図を示し、左右
に並んだ図は同一工程を示している。図3において、図
1及び図2中の要素と同一又は対応する要素には同一符
号を付し、その重複する説明は省略する。
の形態に関して前述した図1(a)〜図1(f)に示す
工程と同一の工程を経て、図3(a)(b)に示す状態
(図1(e)(f)に示す状態と同じ)となる。
く、第2の材料(レンズ材料)としての例えばコーニン
グ社の7059−Glassなどの光学ガラス4を、ス
パッタリング法により、基板1の凹部1aが埋め込まれ
るように、図3(a)(b)に示す状態の基板1上の全
面に成膜する(図3(c)(d))。
4のうち凹部1a以外の部分に形成された光学ガラス4
を、RIE(反応性イオンエッチング)等の方法により
除去する(図3(e)(f))。なお、Si基板1の凹
部1aの部分とそれ以外の部分の光学ガラス4の膜厚が
異なる場合は、ポリッシングにより凹部1a以外の部分
のガラス4を取り除くか、ポリッシングにより平坦化し
た後にRIEエッチングを行う。
板を水酸化カリウム(KOH)水溶液に浸してSi基板
1を選択的に溶出する(図3(g)(h))。なお、シ
リコンは前記ガラス4に比べて水酸化カリウム水溶液に
はるかに急速に溶解する。これにより、半球状のガラス
4はSi基板1から分離され、当該半球状のガラス4か
らなる微小レンズ5が完成する。
の形態と同様の利点が得られる。
の実施の形態による微小レンズの製造方法について、図
4及び図5を参照して説明する。
造方法の工程を示す概略図、図5は図4に示す工程に引
き続く工程を示す概略図である。図4(a)(c)及び
図5(a)(c)は概略断面図、図4(b)(d)及び
図5(b)(d)は概略上面図を示している。図4
(a)と図4(b)、図4(c)と図4(d)、図5
(a)と図5(b)、図5(c)と図5(d)は、それ
ぞれ同一工程を示している。なお、図5(a)は図5
(b)中のX1−X1’線に沿った断面を示し、図5
(c)は図5(d)中のX2−X2’線に沿った断面を
示している。図4及び図5において、図1及び図2中の
要素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、その
重複する説明は省略する。
の形態に関して前述した図1(a)〜図1(h)に示す
工程と同様の工程を経て、図1(g)(h)に示す状態
と同様の状態となる。ただし、本実施の形態では、開口
2aを多数列状に形成し、Si基板1上に凹部1aを多
数列状に形成する。
リソグラフィーとエッチング法を用いて基板1上に成膜
したPSG薄膜2をパターニングし、基板1の周辺部分
(例えば、基板1の領域を各々が複数の開口2aを含む
複数のブロックに分けて考えたとき、当該各ブロックの
周辺部分でもよい)のみSi基板1の表面を露出させる
(図4(a)(b))。すなわち、凹部1a以外の領域
における一部の領域のPSG薄膜2を除去して基板1の
表面を露出させる。
チタン酸ストロンチウム(以下、SrTiO3)14
を、スパッタリング法を用いて、基板1の凹部1aが埋
め込まれるように、図4(a)(b)に示す状態の基板
1上の全面に堆積する(図4(c)(d))。図4
(c)(d)に示すように、堆積したSrTiO3膜1
4は、図4(a)(b)でSi基板1の表面が露出した
部分のみSiと接触している。
グラフィーとRIE等のエッチングにより、図5(a)
(b)に示すようにパターニングする。すなわち、Sr
TiO3膜14が、梁部分14a、各凹部1a内の微小
レンズ部分14b、及び、基板1の表面に直接に接触し
た支持部分14cを構成するように、SrTiO3膜1
4をパターニングする。各部分14a,14b,14c
は一体に連続して繋がっている。特に、凹部1aの部分
に埋め込まれた半球状のSrTiO3(微小レンズ部分
14a)と、同じSrTiO3の矩形の梁部分14bと
は、微小レンズ部分14aの縁部において一体に連続し
て繋がっている。
板をフッ酸溶液中に浸してPSG薄膜3を選択的に溶出
する(図5(c)(d))。なお、PSGはフッ酸溶液
に素速く溶解する。この状態の図5(c)(d)に示す
構造体では、複数の微小レンズ部分14bは対向する基
板1の凹部1aの内壁から分離されるものの、複数の微
小レンズ部分14bが基板1に対して支持されたような
構造体となっている。したがって、前記第1及び第2の
実施の形態では、PSG薄膜3の溶出後には複数の微小
レンズ5が個々にバラバラになってしまうのに対し、本
実施の形態では、PSG薄膜3の溶出後にも複数の微小
レンズ(微小レンズ部分14b)がバラバラにならず、
その持ち運びや保管に便利である。
(c)(d)に示す構造体から、個々の微小レンズ14
bを分離する。
ら、個々の微小レンズ14bを分離する方法の一例につ
いて、図6を参照して説明する。図6は、この方法の各
段階を示す概略断面図である。
面に、紫外線硬化型等の粘着テープ21,22を張り付
ける(図6(a))。
グ装置にセットし、図6(a)中の点線に沿ってダイシ
ングにより切断し、基板1周辺部分を切り落とす。これ
により、微小レンズ14bを含むSrTiO3膜14は
Si基板1から分離される(図6(b))。
3層14の梁部分14aの微小レンズ14bとの連結部
分をダイシングにより切断し(すなわち、図6(c)中
の点線に沿って切断し)、1つ1つの微小レンズ4bが
分離できる(図6(d))。
施の形態と同様の利点が得られる他、前述したように持
ち運びや保管に便利である。
の第4の実施の形態による微小レンズアレイの製造方法
について、図7及び図8を参照して説明する。
イの製造方法の工程を示す概略図、図8は図7に示す工
程に引き続く工程を示す概略図である。図7(a)
(c)及び図8は概略断面図、図7(b)(d)は概略
上面図を示している。図7(a)と図7(b)、図7
(c)と図7(d)は、それぞれ同一工程を示してい
る。図7及び図8において、図1及び図2中の要素と同
一又は対応する要素には同一符号を付し、その重複する
説明は省略する。
の形態に関して前述した図1(a)〜図1(h)に示す
工程と同様の工程を経て、図1(g)(h)に示す状態
と同様の図7(a)(b)に示す状態となる。ただし、
本実施の形態では、開口2aを多数列状に形成し、Si
基板1上に凹部1aを多数列状に形成する。
しての例えばコーニング社の7059−Glassなど
の光学ガラス4を、スパッタリング法により、基板1の
凹部1aが埋め込まれるように、かつ所望の厚さとなる
ように、図7(a)(b)に示す状態の基板1上の全面
に成膜する。その後、微小レンズアレイの所望の外形形
状に合わせて、光学ガラス4をRIE等の方法によりパ
ターニングする(図7(c)(d))。
板をフッ酸溶液中に浸してPSG薄膜3を選択的に溶出
する(図8)。なお、PSGはフッ酸溶液に素速く溶解
する。これにより、半球状部分を複数含むガラス4はS
i基板1から分離され、当該半球状部分を複数含むガラ
ス4からなる微小レンズアレイ25が完成する。
施の形態と同様に、開口数が高いとともに形状精度の良
い微小レンズを有する微小レンズアレイ25を安定して
製造することができ、前記凹部1aを複数の微小レンズ
アレイの分だけ形成すれば、微小レンズアレイを大量に
安定して得ることができる。
の第5の実施の形態による微小レンズアレイの製造方法
について、図9を参照して説明する。
イの製造方法の工程を示す概略断面図である。図8にお
いて、図1及び図2中の要素と同一又は対応する要素に
は同一符号を付し、その重複する説明は省略する。
の形態に関して前述した図1(a)〜図1(f)に示す
工程と同様の工程を経て、図1(e)(f)に示す状態
と同様の図9(a)に示す状態となる。ただし、本実施
の形態では、開口2aを多数列状に形成し、Si基板1
上に凹部1aを多数列状に形成する。
く、第2の材料(レンズアレイ材料)としての例えばコ
ーニング社の7059−Glassなどの光学ガラス4
を、スパッタリング法により、基板1の凹部1aが埋め
込まれるように、かつ所望の厚さとなるように、図9
(a)に示す状態の基板1上の全面に成膜する。その
後、微小レンズアレイの所望の外形形状に合わせて、光
学ガラス4をRIE等の方法によりパターニングする
(図9(b))。
酸化カリウム(KOH)水溶液に浸してSi基板1を選
択的に溶出する(図9(c))。なお、シリコンは前記
ガラス4に比べて水酸化カリウム水溶液にはるかに急速
に溶解する。これにより、半球状部分を複数含むガラス
4はSi基板1から分離され、当該半球状部分を複数含
むガラス4からなる微小レンズアレイ25が完成する。
施の形態と同様に、開口数が高いとともに形状精度の良
い微小レンズを有する微小レンズアレイ25を安定して
製造することができ、前記凹部1aを複数の微小レンズ
アレイの分だけ形成すれば、微小レンズアレイを大量に
安定して得ることができる。
て説明したが、本実施の形態はこれらの実施の形態に限
定されるものではない。
ンズ及び微小レンズアレイを形成する材料として、ガラ
ス及びアモルファスシリコンを取り上げたが、これに限
定されるものでなく、例えば、ダイヤモンド、樹脂、シ
リコン、二酸化チタン、ガリウム砒素、アルミニウムガ
リウム砒素、インジウム燐、ゲルマニウム、カドミウム
テルル、インジウム砒素、インジウムアンチモン、硫化
鉛、炭化シリコン、ガリウム燐、硫化砒素、チタン酸ス
トロンチウム、ルチル、硫化亜鉛、ニオブ酸リチウム、
酸化ジルコニウム、及び、窒化シリコンのいずれかであ
ってもよく、目的に応じ多様な材料を選択することがで
きる。
を形成した基板1の材料としてシリコンを用いたが、こ
れも加工性の良いものであれば、他の材料でも全くかま
わない。
微小レンズ等とを分離のために最後に溶出される薄膜膜
3の材料として、PSGが用いられていたが、これも選
択的に溶出可能なものであれば、他の材料であっても全
くかまわない。
び微小レンズアレイは、光記録再生装置に組み込まれる
ことにより、高密度記録再生を可能にする。特に、直径
1mm以下の微小レンズを固体浸レンズ(Solid Immers
ion Lens)及びそれに付随する対物レンズに用いること
が有効である。
直径1mm以下の微小レンズ及び微小レンズアレイを大
量に安定して製造することができる。
微小レンズ及び微小レンズアレイを提供することができ
る。
製造方法の工程を示す概略図である。
ある。
製造方法の工程を示す概略図である。
製造方法の工程を示す概略図である。
ある。
る方法の各段階を示す概略断面図である。
レイの製造方法の工程を示す概略図である。
図である。
レイの製造方法の工程を示す概略断面図である。
Claims (19)
- 【請求項1】 第1の材料からなる基板に少なくとも1
つの凹部を形成する段階と、 前記少なくとも1つの凹部内に微小レンズを構成すべき
第2の材料を埋め込む段階と、 前記第2の材料を前記基板から分離する段階と、 を備えたことを特徴とする微小レンズの製造方法。 - 【請求項2】 前記少なくとも1つの凹部を形成する段
階は、基板をエッチングすることにより当該基板上に前
記少なくとも1つの凹部を形成する段階を含むことを特
徴とする請求項1記載の微小レンズの製造方法。 - 【請求項3】 前記少なくとも1つの凹部を形成する段
階は、基板上に耐エッチング性を有する膜を形成する段
階と、該膜に前記基板の表面を露出させる開口を形成す
る段階と、前記開口から前記基板を等方的にエッチング
する段階と、当該エッチングする段階の後に前記膜を除
去する段階と、を含むことを特徴とする請求項1記載の
微小レンズの製造方法。 - 【請求項4】 前記第2の材料を埋め込む段階は、前記
第2の材料が前記少なくとも1つの凹部内に埋め込まれ
るように、前記第2の材料を前記基板上に形成する段階
と、前記基板上に形成された前記第2の材料のうち前記
凹部以外の部分に形成された第2の材料を除去する段階
と、を含むことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか
に記載の微小レンズの製造方法。 - 【請求項5】 前記少なくとも1つの凹部を形成する段
階の後であって、前記第2の材料を埋め込む段階の前
に、選択的に溶出可能な第3の材料からなる薄膜を、前
記少なくとも1つの凹部の内壁に沿うように前記基板上
に形成する段階を備え、 前記分離する段階は前記薄膜を選択的に溶出する段階を
含むことを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載
の微小レンズの製造方法。 - 【請求項6】 前記分離する段階は、前記基板を選択的
に溶出する段階を含むことを特徴とする請求項1乃至4
のいずれかに記載の微小レンズの製造方法。 - 【請求項7】 第1の材料からなる基板に複数の凹部を
形成する段階と、 前記複数の凹部を形成する段階の後に、選択的に溶出可
能な第3の材料からなる薄膜を、前記複数の凹部の内壁
に沿うように前記基板上に形成する段階と、 前記凹部以外の領域における一部の領域の前記薄膜を除
去して前記基板の表面を部分的に露出させる段階と、 前記基板の表面を部分的に露出させる前記段階の後に、
微小レンズを構成すべき第2の材料が前記複数の凹部内
に埋め込まれるように、前記基板上に前記第2の材料を
形成する段階と、 前記第2の材料を形成する前記段階の後に、前記薄膜を
選択的に溶出する段階と、 を備えたことを特徴とする微小レンズの製造方法。 - 【請求項8】 前記第2の材料を形成する段階の後であ
って、前記薄膜を溶出する前記段階の前に、前記第2の
材料が、梁部分、前記各凹部内の微小レンズ部分、及
び、前記基板の表面に直接接触した支持部分を構成する
ように、前記第2の材料をパターニングする段階を備
え、 前記梁部分、前記微小レンズ部分及び前記支持部分は一
体に連続し、前記微小レンズ部分と前記梁部分とは前記
微小レンズ部分の縁部において一体に連続したことを特
徴とする請求項7記載の微小レンズの製造方法。 - 【請求項9】 前記第1の材料がシリコンであることを
特徴とする請求項1乃至8のいずれかに記載の微小レン
ズの製造方法。 - 【請求項10】 前記第2の材料が、ガラス、アモルフ
ァスシリコン、ダイヤモンド、樹脂、シリコン、二酸化
チタン、ガリウム砒素、アルミニウムガリウム砒素、イ
ンジウム燐、ゲルマニウム、カドミウムテルル、インジ
ウム砒素、インジウムアンチモン、硫化鉛、炭化シリコ
ン、ガリウム燐、硫化砒素、チタン酸ストロンチウム、
ルチル、硫化亜鉛、ニオブ酸リチウム、酸化ジルコニウ
ム、及び、窒化シリコンのうちのいずれかであることを
特徴とする請求項1乃至9のいずれかに記載の微小レン
ズの製造方法。 - 【請求項11】 前記第1乃至第10のいずれかに記載
の製造方法によって製造されたことを特徴とする微小レ
ンズ。 - 【請求項12】 第1の材料からなる基板に複数の凹部
を形成する段階と、 前記複数の凹部内に微小レンズアレイを構成すべき第2
の材料を埋め込む段階と、 前記第2の材料を前記基板から分離する段階と、 を備えたことを特徴とする微小レンズアレイの製造方
法。 - 【請求項13】 前記複数の凹部を形成する段階は、基
板をエッチングすることにより当該基板上に前記複数の
凹部を形成する段階を含むことを特徴とする請求項12
記載の微小レンズアレイの製造方法。 - 【請求項14】 前記複数の凹部を形成する段階は、基
板上に耐エッチング性を有する膜を形成する段階と、該
膜に前記基板の表面を露出させる開口を形成する段階
と、前記開口から前記基板を等方的にエッチングする段
階と、当該エッチングする段階の後に前記膜を除去する
段階と、を含むことを特徴とする請求項12記載の微小
レンズアレイの製造方法。 - 【請求項15】 前記複数の凹部を形成する段階の後で
あって、前記第2の材料を埋め込む段階の前に、選択的
に溶出可能な第3の材料からなる薄膜を、前記複数の凹
部の内壁に沿うように前記基板上に形成する段階を備
え、 前記分離する段階は前記薄膜を選択的に溶出する段階を
含むことを特徴とする請求項12乃至14のいずれかに
記載の微小レンズアレイの製造方法。 - 【請求項16】 前記分離する段階は、前記基板を選択
的に溶出する段階を含むことを特徴とする請求項12乃
至14のいずれかに記載の微小レンズアレイの製造方
法。 - 【請求項17】 前記第1の材料がシリコン又はガリウ
ム砒素であることを特徴とする請求項12乃至16のい
ずれかに記載の微小レンズアレイの製造方法。 - 【請求項18】 前記第2の材料が、ガラス、アモルフ
ァスシリコン、ダイヤモンド、樹脂、シリコン、二酸化
チタン、ガリウム砒素、アルミニウムガリウム砒素、イ
ンジウム燐、ゲルマニウム、カドミウムテルル、インジ
ウム砒素、インジウムアンチモン、硫化鉛、炭化シリコ
ン、ガリウム燐、硫化砒素、チタン酸ストロンチウム、
ルチル、硫化亜鉛、ニオブ酸リチウム、酸化ジルコニウ
ム、及び、窒化シリコンのうちのいずれかであることを
特徴とする請求項12乃至17のいずれかに記載の微小
レンズアレイの製造方法。 - 【請求項19】 前記第12乃至第18のいずれかに記
載の製造方法によって製造されたことを特徴とする微小
レンズアレイ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31906797A JP4164888B2 (ja) | 1997-11-05 | 1997-11-05 | 微小レンズ及び微小レンズアレイの製造方法 |
| PCT/JP1998/004987 WO1999023648A1 (en) | 1997-11-05 | 1998-11-05 | Optical head, optical recorder, microlens and manufacture of microlens |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31906797A JP4164888B2 (ja) | 1997-11-05 | 1997-11-05 | 微小レンズ及び微小レンズアレイの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11142607A true JPH11142607A (ja) | 1999-05-28 |
| JP4164888B2 JP4164888B2 (ja) | 2008-10-15 |
Family
ID=18106139
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31906797A Expired - Fee Related JP4164888B2 (ja) | 1997-11-05 | 1997-11-05 | 微小レンズ及び微小レンズアレイの製造方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4164888B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6790373B2 (en) * | 2001-04-26 | 2004-09-14 | Oki Electric Industry Co., Ltd. | Microlens, its forming method and optical module |
| JP2007065126A (ja) * | 2005-08-30 | 2007-03-15 | Hitachi Maxell Ltd | マイクロレンズアレイ基板及びマイクロレンズアレイ基板の製造方法 |
| CN100399060C (zh) * | 2005-05-09 | 2008-07-02 | 精工爱普生株式会社 | 微透镜基板及其制造方法、及其应用 |
| JP2009251173A (ja) * | 2008-04-03 | 2009-10-29 | Konica Minolta Holdings Inc | レンズアレイシート |
-
1997
- 1997-11-05 JP JP31906797A patent/JP4164888B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
| US6790373B2 (en) * | 2001-04-26 | 2004-09-14 | Oki Electric Industry Co., Ltd. | Microlens, its forming method and optical module |
| CN100399060C (zh) * | 2005-05-09 | 2008-07-02 | 精工爱普生株式会社 | 微透镜基板及其制造方法、及其应用 |
| JP2007065126A (ja) * | 2005-08-30 | 2007-03-15 | Hitachi Maxell Ltd | マイクロレンズアレイ基板及びマイクロレンズアレイ基板の製造方法 |
| JP2009251173A (ja) * | 2008-04-03 | 2009-10-29 | Konica Minolta Holdings Inc | レンズアレイシート |
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|---|---|
| JP4164888B2 (ja) | 2008-10-15 |
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