(57)【要約】【課題】光ファイバアレイに対して簡単に且つ精度良く結合可能なマイクロレンズアレイとその製法を提供する。【解決手段】シリコン基板７０の一方の主面には、凸状のレンズL１１〜L１４を形成する。基板７０において、レンズL１１〜L１４を含むレンズ列の一方側及び他方側には、ガイドピン挿通孔７２，７４を選択エッチング処理等により形成する。各ガイドピン挿通孔は、外方に進むにつれてサイズが増大する形状になっている。このような構成のマイクロレンズアレイを光ファイバ等の光部品に結合するには、ガイドピン挿通孔７２，７４にガイドピンをそれぞれ挿通した状態で各々のガイドピンを光部品側の２つのガイドピン挿通溝（又は孔）にそれぞれ挿通すればよい。±０．５μｍ以内の位置精度で光部品との結合を達成できる。【選択図】図２８
2006293396.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の主面に複数のレンズが形成された透光性の基板を備えたマイクロレンズアレイであって、
前記基板に複数のガイドピン挿通孔を設けたことを特徴とするマイクロレンズアレイ。
【請求項２】
前記複数のガイドピン挿通孔は、いずれも前記基板の一方の主面において外方に進むにつれてサイズが増大するように形成されている請求項１記載のマイクロレンズアレイ。
【請求項３】
前記複数のレンズは、各々の中心を結ぶ線が前記一方の主面において直線をなすように一列状に配置され、前記基板の他方の主面には、前記複数のレンズにそれぞれ光を入射する際に反射光を前記複数のレンズの配列方向とは直交する向きに逸らすための傾斜面が前記直線を挟んで一方側から他方側に前記基板の厚さを徐々に厚くすることにより形成され、前記複数のガイドピン挿通孔は、各々の中心が前記複数のレンズを含むレンズ列の一端側及び他端側において前記直線から所定距離だけ前記基板の厚くなる方向にずれた位置をとるように配置されており、前記所定距離は、前記他方の主面が前記一方の主面に対して平行であると想定したときに前記他方の主面に対して前記傾斜面がなす角度に対応して設定されている請求項１又は２記載のマイクロレンズアレイ。
【請求項４】
一方の主面に複数のレンズが形成された透光性の基板を用意する工程と、
前記基板の一方の主面に選択エッチング処理により複数の凹部を形成する工程と、
前記基板の他方の主面を前記複数の凹部の底部に達するまで研磨して前記複数の凹部を複数のガイドピン挿通孔とする工程と
を含むマイクロレンズアレイの製法。
【請求項５】
前記複数の凹部を形成した後、前記基板の他方の主面を研磨する前に選択エッチング処理により前記複数の凹部の開口部を外方に進むにつれてサイズが増大するように加工する工程を更に含む請求項４記載のマイクロレンズアレイの製法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、光ファイバアレイ等の光部品に結合して用いるに好適なマイクロレンズアレイと、このマイクロレンズアレイを製作する方法とに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、マイクロレンズアレイとしては、図３９に示すものが知られており（例えば、特許文献１参照）、図３６〜３８は、このマイクロレンズアレイの製法を示すものである。
【０００３】
図３６の工程では、厚さ５００μｍのシリコン基板３の一方の主面に厚さ５０μｍの石英ガラス層４を形成した後、石英ガラス層４の上に所望のレンズパターンに従って球面状凸部をなすようにレジスト層５ａ〜５ｃをホトリソグラフィ及び熱処理により形成する。
【０００４】
図３７の工程では、ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）法によりレジスト層５ａ〜５ｃ及び石英ガラス層４にエッチング処理を施すことにより石英ガラス層４の上面にレジスト層５ａ〜５ｃのレンズパターンを転写してレジスト層５ａ〜５ｃにそれぞれ対応する凸レンズ４ａ〜４ｃを形成する。各凸レンズの直径は、６０μｍとすることができる。この後、基板３の他方の主面に接続孔形成用の孔６ａ〜６ｃを有するレジスト層６をホトリソグラフィ処理により形成する。
【０００５】
図３８の工程では、レジスト層６をマスクとするドライエッチング処理によりシリコン基板３に凸レンズ４ａ〜４ｃにそれぞれ対向して接続孔３ａ〜３ｃを形成する。各接続孔において、深さは５００μｍ、直径は１２５μｍ（光ファイバの直径に相当）とすることができる。
【０００６】
図３９は、図３８のマイクロレンズアレイにおいて、接続孔３ａに光ファイバ７を挿入した状態を示すもので、接続孔３ａの深さが接続孔３ａの直径の２倍以上あるので、光ファイバ７は、接続孔３ａで確実に保持される。また、凸レンズ４ａ及び接続孔３ａは、凸レンズ４ａの中心軸と接続孔３ａの中心軸とが一致すると共に凸レンズ４ａの焦点距離が凸レンズ４ａの頂部から接続孔３ａの底面までの距離に一致するように配置されるので、光ファイバ７をその先端が接続孔３ａの底面に接触するように接続孔３ａに挿入することで光ファイバ７の端面の中央位置に凸レンズ４ａの焦点を合わせることは理論的には可能である。
【特許文献１】特開平９−９０１６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記した従来技術によると、図３７，３８の工程において例えば凸レンズ４ａの中心軸や焦点距離に適合するように接続孔３ａを形成するのが実際上困難である。そこで、光ファイバ７からの光が凸レンズ４ａで適切にコリメートされるようにするためには、１本の光ファイバを接続孔に挿入するたびに光ファイバに光を通した状態で光ファイバの位置調整を行なう必要があり、時間を要する面倒な作業となるのを免れない。
【０００８】
また、シリコン基板３上に石英ガラス層４を形成した複合基板を加工して光ファイバ接続孔付きマイクロレンズアレイを作成しているため、石英ガラス層４において凸レンズ４ａ〜４ｃを形成した面とは反対側の面に凸レンズを形成したり、斜め研磨を施したりすることができない。換言すれば、両凸レンズ形式のマイクロレンズアレイや反射戻り光抑制用の斜め研磨面を有するマイクロレンズアレイについては、石英ガラス層４の両面を使用する必要があるため、シリコン基板３を用いて光ファイバ接続孔を形成することができず、光ファイバアレイとの結合を達成できない。
【０００９】
この発明の目的は、光ファイバアレイ等の光部品に対して簡単に且つ精度良く結合することができる新規なマイクロレンズアレイとその製法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明に係るマイクロレンズアレイは、一方の主面に複数のレンズが形成された透光性の基板を備えたマイクロレンズアレイであって、
前記基板に複数のガイドピン挿通孔を設けたことを特徴とするものである。
【００１１】
この発明のマイクロレンズアレイによれば、透光性基板には薄膜プロセスにより複数のレンズ及び複数のガイドピン挿通孔を簡単に且つ精度良く形成可能である。このため、複数のレンズに対する複数のガイドピン挿通孔の位置精度が良好になると共に、ガイドピン挿通孔に対するガイドピンの嵌合精度が良好となる。従って、この発明のマイクロレンズアレイの複数のガイドピン挿通孔にそれぞれ挿通した複数のガイドピンを光ファイバ等の光部品に設けた複数のガイドピン挿通溝（又は孔）にそれぞれ挿通するだけで簡単に且つ精度良く結合を達成することができる。
【００１２】
この発明のマイクロレンズアレイにおいて、前記複数のガイドピン挿通孔は、いずれも前記基板の一方の主面において外方に進むにつれてサイズが増大するように形成してもよい。このようにすると、第１のマイクロレンズアレイに関して前述したと同様に各ガイドピン挿通孔に対するガイドピンの挿入が容易になると共に、各ガイドピン挿通孔に対するガイドピンの精密な嵌合が可能になる。
【００１３】
この発明のマイクロレンズアレイにおいて、前記複数のレンズは、各々の中心を結ぶ線が前記一方の主面において直線をなすように一列状に配置され、前記基板の他方の主面には、前記複数のレンズにそれぞれ光を入射する際に反射光を前記複数のレンズの配列方向とは直交する向きに逸らすための傾斜面が前記直線を挟んで一方側から他方側に前記基板の厚さを徐々に厚くすることにより形成され、前記複数のガイドピン挿通孔は、各々の中心が前記複数のレンズを含むレンズ列の一端側及び他端側において前記直線から所定距離だけ前記基板の厚くなる方向にずれた位置をとるように配置されており、前記所定距離は、前記他方の主面が前記一方の主面に対して平行であると想定したときに前記他方の主面に対して前記傾斜面がなす角度に対応して設定されていてもよい。このようにすると、複数のガイドピン挿通孔にそれぞれ挿通した複数のガイドピンを用いて簡単にレンズ中心に沿う適正な光路を確保することができる。
【００１４】
この発明に係るマイクロレンズアレイの製法は、
一方の主面に複数のレンズが形成された透光性の基板を用意する工程と、
前記基板の一方の主面に選択エッチング処理により複数の凹部を形成する工程と、
前記基板の他方の主面を前記複数の凹部の底部に達するまで研磨して前記複数の凹部を複数のガイドピン挿通孔とする工程と
を含むものである。
【００１５】
この発明のマイクロレンズアレイの製法によれば、選択エッチング処理等を含む薄膜プロセスを用いて簡単に且つ精度良くこの発明に係る第２のマイクロレンズアレイを製作することができる。
【００１６】
この発明のマイクロレンズアレイの製法において、前記複数の凹部を形成した後、前記基板の他方の主面を研磨する前に選択エッチング処理により前記複数の凹部の開口部を外方に進むにつれてサイズが増大するように加工してもよい。このようにすると、基板の一方の主面において外方に進むにつれてサイズが増大するようなガイドピン挿通孔が簡単に得られる。
【発明の効果】
【００１７】
この発明によれば、複数のレンズが一方の主面に形成された透光性の基板からなるマイクロレンズアレイにおいて、基板には複数のガイドピン挿通孔を設けたので、複数のガイドピンをマイクロレンズアレイの複数のガイドピン挿通孔を介して光ファイバアレイ等の光部品の複数のガイドピン挿通溝（又は孔）にそれぞれ挿通するだけで簡単に且つ精度良く結合を達成できる効果が得られる。このようなマイクロレンズアレイは、選択エッチング処理等を含む薄膜プロセスにより簡単に且つ精度良く製作できる利点もある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１は、第１の比較例に係るマイクロレンズアレイを示すもので、図１のＸ−Ｘ’線に沿う断面は、図２に示されている。マイクロレンズアレイＬＡは、石英基板１０と、この基板１０に一体化された金属製の結合板１２とを備えている。
【００１９】
石英基板１０の一方の主面には、凸状のレンズＬ１〜Ｌ５が一列状に形成されている。レンズＬ１〜Ｌ５は、レジストからなるレンズパターンをエッチングにより基板１０の一方の主面に転写することにより形成されたものである。基板１０の一方の主面には、レンズＬ１〜Ｌ５を取囲むようにメッキ下地膜が形成されている。メッキ下地膜は、図７に関して後述するＮｉ−Ｆｅ合金膜４２ａに相当するが、図１，２では図示を省略した。基板１０は、一例として長方形状のものである。
【００２０】
結合板１２は、基板１０の一方の主面に重なるべき重なり部と、この重なり部に連続して広がり且つ基板１０の一方の主面に重なることのない非重なり部とを有し、重なり部にはレンズＬ１〜Ｌ５に対応する透光窓１４を付与し、非重なり部にはガイドピン挿通孔１６，１８を付与するように基板１０の一方の主面において前述のメッキ下地膜にメッキされたＮｉ−Ｆｅ合金等の金属からなっている。透光窓１４は、レンズＬ１〜Ｌ５の通過光の透過を可能にするもので、Ｌ１等の各レンズ毎に１個設けるようにしてもよい。ガイドピン挿通孔１６，１８は、いずれも結合板１２において前述のメッキ下地膜の側とは反対側の主面にて外方に進むにつれてサイズ（直径）が増大するように形成されている。結合板１２は、一例として長方形状のものである。ガイドピン挿通孔１６，１８の直径は、一例として、０．１２５ｍｍとすることができる。
【００２１】
基板１０の他方の主面には、図２及び図２５，２７に示すように傾斜面形成部２０を設けてもよい。傾斜面形成部２０は、レンズＬ１〜Ｌ５に光ファイバＦ１〜Ｆ５からそれぞれ光を入射する際に反射光を入射光とは異なる向きに逸らすための傾斜面を形成するもので、例えば基板１０の他方の主面に斜め研磨を施すことにより形成される。傾斜面形成部２０については、図２５〜２７を参照して後述する。
【００２２】
基板１０のレンズ形成面には、後述するようにレンズ位置を基準にして薄膜プロセスにより結合板１２を形成するので、レンズ位置に対する結合板１２の位置精度（設計位置に対する誤差）は、±０．２μｍ以内とすることができると共に、レンズ位置に対するガイドピン挿通孔１６，１８の位置精度も±０．２μｍ以内とすることができる。このため、ガイドピン挿通孔１６，１８に対するガイドピン３２，３４の嵌合精度は、±０．３μｍ以内とすることができる。ガイドピン３２，３４は、いずれも直径０．１２５ｍｍ程度のステンレススチール又はセラミックからなるもので、それぞれ本体より直径が大きい頭部３２ａ，３４ａを有する。
【００２３】
図２には、一例として光ファイバアレイＦＡにマイクロレンズアレイＬＡを結合する様子を示す。光ファイバアレイＦＡは、光ファイバホルダ３０の上面に並設された保持溝Ｈ１〜Ｈ５でそれぞれ光ファイバＦ１〜Ｆ５を保持するものである。光ファイバホルダ３０の上面には、保持溝Ｈ１〜Ｈ５を含む保持溝群の一方側及び他方側にそれぞれガイドピン保持溝Ｐ１，Ｐ２が設けられている。保持溝Ｈ１〜Ｈ５，Ｐ１，Ｐ２は、いずれも長手方向に直交する断面がＶ字状をなすＶ字溝により構成されている。
【００２４】
光ファイバアレイＦＡにマイクロレンズアレイＬＡを結合する際には、光ファイバアレイＦＡの端面に基板１０のレンズ形成面とは反対側の面（傾斜面形成部２０を設けた面）を接近又は接触させた状態でガイドピン挿通孔１６，１８にそれぞれガイドピン３２，３４を挿通（嵌合）し、ガイドピン３２，３４を光ファイバホルダ３０の保持溝Ｐ１，Ｐ２に保持させる。ガイドピン３２，３４をガイドピン挿通孔１６，１８に挿通する際には、各ガイドピン挿通孔に大サイズ端側からガイドピンを挿入するので、簡単且つスムーズに挿入を行なえる。保持溝Ｈ１〜Ｈ５，Ｐ１，Ｐ２で光ファイバＦ１〜Ｆ５及びガイドピン３２，３４を保持した状態において、ガラス板等の押さえ板（図示せず）により光ファイバホルダ３０の上面にて光ファイバＦ１〜Ｆ５及びガイドピンＰ１，Ｐ２を押さえ、保持溝Ｈ１〜Ｈ５，Ｐ１，Ｐ２から離脱しないようにする。
【００２５】
次に、マイクロレンズアレイＬＡを光軸方向に移動しながら各光ファイバから射出される光が対応するレンズでコリメート（平行光化）されるように位置調整を行う。所望のコリメート光が得られた段階で、基板１０を光ファイバアレイＦＡの端面に接着剤等により固定する。マイクロレンズアレイ単位で調整作業を行なえるので、作業効率が向上する。この発明のマイクロレンズアレイＬＡは、光ファイバアレイに対して±０．５μｍ以内の位置精度で結合を達成することができる。
【００２６】
光ファイバアレイＦＡとしては、複数の光ファイバをそれぞれ保持する複数の保持孔を有すると共に、ガイドピン３２，３４をスライド可能に保持する保持孔を有するものを用いてもよい。結合相手となる光部品としては、光ファイバアレイに限らず、発光素子アレイ、受光素子アレイ等を用いることもできる。マイクロレンズアレイＦＡとしては、片凸レンズ形式のものに限らず両凸レンズ形式のものを用いてもよい。
【００２７】
次に、図３〜１７を参照して片凸レンズ形式のマイクロレンズアレイの製法を説明する。
【００２８】
図３の工程では、ホトリソグラフィ処理により所望の５つのレンズに対応したレジスト層Ｒ１〜Ｒ５を基板１０の一方の主面に形成する。
【００２９】
図４の工程では、レジスト層Ｒ１〜Ｒ５に加熱リフロー処理を施し、各レジスト層が球面状凸部をなすようにする。
【００３０】
図５の工程では、レジスト層Ｒ１〜Ｒ５及び石英基板１０の一方の主面にドライエッチング処理を施すことにより石英基板１０の一方の主面にレジスト層Ｒ１〜Ｒ５のレンズパターンを転写してレジスト層Ｒ１〜Ｒ５にそれぞれ対応する凸状のレンズＬ１〜Ｌ５を形成する。
【００３１】
図６の工程では、基板１０の一方の主面にホトリソグラフィ処理によりリフトオフ用のレジスト層４０を形成する。レジスト層４０は、レンズＬ１〜Ｌ５を含むレンズ群を覆い且つ該レンズ群の周囲に基板１０の表面部分を露呈するように形成する。
【００３２】
図７の工程では、基板上面に例えばＮｉ−Ｆｅ合金をスパッタしてＮｉ−Ｆｅ合金膜４２及び４２ａをそれぞれレジスト層４０上及び基板表面上に形成する。Ｎｉ−Ｆｅ合金膜４２ａは、レジスト層４０及びレンズＬ１〜Ｌ５を取囲むように形成され、後述のメッキ処理ではメッキ下地膜として使用される。
【００３３】
図８の工程では、リフトオフ処理によりレジスト層４０をその上のＮｉ−Ｆｅ合金膜４２と共に除去し、基板表面上にＮｉ−Ｆｅ合金膜４２ａを残す。そして、レンズＬ１〜Ｌ５及びＮｉ−Ｆｅ合金膜４２ａの内縁部を覆ってレジスト層４４をホトリソグラフィ処理により形成する。
【００３４】
図９の工程では、基板上面に例えばＣｕをスパッタしてＣｕ膜４６及び４６ａをそれぞれレジスト層４４上及びＮｉ−Ｆｅ合金膜４２ａ上に形成する。Ｃｕ膜４６ａは、レジスト層４４及びレンズＬ１〜Ｌ５を取囲むように形成され、後述のメッキ処理ではメッキ下地膜として使用される。メッキ下地膜４２ａ及び４６ａの材料としては、それぞれＮｉ−Ｆｅ合金及びＣｕを例示したが、同時にエッチングされない材料であれば、他の材料を用いてもよい。
【００３５】
図１０の工程では、リフトオフ処理によりレジスト層４４をその上のＣｕ膜４６と共に除去し、Ｃｕ膜４６ａをＮｉ−Ｆｅ合金膜４２ａ上に残す。この結果、Ｎｉ−Ｆｅ合金膜４２ａの内側において基板表面上には、レンズＬ１〜Ｌ５が露呈される。
【００３６】
この後、Ｃｕ膜４６ａ上には、レンズＬ１〜Ｌ５を含むレンズ群の一方側及び他方側にそれぞれレジスト層Ｒ６及びＲ８をホトリソグラフィ処理により形成する。レジスト層Ｒ６，Ｒ８は、いずれもガイドピン挿通孔の開口部のサイズ（直径）が外方に向けて徐々に増大するのを可能にするためのもので、ガイドピン挿通孔より若干大きなサイズ（直径）で形成する。
【００３７】
図１１の工程では、基板上面にホトリソグラフィ処理によりレジスト層４８，４８Ａを形成する。レジスト層４８は、所望の結合板パターンに対応する孔４８ａを有するようにＣｕ膜４６ａの上に形成する。レジスト層４８Ａは、孔４８ａ内において所望の透光窓パターンに対応してレンズＬ１〜Ｌ５及びＮｉ−Ｆｅ合金膜４２ａの内縁部を覆うように形成する。このとき、レジスト層４８Ａは、Ｃｕ膜４６ａの内縁部を覆うように形成したが、覆わないようにしてもよい。
【００３８】
図１２の工程では、レジスト層４８，４８Ａ，Ｒ６，Ｒ８をマスクとするＣｕの選択メッキ処理によりＣｕ膜５０を数μｍの厚さに形成する。Ｃｕ膜５０は、後述するメッキ処理において、メッキ下地膜として用いられると共に、後述する機械加工工程において結合板をダイシング刃から保護するための保護膜としても用いられる。
【００３９】
図１３の工程では、基板上面に金属をスパッタして金属膜５１，５１Ａ及び５１ａをそれぞれレジスト層４８上、レジスト層４８Ａ上及びＣｕ膜５０並びにレジスト層Ｒ６，Ｒ８上に形成する。このとき、スパッタする金属としては、Ｃｕ及びＮｉ−Ｆｅ合金と同時にエッチングされないものを用い、一例としてＣｒを用いることができる。
【００４０】
図１４の工程では、図１３に示す基板１０において、リフトオフ処理によりレジスト層４８、４８Ａを各々の上の金属膜５１，５１Ａと共に除去し、Ｃｕ膜５０及びレジスト層Ｒ６，Ｒ８を覆う金属膜５１ａを残す。そして、エッチング処理により金属膜５１ａを除去してＣｕ膜５０及びレジスト層Ｒ６，Ｒ８を露呈させる。
【００４１】
次に、図１４に示すように基板表面にホトリソグラフィ処理によりレジスト層５２，Ｒ１４，Ｒ１６，Ｒ１８を形成する。レジスト層５２は、図１１に示した孔４８ａと同様の孔を有するようにＣｕ膜４６ａの上に形成する。レジスト層Ｒ１４は、レジスト層５２の孔内において所望の透光窓パターンに対応してレンズＬ１〜Ｌ５を覆うように形成する。このとき、レジスト層Ｒ１４は、Ｎｉ−Ｆｅ合金膜４２ａの内縁部を覆わないように形成した（この方がＮｉ−Ｆｅ合金膜４２ａに対するメッキ金属の接触面積が大きくなる）が、覆うようにしてもよい。レジスト層Ｒ１６，Ｒ１８は、それぞれレジスト層Ｒ６，Ｒ８の上に所望のガイドピン挿通孔パターンに対応して形成する。レジスト層Ｒ１６，Ｒ１８は、いずれもガイドピン挿通孔に相当するサイズ（直径）で形成する。
【００４２】
この後、レジスト層５２，Ｒ６，Ｒ８，Ｒ１４〜Ｒ１８をマスクとするＮｉ−Ｆｅ合金の選択メッキ処理によりＮｉ−Ｆｅ合金層からなる結合板１２を形成する。このとき、結合板１２は、レジスト層Ｒ１６，Ｒ１８のうちの各レジスト層の周囲で上方に進むほど各レジスト層から離れるように（上方に進むに従って開口部のサイズが増大するように）形成される。これは、Ｒ１６等の各レジスト層の周辺部では、メッキ下地膜としてのＣｕ膜４６ａがＲ６等のレジスト層で覆われると共にメッキ下地膜としてのＣｕ膜５０が円環状に欠如しているため、Ｃｕ膜５０の真上に位置する部分に比べてメッキの成長が遅れることによるものである。結合板１２の厚さは、５０〜１００μｍ程度にすることができる。
【００４３】
図１５の工程では、固定基板５４の一方の主面にワックス層５６を介して基板１０をレジスト層５２側の面にて固定する。このような固定状態において、ダイシング刃５８Ａにより基板１０、Ｎｉ−Ｆｅ合金膜４２ａ、Ｃｕ膜４６ａ，５０、レジスト層５２及び結合板１２を結合板１２の最終外形パターン（長方形パターン）の輪郭に沿って切断する。また、ダイシング刃５８Ｂにより基板１０、Ｎｉ−Ｆｅ合金膜４２ａ及びＣｕ膜４６ａを基板１０の最終外形パターン（長方形パターン）の輪郭に沿って切断する。このとき、結合板１２は、Ｃｕ膜５０によりダイシング刃５８Ｂから保護される。基板１０、Ｎｉ−Ｆｅ合金膜４２ａ及びＣｕ膜４６ａには、図１６に示すように切断溝５８ｂが形成される。
【００４４】
図１６の工程では、基板１０のレジスト層５２側の面からワックス層５６を除去して固定基板５４を分離する。この結果、基板１０の周辺部１０Ａにおいてダイシング刃５８Ａで切断された部分より外側の部分が除去される。
【００４５】
次に、薬液処理等によりレジスト層Ｒ１４，Ｒ１６，Ｒ１８，Ｒ６，Ｒ８を除去して結合板１２に透光窓１４及びガイドピン挿通孔１６，１８を付与する。透光窓１４内には、レンズＬ１〜Ｌ５が露呈される。ガイドピン挿通孔１６，１８内には、Ｃｕ膜４６ａの対応する部分がそれぞれ露呈される。ガイドピン挿通孔１６，１８は、いずれも外方に進むにつれて開口サイズが徐々に大きくなっていると共に、それぞれレジスト層Ｒ６，Ｒ８を除去した部分においてサイズ（直径）が大きくなっている。
【００４６】
図１７の工程では、エッチング処理によりＣｕ膜４６ａ，５０を除去する。この結果、基板１０の周辺部１０Ａがその上のＮｉ−Ｆｅ合金膜４２ａと共に除去される。マイクロレンズアレイとしては、基板１０のレンズ形成面にＮｉ−Ｆｅ合金膜４２ａを介してＮｉ−Ｆｅ合金製の結合板１２が一体的に形成されたものが得られる。
【００４７】
図１８〜２４は、マイクロレンズアレイの製法の他の例を示すもので、図３〜１７と同様の部分には同様の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００４８】
図１８の工程では、図６〜８に関して前述したと同様のレジスト層形成、スパッタ及びリフトオフ処理により石英基板１０の一方の主面にメッキ下地膜としてのＮｉ−Ｆｅ合金膜６０を形成する。Ｎｉ−Ｆｅ合金膜６０は、Ｌ１等のレンズを含むレンズ群を取囲むように形成すると共に、所望のガイドピン挿通孔に対応する孔Ｑ６を有するように形成する。孔Ｑ６のサイズ（直径）は、ガイドピン挿通孔より若干大きくする。
【００４９】
次に、基板上面にホトリソグラフィ処理によりレジスト層６２，６２Ａを形成する。レジスト層６２は、Ｌ１等のレンズを含むレンズ群と、Ｎｉ−Ｆｅ合金膜６０の内縁部とを覆うように形成する。レジスト層６２Ａは、孔Ｑ６の直径より若干小さい直径で円柱状に形成する。この結果、孔Ｑ６は、レジスト層６２Ａを取囲む円環状の孔となる。
【００５０】
この後、基板上面にＣｕをスパッタしてＣｕ膜６４，６４Ａ，６４ａをそれぞれレジスト層６２上、レジスト層６２Ａ上及びＮｉ−Ｆｅ合金膜６０上に形成する。このとき、Ｃｕ膜６４ａは、孔Ｑ６を埋めるように形成される。図１２に示したＣｕ膜５０と同様にＣｕ膜６４ａにダイシング刃に対する保護膜の機能を持たせるために、Ｃｕ膜６４ａの厚さは、前述したＣｕ膜４６ａとＣｕ膜５０との合計厚さに相当するものとすることができる。
【００５１】
図１９の工程では、リフトオフ処理によりレジスト層６２，６２Ａを各々の上のＣｕ膜６４，６４Ａと共に除去し、Ｃｕ膜６４ａを残す。この結果、Ｌ１等のレンズが露呈されると共に孔Ｑ６が円形状となる。
【００５２】
図２０の工程では、図１４に関して前述したと同様にしてレジスト層５２，Ｒ１４，Ｒ１６を基板上面に形成する。レジスト層５２は、図１１に示した孔４８ａと同様の孔を有するようにＣｕ膜６４ａの上に形成する。レジスト層Ｒ１４は、レジスト層５２の孔内においてＬ１等のレンズを含むレンズ群を覆うように所望の透光窓パターンに対応して形成する。このとき、レジスト層Ｒ１４は、Ｎｉ−Ｆｅ合金膜６０の内縁から若干離間して基板表面を閉ループ状に露呈するように形成する。これは、透光窓の開口部のサイズが外方に向けて徐々に増大するのを可能にすると共にＣｕ膜６０とメッキ金属との接触面積を大きくするためである。
【００５３】
レジスト層Ｒ１６は、孔Ｑ６内において所望のガイドピン挿通孔に対応するパターンで円柱状に形成する。レジスト層Ｒ１６のサイズ（直径）は、所望のガイドピン挿通孔に相当するものであり、孔Ｑ６の直径より若干小さいため、孔Ｑ６により基板表面が円環状に露呈される。これは、ガイドピン挿通孔の開口部のサイズが外方に向けて徐々に増大するのを可能にするためである。
【００５４】
図２１の工程では、レジスト層５２，Ｒ１４，Ｒ１６をマスクとするＮｉ−Ｆｅ合金の選択メッキ処理によりＮｉ−Ｆｅ合金層からなる結合板１２を形成する。このとき、結合板１２は、レジスト層１６の周囲で上方に進むほどレジスト層Ｒ１６から離れるように（上方に進むに従ってガイドピン挿通孔の開口部のサイズが増大するように）形成されると共に、レジスト層Ｒ１４の周囲で上方に進むほどレジスト層Ｒ１４から離れるように（上方に進むに従って透光窓の開口部のサイズが増大するように）形成される。これは、レジスト層Ｒ１４又はＲ１６の周辺部では、メッキ下地膜としてのＮｉ−Ｆｅ合金膜６０又はＣｕ膜６４ａがそれぞれ閉ループ状又は円環状に欠如しているため、Ｎｉ−Ｆｅ合金膜６０又はＣｕ膜６４ａの真上に位置する部分に比べてメッキの成長が遅れることによるものである。
【００５５】
図２２の工程では、固定基板５４にワックス層５６を介して基板１０をレジスト層５２側の面にて固定する。このような固定状態において、ダイシング刃５８Ａ，５８Ｂを用いて図１５に関して前述したと同様に機械加工を行なう。この結果、基板１０、Ｎｉ−Ｆｅ合金膜６０及びＣｕ膜６４ａには、図２３に示すように切断溝５８ｂが形成される。結合板１２は、Ｃｕ膜６４ａによりダイシング刃５８Ｂから保護される。
【００５６】
図２３の工程では、図１６に関して前述したと同様にワックス層５６及び固定基板５４を除去する。この結果、基板１０の周辺部１０Ａにおいてダイシング刃５８Ａで切断された部分より外側の部分があれば除去される。この後、薬液処理等によりレジスト層Ｒ１４，Ｒ１６を除去して結合板１２に透光窓１４及びガイドピン挿通孔１６を付与する。
【００５７】
図２４の工程では、エッチング処理によりＣｕ膜６４ａを除去する。この結果、基板１０の周辺部１０Ａがその上のＮｉ−Ｆｅ合金膜６０と共に除去される。マイクロレンズアレイとしては、基板１０のレンズ形成面にＮｉ−Ｆｅ合金膜６０を介してＮｉ−Ｆｅ合金製の結合板１２が一体的に形成されたものが得られる。図１８〜２４では、マイクロレンズアレイの約半分の製法を示したが、残り半分も同様にして製作できる。
【００５８】
図３〜２４に関して上記したマイクロレンズアレイの製法によれば、レンズＬ１〜Ｌ５の形成のためのホトリソグラフィ処理及び結合板１２の形成のためのホトリソグラフィ処理のいずれにおいても基板１０上に設けた位置合せマーク（図示せず）を基準として縮小投影露光装置を用いて露光処理を行なったので、Ｌ１等のレンズ、透光窓１４及びガイドピン挿通孔１６，１８のいずれについても設計位置に対する誤差が±０．２μｍ以内となる良好な位置精度が得られた。
【００５９】
図１８〜２４に関して上記したマイクロレンズアレイの製法によれば、次の（ａ），（ｂ）のような付加的効果が得られる。
【００６０】
（ａ）図１４の工程では、レジスト層Ｒ１６，Ｒ１８の下にレジスト層Ｒ６，Ｒ８がそれぞれ存在する状態でメッキ処理を行なうので、図１６の工程でレジスト除去を行い且つ図１７の工程でＣｕエッチングを行なっても、結合板１２においてガイドピン挿通孔１６，１８内にレジストが残り、汚染を招きやすい。汚染は、図２に示したように結合板１２のガイドピン挿通孔１６，１８にガイドピンを挿通する際に位置決め精度の低下を招く。これに対し、図２１の工程では、レジスト層Ｒ１６の下にレジスト層が存在しない状態でメッキ処理を行なうので、結合板１２に付着して残存するレジスト量が少なくなり、汚染を低減できる。従って、結合板１２のガイドピン挿通孔１６，１８にガイドピンを挿通する際の位置決め精度が向上する。
【００６１】
（ｂ）図１０〜１４の工程では、レジスト層Ｒ６，Ｒ８を形成すると共にＣｕ膜５０及び金属膜５１ａを形成したり、金属膜５１ａを除去したりする必要があって、工程が複雑である。これに対し、図１８〜２１の工程では、かような複雑な工程が不要であり、工程数の低減により結合板１２の形成歩留りが向上する。
【００６２】
図２５は、マイクロレンズアレイを用いた光ファイバ結合系を示すもので、マイクロレンズアレイとしては、第２の比較例に係るマイクロレンズアレイＬＡ，ＬＡ’が用いられている。マイクロレンズアレイＬＡ，ＬＡ’は、互いに同一の構成を有するものである。マイクロレンズアレイＬＡのレンズ形成面側の平面構成は、図２６に示されており、図２６のＹ−Ｙ’線断面は、図２７に示されている。マイクロレンズアレイＬＡに関して図１，２に示したのと同様の部分には同様の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００６３】
図２５に示す光ファイバ結合系において、マイクロレンズアレイＬＡには、光ファイバＦ１の射出光が入射する。マイクロレンズアレイＬＡは、石英基板１０を備えており、基板１０の一方の主面には、図２５〜２７に示すように凸状のレンズＬ１〜Ｌ７が一列状に形成されると共に、基板１０の他方の主面には、図２５，２７に示すように傾斜面Ｋ１を形成する傾斜面形成部２０が設けられている。傾斜面Ｋ１は、例えば光ファイバＦ１からレンズＬ１に光を入射する際に反射光Ｓｒを入射光とは異なる向きに逸らすために設けられたもので、この比較例では、レンズＬ１〜Ｌ７の配列方向に直交する向きに反射光Ｓｒを逸らすようにレンズＬ１〜Ｌ７に共通の１つの傾斜面形成部２０が設けられている。傾斜面形成部２０は、一例として基板１０の他方の主面に斜め研磨処理を施すことにより形成することができる。図２７に示すように基板１０の一方の主面に対して他方の主面が平行な面Ｍをなすと想定したとき面Ｍに対して傾斜面Ｋ１がなす角度θは５〜１５度（好ましくは８度）程度である。基板１０の他方の主面が面Ｍをなすとき（θが０度のとき）は、レンズＬ１においてレンズ中心と光軸ＬＣとが一致している。
【００６４】
基板１０の他方の主面に傾斜面Ｋ１を設けると、図２５に示すように傾斜面Ｋ１により光が屈折するため、レンズＬ１ではレンズ中心と光軸ＬＣとの間にずれが生ずる。光ファイバＦ１から射出光ＳがレンズＬ１の中心を通って直進する光路を確保するため、光ファイバＦ１の先端面を傾斜面Ｋ１に平行になるように角度θの傾斜面とし、光軸ＬＣから若干上方に屈折した光を傾斜面Ｋ１に入射し、傾斜面Ｋ１で若干下方に屈折した光をレンズＬ１の中心から射出させる。
【００６５】
マイクロレンズアレイＬＡ’において、基板１０に対応する石英基板１０’の一方の主面には、レンズＬ１に対応する凸状のレンズＬ１０が設けられており、基板１０’の他方の主面には、傾斜面形成部２０に対応する傾斜面形成部２０’が設けられている。傾斜面形成部２０’は、傾斜面Ｋ１と同様に角度θの傾斜面Ｋ１０を形成する。レンズＬ１からの射出光Ｓは、光軸ＬＣに平行に直進してレンズＬ１０の中心に入射し、傾斜面Ｋ１０で若干下方に屈折されて光ファイバＦ１０の光軸に入射する。
【００６６】
図２５〜２７に示すマイクロレンズアレイＬＡが図１，２に示したマイクロレンズアレイＬＡと異なる点は、第１に基板１０の一方の主面において７個のレンズＬ１〜Ｌ７を各々の中心を結ぶ線が直線ＣＬをなすように一列状に配置した点であり、第２にガイドピン挿通孔１６，１８を各々の中心がレンズＬ１〜Ｌ７を含むレンズ列の一端側及び他端側において直線ＣＬから距離ＤＳだけ平行にずれた直線ＣＧ上に位置するように配置した点である。距離ＤＳは、図２７に示した面Ｍに対して傾斜面Ｋ１がなす角度θに対応して決定される。
【００６７】
マイクロレンズアレイＬＡにおいて、石英基板１０に設けたＬ１等の各レンズの直径は０．５ｍｍ、隣り合うレンズ間のピッチ（レンズ中心間の距離）Ｐは、０．５ｍｍとすることができる。結合板１２において、長辺の長さＡは８．５ｍｍ、短辺の長さＢは、１．５ｍｍ、透光窓１４の長辺の長さａは３．５ｍｍ、透光窓１４の短辺の長さｂは１ｍｍ、ガイドピン挿通孔１６，１８の直径はいずれも０．１２５ｍｍ、厚さｔは０．１ｍｍとすることができる。角度θを８度とする場合、基板１０の一辺での基板厚さＴ１は、１．０４ｍｍ、該一辺に対向する辺での基板厚さＴ２は１．２５ｍｍ程度となり、直線ＣＬ〜ＣＧ間の距離ＤＳは１３μｍ程度となる。
【００６８】
なお、傾斜面形成部２０は、レンズＬ１〜Ｌ７に共通に1つ設けるのではなく、各レンズ毎に１個設けてもよい。また、傾斜面Ｋ１の向きは、レンズＬ１〜Ｌ７の配列方向に直交する向きに限らず、反射光が光ファイバから逸れる向きであればよい。
【００６９】
図２８は、この発明の一実施形態に係るマイクロレンズアレイを示すもので、このマイクロレンズアレイは、シリコン基板７０からなっている。
【００７０】
基板７０の一方の主面には、凸状のレンズＬ１１〜Ｌ１４が一列状に形成されている。レンズＬ１１〜Ｌ１４を含むレンズ列の一端側及び他端側には、ガイドピン挿通孔７２及び７４が形成されている。ガイドピン挿通孔７２，７４は、いずれも基板１０の一方の主面において外方に進むにつれてサイズ（直径）が増大するように形成されている。
【００７１】
一例として、基板７０は長方形状のもので、長辺の長さＪは８ｍｍ、短辺の長さＮは２ｍｍ、厚さｋは０．２８ｍｍとすることができる。レンズＬ１１〜Ｌ１４の直径はいずれも０．９９ｍｍ、隣り合うレンズ間のピッチＰは１ｍｍとすることができる。ガイドピン挿通孔７２，７４間の距離Ｄは７ｍｍとすることができる。
【００７２】
図２８に示すマイクロレンズアレイを光ファイバ等の光部品に結合するには、図２に関して前述したと同様にガイドピン挿通孔７２，７４にガイドピンをそれぞれ挿通した状態で各々のガイドピンを光部品側の２つのガイドピン挿通溝（又は孔）にそれぞれ挿通すればよい。図１に示したマイクロレンズアレイと同様に±０．５μｍ以内の位置精度で光部品との結合を達成することができる。
【００７３】
図２８に示すマイクロレンズアレイにあっては、図２５〜２７に関して前述したと同様の構成を採用してもよい。すなわち、基板７０の一方の主面においてレンズＬ１１〜Ｌ１４を各々の中心を結ぶ線が直線をなすように一列状に配置すると共に、基板７０の他方の主面に反射戻り光抑制用の傾斜面を設け、ガイドピン挿通孔７２，７４を各々の中心がレンズＬ１１〜Ｌ１４を含むレンズ列の一端側及び他端側において前記傾斜面に基づくレンズ中心からの光軸のずれに対応して前記直線からずれた位置をとるように配置してもよい。このようにすると、図２５〜２７に関して前述したと同様に複数のガイドピンを用いてマイクロレンズアレイを光部品に結合するだけで簡単にレンズ中心に沿う適正な光路を確保することができる。
【００７４】
図２９〜３５は、図２８のマイクロレンズアレイの製法の一例を示すものである。
【００７５】
図２９の工程では、シリコン基板７０の一方の主面に所望の４つのレンズに対応するレジスト層Ｒ２１〜Ｒ２４をホトリソグラフィ処理により形成した後、各レジスト層に加熱リフロー処理を施すことにより各レジスト層が球面状凸部をなすようにする。
【００７６】
図３０の工程では、レジスト層Ｒ２１〜Ｒ２４及び基板７０の一方の主面にドライエッチング処理を施すことによりレジスト層Ｒ２１〜Ｒ２４のレンズパターンを基板表面に転写してレジスト層Ｒ２１〜Ｒ２４にそれぞれ対応する凸状のレンズＬ１１〜Ｌ１４を形成する。
【００７７】
図３１の工程では、基板７０の一方の主面にレンズＬ１１〜Ｌ１４を覆って所望の２つのガイドピン挿通孔に対応する孔７６ａ，７６ｂを有するレジスト層７６をホトリソグラフィ処理により形成する。
【００７８】
図３２の工程では、レジスト層７６をマスクとするドライエッチング処理により基板７０の一方の主面に孔７６ａ，７６ｂにそれぞれ対応するガイドピン挿通孔形成用の凹部７２Ａ，７４Ａを形成する。
【００７９】
図３３の工程では、薬液処理等によりレジスト層７６を除去した後、基板７０の一方の主面にレジスト層７８をホトリソグラフィ処理により形成する。レジスト層７８は、レジストが凹部７２Ａ，７４Ａ内に溜まる現象を利用して凹部７２Ａ，７４Ａの角部をそれぞれ露呈する孔７８ａ，７８ｂを有するように形成する。
【００８０】
図３４の工程では、レジスト層７８をマスクとするドライ又はウェットエッチング処理により凹部７２Ａ，７４Ａの露出した角部において面取りを行なう。この結果、凹部７２Ａ，７４Ａは、いずれも開口部のサイズが外方に向けて徐々に増大するようになる。
【００８１】
図３５の工程では、薬液処理等によりレジスト層７８を除去した後、基板７０の他方の主面をポリッシングして凹部７２Ａ，７４Ａの底面に達するまで図３４のＺ−Ｚ’線に示すように平坦状に除去する。この結果、凹部７２Ａ，７４Ａは、それぞれガイドピン挿通孔７２，７４となる。マイクロレンズアレイとしては、基板７０の一方の主面にレンズＬ１１〜Ｌ１４が形成されると共に、レンズＬ１１〜Ｌ１４を含むレンズ列の一端側及び他端側にそれぞれガイドピン挿通孔７２，７４が設けられたものが得られる。
【００８２】
この発明のマイクロレンズアレイの製法において、マイクロレンズアレイとしては、レンズＬ１〜Ｌ５又はＬ１１〜Ｌ１４が一次元配列をなす例を示したが、複数のレンズが二次元配列をなすものも同様にして作成可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】第１の比較例に係るマイクロレンズアレイを示す斜視図である。
【図２】図１のマイクロレンズアレイと光ファイバアレイとの結合状況を示す一部断面上面図である。
【図３】マイクロレンズアレイの製法の一例におけるレジスト層形成工程を示す断面図である。
【図４】図３の工程に続くレジストリフロー工程を示す断面図である。
【図５】図４の工程に続くレンズ形成工程を示す断面図である。
【図６】図５の工程に続くレジスト層形成工程を示す断面図である。
【図７】図６の工程に続くスパッタ工程を示す断面図である。
【図８】図７の工程に続くリフトオフ工程及びレジスト層形成工程を示す断面図である。
【図９】図８の工程に続くスパッタ工程を示す断面図である。
【図１０】図９の工程に続くリフトオフ工程及びレジスト層形成工程を示す断面図である。
【図１１】図１０の工程に続くレジスト層形成工程を示す断面図である。
【図１２】図１１の工程に続く選択メッキ工程を示す断面図である。
【図１３】図１２の工程に続くスパッタ工程を示す断面図である。
【図１４】図１３の工程に続くレジスト除去工程、レジスト層形成工程及び選択メッキ工程を示す断面図である。
【図１５】図１４の工程に続く機械加工工程を示す断面図である。
【図１６】図１５の工程に続くワックス・基板除去工程及びレジスト除去工程を示す断面図である。
【図１７】図１６の工程に続くＣｕ膜除去工程を示す断面図である。
【図１８】マイクロレンズアレイの製法の他の例におけるメッキ下地膜形成工程、レジスト層形成工程及びスパッタ工程を示す断面図である。
【図１９】図１８の工程に続くリフトオフ工程を示す断面図である。
【図２０】図１９の工程に続くレジスト層形成工程を示す断面図である。
【図２１】図２０の工程に続く選択メッキ工程を示す断面図である。
【図２２】図２１の工程に続く機械加工工程を示す断面図である。
【図２３】図２２の工程に続くワックス・基板除去工程及びレジスト層除去工程を示す断面図である。
【図２４】図２３の工程に続くＣｕ膜除去工程を示す断面図である。
【図２５】マイクロレンズアレイを用いた光ファイバ結合系を示す光路図である。
【図２６】第２の比較例に係るマイクロレンズアレイのレンズ形成面側の平面構成を示す平面図である。
【図２７】図２６のＹ−Ｙ’線に沿う断面図である。
【図２８】この発明の一実施形態に係るマイクロレンズアレイを示す斜視図である。
【図２９】図２８のマイクロレンズアレイの製法の一例におけるレジスト層形成工程を示す断面図である。
【図３０】図２９の工程に続くレンズ形成工程を示す断面図である。
【図３１】図３０の工程に続くレジスト層形成工程を示す断面図である。
【図３２】図３１の工程に続く選択エッチング工程を示す断面図である。
【図３３】図３２の工程に続くレジスト除去工程及びレジスト層形成工程を示す断面図である。
【図３４】図３３の工程に続く選択エッチング工程を示す断面図である。
【図３５】図３４の工程に続くレジスト除去工程及びポリッシング工程を示す断面図である。
【図３６】従来のマイクロレンズアレイの製法におけるレジスト層形成工程を示す断面図である。
【図３７】図３６の工程に続くレンズ形成工程及びレジスト層形成工程を示す断面図である。
【図３８】図３７の工程に続く選択エッチング工程を示す断面図である。
【図３９】図３８の光ファイバアレイに光ファイバを装着した状態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００８４】
１０，１０’：石英基板、１２：結合板、１４：透光窓、１６，１８，７２，７４：ガイドピン挿通孔、２０，２０’：傾斜面形成部、３０：光ファイバホルダ、３２，３４：ガイドピン、４０，４４，４８，４８Ａ，５２，６２，６２Ａ，６６，６６Ａ，７６，７８，Ｒ１〜Ｒ８，Ｒ１４〜Ｒ１８，Ｒ２１〜Ｒ２４：レジスト層、４２，４２ａ，６０：Ｎｉ−Ｆｅ合金膜、４６，４６ａ，５０，６４，６４Ａ，６４ａ：Ｃｕ膜、５１，５１Ａ，５１ａ：金属膜、５４：固定基板、５６：ワックス層、５８Ａ，５８Ｂ：ダイシング刃、７０：シリコン基板、Ｌ１〜Ｌ７，Ｌ１０，Ｌ１１〜Ｌ１４：レンズ、ＬＡ，ＬＡ’：マイクロレンズアレイ、Ｆ１〜Ｆ５，Ｆ１０：光ファイバ、Ｈ１〜Ｈ５：保持溝、Ｐ１，Ｐ２：ガイドピン保持溝、ＦＡ：光ファイバアレイ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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