(57)【要約】【課題】レンズの形状を適切に制御可能な光学素子の製造方法を提供する。【解決手段】本発明の光学素子の製造方法は、出射面から光を放出し、あるいは入射面から光を取り込む光学素子の製造方法であって、前記出射面または入射面に向けて液滴を吐出することにより、該出射面または入射面の上にレンズ前駆体を形成し、前記出射面または入射面をほぼ鉛直下向きにした状態で前記レンズ前駆体を硬化させることにより、該出射面または入射面の上にレンズを形成すること、を含む。【選択図】　　　　図１
2004119583.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
出射面から光を放出し、あるいは入射面から光を取り込む光学素子の製造方法であって、
前記出射面または入射面に向けて液滴を吐出することにより、該出射面または入射面の上にレンズ前駆体を形成し、
前記出射面または入射面をほぼ鉛直下向きにした状態で前記レンズ前駆体を硬化させることにより、該出射面または入射面の上にレンズを形成すること、を含む、光学素子の製造方法。
【請求項２】
出射面から光を放出し、あるいは入射面から光を取り込む光学素子の製造方法であって、
前記出射面または入射面に向けて液滴を吐出することにより、該出射面または入射面の上にレンズ前駆体を形成し、
前記出射面または入射面をほぼ鉛直上向きにした状態で前記レンズ前駆体を所定時間硬化させた後、該出射面または入射面をほぼ鉛直下向きにした状態で該レンズ前駆体を硬化させることにより、該出射面または入射面の上にレンズを形成すること、を含む、光学素子の製造方法。
【請求項３】
出射面から光を放出し、あるいは入射面から光を取り込む光学素子の製造方法であって、
前記出射面または入射面に向けて第１の液滴を吐出することにより、該出射面または入射面の上に第１レンズ前駆体を形成し、
前記第１の液滴に向けて、該第１の液滴より粘度が高い第２の液滴を吐出することにより、前記第１レンズ前駆体の上に第２レンズ前駆体を形成し、
前記第１および第２レンズ前駆体を硬化させることにより、該出射面または入射面の上にレンズを形成すること、を含む、光学素子の製造方法。
【請求項４】
出射面から光を放出し、あるいは入射面から光を取り込む光学素子の製造方法であって、
前記出射面または入射面に向けて第１の液滴を吐出することにより、該出射面または入射面の上に第１レンズ前駆体を形成し、
前記第１の液滴に向けて、該第１の液滴より粘度が低い第２の液滴を吐出することにより、前記第１レンズ前駆体の上に第２レンズ前駆体を形成し、
前記出射面または入射面をほぼ鉛直下向きにした状態で前記第１および第２レンズ前駆体を硬化させることにより、該出射面または入射面の上にレンズを形成すること、を含む、光学素子の製造方法。
【請求項５】
出射面から光を放出し、あるいは入射面から光を取り込む光学素子の製造方法であって、
前記出射面または入射面に向けて第１の液滴を吐出した後硬化させることにより、前記出射面または入射面の上にレンズの一部を形成し、
前記レンズの一部に向けて第２の液滴を吐出した後硬化させることにより、前記出射面または入射面の上にレンズを形成すること、を含む、光学素子の製造方法。
【請求項６】
請求項５において、
前記第１の液滴を、前記出射面または入射面をほぼ鉛直下向きにした状態で硬化させる、光学素子の製造方法。
【請求項７】
請求項５または６において、
前記第２の液滴を、前記出射面または入射面をほぼ鉛直下向きにした状態で硬化させる、光学素子の製造方法。
【請求項８】
請求項１または２において、
前記液滴の吐出は、インクジェット法またはディスペンサ法によって行なう、光学素子の製造方法。
【請求項９】
請求項３ないし７のいずれかにおいて、
前記第１および第２の液滴の吐出は、インクジェット法またはディスペンサ法によって行なう、光学素子の製造方法。
【請求項１０】
請求項１または２において、
前記液滴は、エネルギーを付与することにより硬化可能な材料からなる、光学素子の製造方法。
【請求項１１】
請求項３ないし７のいずれかにおいて、
前記第１および第２の液滴は、エネルギーを付与することにより硬化可能な材料からなる、光学素子の製造方法。
【請求項１２】
請求項１ないし１１のいずれかにおいて、
前記レンズは、紫外線硬化型樹脂からなる、光学素子の製造方法。
【請求項１３】
請求項１ないし１２のいずれかにおいて、
前記光学素子は、面発光型発光素子である、光学素子の製造方法。
【請求項１４】
請求項１３において、
前記面発光型発光素子は、面発光型半導体レーザ、半導体発光ダイオード、および有機ＥＬ装置のいずれかである、光学素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レンズの形状を適切に制御可能な光学素子の製造方法に関する。
【０００２】
【背景技術】
入射光または出射光の結合効率を向上することを目的として、発光素子の出射面または受光素子の入射面の上にレンズが形成されることがある。この場合、入射光または出射光に所望の光学特性をもたせるためには、前記レンズの形状を厳密に制御することが重要である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、レンズの形状を適切に制御可能な光学素子の製造方法を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
１．本発明の第１の光学素子の製造方法
本発明の第１の光学素子の製造方法は、
出射面から光を放出し、あるいは入射面から光を取り込む光学素子の製造方法であって、
前記出射面または入射面に向けて液滴を吐出することにより、該出射面または入射面の上にレンズ前駆体を形成し、
前記出射面または入射面をほぼ鉛直下向きにした状態で前記レンズ前駆体を硬化させることにより、該出射面または入射面の上にレンズを形成すること、を含む。
【０００５】
本願において、「鉛直下向き」とは、重力の向きとほぼ同じ向きをいう。また、「鉛直上向き」とは、重力の向きとほぼ反対の向きをいう。
【０００６】
また、本願において、「出射面または入射面」とは、前記光学素子が出射面から光を放出する光学素子である場合「出射面」であり、前記光学素子が入射面から光を取り込む場合「入射面」である。具体的には、本発明の光学素子が発光素子である場合、「出射面または入射面」とは「出射面」であり、本発明の光学素子が受光素子である場合、「出射面または入射面」とは「入射面」である。
【０００７】
本発明の第１の光学素子の製造方法によれば、前記出射面または出射面をほぼ鉛直下向きにした状態で前記レンズ前駆体を硬化する。これにより、レンズの曲率および高さを大きくするための表面処理等を必要とすることなく、レンズの曲率および高さを簡易な方法にて大きくすることができる。
【０００８】
また、前記出射面または出射面の上に前記レンズを直接形成することにより、前記出射面または入射面と、前記レンズとのアライメントを容易に行なうことができる。これにより、生産性の向上を図ることができる。
２．第２の光学素子の製造方法
本発明の第２の光学素子の製造方法は、
出射面から光を放出し、あるいは入射面から光を取り込む光学素子の製造方法であって、
前記出射面または入射面に向けて液滴を吐出することにより、該出射面または入射面の上にレンズ前駆体を形成し、
前記出射面または入射面をほぼ鉛直上向きにした状態で前記レンズ前駆体を所定時間硬化させた後、該出射面または入射面をほぼ鉛直下向きにした状態で該レンズ前駆体を硬化させることにより、該出射面または入射面の上にレンズを形成すること、を含む。
【０００９】
本発明の第２の光学素子の製造方法によれば、前述した第１の光学素子の製造方法と同様の作用および効果を奏することができる。さらに、本発明の第２の光学素子の製造方法によれば、前記出射面または入射面をほぼ鉛直上向きにした状態で前記レンズ前駆体を硬化させる時間と、前記出射面または入射面をほぼ鉛直下向きにした状態で前記レンズ前駆体を硬化させる時間とを調整することによって、前記レンズ前駆体の形状を調整することができる。
【００１０】
また、例えば、前記レンズ前駆体の粘度が低いため、前記出射面または入射面をほぼ鉛直下向きにすると、前記出射面または入射面上に前記レンズ前駆体を保持できない場合、はじめに、前記出射面または入射面をほぼ鉛直上向きにした状態で所定時間前記レンズ前駆体を硬化させて、前記出射面または入射面をほぼ鉛直下向きにしたときに、前記出射面または入射面の上に前記レンズ前駆体が保持できる程度まで前記レンズ前駆体の粘度を高めた後、前記出射面または入射面をほぼ鉛直下向きにした状態で前記レンズ前駆体を硬化させることにより、前記レンズを形成することができる。以上により、前記レンズ前駆体の粘度が低い場合であっても、所望の形状を有する前記レンズを形成することができる。
３．第３の光学素子の製造方法
本発明の第３の光学素子の製造方法は、
出射面から光を放出し、あるいは入射面から光を取り込む光学素子の製造方法であって、
前記出射面または入射面に向けて第１の液滴を吐出することにより、該出射面または入射面の上に第１レンズ前駆体を形成し、
前記第１の液滴に向けて、該第１の液滴より粘度が高い第２の液滴を吐出することにより、前記第１レンズ前駆体の上に第２レンズ前駆体を形成し、
前記第１および第２レンズ前駆体を硬化させることにより、該出射面または入射面の上にレンズを形成すること、を含む。
【００１１】
本発明の第３の光学素子の製造方法によれば、前記第１の液滴に向けて、該第１の液滴より粘度が高い第２の液滴を吐出することにより、該第１レンズ前駆体の上に前記第２レンズ前駆体を形成した後硬化させることにより、曲率および高さが大きいレンズが前記出射面または出射面の上に形成された光学素子を形成することができる。
４．第４の光学素子の製造方法
本発明の第４の光学素子の製造方法は、
出射面から光を放出し、あるいは入射面から光を取り込む光学素子の製造方法であって、
前記出射面または入射面に向けて第１の液滴を吐出することにより、該出射面または入射面の上に第１レンズ前駆体を形成し、
前記第１の液滴に向けて、該第１の液滴より粘度が低い第２の液滴を吐出することにより、前記第１レンズ前駆体の上に第２レンズ前駆体を形成し、
前記出射面または入射面をほぼ鉛直下向きにした状態で前記第１および第２レンズ前駆体を硬化させることにより、該出射面または入射面の上にレンズを形成すること、を含む。
【００１２】
本発明の第４の光学素子の製造方法によれば、前記第１の液滴に向けて、該第１の液滴より粘度が低い第２の液滴を吐出することにより、第１レンズ前駆体の上に第２レンズ前駆体を形成した後、該第１および第２レンズ前駆体を硬化させる。この場合において、前記第２レンズ前駆体は前記第１レンズ前駆体よりも粘度が小さいため、該第２レンズ前駆体は該第１レンズ前駆体よりも下向きに延びる。これにより、最終的に得られるレンズの曲率および高さを大きくすることができる。
５．第５の光学素子の製造方法
本発明の第５の光学素子の製造方法は、
出射面から光を放出し、あるいは入射面から光を取り込む光学素子の製造方法であって、
前記出射面または入射面に向けて第１の液滴を吐出した後硬化させることにより、前記出射面または入射面の上にレンズの一部を形成し、
前記レンズの一部に向けて第２の液滴を吐出した後硬化させることにより、前記出射面または入射面の上にレンズを形成すること、を含む。
【００１３】
本発明の第５の光学素子の製造方法によれば、前記第１レンズ前駆体を硬化させた後に前記第２レンズ前駆体を硬化させる。これにより、前記第１レンズ前駆体の粘度が低い場合であっても、前記第１レンズ前駆体を確実に硬化させることができる。
【００１４】
この場合、前記第１の液滴および／または前記第２の液滴を、前記出射面または入射面をほぼ鉛直下向きにした状態で硬化させることができる。これにより、曲率および高さが大きいレンズを得ることができる。
【００１５】
前記第１〜第５の光学素子の製造方法は、以下の態様（１）〜（４）をとることができる。
【００１６】
（１）前記液滴（前記第１および第２の液滴を含む）の吐出は、インクジェット法またはディスペンサ法によって行なうことができる。
【００１７】
（２）前記液滴（前記第１および第２の液滴を含む）は、エネルギーを付与することにより硬化可能な材料からなることができる。これにより、形状が制御されたレンズを得ることができる。
【００１８】
（３）前記レンズは、紫外線硬化型樹脂からなることができる。紫外線硬化型樹脂は、短時間の紫外線照射によって硬化する。このため、熱工程など素子に対するダメージを与えやすい工程を経ずに硬化させることができる。したがって、前記レンズを形成するために紫外線硬化型樹脂を用いる場合、素子へ与える影響を少なくすることができる。また、紫外線硬化型樹脂は一般に、光の透過率が高いものが多い。このため、光の損失が少ないことから、長い光路長が有するレンズを形成する場合に特に有効である。
【００１９】
（４）前記光学素子は、面発光型発光素子であることができる。
【００２０】
この場合、前記面発光型発光素子は、面発光型半導体レーザ、半導体発光ダイオード、および有機ＥＬ装置のいずれかであるであることができる。これにより、レンズの曲率および高さを大きくするための表面処理等を必要とすることなく、レンズの曲率および高さを簡易な方法にて大きくすることができる。これにより、光結合系の構成の簡潔化およびコストの低減を図ることができる。
【００２１】
また、出射面の上にレンズを直接形成することにより、前記面発光型発光素子の出射面と、前記レンズとのアライメント精度を向上させることができる。これにより、前記面発光型発光素子とレンズとの結合効率を高めることができるうえに、生産性の向上を図ることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２３】
［第１の実施の形態］
１．光学素子の製造方法
図１（ａ）〜図１（ｃ）はそれぞれ、本発明を適用した第１の実施の形態に係る光学素子７０の製造方法を模式的に示す断面図である。
【００２４】
本実施の形態において、光学素子７０は、例えば発光素子または受光素子である。例えば、発光素子の場合、光を放出する部位（出射面）を有し、受光素子の場合、光を取り込む部位（入射面）を有する。具体的には、発光素子としては、半導体レーザ、半導体発光ダイオード、有機ＥＬ装置が例示できる。また、受光素子としては、固体撮像素子、フォトダイオード、ＭＳＭフォトディテクターが例示できる。
【００２５】
本実施の形態の光学素子の製造方法では、出射面または入射面（以下、「出射面等」ともいう）２０の上にレンズ１０を形成する方法について説明する。
【００２６】
（１）まず、レンズ１０（図１（ｃ）参照）を形成する前に、出射面等２０（図１（ａ）参照）を含む光学素子部２２を形成する。光学素子部２２は例えば、素子として駆動するのに必要な部位である。なお、光学素子部２２の構成および製造方法は素子の種類等によって異なる。このため、図１（ａ）〜図１（ｃ）においては、出射面等２０を除いて、光学素子部２２の構成要素およびその製造方法についての図示は省略する。
【００２７】
次いで、光学素子部２２の出射面等２０の上に、レンズ前駆体１０ｂを形成する（図１（ａ）参照）。
【００２８】
具体的には、光学素子部２２の出射面等２０に対して、液滴吐出口１２から液滴１０ａを吐出することにより、図１（ａ）に示すように、レンズ前駆体１０ｂが形成される。この場合、液滴１０ａの吐出量を調節することにより、レンズ前駆体の１０ｂの大きさを制御することができる。
【００２９】
液滴１０ａを吐出する方法としては、ディスペンサ法またはインクジェット法が例示できる。液滴１０ａの粘度および吐出量等を考慮して、吐出方法を選択するのが望ましい。例えば、インクジェット法を用いる場合、液滴１０ａの粘度は約２０ｃｐｓ以下で用いるのが望ましい。一方、ディスペンサ法を用いる場合、液滴１０ａの粘度はこれより高くてもよい。ディスペンサ法は、液滴の吐出量が多くすることが可能であるため、比較的大きなレンズを形成する場合に有用な方法である。また、インクジェット法は、液滴の吐出量および吐出位置を厳密に制御できるため、微細なレンズを形成する場合に有用な方法である。
【００３０】
また、レンズ前駆体１０ｂは、後の硬化工程によってレンズ１０（図１（ｃ）参照）へと変換される。レンズ前駆体１０ｂ（液滴１０ａ）は、例えば熱または光等のエネルギーを付与することによって硬化可能な液体材料（例えば紫外線硬化型樹脂または熱硬化型樹脂）からなる。これにより、形状が制御されたレンズ１０を得ることができる。紫外線硬化型樹脂としては、例えば紫外線硬化型のアクリル系樹脂およびエポキシ系樹脂が挙げられる。また、熱硬化型樹脂としては、熱硬化型のポリイミド系樹脂の前駆体等が例示できる。
【００３１】
紫外線硬化型樹脂は、短時間の紫外線照射によって硬化する。このため、熱工程など素子に対するダメージを与えやすい工程を経ずに硬化させることができる。したがって、レンズ１０を形成するために、レンズ前駆体１０ｂ（液滴１０ａ）に紫外線硬化型樹脂を用いる場合、素子へ与える影響を少なくすることができる。
【００３２】
また、紫外線硬化型樹脂は一般に、光の透過率が高いものが多い。このため、光の損失が少ないことから、長い光路長が有するレンズを形成する場合に特に有効である。
【００３３】
紫外線硬化型樹脂は一般に、プレポリマー、オリゴマー、およびモノマーのうち少なくとも１種と光重合開始剤とを含む。紫外線硬化型樹脂のうち、粘度の選択性の広さを考慮すると、アクリル系樹脂を用いるのが好ましい。紫外線硬化型アクリル系樹脂の具体例としては、エポキシアクリレート類、ウレタンアクリレート類、ポリエステルアクリレート類、ポリエートアクリレート類、スピロアセタール系アクリレート類等のアクリレート類、エポキシメタクリレート類、スピロアセタール系アクリレート類、ポリエステルメタクリレート類、ポリエーテルメタクリレート類等のメタクリレート類等が利用できる。
【００３４】
（２）次いで、出射面等２０をほぼ鉛直下向きにした状態でレンズ前駆体１０ｂを硬化させることにより、出射面等２０の上にレンズ１０を形成する（図１（ｂ）および図１（ｃ）参照）。
【００３５】
具体的には、出射面等２０をほぼ鉛直下向きにした状態にすることにより、重力によって、レンズ前駆体１０ｂが鉛直下向き（図１（ｂ）に示す白抜き矢印の方向）に引っ張られる結果、図１（ｂ）に示すように、レンズ前駆体１０ｂが鉛直下向きに延びる。この状態でレンズ前駆体１０ｂにエネルギー線１３を付与することにより、レンズ前駆体１０ｂを硬化させる。この工程により、レンズ１０が得られる。得られたレンズ１０の曲率および高さは、出射面等２０を鉛直下向きにする前のレンズ前駆体１０ｂの曲率および高さよりも大きい。
【００３６】
また、得られるレンズ１０の曲率および高さを大きくするためには、レンズ前駆体１０ｂを形成するための材料は、比重が大きいほうが好ましい。ただし、この場合、出射面等２０を鉛直下向きにしたときに、出射面等２０からレンズ前駆体１０ｂが脱離しない程度の比重であることが必要である。
【００３７】
図１５に、レンズ前駆体１０ｂを硬化させるための装置３００の一例を示す。図１５では、複数の光学素子７０（図示せず）が規則的に配列された光学素子アレイ１０００において、各光学素子７０の出射面等２０（図示せず）の上に形成された複数のレンズ前駆体１０ｂを硬化する場合について示している。また、この装置３００においては、レンズ前駆体１０ｂを硬化するために用いるエネルギー線として、紫外線２１３（図１５参照）を用いる場合について示す。
【００３８】
この装置３００は、密閉された函体８６と、函体８６に設置された不活性ガス導入口８２，排気口８４およびＵＶ出射部９０とを含む。不活性ガス導入口８２は、例えば窒素やアルゴンなどの不活性ガスを函体８６内に導入するために設けられている。レンズ前駆体１０ｂを硬化する際には、レンズ前駆体１０ｂの周囲に酸素が存在しないようにするのが好ましい。このため、例えば、函体８６内を不活性ガスで満たした状態でレンズ前駆体１０ｂの硬化を行なう。
【００３９】
また、光学素子アレイ１０００は、出射面等（図示せず）を鉛直下向きにして設置する。図１５においては、光学素子アレイ１０００のうちレンズ前駆体１０ｂの設置面（出射面）と反対側の面を接着材８０にて接着している。接着材８０としては、例えば、粘着性のテープが例示できる。
【００４０】
さらに、図１５に示す装置３００においては、レンズ前駆体１０ｂに紫外線を照射するために、ＵＶ照射用光ファイバ９０が設置されている。このＵＶ照射用光ファイバ９０のＵＶ出射部９２から紫外線２１３が出射された後、レンズ前駆体１０ｂへと紫外線２１３が照射される。これにより、レンズ前駆体１０ｂが硬化し、レンズ１０が形成される。
【００４１】
以上の工程により、図１（ｃ）に示すように、前述した出射面等２０の上にレンズ１０が形成される。このレンズ１０は、出射面等２０を鉛直下向きにする前のレンズ前駆体１０ｂ（図１（ａ）参照）と比較して、曲率および高さが大きい。また、このレンズ１０は、出射面等２０から出射または入射される光に対して透明な材質から形成されている。
【００４２】
本実施の形態の光学素子の製造方法によれば、出射面等２０をほぼ鉛直下向きにした状態でレンズ前駆体１０ｂを硬化する。これにより、レンズの曲率および高さを大きくするための表面処理等を必要とすることなく、レンズの曲率および高さを簡易な方法にて大きくすることができる。
【００４３】
また、出射面等２０の上にレンズ１０を直接形成することにより、出射面等２０とレンズ１０とのアライメントを容易に行なうことができる。これにより、生産性の向上を図ることができる。
【００４４】
なお、本実施の形態において、出射面等２０をほぼ鉛直上向きにした状態でレンズ前駆体１０ｂを所定時間硬化させた後、出射面等２０をほぼ鉛直下向きにした状態でレンズ前駆体１０ｂを硬化することができる。ここで、出射面等２０をほぼ鉛直上向きにした状態でレンズ前駆体１０ｂを硬化させる時間と、出射面等２０をほぼ鉛直下向きにした状態でレンズ前駆体１０ｂを硬化させる時間とを調整することによって、レンズ前駆体１０ｂの形状を調整することができる。
【００４５】
また、例えば、レンズ前駆体１０ｂの粘度が低いため、出射面等２０をほぼ鉛直下向きにすると出射面等２０上にレンズ前駆体１０ｂを保持できない場合、はじめに、出射面等２０をほぼ鉛直上向きにした状態で所定時間レンズ前駆体１０ｂを硬化させることにより、出射面等２０をほぼ鉛直下向きにしたときに出射面等２０の上にレンズ前駆体１０ｂが保持できる程度までレンズ前駆体１０ｂの粘度を高める。その後、出射面等２０をほぼ鉛直下向きにした状態でレンズ前駆体１０ｂを硬化させることにより、レンズ１０を形成することができる。以上により、レンズ前駆体１０ｂの粘度が低い場合であっても、所望の形状を有するレンズ１０を形成することができる。
２．面発光型発光素子
次に、前述した光学素子の製造方法を用いて得られる発光素子の一実施例について説明する。本実施の形態においては、光学素子として、面発光型発光素子（面発光型半導体レーザ）１００を用いた場合について説明する。
【００４６】
（面発光型発光素子の構造）
図２は、前述した光学素子の製造方法を適用して得られた面発光型発光素子１００を模式的に示す断面図である。図３は、図２に示す面発光型発光素子１００を模式的に示す平面図である。図２は、図３のＡ−Ａ線における断面を示す図である。
【００４７】
本実施の形態の面発光型発光素子１００は、図２に示すように、基板（本実施形態ではｎ型ＧａＡｓ基板）１０１と、基板１０１上に形成された垂直共振器（以下「共振器」とする）１４０とを含む。この面発光型発光素子１００は、共振器１４０の上面に設けられた出射面１０８から、基板１０１と垂直方向にレーザ光を出射できる。
【００４８】
本実施の形態の面発光型発光素子１００においては、出射面１０８の上にレンズ１１０が設けられている。このレンズ１１０は、前述した光学素子の製造方法を適用して形成される。このレンズ１１０の製造方法については、「面発光型発光素子の製造方法」の欄で後述する。
【００４９】
また、このレンズ１１０は、出射面１０８から出射されるレーザ光に対して透明な材質から形成されている。このように、レンズ１１０が前記レーザ光に対して透明な材質からなることにより、レーザ光を効率良く出射させることが可能となり、モードの制御が可能な高効率の面発光型半導体レーザを得ることができる。
【００５０】
次に、この面発光型発光素子１００のその他の構成要素について説明する。
【００５１】
本実施の形態においては、この共振器１４０は柱状の半導体堆積体（以下「柱状部」とする）１３０を含み、柱状部１３０の側面は絶縁層１０６で覆われている。
【００５２】
共振器１４０には柱状部１３０が形成されている。ここで、柱状部１３０とは、共振器１４０の一部であって、少なくとも第２ミラー１０４を含む柱状の半導体堆積体をいう。この柱状部１３０は絶縁層１０６で埋め込まれている。すなわち、柱状部１３０の側面は絶縁層１０６で取り囲まれている。さらに、柱状部１３０上には第１電極１０７が形成されている。また、第１電極１０７は、柱状部１３０の上面１３０ａに開口部１１８を有し、開口部１１８内には出射面１０８が設けられている。
【００５３】
共振器１４０は、例えば、ｎ型Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ層とｎ型Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ層とを交互に積層した４０ペアの分布反射型多層膜ミラー（以下、「第１ミラー」という）１０２、ＧａＡｓウエル層とＡｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓバリア層からなり、ウエル層が３層で構成される量子井戸構造を含む活性層１０３、およびｐ型Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ層とｐ型Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ層とを交互に積層した３０ペアの分布反射型多層膜ミラー（以下、「第２ミラー」という）１０４が順次積層されて構成されている。なお、第１ミラー１０２、活性層１０３、および第２ミラー１０４を構成する各層の組成および層数はこれに限定されるわけではない。
【００５４】
第２ミラー１０４は、例えばＣがドーピングされることによりｐ型にされ、第１ミラー１０２は、例えばＳｉがドーピングされることによりｎ型にされている。したがって、第２ミラー１０４、不純物がドーピングされていない活性層１０３、および第１ミラー１０２により、ｐｉｎダイオードが形成される。
【００５５】
また、本実施の形態においては、共振器１４０のうち面発光型発光素子１００のレーザ光出射側から第１ミラー１０２の途中にかけての部分が、レーザ光出射側からから見て円形の形状にエッチングされて柱状部１３０が形成されている場合について示す。なお、本実施の形態では、柱状部１３０の平面形状を円形としたが、この形状は任意の形状をとることが可能である。
【００５６】
さらに、第２ミラー１０４を構成する層のうち活性層１０３に近い領域に、酸化アルミニウムからなる電流狭窄層１０５を形成することができる。この電流狭窄層１０５は、リング状に形成されている。すなわち、この電流狭窄層１０５は、平面形状が同心円状である。換言すれば、この電流狭窄層１０５を、図２におけるＸ−Ｙ平面に平行な面で切断した場合における断面が同心円状である。
【００５７】
また、本実施の形態に係る面発光型発光素子１００においては、柱状部１３０の側面ならびに第１ミラー１０２の上面を覆うようにして、絶縁層１０６が形成されている。
【００５８】
この面発光型発光素子１００の製造工程においては、柱状部１３０の側面を覆う絶縁層１０６を形成した後、柱状部１３０の上面および絶縁層１０６の上面に第１電極１０７を、基板１０１の裏面１０１ｂに第２電極１０９を、それぞれ形成する。これらの電極形成の際には一般的に、アニール処理を約４００℃で行なう（後述する製造プロセスを参照）。したがって、樹脂を用いて絶縁層１０６を形成する場合、このアニール処理工程に耐え得るためには、絶縁層１０６を構成する樹脂は耐熱性に優れたものであることが必要とされる。この要求を満たすためには、絶縁層１０６を構成する樹脂がポリイミド樹脂、フッ素系樹脂、アクリル樹脂、またはエポキシ樹脂等であることが望ましく、特に、加工の容易性や絶縁性の観点から、ポリイミド樹脂であるのが望ましい。
【００５９】
第１電極１０７および第２電極１０９は、共振器１４０に電流を注入するために設けられている。具体的には、この第１電極１０７および第２電極１０９によって活性層１０３に電流が注入される。
【００６０】
第１電極１０７は、図２に示すように、少なくとも一部が柱状部１３０の上面に形成されている。具体的には、第１電極１０７は、柱状部１３０の上面および絶縁層１０６の上に形成されている。第１電極１０７は、例えばＡｕとＺｎの合金とＡｕとの積層膜から形成することができる。
【００６１】
また、第１電極１０７は、共振器１３０の上面１３０ａに開口部１１８を有する。すなわち、柱状部１３０の上面１３０ａの中央部には、第１電極１０７が形成されていない部分（開口部１１８）が設けられている。この開口部１１８内に出射面１０８が設けられている。この出射面１０８がレーザ光の出射口となる。本実施の形態の面発光型発光素子１００においては、出射面１０８が円形である場合を示す。
【００６２】
さらに、基板１０１の裏面１０１ｂには、第２電極１０９が形成されている。すなわち、図２に示す面発光型発光素子１００では、柱状部１３０上で第１電極１０７と接合し、かつ、基板１０１の裏面１０１ｂで第２電極１０９と接合している。第２電極１０９は、例えばＡｕとＧｅの合金とＡｕとの積層膜から形成することができる。
【００６３】
（面発光型発光素子の動作）
本実施の形態の面発光型発光素子（面発光型半導体レーザ）１００の一般的な動作を以下に示す。なお、下記の面発光型半導体レーザの駆動方法は一例であり、本発明の趣旨を逸脱しない限り、種々の変更が可能である。
【００６４】
まず、第１電極１０７と第２電極１０９とで、ｐｉｎダイオードに順方向の電圧を印加すると、活性層１０３において、電子と正孔との再結合が起こり、係る再結合による発光が生じる。そこで生じた光が第２ミラー１０４と第１ミラー１０２との間を往復する際に誘導放出が起こり、光の強度が増幅される。光利得が光損失を上まわると、レーザ発振が起こり、柱状部１３０上面にある出射面１０８からレンズ１１０へと入射する。このレンズ１１０にて放射角が調整された後、基板１０１に対して垂直方向（図２に示すＺ方向）にレーザ光が出射される。ここで、「基板１０１に対して垂直方向」とは、基板１０１の表面１０１ａ（図２ではＸ−Ｙ平面と平行な面）に対して垂直な方向（図２ではＺ方向）をいう。
【００６５】
（面発光型発光素子の製造プロセス）
次に、図２および図３に示す面発光型発光素子１００の製造方法の一例について、図４〜図１０を用いて説明する。図４〜図１０は、図２および図３に示す本実施の形態の面発光型発光素子１００の一製造工程を模式的に示す断面図であり、それぞれ図１に示す断面に対応している。
【００６６】
（１）まず、ｎ型ＧａＡｓからなる基板１０１の表面に、組成を変調させながらエピタキシャル成長させることにより、半導体多層膜１５０を形成する（図４参照）。
【００６７】
ここで、半導体多層膜１５０は例えば、ｎ型Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ層とｎ型Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ層とを交互に積層した４０ペアの第１ミラー１０２、ＧａＡｓウエル層とＡｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓバリア層からなり、ウエル層が３層で構成される量子井戸構造を含む活性層１０３、およびｐ型Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ層とｐ型Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ層とを交互に積層した３０ペアの第２ミラー１０４からなる。これらの層を順に基板１０１上に堆層させることにより、半導体多層膜１５０が形成される。なお、第２ミラー１０４を成長させる際に、活性層１０３近傍の少なくとも１層を、ＡｌＡｓ層またはＡｌ組成が０．９５以上のＡｌＧａＡｓ層（Ａｌ組成が高い層）に形成する。この層は後に酸化され、電流狭窄層１０５となる。また、第２ミラー１０４の最表面の層は、キャリア密度を高くし、電極（後述する第１電極１０７）とのオーミック接触をとりやすくしておくのが望ましい。
【００６８】
エピタキシャル成長を行なう際の温度は、成長方法や原料、基板１０１の種類、あるいは形成する半導体多層膜１５０の種類、厚さ、およびキャリア密度によって適宜決定されるが、一般に、４５０℃〜８００℃であるのが好ましい。また、エピタキシャル成長を行なう際の所要時間も、温度と同様に適宜決定される。また、エピタキシャル成長させる方法としては、有機金属気相成長（ＭＯＶＰＥ：Ｍｅｔａｌ−Ｏｒｇａｎｉｃ　Ｖａｐｏｒ　Ｐｈａｓｅ　Ｅｐｉｔａｘｙ）法や、ＭＢＥ法（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ　Ｂｅａｍ　Ｅｐｉｔａｘｙ）法、あるいはＬＰＥ法（Ｌｉｑｕｉｄ　Ｐｈａｓｅ　Ｅｐｉｔａｘｙ）を用いることができる。
【００６９】
（２）続いて、柱状部１３０を形成する（図５参照）。
【００７０】
具体的には、半導体多層膜１５０上に、フォトレジスト（図示しない）を塗布した後フォトリソグラフィ法により該フォトレジストをパターニングすることにより、所定のパターンのレジスト層Ｒ１００を形成する。ついで、このレジスト層Ｒ１００をマスクとして、例えばドライエッチング法により、第２ミラー１０４、活性層１０３、および第１ミラー１０２の一部をエッチングして、柱状の半導体堆積体（柱状部）１３０を形成する。以上の工程により、図５に示すように、基板１０１上に、柱状部１３０を含む共振器１４０が形成される。その後、レジスト層Ｒ１００を除去する。
【００７１】
（３）次いで、必要に応じて、電流狭窄層１０５を形成する（図６参照）。
【００７２】
具体的には、図６に示すように、例えば４００℃程度の水蒸気雰囲気中に、上記工程によって共振器１４０が形成された基板１０１を投入することにより、前述の第２ミラー１０４中のＡｌ組成が高い層を側面から酸化して、電流狭窄層１０５を形成することができる。酸化レートは、炉の温度、水蒸気の供給量、酸化すべき層（前記Ａｌ組成が高い層）のＡｌ組成および膜厚に依存する。酸化により形成される電流狭窄層を備えた面発光型発光素子では、駆動する際に、電流狭窄層が形成されていない部分（酸化されていない部分）のみに電流が流れる。したがって、酸化によって電流狭窄層を形成する工程において、形成する電流狭窄層１０５の範囲を制御することにより、電流密度の制御が可能となる。
【００７３】
（４）次いで、柱状部１３０を取り囲む絶縁層１０６を形成する（図７参照）。
【００７４】
ここでは、絶縁層１０６を形成するための材料として、ポリイミド樹脂を用いた場合について説明する。まず、例えばスピンコート法を用いて、樹脂前駆体（ポリイミド前駆体）を共振器１４０上に塗布して、樹脂前駆体層（図示せず）を形成する。この際、前記樹脂前駆体層の膜厚が柱状部１３０の高さより大きくなるように形成する。なお、前記樹脂前駆体層の形成方法としては、前述したスピンコート法のほか、ディッピング法、スプレーコート法、インクジェット法等の公知技術が利用できる。
【００７５】
次いで、この基板を、例えばホットプレート等を用いて加熱して溶媒を除去した後、柱状部１３０の上面１３０ａ（図７参照）を露出させる。柱状部１３０の上面１３０ａを露出させる方法としては、ＣＭＰ法、ドライエッチング法、ウエットエッチング法などが利用できる。この後、前記樹脂前駆体層を約３５０℃の炉内にてイミド化させることで、絶縁層１０６が形成される。なお、イミド化工程を経てほぼ完全に硬化させた絶縁層をエッチングして、柱状部１３０の上面１３０ａを露出させてもよい。
【００７６】
（５）次に、活性層１０３に電流を注入するための第１電極１０７および第２電極１０９、およびレーザ光の出射面１０８を形成する（図８参照）。
【００７７】
まず、第１電極１０７および第２電極１０９を形成する前に、必要に応じて、プラズマ処理法等を用いて、柱状部１３０の上面１３０ａを洗浄する。これにより、より安定した特性の素子を形成することができる。つづいて、例えば真空蒸着法により絶縁層１０６および柱状部１３０の上面１３０ａ（図７参照）に、例えばＡｕとＺｎの合金とＡｕとの積層膜（図示せず）を形成する。この場合、最表面にＡｕ層を形成する。次いで、リフトオフ法により、柱状部１３０の上面１３０ａに、前記積層膜が形成されていない部分を形成する。この部分が開口部１１８となる（図８参照）。出射面１０８は、開口部１１８内に設けられる。すなわち、柱状部１３０の上面１３０ａのうち開口部１１８内の領域が出射面１０８として機能する。なお、前記工程において、リフトオフ法のかわりに、ドライエッチング法を用いることもできる。
【００７８】
また、基板１０１の裏面１０１ｂに、例えば真空蒸着法により、例えばＡｕとＧｅの合金とＡｕとの積層膜（図示せず）を形成する。次いで、アニール処理する。アニール処理の温度は電極材料に依存する。本実施形態で用いた電極材料の場合は、通常４００℃前後で行なう。
【００７９】
以上の（１）〜（５）の工程により、出射面１０８を含む光学素子部１６０を形成する（図８参照）。光学素子１６０は、面発光型発光素子１００が素子として駆動するために必要な部分である。
【００８０】
（６）次いで、出射面１０８の上にレンズ１１０を形成する（図９および図１０参照）。
【００８１】
具体的には、まず、図１０に示すように、インクジェット法により出射面１０８に向けて液滴１１０ａを吐出することにより、出射面１０８の上にレンズ前駆体１１０ｂを形成する。ここでは、レンズ前駆体１１０ｂが紫外線硬化型樹脂からなる場合について説明する。
【００８２】
インクジェットの吐出方法としては、例えば、（ｉ）熱により液体（ここではレンズ材）中の気泡の大きさを変化させることで圧力を生じ、液体を吐出する方法、（ｉｉ）圧電素子により生じた圧力によって液体を吐出させる方法とがある。圧力の制御性の観点からは、前記（ｉｉ）の方法が望ましい。
【００８３】
インクジェットヘッド１２０のノズル１１２の位置と、液滴１１０ａの吐出位置とのアライメントは、一般的な半導体集積回路の製造工程における露光工程や検査工程で用いられる公知の画像認識技術を用いて行なわれる。例えば、図９に示すように、インクジェットヘッド１２０のノズル１１２の位置と、面発光型発光素子１００の開口部１１８とのアライメントを画像認識により行なう。アライメント後、インクジェットヘッド１２０に印加する電圧を制御した後、液滴１１０ａを吐出する。これにより、出射面１０８の上にレンズ前駆体１１０ｂを形成する（図１０参照）。
【００８４】
この場合、ノズル１１２から吐出される液滴１１０ａの吐出角度にはある程度のばらつきがあるが、液滴１１０ａが着弾した位置が開口部１１８の内側であれば、液滴１１０ａが濡れ広がり、自動的に位置の補正がなされる。
【００８５】
以上の工程を行なった後、前述した光学素子の製造方法と同様の方法（図１（ｂ）参照）にて、図１０に示すように、出射面１０８をほぼ鉛直下向き（図１０に示す白抜き矢印の方向）にした状態でレンズ前駆体１１０ｂを硬化させる。この工程により、出射面１０８の上にレンズ１１０を形成する。具体的には、出射面１０８をほぼ鉛直下向きにした状態にすることにより、重力によって、レンズ前駆体１１０ｂが鉛直下向きに引っ張られる結果、図１０に示すように、レンズ前駆体１１０ｂの形状が鉛直下向きに延びる。この状態でレンズ前駆体１１０ｂにエネルギー線を付与することにより、レンズ前駆体１１０ｂを硬化させる。この工程により、レンズ１１０が得られる。得られたレンズ１１０の曲率および高さは、出射面１０８を鉛直下向きにする前のレンズ前駆体１１０ｂの曲率および高さよりも大きい。
【００８６】
また、この工程において、例えば、図１５に示す装置３００を用いてレンズ前駆体１１０ｂを硬化させることができる。なお、図１５に示す装置３００において、接着材８０のかわりに、真空吸着ステージに素子を貼り付けてそのまま裏返して函体８６に設置することもできる。
【００８７】
最適な紫外線の波長および照射量は、レンズ前駆体１１０ｂの材質に依存する。例えば、アクリル系紫外線硬化樹脂を用いて前駆体１１０ｂを形成する場合、波長３５０ｎｍ程度、強度１０ｍＷの紫外線を５分間照射することで硬化を行なう。
【００８８】
以上のプロセスにより、図２および図３に示す面発光型発光素子１００が得られる。
【００８９】
（作用および効果）
本実施の形態に係る面発光型発光素子１００は、前述した光学素子の製造方法と同様の作用および効果を有する。さらに、本実施の形態においては、面発光型発光素子１００が面発光型半導体レーザである場合について説明した。この場合、以下に示す作用および効果を有する。
【００９０】
面発光型半導体レーザは、コンピュータ間あるいはコンピュータ内部においてより高速な伝送速度を有する光インターコネクションの光源への適用が期待されている。この面発光型半導体レーザは多チャンネル化が容易なことや、高速応答性、低消費電力等の点において利点を有する。
【００９１】
面発光型半導体レーザを前述した光源に用いる場合、例えば光ファイバ等の光導波路との結合を考慮する必要がある。一方、面発光型半導体レーザの放射角は、レーザと光導波路との間の光結合系の設計に大きく依存する。ここで、放射角が大きいと、開口数がより大きいレンズが必要となり、光結合系の複雑化およびコストの増大をもたらす。また、面発光型半導体レーザとレンズとの結合効率を高めるために、面発光型半導体レーザとレンズとのアライメント精度を向上させることも重要である。
【００９２】
本実施の形態の面発光型発光素子１００の製造方法によれば、出射面１０８をほぼ鉛直下向きにした状態でレンズ前駆体１１０ｂを硬化する。これにより、レンズの曲率および高さを大きくするための表面処理等を必要とすることなく、レンズの曲率および高さを簡易な方法にて大きくすることができる。これにより、光結合系の構成の簡潔化およびコストの低減を図ることができる。
【００９３】
また、出射面１０８の上にレンズ１１０を直接形成することにより、面発光型発光素子（面発光型半導体レーザ）１００の光学素子部１６０と、レンズ１１０とのアライメント精度を向上させることができる。これにより、面発光型発光素子（面発光型半導体レーザ）１００とレンズ１１０との結合効率を高めることができるうえに、生産性の向上を図ることができる。
【００９４】
［第２の実施の形態］
１．光学素子の製造方法
本実施の形態においては、出射面等２０の上に、第１の液滴および第２の液滴を吐出することによって、レンズを形成する場合について説明する。以下、本実施の形態の光学素子の製造方法を適用した３つの実施例（第１〜第３の実施例）について説明する。これらの実施例は、液滴の硬化方法および硬化順序が異なる。
【００９５】
なお、いずれも実施例においても、形成される光学素子は、第１の実施の形態の光学素子７０と同様に、例えば発光素子または受光素子であり、光を放出する部位（出射面）または光を取り込む部位（入射面）を有する。また、これらの実施例を適用できる具体的な発光素子および受光素子として、第１の実施の形態にて例示した素子を挙げることができる。
【００９６】
また、各実施例において、第１の実施の形態に係る光学素子の製造方法（図１（ａ）〜図１（ｃ）参照）で示した構成要素と同じ構成要素には原則として同じ番号を付して、詳しい説明は省略する。
【００９７】
（１）第１の実施例
第１の実施例では、第１の液滴および第２の液滴を順に吐出した後硬化させて、レンズ２１を形成する場合について説明する（図１１（ａ）〜図１１（ｄ）参照）。図１１（ａ）〜図１１（ｄ）はそれぞれ、本実施の形態に係る光学素子の製造方法を適用した第１の実施例を模式的に示す断面図である。
【００９８】
まず、第１の実施の形態で示したのと同様の方法にて、出射面等２０を含む光学素子部２２を形成する（図１１（ａ）参照）。
【００９９】
次いで、液滴吐出口１２から出射面等２０に向けて第１の液滴３０ａを吐出することにより、出射面等２０の上に第１レンズ前駆体３０ｂを形成する（図１１（ａ）参照）。
【０１００】
さらに、液滴吐出口１２から第１の液滴３０ａに向けて、第１の液滴３０ａより粘度が高い第２の液滴４０ａを吐出することにより、第１レンズ前駆体３０ｂの上に第２レンズ前駆体４０ｂを形成する（図１１（ｂ）参照）。
【０１０１】
第１および第２の液滴３０ａ，４０ａの吐出方法は、第１の実施の形態における液滴１０ａの吐出方法と同様である。また、第１および第２の液滴３０ａ，４０ａの材質は、前述したように、第１の液滴３０ａより第２の液滴４０ａの粘度が高いという条件を満たす限り、第１の実施の形態における液滴１０ａの材質と同様のものを用いることができる。
【０１０２】
次いで、第１および第２レンズ前駆体３０ｂ，４０ｂを硬化させる（図１１（ｃ）参照）。これにより、出射面等２０の上にレンズ２１が形成される（図１１（ｄ）参照）。このレンズ２１は、図１１（ｄ）に示すように、第１レンズ部３０と、第１レンズ部３０の上に形成された第２レンズ部４０とからなる。ここで、第１レンズ部３０の屈折率と第２レンズ部４０の屈折率とを、ほぼ等しくすることができる。
【０１０３】
あるいは、第２レンズ部４０の屈折率よりも、第１レンズ部３０の屈折率を大きくすることができる。この場合、レンズ２１の焦点距離を短くすることができる。第１および第２レンズ部３０，４０の屈折率は、これらを形成するために用いる材質を適宜選択することにより調整することができる。以上の工程により、光学素子７２が得られる（図１１（ｄ）参照）。
【０１０４】
本実施例に係る光学素子７２の製造方法によれば、第１の液滴３０ａに向けて、第１の液滴３０ａより粘度が高い第２の液滴４０ａを吐出することにより、第１レンズ前駆体３０ｂの上に第２レンズ前駆体４０ｂを形成した後硬化させることにより、曲率および高さが大きなレンズ２１を出射面等２０の上に形成することができる。
【０１０５】
（２）第２の実施例
第２の実施例では、第１の液滴および第２の液滴を順に吐出した後、出射面等２０を鉛直下向きにした状態で硬化させて、レンズ３１を形成する場合について説明する（図１２（ａ）〜図１２（ｄ）参照）。図１２（ａ）〜図１２（ｄ）はそれぞれ、本実施の形態に係る光学素子の製造方法を適用した第２の実施例を模式的に示す断面図である。
【０１０６】
まず、第１の実施の形態で示したのと同様に、出射面等２０を含む光学素子部２２を形成する（図１２（ａ）参照）。
【０１０７】
次いで、液滴吐出口１２から出射面等２０に向けて第１の液滴３０ａを吐出することにより、出射面等２０の上に第１レンズ前駆体３０ｂを形成する（図１２（ａ）参照）。
【０１０８】
さらに、第１の液滴３０ａに向けて、第１の液滴３０ａより粘度が高い第２の液滴５０ａを吐出することにより、第１レンズ前駆体３０ｂの上に第２レンズ前駆体５０ｂを形成する（図１２（ｂ）参照）。
【０１０９】
第１および第２の液滴３０ａ，５０ａの吐出方法は、第１の実施の形態における液滴１０ａの吐出方法と同様である。また、第１および第２の液滴３０ａ，５０ａの材質は、前述したように、第１の液滴３０ａより第２の液滴５０ａの粘度が低いという条件を満たす限り、第１の実施の形態における液滴１０ａの材質と同様のものを用いることができる。
【０１１０】
次いで、出射面等２０を鉛直下向き（図１２（ｃ）に示す白抜き矢印の方向）にした状態で、第１および第２レンズ前駆体３０ｂ，５０ｂを硬化させる（図１２（ｃ）参照）。具体的には、出射面等２０をほぼ鉛直下向きにした状態にすることにより、重力によって、第１および第２レンズ前駆体３０ｂが鉛直下向きに引っ張られる結果、図１２（ｃ）に示すように、第１および第２レンズ前駆体３０ｂ，５０ｂが鉛直下向きに延びる。特に、第２レンズ前駆体５０ｂは第１レンズ前駆体３０ｂよりも粘度が小さいため、第２レンズ前駆体５０ｂは第１レンズ前駆体３０ｂよりも下向きに延びる。この状態で第１および第２レンズ前駆体３０ｂ，５０ｂにエネルギー線１３を付与することにより、第１および第２レンズ前駆体３０ｂ，５０ｂを硬化させる。以上の工程により、レンズ３１が得られる。得られたレンズ３１の曲率および高さは、出射面等２０を鉛直下向きにする前の第１および第２レンズ前駆体３０ｂ，５０ｂ（図１２（ｂ）参照）の曲率および高さよりも大きい。
【０１１１】
また、得られるレンズ３１の曲率および高さを大きくするためには、第１および第２レンズ前駆体３０ｂ，５０ｂを形成するための材料は、比重が大きいほうが好ましい。ただし、この場合、出射面等２０を鉛直下向きにしたときに、出射面等２０から第１レンズ前駆体３０ｂが、第１レンズ前駆体３０ｂから第２レンズ前駆体５０ｂが、それぞれ脱離しない程度の比重であることが必要である。これにより、出射面等２０の上にレンズ３１が形成される（図１２（ｄ）参照）。
【０１１２】
このレンズ３１は、図１２（ｄ）に示すように、第１レンズ部３０と、第１レンズ部３０の上に形成された第２レンズ部５０とからなる。ここで、第１レンズ部３０の屈折率と第２レンズ部５０の屈折率とを、ほぼ等しくすることができる。
【０１１３】
あるいは、第２レンズ部５０の屈折率よりも、第１レンズ部３０の屈折率を大きくすることができる。この場合、レンズ３１の焦点距離を短くすることができる。第１および第２レンズ部３０，５０の屈折率は、これらを形成するために用いる材質を適宜選択することにより調整することができる。以上の工程により、光学素子７４が得られる（図１２（ｄ）参照）。
【０１１４】
本実施例に係る光学素子７４の製造方法によれば、第１の液滴３０ａに向けて、第１の液滴３０ａより粘度が低い第２の液滴５０ａを吐出することにより、第１レンズ前駆体３０ｂの上に第２レンズ前駆体５０ｂを形成した後、第１および第２レンズ前駆体３０ｂ，５０ｂを硬化させる。この場合において、第２レンズ前駆体５０ｂは第１レンズ前駆体３０ｂよりも粘度が小さいため、第２レンズ前駆体５０ｂは第１レンズ前駆体３０ｂよりも下向きに延びる。これにより、最終的に得られるレンズ３１の曲率および高さを大きくすることができる。
【０１１５】
（３）第３の実施例
第３の実施例では、出射面等２０に向けて第１の液滴３０ａを吐出した後硬化させることにより、出射面等２０の上にレンズの一部（第１レンズ部３０）を形成し、次いで、前記レンズの一部に向けて第２の液滴６０ａを吐出した後硬化させることにより、出射面等２０の上にレンズ４１を形成する場合について説明する（図１３（ａ）〜図１３（ｅ）参照）。図１３（ａ）〜図１３（ｅ）はそれぞれ、本実施の形態に係る光学素子の製造方法を適用した第３の実施例を模式的に示す断面図である。
【０１１６】
まず、第１の実施の形態で示したのと同様に、出射面等２０を含む光学素子部２２を形成する（図１３（ａ）参照）。
【０１１７】
次いで、出射面等２０に向けて第１の液滴３０ａを吐出することにより、出射面等２０の上に第１レンズ前駆体３０ｂを形成する（図１３（ａ）参照）。
【０１１８】
次に、第１レンズ前駆体３０ｂにエネルギー線１３を付与することにより、この第１レンズ前駆体３０ｂを硬化させて、レンズの一部（第１レンズ部３０）を形成する（図１３（ｂ）参照）。
【０１１９】
さらに、第１レンズ部３０に向けて、第２の液滴６０ａを吐出することにより、第１レンズ部３０の上に第２レンズ前駆体６０ｂを形成する（図１３（ｃ）参照）。
【０１２０】
続いて、第２レンズ前駆体６０ｂにエネルギー線１３を付与することにより、この第２レンズ前駆体６０ｂを硬化させる（図１３（ｄ）参照）。これにより、第１レンズ部３０の上に第２レンズ部６０を形成する。以上の工程により、出射面等２０の上にレンズ４１を形成する（図１３（ｅ）参照）。このレンズ４１は、図１３（ｅ）に示すように、第１レンズ部３０と、第１レンズ部３０の上に形成された第２レンズ部６０とからなる。ここで、第１レンズ部３０の屈折率と第２レンズ部６０の屈折率とをほぼ等しくすることができる。
【０１２１】
あるいは、第２レンズ部６０の屈折率よりも、第１レンズ部３０の屈折率を大きくすることができる。この場合、レンズ４１の焦点距離を短くすることができる。第１および第２レンズ部３０，６０の屈折率は、これらを形成するために用いる材質を適宜選択することにより調整することができる。以上の工程により、光学素子７６が得られる（図１３（ｅ）参照）。
【０１２２】
第１および第２の液滴３０ａ，６０ａの吐出方法は、第１の実施の形態における液滴１０ａの吐出方法と同様である。また、第１および第２の液滴３０ａ，６０ａの材質は、前述したように、第１の液滴３０ａより第２の液滴６０ａの粘度が低いという条件を満たす限り、第１の実施の形態における液滴１０ａの材質と同様のものを用いることができる。
【０１２３】
また、第１および第２レンズ前駆体３０ｂ，６０ｂの硬化方法は、前述した第１の実施例と同様である。
【０１２４】
本実施例に係る光学素子７６の製造方法によれば、第１レンズ前駆体３０ｂを硬化させた後に第２レンズ前駆体６０ｂを硬化させる。これにより、第１レンズ前駆体３０ｂの粘度が低い場合であっても、第１レンズ前駆体３０ｂを確実に硬化させることができる。
【０１２５】
なお、本実施例において、第１の実施形態におけるレンズ前駆体１０ｂの硬化工程と同様に、第１レンズ前駆体３０ｂおよび／または第２レンズ前駆体６０ｂを硬化させる際に、出射面等２０を鉛直下向きにした状態で硬化させることもできる。この場合、第１の実施の形態と同様に、曲率および高さが大きいレンズ４１を得ることができる。
２．面発光型発光素子
次に、本実施の形態に係る面発光型発光素子２００について説明する。
【０１２６】
図１４は、本発明を適用した第２の実施の形態に係る面発光型発光素子２００を模式的に示す断面図である。
【０１２７】
本実施の形態に係る面発光型発光素子２００は、レンズ２１０が、前述した本実施の形態の光学素子の製造方法を適用して形成されたものである点以外は、第１の実施の形態に係る面発光型発光素子１００とほぼ同様の構造を有する。第１の実施の形態に係る面発光型発光素子１００と実質的に同じ機能を有する構成要素には同一符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【０１２８】
レンズ２１０は、第１レンズ部２２０と、第１レンズ部２２０の上に形成された第２レンズ部２４０とからなる。レンズ２１０は、前述した第１〜第３の実施例のいずれかを適用して形成することができる。
【０１２９】
この面発光型発光素子２００によれば、前述した第１の実施の形態の面は光型発光素子１００と同様の作用および効果を奏することができる。加えて、この面発光型発光素子２００によれば、その形成工程によって、前述した第１〜第３の実施例と同様の作用および効果を奏することができる。
【０１３０】
本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法および結果が同一の構成、あるいは目的および結果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【０１３１】
例えば、上記実施の形態の面発光型発光素子では、柱状部を一つ有する面発光型発光素子について説明したが、基板面内で柱状部が複数個設けられていても本発明の形態は損なわれない。また、複数の面発光型発光素子がアレイ化されている場合でも、同様の作用および効果を有する。
【０１３２】
また、例えば、上記実施の形態の面発光型発光素子において、各半導体層におけるｐ型とｎ型とを入れ替えても本発明の趣旨を逸脱するものではない。上記実施の形態の面発光型発光素子においては、ＡｌＧａＡｓ系のものについて説明したが、発振波長に応じてその他の材料系、例えば、ＧａＩｎＰ系、ＺｎＳＳｅ系、ＩｎＧａＮ系、ＡｌＧａＮ系、ＩｎＧａＡｓ系、ＧａＩｎＮＡｓ系、ＧａＡｓＳｂ系の半導体材料を用いることも可能である。
【０１３３】
さらに、上記実施形態の面発光型発光素子では、化合物半導体基板としてＧａＡｓ基板を用いた場合を示したが、他の基板、例えば、ＧａＮ基板、ＡｌＮ基板、ＩｎＰ基板、ＧａＰ基板、ＺｎＳｅ基板、ＺｎＳ基板、ＣｄＴｅ基板、ＺｎＴｅ基板、ＣｄＳ基板等の化合物半導体基板を用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）〜図１（ｃ）はそれぞれ、本発明を適用した第１の実施の形態に係る光学素子の製造方法を模式的に示す断面図である。
【図２】第１の実施の形態に係る光学素子の製造方法を適用して得られた面発光型発光素子を模式的に示す断面図である。
【図３】図１に示す面発光型発光素子を模式的に示す平面図である。
【図４】図２および図３に示す面発光型発光素子の一製造工程を模式的に示す断面図である。
【図５】図２および図３に示す面発光型発光素子の一製造工程を模式的に示す断面図である。
【図６】図２および図３に示す面発光型発光素子の一製造工程を模式的に示す断面図である。
【図７】図２および図３に示す面発光型発光素子の一製造工程を模式的に示す断面図である。
【図８】図２および図３に示す面発光型発光素子の一製造工程を模式的に示す断面図である。
【図９】図２および図３に示す面発光型発光素子の一製造工程を模式的に示す断面図である。
【図１０】図２および図３に示す面発光型発光素子の一製造工程を模式的に示す断面図である。
【図１１】図１１（ａ）〜図１１（ｄ）はそれぞれ、本発明を適用した第２の実施の形態に係る光学素子の製造方法の一実施例を模式的に示す断面図である。
【図１２】図１２（ａ）〜図１２（ｄ）はそれぞれ、本発明を適用した第２の実施の形態に係る光学素子の製造方法の一実施例を模式的に示す断面図である。
【図１３】図１３（ａ）〜図１３（ｅ）はそれぞれ、本発明を適用した第２の実施の形態に係る光学素子の製造方法の一実施例を模式的に示す断面図である。
【図１４】第２の実施の形態に係る光学素子の製造方法を適用して得られた面発光型発光素子を模式的に示す断面図である。
【図１５】出射面または入射面をほぼ鉛直下向きにした状態でレンズ前駆体を硬化させるために用いる装置を模式的に説明する図である。
【符号の説明】
１０　レンズ、　１０ａ　液滴、　１０ｂ　レンズ前駆体、　１２　液滴吐出口、　１３　エネルギー線、　２０　出射面等（出射面または入射面）、　２１，３１，４１　レンズ、　２２　光学素子部、　３０　第１レンズ部、　３０ａ第１の液滴、　３０ｂ　第１レンズ前駆体、　４０，５０，６０　第２レンズ部、　４０ａ，５０ａ，６０ａ　第２の液滴、　４０ｂ，５０ｂ，６０ｂ　第２レンズ前駆体、　７０，７２，７４，７６　光学素子、　８０　接着材、　８２不活性ガス導入口、　８４　排気口、　８６　函体、　９０　ＵＶ照射用光ファイバ、　９２　ＵＶ出射部、　１００，２００　面発光型発光素子、　１０１基板、　１０１ａ　基板の表面、　１０１ｂ　基板の裏面、　１０２　第１ミラー、　１０３　活性層、　１０４　第２ミラー、　１０５　酸化狭窄層、　１０６　絶縁層、　１０７　第１電極、　１０８　出射面、　１０９　第２電極、１１０，２１０　レンズ、　１１０ａ　液滴、　１１０ｂ　レンズ前駆体、　１１２　ノズル、　１１３　エネルギー線、　１１８　開口部、　１２０　インクジェットヘッド、　１３０　柱状部、　１３０ａ　柱状部の上面、　１４０　共振器、　１５０　半導体多層膜、　１６０　光学素子部、　２１３　紫外線、２２０　第１レンズ部、　２４０　第２レンズ部、　３００　装置、　１０００　光学素子アレイ
【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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