【手続補正書】
【提出日】平成26年7月25日(2014.7.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の名称】凹型レンズの製造方法およびそれを用いた凹型レンズ
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明は、請求項１に記載の通り、凹型レンズの凹部を形成する基板上に、所定種類のエッチャントに対するエッチングレートが前記基板と異なるマスク層を形成する工程と、該基板内に形成する該凹型レンズの凹部中心に対応する該マスク層の箇所に開口を形成する工程と、
前記マスク層を介して前記所定種類のエッチャントを用いてウエットエッチングする工程と、
該基板表面と該マスク層との密着状態を制御する工程を前記マスク層を形成する工程および／あるいは前記ウエットエッチング工程において含み、前記凹型レンズの曲面を規定する非球面の凹部を前記基板に形成することを特徴とする凹型レンズの製造方法である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
（実施例１の説明）
被加工基板１として石英基板１ａ、エッチャントをフッ化水素酸、マスク層２としてクロム層２ａ、エッチャントへの添加剤としてクロムウエットエッチング液を用いて、以下のプロセスにて、凹型レンズを作製した。図２に示す製造プロセスのフローに沿って作製した。
（１）基板洗浄
石英基板１ａを公知の手法にてキャロス洗浄し、続いてエキシマレーザを基板に照射して石英基板１ａ表面上の有機物を酸化、除去して石英基板１ａを清浄化する。
（２）マスク層の成膜
次に前工程の基板洗浄と連続して表面清浄のまま、インラインスパッタリング装置にて、クロム層を石英基板１ａ上に成膜する。クロム層の成膜条件は、成膜パワーである供給電力としてＤＣ電力を１３００Ｗ、スパッタリング装置のガス圧力を２．１×１０−１Ｐａ、Ａｒガス供給量を１０ｓｃｃｍとし、クロムの成膜量は６０ｎｍである。
（３）ピンホール（開口部）形成
石英基板１ａに所定サイズの開口径を作成するためにフォトリソグラフィを行った。クロム層２ａを成膜した石英基板１ａにフォトレジストをスピンコートし、プリベーク、ステッパーによる露光、現像を行い、フォトレジスト層３にピンホールを作製した。その後、クロム層２ａをピンホールを介してエッチングすることにより、クロム層２ａに石英基板１ａのエッチング用のピンホールを作製した。さらにフォトレジスト層３がフッ化水素酸（ＨＦ）に耐えられるように１００℃の窒素ガスオーブンにて２時間、フォトレジスト層３のポストベークを行った。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
（実施例２の説明）
加工基板１として石英基板１ａ、エッチャントとしてフッ化水素酸、マスク層２としてＩＴＯ膜２ｂ、エッチャントへの添加剤としてＩＴＯ剥離液を用いて、以下のプロセスにて、石英基板１ａ内に凹型レンズを作成した。
（１）基板洗浄
石英基板１ａを公知の手法にてキャロス洗浄し、続いてエキシマレーザを照射して石英基板１ａ表面上の有機物を酸化、除去して石英基板１ａ表面を清浄化する。
（２）マスク層の成膜
次に前工程の基板洗浄と連続して表面清浄のまま、インラインスパッタリング装置にて、ＩＴＯ膜を石英基板１ａ表面に成膜する。ＩＴＯ膜の成膜条件は、成膜パワーである供給電力としてＤＣ電力を１１００Ｗ、スパッタリング装置のガス圧力を４．０×１０−４Ｐａ、Ａｒガス供給量４０ｓｃｃｍ、酸素ガス供給量５ｓｃｃｍとし、ＩＴＯ膜の成膜量は１００ｎｍである。
（３）ピンホール（開口部）形成
石英基板１ａに所定サイズの開口径を作成するためにフォトリソグラフィを行った。ＩＴＯ成膜した石英基板１ａにフォトレジストをスピンコートし、プリベーク、ステッパーによる露光、現像を行い、フォトレジスト層３にピンホールを作製した。その後、ＩＴＯ膜２ｂをピンホールを介してエッチングすることにより、ＩＴＯ膜２ｂに石英基板１ａのエッチング用のピンホールを作製した。さらにフォトレジスト層３がフッ化水素酸（ＨＦ）に耐えられるように１００℃窒素ガスオーブンにて２時間、フォトレジスト層のポストベークを行った。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
（４）ウエットエッチング処理
マスク層であるＩＴＯ膜２ｂにピンホールを形成した石英基板１ａをウエットエッチングして、非球面形状を有する凹部５を形成する。使用するエッチャントは、フッ化水素酸と、ＩＴＯ膜剥離液と純水の３種混合溶液である。ＩＴＯ膜剥離液は、塩酸（１８重量％）を主成分とする塩酸と純水の混合液であり、ＩＴＯ膜２ｂのウエットエッチング水溶液である。全溶液に対してフッ化水素酸の濃度を５重量％、ＩＴＯ膜剥離液の濃度を２重量％とした。この溶液中に石英基板１ａを浸漬することでウエットエッチングを行った。エッチング加工時間は６０分で、加工終了後にリンスおよび乾燥させてウエットエッチングを終了した。
（５）マスク層剥離
石英基板１ａ表面上のフォトレジスト層３を、アッシングにて剥離する。石英基板１ａをアッシング装置のチャンバー内に載置し、４．０×１０−４Ｔｏｒｒまで排気し、その後電極パワーを１２５０Ｗ、酸素ガス供給量を１００ｓｃｃｍとして１分間アッシングを行い、残存していたフォトレジスト層３を石英基板１ａ表面から除去した。
その後、ＩＴＯ膜剥離液に石英基板１ａを浸漬し、石英基板１ａの表面から残存していたＩＴＯ膜２ｂを除去した後に、リンスおよび乾燥させて凹型レンズの製作を終了した。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
（実施例３の説明）
被加工基板１として石英基板１ａ、エッチャントとしてフッ化水素酸、マスク層２として有機材料であるＰＭＭＡ層２ｃ、エッチャントへの添加剤に塩酸を用いて、以下のプロセスにて、凹型レンズを作成した。
（１）基板洗浄
石英基板を公知の手法にてキャロス洗浄し、続いてエキシマレーザを基板に照射して基板表面上の有機物を酸化、除去して基板を清浄化する。
（２）マスク層の成膜
次に前工程の基板洗浄と連続して表面清浄のまま、スピンコート法によりＰＭＭＡ層２ｃを石英基板１ａ上に成膜する。ＰＭＭＡ層２ｃの成膜条件は、回転数２０００ｒｐｍで成膜量は１５０ｎｍである。
（３）ピンホール（開口部）形成
石英基板１ａに所定サイズの開口径（ピンホール）を作成するためにフォトリソグラフィを行った。ＰＭＭＡ層２ｃを成膜した石英基板１ａにフォトレジストをスピンコートし、１００℃窒素ガスオーブンによるプリベーク、ステッパーによる露光、現像装置による現像を行い、フォトレジスト層３にピンホールを作製した。その後、ＰＭＭＡ層２ｃをピンホールを介してエッチングすることにより、ＰＭＭＡ層２ｃに石英基板１ａのエッチング用ピンホールを作製した。さらにフォトレジスト層３がフッ化水素酸（ＨＦ）に耐えられるように１００℃窒素ガスオーブンにて２時間、フォトレジスト層のポストベークを行った。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
（実施例４の説明）
光導波路コア・クラッド構造を基板内の所要部分に形成しかつ凹型レンズを当該コア・クラッド構造の光導入部分に形成する被加工基板１を石英基板１ａ、エッチャントをフッ化水素酸、マスク層２をクロム層２ａ、エッチャントへの添加剤としてクロムウエットエッチング液を用いて、以下のプロセスにて、凹型レンズを有する光導波路コア・クラッド構造を作成した。図示しない光導波路コア・クラッド構造を省略した凹型レンズの製造プロセスは、図２に示す製造プロセスと同一である。
（１）基板洗浄
光導波路コア・クラッド構造を下部の積層基板内に形成した上層部分の石英基板１ａを公知の手法にてキャロス洗浄し、続いてエキシマレーザを基板に照射して石英基板１ａ表面上の有機物を酸化、除去して石英基板１ａ表面を清浄化する。
（２）マスク層の成膜
次に前工程の基板洗浄と連続して表面清浄のまま、インラインスパッタリング装置にて、クロム層２ａを石英基板１ａ表面上に成膜する。クロム層２ａの成膜条件は、成膜パワーである供給電力としてＤＣ電力２５００Ｗ、スパッタリング装置のガス圧力を２．１×１０−１Ｐａ、Ａｒガス供給量を１０ｓｃｃｍとし、クロムの成膜量は５０ｎｍである。
（３）ピンホール作製
被加工基板１に所定サイズの開口径を作成するためにフォトリソグラフィを行った。クロム成膜した石英基板１ａにフォトレジストをスピンコートし、プリベーク、ステッパーによる露光、周知の現像装置による現像を行い、フォトレジスト層３にピンホールを作製した。その後、クロム層２ａをピンホールを介してエッチングすることにより、クロム層２ａに石英基板１ａのエッチング用のピンホールを作製した。さらにフォトレジスト層３がフッ化水素酸（ＨＦ）に耐えられるように１００℃窒素ガスオーブンにて２時間、フォトレジスト層３のポストベークを行った。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
(実施例５の説明)
マイクロリアクターミキサー構造を基板内の所要部分に形成しかつマイクロレンズを当該マイクロリアクターミキサー構造の光導入部分に形成する被加工基板１を石英基板１ａ、エッチャントをフッ化水素酸、マスク層２をクロム層２ａ、エッチャントへの添加剤としてクロムウエットエッチング液を用いて、以下のプロセスにて、マイクロリアクターミキサーに配置された凹型レンズを作成した。
（１）基板洗浄
石英基板１ａを公知の手法にてキャロス洗浄し、続いてエキシマレーザを表面に照射して石英基板１ａ基板表面上の有機物を酸化、除去して石英基板１ａ表面を清浄化する。
（２）マスク層の成膜
次に前工程の基板洗浄と連続して表面清浄のまま、インラインスパッタリング装置にて、クロム層２ａを石英基板１ａ表面上に成膜する。クロム層２ａの成膜条件は、成膜パワーである供給電力としてＤＣ電力を３０００Ｗ、スパッタリング装置のガス圧力を２．１×１０−１Ｐａ、Ａｒガス供給量１０ｓｃｃｍとし、クロムの成膜量は４０ｎｍである。
（３）ピンホール（開口部）形成
石英基板１ａに所定サイズの開口径（ピンホール）を形成するためにフォトリソグラフィを行った。クロム層２ａを成膜した石英基板１ａにフォトレジストをスピンコートし、１００℃窒素ガスオーブンによるプリベーク、ステッパーによる露光、現像装置による現像を行い、フォトレジスト層３にピンホールを形成した。その後、クロム層２ａをピンホールを介してエッチングすることにより、クロム層２ａに石英基板１ａのエッチング用のピンホールを形成した。さらにフォトレジスト層３がフッ化水素酸（ＨＦ）に耐えられるように１００℃窒素ガスオーブンにて２時間、フォトレジスト層３のポストベークを行った。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
実施例６〜８に、マスク層の形成条件やエッチャントの濃度等エッチング条件を変化させた場合の本発明の実施例を示す。
被加工基板１を石英基板１ａ、マスク層２をクロム層２ａ、エッチャントをフッ化水素酸（ＨＦ）、添加剤としてのクロムウエットエッチング液をＨＹ液として、以下の実験を行った。
クロム層２ａの形成は、周知のスパッタリング装置により、石英基板１ａの表面にクロム層２ａを形成する。なお石英基板１ａは一定条件下で加熱されている。スパッタリング装置の成膜パワーとしての供給電力、チャンバー内のガス圧力、クロム層２ａの厚さ、エッチャントのＨＦ濃度、クロムウエットエッチング液である添加剤ＨＹ濃度の諸条件を変化させた場合の凹型レンズの凹部の石英基板１ａ表面の平面方向のエッチング量（Ｘ）と深さ方向のエッチング量（Ｙ）とを測定しＸ／Ｙ比を求めた結果を図３〜図５に示す。
Ｘ／Ｙ比の値が１を超えると浅いナベ形状の非球面の曲面の度合いが大きいこと、すなわち異方性のエッチングによる効果が大きいことを示す。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
(実施例７の説明)
図４（ａ）、（ｂ）は、成膜パワーを２０００Ｗと一定にして、ＨＹ濃度を主に変化させた場合のＸ／Ｙ比を求めた結果である。ＨＹ添加濃度が高くなると、Ｘ／Ｙ比が大きくなり、より非球面の凹型レンズの凹部形成が行われる傾向が大であることがわかる。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
（実施例８の説明）
図５（ａ）、（ｂ）は、ＨＹ濃度を２％と一定にして、成膜パワーとＨＦ濃度を変化させた場合のＸ／Ｙ比を求めた結果を示す。成膜パワーが低いとＸ／Ｙ比が大きくなり、より非球面の凹型レンズの凹部形成が行われる傾向が大であることがわかる。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
凹型レンズの凹部を形成する基板上に、所定種類のエッチャントに対するエッチングレートが前記基板と異なるマスク層を形成する工程と、該基板内に形成する該凹型レンズの凹部中心に対応する該マスク層の箇所に開口を形成する工程と、
前記マスク層を介して前記所定種類のエッチャントを用いてウエットエッチングする工程と、
該基板表面と該マスク層との密着状態を制御する工程を前記マスク層を形成する工程および／あるいは前記ウエットエッチング工程において含み、前記凹型レンズの曲面を規定する非球面の凹部を前記基板に形成することを特徴とする凹型レンズの製造方法。
【請求項２】
前記ウエットエッチングにおけるマスク層の成膜条件を調整選択して、前記基板表面と前記マスク層との密着状態を制御することにより、前記基板表面の平面方向へのエッチャントの浸透を制御して、ウエットエッチング方向を前記基板の深さ方向よりも該基板表面の平面方向寄りに大きい、異方性のエッチングとすることで、非球面の凹部を前記基板に形成することを特徴とする請求項１に記載の凹型レンズの製造方法。
【請求項３】
前記ウエットエッチングにおける前記基板の材料が反応するエッチャントに、前記マスク層の材料が反応する物質を添加混合することにより、前記基板表面と前記マスク層との密着状態を制御することにより、前記基板表面の平面方向へのエッチャントの浸透を制御して、ウエットエッチングの方向を前記基板の深さ方向よりも該基板表面の平面方向寄りに大きい、異方性のエッチングとすることで、非球面の凹部を前記基板に形成することを特徴とする請求項１に記載の凹型レンズの製造方法。
【請求項４】
前記ウエットエッチングにおける前記マスク層の成膜条件を調整選択して、前記基板表面と前記マスク層との密着状態を制御するとともに、前記ウエットエッチングにおける前記基板の材料が反応するエッチャントに、前記マスク層の材料が反応する物質を添加混合することにより、前記基板表面とマスク層との密着状態を制御することにより、前記基板表面の平面方向へのエッチャントの浸透を制御して、ウエットエッチングの方向を前記基板の深さ方向よりも該基板表面の平面方向寄りに大きい、異方性のエッチングとすることで、非球面の凹部を前記基板に形成することを特徴とする請求項１に記載の凹型レンズの製造方法。
【請求項５】
前記基板は、透明基板からなり、前記凹部内に前記透明基板よりも屈折率が大きい透明媒質を入れる工程を更に備えたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一つに記載の凹型レンズの製造方法。
【請求項６】
前記マスク層は、クロム、ＩＴＯ、または耐フッ酸性有機膜からなることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の凹型レンズの製造方法。
【請求項７】
前記マスク層を形成する工程の該基板表面と該マスク層との密着状態を制御する工程が、該マスク層がスパッタリングにより形成され、該マスク層の成膜条件が少なくとも成膜パワーの供給電力としてのＤＣ電力、スパッタリングのガス圧力のパラメータを含み、
前記凹型レンズの曲面を規定する非球面の凹部が、前記マスク層開口部端部からの前記基板表面の平面方向のエッチング量Ｘと深さ方向のエッチング量ＹとのＸ／Ｙ比が１を超える形状であることを特徴とする請求項１に記載の凹型レンズの製造方法。
【請求項８】
前記マスク層を形成する工程の該基板表面と該マスク層との密着状態を制御する工程が、該マスク層がスパッタリングにより形成され、該マスク層の成膜条件が少なくとも成膜パワーの供給電力としてのＤＣ電力、スパッタリングのガス圧力のパラメータを含み、
前記凹型レンズの曲面を規定する非球面の凹部が、前記マスク層開口部端部からの前記基板表面の平面方向のエッチング量Ｘと深さ方向のエッチング量ＹとのＸ／Ｙ比が１を超える形状である凹型レンズの製造方法であって、
前記基板を石英、前記マスク層をクロム層とし、少なくとも前記成膜パワーの供給電力としてのＤＣ電力を７００Ｗ〜２０００Ｗの条件範囲内で前記基板と前記マスク層の密着度合を調整し、前記エッチャントとしてのフッ化水素酸濃度を１０％〜２０％、前記マスク層の材料が反応する物質を０％とする条件範囲内で前記基板と前記マスク層をエッチングして、前記Ｘ／Ｙ比を１．１６〜１．３４の範囲とする前記凹型レンズを形成することを特徴とする請求項２に記載の凹型レンズの製造方法。
【請求項９】
前記マスク層を形成する工程の該基板表面と該マスク層との密着状態を制御する工程が、該マスク層がスパッタリングにより形成され、該マスク層の成膜条件が少なくとも成膜パワーの供給電力としてのＤＣ電力、スパッタリングのガス圧力のパラメータを含み、
前記凹型レンズの曲面を規定する非球面の凹部が、前記マスク層開口部端部からの前記基板表面の平面方向のエッチング量Ｘと深さ方向のエッチング量ＹとのＸ／Ｙ比が１を超える形状である凹型レンズの製造方法であって、
前記基板を石英、前記マスク層をクロム層とし、少なくとも前記成膜パワーの供給電力としてのＤＣ電力を２０００Ｗの条件で前記基板と前記マスク層の密着度合を調整し、前記エッチャントとしてのフッ化水素酸の濃度を１０％〜２０％、前記マスク層の材料が反応する物質としての混酸濃度を０．０２％〜６％とする条件範囲内で前記基板と前記マスク層をエッチングして、前記Ｘ／Ｙ比を１．１７〜１．４２の範囲とする前記凹型レンズを形成することを特徴とする請求項４に記載の凹型レンズの製造方法。
【請求項１０】
前記マスク層を形成する工程の該基板表面と該マスク層との密着状態を制御する工程が、該マスク層がスパッタリングにより形成され、該マスク層の成膜条件が少なくとも成膜パワーの供給電力としてのＤＣ電力、スパッタリングのガス圧力のパラメータを含み、
前記凹型レンズの曲面を規定する非球面の凹部が、前記マスク層開口部端部からの前記基板表面の平面方向のエッチング量Ｘと深さ方向のエッチング量ＹとのＸ／Ｙ比が１を超える形状である凹型レンズの製造方法であって、
前記基板を石英、前記マスク層をクロム層とし、少なくとも前記成膜パワーの供給電力としてのＤＣ電力を１００Ｗ〜３５００Ｗの条件範囲内で前記基板と前記マスク層の密着度合を調整し、前記エッチャントとしてのフッ化水素酸濃度を５％〜２５％、前記マスク層の材料が反応する物質としての混酸濃度を２％で一定とする条件範囲内で前記基板と前記マスク層をエッチングして、前記Ｘ／Ｙ比を１．２５〜１．６１の範囲とする前記凹型レンズを形成することを特徴とする請求項４に記載の凹型レンズの製造方法。
【請求項１１】
前記基板上に前記凹型レンズがアレイ状に複数形成されたことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の凹型レンズの製造方法。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の凹型レンズの製造方法により製造される凹型レンズ。