(57)【特許請求の範囲】
【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、
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と、
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微小レンズの製造方法。
【請求項２】
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、
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又は２記載の微小レンズの製造方法。
【請求項４】
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又は２記載の微小レンズの製造方法。
【請求項５】
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４のいずれかに記載の微小レンズの製造方法。
【請求項６】
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７】
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６記載の微小レンズの製造方法。
【請求項８】
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７のいずれかに記載の微小レンズの製造方法。
【請求項９】
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８のいずれかに記載の微小レンズの製造方法。
【請求項１０】
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、
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と、
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微小レンズアレイの製造方法。
【請求項１１】
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、
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微小レンズアレイの製造方法。
【請求項１２】
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１０又は１１記載の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１０又は１１記載の微小レンズアレイの製造方法。
【請求項１４】
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１０乃至１３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１５】
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１０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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、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。
【０００２】
【従来の技術】
現在、例えば光磁気記録やコンパクトデ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。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
近年、光記録の密度向上等に伴い、更に小さな微小レンズが要求されるようになってきた。
【０００４】
しかしながら、前述した従来のレンズの製造方法では、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。
【０００５】
このような事情は、直径数ｍｍのレンズのみならず、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。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、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。
【０００７】
また、本発明は、直径１ｍｍ以下の微小レ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。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、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。
【０００９】
この第１の態様では、基板に凹部を形成し、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。
【００１０】
本発明の第２の態様による微小レンズの製造方法は、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。
【００１１】
この第２の態様は、前記第１の態様の具体例であり、凹部の形成にエッチングを採用した例である。
【００１２】
本発明の第３の態様による微小レンズの製造方法は、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。
【００１３】
この第３の態様は、前記第１の態様の具体例であり、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得ることができる。
【００１４】
本発明の第４の態様による微小レンズの製造方法は、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。
【００１５】
この第４の態様は、前記第１乃至第３の態様の具体例であり、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。
【００１６】
本発明の第５の態様による微小レンズの製造方法は、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。
【００１７】
この第５の態様は、前記第１乃至第４の態様の具体例であり、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。
【００１８】
本発明の第６の態様による微小レンズの製造方法は、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。
【００１９】
この第６の態様は、前記第１乃至第４の態様の具体例であり、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。
【００２０】
なお、この第６の態様のように基板を溶出する場合を除き、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。
【００２１】
本発明の第７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。
【００２２】
この第７の態様によれば、基本的には前述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。
【００２３】
本発明の第８の態様による微小レンズの製造方法は、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。
【００２４】
この第８の態様は、前記第７の態様の具体例であり、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。
【００２５】
本発明の第９の態様による微小レンズの製造方法は、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。
【００２６】
この第９の態様は、基板材料の例としてシ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。
【００２７】
本発明の第１０の態様による微小レンズの製造方法は、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。
【００２８】
この第１０の態様はレンズ材料の例を挙げたものであるが、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。
【００２９】
本発明の第１１の態様による微小レンズは、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。
【００３０】
この第１１の態様による微小レンズは、前記第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。
【００３１】
本発明の第１２の態様による微小レンズアレイの製造方法は、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。
【００３２】
この第１２の態様によれば、前記第１の態様の場合と同様に、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。
【００３３】
本発明の第１３の態様による微小レンズアレイの製造方法は、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。
【００３４】
この第１３の態様は、前記第１２の態様の具体例であり、凹部の形成にエッチングを採用した例である。
【００３５】
本発明の第１４の態様による微小レンズアレイの製造方法は、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。
【００３６】
この第１４の態様は、前記第１２の態様の具体例であり、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。
【００３７】
本発明の第１５の態様による微小レンズアレイの製造方法は、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。
【００３８】
この第１５の態様は、前記第１２乃至第１４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。
【００３９】
本発明の第１６の態様による微小レンズアレイの製造方法は、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。
【００４０】
この第１６の態様は、前記第１２乃至第１４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。
【００４１】
なお、この第１６の態様のように基板を溶出する場合を除き、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。
【００４２】
本発明の第１７の態様による微小レンズアレイの製造方法は、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。
【００４３】
この第１７の態様は、基板材料の例として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。
【００４４】
本発明の第１８の態様による微小レンズアレイの製造方法は、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。
【００４５】
この第１８の態様はレンズアレイ材料の例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。
【００４６】
本発明の第１９の態様による微小レンズアレイは、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。
【００４７】
この第１９の態様による微小レンズアレイは、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。
【００４８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による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について、図面を参照して説明する。
【００４９】
（第１の実施の形態）
まず、本発明の第１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。
【００５０】
図１は本実施の形態による微小レンズの製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。
【００５１】
第１の材料としてのシリコン（Ｓｉ）からなる基板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））。
【００５２】
次に、フッ酸−硝酸系のエッチング液により、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。
【００５３】
その後、Ｃｒ膜２を除去する（図１（ｅ）（ｆ））。
【００５４】
本実施の形態では、以上の工程が、図１（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。
【００５５】
その後、選択的に溶出可能な第３の材料としての燐酸珪素ガラス（Phospo Silicate Glass：ＰＳＧ）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。
【００５６】
次に、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））。
【００５７】
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、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。
【００５８】
最後に、図２（ｃ）（ｄ）に示す状態の基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。
【００５９】
この製造方法では、Ｃｒ膜２の円形の開口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。
【００６０】
なお、図１に示す例では、基板１に凹部１ａ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。
【００６１】
本実施の形態によれば、前述したようにして微小レンズ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。
【００６２】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２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。
【００６３】
図３は、本実施の形態による微小レンズの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。
【００６４】
本実施の形態では、まず、前記第１の実施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。
【００６５】
次に、前記ＰＳＧ薄膜３を形成することなく、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））。
【００６６】
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、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。
【００６７】
最後に、図３（ｅ）（ｆ）に示す状態の基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。
【００６８】
本実施の形態によっても、前記第１の実施の形態と同様の利点が得られる。
【００６９】
（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３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。
【００７０】
図４は本実施の形態による微小レンズの製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。
【００７１】
本実施の形態では、まず、前記第１の実施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。
【００７２】
次に、この状態の基板１に対して、フォト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。
【００７３】
次に、第２の材料（レンズ材料）としての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１４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。
【００７４】
次に、ＳｒＴｉＯ3膜１４を、フォトリソグラフィーと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、ＳｒＴｉＯ3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１４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。
【００７５】
その後、図５（ａ）（ｂ）に示す状態の基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。
【００７６】
微小レンズ１４ｂの使用時には、図５（ｃ）（ｄ）に示す構造体から、個々の微小レンズ１４ｂを分離する。
【００７７】
次に、図５（ｃ）（ｄ）に示す構造体から、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。
【００７８】
まず、図５（ｃ）（ｄ）に示す構造体の両面に、紫外線硬化型等の粘着テープ２１，２２を張り付ける（図６（ａ））。
【００７９】
図６（ａ）に示す状態の構造体をダイシング装置にセットし、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））。
【００８０】
次に、微小レンズ１４ｂを含むＳｒＴｉＯ3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））。
【００８１】
本実施の形態によれば、前述した第１の実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。
【００８２】
（第４の実施の形態）
次に、本実施の形態の第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。
【００８３】
図７は本実施の形態による微小レンズアレ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。
【００８４】
本実施の形態では、まず、前記第１の実施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。
【００８５】
次に、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））。
【００８６】
最後に、図７（ｃ）（ｄ）に示す状態の基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。
【００８７】
本実施の形態によれば、前述した第１の実施の形態と同様に、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。
【００８８】
（第５の実施の形態）
次に、本実施の形態の第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。
【００８９】
図９は本実施の形態による微小レンズアレ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。
【００９０】
本実施の形態では、まず、前記第１の実施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。
【００９１】
次に、前記ＰＳＧ薄膜３を形成することなく、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））。
【００９２】
最後に、図９（ｂ）に示す状態の基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。
【００９３】
本実施の形態によれば、前述した第１の実施の形態と同様に、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。
【００９４】
以上、本実施の形態の各実施の形態について説明したが、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。
【００９５】
例えば、前述した実施の形態では、微小レ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。
【００９６】
また、前述した実施の形態では、凹部１ａ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。
【００９７】
さらに、前述した実施の形態では、基板と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。
【００９８】
以上のようにして形成された微小レンズ及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 Immersion 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。
【００９９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、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。
【０１００】
また、本発明によれば、直径１ｍｍ以下の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。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態による微小レンズの製造方法の工程を示す概略図である。
【図２】図１に示す工程に引き続く工程を示す概略図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態による微小レンズの製造方法の工程を示す概略図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態による微小レンズの製造方法の工程を示す概略図である。
【図５】図４に示す工程に引き続く工程を示す概略図である。
【図６】図５中の構造体から個々の微小レンズを分離する方法の各段階を示す概略断面図である。
【図７】本発明の第４の実施の形態による微小レンズアレイの製造方法の工程を示す概略図である。
【図８】図７に示す工程に引き続く工程を示す概略断面図である。
【図９】本発明の第５の実施の形態による微小レンズアレイの製造方法の工程を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１  シリコン基板
２  クロム膜
３  燐酸珪素ガラス
４  光学ガラス
５  微小レンズ
１４  アモルファスシリコン
１４ａ  梁部分
１４ｂ  微小レンズ部分（微小レンズ）
１４ｃ  支持部分
２５  微小レンズアレイ
２１，２２  紫外線硬化型粘着テープ
【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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