(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１枚の石英ガラス基板からなる透明基板の直上に、ＧｅＯ2、Ｐ2Ｏ5及びＢ2Ｏ3のうち少なくとも１種類の添加物を含むＳｉＯ2からなる透明膜を形成し、この透明膜にフォトリソグラフィにより円板状のレジストパターンを形成した後、レジストパターンをもとに、上記透明膜より深いエッチングを上記透明基板と上記透明膜に施して、上記透明基板と上記透明膜からなる円板状の突起を形成し、しかるのち上記円板状の突起に熱処理を施して上記透明膜のみを変形させることにより、上記円板状の突起に、透明膜からなる半円球のマイクロレンズを形成することを特徴とするマイクロレンズの製造方法。
【請求項２】
上記エッチングが反応ガスを用いたドライエッチングである請求項１に記載のマイクロレンズの製造方法。
【請求項３】
１枚の石英ガラス基板からなる透明基板の直上に、ＳｉＯ2にＧｅＯ2を添加した透明膜を形成し、この透明膜にフォトリソグラフィにより円板状のレジストパターンを形成した後、レジストパターンをもとに、上記透明膜より深いエッチングを上記透明基板と上記透明膜に施して、上記透明基板と上記透明膜からなる円板状の突起を形成し、しかるのち数１式及び数２式
【数１】
Ｔ≧１４８０−１０σ
【数２】
Ｔ≦１５８０−１０σ
（但し、Ｔは温度（℃）、σはＧｅＯ2濃度（ｍｏｌ％））
を満足する熱処理領域で上記円板状の突起に熱処理を施して上記透明膜のみを変形させることにより、上記円板状の突起に、透明膜からなる半円球のマイクロレンズを形成することを特徴とするマイクロレンズの製造方法。
【請求項４】
上記熱処理領域は、数１式及び数３式
【数３】
Ｔ≦１５３０−１０σ
を満足する請求項３に記載のマイクロレンズの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レンズの製造方法に関し、特にマイクロレンズの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、光インターコネクション等に用いられる面発光レーザや面型のフォトダイオードと光とを効率よく結合させるための面型のマイクロレンズの開発が行われている。
【０００３】
図３（ａ）〜（ｃ）は従来のマイクロレンズの製造方法を示す工程図である。
【０００４】
ガラス基板１上にフォトレジスト膜２を形成し（図３（ａ））、フォトレジスト膜２をフォトリソグラフィによって球面状のレジストパターン３に形成する  （図３（ｂ））。
【０００５】
球面状のレジストパターン３上からドライエッチング法によって下側のガラス基板１の表面を加工する。この表面加工を施す際にレジストパターン３の薄い部分は深く、厚い部分は浅くエッチングされるため、球面状のレジストパターン３がガラスエッチング形状に反映され、表面凸状のマイクロレンズ４が形成される（図３（ｃ））。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図３（ａ）〜（ｃ）に示した従来技術では、球面状のレジストパターン３を形成することが難しい上、深さ方向のエッチング量のばらつきによりレジストパターン３の球面形状をそのまま下地のガラス基板１に再現性よく転写することができなかった。
【０００７】
このため、マイクロレンズ４の曲率が変化することにより焦点ズレが発生することがあった。また、球面にはエッチング後に荒れが残りやすく、散乱による透過損失が大きくなるという問題があった。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、同一球面形状で低損失のマイクロレンズが再現性よく得られるマイクロレンズの製造方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明のマイクロレンズの製造方法は、１枚の石英ガラス基板からなる透明基板の直上に、ＧｅＯ2、Ｐ2Ｏ5及びＢ2Ｏ3のうち少なくとも１種類の添加物を含むＳｉＯ2からなる透明膜を形成し、この透明膜にフォトリソグラフィにより円板状のレジストパターンを形成した後、レジストパターンをもとに、透明膜より深いエッチングを透明基板と透明膜に施して、透明基板と透明膜からなる円板状の突起を形成し、しかるのち円板状の突起に熱処理を施して透明膜のみを変形させることにより、円板状の突起に、透明膜からなる半円球のマイクロレンズを形成するものである。
【００１０】
上記構成に加え本発明のマイクロレンズの製造方法は、エッチングが反応ガスを用いたドライエッチングであるのが好ましい。
【００１３】
本発明のマイクロレンズの製造方法は、１枚の石英ガラス基板からなる透明基板の直上に、ＳｉＯ2にＧｅＯ2を添加した透明膜を形成し、この透明膜にフォトリソグラフィにより円板状のレジストパターンを形成した後、レジストパターンをもとに、透明膜より深いエッチングを透明基板と透明膜に施して、透明基板と透明膜からなる円板状の突起を形成し、しかるのち数１式及び数２式
【００１４】
【数１】
Ｔ≧１４８０−１０σ
【００１５】
【数２】
Ｔ≦１５８０−１０σ
（但し、Ｔは温度（℃）、σはＧｅＯ2濃度（ｍｏｌ％））
を満足する熱処理領域（直線Ｌ１と直線Ｌ２とで挟まれる領域）で円板状の突起に熱処理を施して上記透明膜のみを変形させることにより、円板状の突起に、透明膜からなる半円球のマイクロレンズを形成するものである。
【００１６】
上記構成に加え本発明のマイクロレンズの製造方法は、熱処理領域は数１式及び数３式
【００１７】
【数３】
Ｔ≦１５３０−１０σ
を満足するのが好ましい。
【００１８】
ここで、本発明で用いられる透明基板としてのガラス基板上に形成される透明膜の体積、表面張力、基板との濡れ性によって球面形状が決定される。このため、フォトレジスト膜の形状が球面の形状に影響することはない。また、透明膜の材料を溶融して球面を得るため、球面にエッチングによる荒れが残ることは無く、損失の低いマイクロレンズが得られる。
【００１９】
また、エッチングに加工精度の高い反応性ガスを用いたドライエッチング法を用い、エッチングの深さが透明膜の厚さより深くなるようにすることにより、突起の高さを一定にすることができ、その結果、突起の体積変動が抑えられ、熱処理後のマイクロレンズのサイズが均一となる。このことから、焦点距離のロット間及び面内ばらつきも減少し、製品歩留まりが向上する。
【００２０】
さらに、本発明によれば、透明膜を軟化させてマイクロレンズを形成するので、球面の荒れがほとんど存在しない。このため、透過率の高いマイクロレンズが得られる。
【００２１】
本発明によれば、透明基板として石英基板を用い、透明膜としてＧｅＯ2、Ｐ2Ｏ5及びＢ2Ｏ3のうち少なくとも１種類の添加物を含むＳｉＯ2を用いるため、温度変化に対する光学特性の変動の少ないマイクロレンズが得られる。
【００２２】
透明膜として、ＧｅＯ2 を添加したＳｉＯ2 を用い、熱処理温度を数１式及び数２式で示される熱処理領域で行うことにより、同一球面形状のマイクロレンズを再現性よく得ることができる。
【００２３】
ここで、図２はＳｉＯ2 −ＧｅＯ2 ガラス中のＧｅＯ2 濃度と突起が球面形状になる温度（熱処理温度）との関係を示す図であり、横軸がＧｅＯ2 濃度軸を示し、縦軸が熱処理温度軸を示す。
【００２４】
同図よりＧｅＯ2 濃度に対して球面形状となる温度の領域がリニアに低下していることが分かる。この熱処理領域（直線Ｌ１と直線Ｌ２とで挟まれる領域）は数１式で表される領域と数２式で表される領域とが重畳した領域である。
【００２５】
数１式で表される領域は突起が軟化するのに必要な条件を表し、数２式で表される領域は半球状のマイクロレンズの形状が崩れるのを避けるのに必要な条件を表している。尚、数１式及び数３式を満足する領域（直線Ｌ１と直線Ｌ３とで挟まれる領域）は半球状のマイクロレンズの形状が崩れるのを避けると共に突起の流動性が保持されるのに最適な条件を表しているので、数１式及び数３式で表される熱処理領域を用いるのが好ましい。
【００２６】
以上において、数１式及び数２式を満足する熱処理領域か、あるいは数１式及び数３式を満足する熱処理領域で熱処理を行うことにより、多数の同一球面形状のマイクロレンズが同時に得られる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００２８】
図１（ａ）〜（ｄ）は本発明のマイクロレンズの製造方法の一実施の形態を示す工程図である。
【００２９】
透明基板としての石英ガラス基板（例えば直径１０１．６ｍｍ「４インチ」の石英ガラス基板）１０上にＲＦスパッタリング法により、透明膜としてのＳｉＯ2 −ＧｅＯ2 ガラス膜（ＧｅＯ2 濃度２０ｍｏｌ％、厚さｔが約３．８μｍ）１１を形成する（図１（ａ））。
【００３０】
ＳｉＯ2 −ＧｅＯ2 ガラス膜１１上にフォトリソグラフィにより円形状のレジストパターン（直径約８μｍ）１２を形成する（図（ｂ））。
【００３１】
レジストパターン１２をもとに、ＳｉＯ2−ＧｅＯ2ガラス膜１１の厚さｔ以上のエッチング深さｄ（例えば約４．５μｍ）でＣＨＦ3ガスを用いた反応性イオンエッチングを施して、石英ガラス基板１０の一部分である円板状の突起１３ａとＳｉＯ2−ＧｅＯ2ガラス膜１１の一部分である円板状の突起１３ｂとで構成された円板状の突起（高さｈが約３．８μｍ、直径が約８μｍ）１３を形成する（図１（ｃ））。
【００３２】
石英ガラス基板１０ごと数２式より与えられた温度１２８０℃以上の温度（例えば１３００℃）で熱処理を行う。この熱処理の際の雰囲気は酸素とし、熱処理時間は３時間とする。この熱処理の結果、ＳｉＯ2−ＧｅＯ2ガラス膜１１の一部分である円板状の突起１３ｂは半径約４．０μｍの滑らかな表面の半球状のマイクロレンズ１４に変形する（図１（ｄ））。
【００３３】
石英ガラス基板１０の面内及び製作ロット間の半径ばらつきは４．０μｍ±０．１μｍが得られた。また、波長１．５５μｍの光と透過させることによるマイクロレンズ１４の損失は約０．１ｄＢ以下と低損失である。
【００３４】
ここで、熱処理雰囲気は酸素の他、窒素、ヘリウム、アルゴン等でも略同様の結果が得られた。また、熱処理時間は０．５時間に短縮しても同様の結果が得られる。
【００３５】
また、ＧｅＯ2 、Ｐ2 Ｏ5 、Ｂ2 Ｏ3 のいずれか少なくとも１種類の添加物を含む材料を用いても、熱処理温度を変えれば略同様の結果が得られる。
【００３６】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、次のような優れた効果を発揮する。
【００３７】
同一球面形状で低損失のマイクロレンズが再現性よく得られるマイクロレンズの製造方法の提供を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）〜（ｄ）は本発明のマイクロレンズの製造方法の一実施の形態を示す工程図である。
【図２】ＳｉＯ2 −ＧｅＯ2 ガラス中のＧｅＯ2 濃度と熱処理温度との関係を示す図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は従来のマイクロレンズの製造方法を示す工程図である。
【符号の説明】
１０  透明基板（石英ガラス基板）
１１  透明膜（ＳｉＯ2 −ＧｅＯ2 ガラス膜）
１２  レジストパターン
１３  突起
１４  マイクロレンズ
【図１】
0004361186.tif 000002
【図２】
0004361186.tif 000003
【図３】
0004361186.tif 000004