(57)【要約】【課題】マイクロレンズ作製工程における誤差によって生じる光軸のずれ量を、簡便かつ高精度で評価可能な方法を提供すること。【解決手段】本発明は、レンズとして機能するレンズ部と、当該レンズ部の外側に位置する外縁部とを有するマイクロレンズの評価方法に適用される。そして、半導体基板上に前記レンズ部を形成する際に、当該レンズ部の形成と同一のプロセスによって前記外縁部近傍に評価用のマークを形成し；前記外縁部の形成が完了した後に、前記マークと前記外縁部との位置関係を観察することで、当該マイクロレンズの作製精度を評価することを特徴とする。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レンズ部と、当該レンズ部の外側に位置する外縁部とを有するマイクロレンズの評価方法において、
半導体基板上に前記レンズ部を形成する際に、当該レンズ部の形成と同一のプロセスによって前記外縁部近傍に評価用のマークを形成し；
前記外縁部の形成が完了した後に、前記マークと前記外縁部との位置関係を観察することで、当該マイクロレンズの作製精度を評価することを特徴とするマイクロレンズの評価方法。
【請求項２】
前記マークは、前記外縁部の位置が許容範囲（寸法公差）より内側の（小さい）又は外側の（大きい）場合に当該外縁部と接触するように設けられていることを特徴とする請求項１に記載のマイクロレンズの評価方法。
【請求項３】
前記マークは、前記外縁部の位置の許容範囲（寸法公差）に対応し、前記外縁部が前記許容範囲（寸法公差）内の場合に当該マークと接触するように設けられていることを特徴とする請求項１に記載のマイクロレンズの評価方法。
【請求項４】
前記マークは所定の間隔をもって形成された一対のマーク要素からなり、これら一対のマーク要素の間隔が前記外縁部の位置の許容範囲（寸法公差）に対応し、前記外縁部が前記一対のマーク要素の間に位置する場合に正常と判定することを特徴とする請求項１に記載のマイクロレンズの評価方法。
【請求項５】
前記マークは、前記外縁部近傍に少なくとも２カ所に形成されることを特徴とする請求項１，２，３又は４に記載のマイクロレンズの評価方法。
【請求項６】
前記マークは、前記外縁部に沿って細長く連続的に形成されることを特徴とする請求項１，２，３又は４に記載のマイクロレンズの評価方法。
【請求項７】
前記マイクロレンズは搭載時に前記外縁部の一部を接点として位置決めされる構成であり、
前記マークは、前記接点となる位置の近傍に形成されることを特徴とする請求項１，２，３又は４に記載のマイクロレンズの評価方法。
【請求項８】
前記レンズ部及び前記マークは、同一のマスクを使用したフォトリソグラフィーとエッチング技術によって形成されることを特徴とする請求項１，２，３，４，５，６又は７に記載のマイクロレンズの評価方法。
【請求項９】
半導体基板に形成された断面Ｖ字状の溝に位置決め・実装されるマイクロレンズの評価方法において、
前記マイクロレンズは、レンズ部と当該レンズ部の外側に位置して前記溝の傾斜した内壁と接する外縁部とを有し、
半導体基板上に前記レンズ部を形成する際に、当該レンズ部の形成と同一のプロセスによって、前記外縁部の前記溝と接する位置近傍に評価用のマークを形成し；
前記外縁部の形成が完了した後に、前記マークと前記外縁部との位置関係を観察することで、当該マイクロレンズの作製精度を評価することを特徴とするマイクロレンズの評価方法。
【請求項１０】
前記マークは、前記外縁部の位置が許容範囲（寸法公差）より内側の（小さい）又は外側の（大きい）場合に当該外縁部と接触するように設けられていることを特徴とする請求項９に記載のマイクロレンズの評価方法。
【請求項１１】
前記マークは、前記外縁部の位置の許容範囲（寸法公差）に対応し、前記外縁部が前記許容範囲（寸法公差）内の場合に当該マークと接触するように設けられていることを特徴とする請求項９に記載のマイクロレンズの評価方法。
【請求項１２】
前記マークは所定の間隔をもって形成された一対のマーク要素からなり、これら一対のマーク要素の間隔が前記外縁部の位置の許容範囲（寸法公差）に対応し、前記外縁部が前記一対のマーク要素の間に位置する場合に正常と判定することを特徴とする請求項９に記載のマイクロレンズの評価方法。
【請求項１３】
前記レンズ部及び前記マークは、同一のマスクを使用したフォトリソグラフィーとエッチング技術によって形成されることを特徴とする請求項９，１０，１１又は１２に記載のマイクロレンズの評価方法。
【請求項１４】
レンズ部と、当該レンズ部の外側に位置する外縁部とを有するマイクロレンズの製造方法において、
半導体基板上にレンズ部をフォトリソグラフィーとエッチング技術によって形成し；
前記レンズ部を形成する工程の中で、前記外縁部が形成される領域の近傍に評価用のマークを形成し；
前記レンズ部及び前記マークの形成後に、前記外縁部を形成することによりマイクロレンズの外形形状を規定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１５】
前記マークは、前記外縁部の位置が許容範囲（寸法公差）より内側の（小さい）又は外側の（大きい）場合に当該外縁部と接触するように設けられていることを特徴とする請求項１４に記載のマイクロレンズの製造方法。
【請求項１６】
前記マークは、前記外縁部の位置の許容範囲（寸法公差）に対応し、前記外縁部が前記許容範囲（寸法公差）内の場合に当該マークと接触するように設けられていることを特徴とする請求項１４に記載のマイクロレンズの製造方法。
【請求項１７】
前記マークは所定の間隔をもって形成された一対のマーク要素からなり、これら一対のマーク要素の間隔が前記外縁部の位置の許容範囲（寸法公差）に対応し、
前記一対のマーク要素は、前記外縁部が前記許容範囲（寸法公差）内の場合にこれらの間に位置するように設けられていることを特徴とする請求項１４に記載のマイクロレンズの製造方法。
【請求項１８】
前記マークは、前記外縁部近傍に少なくとも２カ所に形成されることを特徴とする請求項１４，１５，１６又は１７に記載のマイクロレンズの製造方法。
【請求項１９】
前記マークは、前記外縁部に沿って細長く連続的に形成されることを特徴とする請求項１４，１５，１６又は１７に記載のマイクロレンズの製造方法。
【請求項２０】
前記マイクロレンズは、半導体基板上への搭載時に前記外縁部の一部を接点として位置決めされる構成であり、
前記マークは、前記接点となる位置の近傍に形成されることを特徴とする請求項１４，１５，１６又は１７に記載のマイクロレンズの製造方法。
【請求項２１】
半導体基板に形成された断面Ｖ字状の溝に位置決め・実装されるマイクロレンズであり、レンズ部と当該レンズ部の外側に位置して前記溝の傾斜した内壁と接する外縁部とを有するマイクロレンズの製造方法において、
半導体基板上にレンズ部をフォトリソグラフィーとエッチング技術によって形成し；
前記レンズ部を形成する工程の中で、前記外縁部の前記溝と接する位置近傍に評価用のマークを形成し；
前記レンズ部及び前記マークの形成後に、前記外縁部を形成してマイクロレンズの外形形状を規定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２２】
前記マークは、前記外縁部の位置が許容範囲（寸法公差）より内側の（小さい）又は外側の（大きい）場合に当該外縁部と接触するように設けられていることを特徴とする請求項２１に記載のマイクロレンズの製造方法。
【請求項２３】
前記マークは、前記外縁部の位置の許容範囲（寸法公差）に対応し、前記外縁部が前記許容範囲（寸法公差）内の場合に当該マークと接触するように設けられていることを特徴とする請求項２１に記載のマイクロレンズの製造方法。
【請求項２４】
前記マークは所定の間隔をもって形成された一対のマーク要素からなり、これら一対のマーク要素の間隔が前記外縁部の位置の許容範囲（寸法公差）に対応し、
前記一対のマーク要素は、前記外縁部が前記許容範囲（寸法公差）内の場合にこれらの間に位置するように設けられていることを特徴とする請求項２１に記載のマイクロレンズの製造方法。
【請求項２５】
半導体基板を使用して製造されるマイクロレンズにおいて、
レンズ部と；
前記レンズ部の外側に位置する外縁部と；
前記レンズ部を形成する工程の中で、前記外縁部の近傍に形成される評価用のマークと、を備えたことを特徴とするマイクロレンズ。
【請求項２６】
前記マークは、前記外縁部の位置が許容範囲（寸法公差）より内側の（小さい）又は外側の（大きい）場合に当該外縁部と接触するように設けられていることを特徴とする請求項２５に記載のマイクロレンズ。
【請求項２７】
前記マークは、前記外縁部の位置の許容範囲（寸法公差）に対応し、前記外縁部が前記許容範囲（寸法公差）内の場合に当該マークと接触するように設けられていることを特徴とする請求項２５に記載のマイクロレンズ。
【請求項２８】
前記マークは所定の間隔をもって形成された一対のマーク要素からなり、これら一対のマーク要素の間隔が前記外縁部の位置の許容範囲（寸法公差）に対応し、
前記一対のマーク要素は、前記外縁部が前記許容範囲（寸法公差）内の場合にこれらの間に位置するように設けられていることを特徴とする請求項２５に記載のマイクロレンズ。
【請求項２９】
前記マークは、前記外縁部近傍に少なくとも２カ所に形成されることを特徴とする請求項２５，２６，２７又は２８に記載のマイクロレンズ。
【請求項３０】
前記マークは、前記外縁部に沿って細長く連続的に形成されることを特徴とする請求項２５，２６，２７又は２８に記載のマイクロレンズ。
【請求項３１】
前記マイクロレンズは、半導体基板上への搭載時に前記外縁部の一部を接点として位置決めされる構成であり、
前記マークは、前記接点となる位置の近傍に形成されることを特徴とする請求項２５，２６，２７又は２８に記載のマイクロレンズ。
【請求項３２】
半導体基板を使用して製造されるマイクロレンズであり、光モジュール用の半導体基板に形成された断面Ｖ字状の溝に位置決め・実装されるマイクロレンズにおいて、
レンズ部と；
前記レンズ部の外側に位置する外縁部と；
前記レンズ部を形成する工程の中で、前記外縁部の前記溝と接する位置近傍に形成される評価用のマークと、を備えたことを特徴とするマイクロレンズ。
【請求項３３】
前記マークは、前記外縁部の位置が許容範囲（寸法公差）より内側（小さい）の時又は外側（大きい）場合に当該外縁部と接触するように設けられていることを特徴とする請求項３２に記載のマイクロレンズ。
【請求項３４】
前記マークは、前記外縁部の位置の許容範囲（寸法公差）に対応し、前記外縁部が前記許容範囲（寸法公差）内の場合に当該マークと接触するように設けられていることを特徴とする請求項３２に記載のマイクロレンズ。
【請求項３５】
前記マークは所定の間隔をもって形成された一対のマーク要素からなり、これら一対のマーク要素の間隔が前記外縁部の位置の許容範囲（寸法公差）に対応し、
前記一対のマーク要素は、前記外縁部が前記許容範囲（寸法公差）内の場合にこれらの間に位置するように設けられていることを特徴とする請求項３４に記載のマイクロレンズ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体基板（シリコンウェハ）を用いて作製されるマイクロレンズに関する。特に、マイクロレンズの作製工程における外形誤差の評価・判定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＦＴＴＨ（Fiber To The Home）に代表される、光ファイバを用いた光通信が広く普及している。また、光源となるレーザと光ファイバ、あるいは光ファイバと受光器とを高精度に位置決めして構成した、所謂「光モジュール」が提案されている。
【０００３】
半導体製造技術であるリソグラフィーやエッチング技術を用い、数１００μmオーダーの寸法のマイクロレンズを作製する技術が特許文献１（特許第３６９６８０２号）に開示されている。特許文献１によれば、半導体レーザ光源、マイクロレンズ、光ファイバを、共通なシリコン基板上に実装している。このような構造を採用することにより、半導体レーザから出射した光を効率よく光ファイバに結合可能となる。
【０００４】
特許文献１において、マイクロレンズの外周部を光ファイバと同じ直径で作製している。そして、マイクロレンズの外周部を共通のＶ溝上に突き当て実装することにより、光ファイバとマイクロレンズの光軸との垂直面内での位置合わせを実現している。
【０００５】
このように、マイクロレンズの実装精度は、その外周部分を例えばＶ溝に突きあわせることで保証されるため、実装精度を向上させるためには、マイクロレンズの作製精度を向上させる必要がある。
【０００６】
図１に、特許文献１に開示された光学系における、アライメントトレランスの計算結果を示す。計算に際しては、レーザの出射スポット半径１μｍ、光ファイバの入射スポット半径４．６μｍと仮定した。横軸は、レーザとマイクロレンズ間の光軸と垂直方向の相対的な位置ずれ量と、光ファイバとマイクロレンズ間の光軸と垂直方向の相対的な位置ずれ量を各々パラメータとした。そして、結合モード理論を用いて結合効率を計算した。図１のグラフから、特にレーザとマイクロレンズ間の位置合わせ精度要求が厳しく、０．５μｍ光軸がずれただけで、結合効率が１ｄＢ程度低下してしまうことがわかる。
【０００７】
このような高精度な作製要求を満足するために、特許文献２（特開２００３−１６１８１１号公報）では、マイクロレンズのレンズ部分をフォトリソグラフィーとエッチング工程で作製した後、このレンズ部と相対的に高精度な位置合わせを保ったままで、マイクロレンズの外壁部分を同様にフォトリソグラフィーとエッチング工程で作製する手法が開示されている。レンズ部分のエッチング深さが１μｍ程度であるのに対し、マイクロレンズの外壁部分は１００μｍ程度の深さにエッチングする必要がある。このため、両者を一回のエッチング工程で精度良く作製することは極めて困難である。
【０００８】
上記のように、２回のエッチング工程でマイクロレンズを作製する場合、完成したレンズの光軸の扁芯誤差量は、最初のレンズ部分のパターンに対する二度目のレンズ外周パターンの合わせ精度と、外周パターンの直径の作製誤差との両方に影響される。特にレンズ径が数百ミクロンのマイクロレンズにおいて、基板内で一括して作製される外周パターンの直径誤差を、サブμｍの精度で測定するためには、ＳＥＭ装置や数１００倍以上の倍率の顕微鏡が必要とされる。また、人手もかかり測定（評価）コストが高くなってしまうという問題があった。
【０００９】
【特許文献１】特許第３６９６８０２号公報
【特許文献２】特開２００３−１６１８１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は上記のような状況に鑑みてなされたものであり、マイクロレンズ作製工程における誤差によって生じる光軸のずれ量を、簡便かつ高精度で評価可能な方法を提供することを第１の目的とする。
【００１１】
本発明の他の目的は、マイクロレンズ作製工程における誤差によって生じる光軸のずれ量を、簡便かつ高精度で評価可能なマイクロレンズの製造方法を提供することにある。
【００１２】
本発明の更に他の目的は、マイクロレンズ作製工程における誤差によって生じる光軸のずれ量を、簡便かつ高精度で評価可能なマイクロレンズを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明の第１の態様は、レンズ部と、当該レンズ部の外側に位置する外縁部とを有するマイクロレンズの評価方法に適用される。そして、半導体基板上に前記レンズ部を形成する際に、当該レンズ部の形成と同一のプロセスによって前記外縁部近傍に評価用のマークを形成し；前記外縁部の形成が完了した後に、前記マークと前記外縁部との位置関係を観察することで、当該マイクロレンズの作製精度を評価することを特徴とする。
【００１４】
好ましくは、本発明のマイクロレンズの評価方法は、半導体基板に形成された断面Ｖ字状の溝に位置決め・実装されるマイクロレンズの評価方法に適用される。前記マイクロレンズは、レンズ部と、当該レンズ部の外側に位置して前記溝の傾斜した内壁と接する外縁部とを有する。そして、半導体基板上に前記レンズ部を形成する際に、当該レンズ部の形成と同一のプロセスによって、前記外縁部の前記溝と接する位置近傍に評価用のマークを形成し；前記外縁部の形成が完了した後に、前記マークと前記外縁部との位置関係を観察することで、当該マイクロレンズの作製精度を評価することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の第２の態様は、レンズ部と、当該レンズ部の外側に位置する外縁部とを有するマイクロレンズの製造方法に適用される。そして、半導体基板上にレンズ部をフォトリソグラフィーとエッチング技術によって形成し；前記レンズ部を形成する工程の中で、前記外縁部が形成される領域の近傍に評価用のマークを形成し；前記レンズ部及び前記マークの形成後に、前記外縁部を形成してマイクロレンズの外形形状を規定することを特徴とする。
【００１６】
好ましくは、本発明のマイクロレンズの製造方法は、半導体基板に形成された断面Ｖ字状の溝に位置決め・実装されるマイクロレンズであり、レンズ部と、当該レンズ部の外側に位置して前記溝の傾斜した内壁と接する外縁部とを有するマイクロレンズの製造方法に適用される。そして、半導体基板上にレンズ部をフォトリソグラフィーとエッチング技術によって形成し；前記レンズ部を形成する工程の中で、前記外縁部の前記溝と接する位置近傍に評価用のマークを形成し；前記レンズ部及び前記マークの形成後に、前記外縁部を形成してマイクロレンズの外形形状を規定することを特徴とする。
【００１７】
更に、本発明の第３の態様は、半導体基板を使用して製造されるマイクロレンズに適用される。そして、レンズ部と；前記レンズ部の外側に位置する外縁部と；前記レンズ部を形成する工程の中で、前記外縁部の近傍に形成される評価用のマークとを備えたことを特徴とする。
【００１８】
好ましくは、本発明のマイクロレンズは、半導体基板を使用して製造されるマイクロレンズであり、光モジュール用の半導体基板に形成された断面Ｖ字状の溝に位置決め・実装されるマイクロレンズに適用される。そして、本発明に係るマイクロレンズは、レンズ部と；前記レンズ部の外側に位置する外縁部と；前記レンズ部を形成する工程の中で、前記外縁部の前記溝と接する位置近傍に形成される評価用のマークとを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
上記のような構成の本発明によれば、予めレンズ部作製と同時に誤差評価用のパターンを作製し、レンズ外周部形成後にそのパターンを目視外観検査することにより、光軸ずれ量が仕様（許容範囲（寸法公差））内に入っているか否かを容易に評価可能となる。すなわち、実際にレンズ作製誤差やレンズの外形を高精度に測定する必要がない。
【００２０】
具体的には、中央のレンズ部分とレンズ外壁部分との寸法誤差を評価するためのパターンマーク（D-RIE TEG）を同時に作製した後に、レンズ外壁部分の深いエッチングを行ない、その後、このレンズ面をＳＥＭ装置や顕微鏡装置によって検査する。その際に、例えば、D-RIE TEGのパターンマークに欠けがある場合、レンズ外壁部分の寸法が仕様値よりも小さく作製されたと判定できる。ここで、レンズ直径を新たに測定することなく、瞬時に判別可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図２は、本発明が適用可能な一芯双方向光通信モジュールの構造を示す。図２に示したモジュールにおいては、光送信部（１０３）と光受信部（１０６）、及び波長フィルタ（１０８）をまとめて一つの基板に搭載している。これにより、光通信モジュールの小型化、低コスト化を実現している。
【００２２】
図３は、図２の側面Ａ（受信側）及び側面Ｂ（送信側）から観察した様子を示す側面図である。図２及び図３において、支持基板であるシリコン基板１００上には、実装時の素子との位置合わせに用いられるアライメントマーク１０９と、横方向から見た断面形状がＶ字形状となるＶ溝１０１、１０２が異方性エッチングにより形成されている。この基板１００上に、送信用の光を放射するレーザチップ（ＬＤ）１０３、送信側マイクロレンズ１０４、受信側マイクロレンズ１０５、光信号を電気信号に変換する受光素子（ＰＤ）１０６、ガラス素子１０７、波長フィルタ１０８を搭載し、光通信モジュールを作製する。
【００２３】
次に、図２に示す光通信モジュールによる双方向通信の方法について説明する。図４は、図２に示す光通信モジュールの光路を示す平面図である。図５は、図２に示す光通信モジュールの光路を、受信側と送信側に分けて示す側面図である。図４及び図５に示すように、送信時においては、ＬＤ１０３から出射される送信光１１９は、直近のマイクロレンズ１０４によってコリメートされ、波長フィルタ１０８を介した後、ボールレンズ１１４によって光ファイバ１１２に集光される。
【００２４】
受信時においては、光ファイバ１１２から出射された受信光１２０がボールレンズ１１４を透過した後、波長フィルタ１０８の反射膜によって９０°屈折して受信側のマイクロレンズ１０５に達する。受信光１２０はレンズ１０５において回折した後、受光側のＶ溝１０２内を通過し、Ｖ溝１０２の終端面に形成された反射面（図示せず）で反射し、ガラス素子１０７を介してその上面に実装されたＰＤ１０６の受光面に到達する。
【００２５】
図６は、マイクロレンズの作製精度を説明するために使用される拡大断面図である。図６に示すように、本発明に係るマイクロレンズ（１０４，１０５）はＳＯＩ基板を用いて作製することができる。マイクロレンズ部分はＳＯＩ層１３４に形成され、ウエハー上でＤ−ＲＩＥによって外縁部２２を形成することにより、各マイクロレンズが区規定される。図において、符号２０はマイクロレンズのレンズ部を示す。図６に示す状態（ウエハー状態）でマイクロレンズの評価を行った後、各マイクロレンズをＳＯＩ基板から切り離すようになっている。
【００２６】
マイクロレンズの製造に際しては、まず、シリコン基板１３０上にシリコン酸化膜１３２を形成する。酸化膜１３２は、後工程でエッチングストッパとして機能する。次に、酸化膜１３２上にシリコン基板（ＳＯＩ基板）からなるデバイス形成層１３４を形成する。デバイス形成層１３４は、後工程でレンズ素子となる部分である。デバイス形成層１３４の厚みは，以下に説明する工程の最終形状であるレンズ素子の光軸方向の厚みと実質的に同一に形成する。
【００２７】
図７はマイクロレンズの位置合わせ状態を示す説明図であり、（Ａ）が正常な状態、（Ｂ）がレンズ部と外縁部との中心がずれた状態、（Ｃ）が外縁部の寸法に大きな誤差がある状態を示す。
【００２８】
図７（Ａ）に示すように、マイクロレンズのレンズ部２０（１０４）と外縁部２２とが同心上（Ｘ＝Ｘ０）にあり、外縁部２２の直径が正確に作製されている場合には、Ｖ溝とマイクロレンズの外縁部との接点Ｓ１、Ｓ２からレンズ中心までの距離が正しいものとなる。その結果、半導体基板１００（図２）上におけるマイクロレンズレンズ（１０４，１０５）が溝（１０１，１０２）に対して正確に位置決めされる。溝（１０１，１０２）に対して正確に位置決めされると、マイクロレンズの光軸が発光素子（１０３）や受光素子（１０６）等の光学素子の光軸に対して正確に位置決めされる。
【００２９】
図７（Ｂ）に示すケースは、マイクロレンズの外縁部２２の外形形状（直径Ｄ２２）は正確に作製されているが、レンズ部２０（１０４）の中心Ｘ０と外縁部２２の中心Ｘとがずれている。このような状態では、半導体基板１００（図２）上において外縁部２２が溝（１０１，１０２）に対して正確に位置決めされても、接点Ｓ１，Ｓ２からレンズ部２０の中心までの距離がずれてしまう。即ち、レンズ部２０の中心Ｘ０が溝１０１に対して正確に位置決めされず、マイクロレンズの光軸が発光素子（１０３）や受光素子（１０６）の光軸に対してずれてしまう。
【００３０】
図７（Ｃ）に示すケースは、レンズ部２０の中心Ｘ０と外縁部２２の中心Ｘとは一致する（Ｘ０＝Ｘ）が、外縁部２２の外形形状（Ｄ２２）が設定値よりも小さく成形されている。このような状態では、半導体基板１００（図２）上において外縁部２２が溝（１０１，１０２）に対して正確に位置決めされず、接点Ｓ１、Ｓ２からレンズ部２０の中心までの距離がずれてしまう。即ち、レンズ部２０の中心Ｘ０が溝１０１に対して正確に位置決めされず、マイクロレンズの光軸が発光素子（１０３）や受光素子（１０６）の光軸に対してずれてしまう。
【００３１】
図８は、本発明の第１実施例に係るマイクロレンズの評価用マークの配置を示す概略平面図（拡大平面図）である。図９は、図８のＡ−Ａ方向の拡大断面図である。本実施例に係るマイクロレンズは、上述したように半導体基板を使用して製造され、光モジュール用の半導体基板１００に形成された断面Ｖ字状の溝（１０１，１０２）に位置決め・実装されるものである。マイクロレンズは、レンズとして機能するレンズ部２０と；レンズ部２０の外側に位置する外縁部２２と；レンズ部２０を形成する工程の中で、外縁部２２の溝（１０１，１０２）と接する位置近傍に形成される評価用のマーク１２４とを備える。
【００３２】
本実施例においては、レンズ部２０は円形形状をしており、回折光学素子からなる。レンズ部２０は、回折光学素子の１つであるＣＧＨ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ
Ｇｅｎｅｒａｔｅｄ Ｈｏｌｏｇｒａｍ）素子により形成することができる。ＣＧＨ素子では、従来よく知られているように、所望の光学特性を示す光学素子の光路差関数から所望の光学特性を得るに必要なフォトマスクのパターンをコンピュータを用いて求め、そのマスクパターンを用いて光学基板の所望箇所にエッチング処理を施すことにより、所望の光学特性を示す回折型光学素子が形成される。従って、マスクパターンを用いた光学基板の所望箇所へのエッチング処理により、所望の回折光学特性を示すレンズ部２０を形成することができる。
【００３３】
なお、レンズ部２０は、前記した回折型光学レンズ面に限らず、屈折型のレンズ面とすることができる。また、レンズ部２０は、前記したような円形に限らず、所望の平面形状で形成することができる。
【００３４】
マイクロレンズの製造に際しては、図９に示すように、シリコン基板１３０上にシリコン酸化膜１３２を形成し、さらにその上にＳＯＩ層１３４を形成した、いわゆるＳＯＩ基板上にレンズ部分を作成する。
【００３５】
デバイス形成層１３４の厚みは、以下に説明する工程の最終形状であるレンズ素子の光軸方向の厚みと実質的に同一に形成する。デバイス形成層１３４としては、入射する光が例えば１．３μｍまたは１．５μｍのような波長の光であるとき、シリコン結晶基板のような結晶基板を用いることができる。
【００３６】
次に、ウエハ状態のデバイス形成層１３４の上面にレンズ部２０をｎ×ｍ個、規則的な間隔で形成する（図示せず）。レンズ部２０は階段形状のフレネルレンズとして形成することができる。フレネルレンズは、フォトリングラフィーとエッチングを数回繰り返すことで形成することができる。レンズ部２０における階段形状の形成については、特開２００６−３４３４６１号公報に記載の方法を採用することができる。
【００３７】
図９において、例えば、隣り合うマイクロレンズ同士の間隔（外縁部２２の空間の幅）は、約１０μｍ、デバイス形成層１３４の厚みは約１００μｍとすることができる。なお、同一ウエハ上に例えば６インチの場合、８０００〜９０００個のマイクロレンズを同時に作製することができる。
【００３８】
マーク１２４は、レンズ部２０の形成段階で同時に形成することが重要である。即ち、レンズ部２０の形成に使用するマスクと同じマスクにマーク１２４用のパターンを形成する。レンズ部２０の形成工程が複数ある場合には、いずれかの工程でマーク１２４を形成することになる。マーク１２４をレンズ部２０の形成段階で同時に形成することにより、レンズ部２０とマーク１２４との相対的な位置関係が正確に規定される。なお、本実施例においては、マーク１２４はエッチングにより凹状に成形される。
【００３９】
この実施例において、マーク１２４は外縁部２２の仕様寸法値に接する形で配置される。マーク１２４は、レンズ部２０に対する外縁部２２の位置が許容範囲（寸法公差）より内側の（小さい）時に当該外縁部２２と接触するように設けられている。
【００４０】
次に、マイクロレンズの外形形状を作製する際には、フォトリソグラフィーによりデバイス形成層１３４上に塗布したレジストをレンズ素子の形状にパターン加工する。このレジストをドライエッチング用のエッチングマスクとして使用し、レジスト形状をデバイス形成層１３４に転写することで、マイクロレンズの外縁部２２の外形形状が作製される。ここで用いられるドライエッチングの手法として，ＲＩＥ法又はＩＣＰ−Ｂｏｓｃｈ法（シリコン深掘りエッチングのプロセス）等を用いることができる。この時、パターン加工されるデバイス形成層１３４はＳＯＩ基板であり、例えばＩＣＰ−Ｂｏｓｃｈ法により酸化膜１３２に到達するまでエッチングを行う。
【００４１】
図１０は、本発明の第１実施例に係るマイクロレンズの評価方法を示す説明図である。本実施例においては、図１０（Ａ）に示すように、マーク１２４は外縁部２２の仕様寸法値に接する形で配置される。そして、外縁部２２の位置が仕様値より内側（小さい）の時には、図１０（Ｂ）の左図に示すように、外縁部２２がマーク１２４を横切る格好となり、マーク１２４の一部のみが観察される。一方、外縁部２２の位置が仕様値に合致している時には、図１０（Ｂ）の右図に示すように、外縁部２２がマーク１２４に概ね接する格好となり、マーク１２４の全体が観察される。マーク１２４の観察は、ＳＥＭ装置や顕微鏡装置によって行うことができる。マーク１２４に欠けが存在するか否かを判別するだけでよく、レンズ直径を測定する必要がない。
【００４２】
図１１は、本発明の第２実施例に係るマイクロレンズの評価方法を示す説明図である。本実施例において、光モジュールやマイクロレンズ全体の構造については上述した第１実施例と同様であるため、重複した説明は省略し、特徴部分であるマーク２２４の形状・配置について詳細に説明する。
【００４３】
本実施例においては、レンズ寸法評価用のマーク２２４の横幅は、図１１（Ａ）に示すように、レンズ部２０に対する外縁部２２の位置の許容範囲（寸法公差）に対応し、外縁部２２が当該許容範囲（寸法公差）内の場合に当該マーク２２４と接触する（横切る）ように設けられている。図１１（Ｂ）の中央図に示すように、外縁部２２がマーク２２４を横切る場合に正常と判定される。一方、図１１（Ｂ）の左図及び右図に示すように、外縁部２２がマーク２２４を全く横切らない場合には寸法異常と判定される。
【００４４】
本実施例によれば、レンズ外形形状が大きすぎる場合と小さすぎる場合の両方を寸法異常として検出することが可能となる。顕微鏡等で観察した場合には、正常な状態においては、マーク２２４が設計値よりも小さく検出される。マーク２４が設計値と同じ程度（図１１（Ｂ）左）又は、マーク２２４が全く観察されない場合（図１１（Ｂ）右）にはレンズの寸法異常と判定される。
【００４５】
図１２は、本発明の第３実施例に係るマイクロレンズの評価方法を示す説明図である。本実施例において、光モジュールやマイクロレンズ全体の構造については上述した第１実施例と同様であるため、重複した説明は省略し、特徴部分であるマーク３２４（＝３２４ａ，３２４ｂ）の形状・配置について詳細に説明する。
【００４６】
本実施例においては、レンズ外形形状評価用のマーク３２４は、図１２（Ａ）に示すように、所定の間隔をもって形成された一対のマーク要素３２４ａ，３２４ｂからなる。これら一対のマーク要素３２４ａ，３２４ｂの間隔が外縁部２２の位置の許容範囲（寸法公差）に対応する。そして、図１２（Ｂ）の中央に示すように、外縁部２２が一対のマーク要素３２４ａ，３２４ｂの間に位置する場合に正常と判定する。一方、外縁部２２が一対のマーク要素３２４ａ，３２４ｂの外側に形成されたり（左図）、外縁部２２が一対のマーク要素３２４ａ，３２４ｂの内側（右図）に形成された場合には寸法異常と判定される。
【００４７】
本実施例によれば、上述した第２実施例と同様に、レンズ外形形状が大きすぎる場合と小さすぎる場合の両方を寸法異常として検出することが可能となる。顕微鏡等で観察した場合には、正常な状態においては、図１２（Ｂ）の中央に示すように、マーク要素３２４ａのみが検出される。マイクロレンズの外形形状が異常の場合には、図１２（Ｂ）左図に示すように、マーク要素３２４ａ，３２４ｂの両方が観察され、又は図１２（Ｂ）右図に示すように、いずれも観察されないこととなる。更に、本実施形態によれば、基本的にはエッチングにより設けたマーク（３２４ａ，３２４ｂ）上に外縁部２２が重ならないため、フォトリソグラフィー時の段差による誤差の発生を抑制することが可能となる。
【００４８】
図１３は、本発明の第４実施例に係るマイクロレンズの評価用マークの配置を示す概略平面図（拡大平面図）である。本実施例において、光モジュールやマイクロレンズ全体の構造については上述した第１実施例と同様であるため、重複した説明は省略し、特徴部分であるマーク４２４の配置について詳細に説明する。本実施例においては、マイクロレンズの外形形状評価用のマーク４２４を複数箇所（５箇所）に設けている。マーク４２４自体の構成については、上述した第１〜第３実施例のいずれかの構成・方式を採用することができる。図においてマーク４２４は各評価（観察）位置に１つずつ形成されているが、第３実施例のように一対のマーク要素を用いることもできる。
【００４９】
５箇所のマーク４２４のうち２箇所は、Ｖ溝（１０１，１０２）との接点Ｓ１，Ｓ２の近傍とすることが好ましい。これにより、レンズの寸法精度の管理が効率よく実現できる。
【００５０】
図１４は、本発明の第５実施例に係るマイクロレンズの評価用マークの配置を示す概略平面図（拡大平面図）である。本実施例において、光モジュールやマイクロレンズ全体の構造については上述した第１実施例と同様であるため、重複した説明は省略し、特徴部分であるマーク５２４の形状・配置について詳細に説明する。本実施例においては、マイクロレンズの外形形状評価用のマーク５２４として、外縁部２２に沿った細長い連続状のもの採用する。
【００５１】
マーク５２４を用いたマイクロレンズの外形形状評価方式については、上述した第１〜第３実施例のいずれかを採用することができる。図においてマーク５２４は１本形成されているが、第３実施例のように、２本の平行なマークを使用することもできる。本実施例においては、連続的なマーク５２４がＶ溝（１０１，１０２）との接点Ｓ１，Ｓ２を含むため、レンズの寸法精度の管理が効率よく実現できる。例えば、顕微鏡などにより外縁部２２を観察する際には、接点Ｓ１，Ｓ２の近傍（円で囲まれた領域）を観察することが好ましい。
【００５２】
図１５は、本発明の第６実施例に係るマイクロレンズの評価用マークの配置を示す概略平面図（拡大平面図）である。図１６は、図１５のＢ−Ｂ方向の拡大断面図である。本実施例において、光モジュールやマイクロレンズ全体の構造については上述した第１実施例と同様であるため、重複した説明は省略し、特徴部分であるマーク６２４の形状・配置について詳細に説明する。本実施例は、図２に示す半導体基板１００上に設けられたＶ溝（１０１，１０２）にマイクロレンズが搭載されるケースを想定している。本実施例においては、Ｖ溝（１０１，１０２）の側壁角度がθの場合、レンズ中心から角度θだけずれた半径方向の直線を延長し、レンズ側壁と交差する点（Ｓ１，Ｓ２）付近に評価用のマーク６２４を設けている。
【００５３】
本実施例においては、マイクロレンズの円筒状外壁（２２）と、Ｖ溝（１０１，１０２）の内側面とは２点（Ｓ１，Ｓ２）で接触する。従って、該接触点（Ｓ１，Ｓ２）の近傍のみで、設計仕様を満足するレンズ側壁（２２）が得られていれば良いことになる。本実施例は、このレンズ外壁（２２）とＶ溝（１０１，１０２）の内側面との接触点（Ｓ１，Ｓ２）近傍に評価マーク６２４を設けることで、レンズの寸法精度の管理が効率よく実現できる。なお、マーク６２４自体の構成については、上述した第１〜第３実施例のいずれかの構成・方式を採用することができる。
【００５４】
図１７は、本発明の第７実施例に係るマイクロレンズの評価用マークの配置を示す概略平面図（拡大平面図）である。本実施例は、実装用の支持部７００を設けたマイクロレンズにおいて、該支持部７００の作製精度検証のために、D-RIE TEG（評価マーク）７２４を四隅に設けたものである。なお、上述した各実施例と同様に、マイクロレンズの外縁部２２の近傍にレンズ外形形状評価用のマークを併せて形成することもできる。
【００５５】
支持部７００の下面７００ａは、Ｖ溝（１０１，１０２）の外側部分において半導体基板１００（図２）の表面と接触する。なお、マーク７２４の形成位置は、マイクロレンズの位置合せ精度向上のためには下面７００ａ側の２箇所を最低限とすることができる。
【００５６】
本実施例では、円形レンズ部２０の一側に、たとえば２５０〜３００μｍの長さ寸法を有する支持部分（取扱部）７００を一体的に形成する。支持部７００は、その両端間の中間部でレンズ部２０の縁部における上半部を取り巻くように、該縁部に一体的に形成される。支持部７００は、レンズ部２０の光軸を通る仮想平面すなわち垂直面に関して左右が対称となるように、横方向に直線的に伸長する。また、支持部７００は、例えば１００〜２００μｍの高さ寸法Ｈおよび例えば１００〜２００μｍの横方向寸法を有する全体に矩形横断面形状をなしている。レンズ部２０の縁部における支持部７００と反対側には、該レンズ部２０の外縁に沿った弧状の外縁部２２が一体的に形成されている。
【００５７】
本実施例によれば、Ｖ溝（１０１，１０２）上に実装されるレンズ部分だけではなく、支持部７００の作製精度の検証用のマーク７２４を設けることにより、マイクロレンズ全体としての実装精度を向上させることが可能となる。なお、マーク７２４自体の構成については、上述した第１〜第３実施例のいずれかの構成・方式を採用することができる。
【００５８】
以上、本発明の実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではなく、特許請求の範囲に示された技術的思想の範疇において変更可能なものである。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】図１は、マイクロレンズの位置ずれによる影響を示すグラフである。
【図２】図２は、本発明が適用可能な光通信モジュールの構造を示す斜視図である。
【図３】図３は、図２の側面Ａ（受信側）及び側面Ｂ（送信側）から観察した様子を示す側面図である。
【図４】図４は、図２に示す光通信モジュールの光路を示す平面図である。
【図５】図５は、図２に示す光通信モジュールの光路を、受信側と送信側に分けて示す側面図である。
【図６】図６は、マイクロレンズの作製精度を説明するために使用される拡大断面図である。
【図７】図７はマイクロレンズの位置合わせ状態を示す説明図であり、（Ａ）が正常な状態、（Ｂ）がレンズ部と外縁部との中心がずれた状態、（Ｃ）が外縁部の寸法に大きな誤差がある状態を示す。
【図８】図８は、本発明の第１実施例に係るマイクロレンズの評価用マークの配置を示す概略平面図（拡大平面図）である。
【図９】図９は、図８のＡ−Ａ方向の拡大断面図である。
【図１０】図１０は、本発明の第１実施例に係るマイクロレンズの評価方法を示す説明図である。
【図１１】図１１は、本発明の第２実施例に係るマイクロレンズの評価方法を示す説明図である。
【図１２】図１２は、本発明の第３実施例に係るマイクロレンズの評価方法を示す説明図である。
【図１３】図１３は、本発明の第４実施例に係るマイクロレンズの評価用マークの配置を示す概略平面図（拡大平面図）である。
【図１４】図１４は、本発明の第５実施例に係るマイクロレンズの評価用マークの配置を示す概略平面図（拡大平面図）である。
【図１５】図１５は、本発明の第６実施例に係るマイクロレンズの評価用マークの配置を示す概略平面図（拡大平面図）である。
【図１６】図１６は、図１５のＢ−Ｂ方向の拡大断面図である。
【図１７】図１７は、本発明の第７実施例に係るマイクロレンズの評価用マークの配置を示す概略平面図（拡大平面図）である。
【符号の説明】
【００６０】
２０    レンズ部
２２    外縁部
１００    半導体基板
１０１    送信側光路溝（Ｖ溝）
１０２    受信側光路溝（Ｖ溝）
１０３    発光素子（ＬＤ）
１０４    送信側シリコンレンズ
１０５    受信側シリコンレンズ
１０６    受光素子（ＰＤ）
１２４，２２４，３２４，４２４，５２４，６２４，７２４    評価用マーク（Ｄ−ＲＩＥ  ＴＥＧ）
【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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