JP2000089002A - マイクロレンズの製造方法 - Google Patents
マイクロレンズの製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 直径が１０μｍ以下のマイクロレンズが得ら
れる簡易な製造方法を提供する。 【解決手段】 シリコンウエハ１を用意し、その上に開
口２を有するレジスト３を形成し、このレジストを用い
てエッチングすることにより、シリコンウエハ１の表面
に凹部形状のマーカ４を形成する。その後、電極兼ねる
基板ステージと電気的に接地された電極とがチャンバ内
に平行に配置されたプラズマ化学気相成長装置を用い、
シリコンウエハ１上に石英膜５を堆積させることによ
り、凹部マーカ４に対応してマイクロレンズを形成させ
る。
れる簡易な製造方法を提供する。 【解決手段】 シリコンウエハ１を用意し、その上に開
口２を有するレジスト３を形成し、このレジストを用い
てエッチングすることにより、シリコンウエハ１の表面
に凹部形状のマーカ４を形成する。その後、電極兼ねる
基板ステージと電気的に接地された電極とがチャンバ内
に平行に配置されたプラズマ化学気相成長装置を用い、
シリコンウエハ１上に石英膜５を堆積させることによ
り、凹部マーカ４に対応してマイクロレンズを形成させ
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はマイクロレンズの製
造方法に関するものである。
造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、マイクロレンズの製造方法として
イオン交換法による方法が知られており、例えば、文献
「ニューガラスハンドブック、ニューガラスハンドブッ
ク編集委員会、丸善、１９９１年、第２９０〜２９４
頁」では、あらかじめ屈折率を高めるようなイオンを含
有させたロッド状部材や基板を出発材とし、これを屈折
率の寄与度の低いイオンを含む溶融塩の中に浸漬してイ
オン交換を行なわせることにより、マイクロレンズを製
造する方法が開示されている。
イオン交換法による方法が知られており、例えば、文献
「ニューガラスハンドブック、ニューガラスハンドブッ
ク編集委員会、丸善、１９９１年、第２９０〜２９４
頁」では、あらかじめ屈折率を高めるようなイオンを含
有させたロッド状部材や基板を出発材とし、これを屈折
率の寄与度の低いイオンを含む溶融塩の中に浸漬してイ
オン交換を行なわせることにより、マイクロレンズを製
造する方法が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなイオン交換法によれば屈折率分布型のマイクロレン
ズを得ることができるけれども、レンズ口径が１０μｍ
以下のものを製造するのは容易ではなかった。従って、
本発明の目的は、レンズ口径が１０μｍ以下のマイクロ
レンズが得られる製造方法を提供することにあり、曲面
型のマイクロレンズにおいて達成したものである。
うなイオン交換法によれば屈折率分布型のマイクロレン
ズを得ることができるけれども、レンズ口径が１０μｍ
以下のものを製造するのは容易ではなかった。従って、
本発明の目的は、レンズ口径が１０μｍ以下のマイクロ
レンズが得られる製造方法を提供することにあり、曲面
型のマイクロレンズにおいて達成したものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、基板の表面に
直径が１０μｍ以下の凹部または凸部を形成する工程
と、シリコンと酸素とを含む原料ガスを用いたプラズマ
化学気相成長により前記基板上に石英系膜を堆積させる
工程とを有するものであり、これにより基板上マイクロ
レンズを形成させるものである。プラズマ化学気相成長
により石英系膜を堆積するときに、下地に小さな凹凸が
存在すると、この凹部あるいは凸部を核として石英系膜
のマイクロレンズが形成されるため、基板の表面に適当
な寸法の凹部あるいは凸部を予め形成しておくことによ
り、所望のマイクロレンズを製造することができる。
直径が１０μｍ以下の凹部または凸部を形成する工程
と、シリコンと酸素とを含む原料ガスを用いたプラズマ
化学気相成長により前記基板上に石英系膜を堆積させる
工程とを有するものであり、これにより基板上マイクロ
レンズを形成させるものである。プラズマ化学気相成長
により石英系膜を堆積するときに、下地に小さな凹凸が
存在すると、この凹部あるいは凸部を核として石英系膜
のマイクロレンズが形成されるため、基板の表面に適当
な寸法の凹部あるいは凸部を予め形成しておくことによ
り、所望のマイクロレンズを製造することができる。
【０００５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につき
図面を参照して説明する。本発明は、プラズマ化学気相
成長装置を用いた堆積により、マクロレンズを製造する
ものであり、まず、この実施の形態で用いるプラズマ化
学気相成長装置（プラズマＣＶＤ装置）の概略につき、
図２を参照して説明する。このプラズマＣＶＤ装置は、
チャンバ３１内に平行に配置された基板ステージ３２と
上部電極３３とを有する。この上部電極３３は、多数の
孔が開けられてガスシャワーヘッドを兼ねるものであ
り、チャンバ３１と共に接地されており、また、基板ス
テージ３２は、下部電極を兼ねるものであり、コンデン
サ３４を介して１３．５６ＭＨｚの高周波発振器３５が
接続されている。また、タンク３６，３７、ガス導入管
３８〜４０、流量コントーラ４１〜４４、及びバルブ４
５〜５４を備えており、テトラエトキシシラン（ＴＥＯ
Ｓ）、トリエトキシシラン（ＴＲＩＥＳ）、酸素
（Ｏ2）、フッ化炭素（Ｃ2Ｆ6）、及び不活性ガスとし
ての窒素（Ｎ2）が、所望の一定の流量に制御されて、
チャンバ３１内に導入可能となっている。また、ターボ
分子ポンプ６１、ロータリポンプ６２、及びバルブ６３
〜６５によって、チャンバ３１内を１×１０-3Pａの圧
力まで排気できるようになっており、さらに、圧力計６
６、圧力コントローラ６７、バタフライバルブ６８、バ
ルブ６９、メカニカルブースタポンプ７０、及びロータ
リポンプ７１によって、チャンバ３１内の圧力を所望の
一定値に制御できるようになっている。また、このプラ
ズマＣＶＤ装置では、基板ステージ３２に設置したシリ
コンウエハ１等の基板はヒータ（図示せず）によって５
００℃まで加熱できるようになっていて、基板を加熱し
た状態で上部電極３３から基板の表面上にシャワー状に
ｊｓガスを供給し、基板ステージ３２と上部電極３３と
の間に１３．５６ＭＨｚの高周波を印加することによ
り、基板に自己バイアスが印加されて基板側にプラズマ
シースが形成され、成膜できるものである。
図面を参照して説明する。本発明は、プラズマ化学気相
成長装置を用いた堆積により、マクロレンズを製造する
ものであり、まず、この実施の形態で用いるプラズマ化
学気相成長装置（プラズマＣＶＤ装置）の概略につき、
図２を参照して説明する。このプラズマＣＶＤ装置は、
チャンバ３１内に平行に配置された基板ステージ３２と
上部電極３３とを有する。この上部電極３３は、多数の
孔が開けられてガスシャワーヘッドを兼ねるものであ
り、チャンバ３１と共に接地されており、また、基板ス
テージ３２は、下部電極を兼ねるものであり、コンデン
サ３４を介して１３．５６ＭＨｚの高周波発振器３５が
接続されている。また、タンク３６，３７、ガス導入管
３８〜４０、流量コントーラ４１〜４４、及びバルブ４
５〜５４を備えており、テトラエトキシシラン（ＴＥＯ
Ｓ）、トリエトキシシラン（ＴＲＩＥＳ）、酸素
（Ｏ2）、フッ化炭素（Ｃ2Ｆ6）、及び不活性ガスとし
ての窒素（Ｎ2）が、所望の一定の流量に制御されて、
チャンバ３１内に導入可能となっている。また、ターボ
分子ポンプ６１、ロータリポンプ６２、及びバルブ６３
〜６５によって、チャンバ３１内を１×１０-3Pａの圧
力まで排気できるようになっており、さらに、圧力計６
６、圧力コントローラ６７、バタフライバルブ６８、バ
ルブ６９、メカニカルブースタポンプ７０、及びロータ
リポンプ７１によって、チャンバ３１内の圧力を所望の
一定値に制御できるようになっている。また、このプラ
ズマＣＶＤ装置では、基板ステージ３２に設置したシリ
コンウエハ１等の基板はヒータ（図示せず）によって５
００℃まで加熱できるようになっていて、基板を加熱し
た状態で上部電極３３から基板の表面上にシャワー状に
ｊｓガスを供給し、基板ステージ３２と上部電極３３と
の間に１３．５６ＭＨｚの高周波を印加することによ
り、基板に自己バイアスが印加されて基板側にプラズマ
シースが形成され、成膜できるものである。
【０００６】次に、シリコンウエハを基板としたマイク
ロレンズの製造方法の実施の形態を、図１の工程図を参
照して説明する。まず、シリコンウエハ１を洗浄する
（図１（Ａ）参照）。この洗浄工程は、硫酸と過酸化水
素を３：１に混合した温度８５℃の溶液により５分間洗
浄し、続いて純水により洗浄し、次に、純水により１％
に希釈したフッ化水素酸溶液により２０秒間洗浄し、続
いて純水により洗浄することによって行う。
ロレンズの製造方法の実施の形態を、図１の工程図を参
照して説明する。まず、シリコンウエハ１を洗浄する
（図１（Ａ）参照）。この洗浄工程は、硫酸と過酸化水
素を３：１に混合した温度８５℃の溶液により５分間洗
浄し、続いて純水により洗浄し、次に、純水により１％
に希釈したフッ化水素酸溶液により２０秒間洗浄し、続
いて純水により洗浄することによって行う。
【０００７】次に、マイクロレンズを形成する位置に直
径２μｍの開口２を有するパターンのレジスト３を、シ
リコンウエハ１上に形成する（図１（Ｂ）参照）。この
レジスト形成工程では、まず、シリコンウエハ１上に、
スピンコートを用い厚さ約１μｍのレジスト３を塗布す
る。次に、このレジスト３を塗布したシリコンウエハ１
を温度９０℃の恒温槽内に１０分間保持した後、ｉ線を
用いた縮小投影露光機にマスクとシリコンウエハ１を設
置する。次に、シリコンウエハ１上のレジスト３にｉ線
を所定の露光量照射する。次に、現像後温度８０℃の恒
温槽内に１０分間保持することにより、シリコンウエハ
１上に直径２μｍの開口３を有するレジストパターンが
形成すされる。
径２μｍの開口２を有するパターンのレジスト３を、シ
リコンウエハ１上に形成する（図１（Ｂ）参照）。この
レジスト形成工程では、まず、シリコンウエハ１上に、
スピンコートを用い厚さ約１μｍのレジスト３を塗布す
る。次に、このレジスト３を塗布したシリコンウエハ１
を温度９０℃の恒温槽内に１０分間保持した後、ｉ線を
用いた縮小投影露光機にマスクとシリコンウエハ１を設
置する。次に、シリコンウエハ１上のレジスト３にｉ線
を所定の露光量照射する。次に、現像後温度８０℃の恒
温槽内に１０分間保持することにより、シリコンウエハ
１上に直径２μｍの開口３を有するレジストパターンが
形成すされる。
【０００８】次に、反応性イオンエッチング装置（図示
せず）を用いて、直径が２μｍで深さが２μｍの円筒形
凹部マーカ４をシリコンウエハ１の表面に形成する（図
１（Ｃ）参照）。このマーカ形成工程では、まず、反応
性イオンエッチング装置のチャンバ内に、レジストパタ
ーンを形成したシリコンウエハ１を設置し、ロータリー
ポンプによりチャンバ内の圧力が１Ｐａとなるまで排気
した後、ターボ分子ポンプにより圧力１×１０-3Pａま
で排気する。次に、フッ化硫黄ＳＦ６をチャンバ内に１
００ｓｃｃｍの流量で導入し、チャンバ内の圧力を２Ｐ
ａに保持し、周波数１３．５６ＭＨｚの高周波を１Ｗ／
ｃｍ2の電力密度で印可することによって、レジスト２
をマスクとしてシリコンウエハ１がエッチングされる。
１０分後に、高周波の放電及びＳＦ６の導入を止め、ロ
ータリーポンプ、ターボ分子ポンプを順に用いてチャン
バ内を圧力１×１０-3Ｐａまで排気する。排気後、チャ
ンバ内に窒素を導入し大気圧とした後シリコンウエハ１
を取り出す。その後、一般に広く使用されている酸素プ
ラズマアッシャー法及びそれに続く硫酸と過酸化水素を
３：１に混合した温度８５℃の溶液による洗浄によりレ
ジストを剥離し、続いて純水により洗浄する。この工程
により、直径が２μｍ、深さが２μｍであるマーカ４が
シリコンウエハ１の表面に形成される。
せず）を用いて、直径が２μｍで深さが２μｍの円筒形
凹部マーカ４をシリコンウエハ１の表面に形成する（図
１（Ｃ）参照）。このマーカ形成工程では、まず、反応
性イオンエッチング装置のチャンバ内に、レジストパタ
ーンを形成したシリコンウエハ１を設置し、ロータリー
ポンプによりチャンバ内の圧力が１Ｐａとなるまで排気
した後、ターボ分子ポンプにより圧力１×１０-3Pａま
で排気する。次に、フッ化硫黄ＳＦ６をチャンバ内に１
００ｓｃｃｍの流量で導入し、チャンバ内の圧力を２Ｐ
ａに保持し、周波数１３．５６ＭＨｚの高周波を１Ｗ／
ｃｍ2の電力密度で印可することによって、レジスト２
をマスクとしてシリコンウエハ１がエッチングされる。
１０分後に、高周波の放電及びＳＦ６の導入を止め、ロ
ータリーポンプ、ターボ分子ポンプを順に用いてチャン
バ内を圧力１×１０-3Ｐａまで排気する。排気後、チャ
ンバ内に窒素を導入し大気圧とした後シリコンウエハ１
を取り出す。その後、一般に広く使用されている酸素プ
ラズマアッシャー法及びそれに続く硫酸と過酸化水素を
３：１に混合した温度８５℃の溶液による洗浄によりレ
ジストを剥離し、続いて純水により洗浄する。この工程
により、直径が２μｍ、深さが２μｍであるマーカ４が
シリコンウエハ１の表面に形成される。
【０００９】次に、図２に示したプラズマＣＶＤ装置を
用いて石英膜５を堆積させることによって、マイクロレ
ンズ６を形成する（図１（Ｄ）参照）。この堆積工程で
は、図２を参照するに、まず、マーカ４を形成したシリ
コンウエハ１を基板ステージ３２上に設置し、４００℃
の温度に加熱する。この状態で、チャンバ２１内をロー
タリーポンプ６２により、圧力１Ｐａまで排気し、続い
てターボ分子ポンプ６１により圧力１×１０-3Ｐａまで
排気する。次に、ＴＲＩＥＳまたはＴＥＯＳを１２ｓｃ
ｃｍ、酸素を４００ｓｃｃｍ、それぞれの流量で上部電
極からチャンバ内に導入する。ここで、ＴＲＩＥＳまた
はＴＥＯＳは、あらかじめ温度を８０℃とし気化させて
いる。
用いて石英膜５を堆積させることによって、マイクロレ
ンズ６を形成する（図１（Ｄ）参照）。この堆積工程で
は、図２を参照するに、まず、マーカ４を形成したシリ
コンウエハ１を基板ステージ３２上に設置し、４００℃
の温度に加熱する。この状態で、チャンバ２１内をロー
タリーポンプ６２により、圧力１Ｐａまで排気し、続い
てターボ分子ポンプ６１により圧力１×１０-3Ｐａまで
排気する。次に、ＴＲＩＥＳまたはＴＥＯＳを１２ｓｃ
ｃｍ、酸素を４００ｓｃｃｍ、それぞれの流量で上部電
極からチャンバ内に導入する。ここで、ＴＲＩＥＳまた
はＴＥＯＳは、あらかじめ温度を８０℃とし気化させて
いる。
【００１０】次に、ロータリポンプ６１等を用いてチャ
ンバ３１内の圧力を３０Ｐａに保持し、高周波発振器３
５を用いて１３．５６ＭＨｚの高周波を上部電極３３と
基板ステージ３２間に電力密度１．６Ｗ／ｃｍ2で印加
することにより、チャンバ２１内にプラズマが発生し、
７０分でシリコンウエハ１上に膜厚約８μｍの石英膜５
が堆積する。その後、高周波の放電及びガスの導入を止
め、ロータリーポンプ６２、ターボ分子ポンプ６１を順
に用いて、チャンバ３１内を圧力１×１０-3Pａまで排
気し、排気後、チャンバ３１内に窒素を導入し大気圧と
した後シリコンウエハ１を取り出す。この工程により、
波長１．３μｍで屈折率が１．４５６の石英膜５が堆積
し、石英膜５の表面には、レンズ口径が５μｍ程度のの
マイクロレンズ６が形成される。
ンバ３１内の圧力を３０Ｐａに保持し、高周波発振器３
５を用いて１３．５６ＭＨｚの高周波を上部電極３３と
基板ステージ３２間に電力密度１．６Ｗ／ｃｍ2で印加
することにより、チャンバ２１内にプラズマが発生し、
７０分でシリコンウエハ１上に膜厚約８μｍの石英膜５
が堆積する。その後、高周波の放電及びガスの導入を止
め、ロータリーポンプ６２、ターボ分子ポンプ６１を順
に用いて、チャンバ３１内を圧力１×１０-3Pａまで排
気し、排気後、チャンバ３１内に窒素を導入し大気圧と
した後シリコンウエハ１を取り出す。この工程により、
波長１．３μｍで屈折率が１．４５６の石英膜５が堆積
し、石英膜５の表面には、レンズ口径が５μｍ程度のの
マイクロレンズ６が形成される。
【００１１】この実施の形態では、マーカとしての凹部
を用いたが、凸部を用いても同様にマイクロレンズを形
成することができ、また、マーカの寸法を適切に設定し
ておくことにより、所望の寸法のマイクロレンズを得る
ことができる。図３は、堆積膜厚が８μｍにおける、マ
ーカの寸法とマイクロレンズの寸法の関係を示した特性
図であり、マーカの深さ／高さに反比例して曲率半径の
大きいマイクロレンズを得ることができ、また、マーカ
の直径に比例してレンズ半径の大きいマイクロレンズが
得られることを示したものである。
を用いたが、凸部を用いても同様にマイクロレンズを形
成することができ、また、マーカの寸法を適切に設定し
ておくことにより、所望の寸法のマイクロレンズを得る
ことができる。図３は、堆積膜厚が８μｍにおける、マ
ーカの寸法とマイクロレンズの寸法の関係を示した特性
図であり、マーカの深さ／高さに反比例して曲率半径の
大きいマイクロレンズを得ることができ、また、マーカ
の直径に比例してレンズ半径の大きいマイクロレンズが
得られることを示したものである。
【００１２】また、この実施の形態では、マーカとして
円筒形状のものを用いたが、他の形状でも同様のマイク
ロレンズを形成することが可能である。例えば、円錐状
の凹部または凸部を用いてマイクロレンズを形成するこ
とができる。また、この実施の形態では、基板としてシ
リコンウエハを用いたが、石英板、ガラス板等の他の材
料を用いても、同様のマイクロアレイ板を製造すること
ができる。
円筒形状のものを用いたが、他の形状でも同様のマイク
ロレンズを形成することが可能である。例えば、円錐状
の凹部または凸部を用いてマイクロレンズを形成するこ
とができる。また、この実施の形態では、基板としてシ
リコンウエハを用いたが、石英板、ガラス板等の他の材
料を用いても、同様のマイクロアレイ板を製造すること
ができる。
【００１３】さらに、光素子が形成されている化合物半
導体基板を用いることにより、レンズ付の光素子を得る
こともできる。例えば、面発光型ダイオードが形成され
たウエハを用い、その光取出し面に凹部を設け、ププラ
ズマＣＶＤ装置により石英膜を堆積させることにより、
マイクロレンズ付きの面発光型ダイオードを得ることが
できる。また、端面放射型の発光ダイオードを用い、活
性層部分が凸部として残るように端面をエッチングした
後、ププラズマＣＶＤ装置により石英膜を堆積させるこ
とにより、マイクロレンズ付きの端面放射型発光ダイオ
ードを得ることができる。
導体基板を用いることにより、レンズ付の光素子を得る
こともできる。例えば、面発光型ダイオードが形成され
たウエハを用い、その光取出し面に凹部を設け、ププラ
ズマＣＶＤ装置により石英膜を堆積させることにより、
マイクロレンズ付きの面発光型ダイオードを得ることが
できる。また、端面放射型の発光ダイオードを用い、活
性層部分が凸部として残るように端面をエッチングした
後、ププラズマＣＶＤ装置により石英膜を堆積させるこ
とにより、マイクロレンズ付きの端面放射型発光ダイオ
ードを得ることができる。
【００１４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
凹部または凸部の形成とプラズマＣＶＤ装置による石英
系膜の堆積という簡易な製造工程によって、口径が１０
μｍ以下のマイクロレンズが形成できる。
凹部または凸部の形成とプラズマＣＶＤ装置による石英
系膜の堆積という簡易な製造工程によって、口径が１０
μｍ以下のマイクロレンズが形成できる。
【図１】本発明の実施の形態を示すマイクロレンズの製
造工程図
造工程図
【図２】本発明の実施の形態で用いるプラズマＣＶＤ装
置の説明図
置の説明図
【図３】本発明の実施の形態における、マーカの寸法と
マイクロレンズの寸法との関係を示す特性図
マイクロレンズの寸法との関係を示す特性図
１ シリコンウエハ ２ 開口 ３ レジスト ４ マーカ ５ 石英膜 ６ マイクロレンズ
Claims (2)
- 【請求項１】 基板の表面に直径が１０μｍ以下の凹部
または凸部を形成し、 シリコンと酸素とを含む原料ガスを用いたプラズマ化学
気相成長により前記基板上に石英系膜を堆積させ、当該
基板上に前記凹部または凸部に対応したマイクロレンズ
を形成させる、ことを特徴としたマイクロレンズの製造
方法。 - 【請求項２】 基板として、シリコンウエハ、石英板、
ガラス板、光素子が形成されている化合物半導体基板の
いずれかを用いたことを特徴とする請求項１記載のマイ
クロレンズの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25645498A JP2000089002A (ja) | 1998-09-10 | 1998-09-10 | マイクロレンズの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25645498A JP2000089002A (ja) | 1998-09-10 | 1998-09-10 | マイクロレンズの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000089002A true JP2000089002A (ja) | 2000-03-31 |
Family
ID=17292876
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25645498A Withdrawn JP2000089002A (ja) | 1998-09-10 | 1998-09-10 | マイクロレンズの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000089002A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7879249B2 (en) | 2007-08-03 | 2011-02-01 | Aptina Imaging Corporation | Methods of forming a lens master plate for wafer level lens replication |
| US7919230B2 (en) | 2008-06-25 | 2011-04-05 | Aptina Imaging Corporation | Thermal embossing of resist reflowed lenses to make aspheric lens master wafer |
-
1998
- 1998-09-10 JP JP25645498A patent/JP2000089002A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7879249B2 (en) | 2007-08-03 | 2011-02-01 | Aptina Imaging Corporation | Methods of forming a lens master plate for wafer level lens replication |
| US7919230B2 (en) | 2008-06-25 | 2011-04-05 | Aptina Imaging Corporation | Thermal embossing of resist reflowed lenses to make aspheric lens master wafer |
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|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20060110 |