JP2001290008A

JP2001290008A - 光学素子の製造方法

Info

Publication number: JP2001290008A
Application number: JP2000106722A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Mizuno; 剛水野
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2000-04-04
Filing date: 2000-04-04
Publication date: 2001-10-19

Abstract

(57)【要約】【課題】そこで、本発明は、上述した実情に鑑みてな
されたものであり、小型化されてもなお精度がよく、且
つ大量生産を可能とする光学素子の製造方法の提供を目
的としている。【解決手段】複数のグレースケールマスクから形成さ
れているマスクアレイウェハ２１を、レジスト層が形成
されているウェハ２２上に載置する（（Ａ）及び（Ｂ）
に示す工程）。そして、マスクアレイウェハ２１を介し
て、ウェハ２１上に形成されているレジスト層を露光処
理する。その後、さらに現像処理して所定のレジストパ
ターンを形成する。そして、エッチング処理により、ウ
ェハ２２上に複数のレンズ面を形成する（（Ｃ）に示す
工程）。このような処理工程を、技術が確立されている
半導体プロセスを利用して行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光学素子を製造す
るための光学素子の製造方法に関し、詳しくは、光ピッ
クアップ等に使用される微小径の光学レンズに好適な光
学素子の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】レンズ系を利用した装置（光学デバイ
ス）として、光ピックアップが挙げられる。光ピックア
ップは、光磁気ディスク装置等の光ディスクシステムに
使用され、光磁気ディスクや相変化型光ディスク等の光
ディスクに記録された信号を読み取る、或いは光ディス
クへ信号を書き込むものとされている。

【０００３】対物レンズには、単レンズや複数個のレン
ズからなるもの（組レンズ）がある。組レンズとして
は、いわゆる２群レンズ、３群レンズ、４群レンズ等が
挙げられる。

【０００４】ここで、単レンズの作製手法としては、例
えば、レンズ母材を研磨加工して作製する手法、プレス
加工、或いはモールド成形による手法などが挙げられ
る。そして、単レンズにあっては、そのような手法によ
り１枚ずつ作製されていた。なお、レンズ母材として
は、ガラスやプラスチック、或いはこれに準じ、かつ代
替可能なものが用いられている。

【０００５】また、複数のレンズからなるいわゆる組レ
ンズの作製については、上述したような同様な手法によ
り単レンズを１枚ずつ作製し、その後、アライメント、
組み立をすることによって、作製されていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、上述
した光ピックアップ等を含めた光学デバイスの小型、軽
量化がますます重要となってきており、それに伴って、
レンズ系の小型化が不可欠となりつつある。

【０００７】しかし、上述したような手法により、レン
ズを１枚ずつ作製し、さらには組レンズにあっては複数
枚のレンズを組み立てることから、小型、特に微小径を
有するレンズヘの適応が難しい、レンズが小型化（微細
化）するほどアライメント（組み立て）が困難になる、
等の問題があった。

【０００８】そこで、本発明は、上述した実情に鑑みて
なされたものであり、小型化されてもなお精度がよく、
且つ大量生産を可能とする光学素子の製造方法の提供を
目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係る光学素子の
製造方法は、上述の課題を解決するために、マスク形成
部材により、レンズ材料基板とされるウェハ上に複数の
レンズの曲面に応じたマスクを形成するマスク形成工程
と、マスク形成工程にて形成されたマスクを介してウェ
ハをエッチングして、ウェハ上に複数のレンズの曲面を
形成するレンズ面形成工程と、レンズ面形成工程にて複
数のレンズの曲面が形成されたウェハからレンズを個々
に分離するレンズ形成工程とを有する。

【００１０】このような光学素子の製造方法は、ウェハ
上に複数のレンズを形成し、当該ウェハから複数の単レ
ンズを個々として得る。

【００１１】また、本発明に係る光学素子の製造方法
は、上述の課題を解決するために、マスク形成部材によ
り、レンズ材料基板とされる複数枚の各ウェハ上に複数
のレンズの曲面に応じたマスクを形成するマスク形成工
程と、マスク形成工程にて形成されたマスクを介してウ
ェハをエッチングして、各ウェハ上に複数のレンズの曲
面を形成するレンズ面形成工程と、レンズ面形成工程に
て複数のレンズの曲面が形成された複数枚のウェハにつ
いて所定の重ね合わせをして、組レンズとして個々に分
離するレンズ形成工程とを有する。

【００１２】このような光学素子の製造方法は、複数の
各ウェハ上に複数のレンズを形成して、当該複数のレン
ズを重ね合わせた状態から、複数の組レンズを個々して
得る。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を用いて詳しく説明する。この実施の形態は、本
発明を、レンズを製造するレンズの製造方法に適用した
ものである。先ず、一般的なレンズの形状について説明
する。

【００１４】図１に示す単レンズ１は、片面が略非球面
の凸面２とされ、他方の面が略平面形状の平面３とされ
ている。このような単レンズ１は、凸面２、平面３が光
線の入射面或いは出射面とされる。

【００１５】例えば、図１に示すように、凸面２が入射
面とされ、平面３が出射面とされた場合において、レン
ズ１に平行光線が入射されたときには、凸面２から入射
された光線は、当該レンズ１内を透過して、平面３から
出射され、被照射体１００上に集光される。

【００１６】従来においては、このような単レンズは、
研磨等の作製手法により１つずつ作製されており、特に
小型化（微細化）された場合には、精度や大量生産性に
不向きとされていた。本発明を適用したレンズの製造方
法は、小型化してもなお精度よくレンズを作製すること
ができ、且つ大量生産を可能とするものである。次に、
レンズの製造方法について説明する。

【００１７】本発明が適用されたレンズの製造方法で
は、大別して、いわゆるグレースケールマスク（グレー
スケール露光マスクともいう。）を使用したレンズ曲面
の作製原理と、半導体ウェハの製造に使用する半導体プ
ロセスとを利用している。

【００１８】一般的な半導体プロセスには、所望の箇所
にレーザ光を照射してフォトレジストの露光を行う露光
工程と、露光工程において露光されたフォトレジストを
現像により取り除く現像工程と、現像工程において残存
するフォトレジストをマスクとして、基板（ウェハ）の
エッチング加工を行うエッチング加工工程とがある。本
発明が適用されたレンズの製造方法では、このような半
導体プロセスを利用しつつ、グレースケールマスクを使
用してレンズを製造するものである。

【００１９】例えば、半導体を形成する化合物半導体
（半導体材料）の中には、光ディスクの記録や再生に用
いられるようなさまざまな波長帯のレーザ光に対して透
過率を十分に有する材料が存在する。ここで、光ディス
クとしては、光磁気ディスクや相変化型光ディスク等が
挙げられる。

【００２０】また、そのような化合物半導体には、形状
の制御が容易（製造が容易）なものも存在する。よっ
て、半導体材料をレンズ母材として使用して、半導体プ
ロセスによりレンズを製造することは可能であり、所望
の形状としたレンズを製造することができる。

【００２１】例えば、半導体材料として、赤色帯のレー
ザ光に対し透過性のよいものにGaPが挙げられ、青色帯
のレーザ光に対し透過性のよりにGaN，ZnSe，ZnSが挙げ
られる。このような半導体材料は、ウェット或いはドラ
イエッチングによってサブミクロン単位で形状の制御可
能とされている。このようなエッチング加工では、エッ
チング時間を十分にとることで、数十〜100ミクロン程
度の任意の段差を形成することが可能である。反応性イ
オンエッチング（Reactive Ion Etching，ＲＩＥ）等
は、特にエッチング速度の速いエッチング法として知ら
れている。

【００２２】そして、半導体プロセスにおけるエッチン
グ加工としては、一般的なものとして、所定の形状を得
るために何らかの手法で材料表面にマスキングをして、
これに沿ってエッチング加工を施し、所定の段差形状を
形成するものがある。例えば、エッチング速度とエッチ
ング時間でエッチング深さを制御して、所望の段差形状
を得ることができる。

【００２３】グレースケールマスクの使用は、エッチン
グ加工の前工程であるマスキング処理において使用され
るもので、被エッチング部材の表面を不連続な段差では
なく、連続的に変化する面形状を任意に形成することを
可能にするものである。言い換えれば、グレースケール
マスクは、エッチング加工に用いるガス等に対して所定
のグラデーション効果をもつようなものとされる。この
ように、グレースケールマスクの使用により、所定の球
面形状又は非球面形状をもたせたレンズの形成が可能に
なる。具体的には、次のようにグレースケールマスクを
使用することにより連続的な球面形状や非球面形状とさ
れたレンズを形成することができる。

【００２４】エッチング加工では、レンズ母材上に形成
された所定のレジストパターンをエッチングすることに
よりレンズ曲面を形成している。そして、レジストパタ
ーンは、レジスト層に紫外線を照射して露光し、その後
現像することにより得られるものである。

【００２５】グレースケールマスクは、そのようにレジ
スト層に照射される紫外線量を制御して、当該レジスト
層を所定パターンとして露光し、所定のレジストパター
ンを形成するためのものである。このようなグレースケ
ールマスクは例えば次のように形成されている。

【００２６】グレースケールマスクは、表面にＡｇアル
カリハライドドープ層が形成されたいわゆるＨＥＢＳ
（High Energy Beam Sensitive）ガラスを基板として用
いて作製されている。

【００２７】Ａｇアルカリハライドドープ層は、通常の
クラウンガラスをＡｇ⁺イオン交換反応にさらすことに
より、ガラス表面に均一に形成される。例えば、Ａｇ⁺
イオンのドープ層は３μｍ程度の厚さとされている。

【００２８】そして、グレースケールマスクのガラス表
面に均一に形成されたドープ層に電子線ビームが照射さ
れて、Ａｇ⁺イオンからＡｇになる。そして、Ａｇの部
分では紫外線に対して吸収を示す。

【００２９】このようなことから、Ａｇとされた部分に
分布をもたせることにより、ドープ層内において紫外線
の吸収について異なる分布が形成されるので、グレース
ケールマスクは、透過される紫外線を異なるものとする
ことができる。具体的には、グレースケールマスクは、
紫外線の透過量について、中間値を有する階調の分布を
なすように形成されることで、紫外線の透過量分布が連
続的に変化するようになされている。例えば、Ａｇ部分
がドープ層にある分布をもつようにするためには、電子
線照射量、電子線の加速電圧、ビーム電流、ビーム径が
制御された電子線ビームを照射することにより可能とさ
れる。

【００３０】このようにグレースケールマスクは、各位
置における紫外線の透過量（紫外線の吸収量）が連続的
に調整されたものとして形成されている。これにより、
所定のレジストパターンを形成することができるように
なる。具体的には、グレースケールマスクにより、次の
ようにして、レンズ母材から所定形状とされたレンズを
形成することができる。

【００３１】例えば、図２中（Ａ）に示すように、レン
ズ母材１１上に形成されているレジスト層１２上にグレ
ースケールマスク１３を載置する。そして、露光処理と
して、レジスト層１２に対してグレースケールマスク１
３を介した紫外線の照射がなされる。ここで、グレース
ケールマスク１３は、紫外線の透過量を上述のように連
続的に異なるように形成されている。

【００３２】グレースケールマスク１３を使用した露光
処理を行った後、現像処理をすることで、図２中（Ｂ）
に示すように、レジスト層１２が、最終的なレンズ表面
形状に対応されたレジストパターンとして形成される。

【００３３】そして、このレジスト層１２をエッチング
マスクとして用いてリアクティブイオンエッチング等の
エッチング加工を施すことにより、図２中（Ｃ）に示す
ように、レンズ母材１１の一旦面がマスクに応じた連続
的な球面又は非球面形状とされたレンズが形成される。

【００３４】なお、曲率によって生じる段差量の最大値
が、実際のエッチング量の最大であるため、例えば数十
ミクロン程度のエッチング量を想定すると、有効径が数
百ミクロン程度のレンズが実際に形成可能になる。な
お、有効径はレンズ性能によって異なり、これ以上も、
これ以下の当然あり得る。

【００３５】また、エッチング量が少ない方向、つまり
一般に有効径が小さくなる方向のレンズ形成はより安易
になされるものであるため、極めて小さい有効径をもつ
レンズの形成の方がかえって容易とされる。よって、こ
のようなレンズ作製手法は、小型のレンズに適したもの
となっているといえる。

【００３６】以上のように、グレースケールマスクを使
用することにより、段差なく連続的な形状とされた球面
又は非球面のレンズを形成することができる。そして、
本発明を適用したレンズの製造方法では、半導体プロセ
スを利用し、精度よい形状とされたレンズを形成してい
る。半導体プロセスでは、１枚のウェハから一度に大量
の半導体チップを製造することが可能とされ、従来より
確立されている技術である。半導体プロセスを利用した
レンズの製造方法については次のようになる。

【００３７】上述したように、グレースケールマスクを
使用することにより、段差なく連続的な形状とされた球
面又は非球面のレンズを形成することが可能とされてい
る。半導体プロセスへの適用にあたっては、複数のグレ
ースケールマスクが含まれるウェハ、すなわちグレース
ケールマスクのアレイ形状からなるウェハ（以下、マス
クアレイウェハという。）を使用する。例えば、図３中
（Ａ）に示すように、複数のグレースケールマスクＧＭ
が形成されたウェハとしてマスクアレイウェハ２１が形
成されている。

【００３８】そして、このマスクアレイウェハ２１を、
図３中（Ａ）及び図３中（Ｂ）に示すように、レンズ母
材とされるウェハ２２上に載置する。ここで、ウェハ２
２は、例えば化合物半導体等のエッチング加工可能な材
料である。なお、ウェハ２２上には、レジスト層が既に
形成されているものとする。

【００３９】それから、図３中（Ｂ）に示すように、ウ
ェハ２２上にマスクアレイウェハ２１が載置された状態
において露光処理、そして現像処理を行う。現像処理に
より、レンズ母材とされるウェハ２２上には、上述した
図２中（Ｂ）に示したようなレジストパターンが複数形
成される。

【００４０】そして、エッチング加工をすることによ
り、図３中（Ｃ）に示すように、図１に示したレンズの
表面（曲面）とされる部分がアレイ形状とされたウェハ
２３が形成される。すなわち、複数のレンズから構成さ
れるレンズアレイとされたウェハ２３が形成される。以
下、このようにレンズアレイが形成されたウェハ２３
を、単レンズアレイウェハ２３と呼ぶ。そして、このよ
うに複数のレンズ面が形成された単レンズアレイウェハ
２３からレンズを個々に分離することにより、図１に示
したレンズ１を得ることができるようになる。

【００４１】このように、複数のグレースケールマスク
からなるマスクアレイウェハ２１により、一度に多くの
レンズを製造することができるようになる。すなわち、
図２を用いて説明したように、１つのグレースケールマ
スクによりレンズ一つ一つを形成することとしてもよい
が、グレースケールマスクが所定配列（アレイ形状）さ
れているマスクアレイウェハを使用することにより、一
度に多くのレンズを製造することができる。そして、レ
ンズの製造方法では、利用する半導体プロセスが半導体
チップの製造分野において確立された技術となっている
ことから、単レンズは、精度のよい形状とされたものと
して製造することができるようになる。

【００４２】また、ウェハへのレンズ曲面の形成が容易
であること、すなわち、レンズ形成の転写に汎用性があ
ることから、任意の光学性能を有したレンズの製造が可
能になる。

【００４３】なお、上述の実施の形態では、レンズの製
造方法について半導体材料をベースとしたウェハ・バッ
チ・プロセスについて説明していが、これに限定される
ものではない。例えば、レンズの製造方法に、ウェット
又はドライ・エッチング技術のように、一般的に半導体
材料で用いられている製造プロセスを適用することも可
能で、さらに、ウェハ単位で処理可能な材料（ガラス
等）によりレンズを製造するものであれば、半導体プロ
セス及びそれに準じたプロセスを用いて、レンズを製造
することはできる。

【００４４】また、製造される単レンズの形状について
は、上述した図１に示す単レンズ１の形状に限定される
ものではなく、他の形状とされた単レンズについても形
成することができる。

【００４５】例えば、図４中（Ａ）に示すように、片面
が球面又は非球面の凹面３１ａとされ、他方の面が略平
面形状の平面３１ｂとされたレンズ３１を製造すること
もできる。

【００４６】また、図４中（Ｂ）に示すように、片面が
球面又は非球面の凸面３２ａとされ、他方の面が球面又
は非球面の凹面３２ｂとされたレンズ３２を製造するこ
ともできる。

【００４７】また、図４中（Ｃ）に示すように、片面が
球面又は非球面の凸面３３ａとされ、他方の面も球面又
は非球面の凸面３３ｂとされたレンズ３３を製造するこ
ともできる。

【００４８】なお、このような形状とされたレンズを製
造する場合には、そのような形状に対した紫外線の透過
量を有するグレースケールマスクからなるマスクアレイ
ウェハを使用することはいうまでもない。

【００４９】次に、複数のレンズにより構成されている
組レンズの製造をするレンズの製造方法について説明す
る。

【００５０】例えば、図５に示すように組レンズ４０
は、第１のレンズ４１と第２のレンズ４２とから構成さ
れている。

【００５１】第１のレンズ４１は、片面が球面又は非球
面の凸面４１ａとされ、他方の面が球面又は非球面の凹
面４１ｂとされている。そして、第２のレンズ４２は、
片面が球面又は非球面の凸面４２ａとされ、他方の面が
球面又は非球面の凹面４２ｂとされている。

【００５２】そして、第１のレンズの凹面４１ｂに、第
２のレンズ４２の凸面４２ａが合わされて、第１のレン
ズ４１と第２のレンズ４２とが一体とされて組レンズ４
０を構成している。このような組レンズ４０はレンズの
製造方法により次のようにして製造される。

【００５３】先ず、図６に示すように、第１のレンズ４
１がレンズアレイとして形成されている第１の単レンズ
アレイウェハ２４と、第２レンズ４２がレンズアレイと
して形成されている第２の単レンズアレイウェハ２５と
を先ず用意する。

【００５４】単なるウェハから第１の単レンズアレイウ
ェハ２４及び第２の単レンズアレイウェハ２５として形
成されるまでの工程については、上述した単レンズを製
造する際の半導体プロセスと同様な処理となる。すなわ
ち、図３中（Ａ）乃至同図中（Ｃ）に示したような、露
光処理、現像処理、そしてエッチイング処理の各処理工
程を経て、レンズアレイからなる第１の単レンズアレイ
ウェハ２４及び第２の単レンズアレイウェハ２５を形成
する。ここで、第１の単レンズアレイウェハ２４及び第
２の単レンズアレイウェハ２５のレンズアレイの形状、
すなわち第１及び第２の各レンズを構成することとなる
部分の配列は、同様な間隔となるように形成される。

【００５５】そして、第１の単レンズアレイウェハ２４
と第２の単レンズアレイウェハ２５とを重ね合わせて、
一体とした状態において、個々の組レンズに切り離す。

【００５６】ここで、第１の単レンズアレイウェハ２４
と第２の単レンズアレイウェハ２５との重ね合わせは、
精度のよい組レンズを製造するためには、第１の単レン
ズアレイウェハ２４において第１のレンズ４１を構成す
ることとなる部分と、第２の単レンズアレイウェハ２５
において第２のレンズ４２を構成することとなる部分と
が一致するように位置決めされる必要がある。よって、
第１の単レンズアレイウェハ２４と第２の単レンズアレ
イウェハ２５との位置決めが組レンズを製造する上で重
要な作業となる。このような位置決めについても、半導
体プロセスを利用することができる。例えば、半導体プ
ロセスにおけるアライメント精度による位置決めを利用
する。

【００５７】一般的な半導体プロセスにおいては、ウェ
ハの位置決めは、ウェハに微細に埋め込まれたマーカを
基準として、精密アライナーを用いて、サブミクロン単
位でウェハ・ベースの作業が可能とされている。これを
レンズの製造において利用することができる。すなわ
ち、第１の単レンズアレイウェハ２４や第２の単レンズ
アレイウェハ２５にマーカを埋め込み、これを基準とし
て、半導体プロセスによる位置決めにより、第１の単レ
ンズアレイウェハ２４と第２の単レンズアレイウェハ２
５との位置決めを行う。これにより、半導体プロセスの
アライメント精度の位置決めが可能となる。

【００５８】このようにして、第１及び第２の単レンズ
アレイウェハ２４，２５について位置決めをして、これ
らを一体とした状態において、レンズを個々のものとし
て切り離すことにより、図５に示す組レンズ４０を得る
ことができるようになる。

【００５９】以上述べたように、本発明を適用すること
により、一度に多くの組レンズを製造することができる
ようになる。そして、半導体プロセスが技術として確立
されているものであることから、組レンズは、精度のよ
い形状とされたものとして製造することができるように
なる。

【００６０】なお、製造される組レンズの形状について
は、上述した図５に示す組レンズ４０の形状に限定され
るものではなく、他の形状とされたレンズについても形
成することができる。

【００６１】例えば、図７に示すように、両面共に球面
又は非球面の凸面４３ａ，４３ｂとされた第２のレンズ
４３を備えた組レンズ４０を製造することもできる。

【００６２】また、いわゆるＳＩＬ（Solid Immersion
Lens）といった組レンズを製造することもできる。ＳＩ
Ｌは、例えば、光ピックアップにおいて開口数ＮＡが１
以上の対物レンズとして用いられ、近接光学場を利用し
た信号の記録や再生を可能とするものである。

【００６３】ＳＩＬは、図８に示すように、第１のレン
ズ５１と、第２のレンズ５２とから構成される組レンズ
である。第１のレンズ５１は、片面が非球面の凸面とさ
れた第１の面５１ａと、他方の面が略平面とされた第２
の面５１ｂとを有している。なお、ここでいう他方の面
は、略平面形状とされることに限定されるものではな
く、球面又は非球面形状とされてもよい。

【００６４】そして、第２のレンズ５２は、第１のレン
ズ５１に対向される面が略球面の凸面とされた第３の面
５２ａと、他方の面が略平面とされた第４の面５２ｂと
を有している。ＳＩＬ５０において、第１のレンズ５１
は、光源から出射されてレーザ光が入射される側のレン
ズとされ、第２のレンズ５２は、被照射体とされる光デ
ィスクに対向される側のレンズとされる。そして、例え
ば、開口数ＮＡが１以上を可能とするような場合にあっ
ては、第２のレンズ５２の第４の面５２ｂと光ディスク
との間の距離が100ｎｍ以下とされている。

【００６５】このようなＳＩＬ５０において、光源から
のレーザ光Ｌは、先ず第１のレンズ５１の第１の面５１
ａに入射されて、当該第１のレンズ５１内を透過され
て、第２の面５１ｂから、第２のレンズ５２に向けて出
射される。光源からのレーザ光Ｌは、第１のレンズ５１
を透過されることにより、第２のレンズ５２に向けて収
束光として出射される。

【００６６】第１のレンズ５１の第２の面５１ｂから出
射されたレーザ光Ｌは、第２のレンズ５２の第３の面５
２ａから入射されて、通常、光ディスクの対向面とされ
る第４の面５２ｂ上に集光される。

【００６７】光ピックアップは、このようなＳＩＬ５０
を使用して、第４の面５２ｂ上に集光されたレーザ光の
いわゆる滲みだしにより、光ディスクに対する信号の記
録や再生を行っている。

【００６８】このように光ピックアップに装着されてい
るＳＩＬ５０は、実際には、図９中（Ａ）及び図９中
（Ｂ）に示すように、別個独立とされている第１のレン
ズ５１と第２のレンズ５２とを一体のものとするための
台座５３，５４が必要とされている。

【００６９】図９中（Ａ）に示すＳＩＬ５０では、略筒
形状とされた台座５３により、第１のレンズ５１と第２
のレンズ５２とが一体として組み立てられている。具体
的には、対向される第１のレンズ５１と第２のレンズ５
２との間に略筒形状の台座５３が配置されて、当該台座
５３に第１のレンズ５１及び第２のレンズ５２の鍔部５
１ａ，５２ａが取り付けられて、ＳＩＬ５０として組み
立てられている。

【００７０】また、図９中（Ｂ）に示すＳＩＬ５０で
は、第２のレンズ５２が、図９中（Ａ）に示したような
第２のレンズ５２の鍔部５２ａが省略された形状として
略半球形状とされており、台座５４は、第２のレンズ５
２の周囲を囲むような略筒形状とされている。

【００７１】そして、このような形状とされている場合
でも、半導体プロセスを利用してレンズを製造すること
ができる。図９中（Ａ）に示すようなＳＩＬ５０につい
ては、次のように製造することができる。

【００７２】先ず、図６を用いて説明したと同様に、Ｓ
ＩＬ５０を構成することとなる第１の単レンズアレイウ
ェハと第２の単レンズアレイウェハとを用意する。すな
わち、第１のレンズ５１がレンズアレイとして形成され
ている第１の単レンズアレイウェハと、第２のレンズ５
２がレンズアレイとして形成されている第２の単レンズ
アレイウェハとを用意する。そして、台座についてもウ
ェハとして用意する。すなわち、略筒形状の部分が複数
形成されているウェハであって、その略筒形状部分が第
１及び第２の単レンズアレイウェハのレンズアレイに対
応されてアレイ形状として形成されているもの、すなわ
ち台座アレイウェハを用意する。

【００７３】そして、第１の単レンズアレイウェハ、台
座アレイウェハ及び第２の単レンズアレイウェハの順序
で重ね合わせて、一体とした状態のままで個々に切り離
すことにより、図９中（Ａ）に示すＳＩＬ５０を製造す
ることができるようになる。

【００７４】また、図９中（Ｂ）に示すようなＳＩＬ５
０については、次のように製造することができる。図１
０を用いて、先ず一組の図９中（Ｂ）に示すＳＩＬ５０
を製造する場合について説明する。

【００７５】先ず、図１０中（Ａ）に示すように、略球
形状のレンズ母材６１と、略中心位置に、略漏斗形状と
された開口部６２ａが形成されている台座母材６２とを
用意し、図１０中（Ａ）から同図中（Ｂ）に示すよう
に、レンズ母材６１を、台座母材６２の開口部６２ａに
置く。このとき、レンズ母材６１を開口部６２ａに載置
することだけで、共に中心位置（中心線Ｙ）が一致され
たものとなる。

【００７６】そして、同図中（Ｂ）に示すように、レン
ズ母材６１と台座母材６２の開口部６２ａとの接合を接
合する。接合には、接着剤による硬化やガラス融着によ
る硬化等による手法を用いる。これにより、レンズ母材
６１と台座母材６２とが強固に固定される。

【００７７】固定した後、同図中（Ｂ）に示すように、
台座の厚み方向の所定の位置とされている基準面Ｘま
で、レンズ母材６１と台座母材６２を一体とした状態の
ままでポリッシングして光学鏡面を形成する。これによ
り、図１０中（Ｃ）に示すように、第２のレンズ５２
と、当該第２のレンズ５２の周囲を囲むように台座５４
とが一体とされた形状を得ることができる。

【００７８】そして、図１０中（Ｄ）に示すように、第
２のレンズ５２に対向するように台座５４に第１のレン
ズ５１を取り付けることにより、図９中（Ｂ）に示した
よなＳＩＬ５０が得られる。そして、この図１０に示す
ような工程を、半導体プロセスを利用して行うことによ
り、一度に多くのＳＩＬ５０を製造することができるよ
うになる。具体的には、次のようにである。

【００７９】先ず、台座部材６２がアレイ形状として形
成されている台座アレイウェハを用意し、台座アレイウ
ェハに形成されている各開口部６２ａに略球形のレンズ
母材６１を入れ込む。例えば、台座アレイウェハ上に一
度に多くのレンズ母材６１を流し込むようにして入れ込
む。台座アレイウェハ上に多くのレンズ母材６１を流し
込むようにすることで、既に開口部６２ａにレンズ母材
６１が入っている場合には、当該開口部６２ａにはそれ
以上レンズ母材６１が入り込むことはなく、一方で、未
だ開口部６２ａにレンズ母材６１が入っていないような
場合には、当該開口部６２ａにレンズ母材６１が入り込
むようになる。よって、台座アレイウェハ上に多くのレ
ンズ母材６１を流し込むようにすることで、台座アレイ
ウェハの各開口部６２ａにレンズ母材６１を入れ込むこ
とが容易に実現されたことになる。

【００８０】そして、各開口部６２ａ毎に、接着材の硬
化等によりレンズ母材６１を固定して、図１０中（Ｃ）
に示すような状態になるまで、レンズ母材６１が一体と
されている台座アレイウェハ６２を半導体プロセスに準
じた工程で研磨加工し、台座アレイウェハ６２を所定厚
さに研磨する。

【００８１】そして、図１０中（Ｃ）に示すような形状
がアレイとして形成されたウェハに、図１０中（Ｄ）に
示すように、第１のレンズ５１のレンズアレイとされて
いる第１の単レンズアレイウェハを取り付けて一体とし
て、それを個々に切り離すことにより、図９中（Ｂ）に
示すようなＳＩＬ５０を一度に多く得ることができるよ
うになる。

【００８２】このように、台座が必要とされるような場
合であっても、半導体プロセスを利用してＳＩＬを製造
することができる。そして、半導体プロセスが技術とし
て確立されているものであることから、ＳＩＬは、精度
のよい形状とされたものとして製造することができるよ
うになる。

【００８３】そして、ＳＩＬ５０は、上述したように、
第２のレンズ５２と光ディスクとの距離が100ｎｍ以下
と非常に近接しているため、或いは開口数として１以上
が要求されているために、ＳＩＬ５０の組み立て精度が
非常に重要なものとなっているが、上述のようなレンズ
の製造方法では、精度が非常によくでたＳＩＬ５０を製
造することができる。

【００８４】また、図１０に示すような工程として製造
することができる図９中（Ｂ）に示すＳＩＬ５０では、
レンズ母材６１を略球形とし、そのレンズ母材６１を台
座部材６２の開口部６２ａに入れ込むだけで、レンズ母
材６１と台座母材６２との中心位置が一致させることが
できるので、第２のレンズ５２と台座５４との位置決め
精度が高いものとされたＳＩＬ５０を製造することがで
きる。

【００８５】また、上述したように、台座アレイウェハ
上に、レンズ母材６１を流し込むようにすることで、台
座アレイウェハに形成されている開口部６２ａにレンズ
母材６１の取り付けることができるので、そのような取
り付け工程が簡略化されたものとなる。

【００８６】なお、台座が必要とされる組レンズの形状
については、上述した図９に示すＳＩＬ５０の形状に限
定されるものではなく、他の形状とされたレンズについ
ても形成することができる。

【００８７】例えば、図１１に示すように、第１のレン
ズ７１が、両面が略非球面の凸面７１ａ，７１ｂとさ
れ、第２のレンズ７２についても、両面が略非球面の凸
面７２ａ，７２ｂとされるような組レンズ７０を製造す
ることもできる。

【００８８】なお、この場合、第１及び第２の単レンズ
アレイウェハにおける各レンズ曲面の形状については、
それに応じて異なるものとして形成される。

【００８９】また、いわゆるＳＩＭ（Solid Immersion
Mirror）についても、半導体プロセスを利用して製造す
ることもできる。ＳＩＭはカタディオプトリックレンズ
とも呼ばれ、上述したような組レンズとされるＳＩＬと
同等な光学特性を単一のレンズにより実現するものであ
る。

【００９０】図１２に示すように、ＳＩＭ８０は、光デ
ィスクに対する信号の書き込みや読み出しを行う際に、
光ディスクに照射するレーザ光Ｌを集光するためのもの
であり、凹面屈折面からなる第１面８１と、平面ミラー
からなる第２面８２と、凸形状とされミラー面からなる
第３面８３とを有している。ここで、第２面８２及び第
３面８３は、例えばＡｌ膜等よりなる反射膜８４，８５
が形成されることによりミラー面とされる。

【００９１】このような形状からなるＳＩＭ８０は、第
１面８１から入射した光を、第２面８２にて反射させた
後、第３面８３にて更に反射させて集光する。このＳＩ
Ｍ８０についての半導体プロセスを利用した製造手順は
次のようになる。

【００９２】先ず、レンズ母材とされるウェハ上に、マ
スクアレイウェハを使用して所定のレジストパターンを
形成する。例えば、図２中（Ｂ）として示したようにで
ある。

【００９３】次に、エッチングによりウェハ上に非球面
の凸面を個々に形成する。すなわち、図１３中（Ａ）に
示すようなウェハ（一部）８６に、図１３中（Ｂ）に示
すように非球面の凸面８３を形成する。ここで、凸面８
３は、後に反射膜が形成されてＳＩＭ８０における第３
面８３をなす。

【００９４】次に、図１３中（Ｃ）に示すように、凸面
８３の略中央部分に非球面の凹面８１を形成する。凹面
８１は、ＳＩＭ８０において第１面８１をなす。また、
レンズ母材８６において凸面８３と反対側の面は、後に
反射膜が形成されてＳＩＭ８０における第２面８２をな
す。

【００９５】レンズ母材８６の凹面８１の形成について
は、例えば図１４に示すように、レンズ母材８６に形成
される凹面８１に対応した形状のレジストパターンから
なるレジスト層８７によって、エッチングを行うことに
より形成する。このようなレジストパターンは、マスク
アレイウェハによって形成されたものである。

【００９６】そして、図１３中（Ｄ）に示すように、凸
面８３における凹面（第１面）８１の外周部分に反射膜
８５が形成されてミラー面とされた第３面８３が形成さ
れる。また、平面８２に反射膜８４が形成されることに
より、平面ミラーからなる第２面８２が形成される。

【００９７】このように半導体プロセスによりウェハか
ら複数のＳＩＭ８０を製造することができる。そして、
半導体プロセスが技術として確立されているものである
ことから、ＳＩＭ８０は、精度のよい形状とされたもの
として製造することができるようになる。

【００９８】以上のように、本発明により、レンズを一
度に大量生産することができる。そして、半導体プロセ
スを利用することができることから、微小径のレンズを
精度よく製造することができる。

【００９９】また、本発明により、上述のしたように種
々のレンズを製造することができ、レンズ形状の転写に
汎用性があるため、任意の光学性能を有した単レンズ及
び組レンズの製造が可能となる。

【０１００】なお、上述の実施の形態では、主に半導体
プロセスを利用したものとしてのレンズの製造方法につ
いて説明したが、レンズの製造方法が利用するのは半導
体プロセスであることに限定されるものではない。ウェ
ハ等の一括処理可能な部材からレンズを製造できるもの
であればよく、すなわち、半導体プロセスに準じたプロ
セスによりレンズを製造することができればよい。

【０１０１】

【発明の効果】本発明に係る光学素子の製造方法は、マ
スク形成部材により、レンズ材料基板とされるウェハ上
に複数のレンズの曲面に応じたマスクを形成するマスク
形成工程と、マスク形成工程にて形成されたマスクを介
してウェハをエッチングして、ウェハ上に複数のレンズ
の曲面を形成するレンズ面形成工程と、レンズ面形成工
程にて複数のレンズの曲面が形成されたウェハからレン
ズを個々に分離するレンズ形成工程とを有することによ
り、ウェハ上に複数のレンズを形成し、当該ウェハから
複数の単レンズを個々として得ることができる。

【０１０２】このような光学素子の製造方法により、一
括処理として単レンズを一度に複数製造するこができる
ようになり、さらに、技術とした確立されている半導体
プロセスを利用して、精度良く単レンズを製造すること
ができるようになる。

【０１０３】また、本発明に係る光学素子の製造方法
は、マスク形成部材により、レンズ材料基板とされる複
数枚の各ウェハ上に複数のレンズの曲面に応じたマスク
を形成するマスク形成工程と、マスク形成工程にて形成
されたマスクを介してウェハをエッチングして、各ウェ
ハ上に複数のレンズの曲面を形成するレンズ面形成工程
と、レンズ面形成工程にて複数のレンズの曲面が形成さ
れた複数枚のウェハについて所定の重ね合わせをして、
組レンズとして個々に分離するレンズ形成工程とを有す
ることにより、複数の各ウェハ上に複数のレンズを形成
して、当該複数のレンズを重ね合わせた状態から、複数
の組レンズを個々して得ることができる。

【０１０４】このような光学素子の製造方法により、一
括処理として組レンズを一度に複数製造するこができる
ようになり、さらに、技術とした確立されている半導体
プロセスを利用して、精度良く単レンズを製造すること
ができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用されたレンズの製造方法によって
形成可能とされる単レンズを示す側面図である。

【図２】上述のレンズの製造方法による単レンズの製造
工程を説明するために使用した側面図である。

【図３】上述のレンズの製造方法において半導体プロセ
スを利用して単レンズを製造する工程を説明するために
使用した斜視図である。

【図４】上述のレンズの製造方法によって形成可能とさ
れる他の形状の単レンズを示す側面図である。

【図５】本発明が適用されたレンズの製造方法によって
形成可能とされる組レンズを示す側面図である。

【図６】本発明が適用されたレンズの製造方法において
半導体プロセスを利用して組レンズを製造する工程を説
明するために使用したものであって、２枚の単レンズア
レイウェハにより組レンズを製造する場合の斜視図であ
る。

【図７】上述のレンズの製造方法によって形成可能とさ
れる他の形状の組レンズを示す側面図である。

【図８】組レンズとされるＳＩＬの構成を示す側面図で
ある。

【図９】実際に使用される際の上述のＳＩＬの形態を示
すものであって、台座により第１のレンズと第２のレン
ズとが一体のものとされている断面図である。

【図１０】図９中（Ｂ）のＳＩＬの製造工程を説明する
ために使用した断面図である。

【図１１】第１のレンズと第２のレンズとが台座により
一体とされる他の組レンズの構成を示す断面図である。

【図１２】ＳＩＭの構成を示す断面図である。

【図１３】本発明が適用されたレンズの製造方法による
ＳＩＭの製造工程を示す断面図である。

【図１４】ＳＩＭの第１面を形成するために、グレース
ケールマスクにより形成されるレジストパターンを示す
側面図である。

【符号の説明】

１単レンズ、１１レンズ母材、１２レジスト層、
１３グレースケールマスク、２１マスクアレイウェ
ハ、２２ウェハ、２３単レンズアレイウェハ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】マスク形成部材により、レンズ材料基板
とされるウェハ上に複数のレンズの曲面に応じたマスク
を形成するマスク形成工程と、上記マスク形成工程にて形成されたマスクを介してウェ
ハをエッチングして、上記ウェハ上に複数のレンズの曲
面を形成するレンズ面形成工程と、上記レンズ面形成工程にて複数のレンズの曲面が形成さ
れたウェハからレンズを個々に分離するレンズ形成工程
とを有することを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項２】上記マスク形成工程では、紫外線を上記
マスク形成部材を透過させて、上記マスクを形成してお
り、上記マスク形成部材として、紫外線の透過量について、
中間値を有する階調分布をもつグレースケールマスクを
使用することを特徴とする請求項１記載の光学素子の製
造方法。
【請求項３】上記マスク形成工程、レンズ面形成工程
及びレンズ形成工程のうちの少なくとも１つの工程が、
半導体プロセス又はそれに準じたプロセスにおける工程
を利用したものであることを特徴とする請求項１記載の
光学素子の製造方法。
【請求項４】レンズ材料として、エッチング加工可能
な材料を使用していることを特徴とする請求項３記載の
光学素子の製造方法。
【請求項５】上記レンズとして、開口数が１未満又は
１以上のものを製造することを特徴とする請求項１記載
の光学素子の製造方法。
【請求項６】マスク形成部材により、レンズ材料基板
とされる複数枚の各ウェハ上に複数のレンズの曲面に応
じたマスクを形成するマスク形成工程と、上記マスク形成工程にて形成されたマスクを介してウェ
ハをエッチングして、上記各ウェハ上に複数のレンズの
曲面を形成するレンズ面形成工程と、上記レンズ面形成工程にて複数のレンズの曲面が形成さ
れた複数枚のウェハについて所定の重ね合わせをして、
組レンズとして個々に分離するレンズ形成工程とを有す
ることを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項７】上記マスク形成工程では、紫外線を上記
マスク形成部材を透過させて、上記マスクを形成してお
り、上記マスク形成部材として、紫外線の透過量について、
中間値を有する階調分布をもつグレースケールマスクを
使用することを特徴とする請求項６記載の光学素子の製
造方法。
【請求項８】上記マスク形成工程、レンズ面形成工程
及びレンズ形成工程のうちの少なくとも１つの工程が、
半導体プロセス又はそれに準じたプロセスにおける工程
を利用したものであることを特徴とする請求項６記載の
光学素子の製造方法。
【請求項９】レンズ材料として、エッチング加工可能
な材料を使用していることを特徴とする請求項８記載の
光学素子の製造方法。
【請求項１０】上記レンズ形成工程では、上記複数枚
のウェハについての所定の重ね合わせを、半導体プロセ
スにおけるアライメント工程を利用して行うことを特徴
とする請求項６記載の光学素子の製造方法。
【請求項１１】上記レンズとして、開口数が１未満又
は１以上のものを製造することを特徴とする請求項６記
載の光学素子の製造方法。