JP2002323747A - フォトマスク、および該フォトマスクを用いたマイクロレンズ作成方法、ならびに該マイクロレンズ作成方法により作成したマイクロレンズ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 １回のフォトリソグラフィーとエッチングに
よりマイクロレンズと該マイクロレンズの高さより高い
スペーサを同時に形成することが可能なフォトマスク、
該フォトマスクを用いたマイクロレンズ作成方法、該方
法により作成したマイクロレンズを提供すること。 【解決手段】 透過率に分布を持たせ、スペーサ部分３
０５の透過率をレンズ部分３０４の最も低い透過率より
も低くなるように設定したフォトマスク３０３を用いて
露光する（ａ，ｂ）。これによりどのようなレンズ形状
に対してもスペーサ部分のフォトレジスト高さをレンズ
部分より高くすることができる（ｃ）。また露光された
レンズパターンとスペーサパターンの高さの差と必要な
スペーサの高さに応じてエッチングの選択比をコントロ
ールすることで任意の高さのスペーサパターンを形成す
ることができる（ｄ，ｅ）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロレンズの
作成技術に係り、特に、１回のフォトリソグラフィーと
エッチングによりマイクロレンズと該マイクロレンズの
高さより高いスペーサを同時に形成するためのフォトレ
ジストパターンを作成することが可能なフォトマスク、
および該フォトマスクを用いたマイクロレンズ作成方
法、ならびに該マイクロレンズ作成方法により作成した
マイクロレンズに関する。本発明のマイクロレンズは、
ＣＣＤ、液晶パネル、光ディスクヘッド、光伝送などの
各種光学部品として利用可能である。

【０００２】

【従来の技術】光ディスクの分野において、ソリッドイ
マージョンレンズＳＩＬの利用が検討されるのに伴い、
複数のマイクロレンズを貼り合わせて高ＮＡ（高開口
数）にした光ピックアップヘッドに関する特許が出願さ
れている。特開２０００−１３１５０８号公報（ソニ
ー）では、マイクロレンズとその支持部を１体に作成し
た複数のレンズを支持部を介して貼り合わせた高ＮＡマ
イクロレンズが記載されている。

【０００３】特開２０００−０６７４５６号公報（ニコ
ン）では、スライダにソリッドイマージョンレンズＳＩ
Ｌを一体形成し、そのスライダに対物レンズを貼り合わ
せて１つの光ヘッドとしている。特開２０００−７６６
９５号公報（ＴＤＫ）では、スペーサを介して対物レン
ズが形成された基板とソリッドイマージョンレンズＳＩ
Ｌが形成された基板を貼り合わせている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】近年、光記録の記録密
度を向上するためにソリッドイマージョンレンズＳＩＬ
の利用が検討されている。ソリッドイマージョンレンズ
ＳＩＬは半球形状と超半球形状の２種類があり、通常の
対物レンズと組み合わせて用いられ、ソリッドイマージ
ョンレンズＳＩＬの底面が対物レンズの焦点位置と一致
するように配置される。ソリッドイマージョンレンズＳ
ＩＬの屈折率をｎとすると、対物レンズの開口率がｎ倍
（半球形状)またはｎ^２倍(超半球形状)になるため、ス
ポットサイズを大幅に小さくすることができる。

【０００５】ソリッドイマージョンレンズＳＩＬを利用
する際、対物レンズと光軸および間隔を正確に合わせる
必要があるため、対物レンズとソリッドイマージョンレ
ンズＳＩＬを別々に動かすアクチュエータを用いたり、
予め対物レンズとソリッドイマージョンレンズＳＩＬを
精度よくアライメントした状態で一体に固定しておき、
使用中は光軸、面間隔がぶれないようにすることが検討
されている。

【０００６】図９は、上述した特開２０００−７６６９
５号公報（ＴＤＫ）に開示された光ヘッドを示す図であ
る。ここでは対物レンズ１２、ソリッドイマージョンレ
ンズＳＩＬ２２、スペーサ３１を別々に作成して貼り合
わせている。この例では、半導体プロセスを用いて、１
枚の基板に多数のレンズを並べて、まとめて貼り合わせ
た後、ダイシングする作成方法を示している。なお、２
３はテーパ部、２４はレール部、３２は貫通孔である。

【０００７】図１０は、上述した特開２０００−１３１
５０８号公報（ソニー）に開示された光ヘッドに使用さ
れるソリッドイマージョンレンズＳＩＬ一体型対物レン
ズ１を示す図である。この特許では、レンズ部分５２と
スペーサを兼ねる支持部５１を一体形成した第１のレン
ズ５０と、レンズ部分６２とスペーサを兼ねる支持部６
１を一体形成した第２のレンズ６０とを図示の如く貼り
合わせている。５３は磁気コイルである。対物レンズと
ソリッドイマージョンレンズＳＩＬを半導体に用いられ
るフォトリソグラフィー、ドライエッチングなどのプロ
セスを用いて１枚の基板に多数形成し、まとめて貼り合
わせてからダイシングすることで生産性を高めている。

【０００８】これらの例で示されるように、マイクロレ
ンズの面間隔を正確に合わせるためには微小なスペーサ
が良く用いられる。しかしながら、精度の高いスペーサ
を作成するのは容易ではない。特に、貼り合わせるレン
ズがマイクロレンズの場合、スペーサの高さも数１００
〜数１０μｍとなり、作成だけでなく、取り扱いも困難
である。

【０００９】特開２０００−７６６９５号公報（ＴＤ
Ｋ）のスペーサ３１は、シリコン基板を用いてレンズと
は別に作成している。この場合、ごく薄いシリコン基板
にレンズを取り付けるための開口（貫通孔３２）を作成
し、さらにその両面に微少なレンズ（対物レンズ１２、
ソリッドイマージョンレンズＳＩＬ２２）を貼り付ける
必要があり、作成が非常に困難であると考えられる。

【００１０】一方、特開２０００−１３１５０８号公報
（ソニー）の方法では、マイクロレンズとスペーサを同
一の基板に作成している。具体的な作成方法は示されて
いないが、図を見る限り、レンズとスペーサがほぼ同じ
高さになっている。また、この公開公報では、レンズの
作成方法として、リフロー法を取り上げている。リフロ
ー法を用いた場合、マイクロレンズもスペーサもフォト
レジストを一般的なリソグラフィー技術を用いてパター
ニングしてから、加熱してリフローさせている。そのた
め、マイクロレンズとスペーサがほぼ同じ高さになって
しまう。

【００１１】この公開公報に示されたスペーサの高さ
は、マイクロレンズより高くなっているため、スペーサ
を作成するためのフォトリソグラフィー、エッチング
と、レンズを作成するためのフォトリソグラフィー、エ
ッチングを分けて行う必要があり、１回のフォトリソグ
ラフィー、エッチングで作成するのは困難である。

【００１２】本発明の目的は、上記問題点を解消し、１
回のフォトリソグラフィーとエッチングによりマイクロ
レンズと該マイクロレンズの高さより高いスペーサを同
時に形成するためのフォトレジストパターンを作成する
ことが可能なフォトマスク、および該フォトマスクを用
いたマイクロレンズ作成方法、ならびに該マイクロレン
ズ作成方法により作成したマイクロレンズを提供するこ
とである。

【００１３】さらに詳しくは、請求項１〜４は、マイク
ロレンズと、マイクロレンズの高さより高いスペーサを
同時に形成するためのレジストパターンが作成可能なフ
ォトマスクを提供することを目的としている。

【００１４】請求項５，６は、請求項１〜４記載のフォ
トマスクを用いて、マイクロレンズとスペーサパターン
を形成するための方法を提供することを目的としてい
る。

【００１５】請求項７は、作成したスペーサ付きのマイ
クロレンズと他の部品の組合せを容易にすることを目的
としている。

【００１６】請求項８は、他の部品との組合せが容易な
マイクロレンズを提供することを目的としている。

【００１７】請求項９は、本発明の方法を利用して、高
いＮＡをもつマイクロレンズを提供することを目的とし
ている。

【００１８】請求項１０は、本発明の方法を利用して、
迷光を除去する機能を付加したマイクロレンズを提供す
ることを目的としている。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、グレイスケールマスクなどの透過率に分
布を持たせ、スペーサ部分の透過率を、レンズ部分の最
も低い透過率よりも低くなるように設定したフォトマス
クを用いてポジ型のフォトレジストを露光することによ
り、どのようなレンズ形状に対してもスペーサ部分のフ
ォトレジスト高さをレンズ部分より高くすることを可能
にしている。

【００２０】さらに詳しくは、請求項１記載のフォトマ
スクは、基板上にポジ型のフォトレジストを塗布する工
程と、透過率分布を持つフォトマスクを用いて前記ポジ
型のフォトレジストを露光する工程と、該フォトレジス
トを現像する工程と、現像されたフォトレジストパター
ンを異方性ドライエッチングにより基板に転写する工程
を含むマイクロレンズ作成方法に用いるフォトマスクで
あって、マイクロレンズを生成するパターンの周辺に、
スペーサを形成するためのパターンを配置し、そのパタ
ーンの透過率は、マイクロレンズ部分の最も透過率の低
い部分より透過率が低いことを特徴としている。

【００２１】請求項２記載のフォトマスクは、請求項１
記載のフォトマスクにおいて、表面にクロム薄膜などの
遮光性の薄膜を形成したマスクブランクスを用い、マス
ク上に微少な開口パターンを多数配置し、それぞれの開
口パターンの開口の大きさを変化させることで透過率の
変化を与えることを特徴としている。

【００２２】請求項３記載のフォトマスクは、請求項１
記載のフォトマスクにおいて、表面にクロム薄膜などの
遮光性の薄膜を形成したマスクブランクスを用い、マス
ク上に微少な開口パターンを多数配置し、マスク上の単
位面積当たりに配置される開口パターンの数を変化させ
ることで透過率の変化を与えることを特徴としている。

【００２３】請求項４記載のフォトマスクは、請求項１
に記載のフォトマスクにおいて、カルコゲナイドガラス
などの、電子線などの照射量に応じて、光の透過率が変
化する材料を用いたことを特徴としている。

【００２４】請求項５記載のマイクロレンズの作成方法
は、請求項１〜４のいずれか１項に記載のフォトマスク
を用い、露光によりフォトレジストで形成されたマイク
ロレンズの高さをＡ、スペーサの高さをＢ、エッチング
後に必要なマイクロレンズの高さをＣ、スペーサの高さ
をＤ、エッチング時の基板とフォトレジストの選択比を
ｓとした場合、Ｂ／Ａ＞Ｄ／Ｃを満たすレジスト高さが
得られるようにフォトマスクの透過率を設定しｓ＊Ａ＝
Ｃを満たすｓが得られるようにエッチング条件を設定し
て、基板のエッチング量がＤになるまでの時間エッチン
グを行うことを特徴としている。

【００２５】請求項６記載のマイクロレンズの作成方法
は、さらに、露光によりフォトレジストで形成されたマ
イクロレンズの高さをＡ、スペーサの高さをＢ、エッチ
ング後に必要なマイクロレンズの高さをＣ、スペーサの
高さをＤ、エッチング時の基板とフォトレジストの選択
比をｓ１、ｓ２とした場合、ｓ１＊Ａ＝Ｃ、ｓ２＊（Ｂ
−Ａ）＞Ｄ−Ｃを満たすｓ１、ｓ２が得られるようにエ
ッチング条件を設定し、エッチングを行う際は選択比ｓ
１の条件で基板のエッチング量がＣになるまでの時間エ
ッチングを行い、続いてエッチング量がＤになるまで選
択比ｓ２の条件でエッチングを行うことを特徴としてい
る。

【００２６】請求項７記載のフォトマスクは、請求項１
〜４のいずれか１項に記載のフォトマスクであって、ア
ライメントマークを形成するためのパターンが含まれて
いることを特徴としている。

【００２７】請求項８記載のマイクロレンズは、請求項
１〜４、７のいずれか１項に記載のフォトマスクあるい
は請求項５または６記載のマイクロレンズ作成方法を用
いて作成したことを特徴としている。

【００２８】請求項９記載のマイクロレンズは、請求項
８記載のマイクロレンズを、マイクロレンズ形成面を内
側にして２枚貼り合わせたことを特徴としている。

【００２９】請求項１０記載のマイクロレンズは、請求
項８記載のマイクロレンズを用いて、２つのマイクロレ
ンズ付き基板の間にアパーチャーが形成された基板を挿
んで貼り合せたことを特徴としている。

【００３０】

【発明の実施の形態】（概要）本発明は、グレイスケー
ルマスクなどの透過率に分布を持たせ、スペーサ部分の
透過率を、レンズ部分の最も低い透過率よりも低くなる
ように設定する（請求項１）。このようなフォトマスク
を用いて、ポジ型のフォトレジストを露光することによ
り、どのようなレンズ形状に対してもスペーサ部分のフ
ォトレジスト高さをレンズ部分より高くすることができ
る。

【００３１】さらに、露光されたレンズパターンとスペ
ーサパターンの高さの差と必要なスペーサの高さに応じ
て、エッチングの選択比をコントロールすることで、任
意の高さのスペーサパターンを形成することができる。
したがって、１回のフォトリソグラフィーとエッチング
で、レンズ部分とスペーサ部分を同時に形成することが
可能になる。以下、本発明について、実施例を用いて詳
しく説明する。

【００３２】（実施例１）実施例１では、本発明のフォ
トマスクを使ったスペーサ付きのマイクロレンズの作成
方法について述べる。本実施例では、マイクロレンズを
形成する基板として石英基板を用いた。マイクロレンズ
の高さは３０μｍ、直径は２００μｍ、スペーサの高さ
は３５μｍとした。

【００３３】まず、本発明に係るマイクロレンズ１０１
とスペーサ１０２の形状について説明する。図１（ａ）
は、マイクロレンズ１０１とスペーサ１０２の形状を示
す図である。図１（ｂ）は、図１（ｂ）中の点線部分ａ
−ａの断面を示す図である。マイクロレンズ１０１の高
さＣは３０μｍ、直径は２００μｍ、スペーサ１０２の
高さＤは３５μｍとした。

【００３４】次に、フォトマスクについて説明する。図
２は、図１に示すマイクロレンズ１０１とスペーサ１０
２の形状を作成するためのフォトマスクを説明するため
の図であり、同図（ａ）はフォトマスクのパターンを、
同図（ｂ）は、フォトマスクの透過率パターンを示して
いる。

【００３５】同図（ａ）において、２０１はマイクロレ
ンズ１０１に対応する部分（マイクロレンズ部分）、２
０２はスペーサ１０２に対応する部分（スペーサ部分）
である。マイクロレンズ部分２０１はレンズ形状を得る
ために同心円状に透過率を変化させてあり、中心部分が
最も透過率が低いようにしてある。

【００３６】スペーサ部分２０２の透過率はマイクロレ
ンズ部分２０１の最も透過率が低い部分の透過率より低
くなるようにしてある。図２（ｂ）は、スペーサ部分２
０２の透過率が０％、レンズ部分の最も低い透過率の部
分の透過率が１０％の場合のフォトマスクの例を示して
いる。

【００３７】ポジ型のフォトレジストは、照射された光
量が多いほど、現像時に深い位置までフォトレジストが
除去されるので、このような透過率にしておけば、スペ
ーサ部分をレンズ部分より高くすることができる。

【００３８】フォトマスクに透過率分布を与える方法と
しては、通常のフォトリソグラフィーに用いられるクロ
ムマスクに、微少な開口パターンを多数ならべて、開口
パターンの密度や、開口の大きさを変化させる方法（請
求項２，３）や、電子ビームなどの照射量に応じて透過
率の変化するタイプのグレースケールフォトマスク（請
求項４）を用いる方法があるが、どちらの方法を用いて
も構わない。

【００３９】図３は、微小な開口パターンによって透過
率を調整するフォトマスクの例を示す図である。このフ
ォトマスクでは、フォトマスク全体を１辺の長さｍの微
小な領域に区切り、それぞれの領域にさまざまな大きさ
の開口パターンを配置して透過率を制御している。

【００４０】図４は、図３における開口パターンの例を
示す図である。１辺の長さｍの各領域において、遮光領
域２０３に開口パターン２０４を設け、開口パターン２
０４の大きさによって実効的な透過率を調整している。
遮光領域２０３に対して開口パターン２０４が大きいほ
ど透過する光量を増やせるので、擬似的に透過率を高め
ることができる。ここでは矩形の開口パターンを示した
が、開口の形状はどのようなものでもかまわない。

【００４１】しかしながら、開口パターンを配置する微
小な領域の１辺の大きさｍは、露光方法に応じて、開口
パターンがそのまま転写されない大きさにしておく必要
がある。従って、微小な領域の１辺の大きさｍの値は露
光装置の解像限界以下にしておくことが望ましいが、小
さすぎると中に入れる開口パターンの大きさを余り変化
させられなくなるので、フォトマスクの作成が困難にな
るので余り小さくできない。

【００４２】ステッパー等の投影露光装置を用いる場合
は焦点位置をずらしたり、近接露光装置を用いる場合は
ギャップを広めに取るなどの方法で、像をぼけさせて、
微小な領域の１辺の大きさｍの値を解像限界より大きく
することも可能である。アライナーを用いて近接露光を
行う場合、微小な領域の大きさｍの値を４μｍ程度にす
れば、１００階調程度の開口パターンを用いることがで
きる。このタイプのフォトマスクは、通常のクロムマス
クと同じ手順で作成できるので、容易に本発明のフォト
マスクを作成することが可能である。

【００４３】次に、マイクロレンズの製造プロセスにつ
いて説明する。図５（ａ）〜（ｅ）は、図１（ｂ）に示
す形状のマイクロレンズの製造プロセスのフローを説明
するための図である。まず、石英基板３０２にポジ型の
フォトレジスト３０１を塗布し、乾燥させる(図５
（ａ）)。本例ではフォトレジスト３０１の膜厚は２０
μｍとした。

【００４４】次に、図３に示した如き透過率分布を有す
るフォトマスク３０３を通してフォトレジスト３０１を
露光する(図５（ｂ）)。露光にはアライナーを用いた。
続いて現像を行う(図５（ｃ）)。フォトレジスト３０１
で形成されたスペーサ部分３０５の高さＢは２０μｍ、
レンズ部分３０４の高さＡは１５μｍである。

【００４５】続いて、異方性エッチングを行う(図５
（ｄ））。この時、エッチング後にレンズ高さＣを３０
μｍにするため、石英基板３０２とフォトレジスト３０
１の選択比を２にする必要がある。ここでは、ＥＣＲ
（Ｅlectron Ｃyclotron Ｒesonance：電子サイクロト
ロン共鳴）プラズマエッチャーを利用し、エッチングガ
スとしてＣＨＦ_３とＯ_２を用いて選択比が２となるよう
にした。エッチング速度は石英が０.０８μｍ/ｍｉｎ、
フォトレジスト０.０４μｍ/ｍｉｎであった。

【００４６】この条件でエッチングを行うことにより、
レンズ部分３０４は自動的に高さが３０μｍになるが、
スペーサ部分３０５はフォトレジスト塗布の段階で２０
μｍの高さがあるので、全てエッチングした場合２０*
２=４０μｍになってしまう。そこで、エッチング時間
を調整し、スペーサの高さが３５μｍになるようにす
る。ここで用いる条件では石英のエッチングレートが
０.０８μｍ/ｍｉｎなので、３５/０.０８=４３７.５ｍ
ｉｎのエッチングを行えばよい。

【００４７】このような条件でエッチングを行った場合
は、エッチング終了後もスペーサ部分３０５にフォトレ
ジストが残っており、スペーサ１０２の表面をエッチン
グ前の基板と同じ平坦な状態に保つことができる。従っ
て、マイクロレンズ１０１を他の基板に貼り合わせる際
に、スペーサ表面の凹凸による、基板間隔誤差の発生を
抑えられる（請求項５）。

【００４８】ここでは、スペーサ部分のフォトレジスト
高さが、十分に高い場合について述べた。この場合、１
つのエッチング条件でレンズ部分もスペーサ部分も形成
できる。スペーサ部分のフォトレジスト高さが、マイク
ロレンズ部分をエッチングしたときの選択比エッチング
した場合にちょうど目的の高さになる場合も同様にして
エッチングを行えばよい。この実施例の場合なら、レン
ズ部分のフォトレジスト高さが１５μｍ、スペーサ部分
のフォトレジスト３０５の高さが１７.５μｍであれ
ば、スペーサ部分のレジストが完全にエッチングされた
時点で、スペーサの高さがちょうど３５μｍになる（図
５（ｅ））。

【００４９】レンズ部分の形状が複雑で、広い範囲で透
過率を変化させる必要がある場合や、レンズ高さの非常
に高いマイクロレンズを作成したい場合などは、レンズ
部分と、スペーサ部分の透過率の差が十分取れない場合
もある。たとえば、ＮＡの高いマイクロレンズを作成す
る場合は、レンズの周辺部の傾斜を急峻にするため、透
過率変化を大きくしておく必要がある。そのような場合
は、レンズの高さに相当する深さのエッチングを行った
後、選択比を高くして、スペーサ部分のエッチングを行
えばよい（請求項６）。

【００５０】一例として、レンズ部分のフォトレジスト
パターンの高さが１８μｍ、スペーサ部分が２０μｍ
で、石英基板にに転写後のレンズ高さが３６μｍ、スペ
ーサ高さが４５μｍとした場合を検討する。前出の選択
比２の条件でエッチングを行えば、レンズ部分は所定の
高さが得られるが、スペーサ部分は４０μｍエッチング
された時点でフォトレジストが除去されてしまい、高さ
４５μｍのスペーサを作成することができない。

【００５１】この場合、レンズ部分をエッチングした後
に残っているスペーサ部分のフォトレジスト厚さは２０
μｍ−１８μｍ＝２μｍである。このフォトレジストを
使って、５μｍ分のエッチングを行えるように、レンズ
部分のエッチングが終わった段階で、選択比が２.５以
上になるようエッチング条件を変更すればよい。

【００５２】上記のＥＣＲプラズマエッチャーでは、Ｃ
ＨＦ_３のみを利用してエッチングすれば、選択比３.２
が得られるので、レンズ部分のエッチングが終了した時
点で酸素の供給を止めれば、スペーサを必要な高さまで
エッチングすることができる。エッチングガスやエッチ
ング装置によっては、さらに高い選択比が得られるの
で、レンズ高さとの差が大きいスペーサを作成する際
は、そのような装置やガスを用いればよい。

【００５３】以上のように、本発明のフォトマスクを用
いることにより、レンズ高さより高い任意のスペーサ
を、１回のフォトリソグラフィーとエッチングで、同時
に作成することが可能になる。

【００５４】（実施例２）実施例２では、上述したフォ
トマスクおよびマイクロレンズの作成方法を用いて製造
したマイクロレンズの応用例について説明する。

【００５５】図６は、本発明のフォトマスクを用いて作
成したマイクロレンズを２枚のレンズを貼り合わせた高
ＮＡマイクロレンズの一例を示す図である。対物レンズ
４０１は基板として石英を用い、大きさは直径２００μ
ｍ、高さ３５μｍとした。レンズ部分のフォトマスクに
与える透過率分布を調整することで非球面形状のマイク
ロレンズにしている。この実施例では、非球面形状にし
て対物レンズ４０１単独でＮＡ＝０.４５が得られるよ
うに設計した。

【００５６】もう一つのレンズ４０２は超半球形状のソ
リッドイマージョンレンズ（ＳＩＬ）である。ここでは
材料として光学ガラスＳＦ−２（屈折率１.６４７)を用
いた。従って、この構成では全体でＮＡ＝１.２２が得
られる。

【００５７】レンズ同士の接触を避けるため、これらの
レンズと同一の基板に形成されたスペーサ４０３、４０
４の高さはそれぞれの基板に形成されたレンズよりも高
い必要があるが、上述した方法によれば、容易にそのよ
うなスペーサを形成できる。さらに、高さ方向の精度は
エッチング速度の精度によって決まるため、一般的なド
ライエッチングを用いた場合でもスペーサ高さの数％程
度に抑えることができる。

【００５８】このような部品を作成する際は、それぞれ
のレンズの光軸も合わせる必要があるが、それぞれの基
板にアライメント用のマークを作成しておけば、容易に
光軸を合わせることができる。このアライメントマーク
は、フォトマスクにパターンを入れておけば、容易に作
成できる(請求項７)。このようなレンズは高密度の光記
録装置などを小型化するのに有利である(請求項９)。

【００５９】図７は、光インターコネクションや光通信
等に用いられるビームエキスパンダー（請求項１０)の
構成例、図８は、光ピックアップ用の対物レンズの構成
例を示す図である。図７および８では、アパーチャー５
０１を形成した基板を２枚のマイクロレンズの間に挿ん
だ構成を有している。

【００６０】このアパーチャー５０１は、ガラス基板の
表面に酸化クロム等の遮光膜を成膜した後、フォトリソ
グラフィーで円形の開口を形成したものである。図８の
対物レンズは、図６とは異なり、焦点位置が下側のレン
ズの底面より下になるようにしている。図７のビームエ
キスパンダーでは、レンズの焦点位置にアパーチャー５
０１を正確に合わせる必要があるが、本発明の方法で作
成したマイクロレンズではスペーサの高さを調整するこ
とにより容易にレンズとアパーチャーの間隔を合わせる
ことができる。

【００６１】以上のように、本発明の方法で作成したマ
イクロレンズは、他の部品と容易に組み合わせることが
できるので、さまざまな機能を持つ微細な光学部品を作
成することが可能になる(請求項８)。

【００６２】

【発明の効果】本発明によれば、１回のフォトリソグラ
フィーとエッチングによりマイクロレンズと該マイクロ
レンズの高さより高いスペーサを同時に形成するための
フォトレジストパターンを作成することが可能なフォト
マスク、および該フォトマスクを用いたマイクロレンズ
作成方法、ならびに該マイクロレンズ作成方法により作
成したマイクロレンズを提供することができる。次に、
各請求項毎の効果について述べる。

【００６３】請求項１に記載のフォトマスクによれば、
スペーサ部分の透過率がマイクロレンズ部分の最も透過
率の低い部分の透過率よりも低いので、スペーサ部分の
パターンの高さがマイクロレンズ部分よりも高いフォト
レジストパターンが作成可能になる。

【００６４】請求項２〜４記載のフォトマスクによれ
ば、フォトマスクの透過率を変化させることができるの
で、請求項１に記載のフォトマスクを作成することが可
能になる。

【００６５】請求項５に記載のマイクロレンズ作成方法
によれば、露光によりフォトレジストで形成されたマイ
クロレンズの高さをＡ、スペーサの高さをＢ、エッチン
グ後に必要なマイクロレンズの高さをＣ、スペーサの高
さをＤ、エッチング時の基板とフォトレジストの選択比
をｓとした場合、Ｂ／Ａ＞Ｃ／Ｄを満たすように透過率
を設定してあるので、一つの条件でエッチングを行うこ
とで、所望の高さのスペーサがついたマイクロレンズを
作成することが可能になる。

【００６６】請求項６記載のマイクロレンズ作成方法に
よれば、２つのエッチング条件を使うことにより、請求
項５記載の条件を満たさない場合でも所望の高さのスペ
ーサのついたマイクロレンズを作成することが可能にな
る。

【００６７】請求項７記載のフォトマスクによれば、マ
イクロレンズ、スペーサと同時に、形成したマイクロレ
ンズを他の部品と位置合わせするためのアライメントマ
ークも同時に露光することができるので、マイクロレン
ズの光軸に対して位置精度が高いアライメントマークを
作成することが可能になる。

【００６８】請求項８記載のマイクロレンズによれば、
正確な高さを持つスペーサを同一基板に形成してあるの
で、他の部品と容易に組み合わせて使用することが可能
である。

【００６９】請求項９記載のマイクロレンズによれば、
ＮＡが高く、レンズの面間隔精度も高いので、光記録装
置の対物レンズ等の小型化に利用できる。

【００７０】請求項１０記載のマイクロレンズによれ
ば、２つのマイクロレンズ付き基板の間にアパーチャー
が形成された基板を挿んであるので、コリメーターレン
ズや光記録装置用の対物レンズの小型化に利用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】マイクロレンズとスペーサの形状を示す図であ
る。

【図２】図１に示すマイクロレンズとスペーサの形状を
作成するためのフォトマスクを説明するための図であ
る。

【図３】微小な開口パターンによって透過率を調整する
フォトマスクの例を示す図である。

【図４】図３における開口パターンの例を示す図であ
る。

【図５】図１に示す形状のマイクロレンズの製造プロセ
スのフローを説明するための図である。

【図６】本発明のフォトマスクを用いて作成したマイク
ロレンズを２枚のレンズを貼り合わせた高ＮＡマイクロ
レンズの一例を示す図である。

【図７】光インターコネクションや光通信等に用いられ
るビームエキスパンダー（請求項１０)の構成例を示す
図である。

【図８】光ピックアップ用の対物レンズの構成例を示す
図である。

【図９】特開２０００−７６６９５号公報に開示された
光ヘッドを示す図である。

【図１０】特開２０００−１３１５０８号公報に開示さ
れた光ヘッドに使用されるソリッドイマージョンレンズ
ＳＩＬ一体型対物レンズを示す図である。

【符号の説明】

１０１ マイクロレンズ １０２ スペーサ ２０１ フォトマスクのマイクロレンズ部分 ２０２ フォトマスクのスペーサ部分 ２０３ フォトマスクの遮光領域 ２０４ フォトマスクの開口部（開口パターン） ３０１ ポジ型のフォトレジスト ３０２ 石英基板 ３０３ 本発明のフォトマスク ３０４ フォトレジストパターンのマイクロレンズ部分 ３０５ フォトレジストパターンのスペーサ部分 ４０１ 対物レンズ ４０２ ソリッドイマージョンレンズ（ＳＩＬ） ４０３，４０４ スペーサ ５０１ アパーチャー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ１１Ｂ 7/135 Ｇ１１Ｂ 7/135 Ａ 7/22 7/22 Ｆターム(参考） 2H095 BA08 BB02 BB16 BC01 BC05 BC09 BE03 2H097 BA06 CA16 FA02 JA02 JA03 JA04 LA15 5D119 AA01 AA20 AA38 JA44 JA49 NA05

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上にポジ型のフォトレジストを塗布
   する工程と、透過率分布を持つフォトマスクを用いて前
   記ポジ型のフォトレジストを露光する工程と、該フォト
   レジストを現像する工程と、現像されたフォトレジスト
   パターンを異方性ドライエッチングにより基板に転写す
   る工程を含むマイクロレンズ作成方法に用いるフォトマ
   スクであって、 マイクロレンズを生成するパターンの周辺に、スペーサ
   を形成するためのパターンを配置し、そのパターンの透
   過率は、マイクロレンズ部分の最も透過率の低い部分よ
   り透過率が低いことを特徴とするフォトマスク。
2. 【請求項２】 請求項１記載のフォトマスクにおいて、
   表面にクロム薄膜などの遮光性の薄膜を形成したマスク
   ブランクスを用い、マスク上に微少な開口パターンを多
   数配置し、それぞれの開口パターンの開口の大きさを変
   化させることで透過率の変化を与えることを特徴とする
   フォトマスク。
3. 【請求項３】 請求項１記載のフォトマスクにおいて、
   表面に遮光性の薄膜を形成したマスクブランクスを用
   い、マスク上に微少な開口パターンを多数配置し、マス
   ク上の単位面積当たりに配置される開口パターンの数を
   変化させることで透過率の変化を与えることを特徴とす
   るフォトマスク。
4. 【請求項４】 請求項１記載のフォトマスクにおいて、
   電子線などの照射量に応じて、光の透過率が変化する材
   料を用いたことを特徴とするフォトマスク。
5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれか１項に記載のフ
   ォトマスクを用いたマイクロレンズの作成方法であっ
   て、 露光によりフォトレジストで形成されたマイクロレンズ
   の高さをＡ、スペーサの高さをＢ、エッチング後に必要
   なマイクロレンズの高さをＣ、スペーサの高さをＤ、エ
   ッチング時の基板とフォトレジストの選択比をｓとした
   場合、 Ｂ／Ａ＞Ｄ／Ｃ を満たすレジスト高さが得られるようにフォトマスクの
   透過率を設定し ｓ＊Ａ＝Ｃ を満たすｓが得られるようにエッチング条件を設定し
   て、基板のエッチング量がＤになるまでの時間エッチン
   グを行うことを特徴とするマイクロレンズ作成方法。
6. 【請求項６】 請求項１〜４のいずれか１項に記載のフ
   ォトマスクを用いたマイクロレンズの作成方法であっ
   て、 露光によりフォトレジストで形成されたマイクロレンズ
   の高さをＡ、スペーサの高さをＢ、エッチング後に必要
   なマイクロレンズの高さをＣ、スペーサの高さをＤ、エ
   ッチング時の基板とフォトレジストの選択比をｓ１、ｓ
   ２とした場合、 ｓ１＊Ａ＝Ｃ ｓ２＊（Ｂ−Ａ）＞Ｄ−Ｃ を満たすｓ１、ｓ２が得られるようにエッチング条件を
   設定し、エッチングを行う際は選択比ｓ１の条件で基板
   のエッチング量がＣになるまでの時間エッチングを行
   い、続いてエッチング量がＤになるまで選択比ｓ２の条
   件でエッチングを行うことを特徴とするマイクロレンズ
   作成方法。
7. 【請求項７】 請求項１〜４のいずれか１項に記載のフ
   ォトマスクであって、 アライメントマークを形成するためのパターンが含まれ
   ていることを特徴とするフォトマスク。
8. 【請求項８】 請求項１〜４、７のいずれか１項に記載
   のフォトマスクあるいは請求項５または６記載のマイク
   ロレンズ作成方法を用いて作成したことを特徴とするマ
   イクロレンズ。
9. 【請求項９】 請求項８記載のマイクロレンズを、マイ
   クロレンズ形成面を内側にして２枚貼り合わせたことを
   特徴とするマイクロレンズ。
10. 【請求項１０】 請求項８記載のマイクロレンズを用い
    て、２つのマイクロレンズ付き基板の間にアパーチャー
    が形成された基板を挿んで貼り合せたことを特徴とする
    マイクロレンズ。