JP2003294919A - プリズムおよび光学装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 バー状マイクロプリズムにおける長手方向の
複数面に各面で異なる光学膜を形成する際の応力を緩和
し、バー状マイクロプリズムを基板上に紫外線硬化樹脂
を用いて接着させる際の紫外線の透過率を向上させるマ
イクロプリズムおよび光学装置の製造方法を提供する。 【解決手段】 バー状マイクロプリズム３１をその長手
方向に対して直角方向に切断し、複数のマイクロプリズ
ム２１を得るマイクロプリズム２１の製造方法であっ
て、バー状マイクロプリズム３１の切断しろ３２をマス
クパターンで覆って、バー状マイクロプリズム３１の長
手方向の面に光学膜を形成した後、前記マスクパターン
を除去するとともに露出した切断しろ３２でバー状マイ
クロプリズム３１を切断することを特徴とするプリズム
の製造方法およびこのプリズムを用いた光学装置の製造
方法である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プリズムおよび光
学装置の製造方法に関し、特に、光ディスク装置に搭載
されるレーザカプラの構成部材に用いられるマイクロプ
リズムおよびこれを用いたレーザカプラの製造方法に好
適なものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ＣＤ（コンパクトディスク）、
ＤＶＤ（デジタル多用途ディスク）あるいはＭＤ（ミニ
ディスク）などの光ディスクに記録された情報の再生、
あるいはこれらに情報の記録を行う光ディスク装置に
は、光学ピックアップ装置が内蔵されている。

【０００３】光学ピックアップ装置には、例えば、半導
体レーザと、受光素子（フォトダイオード）と、半導体
レーザからのレーザ光を光ディスクなどの被照射対象物
に向けて出射し、光ディスクからの戻り光を受光素子に
結合させるマイクロプリズムとを備えたレーザカプラと
呼ばれる光学装置が用いられている。

【０００４】図３（ａ）、（ｂ）に、例えばＣＤプレー
ヤの光ピックアップとして用いられているレーザカプラ
を示す。ここで、図３（ａ）はこのレーザカプラの斜視
図であり、図３（ｂ）はこのレーザカプラの長手方向に
沿っての断面図である。図３（ａ）に示すように、この
レーザカプラは、光信号検出用である一対の第１のフォ
トダイオード（ＰＤ１）および第２のフォトダイオード
（ＰＤ２）が形成された半導体基板１１と、半導体基板
１１のＰＤ１およびＰＤ２が形成された領域上に配置さ
れたマイクロプリズム２１と、半導体基板１１上にマイ
クロプリズム２１と隣接して配置されたＬＯＰ（Laser
on Photodiode）チップ１５とで構成されている。

【０００５】また、ＬＯＰチップ１５はブロック状のフ
ォトダイオード１３上の端部に半導体レーザ１４の一側
面を一致させて載置させたものであり、その一致させた
側面側がマイクロプリズム２１側となるように、半導体
基板１１上に配置されている。

【０００６】マイクロプリズム２１は、図３（ｂ）の断
面図に示すように、例えば、対向する平行な上面２１ａ
および下面２１ｂと、上面２１ａに傾斜を有して交差す
る斜面２１ｃを有するとともに、斜面２１ｃと下面２１
ｂとの間に設けられる側面２１ｄ、側面２１ｄに対向す
る側面２１ｅとを有しており、斜面２１ｃをＬＯＰチッ
プ１５側に向けた状態で、半導体基板１１のＰＤ１、Ｐ
Ｄ２が形成された領域上に配置されている。

【０００７】上述したマイクロプリズム２１の複数の面
には、各面で光学的性質の異なる光学膜が形成されてお
り、異なる機能を有している。具体的には、上面２１ａ
には全反射膜４１が設けられており、斜面２１ｃにはビ
ームスプリッター膜４３が設けられている。また、下面
２１ｂにはその全域に反射防止膜４２が設けられ、反射
防止膜４２が形成された下面２１ｂにおける斜面２１ｃ
側の略半分の領域にはハーフミラー４５が設けられてい
る。さらに、側面２１ｅには吸収型反射防止膜４４が設
けられている。また、側面２１ｄは鏡面に構成されてい
る。このような光学膜が複数面に形成されたマイクロプ
リズム２１は、紫外線硬化樹脂からなる接着剤１６によ
り、その下面２１ｂ側が半導体基板１１上に接着されて
いる。

【０００８】上述したようなマイクロプリズムが用いら
れたレーザカプラにおいては、図３（ａ）に示すよう
に、半導体レーザ１４から出射されたレーザ光Ｌは、マ
イクロプリズム２１の斜面２１ｃ上のビームスプリッタ
ー膜４３で反射され、光ディスク等（図示せず）に照射
される。そして、この光ディスクで反射されたレーザ光
Ｌは、ビームスプリッター膜４３を通ってマイクロプリ
ズム２１の斜面２１ｃからその内部に入り、そのうち半
分の光はＰＤ２よりも斜面２１ｃ側に形成されたＰＤ１
に入射し、残りの半分の光はこのＰＤ１の表面とマイク
ロプリズム２１の上面２１ａとで順次反射されてＰＤ２
に入射する。

【０００９】上述したようなレーザカプラおよびこれに
用いられるマイクロプリズム２１は従来次のような製造
方法により製造されている。マイクロプリズム２１は、
図３（ｃ）に示すように、バー状のマイクロプリズム３
１（以下バー状マイクロプリズム３１とする）をその長
手方向に対して直角方向に切断したものである。

【００１０】まず、平板状のガラス基板を研磨し、切断
して、複数本のバー状マイクロプリズム３１を形成す
る。このバー状マイクロプリズム３１はマイクロプリズ
ム２１（前記図３（ｂ）参照）が一側面を介して一体化
したバー状であり、その長手方向の面として、対向する
平行な上面３１ａおよび下面３１ｂと、上面３１ａに傾
斜を有して交差する斜面３１ｃを有するとともに、斜面
３１ｃと下面３１ｂとの間に設けられる側面３１ｄと、
側面３１ｄに対向する側面３１ｅとを有する。

【００１１】次に、バー状マイクロプリズム３１の長手
方向の面に、例えば、真空蒸着法により、図３（ｂ）を
用いて説明した光学膜をそれぞれの面の全域に形成す
る。すなわち、図３（ｃ）に示すように、上面３１ａに
は全反射膜４１、斜面３１ｃにはビームスプリッター膜
４３、側面３１ｅには吸収型反射防止膜４４、下面３１
ｂにはその全域に反射防止膜４２を形成した後、反射防
止膜４２上の長手方向における斜面３１ｃ側の略半分の
領域にハーフミラー４５を形成する。

【００１２】一方、各チップ領域にＰＤ１、ＰＤ２（前
記図３（ａ）参照）が形成された半導体ウエーハ（図示
せず）を製造し、各チップ領域上にＬＯＰチップ１５
（前記図３（ｂ）参照）をその位置および向きを合わせ
て配置する。そして、複数のチップ領域にわたるＰＤ
１、ＰＤ２が形成された領域上に、光学膜を形成したバ
ー状マイクロプリズム３１を位置決めして配置するとと
もに、紫外線硬化樹脂からなる接着剤１６（前記図３
（ｂ）参照）を用いて、バー状マイクロプリズム３１の
下面３１ｂと半導体ウエーハとを仮留めし、この後、紫
外線照射により接着剤を硬化して、接着させる。

【００１３】その後、半導体ウエーハおよびバー状マイ
クロプリズム３１をバー状マイクロプリズム３１の長手
方向に対して直角方向に切断することにより、ＰＤ１、
ＰＤ２が形成された半導体基板１１上にＬＯＰチップ１
５とマイクロプリズム２１とが配置されたレーザカプラ
を得る。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述したよう
なマイクロプリズムおよびレーザカプラの製造方法で
は、バー状マイクロプリズムの長手方向の複数面に、各
面で異なる光学膜をその面の全域に形成するため、各々
の光学膜の層数や厚さの違いにより、光学膜を形成する
際の応力が不均一となり、光学膜に反りや歪みが発生し
て、マイクロプリズムの光学的な面精度を悪化させると
いう問題があった。

【００１５】また、バー状マイクロプリズムを半導体ウ
エーハ上に配置する際、紫外線硬化樹脂を接着剤として
用い、紫外線照射によりこの接着剤を硬化させてバー状
マイクロプリズムを半導体ウエーハ上に接着させるが、
バー状マイクロプリズムにおける複数の面の全域が光学
膜で覆われているため、紫外線の透過率が低下し、接着
剤を硬化させるのが困難であるという問題が生じてい
た。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記のような課題を解決
するために、本発明のプリズムの製造方法は、バー状の
プリズムをその長手方向に対して直角方向に切断し、複
数のプリズムを得るプリズムの製造方法であって、バー
状のプリズムの切断しろをマスクパターンで覆って、バ
ー状のプリズムにおける長手方向の面に光学膜を形成し
た後、マスクパターンを除去するとともに露出した切断
しろでバー状のプリズムを切断することを特徴としてい
る。

【００１７】また、本発明の光学装置の製造方法は、基
板上にバー状のプリズムを接着させて、基板およびバー
状のプリズムをこのバー状のプリズムの長手方向に対し
て直角方向に切断し、複数の光学装置を得る光学装置の
製造方法であって、バー状のプリズムの切断しろをマス
クパターンで覆って、バー状のプリズムにおける長手方
向の面に光学膜を形成する工程と、マスクパターンを除
去した後、バー状のプリズムを基板上に配置するともに
接着剤により基板上に接着させる工程と、基板およびバ
ー状のプリズムを露出した切断しろで切断することを特
徴としている。

【００１８】このようなプリズムおよび光学装置の製造
方法によれば、バー状のプリズムの切断しろをマスクパ
ターンで覆って、バー状のプリズムにおける長手方向の
面に光学膜を形成することにより、バー状のプリズムを
切断した後のプリズムの面となる光学的な有効部のみに
光学膜が形成される。これにより、光学膜の形成されな
い切断しろが応力緩和部となることから、バー状のプリ
ズムにおける長手方向の複数面に異なる光学膜を形成す
る場合においても光学膜形成時の応力が緩和され、光学
膜の層数や厚さの違いによる各面の応力の不均一性を抑
制することができ、光学膜の反りや歪みの発生を抑制す
ることができる。

【００１９】また、光学装置の製造方法において、バー
状のプリズムの切断しろをマスクパターンで覆って、バ
ー状のプリズムにおける長手方向の面に光学膜を形成す
る。これによりバー状のプリズムの切断しろには光学膜
が形成されないことから、紫外線硬化樹脂を用いてバー
状のプリズムを基板上に接着させる場合に、長手方向の
面の全域に光学膜を形成する場合と比較して、紫外線照
射時の紫外線の透過率が高くなる。よって紫外線硬化樹
脂が硬化し易くなることから、バー状のプリズムを基板
上に確実に接着させることができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。図１（ａ）に本発明に係る
バー状のマイクロプリズム（バー状マイクロプリズム）
の上面図および図１（ｂ）にそのＡ−Ａ´断面図を示
す。本発明におけるマイクロプリズムは、このバー状マ
イクロプリズムをその長手方向に対して直角方向に切断
することにより得ることができる。なお、従来の技術と
同様の構成については同一の番号を付して説明すること
とする。本実施形態では、まず、バー状マイクロプリズ
ムの製造方法について説明し、次に、これを用いた光学
装置、例えばレーザカプラの製造方法について説明す
る。

【００２１】図１（ａ）に示すように、ガラス基板を研
磨し、切断することにより、複数本のバー状マイクロプ
リズム３１を製造する。バー状マイクロプリズム３１は
２つの端面と複数の長手方向の面を有するバー状であ
り、その長手方向に対して直角方向に切断することによ
り、複数のマイクロプリズム２１を得ることが可能な長
さを有していることとする。ここでは、例えば１１個の
マイクロプリズム２１を得ることが可能なバー状マイク
ロプリズム３１を形成する。

【００２２】本実施形態におけるバー状マイクロプリズ
ム３１の長手方向の長さＬ１は例えば１８．６ｍｍであ
り、このバー状マイクロプリズム３１を分割して得られ
るマイクロプリズム２１の長手方向の幅Ｌ２は例えば
１．３１ｍｍであり、切断しろ３２の長手方向の幅Ｌ３
は例えば０．４ｍｍに設定する。ただし、バー状マイク
ロプリズム３１の両端に位置するマイクロプリズム２１
の長手方向の幅Ｌ２´はマージンをとり、例えば１．４
０５ｍｍに設定する。

【００２３】そして、図１（ｂ）の断面図に示すよう
に、このバー状マイクロプリズム３１は、その長手方向
の面として、例えば、対向する平行な上面３１ａおよび
下面３１ｂと、上面３１ａに傾斜を有して交差する斜面
３１ｃと、斜面３１ｃと下面３１ｂとの間に位置する側
面３１ｄと、側面３１ｄに対向する側面３１ｅとを有す
ることとする。

【００２４】次に、このバー状マイクロプリズム３１の
長手方向の面に光学膜を形成する。図１（ａ）に示すよ
うに、バー状マイクロプリズム３１の上面３１ａにおけ
る切断しろ３２を覆うように、メタルマスク（図示せ
ず）をバー状マイクロプリズム３１上に配置し、例えば
真空蒸着法により全反射膜４１を形成する。このように
全反射膜４１をパターニングすることで、後述する工程
でバー状マイクロプリズム３１を切断した後のマイクロ
プリズム２１の上面２１ａにのみ、全反射膜４１が形成
される。全反射膜４１は、例えば、酸化シリコン（Ｓｉ
Ｏ₂）、タンタル（Ｔａ）、酸化チタン（ＴｉＯ₂）、二
フッ化マグネシウム（ＭｇＦ₂）で構成される誘電体多
層膜からなる。

【００２５】ここでは、メタルマスクをマスクに用いて
全反射膜４１を形成したが、切断しろ３２を覆うような
レジストパターンを形成し、これをマスクに用いて全反
射膜４１を形成してもよい。この場合のレジストには全
反射膜４１に対して選択的に除去可能な材質のものを用
いる。また、成膜方法についてもここでは真空蒸着法を
用いたが、本発明はこれに限らず、スパッタ法等を用い
ることができる。

【００２６】次に、バー状マイクロプリズム３１を上下
反転させ、下面３１ｂの切断しろ３２を覆うようにバー
状マイクロプリズム３１上にメタルマスクを配置し、例
えば、三フッ化セリウムからなる反射防止膜４２を形成
する。そして、この反射防止膜４２上の長手方向におけ
る斜面３１ｃ側の略半分の領域に、ＳｉＯ₂、Ｔａ、Ｔ
ｉＯ₂、ＭｇＦ₂から構成されるハーフミラー４５を形成
する。この場合には、切断しろ３２をメタルマスクで覆
うとともにハーフミラー４５を形成しない略半分の領域
を他のマスクで覆う必要がある。ここでは、下面３１ｂ
に反射防止膜４２を形成した後ハーフミラー４５を形成
することとしたが、ハーフミラー４５を形成した後、ハ
ーフミラー４５上に反射防止膜４２を形成してもよく、
また、ハーフミラー４５のみを形成してもよい。

【００２７】続いて上記と同様の方法により、斜面３１
ｃ上に例えばアモルファスシリコンからなるビームスプ
リッター膜４３を形成し、側面３１ｅ上に例えばクロム
／酸化クロム系からなる吸収型反射防止膜４４を形成す
る。また、側面３１ｄは鏡面に形成する。

【００２８】上記のような光学膜の形成に用いるメタル
マスクは各面の切断しろ３２を覆うように形成されてい
ればよく、各面で同一のメタルマスクを用いて光学膜を
形成してもよい。また、各面における光学膜の形成順序
は特に限定されるものではなく、生産性のよい方法であ
れば、どの面の光学膜から形成してもよい。

【００２９】本実施形態ではガラス基板を研磨し、切断
することによりバー状マイクロプリズム３１を製造した
後、その長手方向の面に光学膜を形成する例について説
明したが、本発明はこれに限らず、バー状マイクロプリ
ズム３１を製造する前段階のバー状マイクロプリズム３
１が並列した平板状のガラス基板の状態で、その上面お
よび下面に光学膜を形成してもよい。この場合には、複
数本のバー状マイクロプリズム３１が並列した状態とな
ることから、そのガラス基板の大きさに応じたメタルマ
スクを作成し、切断しろ３２を覆うようにメタルマスク
をガラス基板上に配置して、バー状マイクロプリズム３
１の長手方向となる面に光学膜を形成する。

【００３０】次に光学膜が形成されたバー状マイクロプ
リズム３１を用いたレーザカプラの製造方法について説
明する。まず、図２（ａ）の要部拡大図に示すように、
半導体ウエーハ１２の各チップ領域１２ａにおける、後
述する工程でバー状マイクロプリズムが配置される側に
ＰＤ１、ＰＤ２（図示せず）を形成する。次に、図３を
用いて説明したブロック状のフォトダイオード１３上の
端部に半導体レーザ１４の一側面を一致させて載置した
ＬＯＰチップ１５を各チップ領域１２ａ上に配置すると
ともに、例えば、銀ペーストを接着剤として用い、所定
の硬化処理を行うことにより接着させる。この際、一致
させた一側面が、後述する工程で配置するバー状マイク
ロプリズム側となるようにする。

【００３１】そして、図２（ｂ）に示すように、例えば
１１個のチップ領域１２ａ毎に、これらのチップ領域１
２ａにまたがる長さのバー状マイクロプリズム３１を、
その斜面３１ｃをＬＯＰチップ１５側に向け、ＰＤ１、
ＰＤ２（図示せず）が形成された領域上に配置するとと
もに、その切断しろ（図示せず）が各チップ領域１２ａ
の境界部と一致するように位置を合わせて配置する。こ
の際、紫外線硬化樹脂、例えばシリコーン樹脂系の接着
剤（図示せず）を用いてバー状マイクロプリズム３１の
下面３１ｂと半導体ウエーハ１２とを仮留めする。この
後、紫外線照射により接着剤を硬化し、接着させる。

【００３２】次に、半導体ウエーハ１２の裏面を延伸シ
ート（図示せず）に貼り付けた後、図２（ｃ）に示すよ
うに、図示省略したダイサー（ダイシング装置）により
バー状マイクロプリズム３１をその切断しろ（図示せ
ず）で長手方向に対して直角方向にハーフカットする。
その後、半導体ウエーハ１２とバー状マイクロプリズム
３１とをダイサーによりフルカットし、最終的に、図２
（ｄ）に示すように、各チップ領域１２ａに分割する。
このとき、バー状マイクロプリズム３１は例えば１１個
のマイクロプリズム２１に分割され、ＰＤ１、ＰＤ２が
形成された半導体基板１１（チップ領域１２ａ）上にＬ
ＯＰチップ１５とマイクロプリズム２１とが配置された
レーザカプラを得ることができる。

【００３３】このようなマイクロプリズム２１およびレ
ーザカプラの製造方法によれば、メタルマスクで切断し
ろ３２を覆って、例えばバー状マイクロプリズム３１の
上面３１ａに全反射膜４１を形成することにより、切断
した後のマイクロプリズム２１の上面２１ａのみに全反
射膜４１を形成する。これにより、上面３１ａにおける
切断しろ３２には全反射膜４１が形成されないことか
ら、切断しろ３２が応力緩和部となり、上面３１ａの全
域に全反射膜４１を形成する場合と比較して、全反射膜
４１を形成する際の応力を緩和することができる。よっ
て長手方向の複数の面（３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１
ｅ）に異なる光学膜を形成する場合の、その層数や膜厚
の違いにより発生する応力の不均一性を抑制することが
でき、光学膜の反りや歪みの発生を抑制することができ
る。

【００３４】また、半導体ウエーハ１２上に紫外線硬化
樹脂を用いてバー状マイクロプリズム３１を接着させる
場合においても、上面３１ａに全反射膜４１をパターニ
ングして形成することから、切断しろ３２には全反射膜
４１が形成されず、その面の全域に全反射膜４１を形成
する場合と比較して、紫外線照射時の紫外線の透過率が
高くなる。これにより、紫外線硬化樹脂が硬化し易くな
り、バー状マイクロプリズム３１を半導体ウエーハ１２
上に確実に接着させることができる。

【００３５】なお、本実施形態においてはバー状マイク
ロプリズム３１の長手方向の各面に形成する光学膜をパ
ターニングすることとしたが、本発明はこれに限定され
るものではなく、バー状マイクロプリズム３１の長手方
向における少なくとも一つの面において光学膜をパター
ニングすれば、上述したような効果を得ることができ
る。また、バー状マイクロプリズム３１を半導体ウエー
ハ１２上に接着させた後、半導体ウエーハ１２とバー状
マイクロプリズム３１とを切断することにより、各チッ
プ領域１２ａに分割したが、本発明はこれに限らず、バ
ー状マイクロプリズム３１を切断しろ３２で切断してマ
イクロプリズム２１を形成した後、各チップ領域１２ａ
に配置してもよい。

【００３６】さらに、本実施形態では本発明をレーザカ
プラに用いるプリズムに適用した場合について説明した
が、レーザカプラ以外の各種の光学装置にも適用するこ
とが可能である。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のプリズム
および光学装置の製造方法によれば、切断しろをマスク
パターンで覆って、バー状のプリズムにおける長手方向
の面に光学膜を形成することにより、その面の全域に光
学膜を形成する場合と比較して、光学膜の形成されない
切断しろが応力緩和部となるため、光学膜形成時の応力
が緩和され、複数の面に異なる光学膜を形成する場合の
応力の不均一性を抑制し、光学膜の反りや歪みの発生を
抑制することができる。したがって、プリズムの光学的
な面精度を向上させることが可能である。

【００３８】また、光学装置の製造方法において基板上
にバー状のプリズムを配置し、紫外線硬化樹脂を用いて
接着させる場合においても、切断しろをマスクパターン
で覆ってバー状のプリズムにおける長手方向の面に光学
膜を形成することにより、切断しろに光学膜が形成され
ないことから、その面の全域に光学膜を形成する場合と
比較して、紫外線照射時の紫外線の透過率が高くなり、
バー状のプリズムを基板上に確実に接着させることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態を説明するバー状マイクロプ
リズムの上面図（ａ）および断面図（ｂ）である。

【図２】本発明の光学装置の製造方法に係る実施形態を
示す製造工程図である。

【図３】従来の技術を説明する光学装置の斜視図
（ａ）、断面図（ｂ）およびバー状マイクロプリズムの
断面図（ｃ）である。

【符号の説明】

１１…半導体基板、１２…半導体ウエーハ、２１…マイ
クロプリズム、３１…バー状マイクロプリズム、３２…
切断しろ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 バー状のプリズムをその長手方向に対し
   て直角方向に切断し、複数のプリズムを得るプリズムの
   製造方法であって、 バー状のプリズムの切断しろをマスクパターンで覆っ
   て、前記バー状のプリズムにおける長手方向の面に光学
   膜を形成した後、前記マスクパターンを除去するととも
   に露出した前記切断しろで前記バー状のプリズムを切断
   することを特徴とするプリズムの製造方法。
2. 【請求項２】 前記マスクパターンがメタルマスクであ
   ることを特徴とする請求項１記載のプリズムの製造方
   法。
3. 【請求項３】 基板上にバー状のプリズムを接着させ
   て、前記基板および前記バー状のプリズムをこのバー状
   のプリズムの長手方向に対して直角方向に切断し、複数
   の光学装置を得る光学装置の製造方法であって、 バー状のプリズムの切断しろをマスクパターンで覆っ
   て、前記バー状のプリズムにおける長手方向の面に光学
   膜を形成する工程と、 前記マスクパターンを除去した後、前記バー状のプリズ
   ムを前記基板上に配置するとともに接着剤により前記基
   板上に接着させる工程と、 前記基板および前記バー状のプリズムを露出した前記切
   断しろで切断する工程とを有することを特徴とする光学
   装置の製造方法。
4. 【請求項４】 前記マスクパターンがメタルマスクであ
   ることを特徴とする請求項３記載の光学装置の製造方
   法。