JP2004117788A - Lens with vertex indication marker and its manufacturing method - Google Patents

Lens with vertex indication marker and its manufacturing method Download PDF

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JP2004117788A
JP2004117788A JP2002280549A JP2002280549A JP2004117788A JP 2004117788 A JP2004117788 A JP 2004117788A JP 2002280549 A JP2002280549 A JP 2002280549A JP 2002280549 A JP2002280549 A JP 2002280549A JP 2004117788 A JP2004117788 A JP 2004117788A
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lens
marker
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axis
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Shinji Furuichi
古市 眞治
Hiroyuki Nagatomo
長友 弘之
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Hitachi Metals Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve problems in which it is difficult to align an optical fiber core center axis with a lens vertex in an assembly of the optical fiber and lens and a method for assembly which finds the lens vertex while passing light through the optical fiber has assembly precision, but not only requires a long time, but also hardly performs automatic assembly. <P>SOLUTION: A vertex indication marker which makes it easy to find an X axis and a Y axis crossing each other at the lens vertex is added to a lens collar part to easily find the lens vertex, greatly shorten the assembly time while maintaining assembly precision, and also enabling automatic assembly. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主に光分野において光ファイバーとレンズの組立て体に用いられるレンズに係るものである。
【0002】
【従来の技術】
光ファイバーから空気中に出た光を再度光ファイバーに入れる場合、光ファイバーから出た光は、屈折率の違いや回折により散乱してしまうため、再度光ファイバーに光を取り込んだ時その光の強度は大幅に減少してしまう。そのため、光の散乱を防止するため出力側と入力側の光ファイバー先端に微小なレンズを装着している。
【0003】
近年、インターネット等の普及に伴って通信量が飛躍的に増大しており、メタルワイヤーから大容量、高速通信が可能な光ファイバーの敷設が急ピッチで進められている。光ファイバーの切替には、機械的な光スイッチが用いられているが光スイッチは多チャンネル化が難しいため、従来は光から電気に変換し更に光に戻すと言う方式も採用されていた。このような方式ではシステムが大規模となりコストがかかると言う問題があり、MEMS技術を使った多チャンネル光スイッチが検討されている。図13にMEMS光スイッチの一例を示す。出力光ファイバー81にはレンズ83が装着されている。駆動ミラー組立体85には、上下するミラー86が多数配されている。出力光ファイバー81から出た光はレンズ83を通りミラー86で方向を変えられ、レンズ84を通り入力光ファイバー82に入り光路切替が終了する。マトリクッス状に配されたミラー86のいずれかを動作させることで、4x4の光スイッチが実現できる。
【0004】
しかし、光路が僅かでもずれると出力光ファイバー81から出た光は、入力光ファイバー82に正確に入らないため、挿入損失が大幅に増えてしまう。光路がずれる原因には上下するミラー86の角度、入出力光ファイバーの位置ずれ等ある。これらの位置関係が正確に保持されていても、入出力光ファイバーとレンズの頂点がずれていると、光の角度が変わり挿入損失が大幅に増えることとなる。
【0005】
【発明の解決しようとする課題】
一般の光ファイバーのクラッド外径は±0.5μm以下、コア部とクラッド部の同芯度も±0.5μm以下で作られているので、光ファイバーとレンズを組立てる場合、光ファイバーは外径を基準として組立てることができる。レンズの頂点を機械的に求める事は難しく、レンズの外径の一部を基準にして組立てる方法か、実際に光を通しながら頂点を求め組立てる方法が用いられている。しかし、レンズ外径を基準にする場合は組立て精度が悪い、また光を通して組立てる場合は設備が大掛かりになるだけでなく組立て工数が多くなると言う問題があった。また、レンズが複数個設けられたレンズアレーと複数本の光ファイバーを組立てるのは、多大の工数が必要であった。
【0006】
図13に用いる小型のレンズ83,84はシリコン基板をフォトリソグラフィー技術を用いて作ることが多い。シリコン基板に多数のレンズを作製し、基板を切断して単体のレンズやレンズアレーを得る。基板を切断するため基板には切断代が設けられており、四角い板に凸レンズが載った様な形状となる。そのためレンズの周囲を視認することが難しく、レンズ周囲から頂点を正確に求めることが難しい。四角い板の辺を基準としてレンズ頂点を求めるには、四角の辺の平行度、直角度だけでなく頂点と辺の距離が重要となり、切断加工にかかる費用が大幅に増加してしまい採用することは難しかった。以降、レンズの四角くつば状部位をレンズつば部、凸レンズとして機能する部位をレンズ部と称する。ただし、レンズ部とレンズは同義語で使用することもある。
【0007】
そこで、本発明では、レンズの頂点が容易に求めることができ、光ファイバーと高精度でかつ安価に組立てが可能となるレンズを提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明の頂点指示マーカー付きレンズは、基板材の少なくとも片面に少なくとも1個以上基板材と同一材料で構成された曲面レンズと、基板材に曲面レンズの頂点を指し示すマーカーを有することを特徴とする。
【0009】
頂点を指し示すマーカー(以降、マーカーと称する)は、レンズ部の周囲に90度の間隔を持って配置されることが望ましい。マーカーはレンズ頂点で直交するX軸とY軸上の、レンズつば部に設けるものである。マーカーはレンズ部とレンズつば部に跨って設けても良いし、またレンズ部とレンズつば部の境界に設けることもできるが、顕微鏡等でマーカーを捉えるのに、焦点を合わせにくいため、レンズ部やレンズ部とレンズつば部の境界を避け、平坦なレンズつば部にマーカーを設けることがより好ましいものである。
【0010】
マーカー面はレンズつば部面と同じでも飛び出していても凹んでいても良いものである。例えば菱形のマーカーを形成するのに、レンズつば部の面の一部を菱形に彫ればマーカー面はレンズつば部面より凹むこととなる。レンズつば部面に菱形を線刻することでマーカー面はレンズつば部面と同一にすることができる。レンズ部作製時にマーカー形成用レジストを設けたり、レンズに蒸着もしくはスパッタ−で金属等を形成した後、マーカーとなる部分以外の金属等をエッチングで除去することで、マーカー上面がレンズつば部より飛び出した状態を形成することができる。
【0011】
マーカーは、角部を有する形状が望ましいものである。レンズ頂点で直交するX軸とY軸上で、軸線が角部を2等分するようにマーカー配することが望ましい。マーカーは多角形で良いものであるが、角部が視認し易い90度以下の角度を有する三角形か四角形が好ましいものである。
【0012】
レンズは透明ガラス、透明石英、シリコンで製作することが望ましい。シリコンは可視光線領域では不透明であるが、光通信に利用される光の波長領域(1280〜1610nm)では、シリコンは光透過性能を有するので、レンズとして使用できる。半導体集積回路製造設備が使用できることから、シリコンを用いることがより好ましいものである。
【0013】
レンズ部はレンズつば部に対し片面に形成(以降、片面レンズと称する)しても両面に形成(以降、両面レンズと称する)しても良いものである。両面レンズは、表裏のレンズ頂点が一致していることが必要である。片面レンズに設けるマーカーはレンズ部が形成されているレンズつば部面もしくは反対面に形成することができる。光ファイバーとレンズを組立てる装置の方式,構造により、選択することができる。両面レンズに設けるマーカーは、両面に設けても片面に設けても良いものである。
【0014】
本発明の頂点マーカー付きレンズは、頂点を指し示すマーカーが基板材と同一材料で、基板材と一体で構成されていることを特徴とする。
【0015】
透明ガラス、透明石英、シリコンの基材にレンズを形成すると同工程でもマーカーを形成することができ、低コストでマーカー付きレンズが得られる。しかし、レンズつば部とマーカーが同一材料であるため、マーカーの角部を認識し難いと言う短所があるが、偏光顕微鏡等を用いることでマーカーの認識は容易にできるものである。
【0016】
本発明の頂点マーカー付きレンズは、頂点を指し示すマーカーが、2μm以下の厚みの金属もしくは金属酸化物で形成されたことを特徴とする。
【0017】
レンズが透明の材質で形成される場合は、不透明な金属もしくは金属酸化物をマーカーに用いることでマーカーが容易に識別することができる。黒色に近いシリコンで形成されたレンズでは、白色から灰色の金属もしくは金属酸化物を用いることで、マーカーを容易に識別することができる。透明と不透明の組合せ、色の異なる組合せを用いることで、マーカーの識別が容易になり組立て作業の自動化も容易になる。
【0018】
金属もしくは金属酸化膜の厚みは2μm以下の厚みとすることが望ましい。膜は真空蒸着もしくはスパッタ−で製膜するのが良い。めっきで付けることも可能であるが、被製膜材に制限があるので、真空製膜を行うのが製造する上で有利である。製膜された金属もしくは金属酸化膜は化学エッチングもしくはドライエッチングでマーカーを形成するため、余り厚い膜は好ましくない。化学エッチングでマーカーを形成する場合は、膜のみの選択エッチング液が容易に入手できる、アルミニューム、鉄、ニッケル、クロム、コバルト、銅、錫等が上げられる。ドライエッチングでマーカーを形成する場合は、金属や酸化物の材料の制限は特にない。
【0019】
レンズ頂点で直交するX軸とY軸上に形成されたマーカーを基準としてレンズのX軸、Y軸、光ファイバーの外径を基準として光ファイバーのX軸、Y軸を求め、各々のX軸、Y軸を合致させることで、光ファイバーのコア中心点とレンズ頂点を容易に一致させることができる。
【0020】
本発明の頂点マーカー付きレンズの製造方法は、基板材の少なくとも一方の面にフォトレジスト塗布、露光、現像を行いフォトレジストパターンを作製する工程、フォトレジストパターンを加熱し曲面にする工程、頂点マーカー用フォトレジストパターンを作製する工程、ドライエッチングで基板材とフォトレジストのエッチングを行い基板材にフォトレジストパターンを転写する工程を、有することを特徴とする。
【0021】
フォトレジストパターン径はレンズ径を決めることになり、フォトレジストの体積(厚みと底面積の積)はレンズ体積を決めることになる。フォトレジストの底面積を一定とすると、フォトレジストの厚みが厚いほどレンズの曲率半径は小さいものとなる。フォトレジストはノボラック型ポジレジストを用いることが望ましい。
【0022】
パターニングされたフォトレジストを加熱し曲面に形成する工程の前に、追加露光工程を入れることも出来る。追加露光を行うことでフォトレジスト内の感光剤を光反応させてベーク時フォトレジストの流動性を高めることができる。レンズの形状安定性、レンズの歩留まり等から追加露光工程を入れることが望ましいものである。
【0023】
追加露光時間は露光照度との積で求められる。感光剤が光反応しているかは、フォトレジストの光透過率を測定することで判断できる。完全に露光されていないと露光に用いる光の波長近傍の波長領域で光の吸収が大きいため、フォトレジストの光透過率を測定することで、必要な露光エネルギー(照度と露光時間の積)を求めることができる。
【0024】
フォトレジストパターンを加熱して、円盤状のパターンをフォトレジストの表面張力を利用してレンズと同形状のフォトレジストパターンを形成する。ベーク温度が低いとフォトレジストの流動性が悪いため求めるレンズ形状は得られない。流動性が高くなる180℃以上の温度で行うのが望ましい。加熱前に追加露光工程を入れるとフォトレジストの流動性が良くなり、追加露光しないフォトレジストに比べ5℃から10℃位低い温度で作業することが可能である。
【0025】
レンズ形状のフォトレジスト形成後、マーカー用レジストパターンを形成することができる。マーカー用フォトレジストパターンの厚みはレンズ高さの1/5程度有れば充分であるが、マーカーがレンズつば部より凸か凹、同一面かに依って厚みは決める事ができるものである。マーカー用レジストパターンの位置合わせは、レンズ用レジストパターン作製時に使用したアライメントマークを使う事が良い。アライメントマークも基板に数ヶ所設けられたものではなく、ステッパ−露光機のショット毎に設けられたアライメントマークを使うことで、基板の反り等の影響を排除できるため、レンズ頂点とマーカ−の位置精度が大幅に向上できる。
【0026】
両面レンズ形成時は、片面レンズ形成後裏面にレンズ形状のフォトレジストを再度形成し、ドライエッチングでレンズを形成する。両面にレンズ形状のフォトレジストを同時に形成することもできるが、ドライエッチング工程での作業安定性を考えると工数は増えるが、表裏レンズは個々に形成することが望ましい。
【0027】
ドライエッチングはフォトレジスト形状を、基板材をエッチングして転写するものである。正確にフォトレジスト形状を転写するには、フォトレジストと基板材のドライエッチングレートが完全に一致していることが重要である。ドライエッチングにおけるエッチング反応は、a)イオン衝撃による物理的エッチング、b)活性中性粒子と被エッチング材との化学反応による化学的エッチング、c)物理的エッチングと化学的エッチングの複合作用によるエッチングに分けられる。一般に、物理的エッチングは材料に対する選択性が小さい(材料によるエッチングレートの差が小さい)、化学的エッチングは材料に対する選択性が大きい。そのため、化学的エッチングレートを主とするエッチングを行うのではなく、物理的エッチングが主となる方法を用いることが望ましく、誘導結合型エッチング装置やイオンミリング装置等を使用することが良い。
【0028】
本発明の頂点マーカー付きレンズの製造方法は、基板材の少なくとも一方の面にフォトレジスト塗布、露光、現像を行いフォトレジストパターンを作製する工程、フォトレジストパターンを加熱し曲面にする工程、ドライエッチングで基板材とフォトレジストのエッチング行い基材にフォトレジストパターンを転写する工程、金属もしくは金属酸化膜を付加する工程、金属もしくは金属酸化膜のエッチングを行い頂点マーカーの形成工程、を有することを特徴とする。
【0029】
マーカー用金属もしくは金属酸化膜は真空蒸着、スパッターを用いて製膜する。膜上にフォトレジストパターンを形成したのち、ドライエッチングもしくは化学エッチングを行い、金属もしくは金属酸化膜の不要部位を除去してマーカーを形成する。レジストパターンを形成した後、金属もしくは金属酸化膜を形成し、フォトレジストを溶剤で溶かしマーカー部位以外の金属もしくは金属酸化膜を除去するリフトオフと呼ばれる方法を用いることも可能である。ドライエッチングもしくは化学エッチングでマーカー形成時、レンズ部やレンズつば部がエッチングされないことが重要であることは言うまでもない。
【0030】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例を、図1および図2に示す。図1は片面レンズでレンズが一つ、図2は片面レンズを複数個有するレンズアレーである。片面レンズ5はレンズ部1とレンズつば部2、X軸を示すマーカー3、Y軸を示すマーカー4からなり、X軸とY軸の交点がレンズ頂点である。片面レンズアレー6は、複数個のレンズ部に共通のX軸と各レンズ部にY軸を指し示すマーカーを有し、共通のX軸と各レンズ部のY軸の交点が各々のレンズ頂点である。説明を判りやすくするため、同一の部位には同じ符号を用いている。
【0031】
6インチ径のシリコンウェファーにフォトリソ、エッチング技術を用いレンズとマーカーを形成した。6インチ径のシリコンウェファーには、約3万個のレンズ部を形成した後、シリコンウェファーを切断し図1の片面レンズおよび図2の片面レンズアレーを得た。
【0032】
製造工程を、図3を用い詳細に説明する。レンズ部1の底面径は225μm、レンズ曲率半径は550μmとした。シリコンウェファー10にフォトレジスト11を7ミクロン塗布し、90℃で2時間プリベーク行った(ステップ1)。波長365nmのi線ステッパ−を用いフォトマスク12を通し1秒間露光(ステップ2)後、3分間現像を行い円盤形状のフォトレジストパターン13を得た(ステップ3)。円盤形状のフォトレジストパターン13に2秒間i線を全面に照射し、フォトレジスト内の感光剤を完全に光反応させた(ステップ4)。円盤形状のフォトレジストパターン13をレンズ状にするため、210℃で1時間加熱ベーク行ない、底面径225μm、曲率半径550μmのレンズ状フォトレジストパターン14を形成した(ステップ5)。フォトレジスト15を3μm塗布し、90℃で2時間プリベークを行った(ステップ6)。マーカー用のフォトマスク16を用い露光、現像を行いフォトレジストマーカー17を作製した(ステップ7,8)。ICP(Inductivity Coupled Plasma)ドライエッチング装置を用い、塩素ガスを用いながらドライエッチングを行い、シリコン基板のエッチング行った(ステップ9)。フォトレジストパターンが除去された時点でドライエッチングを終了し、シリコン基板にフォトレジストパターンが転写され、マーカーの付いたシリコンレンズが得られた(ステップ10)。レンズが形成されたシリコン基板をダイサーで切断分離し、図1および図2に示した片面レンズ5および片面レンズアレー6を得た。
【0033】
図4a)からf)にマーカー形状と位置を示す。a)からd)はマーカーがレンズ部と離れて設けられており、e)はレンズ部に接して設けられている。f)はマーカーの一部がレンズ部の曲面部に重なっているものである。形状と位置は自由に組み合わせることができるものである。図5a)は、レンズつば部よりマーカーが凸、b)は同一面、c)は凹となっているものである。本実施例では、レンズ頂点を示すマーカーは、図4a)、図5a)に示したものの組合せを用いた。
【0034】
レンズ形状のフォトレジストパターンを作製する上でフォトレジストの曲率半径を決める重要なフォトレジスト厚み、露光時間、ベーク温度に付いて、データ−を基に説明する。
【0035】
図6にフォトレジスト厚みとフォトレジスト曲率半径の関係を示す。フォトレジスト厚みが厚くなるに従い、フォトレジストの曲率半径は小さくなり、丸みを帯びた形状となる。フォトレジストの厚みと曲率半径の関係はほぼ直線的であった。図7に円盤状のフォトレジストパターンを追加露光する時間と曲率半径の関係を示す。追加露光時間を1秒以上とすることで、安定した曲率半径が得られることが判る。この時の照度は500mW/cmである。図8に追加露光が終わった円盤状のフォトレジストパターンをレンズ状にするベーク温度と曲率半径の関係を示す。200℃前後に安定した領域があることが判る。これらデータ−からフォトレジスト厚みは7μm、全面露光時間は2秒、ベーク温度は210℃とした。
【0036】
ICPドライエッチングの条件は、エッチングガスに塩素を用い5sccmの流量とすることで、シリコンとフォトレジストのエッチングレートが同一とすることができた。
【0037】
本実施例で得られたシリコンレンズは、底面径225μmで曲率半径550μmであった。曲率半径の球面近似曲線との誤差(相関係数)で0.9995が得られた。マーカーのX軸とY軸の交点を機械的頂点とし、光を通して求めた頂点を光学的頂点とし、その差を求めた。機械的頂点と光学的頂点の差は、X,Y軸方向とも0.15μm以下が得られた。
【0038】
本発明の第2の実施例について図9を用いて説明する。本実施例はレンズ部と反対面にレンズ頂点指示マーカーを設けたのである。ステップ5までは本発明の第1の実施例の図3で説明した工程と同一であるので、詳細の説明は省略する。シリコン上のレンズ状フォトレジストとシリコン基板をドライエッチング行い、フォトレジストパターンをシリコン基板転写した(ステップ6)。シリコン基板の裏面にフォトレジスト18を塗布、フォトマスク19を通して露光、現像を行いマーカー用フォトレジストパターン20を作製した(ステップ7から9)。イオンミリング装置を用い、シリコン基板をエッチングしマーカー21を作製した(ステップ10)。フォトレジストを除去し裏面にマーカーが付加されたレンズを得た(ステップ11)。
【0039】
用いたマーカーは、図4c)と図5b)の組合せとした。得られたシリコンレンズは、底面径225μmで曲率半径549μmであった。曲率半径の球面近似曲線との誤差0.9994が得られた。マーカーのX軸とY軸の交点を機械的頂点とし、光を通して求めた頂点を光学的頂点とし、その差を求めた。機械的頂点と光学的頂点の差は、X,Y軸方向とも0.17μm以下が得られた。
【0040】
本発明の第3の実施例について図10を用いて説明する。本実施例は両面レンズであり、一方のレンズ部面にマーカーが設けられているものである。片面のレンズおよびマーカー作製は、本発明の第1の実施例の図3で説明した工程と同一であるので、詳細の説明は省略すると共に、図面も引用する。用いたシリコン基板の厚みが、厚いことは第1の実施例とは異なる。図3のステップ10で片面にレンズ部とマーカーが形成されたシリコン基板22を反転し、フォトレジスト23を塗布、フォトマスク24を通して露光、現像、追加露光し円盤状フォトレジストパターン25を得、ベークを行いレンズ状フォトレジストパターン26を形成した(ステップ11から16)。ドライエッチングを行いレンズ部を形成(ステップ17)し、両面レンズ27を得た(ステップ18)。製造条件は、実施例1と同じとした。
【0041】
用いたマーカーは、図4a)と図5c)の組合せとした。得られたシリコンレンズは、底面径224μmで曲率半径552μmであった。曲率半径の球面近似曲線との誤差0.9993が得られた。マーカーのX軸とY軸の交点を機械的頂点とし、光を通して求めた頂点を光学的頂点とし、その差を求めた。機械的頂点と光学的頂点の差は、X,Y軸方向とも0.15μm以下が得られた。
【0042】
本発明の第4の実施例について図11を用いて説明する。片面レンズでレンズ部側に金属のマーカーを設けた構造である。マーカーにはクロムを用いた。シリコン基板にフォトレジスト塗布、露光、現像、追加露光、ベーク、ドライエッチングを行いマーカーのない片面レンズ28を得た(ステップ1から7)。スパッタ−を用いクロム29を0.2μmの厚みで製膜した(ステップ8)。レジスト塗布、露光、現像を行いクロム膜上にマーカー用フォトレジストパターン30を形成した(ステップ9から10)。クロム膜を化学エッチング行い、フォトレジストを除去してマーカー31を形成した(ステップ11)。クロムエッチング液は硝酸第2セリウムアンモン(重量360g)を純水(重量2040g)に添加したものを使用した。
【0043】
用いたマーカーは、図4c)と図5a)の組合せとした。得られたシリコンレンズは、底面径225μmで曲率半径550μmであった。曲率半径の球面近似曲線との誤差0.9996が得られた。マーカーのX軸とY軸の交点を機械的頂点とし、光を通して求めた頂点を光学的頂点とし、その差を求めた。機械的頂点と光学的頂点の差は、X,Y軸方向とも0.10μm以下が得られた。クロム膜は薄いねずみ色でシリコンと色合いが異なるため、機械的頂点を求め易いため、光学的頂点との差を小さくすることが出来た。
【0044】
本発明の第5の実施例は、第4の実施例の基板材料をシリコンからガラスに代えたもので、工程は図11と同一であるので図は省略した。ステップ6のドライエッチングには、イオンミリングを用いた点が異なるだけである。得られたガラスレンズは、底面径225μmで曲率半径548μmであった。曲率半径の球面近似曲線との誤差0.9994が得られた。マーカーのX軸とY軸の交点を機械的頂点とし、光を通して求めた頂点を光学的頂点としその差を求めた。機械的頂点と光学的頂点の差は、X,Y軸方向とも0.16μm以下が得られた。
【0045】
本発明で得られた頂点指示マーカー付きレンズと光ファイバーを組立て、光ファイバーのコア中心とレンズ頂点のずれ量、組立て時間を求めた。比較のため光ファイバーに光を通しながら組立てる方法と、レンズの境界を用いて組立てる方式も行った。光ファイバーのコア中心とレンズ頂点のずれ量は、図12に示すレンズのX軸XLとY軸YLとの交点と、光ファイバーのX軸XFとY軸YFとの交点のX軸方向、Y軸方向のずれ量であり、ずれ量の大きい値を用いた。光ファイバーに光を通しながら組立てる方式のずれ量、組立て時間を1とすると、マーカー付きレンズは、ずれ量は同等の1で、組立て時間は1/4以下であった。マーカーなしのレンズは、ずれ量は3倍で、組立て時間も2/3程度までしか下げることは出来なかった。
【0046】
【発明の効果】
レンズに頂点指示マーカーを設けることでレンズの頂点が容易に求めることができ、光ファイバーとレンズの組立てで光を通しながら組立てる方法と同じ精度で、大幅に組立て時間を短縮することが可能となり、安価な光ファイバーとレンズの組立て体を提供することができた。また、光ファイバーの外周とマーカーを基準にすることで、自動組立てが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の頂点指示マーカー付きレンズの斜視図である。
【図2】本発明の頂点指示マーカー付きレンズアレーの斜視図である。
【図3】本発明の製造工程を説明する図である。
【図4】本発明のマーカーの形状、位置の例を示す平面図である。
【図5】本発明のマーカーを示す斜視図である。
【図6】フォトレジスト厚とフォトレジスト曲率半径の関係を示す図である。
【図7】全面露光時間とフォトレジスト曲率半径の関係を示す図である。
【図8】ベーク温度とフォトレジスト曲率半径の関係を示す図である。
【図9】本発明の他の実施例の製造工程を説明する図である。
【図10】本発明の他の実施例の製造工程を説明する図である。
【図11】本発明の他の実施例の製造工程を説明する図である。
【図12】本発明のレンズと光ファイバーの組立て精度を説明する斜視図である。
【図13】MEMS光スイッチの構造を説明する図である。
【符号の説明】
1 レンズ部、2 レンズつば部、3 X軸用マーカー、
4 Y軸用マーカー、5 レンズ、6 レンズアレー、
10,22 シリコン基板、11,15,18,23 フォトレジスト、
12,16,19,24 フォトマスク、
13,25 円盤状フォトレジストパターン、
14,26 レンズ状フォトレジストパターン、
17,20,30 マーカー用フォトレジストパターン、
21,31 マーカー、27 両面レンズ、28 マーカーのない片面レンズ、29 クロム、32 光ファイバー、81 出力光ファイバー、
82 入力光ファイバー、83,84 レンズ、85 駆動ミラー組立体、
86 ミラー。
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a lens used for an optical fiber / lens assembly mainly in the optical field.
[0002]
[Prior art]
If the light coming out of the optical fiber into the air is re-entered into the optical fiber, the light coming out of the optical fiber will be scattered due to the difference in the refractive index and the diffraction, so when the light is taken into the optical fiber again, the intensity of the light will be greatly increased. Will decrease. Therefore, in order to prevent light scattering, a minute lens is attached to the tip of the optical fiber on the output side and the input side.
[0003]
In recent years, with the spread of the Internet and the like, the amount of communication has been dramatically increased, and the laying of optical fibers capable of high-capacity, high-speed communication from metal wires is being advanced at a rapid pace. Although a mechanical optical switch is used for switching the optical fiber, it is difficult to increase the number of channels of the optical switch. Therefore, conventionally, a method of converting light into electricity and returning the light to light has also been adopted. In such a system, there is a problem that the system becomes large-scale and costly, and a multi-channel optical switch using the MEMS technology is being studied. FIG. 13 shows an example of the MEMS optical switch. A lens 83 is attached to the output optical fiber 81. The drive mirror assembly 85 is provided with a number of mirrors 86 that move up and down. The light emitted from the output optical fiber 81 passes through the lens 83 and is redirected by the mirror 86, passes through the lens 84, enters the input optical fiber 82, and the optical path switching is completed. By operating any of the mirrors 86 arranged in a matrix, a 4 × 4 optical switch can be realized.
[0004]
However, even if the optical path is slightly deviated, the light emitted from the output optical fiber 81 does not accurately enter the input optical fiber 82, so that the insertion loss increases significantly. Causes of the deviation of the optical path include the angle of the mirror 86 that moves up and down, the displacement of the input and output optical fibers, and the like. Even if these positional relationships are accurately maintained, if the vertices of the input and output optical fibers and the lens are misaligned, the angle of the light changes and the insertion loss increases significantly.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The outer diameter of the cladding of a general optical fiber is ± 0.5 μm or less, and the concentricity of the core and the cladding is also ± 0.5 μm or less, so when assembling the optical fiber and lens, the optical fiber is based on the outer diameter. Can be assembled. It is difficult to mechanically determine the vertex of the lens, and a method of assembling based on a part of the outer diameter of the lens or a method of assembling the vertex while actually passing light is used. However, when the outer diameter of the lens is used as a reference, there is a problem that assembling accuracy is poor, and when assembling through light, not only the equipment becomes large but also the number of assembling steps increases. In addition, assembling a lens array provided with a plurality of lenses and a plurality of optical fibers requires a large number of man-hours.
[0006]
The small lenses 83 and 84 used in FIG. 13 are often made of a silicon substrate by photolithography. A large number of lenses are formed on a silicon substrate, and the substrate is cut to obtain a single lens or lens array. In order to cut the substrate, the substrate is provided with a cutting margin, and the shape is such that a convex lens is mounted on a square plate. Therefore, it is difficult to visually recognize the periphery of the lens, and it is difficult to accurately determine the vertex from the periphery of the lens. In order to determine the lens vertex based on the side of the square plate, not only the parallelism and squareness of the square side but also the distance between the vertex and the side are important, and the cost of cutting processing will increase significantly, so adopt it. Was difficult. Hereinafter, the square brim-shaped part of the lens is called a lens brim part, and the part that functions as a convex lens is called a lens part. However, the lens part and the lens may be used in synonyms.
[0007]
In view of the above, an object of the present invention is to provide a lens that can easily determine the vertex of a lens and that can be assembled with an optical fiber with high accuracy and at low cost.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The lens with a vertex indicating marker of the present invention is characterized in that at least one surface of a substrate material has at least one curved lens made of the same material as the substrate material, and the substrate material has a marker indicating the vertex of the curved lens. .
[0009]
It is desirable that the markers indicating the vertices (hereinafter, referred to as markers) are arranged around the lens unit at 90-degree intervals. The marker is provided on the lens flange on the X axis and the Y axis orthogonal to the vertex of the lens. The marker may be provided over the lens portion and the lens flange portion, or may be provided at the boundary between the lens portion and the lens collar portion. However, since it is difficult to focus on the marker with a microscope or the like, it is difficult to focus on the lens portion. It is more preferable that a marker is provided on a flat lens brim portion while avoiding a boundary between the lens portion and the lens brim portion.
[0010]
The marker surface may be the same as the lens flange portion surface, or may be protruding or concave. For example, when forming a diamond-shaped marker, if a part of the surface of the lens collar is carved into a diamond, the marker surface will be recessed from the lens collar surface. By engraving a rhombus on the lens collar surface, the marker surface can be made the same as the lens collar surface. After providing a resist for marker formation at the time of manufacturing the lens part, forming metal or the like on the lens by vapor deposition or sputtering, removing the metal etc. other than the part to be the marker by etching, the upper surface of the marker protrudes from the lens collar part State can be formed.
[0011]
It is desirable that the marker has a shape having a corner. It is desirable to arrange the markers so that the axis line bisects the corner on the X axis and the Y axis orthogonal to the lens vertex. The marker may be a polygon, but is preferably a triangle or a quadrangle having an angle of 90 degrees or less at which corners are easily visible.
[0012]
The lens is desirably made of transparent glass, transparent quartz, or silicon. Silicon is opaque in the visible light region, but can be used as a lens in the wavelength region of light used for optical communication (1280 to 1610 nm) because silicon has light transmission performance. Since semiconductor integrated circuit manufacturing equipment can be used, it is more preferable to use silicon.
[0013]
The lens portion may be formed on one side (hereinafter, referred to as a single-sided lens) or on both sides (hereinafter, referred to as a double-sided lens) with respect to the lens brim portion. For a double-sided lens, the front and rear lens vertices must match. The marker provided on the single-sided lens can be formed on the surface of the lens flange where the lens portion is formed or on the opposite surface. It can be selected according to the system and structure of the device for assembling the optical fiber and the lens. The markers provided on the double-sided lens may be provided on both sides or on one side.
[0014]
The lens with a vertex marker of the present invention is characterized in that the marker indicating the vertex is made of the same material as the substrate material and is formed integrally with the substrate material.
[0015]
When a lens is formed on a transparent glass, transparent quartz, or silicon substrate, a marker can be formed in the same step, and a lens with a marker can be obtained at low cost. However, since the lens collar and the marker are made of the same material, there is a disadvantage that it is difficult to recognize the corner of the marker. However, the marker can be easily recognized by using a polarizing microscope or the like.
[0016]
The lens with a vertex marker of the present invention is characterized in that the marker indicating the vertex is formed of a metal or metal oxide having a thickness of 2 μm or less.
[0017]
When the lens is formed of a transparent material, the marker can be easily identified by using an opaque metal or metal oxide for the marker. In a lens formed of silicon close to black, the marker can be easily identified by using a metal or metal oxide of white to gray. By using a combination of transparent and opaque or a combination of different colors, the marker can be easily identified and the assembling work can be easily automated.
[0018]
The thickness of the metal or metal oxide film is desirably 2 μm or less. The film is preferably formed by vacuum evaporation or sputtering. Although it is possible to attach by plating, there is a limitation in the material to be formed, so that vacuum film formation is advantageous in manufacturing. Since the formed metal or metal oxide film forms a marker by chemical etching or dry etching, an excessively thick film is not preferable. When a marker is formed by chemical etching, aluminum, iron, nickel, chromium, cobalt, copper, tin, and the like, which can easily obtain a selective etching solution for only a film, can be used. When a marker is formed by dry etching, there is no particular limitation on the material of metal or oxide.
[0019]
The X-axis and Y-axis of the optical fiber are determined based on the marker formed on the X-axis and the Y-axis orthogonal to the vertex of the lens, and the X-axis and Y-axis of the optical fiber are determined based on the outer diameter of the optical fiber. By matching the axes, the center point of the core of the optical fiber and the vertex of the lens can be easily matched.
[0020]
The method of manufacturing a lens with a vertex marker of the present invention includes the steps of applying a photoresist to at least one surface of a substrate material, exposing and developing to form a photoresist pattern, heating the photoresist pattern to a curved surface, Forming a photoresist pattern for use, and etching the substrate material and the photoresist by dry etching to transfer the photoresist pattern to the substrate material.
[0021]
The diameter of the photoresist pattern determines the lens diameter, and the volume of the photoresist (the product of the thickness and the bottom area) determines the lens volume. Assuming that the bottom area of the photoresist is constant, the radius of curvature of the lens decreases as the thickness of the photoresist increases. It is desirable to use a novolak type positive resist as the photoresist.
[0022]
An additional exposure step may be performed before the step of heating the patterned photoresist to form a curved surface. By performing the additional exposure, the photosensitizer in the photoresist can be photoreacted to increase the fluidity of the photoresist during baking. It is desirable to add an additional exposure step in view of the lens shape stability, lens yield, and the like.
[0023]
The additional exposure time is obtained as a product of the exposure illuminance. Whether or not the photosensitizer reacts with light can be determined by measuring the light transmittance of the photoresist. If not completely exposed, light absorption is large in the wavelength region near the wavelength of the light used for exposure. Therefore, by measuring the light transmittance of the photoresist, the necessary exposure energy (product of illuminance and exposure time) can be reduced. You can ask.
[0024]
The photoresist pattern is heated to form a disc-shaped photoresist pattern having the same shape as the lens using the surface tension of the photoresist. If the baking temperature is low, the desired lens shape cannot be obtained because the fluidity of the photoresist is poor. It is desirable to carry out at a temperature of 180 ° C. or higher at which the fluidity becomes high. If an additional exposure step is performed before heating, the fluidity of the photoresist is improved, and it is possible to work at a temperature lower by about 5 ° C. to 10 ° C. than a photoresist without additional exposure.
[0025]
After forming the lens-shaped photoresist, a resist pattern for a marker can be formed. It is sufficient that the thickness of the photoresist pattern for the marker is about 1/5 of the lens height, but the thickness can be determined depending on whether the marker is convex or concave or the same surface as the lens flange. For the alignment of the marker resist pattern, it is preferable to use the alignment mark used when preparing the lens resist pattern. Alignment marks are not provided at several places on the substrate. By using alignment marks provided for each shot of the stepper-exposure machine, the effects of substrate warpage and the like can be eliminated. Accuracy can be greatly improved.
[0026]
When forming a double-sided lens, after forming a single-sided lens, a lens-shaped photoresist is formed again on the back surface, and the lens is formed by dry etching. Although lens-shaped photoresists can be simultaneously formed on both surfaces, the number of man-hours increases in consideration of work stability in the dry etching process, but it is desirable to form the front and back lenses individually.
[0027]
In the dry etching, a photoresist shape is transferred by etching a substrate material. In order to accurately transfer the photoresist shape, it is important that the dry etching rates of the photoresist and the substrate material completely match. The etching reaction in dry etching includes a) physical etching by ion bombardment, b) chemical etching by a chemical reaction between active neutral particles and a material to be etched, and c) etching by a combined action of physical etching and chemical etching. Divided. In general, physical etching has a small selectivity to a material (the difference in etching rate between materials is small), and chemical etching has a large selectivity to a material. Therefore, it is preferable to use a method mainly using physical etching instead of etching mainly using a chemical etching rate, and it is preferable to use an inductively coupled etching apparatus, an ion milling apparatus, or the like.
[0028]
The method for producing a lens with a vertex marker of the present invention includes a step of applying a photoresist to at least one surface of a substrate material, exposing and developing to form a photoresist pattern, a step of heating the photoresist pattern to a curved surface, and a step of dry etching. A step of transferring a photoresist pattern to a base material by etching a substrate material and a photoresist, a step of adding a metal or metal oxide film, and a step of forming a vertex marker by etching a metal or metal oxide film. And
[0029]
The metal or metal oxide film for the marker is formed using vacuum evaporation and sputtering. After forming a photoresist pattern on the film, dry etching or chemical etching is performed to remove unnecessary portions of the metal or metal oxide film to form a marker. After forming the resist pattern, a metal or metal oxide film is formed, and a method called lift-off for removing the metal or metal oxide film other than the marker portion by dissolving the photoresist with a solvent can be used. It is needless to say that it is important that the lens portion and the lens collar portion are not etched when the marker is formed by dry etching or chemical etching.
[0030]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An embodiment of the present invention is shown in FIGS. FIG. 1 shows a single-sided lens having one lens, and FIG. 2 shows a lens array having a plurality of single-sided lenses. The single-sided lens 5 includes a lens portion 1 and a lens brim portion 2, a marker 3 indicating the X axis, and a marker 4 indicating the Y axis. The intersection of the X axis and the Y axis is the lens vertex. The single-sided lens array 6 has a marker indicating the X axis common to the plurality of lens units and the Y axis for each lens unit, and the intersection of the common X axis and the Y axis of each lens unit is the vertex of each lens. . For easy understanding, the same reference numerals are used for the same parts.
[0031]
Lenses and markers were formed on a 6-inch diameter silicon wafer using photolithography and etching techniques. After forming about 30,000 lens portions on a 6-inch silicon wafer, the silicon wafer was cut to obtain a single-sided lens of FIG. 1 and a single-sided lens array of FIG.
[0032]
The manufacturing process will be described in detail with reference to FIG. The bottom diameter of the lens unit 1 was 225 μm, and the radius of curvature of the lens was 550 μm. Photoresist 11 was applied to a silicon wafer 10 by 7 μm, and prebaked at 90 ° C. for 2 hours (step 1). After exposing for 1 second through the photomask 12 using an i-line stepper having a wavelength of 365 nm (step 2), development was performed for 3 minutes to obtain a disk-shaped photoresist pattern 13 (step 3). The disk-shaped photoresist pattern 13 was irradiated with i-rays over the entire surface for 2 seconds to completely react the photosensitizer in the photoresist with light (step 4). In order to make the disk-shaped photoresist pattern 13 into a lens shape, heating baking was performed at 210 ° C. for 1 hour to form a lens-shaped photoresist pattern 14 having a bottom diameter of 225 μm and a radius of curvature of 550 μm (Step 5). Photoresist 15 was applied at 3 μm and prebaked at 90 ° C. for 2 hours (step 6). Exposure and development were performed using a photomask 16 for the marker to produce a photoresist marker 17 (steps 7 and 8). The silicon substrate was etched using an inductively coupled plasma (ICP) dry etching apparatus using a chlorine gas and dry etching (step 9). When the photoresist pattern was removed, the dry etching was terminated, the photoresist pattern was transferred to a silicon substrate, and a silicon lens with a marker was obtained (Step 10). The silicon substrate on which the lens was formed was cut and separated by a dicer to obtain a single-sided lens 5 and a single-sided lens array 6 shown in FIGS.
[0033]
4a) to 4) show the marker shapes and positions. In a) to d), the marker is provided apart from the lens unit, and e) is provided in contact with the lens unit. f) shows a case where a part of the marker overlaps the curved surface of the lens unit. Shapes and positions can be freely combined. In FIG. 5A, the marker is convex from the lens flange, b) is the same surface, and c) is concave. In the present embodiment, a combination of the markers shown in FIGS. 4A and 5A was used to indicate the lens apex.
[0034]
The important photoresist thickness, exposure time, and bake temperature which determine the radius of curvature of the photoresist in producing a lens-shaped photoresist pattern will be described based on data.
[0035]
FIG. 6 shows the relationship between the photoresist thickness and the radius of curvature of the photoresist. As the photoresist thickness increases, the radius of curvature of the photoresist decreases, resulting in a rounded shape. The relationship between the thickness of the photoresist and the radius of curvature was almost linear. FIG. 7 shows the relationship between the time for additionally exposing the disk-shaped photoresist pattern and the radius of curvature. It can be seen that a stable radius of curvature can be obtained by setting the additional exposure time to 1 second or longer. The illuminance at this time is 500 mW / cm 2 It is. FIG. 8 shows the relationship between the baking temperature and the radius of curvature for making the disc-shaped photoresist pattern after additional exposure into a lens shape. It can be seen that there is a stable region around 200 ° C. From these data, the photoresist thickness was 7 μm, the overall exposure time was 2 seconds, and the bake temperature was 210 ° C.
[0036]
The conditions for ICP dry etching were such that the etching rates of silicon and photoresist were the same by using chlorine as an etching gas and setting the flow rate to 5 sccm.
[0037]
The silicon lens obtained in this example had a bottom diameter of 225 μm and a radius of curvature of 550 μm. An error (correlation coefficient) between the radius of curvature and the spherical approximation curve was 0.9995. The intersection between the X axis and the Y axis of the marker was defined as a mechanical vertex, and the vertex obtained through light was defined as an optical vertex, and the difference was calculated. The difference between the mechanical vertex and the optical vertex was 0.15 μm or less in both the X and Y axis directions.
[0038]
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, a lens vertex indicating marker is provided on the surface opposite to the lens portion. Steps up to step 5 are the same as the steps described in FIG. 3 of the first embodiment of the present invention, so that detailed description will be omitted. The lens-shaped photoresist on silicon and the silicon substrate were dry-etched to transfer the photoresist pattern to the silicon substrate (step 6). A photoresist 18 was applied to the back surface of the silicon substrate, exposed through a photomask 19, and developed to form a marker photoresist pattern 20 (steps 7 to 9). The marker 21 was prepared by etching the silicon substrate using an ion milling apparatus (step 10). The photoresist was removed to obtain a lens having a marker attached to the back surface (step 11).
[0039]
The marker used was a combination of FIG. 4c) and FIG. 5b). The obtained silicon lens had a bottom diameter of 225 μm and a radius of curvature of 549 μm. An error of 0.9994 from the spherical approximation curve of the radius of curvature was obtained. The intersection between the X axis and the Y axis of the marker was defined as a mechanical vertex, and the vertex obtained through light was defined as an optical vertex, and the difference was calculated. The difference between the mechanical vertex and the optical vertex was 0.17 μm or less in both the X and Y axis directions.
[0040]
A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, a double-sided lens is used, and a marker is provided on one lens portion surface. The fabrication of the lens and the marker on one side is the same as the process described with reference to FIG. 3 of the first embodiment of the present invention, so that the detailed description will be omitted and the drawings will be referred to. The thickness of the silicon substrate used is different from that of the first embodiment. In step 10 of FIG. 3, the silicon substrate 22 on which the lens portion and the marker are formed on one side is inverted, a photoresist 23 is applied, exposed through a photomask 24, developed, and additionally exposed to obtain a disk-shaped photoresist pattern 25, which is baked. To form a lenticular photoresist pattern 26 (steps 11 to 16). A lens portion was formed by dry etching (step 17), and a double-sided lens 27 was obtained (step 18). The manufacturing conditions were the same as in Example 1.
[0041]
The marker used was a combination of FIG. 4a) and FIG. 5c). The obtained silicon lens had a bottom diameter of 224 μm and a radius of curvature of 552 μm. An error of 0.9993 from the spherical approximation curve of the radius of curvature was obtained. The intersection between the X axis and the Y axis of the marker was defined as a mechanical vertex, and the vertex obtained through light was defined as an optical vertex, and the difference was calculated. The difference between the mechanical vertex and the optical vertex was 0.15 μm or less in both the X and Y axis directions.
[0042]
A fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This is a single-sided lens with a metal marker provided on the lens unit side. Chromium was used as a marker. Photoresist coating, exposure, development, additional exposure, baking, and dry etching were performed on the silicon substrate to obtain a single-sided lens 28 without a marker (steps 1 to 7). Chromium 29 was formed to a thickness of 0.2 μm by sputtering (step 8). The resist was applied, exposed, and developed to form a photoresist pattern 30 for a marker on the chromium film (steps 9 to 10). The chromium film was chemically etched and the photoresist was removed to form a marker 31 (step 11). The chromium etchant used was one obtained by adding ceric ammonium nitrate (weight: 360 g) to pure water (weight: 2040 g).
[0043]
The marker used was a combination of FIG. 4c) and FIG. 5a). The obtained silicon lens had a bottom diameter of 225 μm and a radius of curvature of 550 μm. An error of 0.9996 from the spherical approximation curve of the radius of curvature was obtained. The intersection between the X axis and the Y axis of the marker was defined as a mechanical vertex, and the vertex obtained through light was defined as an optical vertex, and the difference was calculated. The difference between the mechanical vertex and the optical vertex was 0.10 μm or less in both the X and Y axis directions. Since the chromium film has a light gray color and a different color from silicon, it is easy to find a mechanical vertex, so that the difference from the optical vertex could be reduced.
[0044]
In the fifth embodiment of the present invention, the substrate material of the fourth embodiment is changed from silicon to glass, and the steps are the same as in FIG. 11, so that the illustration is omitted. The dry etching of step 6 is different only in that ion milling is used. The obtained glass lens had a bottom diameter of 225 μm and a radius of curvature of 548 μm. An error of 0.9994 from the spherical approximation curve of the radius of curvature was obtained. The intersection between the X-axis and the Y-axis of the marker was defined as a mechanical vertex, and the vertex determined through light was defined as an optical vertex, and the difference was determined. The difference between the mechanical vertex and the optical vertex was 0.16 μm or less in both the X and Y axis directions.
[0045]
The lens with the vertex indicating marker obtained by the present invention and the optical fiber were assembled, and the shift amount between the core center of the optical fiber and the lens vertex and the assembling time were obtained. For comparison, a method of assembling while passing light through an optical fiber and a method of assembling using a boundary of a lens were also performed. The amount of deviation between the center of the optical fiber core and the vertex of the lens is determined in the X-axis direction and the Y-axis direction at the intersection between the X axis XL and the Y axis YL of the lens and the intersection between the X axis XF and the Y axis YF of the optical fiber shown in FIG. , And a value having a large displacement was used. Assuming that the shift amount and the assembling time of the method of assembling while passing light through the optical fiber is 1, the shift amount of the lens with marker is equal to 1 and the assembling time is 1 / or less. In the case of a lens without a marker, the amount of displacement was three times, and the assembling time could only be reduced to about 2/3.
[0046]
【The invention's effect】
By providing the vertex indicating marker on the lens, the vertex of the lens can be easily obtained, and the assembly time can be greatly reduced with the same accuracy as the method of assembling the optical fiber and the lens while passing the light, and it is inexpensive The optical fiber and lens assembly can be provided. Also, automatic assembly became possible by using the outer periphery of the optical fiber and the marker as a reference.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of a lens with a vertex indicating marker of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view of a lens array with a vertex indicating marker of the present invention.
FIG. 3 is a diagram illustrating a manufacturing process of the present invention.
FIG. 4 is a plan view showing an example of the shape and position of a marker according to the present invention.
FIG. 5 is a perspective view showing a marker of the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing a relationship between a photoresist thickness and a photoresist curvature radius.
FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the overall exposure time and the radius of curvature of the photoresist.
FIG. 8 is a diagram showing a relationship between a baking temperature and a radius of curvature of a photoresist.
FIG. 9 is a diagram illustrating a manufacturing process according to another embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a diagram illustrating a manufacturing process according to another embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a diagram illustrating a manufacturing process according to another embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a perspective view illustrating assembly accuracy of the lens and the optical fiber according to the present invention.
FIG. 13 is a diagram illustrating the structure of a MEMS optical switch.
[Explanation of symbols]
1 lens part, 2 lens brim part, 3 X axis marker,
4 Y axis marker, 5 lenses, 6 lens array,
10,22 silicon substrate, 11,15,18,23 photoresist,
12,16,19,24 Photomask,
13,25 disc-shaped photoresist pattern,
14,26 lenticular photoresist pattern,
17, 20, 30 Photoresist pattern for marker,
21, 31 marker, 27 double-sided lens, 28 single-sided lens without marker, 29 chrome, 32 optical fiber, 81 output optical fiber,
82 input optical fiber, 83, 84 lens, 85 drive mirror assembly,
86 mirror.

Claims (5)

基板材の少なくとも片面に少なくとも1個以上基板材と同一材料で構成された曲面レンズと、基材に曲面レンズの頂点を指し示すマーカーを有することを特徴とする頂点指示マーカー付きレンズ。A lens with a vertex indicating marker, comprising: at least one surface of a substrate material, at least one curved lens made of the same material as the substrate material, and a base material having a marker indicating a vertex of the curved lens. 頂点を指し示すマーカーが基板材と同一材料で、基板材と一体で構成されていることを特徴とする請求項1に記載の頂点指示マーカー付きレンズ。The vertex indicating marker-equipped lens according to claim 1, wherein the marker indicating the vertex is made of the same material as the substrate material, and is formed integrally with the substrate material. 頂点を指し示すマーカーが、2μm以下の厚みの金属もしくは金属酸化物で形成されたことを特徴とする請求項1に記載の頂点指示マーカー付きレンズ。The vertex indicating marker-equipped lens according to claim 1, wherein the marker indicating the vertex is formed of a metal or metal oxide having a thickness of 2 µm or less. 基板材の少なくとも一方の面にフォトレジスト塗布、露光、現像を行いフォトレジストパターンを作製する工程、フォトレジストパターンを加熱し曲面にする工程、頂点マーカー用フォトレジストパターンを作製する工程、ドライエッチングで基材とフォトレジストのエッチングを行い基板材にフォトレジストパターンを転写する工程を、有することを特徴とする頂点指示マーカー付きレンズの製造方法。A step of applying a photoresist to at least one surface of the substrate material, exposing and developing to form a photoresist pattern, a step of heating the photoresist pattern to a curved surface, a step of forming a photoresist pattern for a vertex marker, and dry etching. A method of manufacturing a lens with a vertex indicating marker, comprising a step of transferring a photoresist pattern to a substrate material by etching a substrate and a photoresist. 基板材の少なくとも一方の面にフォトレジスト塗布、露光、現像を行いフォトレジストパターンを作製する工程、フォトレジストパターンを加熱し曲面にする工程、ドライエッチングで基材とフォトレジストのエッチング行い基板材にフォトレジストパターンを転写する工程、金属もしくは金属酸化膜を付加する工程、金属もしくは金属酸化膜のエッチングを行い頂点マーカーを形成する工程を、有することを特徴とする頂点指示マーカー付きレンズの製造方法。A step of applying a photoresist to at least one surface of the substrate material, exposing and developing to form a photoresist pattern, a step of heating the photoresist pattern to a curved surface, and etching the base material and the photoresist by dry etching to the substrate material. A method of manufacturing a lens with a vertex indicating marker, comprising the steps of transferring a photoresist pattern, adding a metal or metal oxide film, and forming a vertex marker by etching the metal or metal oxide film.
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