JP2005043441A - マイクロレンズの製造方法、およびマイクロレンズつき基板、ビーム整形光学素子、光ピックアップ - Google Patents

Abstract

【課題】汎用的な製造装置でさまざまな面間隔のマイクロレンズを容易に作製可能にし、かつハンドリング性を維持または向上させること。
【解決手段】入射側と射出側とが非平面でなる両面のマイクロレンズの製造方法において、平坦な基板の片面にマイクロレンズを形成する第１の工程（ａ，ｂ）と、第１の工程（ａ，ｂ）で形成されたマイクロレンズが形成されていない面を表側として、他のダミー基板１０６に固定する第２の工程（ｃ）と、第２の工程（ｃ）の後、マイクロレンズが形成された面の裏面を研磨する第３の工程（ｄ）と、第１から第３の工程（ａ〜ｄ）によるマイクロレンズを一組用意し、両者の研磨面を貼り合わせる第４の工程（ｅ）と、第４の工程（ｅ）の後、ダミー基板１０６を除去する第５の工程（ｆ）と、を含む。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ピックアップや光通信用素子、プリンタなどに利用されるマイクロレンズの製造方法、およびマイクロレンズつき基板、ビーム整形光学素子、光ピックアップに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、光通信用の部品や光記録装置への応用のため、さまざまな機能のマイクロレンズが求められている。たとえば液晶パネル用のマイクロレンズアレイの製造方法として基板厚と焦点距離を合わせてるものが開示されている（たとえば、特許文献１参照。）。このように、すでに広く用いられている液晶パネルやＣＣＤでは、ガラス基板などの片面に形成されたマイクロレンズアレイを利用している。この用途では、パネルに入射した光を格子状に並んだ受光部または開口部に光が集まればいいので、単純な半球状のレンズを基板の片面だけに作製したものが用いられている。このような用途では基板の厚さもあまり問題にならないため、加工の容易な５００μｍ〜１ｍｍ程度のものが用いられている。
【０００３】
一方、ビーム整形を行なうため片面に凹レンズ、他の片面に凸レンズを形成する光ピックアップに用いるビーム整形素子が開示されている（たとえば、特許公報２参照。）。また、別々に封しされたＬＤ（レーザダイオード）、ＰＤ（フォトディテクタ）を組み合わせた光送受信モジュールが開示されている（たとえば、特許公報３参照）。このように光ピックアップや光通信用途へ利用する場合、集光以外の用途レンズなどの光学部品が使われており、これらの機能をマイクロレンズに置き換えることで、モジュールを小型化することができる。
【０００４】
このような用途では複数のレンズを組み合わせて利用するため、レンズとレンズとの間隔は所定の値に正確に合わせておく必要がある。マイクロレンズの製造には、両面が平坦なガラス基板を、半導体製造工程で使われているフォトリソグラフィー、ドライエッチングなどの方法で加工する方法が使われているため、基本的には使用する基板の厚さでレンズとレンズの間隔が決定されることになる。
【０００５】
【特許文献１】
特開平８−２７１８７５号公報（第５〜６頁、第１図）
【特許文献２】
特開２０００−２９２７３８号公報（第４〜５頁、第１図）
【特許文献３】
特開平１１−２３８９３号公報（第３〜５頁、第１図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記に示されるような従来の技術にあっては、所望のレンズ間隔にあわせて基板の厚さを変更することは以下の理由により実際には困難である。まず、マイクロレンズの製造には半導体のプロセスで使われる装置が利用されており、それらの装置は所定の基板の厚さに対してプロセスが行えるような構造になっている。その厚さは０．５ｍｍ〜１ｍｍ程度であり、他の厚さでは装置の改造などが必要になる。
【０００７】
また、基板の厚さによって、プロセスの条件が変わってしまうという問題もある。特に、ドライエッチングにおいては、基板の厚さが変わることで、エッチング中の基板表面の温度や、基板に加わる電界が変化してしまうため、基板の厚さが変わるたびにプロセス条件を設定しなおす必要がある。特に、基板厚が薄くなる場合はプロセス中に基板が破損しやすく、また、装置によっては対応することができなくなる場合があり、レンズの間隔が狭いものについては製造が困難である。
【０００８】
以上の理由から、複数のマイクロレンズなどの光学部品を所定の間隔で組み合わせて利用する光学素子において、基板の厚さを変更することによるレンズ間隔の調整は困難である。
【０００９】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、汎用的な製造装置でさまざまな面間隔のマイクロレンズを容易に作製可能にし、かつハンドリング性を維持または向上させることを第１の目的とする。
【００１０】
また、さまざまな面間隔のマイクロレンズを搭載した小型の光学モジュールを提供することを第２の目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１にかかるマイクロレンズの製造方法にあっては、入射側と射出側とが非平面でなる両面のマイクロレンズの製造方法において、平坦な基板の片面にマイクロレンズを形成する第１の工程と、前記第１の工程で形成されたマイクロレンズが形成されていない面を表側として、他のダミー基板に固定する第２の工程と、前記第２の工程の後、前記マイクロレンズが形成された面の裏面を研磨する第３の工程と、前記第１から第３の工程によるマイクロレンズを一組用意し、両者の研磨面を貼り合わせる第４の工程と、前記第４の工程の後、前記ダミー基板を除去する第５の工程と、を含むものである。
【００１２】
この発明によれば、マイクロレンズ形状を形成する時点では、一定の厚さの基板に対して加工を行ない、その基板をダミー基板に保持した状態でマイクロレンズつき基板を研磨し、基板を貼り合わせてからダミー基板を取り外すことにより、マイクロレンズ作製時の条件を変更することなしに、自由な面間隔を持つ両面加工されたマイクロレンズを作製することが可能になる。
【００１３】
また、請求項２にかかるマイクロレンズの製造方法にあっては、前記第１の工程は、平坦な基板の片面にマイクロレンズを形成する際に、前記第４の工程における貼り合わせ位置調整用のアライメントマークを形成するものである。
【００１４】
この発明によれば、マイクロレンズつき基板の一部にアライメントマークを形成しておくことにより、２枚の基板をこのアライメントマークで位置合わせて貼り合わせることで、より精度の高い光軸合わせを行なうことが可能になる。
【００１５】
また、請求項３にかかるマイクロレンズの製造方法にあっては、前記第１の工程は、平坦な基板の片面にマイクロレンズを形成する際に、前記マイクロレンズの周辺に当該マイクロレンズの高さに対してさらに高いスペーサーパターンを形成するものである。
【００１６】
この発明によれば、スペーサー部分パターンがマイクロレンズより高くすることで、マイクロレンズ表面とダミー基板が直接接触せず、マイクロレンズ表面への傷の発生を抑えることが可能になる。
【００１７】
また、請求項４にかかるマイクロレンズの製造方法にあっては、前記第１の工程は、基板の片面にマイクロレンズを形成する際に、グレースケールマスクを用いてフォトレジストパターンを形成する工程を含むものである。
【００１８】
この発明によれば、グレースケールマスクを用いてレンズ面を加工することにより、さまざまな形状レンズ面をもった両面加工されたマイクロレンズを作製することが可能になる。
【００１９】
また、請求項５にかかるマイクロレンズの製造方法にあっては、前記スペーサーパターンは、閉じた領域を有しない複数のパターンで形成されるものである。
【００２０】
この発明によれば、閉じた領域を有しない複数のパターンでスペーサーパターンを形成することにより、マイクロレンズつき基板とダミー基板の密着性をよくすることが可能になる。
【００２１】
また、請求項６にかかるマイクロレンズの製造方法にあっては、前記第２の工程によるダミー基板への固定は熱で溶融するワックスを用い、当該ワックスの軟化点は、前記第４の工程による貼り合わせに用いる接着剤の軟化点に対して低いものである。
【００２２】
この発明によれば、マイクロレンズのダミー基板への固定用のワックスの軟化点を、第４の工程による貼り合わせに用いる接着剤の軟化点に対して低くし、加熱を行うことで、マイクロレンズつき基板を固定したワックスがマイクロレンズつき基板を貼り合わせた接着剤に対して先に軟化するので、容易にダミー基板を剥離することが可能になる。
【００２３】
また、請求項７にかかるマイクロレンズの製造方法にあっては、前記第２の工程におけるダミー基板は、前記マイクロレンズを形成する基板と同一または略同一の熱膨張係数を有する材料が用いられるものである。
【００２４】
この発明によれば、マイクロレンズつき基板とダミー基板を同一または略同一の熱膨張係数を有する透明材料を用いることにより、加熱処理による膨張を考慮することなく、かつ透明であるため相互の位置合わせが容易になり、相互の密着性をよくすることが可能になる。
【００２５】
また、請求項８にかかるマイクロレンズの製造方法にあっては、前記第２の工程におけるダミー基板は、前記マイクロレンズが固定される領域に複数の溝が形成されているものである。
【００２６】
この発明によれば、マイクロレンズが固定される領域に複数の溝をダミー基板に形成しておくことにより、研磨時の精度が向上し、マイクロレンズつき基板とダミー基板の密着性をよくすることが可能になる。
【００２７】
また、請求項９にかかるマイクロレンズの製造方法にあっては、前記第４の工程の貼り合わせに用いる接着剤は、特定の波長を吸収する素材が含まれているものである。
【００２８】
この発明によれば、基板を貼り合せる接着剤に、特定の波長を吸収するものを用いることにより、カラーフィルターとしての機能をもたせることが可能になる。
【００２９】
また、請求項１０にかかるマイクロレンズの製造方法にあっては、前記第４の工程で貼り合わせを行なう場合、特定の波長または波長域を透過するフィルム状のフィルタを前記基板の間に挟むものである。
【００３０】
この発明によれば、第４の工程で貼り合わせを行なう場合、特定の波長または波長域を透過するフィルム状のフィルタを基板の間に挟むことにより、カラーフィルターとしての機能をもたせることが可能になる。
【００３１】
また、請求項１１にかかるマイクロレンズの製造方法にあっては、第３の工程の研磨後の基板表面に蒸着によって特定の波長または透過域を透過するフィルターを形成するものである。
【００３２】
この発明によれば、第３の工程の研磨後の基板表面に蒸着によって特定の波長または透過域を透過するフィルターを形成することにより、カラーフィルターとしての機能をもたせることが可能になる。
【００３３】
また、請求項１２にかかるマイクロレンズの製造方法にあっては、前記第４の工程で貼り合わせを行なう場合、接着剤に、硬化後の接着剤と屈折率が等しく、かつ必要な接着層の厚さと等しい大きさをもつスペーサーを混合しておくものである。
【００３４】
この発明によれば、接着剤に、硬化後の接着剤と屈折率が等しく、必要な接着層の厚さと等しい大きさを持つスペーサーを接着剤に混合しておくことにより、マイクロレンズつき基板の厚さ精度を高めることが可能になる。
【００３５】
また、請求項１３にかかるマイクロレンズの製造方法にあっては、前記第４の工程で貼り合わせを行なった後、前記ダミー基板ごと所定の大きさに前記マイクロレンズを切断し、その切断した後に前記ダミー基板を除去するものである。
【００３６】
この発明によれば、貼り合わされた基板をダミー基板ごと切断した後、ダミー基板を剥離することにより、非常に薄いマイクロレンズでも破損することなく容易に切断することが可能になる。
【００３７】
また、請求項１４にかかるマイクロレンズの製造方法にあっては、前記第３の工程で研磨し、その研磨面にアパーチャーを形成した後、前記第４の工程で基板の貼り合わせを行なうものである。
【００３８】
この発明によれば、第３の工程で研磨し、その研磨面にアパーチャーを形成した後、第４の工程で基板の貼り合わせを行なうことにより、アパーチャーの機能を付加したマイクロレンズを作製することが可能になる。
【００３９】
また、請求項１５にかかるマイクロレンズつき基板にあっては、請求項１〜１４のいずれか一つに記載のマイクロレンズの製造方法にしたがって製造されたマイクロレンズを搭載したものである。
【００４０】
この発明によれば、請求項１〜１４のいずれか一つに記載のマイクロレンズの製造方法にしたがって製造されたマイクロレンズを搭載することにより、さまざまな光学モジュールを小型にすることが可能になる。
【００４１】
また、請求項１６にかかるビーム整形光学素子にあっては、請求項１〜１４のいずれか一つに記載のマイクロレンズの製造方法にしたがって製造されたマイクロレンズを搭載したものである。
【００４２】
この発明によれば、請求項１〜１４のいずれか一つに記載のマイクロレンズの製造方法にしたがって製造されたマイクロレンズを搭載することにより、レーザーダイオードと極めて近い位置に設置できるので、光ピックアップなどのモジュールを小型にすることが可能になる。
【００４３】
また、請求項１７にかかる光ピックにあっては、請求項１５または１６に記載のマイクロレンズつき基板またはビーム整形光学素子を用いたものである。
【００４４】
この発明によれば、請求項１５または１６に記載のマイクロレンズつき基板またはビーム整形光学素子を用いることにより、ビーム整形素子をモジュール内に入れておくことができるので光ピックアップを小型化しさらに光利用効率を上げることが可能になる。
【００４５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかるマイクロレンズの製造方法、およびマイクロレンズつき基板、ビーム整形光学素子、光ピックアップの好適な実施の形態について添付図面を参照し、詳細に説明する。なお、本発明はこの実施の形態に限定されるものではない。
【００４６】
本発明のマイクロレンズ製造方法では、平坦な基板の片面にマイクロレンズを作製する工程と、その基板をマイクロレンズの形成されていない面を表側にして、他の基板に固定する工程と、マイクロレンズつき基板の裏面を研磨する工程と、研磨された基板を、研磨された面を対向させて貼り合わせる工程と、貼り合わせ後にダミー基板を除去する工程とを含むことで、入射側と射出側の両面が平面でなく、レンズ間隔の狭い両面マイクロレンズを作製することを可能にするものである。
【００４７】
すなわち、このような製造プロセスを用いることにより、どのようなレンズ間隔のマイクロレンズを作製する場合でも、マイクロレンズ形状を作製している時点では同じ規格の基板を利用できるので、基板厚さの違いによるプロセス条件の変更なしにリフロー法、グレースケールマスクを利用した方法などを用いてさまざまな形状のマイクロレンズを作製することができる。
【００４８】
また、レンズを形成後は、基板をダミー基板に固定するため、基板厚を非常に薄くした場合でも、基板を破損しないですむ。研磨後に対向する面のマイクロレンズが形成された基板と貼り合わせるが、このときもダミー基板に貼り合わせた状態なので、マイクロレンズ基板を破損することなく、容易にハンドリングすることできる。したがって、本発明によれば、フォトリソグラフィー、エッチングなどの工程のプロセス条件を変更することなしに、さまざまな面間隔の両面マイクロレンズを作製することができる。このため特に、面間隔が狭い場合に有効である。また、レンズの間の部分に追加の加工を行なうことで、アパーチャーなどの機能を容易に追加することができる。以下、具体的に説明する。
【００４９】
（実施の形態１）
図１（ａ）〜（ｆ）は、本発明に実施の形態１にかかるマイクロレンズの製造工程（両面マイクロレンズの作製プロセス）を示す説明図である。なお、ここで用いた基板の厚さは５２５ｕｍ、レンズ面間隔は２００ｕｍとした。
【００５０】
最初に、図１（ａ），（ｂ）に示すように、石英基板の片面にマイクロレンズを作製する。ここではリフロー法を用いる。まず、フォトレジストにより円柱状のパターンを作製し、レジストの軟化点以上に加熱して半球状にする（図１（ａ））。続いて異方性ドライエッチングで、レジストの形状を石英基板に転写する（図１（ｂ））。
【００５１】
マイクロレンズパターン１０２の周りには、スペーサーパターン１０３が形成されている。このスペーサーパターン１０３を形成しておくことによりダミー基板に固定する際、レンズの頂点がダミー基板に接触して傷がつくのを防ぐことができる。さらに、スペーサー部分は傷を気にせずにダミー基板に密着させることができるので、固定する際に十分圧力を加えてワックス基板の間からワックスを押し出すようにすればワックスの厚さによる研磨厚さの誤差発生を防ぐことができる。
【００５２】
さらに、スペーサーの間に隙間を空けておくことで、ダミー基板に貼りあわせた際にワックスを外側に逃がしやすくすることができるので、ダミー基板とマイクロレンズつき基板の間隔を狭くし、ワックスの厚さによる研磨厚さのばらつきを抑えることができる。
【００５３】
なお、図１では１つのマイクロレンズについて示したが、基板の大きさに対してレンズは実際には非常に小さいので、図２に示すように複数のマイクロレンズを一度に基板上に形成することができる。その際、貼り合わせる２枚の基板にアライメント用のマーク２０１を作製しておけば、多数のレンズを一括してアライメントすることができる。
【００５４】
つぎに、図１（ｃ）に示すように、マイクロレンズの作製されたマイクロレンズ基板１０１をダミー基板１０６にワックス１０７を使って固定する。ワックス１０７については、剥離を容易にするためマイクロレンズ基板１０１を貼り合わせる接着剤より軟化点の低いものを用いている。他にも、接着剤が溶けにくい溶剤に対して可溶なものなどが利用できる。
【００５５】
続いて、ダミー基板１０６にマイクロレンズ基板１０１をワックス１０７で固定した後、図１（ｄ）に示すように、マイクロレンズ基板１０１面を研磨する。そして、この研磨後の部品を２つを、図１（ｄ）に示すように、研磨面同士を対向させて接着剤で貼り合わせる。その後、ダミー基板１０６を除去することにより、図１（ｆ）に示すような両面のマイクロレンズ１００が得られる。
【００５６】
なお、ここで用いるダミー基板１０６は、基板の表面が研磨の際の基準面になるので、研磨に必要な厚さ精度以下の平坦度をもつ必要がある。また、マイクロレンズつき基板を貼りあわせる際にマイクロレンズ１００の位置が特定できるように透明である必要がある。 さらに、ダミー基板１０６への貼り合わせや研磨を行なうときは、基板が高温になるため、ダミーに用いる基板はマイクロレンズ１００に用いる基板と同一かこれに近い熱膨張率であることが望ましい。ここでは、マイクロレンズを作製したマイクロレンズ基板１０１とおなじ石英の基板を用いた。マイクロレンズと同一材料の基板であれば、透明であり、また膨張係数を特に考慮する必要もなくなる。
【００５７】
貼り合わせ後のサンプルを図３に示す。研磨中は図中のＡの高さにより研磨量を測定するが、マイクロレンズ基板１０１とダミー基板１０６の間にワックス１０７が浸入すると、研磨厚さ測定の誤差になる（図のＢ）。ダミー基板１０６の表面に溝３０５を形成しておけば、マイクロレンズ周りに形成したスペーサーと同様に余分なワックス１０７が基板の間から押し出されやすくなるため、ダミー基板１０６とマイクロレンズつき基板の間隔をほぼ０にすることが可能になり、研磨時の精度を高めることができる。
【００５８】
前述したように、ダミー基板１０６に貼りあわせた後、研磨を行なう（図１（ｄ）参照）。研磨を行なう際は、２つのマイクロレンズ基板１０１を接着する際の接着層の厚さ、マイクロレンズが形成された面のレンズの頂点と基板表面の距離を考慮する必要がある。ここでは接着層の厚さを１ｕｍ、レンズ頂点から基板表面までの距離を２ｕｍ、貼り合わせ後の面間隔を２００ｕｍとして、それぞれの基板厚さが１０２．５ｕｍとなるように研磨を行なった。作製可能なレンズ面間隔は最大で研磨前の基板厚さの２倍である。反対に狭くする場合については、ガラス基板の研磨において一般的に研磨後の厚さで数１０μｍ、研磨精度は±１μ程度が可能であるため、レンズ間隔を数１０ｕｍにすることが可能である。
【００５９】
研磨後、ダミー基板に貼り付けた状態のまま、２枚のマイクロレンズを貼り合わせる（図１（ｅ）参照）。このとき、２枚の基板に形成されたマイクロレンズの光軸を一致させておく必要がある。ここでは、ＵＶ＋熱硬化型の接着剤を貼りあわせ面に塗布してから２枚の基板を重ね合わせ、マイクロレンズの位置を合わせた後、ＵＶ光を照射し硬化させた。接着剤は、マイクロレンズつき基板と屈折率が等しく透明なものが望ましいが、特定の波長を吸収する樹脂や色素を混ぜておけば、フィルターとしての機能をもたせることもできる。フィルターの機能を持たせる方法としては、ほかにも、研磨面に誘電体の多層膜を形成したり、薄いフィルム状のフィルターをはさんだりする方法が利用することができる。
【００６０】
レンズ間隔を設計値に合わせるため、接着層の厚みは一定にしておく必要がある。そのためには、粘度の低い接着剤を用いて、アライメント後に加圧し、接着層の厚さを可能な限り薄くしたり、接着剤と屈折率が等しく、一定の直径を持った球状のスペーサーを接着剤に混合したりしておくなどの方法がある。
【００６１】
最後に基板を加熱し接着剤の硬化およびワックスの除去を行なう。貼り合わせ後も基板が薄く、剥離後にレンズをダイシングするのが困難な場合は、ダミー基板ごとダイシングを行ない、最後にダミー基板を剥離すればよい。
【００６２】
このような方法により、両面にレンズ面をもち、基板厚さが非常に薄いマイクロレンズ１００を作製することが可能になる（図１（ｆ）参照）。
【００６３】
（実施の形態２）
図４は、前述した実施の形態１によるマイクロレンズの製造方法にしたがって作製したマイクロレンズを搭載したビーム整形用素子の構成例を示す説明図である。ここでは、半導体レーザ（ＬＤ）３０１からの楕円形の射出光を円形に変換するビーム整形用素子３０２を示している。図４（ｂ）はマイクロレンズ３０３をレーザーの入射側から見た図である。入射面が凸面のシリンドリカルレンズ、射出面が凹面のシリンドリカルレンズになっている。マイクロレンズ部分はグレースケールマスクを用いてレジストパターンを作製し、異方性ドライエッチングで基板に転写した。
【００６４】
グレースケールマスク（Ｇｒａｙｓｃａｌｅ−Ｍａｓｋ）は、マスク上の微小な領域ごとに透過率を変化させることができるタイプのマスクで、電子ビームの照射量によって紫外線の透過率が変化する特殊なガラスを用いたものや、通常のクロムマスクに露光装置の解像限界以下の微小な開口パターンを多数並べて、開口パターンの密度や開口の大きさを変化させることで透過率を変化させるタイプのものがある。前出のリフロー法では球面の凸レンズパターン以外は形成が困難だが、グレースケールマスクを用いた場合は凹面や非球面などさまざまな形状が作製できる。
【００６５】
このビーム整形用マイクロレンズは基板が非常に薄くできるため、マイクロレンズ３０３とＬＤ３０１の間隔を非常に狭くして、実装面積を減らすことができる。
【００６６】
（実施の形態３）
図５に本発明の方法で作製したマイクロレンズを用いた光ピックアップ用モジュールを示す。このモジュールの動作はつぎのとおりである。ＬＤ３０１からの出射光はビーム整形素子３０２で円形に変換された後、プリズムミラー４０１で反射され偏向ホログラム４０２を通ってモジュールの外に出射する。この後、コリメーターレンズ、１／４波長板、対物レンズ等（図示せず）を通って光ディスクに照射された後、反対の光路を通って光ディスクからの反射光がモジュールに戻ってくる。戻り光の偏光方向は１／４波長板により出射時と９０度ずれているため、偏光ホログラム４０２により進行方向が変化し、フォトダイオード４０３に入射する。
【００６７】
このようなモジュールにおいて、従来はビーム整形素子をモジュールの外側に配置したり、ビーム整形を行わずにレーザー光を利用したりしていた。モジュールの外側にビーム整形素子を配置した場合は、光ピックアップ全体としての実装面積が大きくなり、また、ビーム整形を行わない場合は楕円形のビームの中心部分のみを利用していたためレーザー光の利用効率が低くなる問題があった。本発明の方法で作製したビーム整形素子を用いることにより、光ピックアップ全体が小型化され、レーザー光の光利用効率も高めることができる。
【００６８】
（実施の形態４）
図６は、本発明の実施の形態４にかかるマイクロレンズの構成例を示す断面図である。このマイクロレンズ６００は、ビームエキスパンダーにアパーチャー６０３を追加した形状になっている。この実施の形態４では、マイクロレンズ６０１をダミー基板に貼り合わせて研磨を行った後に、研磨された面に対してアパーチャー６０３を形成してからもう１つのマイクロレンズ６０２と貼り合わせている。アパーチャー６０３の作製にはリフトオフ法を用いた。アパーチャー６０３の材質は酸化クロムで、厚さは０．１ｕｍである。基板を研磨する際には、アパーチャー６０３分の厚さを考慮しておく必要がある。
【００６９】
また、研磨面への加工を行なう際は、ダミー基板とマイクロレンズつき基板の間を固定しているワックスや接着剤が熱や光による劣化ではがれないように注意する必要がある。ここで用いたリフトオフ法では、フォトレジストのベーク温度を下げて行ない、酸化クロムの蒸着時も、基板を冷却しながら行なうことにより、温度の上昇を抑制している。
【００７０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明にかかるマイクロレンズの製造方法（請求項１）によれば、マイクロレンズ形状を形成する時点では、一定の厚さの基板に対して加工を行ない、その基板をダミー基板に保持した状態でマイクロレンズつき基板を研磨し、基板を貼り合わせてからダミー基板を取り外すことにより、マイクロレンズ作製時の条件を変更することなしに、自由な面間隔を持つ両面加工されたマイクロレンズを作製することが可能になる。したがって、汎用的な製造装置でさまざまな面間隔のマイクロレンズが容易に作製することができ、かつハンドリング性を維持または向上させることができる。
【００７１】
また、本発明にかかるマイクロレンズの製造方法（請求項２）によれば、マイクロレンズつき基板の一部にアライメントマークを形成しておくことにより、２枚の基板をこのアライメントマークで位置合わせて貼り合わせることで、より精度の高い光軸合わせを容易に行なえるので、複数のマイクロレンズを精度のよい状態で簡単に作製することができる。
【００７２】
また、本発明にかかるマイクロレンズの製造方法（請求項３）によれば、スペーサー部分パターンをマイクロレンズより高くすることにより、マイクロレンズ表面とダミー基板が直接接触しないため、マイクロレンズ表面への傷の発生を抑止することができる。
【００７３】
また、本発明にかかるマイクロレンズの製造方法（請求項４）によれば、グレースケールマスクを用いてレンズ面を加工するため、さまざまな形状のレンズ面をもった両面加工されたマイクロレンズを作製することができる。
【００７４】
また、本発明にかかるマイクロレンズの製造方法（請求項５）によれば、閉じた領域を有しない複数のパターンでスペーサーパターンを形成するため、マイクロレンズつき基板とダミー基板の密着性をよくすることができる。
【００７５】
また、本発明にかかるマイクロレンズの製造方法（請求項６）によれば、マイクロレンズのダミー基板への固定用のワックスの軟化点を、第４の工程による貼り合わせに用いる接着剤の軟化点に対して低くし、加熱を行なうことで、マイクロレンズつき基板を固定したワックスがマイクロレンズつき基板を貼り合わせた接着剤より先に軟化するので、容易にダミー基板を剥離することができる。
【００７６】
また、本発明にかかるマイクロレンズの製造方法（請求項７）によれば、マイクロレンズつき基板とダミー基板を同一または略同一の熱膨張係数を有する材料を用いるので、加熱処理による膨張を考慮することなく、かつ透明であるため相互の位置合わせが容易になり、相互の密着性をよくすることができる。
【００７７】
また、本発明にかかるマイクロレンズの製造方法（請求項８）によれば、マイクロレンズが固定される領域に複数の溝をダミー基板に形成しておくので、研磨時の精度が向上し、マイクロレンズつき基板とダミー基板の密着性をよくすることができる。
【００７８】
また、本発明にかかるマイクロレンズの製造方法（請求項９）によれば、基板を貼り合せる接着剤に、特定の波長を吸収するものを用いるので、カラーフィルターとしての機能をもたせることができる。
【００７９】
また、本発明にかかるマイクロレンズの製造方法（請求項１０）によれば、第４の工程で貼り合わせを行なう場合、特定の波長または波長域を透過するフィルム状のフィルタを基板の間に挟むので、カラーフィルターとしての機能をもたせることができる。
【００８０】
また、本発明にかかるマイクロレンズの製造方法（請求項１１）によれば、第３の工程の研磨後の基板表面に蒸着によって特定の波長または透過域を透過するフィルターを形成するので、カラーフィルターとしての機能をもたせることができる。
【００８１】
また、本発明にかかるマイクロレンズの製造方法（請求項１２）によれば、接着剤に、硬化後の接着剤と屈折率が等しく、必要な接着層の厚さと等しい大きさを持つスペーサーを接着剤に混合しておくので、マイクロレンズつき基板の厚さ精度を高めることができる。
【００８２】
また、本発明にかかるマイクロレンズの製造方法（請求項１３）によれば、貼り合わされた基板をダミー基板ごと切断した後、ダミー基板を剥離するので、非常に薄いマイクロレンズでも破損することなく容易に切断することができる。
【００８３】
また、本発明にかかるマイクロレンズの製造方法（請求項１４）によれば、第３の工程で研磨し、その研磨面にアパーチャーを形成した後、第４の工程で基板の貼り合わせを行なうため、アパーチャーの機能を付加したマイクロレンズを作製することができる。
【００８４】
また、本発明にかかるマイクロレンズつき基板（請求項１５）によれば、請求項１〜１４のいずれか一つに記載のマイクロレンズの製造方法にしたがって製造されたマイクロレンズを搭載するため、さまざまな光学モジュールを小型にすることができる。
【００８５】
また、本発明にかかるビーム整形光学素子（請求項１６）によれば、請求項１〜１４のいずれか一つに記載のマイクロレンズの製造方法にしたがって製造されたマイクロレンズを搭載することにより、小型のマイクロレンズであるため、レーザーダイオードと極めて近い位置に設置でき、光ピックアップなどのモジュールの小型化が実現する。
【００８６】
また、本発明にかかる光ピックアップ（請求項１７）によれば、請求項１５または１６に記載のマイクロレンズつき基板またはビーム整形光学素子を用いることにより、ビーム整形素子をモジュール内に入れておくことが可能になるので、光ピックアップを小型化しさらに光利用効率を上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に実施の形態１にかかるマイクロレンズの製造工程（両面マイクロレンズの作製プロセス）を示す説明図である。
【図２】本発明に実施の形態１にかかる複数のマイクロレンズの作製例を示す説明図である。
【図３】本発明の実施の形態にかかる貼り合わせ後のマイクロレンズのサンプル例を示す説明図である。
【図４】実施の形態１によるマイクロレンズの製造方法にしたがって作製したマイクロレンズを搭載したビーム整形用素子の構成例を示す説明図である。
【図５】実施の形態１によるマイクロレンズの製造方法にしたがって作製したマイクロレンズを搭載した光ピックアップ用モジュールの構成例を示す説明図である。
【図６】本発明の実施の形態４にかかるマイクロレンズの構成例を示す断面図である。
【符号の説明】
１００，３０３，６００ マイクロレンズ
１０１ マイクロレンズ基板
１０２ マイクロレジストパターン
１０３ スペーサパターン
１０６ ダミー基板
１０７ ワックス
２０１ マーク
３０２ ビーム整形素子
３０５ 溝

Claims (17)

1. 入射側と射出側とが非平面でなる両面のマイクロレンズの製造方法において、
   平坦な基板の片面にマイクロレンズを形成する第１の工程と、
   前記第１の工程で形成されたマイクロレンズが形成されていない面を表側として、他のダミー基板に固定する第２の工程と、
   前記第２の工程の後、前記マイクロレンズが形成された面の裏面を研磨する第３の工程と、
   前記第１から第３の工程によるマイクロレンズを一組用意し、両者の研磨面を貼り合わせる第４の工程と、
   前記第４の工程の後、前記ダミー基板を除去する第５の工程と、
   を含むことを特徴とするマイクロレンズの製造方法。
2. 前記第１の工程は、平坦な基板の片面にマイクロレンズを形成する際に、前記第４の工程における貼り合わせ位置調整用のアライメントマークを形成することを特徴とする請求項１に記載のマイクロレンズの製造方法。
3. 前記第１の工程は、平坦な基板の片面にマイクロレンズを形成する際に、前記マイクロレンズの周辺に当該マイクロレンズの高さに対してさらに高いスペーサーパターンを形成することを特徴とする請求項１に記載のマイクロレンズの製造方法。
4. 前記第１の工程は、基板の片面にマイクロレンズを形成する際に、グレースケールマスクを用いてフォトレジストパターンを形成する工程を含むことを特徴とする請求項１、２または３に記載のマイクロレンズの製造方法。
5. 前記スペーサーパターンは、閉じた領域を有しない複数のパターンで形成されることを特徴とする請求項１に記載のマイクロレンズの製造方法。
6. 前記第２の工程によるダミー基板への固定は熱で溶融するワックスを用い、当該ワックスの軟化点は、前記第４の工程による貼り合わせに用いる接着剤の軟化点に対して低いことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載のマイクロレンズの製造方法。
7. 前記第２の工程におけるダミー基板は、前記マイクロレンズを形成する基板と同一または略同一の熱膨張係数を有する透明材料が用いられることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載のマイクロレンズの製造方法。
8. 前記第２の工程におけるダミー基板は、前記マイクロレンズが固定される領域に複数の溝が形成されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載のマイクロレンズの製造方法。
9. 前記第４の工程の貼り合わせに用いる接着剤は、特定の波長を吸収する素材が含まれていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載のマイクロレンズの製造方法。
10. 前記第４の工程で貼り合わせを行なう場合、特定の波長または波長域を透過するフィルム状のフィルタを前記基板の間に挟むことを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載のマイクロレンズの製造方法。
11. 第３の工程の研磨後の基板表面に蒸着によって特定の波長または透過域を透過するフィルターを形成することを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載のマイクロレンズの製造方法。
12. 前記第４の工程で貼り合わせを行なう場合、接着剤に、硬化後の接着剤と屈折率が等しく、かつ必要な接着層の厚さと等しい大きさをもつスペーサーを混合しておくことを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一つに記載のマイクロレンズの製造方法。
13. 前記第４の工程で貼り合わせを行なった後、前記ダミー基板ごと所定の大きさに前記マイクロレンズを切断し、その切断した後に前記ダミー基板を除去することを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一つに記載のマイクロレンズの製造方法。
14. 前記第３の工程で研磨し、その研磨面にアパーチャーを形成した後、前記第４の工程で基板の貼り合わせを行なうことを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一つに記載のマイクロレンズの製造方法。
15. 請求項１〜１４のいずれか一つに記載のマイクロレンズの製造方法にしたがって製造されたマイクロレンズを搭載したことを特徴とするマイクロレンズつき基板。
16. 請求項１〜１４のいずれか一つに記載のマイクロレンズの製造方法にしたがって製造されたマイクロレンズを搭載したことを特徴とするビーム整形光学素子。
17. 請求項１５または１６に記載のマイクロレンズつき基板またはビーム整形光学素子を用いたことを特徴とする光ピックアップ。

Images