JP2006023759A - Microlens array and its manufacturing method - Google Patents
Microlens array and its manufacturing method Download PDFInfo
- Publication number
- JP2006023759A JP2006023759A JP2005230483A JP2005230483A JP2006023759A JP 2006023759 A JP2006023759 A JP 2006023759A JP 2005230483 A JP2005230483 A JP 2005230483A JP 2005230483 A JP2005230483 A JP 2005230483A JP 2006023759 A JP2006023759 A JP 2006023759A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- plano
- lens
- convex lens
- main surface
- convex
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Abstract
Description
この発明は、光ファイバ間の光結合等に用いるに好適なマイクロレンズアレイとその製法に関するものである。 The present invention relates to a microlens array suitable for use in optical coupling between optical fibers and the like, and a method for manufacturing the microlens array.
従来、光ファイバ結合系としては、図37に示すように光ファイバF1からの射出光をマイクロレンズL1でコリメート(平行光化)すると共に、このコリメート光をマイクロレンズL2で集束して光ファイバF2に入射させるようにしたものが知られている。マイクロレンズL1,L2は、いずれもガラスモールド技術を用いて製作された単眼のマイクロレンズである。この種のマイクロレンズは、光アイソレータ等の光通信用モジュールにおいて光ファイバからの射出光をコリメートするレンズとしても用いられる。 Conventionally, as the optical fiber coupling system, along with collimating (collimated) by the micro lens L 1 the light emitted from the optical fiber F 1 as shown in FIG. 37, and focuses the collimated light by the microlens L 2 that so as to be incident on the optical fiber F 2 are known. The microlenses L 1 and L 2 are both monocular microlenses manufactured using a glass mold technique. This type of microlens is also used as a lens for collimating light emitted from an optical fiber in an optical communication module such as an optical isolator.
従来のガラスモールドレンズでは、直径が1mm以上必要であり、これより小さくすると、ガラスモールド成形に用いる超鋼材製の金型の精度が不十分であるため、満足なレンズ特性が得られなかった。 The conventional glass mold lens requires a diameter of 1 mm or more. If the diameter is smaller than this, satisfactory precision is not obtained because the precision of the mold made of super steel material used for glass molding is insufficient.
光アレイデバイス同士の光結合に用いられるマイクロレンズアレイとしては、ガラス、プラスチック等の透明基板に多数のレンズを配列形成したものが知られている(例えば、特許文献1参照)。この場合、レンズ1個の直径は、1mm以下と微小であり、しかも各レンズを精度よく配列することが要求されるため、金型を用いない方法でマイクロレンズアレイを製作する。金型を用いない方法としては、塩浴中で電界を印加しながらガラス表面に設けた開口部からイオンを拡散させる方法、感光性ガラスの熱処理において未感光部が結晶化して収縮する現象を利用して表面を膨らます方法などが知られている。これらの方法によると、焦点距離や開口数(NA)の設定が容易でないこと、製造時間が長く、生産性に劣ることなどの問題点がある。 As a microlens array used for optical coupling between optical array devices, a microlens array in which a large number of lenses are arrayed on a transparent substrate such as glass or plastic is known (for example, see Patent Document 1). In this case, since the diameter of one lens is as small as 1 mm or less and each lens is required to be accurately arranged, a microlens array is manufactured by a method that does not use a mold. As a method without using a mold, a method of diffusing ions from an opening provided on a glass surface while applying an electric field in a salt bath, or a phenomenon in which an unexposed portion is crystallized and contracts in a heat treatment of photosensitive glass is used. The method of expanding the surface is known. According to these methods, there are problems such as difficulty in setting the focal length and numerical aperture (NA), long manufacturing time, and poor productivity.
マイクロレンズアレイの製法としては、レンズ材層の上にレンズアレイパターンに従って複数のレジスト層を形成した後、各レジスト層を加熱により溶融(リフロー)させて凸レンズ形状とし、酸素と堆積性ガスとの混合ガスをエッチングガスとするドライエッチング処理をレンズ材層及び各レジスト層に施して各レジスト層の凸レンズ形状をレンズ材層に転写する方法が知られている(例えば、特許文献2参照)。この方法では、ドライエッチング処理の後処理として、マイクロレンズアレイ(凸レンズ形状が転写されたレンズ材層)の表面に酸素プラズマ処理を施して疎水性堆積膜を除去して該表面に親水性を付与するようにしている。
上記したようにリフローしたレジスト層の凸レンズ形状をレンズ材層に転写するマイクロレンズアレイの製法によると、上記した金型を用いない方法に比べて焦点距離や開口数の設定が容易になると共に生産性が向上するものの、エッチング量の大きい(突出高さの大きい)レンズを形成するのが容易でないという問題点がある。すなわち、発明者の研究によれば、CF4等のフッ素系エッチングガスを用いてエッチングを行なうと、レンズ形成面にはフロン重合物に起因してピット(孔)が発生して光学特性を劣化させることが判明した。先に引用した特許文献2には、このようなピット発生については何等述べられていない。
According to the manufacturing method of the microlens array that transfers the convex lens shape of the reflowed resist layer to the lens material layer as described above, the focal length and the numerical aperture can be easily set and produced as compared with the method not using the mold. However, there is a problem that it is not easy to form a lens having a large etching amount (large protrusion height). That is, according to the inventor's research, when etching is performed using a fluorine-based etching gas such as CF 4 , pits (holes) are generated on the lens forming surface due to the fluorocarbon polymer, thereby degrading the optical characteristics. Turned out to be.
図37に示したような光ファイバ結合系にあっては、結合損失を0.3dB以下(結合効率を93.3%以上)とするのが望ましいといわれている。しかし、現状では、このように結合損失の少ないマイクロレンズアレイは実現されていない。 In the optical fiber coupling system as shown in FIG. 37, it is said that it is desirable that the coupling loss is 0.3 dB or less (coupling efficiency is 93.3% or more). However, at present, a microlens array with such a small coupling loss has not been realized.
この発明の目的は、光ファイバ結合系において結合損失を低減できる(結合効率を向上できる)新規なマイクロレンズアレイを提供すると共に、このようなマイクロレンズアレイを簡単に製作する方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a novel microlens array that can reduce coupling loss (improve coupling efficiency) in an optical fiber coupling system, and to provide a method for easily manufacturing such a microlens array. is there.
この発明に係る第1のマイクロレンズアレイは、透光板と、この透光板の一方の主面にエッチングによりレンズアレイパターンを転写して形成された複数の平凸レンズとを備え、光ファイバ結合系に用いられるマイクロレンズアレイであって、
各平凸レンズの直径を1mm以下に設定すると共に各平凸レンズの前記一方の主面からの突出高さを50μm以上に設定したことを特徴とするものである。
A first microlens array according to the present invention includes a light-transmitting plate and a plurality of plano-convex lenses formed by transferring a lens array pattern to one main surface of the light-transmitting plate by etching. A microlens array used in the system,
The diameter of each plano-convex lens is set to 1 mm or less, and the projecting height of each plano-convex lens from the one main surface is set to 50 μm or more.
第1のマイクロレンズアレイによれば、各平凸レンズの直径を1mm以下にすると共に各平凸レンズの突出高さを50μm以上としたので、光ファイバ間の光結合に使用したときに結合損失を0.3dB以下に低減できる。この点については、後で図3〜7を参照して詳述する。 According to the first microlens array, since the diameter of each plano-convex lens is 1 mm or less and the projection height of each plano-convex lens is 50 μm or more, the coupling loss is 0 when used for optical coupling between optical fibers. .3 dB or less. This point will be described in detail later with reference to FIGS.
この発明に係る第1のマイクロレンズアレイの製法は、
透光性の基板の一方の主面にレンズアレイパターンに従って複数のレジスト層を形成する工程と、
各レジスト層にリフロー処理を施して各レジスト層を平凸レンズ形状とする工程と、
フッ素系エッチングガスを用いるドライエッチング処理を各レジスト層及び前記一方の主面に施して各レジスト層の平凸レンズ形状を前記一方の主面に転写することにより前記一方の主面に前記複数のレジスト層にそれぞれ対応する複数の平凸レンズを形成する工程であって、前記複数の平凸レンズのうちの各平凸レンズとしては直径が1mm以下で且つ前記一方の主面からの突出高さが50μm以上である平凸レンズを形成する工程と
を含むマイクロレンズアレイの製法であって、
前記複数の平凸レンズを形成する工程では、前記ドライエッチング処理を複数ステップに分けて実行すると共に、該複数ステップのドライエッチング処理の間に前記一方の主面からフロン重合物を除去する処理を実行することを特徴とするものである。
The manufacturing method of the first microlens array according to the present invention is as follows:
Forming a plurality of resist layers according to the lens array pattern on one main surface of the translucent substrate;
Reflow treatment for each resist layer to make each resist layer a plano-convex lens shape,
A plurality of resists are formed on the one main surface by subjecting each resist layer and the one main surface to a dry etching process using a fluorine-based etching gas to transfer the plano-convex lens shape of each resist layer to the one main surface. Forming a plurality of plano-convex lenses corresponding to the respective layers, and each plano-convex lens of the plurality of plano-convex lenses has a diameter of 1 mm or less and a protruding height from the one main surface of 50 μm or more. Forming a plano-convex lens, and a method of manufacturing a microlens array,
In the step of forming the plurality of plano-convex lenses, the dry etching process is performed in a plurality of steps, and a process of removing the fluoropolymer from the one main surface is performed during the multi-step dry etching process. It is characterized by doing.
第1のマイクロレンズアレイの製法によれば、複数ステップのドライエッチング処理の間にレンズ形成面からフロン重合物を除去するようにしたので、エッチング中にフロン重合物に起因してレンズ形成面にピットが発生するのを防止することができる。 According to the first microlens array manufacturing method, since the fluorocarbon polymer is removed from the lens forming surface during the multi-step dry etching process, the fluorocarbon polymer is removed from the lens forming surface during the etching. Generation of pits can be prevented.
第1のマイクロレンズアレイの製法においては、各レジスト層を対応する平凸レンズの突出高さが50μm以上となるような厚さで形成することができる。このようなレジスト層をマスクとしてレンズ形成のためのドライエッチングを行なうと、エッチング量が大きくなるが、ピット発生を防止できるため、歩留りよくマイクロレンズアレイを製作することができる。従って、第1のマイクロレンズアレイの製法は、前述した第1のマイクロレンズアレイを製作するのに好適である。また、第1のマイクロレンズアレイの製法において、フロン重合物は、酸素プラズマにより簡単に除去することができる。 In the manufacturing method of the first microlens array, each resist layer can be formed with a thickness such that the protrusion height of the corresponding plano-convex lens is 50 μm or more. When dry etching for forming a lens is performed using such a resist layer as a mask, the amount of etching increases, but the generation of pits can be prevented, so that a microlens array can be manufactured with high yield. Therefore, the manufacturing method of the first microlens array is suitable for manufacturing the first microlens array described above. In the first method for producing a microlens array, the fluorocarbon polymer can be easily removed by oxygen plasma.
この発明に係る第2のマイクロレンズアレイは、透光板と、この透光板の一方の主面にエッチングによりレンズアレイパターンを転写して形成された複数の平凸レンズとを備えたマイクロレンズアレイであって、
前記複数の平凸レンズのうちの各平凸レンズにおいて前記一方の主面からの突出高さを40〜45μmに設定すると共に、各平凸レンズを覆う透光被膜を該平凸レンズの中央部から周縁部に進むにつれて厚さが漸減するように形成したことを特徴とするものである。
A second microlens array according to the present invention includes a translucent plate and a plurality of plano-convex lenses formed by transferring a lens array pattern to one main surface of the translucent plate by etching. Because
In each plano-convex lens among the plurality of plano-convex lenses, the projection height from the one main surface is set to 40 to 45 μm, and a translucent film covering each plano-convex lens is formed from the center portion to the peripheral portion of the plano-convex lens. It is characterized in that it is formed so that the thickness gradually decreases as it progresses.
第2のマイクロレンズアレイによれば、各平凸レンズの突出高さを40〜45μmに設定すると共に、各平凸レンズを覆う透光被膜を該平凸レンズの中央部から周縁部に進むにつれて厚さが漸減するように形成したので、透光被膜を含めた平凸レンズの突出高さを70μm以上に設定することができ、光ファイバ間の光結合に使用したときに高い結合効率が得られる。 According to the second microlens array, the projecting height of each plano-convex lens is set to 40 to 45 μm, and the thickness of the translucent film covering each plano-convex lens increases from the center to the periphery of the plano-convex lens. Since it is formed so as to gradually decrease, the projecting height of the plano-convex lens including the translucent film can be set to 70 μm or more, and high coupling efficiency can be obtained when used for optical coupling between optical fibers.
この発明に係る第2のマイクロレンズアレイの製法は、
透光性の基板の一方の主面にレンズアレイパターンに従って複数のレジスト層を形成する工程と、
各レジスト層にリフロー処理を施して各レジスト層を平凸レンズ形状とする工程と、
ドライエッチング処理を各レジスト層及び前記一方の主面に施して各レジスト層の平凸レンズ形状を前記一方の主面に転写することにより前記一方の主面に前記複数のレジスト層にそれぞれ対応する複数の平凸レンズを形成する工程と、
前記複数の平凸レンズをそれぞれ露呈する複数の開口部を有するスパッタマスク層を前記一方の主面に形成する工程であって、前記スパッタマスク層の各開口部が対応する平凸レンズの頂部より上方の部分にて該平凸レンズの開口径より小さい直径を有するように前記スパッタマスク層を形成する工程と、
前記スパッタマスク層を選択マスクとするスパッタ処理により各平凸レンズを覆う透光被膜を該平凸レンズの中央部から周縁部に進むにつれて厚さが漸減するように形成する工程と
を含むものである。
The manufacturing method of the second microlens array according to the present invention is as follows:
Forming a plurality of resist layers according to the lens array pattern on one main surface of the translucent substrate;
Reflow treatment for each resist layer to make each resist layer a plano-convex lens shape,
A plurality of resist layers corresponding to the plurality of resist layers are applied to the one main surface by performing dry etching on each resist layer and the one main surface, and transferring the plano-convex lens shape of each resist layer to the one main surface. Forming a plano-convex lens of
Forming a sputter mask layer having a plurality of openings exposing each of the plurality of plano-convex lenses on the one main surface, wherein each opening of the sputter mask layer is located above the top of the corresponding plano-convex lens. Forming the sputter mask layer to have a diameter smaller than the aperture diameter of the plano-convex lens at a portion;
Forming a light-transmitting film covering each plano-convex lens by a sputtering process using the sputter mask layer as a selection mask so that the thickness gradually decreases from the central part to the peripheral part of the plano-convex lens.
第2のマイクロレンズアレイの製法によれば、各平凸レンズをドライエッチング処理により形成した後、各平凸レンズを覆う透光被膜を選択的スパッタ処理により形成するので、前述した第2のマイクロレンズアレイを簡単に且つ歩留りよく製作可能である。 According to the manufacturing method of the second microlens array, since each plano-convex lens is formed by dry etching, a light-transmitting film covering each plano-convex lens is formed by selective sputtering. Can be manufactured easily and with good yield.
この発明によれば、透光板にエッチングによりレンズアレイパターンを転写して複数の平凸レンズを形成したマイクロレンズアレイにおいて、各平凸レンズの直径を1mm以下とし且つ各平凸レンズの突出高さを50μm以上としたので、光ファイバ間の光結合に使用したときに結合損失を0.3dB以下に低減できる効果が得られる。 According to the present invention, in a microlens array in which a lens array pattern is transferred to a translucent plate by etching to form a plurality of plano-convex lenses, the diameter of each plano-convex lens is 1 mm or less and the projection height of each plano-convex lens is 50 μm. As described above, an effect of reducing the coupling loss to 0.3 dB or less when used for optical coupling between optical fibers can be obtained.
また、フッ素系エッチングガスを用いるドライエッチング処理により透光性基板にレンズアレイパターンを転写して複数の平凸レンズを形成する際に、ドライエッチング処理を複数ステップに分けて実行すると共に、複数ステップのドライエッチング処理の間に基板のレンズ形成面からフロン重合物を除去するようにしたので、フロン重合物に起因するピット発生を防止することができ、光学特性が良好なマイクロレンズアレイを歩留りよく製作できる効果も得られる。 In addition, when a plurality of plano-convex lenses are formed by transferring a lens array pattern to a translucent substrate by a dry etching process using a fluorine-based etching gas, the dry etching process is performed in a plurality of steps, and a plurality of steps are performed. Since the fluorocarbon polymer is removed from the lens-forming surface of the substrate during the dry etching process, pit generation due to the fluorocarbon polymer can be prevented, and a microlens array with good optical characteristics can be manufactured with high yield. The effect that can be obtained is also obtained.
その上、透光板にエッチングによりレンズアレイパターンを転写して複数の平凸レンズを形成したマイクロレンズアレイにおいて、各平凸レンズを覆う透光被膜を該平凸レンズの中央部から周縁部に進むにつれて厚さが漸減するように形成したので、平凸レンズの高さ、形状、光学特性等を容易に調整することができ、光ファイバの結合等に好適なマイクロレンズアレイを実現できる効果が得られる。 In addition, in a microlens array in which a lens array pattern is transferred to a light-transmitting plate by etching to form a plurality of plano-convex lenses, a light-transmitting film covering each plano-convex lens increases in thickness from the central portion to the peripheral portion of the plano-convex lens. Therefore, the height, shape, optical characteristics, etc. of the plano-convex lens can be easily adjusted, and an effect of realizing a microlens array suitable for optical fiber coupling can be obtained.
さらに、ドライエッチング処理により透光性基板にレンズアレイパターンを転写して複数の平凸レンズを形成した後、各平凸レンズを覆う透光被膜を選択的スパッタ処理により形成するようにしたので、平凸レンズ上に透光被膜を有するマイクロレンズアレイを簡単に且つ歩留りよく製作できる効果も得られる。 Furthermore, after the lens array pattern is transferred to the translucent substrate by dry etching process to form a plurality of plano-convex lenses, a translucent film covering each plano-convex lens is formed by selective sputtering, so that the plano-convex lens There is also an effect that a microlens array having a light-transmitting film thereon can be easily manufactured with a high yield.
図1は、この発明の一実施形態に係るマイクロレンズアレイを示すもので、図2には、図1のX−X’線に沿う断面を示す。 FIG. 1 shows a microlens array according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 shows a cross section taken along line X-X 'of FIG.
例えば石英板からなる長方形状の透光板10の一方の主面には、平凸レンズL11〜L14が透光板10の長辺に平行に一列状に形成されると共に、平凸レンズL21〜L24がレンズL11〜L14の列に平行に一列状に形成されている。レンズL11とL21は、各々の中心が透光板10の短辺に平行な一直線上に位置するように並べて配置されており、このことは、レンズL12とL22、レンズL13とL23、レンズL14とL24についても同様である。これらのレンズL11〜L14,L21〜L24は、図8〜10等について後述するようにドライエッチング処理によりレンズアレイパターンを透光性基板の一方の主面に転写して形成されるものである。
For example, plano-convex lenses L 11 to L 14 are formed in one row in parallel with the long side of the
一例として、L11等の各レンズの直径Dは、1mm以下(好ましくは0.5mm〜1mm)であり、L11,L12等の隣り合うレンズ間のピッチ(中心間の間隔)Pは、D=0.5mmの場合には0.5mmとすることができる。透光板10の長さA及び幅Bは、それぞれ5mm及び3mmとすることができる。L11等の各レンズの透光板10の一方の主面からの突出高さSAG(図2参照)は、50μm以上とする。透光板10の厚さは、0.1mm〜2mmとすることができる。
As an example, the diameter D of each lens such as L 11 is 1 mm or less (preferably 0.5 mm to 1 mm), and the pitch (inter-center distance) P between adjacent lenses such as L 11 and L 12 is In the case of D = 0.5 mm, it can be set to 0.5 mm. The length A and the width B of the
図3は、図4の光学系において光ファイバ−レンズ間距離(Working Distance)WDが曲率半径Rに依存する様子を示すものである。図4には、光ファイバFからの射出光を平凸レンズLでコリメートする光学系を示す。平凸レンズLの厚さ(平坦面から頂部までの距離)Tは、1.25mmである。 FIG. 3 shows how the optical fiber-lens distance (Working Distance) WD depends on the radius of curvature R in the optical system of FIG. FIG. 4 shows an optical system that collimates the light emitted from the optical fiber F with the plano-convex lens L. The thickness (distance from the flat surface to the top) T of the plano-convex lens L is 1.25 mm.
図4に示すような平凸レンズLについては、曲率半径Rにより焦点距離が決定される。距離WDを小さくすると、平凸レンズLの平坦面からの反射光が光ファイバFに入射するので好ましくない。このような事態を回避するためには、距離WDを0.3mm以上に設定すればよいと当業者の間でいわれている。図3は、曲率半径Rを0.5mmから0.75mmまで変化させたときの距離WDの計算結果を示している。図3によれば、距離WDを0.3mm以上とするには、曲率半径Rを約0.53mm以上とすればよいことがわかる。なお、図3のデータは、開口数NAを0.2に設定したときのもので、発明者の実験によれば、図3の線Wに示すような曲率半径Rと距離WDとの相関関係は、NAを0.15又は0.1875等に変化させても殆ど変化しないことがわかっている。 For the plano-convex lens L as shown in FIG. 4, the focal length is determined by the radius of curvature R. If the distance WD is reduced, reflected light from the flat surface of the plano-convex lens L is incident on the optical fiber F, which is not preferable. In order to avoid such a situation, it is said by those skilled in the art that the distance WD should be set to 0.3 mm or more. FIG. 3 shows a calculation result of the distance WD when the radius of curvature R is changed from 0.5 mm to 0.75 mm. According to FIG. 3, it can be seen that in order to make the distance WD 0.3 mm or more, the radius of curvature R should be about 0.53 mm or more. The data in FIG. 3 is obtained when the numerical aperture NA is set to 0.2. According to the experiment by the inventors, the correlation between the radius of curvature R and the distance WD as shown by the line W in FIG. It is known that even if the NA is changed to 0.15 or 0.1875 or the like, there is almost no change.
図5(A)〜(C)は、図6の光ファイバ結合系においてビーム有効径及び結合損失が開口数NA及び曲率半径Rに依存する様子を示すもので、(A)、(B)、(C)は、それぞれ曲率半径Rが0.55、0.6、0.65の場合に対応している。 FIGS. 5A to 5C show how the beam effective diameter and the coupling loss depend on the numerical aperture NA and the radius of curvature R in the optical fiber coupling system of FIG. (C) corresponds to the cases where the radius of curvature R is 0.55, 0.6, and 0.65, respectively.
図6は、この発明に係るマイクロレンズアレイを用いた光ファイバ結合系を示すものである。第1のマイクロレンズアレイML1は、図1,2に関して前述したと同様のもので、透光板10に平凸レンズL11〜L14を形成した構成になっている。第2のマイクロレンズアレイML2は、第1のマイクロレンズアレイML1と同様に構成されたもので、透光板12に平凸レンズL31〜L34を形成した構成になっている。
FIG. 6 shows an optical fiber coupling system using the microlens array according to the present invention. The first microlens array ML 1 is similar to the previously described with respect to FIGS. 1 and 2, has a configuration forming a plano-
マイクロレンズアレイML1,ML2は、レンズL11とL31、レンズL12とL32,レンズL13とL33、レンズL14とL34がそれぞれ光軸を一致させるようにして対向配置される。透光板10の平坦面側には、光ファイバF11〜F14がそれぞれレンズL11〜L14に光を射出するように配置され、透光板12の平坦面の側には、光ファイバF21〜F24がそれぞれレンズL31〜L34から受光するように配置される。
The micro lens arrays ML 1 and ML 2 are arranged to face each other so that the lenses L 11 and L 31 , the lenses L 12 and L 32 , the lenses L 13 and L 33 , and the lenses L 14 and L 34 are aligned with each other. The Optical fibers F 11 to F 14 are disposed on the flat surface side of the
光ファイバF11−レンズL11−レンズL31−光ファイバF21の光路において、光ファイバF11からの射出光は、レンズL11によりコリメートされ、このコリメート光は、レンズL31により集束されて光ファイバF21に入射する。このような光結合動作は、光ファイバF12−レンズL12−レンズ32−光ファイバF22の光路、光ファイバF13−レンズL13−レンズL33−光ファイバF23の光路、光ファイバF14−レンズL14−レンズL34−光ファイバF24の光路についても同様である。 Optical fiber F 11 - lens L 11 - the lens L 31 - the optical path of the optical fiber F 21, light emitted from the optical fiber F 11 is collimated by the lens L 11, the collimated light is focused by a lens L 31 The light enters the optical fiber F 21 . Such an optical coupling operation includes optical fiber F 12 -lens L 12 -lens 32 -optical path of optical fiber F 22 , optical fiber F 13 -lens L 13 -lens L 33 -optical path of optical fiber F 23 , optical fiber F. 14 - lens L 14 - the lens L 34 - the same applies to the optical path of the optical fiber F 24.
図5は、図6の光ファイバ結合系において1つの光路(例えばF11−L11−L31−F21の光路)についてビーム有効径及び結合損失を計算した結果を示している。ここで、ビーム有効径(Entrance Pupil Diameter)は、線E1〜E3で示され、結合損失は、線C1〜C3で示される。この場合、各レンズの直径を0.5mmとすると共にレンズ間ピッチを0.5mmとしているので、レンズ面でのビーム有効径は、0.5mm以下でなければならない。そこで、ビーム有効径を示す線E1,E2,E3に関してそれぞれ0.5mmの有効径の点を通る垂線NU1,NU2,NU3を(A),(B),(C)のグラフの横軸に下ろすと、開口数NAの上限が求められる。 FIG. 5 shows the result of calculating the beam effective diameter and the coupling loss for one optical path (for example, the optical path of F 11 -L 11 -L 31 -F 21 ) in the optical fiber coupling system of FIG. Here, the effective diameter of the beam (Entrance Pupil Diameter) is indicated by lines E 1 to E 3 , and the coupling loss is indicated by lines C 1 to C 3 . In this case, since the diameter of each lens is 0.5 mm and the pitch between the lenses is 0.5 mm, the effective beam diameter on the lens surface must be 0.5 mm or less. Therefore, perpendicular lines NU 1 , NU 2 , and NU 3 passing through points having an effective diameter of 0.5 mm with respect to the lines E 1 , E 2 , and E 3 indicating the effective diameter of the beam are shown in (A), (B), and (C). When lowered to the horizontal axis of the graph, the upper limit of the numerical aperture NA is obtained.
一方、結合損失は、当業者間で0.3dB以下がよいとされているので、結合損失を示す線C1,C2,C3に関してそれぞれ0.3dBの結合損失の点を通る垂線NL1,NL2,NL3を(A),(B),(C)のグラフの横軸に下ろすと、開口数NAの下限が求められる。この結果、開口数NAの許容範囲は、曲率半径Rが小さいほど広いことがわかる。また、曲率半径R=0.55mm、0.6mm又は0.65mmのいずれの場合にも、結合損失を0.3dB以下に低減できることがわかる。 On the other hand, since it is considered that the coupling loss is preferably 0.3 dB or less among those skilled in the art, the perpendicular line NL 1 passing through the point of coupling loss of 0.3 dB with respect to the lines C 1 , C 2 and C 3 indicating the coupling loss. , NL 2 , NL 3 are lowered to the horizontal axis of the graphs (A), (B), and (C), the lower limit of the numerical aperture NA is obtained. As a result, it can be seen that the allowable range of the numerical aperture NA is wider as the curvature radius R is smaller. In addition, it can be seen that the coupling loss can be reduced to 0.3 dB or less in any case of the curvature radius R = 0.55 mm, 0.6 mm, or 0.65 mm.
図7は、図1,2に関して前述したような平凸レンズについてレンズ突出高さSAGが曲率半径Rに依存する様子を示すものである。図7によれば、曲率半径Rを小さくするほど平凸レンズの突出高さSAGが大きくなることがわかる。直径0.5mmの平凸レンズにおいて、0.3dB以下の結合損失を達成するには、曲率半径Rを0.65mm以下(好ましくは0.65mm〜0.55mm)にする必要があり、レンズ突出高さSAGを50μm以上(好ましくは50μm〜60μm)にする必要がある。この場合、曲率半径Rを0.7mmとすると、開口数NAは0.15、レンズ突出高さSAGは46.2μm、結合損失は0.449dBとなり、結合損失は、0.3dB以下とならない。 FIG. 7 shows how the lens protrusion height SAG depends on the radius of curvature R for the plano-convex lens as described above with reference to FIGS. According to FIG. 7, it can be seen that the protrusion height SAG of the plano-convex lens increases as the radius of curvature R decreases. In order to achieve a coupling loss of 0.3 dB or less in a plano-convex lens having a diameter of 0.5 mm, the radius of curvature R needs to be 0.65 mm or less (preferably 0.65 mm to 0.55 mm). SAG needs to be 50 μm or more (preferably 50 μm to 60 μm). In this case, if the radius of curvature R is 0.7 mm, the numerical aperture NA is 0.15, the lens protrusion height SAG is 46.2 μm, the coupling loss is 0.449 dB, and the coupling loss does not become 0.3 dB or less.
次に、図8〜10を参照して上記のようなマイクロレンズアレイの製法の一例を説明する。 Next, an example of the manufacturing method of the above microlens array will be described with reference to FIGS.
図8の工程では、厚さ1mm〜2mmの石英基板20の一方の面に所望の4個の平凸レンズに対応するポジレジストからなるレジスト層S1〜S4をホトリソグラフィ処理により形成する。平凸レンズとして直径が1mm以下で且つレンズ突出高さが50μm以上のものを製作する場合、各レジスト層の直径は、1mm以下のレンズ直径が得られるように定めると共に、各レジスト層の厚さtは、50μm以上のレンズ突出高さが得られるように定める。この場合、通常より厚いポジレジスト層をレンズアレイパターンに従ってパターニングすることになる。
In the process of FIG. 8, resist layers S 1 to S 4 made of positive resist corresponding to four desired plano-convex lenses are formed on one surface of a
次に、図9の工程では、レジスト層S1〜S4に熱処理を施して各レジスト層をリフローさせることにより各レジスト層に平凸レンズ形状を付与する。 Next, in the process of FIG. 9, the resist layers S 1 to S 4 are subjected to heat treatment to reflow each resist layer, thereby giving each resist layer a plano-convex lens shape.
図10の工程では、フッ素系エッチングガスを用いるドライエッチング処理によりレジスト層S1〜S4及び基板20の一方の面をエッチングして各レジスト層の平凸レンズ形状を基板20の一方の面に転写することにより基板20の一方の面にレジスト層S1〜S4にそれぞれ対応する平凸レンズL11〜L14を形成する。この場合、フッ素系エッチングガスとしては、CF4、CHF3、C2F6,C3F8等のガス又はこれらのガスのうち二種以上のものを混合したガスを使用することができ、使用するフッ素系エッチングガスには酸素(O2)、水素(H2)、窒素(N2)又はアルゴン(Ar)を添加してもよい。
10, the resist layers S 1 to S 4 and one surface of the
ドライエッチング処理としてRIE(反応性イオンエッチング)処理を行なう場合、エッチングガスとしてCF4を用いると、CF4ガスはプラズマ化し、プラズマは、CF3 +、CF2 +、CF+、F+等のイオンを含む。これらのイオンのうちCF3 +は、石英(SiO2)と反応し、SiF4を生成して気化するため、石英のエッチングが可能になる。しかし、その他の石英エッチングに寄与しないガスは、重合してフロン重合物(−CF2−)を生成するため、エッチング中に基板表面にフロン重合物が堆積することがある。上記した50μm以上の突出高さを有する平凸レンズを製作する場合、レジスト厚さが大きく、エッチング時間が長いので、フロン重合物の堆積が起こり易く、堆積したフロン重合物に起因して基板表面にピットが発生する。なお、従来行なわれているような短時間の石英エッチングでは、フロン重合物に起因するピット発生は認められない。 When performing RIE (reactive ion etching) as a dry etching process, if CF 4 is used as an etching gas, the CF 4 gas is turned into plasma, and the plasma is converted into CF 3 + , CF 2 + , CF + , F +, etc. Contains ions. Among these ions, CF 3 + reacts with quartz (SiO 2 ) to generate and vaporize SiF 4 , so that quartz can be etched. However, other gases that do not contribute to quartz etching are polymerized to produce a fluorocarbon polymer (—CF 2 —), and the fluorocarbon polymer may be deposited on the substrate surface during the etching. When manufacturing the above-described plano-convex lens having a protrusion height of 50 μm or more, since the resist thickness is large and the etching time is long, the fluorocarbon polymer is likely to be deposited. A pit is generated. Note that, in the short-time quartz etching as conventionally performed, no pit generation due to the fluorocarbon polymer is observed.
次に、図11〜17を参照して上記のようなピット発生のメカニズムを説明する。図11は、ドライエッチング中に石英基板20の表面にフロン重合物22が堆積した状態を示している。
Next, the mechanism of pit generation as described above will be described with reference to FIGS. FIG. 11 shows a state in which the
図11の状態からエッチングが更に進むと、図12に示すようにフロン重合物22がエッチングされるのに伴ってその回りのエッチングレートが速くなり、フロン重合物22の周囲にピット24が発生する。更にエッチングが進むと、図13,14に示すようにフロン重合物22が更にエッチングされると共に、ピット24が更に深くなる。
When the etching further proceeds from the state of FIG. 11, as the
図14の状態から更にエッチングが進むと、図15に示すようにフロン重合物22がエッチングにより消失し、ピット24は、更に深くなり、その中央部にへそ状の山が出現する。そして、更にエッチングが進むと、図16に示すようにピット24内で山の斜面がエッチングされるため、山が低くなる。この後、更にエッチングが進むと、図17に示すようにピット24内の山がエッチングにより消失し、ピット24が残ることになる。
When the etching further proceeds from the state of FIG. 14, as shown in FIG. 15, the
上記のようなピットが発生したマイクロレンズアレイにあっては、次の(イ)〜(ニ)のような問題点がある。 The microlens array having the pits as described above has the following problems (a) to (d).
(イ)使用状態においてピットにより光の散乱が起こるため、光学特性が低下する。 (A) Since light is scattered by the pits in use, the optical characteristics are deteriorated.
(ロ)レンズ面の清掃時等に汚れがピット内に入り込み、透明度を劣化させる。 (B) Dirt gets into the pit when the lens surface is cleaned and the transparency is deteriorated.
(ハ)経時変化、環境ストレス等によりピットに起因して亀裂が生ずる。 (C) Cracks occur due to pits due to changes over time, environmental stress, and the like.
(ニ)外観上ピットが黒点となって見えるため、商品価値を著しく損ねる。 (D) Since the pits appear to be black spots on the appearance, the commercial value is significantly impaired.
図18〜25は、図8〜10の製法の改良に係るマイクロレンズアレイの製法を示すものである。図18〜25の製法は、図8〜10の製法において上記のようなピット発生を防止したものに相当する。図18〜25において、図8〜10と同様の部分には同様の符号を付して詳細な説明を省略し、簡単のため、レジスト層及びレンズはいずれも1個のみ示す。 18 to 25 show a manufacturing method of a microlens array according to the improvement of the manufacturing method of FIGS. The manufacturing method shown in FIGS. 18 to 25 corresponds to the manufacturing method shown in FIGS. 18 to 25, the same parts as those in FIGS. 8 to 10 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. For simplicity, only one resist layer and one lens are shown.
図18の工程では、図8に関して前述したと同様に石英基板20の表面にレジスト層Sを形成する。そして、図19の工程では、図9に関して前述したと同様のリフロー処理によりレジスト層Sを平凸レンズ形状とする。
In the process of FIG. 18, a resist layer S is formed on the surface of the
次に、図20の工程では、図10に関して前述したと同様のドライエッチング処理によりレジスト層S及び基板20の一方の面をエッチングする。基板20の一方の面においては、エッチングの進行に伴ってレジスト層Sの下に位置する石英部20Sが若干突出した形になると共にフロン重合物22Aが堆積する。フロン重合物22Aについて図12に示したようにピットが発生する前にドライエッチング処理を中止し、図21の工程に移る。
Next, in the process of FIG. 20, the resist layer S and one surface of the
図21の工程では、O2プラズマによりフロン重合物22Aを灰化して除去する。このような処理をO2アッシング処理と称する。図22の工程では、前述したようなドライエッチング処理を再び実行する。エッチングの進行に伴って石英部20Sは更に突出した形になると共に基板表面にはフロン重合物22Bが堆積する。フロン重合物についてピットが発生する前にドライエッチング処理を中止し、図23の工程に移る。
In the process of FIG. 21, the
図23の工程では、O2アッシング処理によりフロン重合物22Bを除去する。そして、図24の工程では、前述したようなドライエッチング処理を実行する。エッチングの進行に伴ってレジスト層Sが除去され、石英部20Sが平凸レンズLとなる。平凸レンズLが得られた段階でドライエッチング処理を停止する。このときに基板表面に堆積しているフロン重合物22Cは、図25に示すようにO2アッシング処理又はフッ酸等の薬液処理により除去する。
In the step of FIG. 23, the
図18〜25に関して上記した製法において、フロン重合物を除去するためのO2アッシング処理は、ドライエッチング処理を行なう装置とは別の装置で行なってもよく、あるいはドライエッチング処理を行なうのと同じ装置内でガスを交換して行なってもよい。また、ドライエッチング処理を行なうのと同じ装置内でO2アッシング処理を行なう場合、O2アッシングを行なう別のプロセスプログラムに切替えて処理してもよく、あるいは1つのプロセスプログラムに従って図20〜25に示したような一連のドライエッチング及びO2アッシングを連続的に処理してもよい。 In the manufacturing method described above with reference to FIGS. 18 to 25, the O 2 ashing process for removing the fluorocarbon polymer may be performed by an apparatus different from the apparatus for performing the dry etching process, or the same as the dry etching process. You may carry out by exchanging gas within an apparatus. Further, when the O 2 ashing process is performed in the same apparatus as the dry etching process, the process may be switched to another process program for performing the O 2 ashing, or according to one process program as shown in FIGS. A series of dry etching and O 2 ashing as shown may be performed sequentially.
図18〜25に関して上記した製法によれば、フロン重合物に基づくピット発生を防止することができるので、良好な光学特性を有する高品質のマイクロレンズアレイを歩留まりよく製作することができる。また、ドライエッチング及びO2アッシングは、いずれも複数回繰返すことができるので、50μm以上のレンズ突出高さが要求されるようなエッチング量の多いマイクロレンズアレイであっても簡単に製作することができる。 According to the manufacturing method described above with reference to FIGS. 18 to 25, the generation of pits based on the fluorocarbon polymer can be prevented, so that a high-quality microlens array having good optical characteristics can be manufactured with a high yield. In addition, since both dry etching and O 2 ashing can be repeated a plurality of times, even a microlens array with a large etching amount that requires a lens protrusion height of 50 μm or more can be easily manufactured. it can.
図26は、この発明の他の実施形態に係るマイクロレンズアレイを示すものである。 FIG. 26 shows a microlens array according to another embodiment of the present invention.
石英基板30の一方の主面には、エッチングによりレンズパターンを転写して平凸レンズL41〜L44が一列状に並べて形成されている。基板30の一方の主面には、図1に示したようにマトリクス状に多数の平凸レンズを形成してもよい。基板30の厚さaは、1.25mm、各平凸レンズの開口径(周縁部の直径)bは、0.49mm、各平凸レンズの突出高さcは、40〜45μm、隣り合う平凸レンズ間のピッチ(レンズ中心間の距離)dは、0.5mmとすることができる。L41等の各平凸レンズは、図30に平面パターンを示すように円形状である。
On one main surface of the
平凸レンズL41〜L44をそれぞれ覆うように透光被膜L51〜L54がスパッタ法等により形成されている。各透光被膜は、一列としてSiO2等の酸化シリコン膜からなるもので、対応する平凸レンズの中央部から周縁部に進むにつれて厚さが漸減するように形成されている。各平凸レンズの頂部における透光被膜の厚さeは、30〜40μm、透光被膜を含めた平凸レンズの突出高さfは、70〜80μmとすることができる。 Translucent films L 51 to L 54 are formed by sputtering or the like so as to cover the plano-convex lenses L 41 to L 44 , respectively. Each light-transmitting film is made of a silicon oxide film such as SiO 2 in a row, and is formed such that the thickness gradually decreases from the central part to the peripheral part of the corresponding plano-convex lens. The thickness e of the translucent film at the top of each plano-convex lens can be 30 to 40 μm, and the projection height f of the plano-convex lens including the translucent film can be 70 to 80 μm.
図26に示したマイクロレンズアレイによれば、各平凸レンズを覆う透光被膜を該平凸レンズの中央部から周縁部に進むにつれて厚さが漸減するように形成したので、突出高さが70μm以上の平凸レンズを実現することができ、光ファイバの光結合に使用するときに高い結合効率が得られる。なお、各透光被膜は、平凸レンズ上に均一な厚さで形成することもできるが、このようにしても、透光被膜にレンズ機能を持たせることができず、レンズ高さを高くしたことにはならない。 According to the microlens array shown in FIG. 26, since the translucent film covering each plano-convex lens is formed so that the thickness gradually decreases from the central part to the peripheral part of the plano-convex lens, the protruding height is 70 μm or more. The plano-convex lens can be realized, and high coupling efficiency can be obtained when it is used for optical coupling of optical fibers. Each light-transmitting film can be formed on a plano-convex lens with a uniform thickness, but even in this case, the light-transmitting film cannot have a lens function, and the lens height is increased. It doesn't matter.
図26に示したマイクロレンズアレイにあっては、透光被膜L51〜L54の屈折率を制御することにより開口数(NA)、焦点距離等の光学特性を調整することができる。例えばスパッタ法で形成されたSiO2膜からなる透光被膜の屈折率は、フッ素(F)を添加することにより低下し、ゲルマニウム(Ge)又はボロン(B)を添加することにより上昇する。スパッタ法で形成されたSiO2膜の屈折率は、ドーピング剤の種類や濃度により1.4〜1.48の範囲内で適宜調整可能である。なお、透光被膜の材料としては、SiO2の他にTiO2、Ta2O5等も使用可能であり、複数種類の材料を組合せて使用することもできる。 In the microlens array shown in FIG. 26, the optical characteristics such as the numerical aperture (NA) and the focal length can be adjusted by controlling the refractive index of the light-transmitting coatings L 51 to L 54 . For example, the refractive index of a light-transmitting film made of a SiO 2 film formed by sputtering is reduced by adding fluorine (F) and increased by adding germanium (Ge) or boron (B). The refractive index of the SiO 2 film formed by sputtering can be adjusted as appropriate within the range of 1.4 to 1.48 depending on the type and concentration of the doping agent. In addition, as a material for the light-transmitting film, TiO 2 , Ta 2 O 5 and the like can be used in addition to SiO 2 , and a plurality of types of materials can be used in combination.
次に、図27〜36を参照して図26のマイクロレンズアレイを製作する方法の一例を説明する。図27〜36において、図26と同様の部分には同様の符号を付して詳細な説明を省略する。 Next, an example of a method for manufacturing the microlens array of FIG. 26 will be described with reference to FIGS. 27 to 36, the same parts as those in FIG. 26 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
図27の工程では、石英基板30の一方の面に所望の4個の平凸レンズに対応するポジレジストからなるレジスト層S11〜S14をホトリソグラフィ処理により形成した後、レジスト層S11〜S14を熱処理を施して各レジスト層をリフローさせることにより各レジスト層に平凸レンズ形状を付与する。
In the step of FIG. 27, resist layers S 11 to S 14 made of a positive resist corresponding to desired four plano-convex lenses are formed on one surface of the
図28の工程では、図10に関して前述したと同様にフッ素系エッチングガスを用いるドライエッチング処理によりレジスト層S11〜S14及び基板30の一方の面をエッチングして各レジスト層の平凸レンズ形状を基板30の一方の面に転写することにより基板30の一方の面にレジスト層S11〜S14にそれぞれ対応する平凸レンズL41〜L44を形成する。各平凸レンズの突出高さ(図26のc)は、40〜45μm程度であり、図27の工程で形成するレジスト層S11〜S14としては、かようなレンズ高さが得られるような厚さを有するものを用いればよい。
In the process of FIG. 28, the resist layers S 11 to S 14 and one surface of the
図29の工程では、基板30の一方の面に平凸レンズL41〜L44をそれぞれ露呈する孔R1〜R4を有するリフトオフ用のレジスト層32をホトリソグラフィ処理により形成する。レジスト層32の厚さは、60〜100μmとすることができる。このときの基板30の上面を図30に示す。図30に示すようにR1等の各孔の直径は、L41等の各平凸レンズの開口径より若干大きく設定されている。
In the step of FIG. 29, a resist
図31の工程では、基板30の一方の面にレジスト層32及び平凸レンズL41〜L44を覆ってネガレジストからなるレジスト層34を塗布する。このとき、レジスト層34の塗布は、レジスト層34において平凸レンズL41〜L44に対応する個所が凹面状となるように行なう。
In the process of FIG. 31, a resist
図32の工程では、レジスト層34に露光処理を施す。すなわち、露光マスクMSを介してレジスト層34に露光用の光ELを照射する。露光マスクMSには、平凸レンズL41〜L44にそれぞれ対応する円形状の遮光部M1〜M4が設けられると共にこれらの遮光部M1〜M4を取囲むように透光部Nが設けられている。M1等の各遮光部の直径は、L41等の各平凸レンズの開口径より2Kだけ小さく設定されている。M1等の各遮光部は、対応する平凸レンズと中心を合わせるように配置されている。レジスト層34を構成するネガレジストは、空気より屈折率が大きいため、M1等の各遮光部の周縁部から対応する平凸レンズに向けて下方に直進した光ELは、線nで示すようにネガレジストにより屈折されて該平凸レンズの周縁部に向かうようになる。
In the step of FIG. 32, the resist
図33の工程では、図32の露光処理を受けたレジスト層34に現像処理を施す。ネガレジストは、露光された部分が現像液に溶解されずに残存するので、レジスト層34は、平凸レンズL41〜L44にそれぞれ対応した開口部Q1〜Q4を有すると共にQ1等の各開口部が対応する平凸レンズの頂部より上方の部分Pにて対応する平凸レンズの開口径より小さな直径を有するように残存する。すなわち、レジスト層34は、Q1等の開口部毎に奥にいくほど直径が大きくなる逆テーパー状の断面形状を有するように残存する。
In the step of FIG. 33, development processing is performed on the resist
図34の工程では、レジスト層32,34の積層を選択マスクとしてSiO2をスパッタすることにより図35に示すように平凸レンズL41〜L44をそれぞれ覆うようにSiO2からなる透光被膜L51〜L54を形成する。このとき、レジスト層34上には、SiO2膜36が堆積する。また、レジスト層34がQ1等の開口部毎に逆テーパー状の断面形状を有するため、L51等の各透光被膜は、対応する平凸レンズの中央部から周縁部に進むにつれて厚さが漸減するように形成される。
In the step of FIG. 34, a light-transmitting film L made of SiO 2 is formed so as to cover the plano-convex lenses L 41 to L 44 as shown in FIG. 35 by sputtering SiO 2 using the stacked layers of the resist
図36の工程では、基板30の上面にリフトオフ処理を施すことによりレジスト層32,34及びSiO2膜36を除去する。この結果、平凸レンズL41〜L44上にはそれぞれ透光被膜L51〜L54が残存するので、図26に示したようなマイクロレンズアレイを得ることができる。
In the step of FIG. 36, the resist
図34,35に示したスパッタ工程においては、スパッタターゲットとしてF,Ge又はB等を含むSiO2材料を用いることによりスパッタSiO2膜(透光被膜)の屈折率を適宜調整することができる。また、レジスト層34においてQ1等の開口部の断面形状を制御することによりL51等の透光被膜の膜厚分布を調整することができるので、透光被膜を含めた平凸レンズの形状を適宜制御する(例えば非球面状化する)ことができる。さらに、レジスト層34においてQ1等の各開口部の中心をL41等の対応する平凸レンズの中心からずらすことにより透光被膜を含めた平凸レンズとして中心に関して左右非対称の断面を有するレンズを得ることができる。上記のような調整手段を用いることにより光ファイバとの結合効率、光ファイバ射出光の発散角等を調整することができ、光ファイバの光結合に好適なマイクロレンズアレイを実現することができる。
In the sputtering process shown in FIGS. 34 and 35, the refractive index of the sputtered SiO 2 film (light-transmitting film) can be adjusted as appropriate by using a SiO 2 material containing F, Ge, B or the like as a sputtering target. Moreover, since the film thickness distribution of the light-transmitting film such as L 51 can be adjusted by controlling the cross-sectional shape of the opening such as Q 1 in the resist
10,12:透光板、20,30:石英基板、22,22A〜22C:フロン重合物、24:ピット、32,34:レジスト層、36:SiO2膜、L11〜L14,L21〜L24,L31〜L34,L41〜L44,L:平凸レンズ、L51〜L54:透光被膜、ML1,ML2:マイクロレンズアレイ、F,F11〜F14,F21〜F24:光ファイバ、S1〜S4,S11〜S14,S:レジスト層。
10, 12: Translucent plate, 20, 30: Quartz substrate, 22, 22A to 22C: Freon polymer, 24: Pit, 32, 34: Resist layer, 36: SiO 2 film, L 11 to L 14 , L 21 ~L 24, L 31 ~L 34, L 41 ~L 44, L: plano-convex lens, L 51 ~L 54: translucent coating, ML 1, ML 2: microlens array, F, F 11 ~F 14, F 21 to F 24: optical fiber, S 1 ~S 4, S 11 ~
Claims (6)
各平凸レンズの直径を1mm以下に設定すると共に各平凸レンズの前記一方の主面からの突出高さを50μm以上に設定したことを特徴とするマイクロレンズアレイ。 A microlens array comprising a translucent plate and a plurality of plano-convex lenses formed by transferring a lens array pattern by etching on one main surface of the translucent plate, and used in an optical fiber coupling system,
A microlens array, wherein the diameter of each plano-convex lens is set to 1 mm or less and the projection height of each plano-convex lens from the one main surface is set to 50 μm or more.
各レジスト層にリフロー処理を施して各レジスト層を平凸レンズ形状とする工程と、
フッ素系エッチングガスを用いるドライエッチング処理を各レジスト層及び前記一方の主面に施して各レジスト層の平凸レンズ形状を前記一方の主面に転写することにより前記一方の主面に前記複数のレジスト層にそれぞれ対応する複数の平凸レンズを形成する工程であって、前記複数の平凸レンズのうちの各平凸レンズとしては直径が1mm以下で且つ前記一方の主面からの突出高さが50μm以上である平凸レンズを形成する工程と
を含むマイクロレンズアレイの製法であって、
前記複数の平凸レンズを形成する工程では、前記ドライエッチング処理を複数ステップに分けて実行すると共に、該複数ステップのドライエッチング処理の間に前記一方の主面からフロン重合物を除去する処理を実行することを特徴とするマイクロレンズアレイの製法。 Forming a plurality of resist layers according to the lens array pattern on one main surface of the translucent substrate;
Reflow treatment for each resist layer to make each resist layer a plano-convex lens shape,
A plurality of resists are formed on the one main surface by subjecting each resist layer and the one main surface to a dry etching process using a fluorine-based etching gas to transfer the plano-convex lens shape of each resist layer to the one main surface. Forming a plurality of plano-convex lenses corresponding to the respective layers, and each plano-convex lens of the plurality of plano-convex lenses has a diameter of 1 mm or less and a protruding height from the one main surface of 50 μm or more. Forming a plano-convex lens, and a method of manufacturing a microlens array,
In the step of forming the plurality of plano-convex lenses, the dry etching process is performed in a plurality of steps, and a process of removing the fluoropolymer from the one main surface is performed during the multi-step dry etching process. A process for producing a microlens array.
前記複数の平凸レンズのうちの各平凸レンズにおいて前記一方の主面からの突出高さを40〜45μmに設定すると共に、各平凸レンズを覆う透光被膜を該平凸レンズの中央部から周縁部に進むにつれて厚さが漸減するように形成したことを特徴とするマイクロレンズアレイ。 A microlens array comprising a translucent plate and a plurality of plano-convex lenses formed by transferring a lens array pattern by etching on one main surface of the translucent plate,
In each plano-convex lens among the plurality of plano-convex lenses, the projection height from the one main surface is set to 40 to 45 μm, and a translucent film covering each plano-convex lens is formed from the center portion to the peripheral portion of the plano-convex lens. A microlens array formed so that the thickness gradually decreases as it progresses.
各レジスト層にリフロー処理を施して各レジスト層を平凸レンズ形状とする工程と、
ドライエッチング処理を各レジスト層及び前記一方の主面に施して各レジスト層の平凸レンズ形状を前記一方の主面に転写することにより前記一方の主面に前記複数のレジスト層にそれぞれ対応する複数の平凸レンズを形成する工程と、
前記複数の平凸レンズをそれぞれ露呈する複数の開口部を有するスパッタマスク層を前記一方の主面に形成する工程であって、前記スパッタマスク層の各開口部が対応する平凸レンズの頂部より上方の部分にて該平凸レンズの開口径より小さい直径を有するように前記スパッタマスク層を形成する工程と、
前記スパッタマスク層を選択マスクとするスパッタ処理により各平凸レンズを覆う透光被膜を該平凸レンズの中央部から周縁部に進むにつれて厚さが漸減するように形成する工程と
を含むマイクロレンズアレイの製法。 Forming a plurality of resist layers according to the lens array pattern on one main surface of the translucent substrate;
Reflow treatment for each resist layer to make each resist layer a plano-convex lens shape,
A plurality of resist layers corresponding to the plurality of resist layers are applied to the one main surface by performing dry etching on each resist layer and the one main surface, and transferring the plano-convex lens shape of each resist layer to the one main surface. Forming a plano-convex lens of
Forming a sputter mask layer having a plurality of openings exposing each of the plurality of plano-convex lenses on the one main surface, wherein each opening of the sputter mask layer is located above the top of the corresponding plano-convex lens. Forming the sputter mask layer to have a diameter smaller than the aperture diameter of the plano-convex lens at a portion;
Forming a light-transmitting film covering each plano-convex lens by a sputtering process using the sputter mask layer as a selection mask so that the thickness gradually decreases from the central part to the peripheral part of the plano-convex lens. Manufacturing method.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005230483A JP2006023759A (en) | 2002-03-18 | 2005-08-09 | Microlens array and its manufacturing method |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002074844 | 2002-03-18 | ||
JP2005230483A JP2006023759A (en) | 2002-03-18 | 2005-08-09 | Microlens array and its manufacturing method |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002244730A Division JP3726790B2 (en) | 2002-03-18 | 2002-08-26 | Manufacturing method of micro lens array |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008181142A Division JP2008250354A (en) | 2002-03-18 | 2008-07-11 | Microlens array and its manufacturing method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006023759A true JP2006023759A (en) | 2006-01-26 |
Family
ID=35797017
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005230483A Pending JP2006023759A (en) | 2002-03-18 | 2005-08-09 | Microlens array and its manufacturing method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2006023759A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2014136287A1 (en) * | 2013-03-07 | 2014-09-12 | オリンパス株式会社 | Coupling optical system |
CN110058332A (en) * | 2019-04-30 | 2019-07-26 | 安徽大学 | A kind of production method of lenticule |
-
2005
- 2005-08-09 JP JP2005230483A patent/JP2006023759A/en active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2014136287A1 (en) * | 2013-03-07 | 2014-09-12 | オリンパス株式会社 | Coupling optical system |
CN110058332A (en) * | 2019-04-30 | 2019-07-26 | 安徽大学 | A kind of production method of lenticule |
CN110058332B (en) * | 2019-04-30 | 2020-09-11 | 安徽大学 | Method for manufacturing micro lens |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9939561B2 (en) | Projector having diffuser | |
JP4099121B2 (en) | Microlens manufacturing method | |
US7068433B2 (en) | Focusing screen master and manufacturing method thereof | |
JP2003004907A (en) | Microlens array, optical equipment and optical finder | |
JP2001255660A (en) | Generation method for special, surface shape and optical element | |
JPH08313706A (en) | Microlens array integrated with light-shielding part and its production | |
JPH08166666A (en) | Mask for forming resist pattern, formation of resist pattern and production of lens | |
JP3726790B2 (en) | Manufacturing method of micro lens array | |
CN110824590A (en) | Preparation method of micro-lens array, preparation method of display device and display device | |
JP2005215644A (en) | Optical module and its manufacturing method | |
JP2006023759A (en) | Microlens array and its manufacturing method | |
JPH07306304A (en) | Optical homogenizer | |
JP2002321941A (en) | Method for producing optical element | |
JPH06194502A (en) | Microlens and microlens array and their production | |
JP2008250354A (en) | Microlens array and its manufacturing method | |
JPH08166502A (en) | Microlens array and its production | |
JP2006267866A (en) | Manufacturing method of microlens array | |
JPH0763904A (en) | Compound spherical microlens array and its production | |
JP2001296649A (en) | Distributed density mask, method for manufacturing the same, and method for forming surface shape | |
KR100561874B1 (en) | Fabrication method of microlens array | |
JPH07104106A (en) | Production of aspherical microlens array | |
JP2001356470A (en) | Method for producing three-dimensional structure using distributed density mask | |
JP2002162747A (en) | Manufacturing method for three-dimensional structure by multistep exposure | |
JP2002040623A (en) | Method for producing distributed density mask | |
JP4361186B2 (en) | Microlens manufacturing method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Effective date: 20070221 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080513 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080711 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20080805 |