JP2016213412A - 光学装置及び光照射装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】光を射出又は受光する半導体素子に対して光学部材が高精度で位置合わせされた光学装置を提供する。
【解決手段】本光学装置は、光を射出又は受光する半導体素子と、前記半導体素子から射出される光又は前記半導体素子に入射する光の光路上に配置される光学部材と、を備え、前記半導体素子は、前記光学部材と対向する領域に、凸形状の部分を含む第１の嵌合部を有し、前記光学部材は、前記凸形状の部分の少なくとも一部と嵌合する第２の嵌合部を有し、前記第１の嵌合部及び前記第２の嵌合部の間の領域に、前記半導体素子と前記光学部材とを接合する接合部を有する。
【選択図】図６

Description

本発明は、光学装置及び光照射装置に関する。
近年、各種光学機器、レーザプロジェクタ、レーザ加工機用光源レーザ等の高出力レーザの研究が盛んである。このような高出力レーザでは、例えば、面発光レーザアレイの光を集光して高出力化を達成している。面発光レーザは、基板に垂直な方向に光が出射すること、集積化が容易で、かつ検査が容易である特徴から、高出力レーザの光源として適している。高出力レーザの構成としては、例えば、光源である面発光レーザアレイの光出射方向にマイクロレンズアレイからなるコリメータレンズを配置し、更に集光用レンズを配置したものが知られている。
面発光レーザアレイは、例えば、数１０μｍ角のメサ構造を単位素子とする面発光レーザを正方或いは六方細密格子状に配置した構成である。一方、面発光レーザアレイからの出射光をコリメータ光とするためのマイクロレンズアレイは、合成石英等で作られ、面発光レーザアレイの単位素子に対応して形成される。
このような面発光レーザアレイとマイクロレンズアレイの構成では、面発光レーザの光利用効率を高くするために、面発光レーザに対するマイクロレンズの実装について、ＸＹＺの３方向で±数μｍの高い実装精度が必要とされる。そこで、面発光レーザに対するマイクロレンズの実装精度を高めるための様々な検討がなされている。面発光レーザに対してマイクロレンズを高精度で位置合わせする従来技術の具体的な例を以下に示す。
面発光レーザに対してマイクロレンズを位置合わせする従来技術の第１の例として、フォトニックデバイスを挙げることができる。このフォトニックデバイスは、面発光レーザとマイクロレンズとを一体化した装置であり、面発光レーザが形成された基板の上に、面発光レーザから所定の距離を保つための複数の脚部を設けたマイクロレンズ構造を配置してなる。
このフォトニックデバイスでは、マイクロレンズ構造に一体化して延設した脚部を面発光レーザが形成された基板表面に固定している。なお、ＸＹ方向の位置合わせには、面発光レーザとレンズの画像を観察しながらの位置調整法と、面発光レーザアレイを発光させてレンズを透過した光を受光しながらの位置調整法の２種類が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
面発光レーザに対してマイクロレンズを位置合わせする従来技術の第２の例として、光学素子搭載装置を挙げることができる。この光学素子搭載装置では、マイクロレンズアレイ基板の一方の面に位置合わせ基準部の突起を一体形成している。そして、一方の面発光レーザアレイ基板の表面にも位置合わせ基準部の窪みを形成し、両位置合わせ基準部を嵌合させている。この光学素子搭載装置では、面発光レーザの発光部とマイクロレンズは一対一で対応した構造であるため高精度の実装が要求されている。
なお、この光学素子搭載装置では、マイクロレンズ側の突起はマイクロレンズ樹脂成型時にマイクロレンズと一体に形成し、面発光レーザアレイ側基板の窪みは半導体プロセスのフォトリソグラフィ技術を用いたエッチングで作製されている（例えば、特許文献２参照）。
しかしながら、従来は、光を射出する半導体素子（面発光レーザアレイ等の発光素子）と、半導体素子から射出された光の光路上に配置された光学部材とを備えた光学装置において、半導体素子と光学部材とを高精度で位置合わせすることは困難であった。同様に、光を受光する半導体素子（フォトダイオード等の受光素子）と、半導体素子に入射する光の光路上に配置された光学部材とを備えた光学装置において、半導体素子と光学部材とを高精度で位置合わせすることは困難であった。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、光を射出又は受光する半導体素子に対して光学部材が高精度で位置合わせされた光学装置を提供することを課題とする。
本光学装置は、光を射出又は受光する半導体素子と、前記半導体素子から射出される光又は前記半導体素子に入射する光の光路上に配置される光学部材と、を備え、前記半導体素子は、前記光学部材と対向する領域に、凸形状の部分を含む第１の嵌合部を有し、前記光学部材は、前記凸形状の部分の少なくとも一部と嵌合する第２の嵌合部を有し、前記第１の嵌合部及び前記第２の嵌合部の間の領域に、前記半導体素子と前記光学部材とを接合する接合部を有することを要件とする。
開示の技術によれば、光を射出又は受光する半導体素子に対して光学部材が高精度で位置合わせされた光学装置を提供できる。
第１の構造体を例示する図である。 第２の構造体を例示する図である。 第１の構造体と第２の構造体とを位置合わせした後の状態を例示する断面図である。 不適切な嵌合状態を例示する断面図（比較例）である。 安定したセルフアライメントを行う条件での各部の寸法について説明する図である。 第１の実施の形態に係る面発光レーザ装置の主要部分を例示する断面図である。 第１の実施の形態に係る面発光レーザアレイ基板を例示する図である。 第１の実施の形態に係るマイクロレンズアレイ基板を例示する図である。 第１の実施の形態に係る面発光レーザ装置の製造工程を例示する図（その１）である。 第１の実施の形態に係る面発光レーザ装置の製造工程を例示する図（その２）である。 第２の実施の形態に係る面発光レーザ装置の主要部分を例示する断面図である。 図１１の面発光レーザアレイ基板の接着固定領域近傍を例示する図である。 図１１のマイクロレンズアレイ基板の接着固定領域近傍を例示する図である。 第３の実施の形態に係る面発光レーザ装置の主要部分を例示する断面図である。 第４の実施の形態に係る面発光レーザ装置の接着固定領域の近傍を例示する部分平面図である。 第５の実施の形態に係る面発光レーザ装置の主要部分を例示する断面図である。 第６の実施の形態に係るレーザ加工機の主要部分を例示する図である。
以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。
〈セルフアライメント〉
まず、第１の構造体１１０と第２の構造体２１０とを接合する場合を例として、本実施の形態に係るセルフアライメント工法について説明する。図１は、第１の構造体を例示する図であり、図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図である。なお、図１（ａ）の平面図において、便宜上、各部を適宜梨地模様で示している（他の平面図においても同様）。
なお、ここでは、便宜上、第２の構造体２１０側を上側又は一方の側、第１の構造体１１０側を下側又は他方の側とする。又、各部位の第２の構造体２１０側の面を一方の面又は上面、第１の構造体１１０側の面を他方の面又は下面とする。又、平面視とは対象物を第１の構造体１１０の一方の面１１０ａの法線方向から視ることを指し、平面形状とは対象物を第１の構造体１１０の一方の面１１０ａの法線方向から視た形状を指すものとする。又、各図において、第１の構造体１１０の一方の面１１０ａの法線方向をＺ方向、平面視において第１の構造体１１０の一方の面１１０ａの一辺に平行な方向をＸ方向、Ｘ方向及びＺ方向に垂直な方向をＹ方向とする（後述の実施の形態についても、これに準ずる）。
第１の構造体１１０の平面形状は、例えば、四角形である。第１の構造体１１０の一方の面１１０ａの例えば四隅には、接着固定領域１４０が形成されている。なお、第１の構造体１１０の一方の面１１０ａの四隅とは、第１の構造体１１０の一方の面１１０ａの角部の近傍を意味しており、必ずしも接着固定領域１４０が第１の構造体１１０の一方の面１１０ａの縁辺に接するように設けられていなくてもよい。他の基板等についても同様である。
接着固定領域１４０の平面形状は、額縁状とすることができる。接着固定領域１４０上には凸部であるバンプ１５０が形成されている。バンプ１５０の中央には開口部１５０ｘが設けられており、バンプ１５０によって囲まれた部分は枡状の凹部となっている。バンプ１５０の断面は、円の一部の形状（以降、部分円とする）を２つ有し、２つの部分円は離間した状態で配置されている。このように、第１の構造体１１０には、凸形状の部分であるバンプ１５０に囲まれた凹形状の嵌合部が形成されている。なお、部分円は、半円であってもよい（以降同様）。
なお、図１では、開口部１５０ｘの平面形状を略正四角形としているが、これには限定されない。開口部１５０ｘの平面形状は、例えば、正ｎ角形（ｎ≧３、ｎは正の整数）又は円形とすることができる。又、バンプ１５０の外縁の平面形状も開口部１５０ｘの平面形状に合わせて適宜選択することができる。
図２は、第２の構造体を例示する図であり、図２（ａ）は底面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。第２の構造体２１０の平面形状は、例えば、四角形である。第２の構造体２１０の一方の面２１０ａの例えば四隅には、接着固定領域２４０が形成されている。
接着固定領域２４０の平面形状は、円形状とすることができる。接着固定領域２４０上には凸部であるバンプ２５０が形成されている。バンプ２５０の断面は、部分円を有する形状とすることができる。バンプ２５０は、半球状であってもよい。このように、第２の構造体２１０には、凸部であるバンプ２５０からなる嵌合部が形成されている。
接着固定領域１４０及び２４０は、例えば、Ａｕ等の金属材料から形成することができる。又、バンプ１５０及び２５０は、例えば、はんだ材料等の金属材料から形成することができる。金属材料から形成された所定形状のパターン上に所定量のはんだ材料を溶かすことにより、硬化する際の表面張力で決まるバンプ形状を形成することができる。
なお、第１の構造体１１０と第２の構造体２１０の機能は特に限定されないが、第１の構造体１１０は、例えば、半導体素子とすることができる。半導体素子の一例としては、光を射出する発光素子や、光を受光する受光素子等を挙げることができる。第１の構造体１１０が発光素子や受光素子である場合、第２の構造体２１０は、例えば、発光素子から射出される光又は受光素子に入射する光の光路上に配置された光学部材とすることができる。
図３は、第１の構造体と第２の構造体とを位置合わせした後の状態を例示する断面図である。図３中の点線で囲んだ部分が、嵌合構造である。図３に示すように、凸部であるバンプ２５０を、凸部であるバンプ１５０によって囲まれた枡状の凹部内（開口部１５０ｘ内）に落とし込むことで、セルフアライメントが行なわれる。
バンプ１５０及び２５０としてはんだ材料を用いることにより、何れのバンプも第１の構造体１１０及び第２の構造体２１０の表面上に形成され、第１の構造体１１０及び第２の構造体２１０を削る必要がないという利点がある。又、はんだ材料を用いた場合のバンプ形状は、はんだの表面張力のみに依存するため、バンプ形状の再現性が極めて高いという利点がある。
図４は、不適切な嵌合状態を例示する断面図（比較例）である。図４に示すように、バンプ２５０がバンプ１５０の２つの部分円と接触せず、かつバンプ２５０がバンプ１５０の開口部１５０ｘ内に露出する第１の構造体１１０の一方の面１１０ａに接触する条件では、第２の構造体２１０に位置ずれが発生する。これは、嵌合構造としては不適切な設計となる。
つまり、嵌合方式のセルフアライメントが成立する境界条件は、嵌合構造の断面において、バンプ２５０がバンプ１５０の２つの部分円と接触し、かつバンプ２５０の頂点が第１の構造体１１０の一方の面１１０ａと接触する状態である。従って、安定したセルフアライメントを行う条件としては、嵌合構造の断面において、バンプ２５０がバンプ１５０の２つの部分円と接触し、かつバンプ２５０の頂点が第１の構造体１１０の一方の面１１０ａと接触しない状態が選ばれる。
図５は、安定したセルフアライメントを行う条件での各部の寸法について説明する図であり、嵌合構造の断面を示している。図５において、ｒは半径、ｈは各構造体の表面に突き出した各バンプの断面の部分円の高さ、ｑはバンプ２５０の断面における２つバンプの仮想円中心間距離の半分の距離である。又、ｐはバンプ１５０とバンプ２５０との仮想円中心間距離、ｃは各接着固定領域においてはんだが濡れる領域の幅の半分である。なお、夫々のサフィックスは、ｄが凹形状側、ｕが凸形状側を示している。
各バンプ形状を表現する仮想円として、パターン幅２ｃの両端と高さｈの３点を通る円を仮定した場合、バンプ２５０の仮想円の方程式は式（１）により、バンプ１５０の仮想円の方程式は式（２）により示すことができる。
Figure 2016213412
Figure 2016213412
 図５における各ｃ、ｈを与えた場合の半径ｒｕのバンプ２５０の頂点が第１の構造体１１０の一方の面１１０ａに接触し、かつバンプ１５０の半径ｒｄの２つの部分円と接触する状態での、２つの仮想円中心間距離の半分の距離ｑ０は式（３）で与えられる。但し、ｐ＝ｒｕ＋ｒｄ−ｈｄである。
Figure 2016213412
 式（３）がセルフアライメントの境界条件となる。従って、本実施の形態に係るセルフアライメント工法を実現するためには、この境界条件を用いて、バンプ２５０の頂点が開口部１５０ｘ内に露出する第１の構造体１１０の一方の面１１０ａに接触せず、かつバンプ１５０の２つの部分円と接触する構造を選べばよい。又、開口部１５０ｘの開口幅Ｗは、以下の式（４）により示すことができる。
Figure 2016213412
 このように、本実施の形態に係るセルフアライメント工法は、接合する構造体同士の表面に凹凸構造を形成した嵌合方法である。金属パターン上に所定量のはんだ材料からなるバンプを形成することにより、はんだ材料が硬化する際の表面張力のみに依存してバンプ形状が決定されるため、極めて再現性が高いバンプ形状を制御性よく形成できる。その結果、セルフアライメントによる高精度の位置合わせを実現できる。
又、例えば、背景技術において従来技術の第２の例として説明した嵌合方式では、接合する対象物を加工して凹凸を作る必要があるため、素材によっては形成が困難である場合がある。又、突起の高さ及び窪みの深さは最大でも基板の厚さ以下であるため、位置ずれの起こらない実用的な凹凸の深さや高さを実現することが困難である場合がある。更に、面発光レーザアレイ側基板の表面に嵌合用の窪みを形成することによるデバイスへの悪影響や、エッチングによるデバイス表面へのダメージが懸念される。
これに対して、本実施の形態に係るセルフアライメント工法では、第１及び第２の構造体を削る必要がないため、凹形状及び凸形状を容易に形成でき、デバイスへの影響を抑制することもできる。又、高価な位置合わせ装置が不要である点で好適である、更に、室温で位置合わせを行うため、第１又は第２の構造体にデバイスが形成された場合でも、デバイスへのダメージがない点で好適である。
〈第１の実施の形態〉
第１の実施の形態では、上述のセルフアライメント工法を、光学装置の一例である面発光レーザ装置に適用する例を示す。なお、面発光レーザ装置１において、面発光レーザアレイ基板１０が上述の第１の構造体に相当し、マイクロレンズアレイ基板２０が上述の第２の構造体に相当する。
［面発光レーザ装置の構造］
図６は、第１の実施の形態に係る面発光レーザ装置の主要部分を例示する断面図である。図７は、第１の実施の形態に係る面発光レーザアレイ基板を例示する図であり、図７（ａ）は平面図、図７（ｂ）は図７（ａ）のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。図８は、第１の実施の形態に係るマイクロレンズアレイ基板を例示する図であり、図８（ａ）は底面図、図８（ｂ）は図８（ａ）のＤ−Ｄ線に沿う断面図である。
図６に示すように、面発光レーザ装置１は、大略すると、面発光レーザアレイ基板１０と、マイクロレンズアレイ基板２０と、接合部３０とを有する。マイクロレンズアレイ基板２０は、接合部３０を介して、面発光レーザアレイ基板１０に実装されている。又、面発光レーザアレイ基板１０は、例えば、ヒートシンクの表面に実装することができる。なお、図６において、便宜上、面発光レーザアレイ基板１０については図７（ｂ）に相当する断面を、マイクロレンズアレイ基板２０については図８（ｂ）に相当する断面を示している。
図７に示すように、面発光レーザアレイ基板１０において、ｎ型ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）等からなる半導体基板１１の一方の面１１ａ（上面）の略中央部には面発光レーザアレイ１２が形成されている。面発光レーザアレイ１２は、メサ構造からなる単位素子である面発光レーザが複数個アレイ状に１次元又は２次元に配列されたものである。半導体基板１１の平面形状は、例えば、四角形である。面発光レーザは、例えば、半導体基板１１に対し垂直方向（Ｚ方向）に光を出射するＶＣＳＥＬ（Vertical Cavity Surface Emitting Laser）である。
面発光レーザアレイ基板１０において、半導体基板１１の一方の面１１ａには、面発光レーザアレイ１２を構成する単位素子である各面発光レーザのアノード電極を延伸したアノード電極１３が形成されている。又、半導体基板１１の他方の面１１ｂ（下面）には、カソード電極が形成されている。
又、半導体基板１１の一方の面１１ａの例えば四隅には、接着固定領域１４が形成されている。接着固定領域１４の平面形状は、例えば、額縁状とすることができる。接着固定領域１４は、例えば、金（Ａｕ）により形成することができる。接着固定領域１４は、例えば、半導体基板１１の一方の面１１ａ側から順にチタン（Ｔｉ）／白金（Ｐｔ）／金（Ａｕ）を積層した積層膜から形成してもよい。但し、接着固定領域１４は、半導体基板１１を構成する材料（例えば、ガリウムヒ素）よりもバンプ１５に対して濡れやすい材料であれば、上記以外の材料から形成してもよい。
なお、半導体基板１１は導電率が低いので、半導体基板１１の一方の面１１ａに互いに離間して形成されているアノード電極１３と接着固定領域１４とは電気的に絶縁されている。アノード電極１３と接着固定領域１４とをより確実に絶縁したい場合には、半導体基板１１の一方の面１１ａに絶縁膜を形成し、その上に接着固定領域１４を形成してもよい。又、アノード電極１３と接着固定領域１４とを離間して形成することにより、接着固定領域１４上にはんだ材料でバンプ１５を形成する際に、アノード電極１３にはんだが濡れ拡がることを防止できる。
接着固定領域１４上には、バンプ１５が形成されている。バンプ１５の中央には開口部１５ｘが設けられており、バンプ１５によって囲まれた部分は枡状の凹部となっている。バンプ１５の断面形状は、例えば、離間して配置された２つの部分円とすることができる。バンプ１５は、例えば、ＡｕＳｎ等のはんだ材料から形成することができる。このように、面発光レーザアレイ基板１０には、凸形状の部分であるバンプ１５に囲まれた凹形状の嵌合部が形成されている。
図８に示すように、マイクロレンズアレイ基板２０において、合成石英等からなる透明基板２１にはマイクロレンズアレイ２２が形成されている。マイクロレンズアレイ２２を構成する各マイクロレンズは、面発光レーザアレイ１２を構成する単位素子である各面発光レーザに対応する位置に配されている。すなわち、光学部材である各マイクロレンズは、半導体素子である各面発光レーザから射出される光の光路上に配置されている。各面発光レーザの出射光は対応するマイクロレンズに入射して略平行光とされる。
透明基板２１の面発光レーザアレイ基板１０と対向する面である対向面２１ａの例えば四隅には、面発光レーザアレイ基板１０からの距離を規定するための橋脚部２３が、透明基板２１から延伸して形成されている。橋脚部２３の底面には接着固定領域２４が形成されている。なお、各接着固定領域２４は、各接着固定領域１４に対向する位置に形成されていれば、必ずしも橋脚部２３の底面の全面に形成されていなくてもよい。
接着固定領域２４の平面形状は、例えば、円形状とすることができる。接着固定領域２４は、例えば、接着固定領域１４と同様の材料から形成することができる。但し、接着固定領域２４は、橋脚部２３を構成する材料（透明基板２１を構成する材料と同じ）よりもバンプ２５に対して濡れやすい材料であれば、上記以外の材料から形成してもよい。
接着固定領域２４上には、バンプ２５が形成されている。バンプ２５の断面は、部分円を有する形状とすることができる。バンプ２５は、半球状であってもよい。バンプ２５は、例えば、ＡｕＳｎ等のはんだ材料から形成することができる。このように、マイクロレンズアレイ基板２０には、凸部であるバンプ２５からなる嵌合部が形成されている。
なお、図６及び図８の例では、透明基板２１の対向面２１ａ（橋脚部２３が形成されている面）にマイクロレンズアレイ２２を形成しているが、マイクロレンズアレイ２２は必ずしも対向面２１ａに形成しなくてもよい。例えば、透明基板２１の対向面２１ａとは反対側の面にマイクロレンズアレイ２２を形成してもよい。
図６に戻り、面発光レーザアレイ基板１０のバンプ１５と、それに対向するマイクロレンズアレイ基板２０のバンプ２５とは、接合部３０を介して接着されている。より詳しくは、凸部であるバンプ１５に囲まれた凹形状の嵌合部と、凸部であるバンプ２５からなる嵌合部の間の領域に、接合部３０が設けられている。そして、凸部であるバンプ１５に囲まれた凹形状の嵌合部が、凸部であるバンプ２５からなる嵌合部の少なくとも一部と嵌合した状態で、接合部３０を介して接着されている。接合部３０としては、例えば、紫外線硬化樹脂等を用いることができる。
断面視において、バンプ２５の頂点は、バンプ１５の開口部１５ｘ内に露出する半導体基板１１の一方の面１１ａに接触せず、かつ、バンプ２５は、バンプ１５を構成する２つの部分円に接触している。これにより、面発光レーザアレイ基板１０とマイクロレンズアレイ基板２０とを、高精度で位置合わせされた状態で接合部３０により固定することができる。
このように、面発光レーザ装置１は、凸部であるバンプ１５に囲まれた凹形状の嵌合部と、凸部であるバンプ２５からなる嵌合部とを嵌合させるセルフアライメント構造を採用している。その結果、面発光レーザアレイ基板１０とマイクロレンズアレイ基板２０とを、高精度で位置合わせした状態で固定することができる。
ここで、接着固定領域１４及び２４、バンプ１５及び２５の好適な数値の一例を示す。なお、数値例の説明に際しては適宜図５に示す符号を参照する。
接着固定領域１４の幅２ｃｄ＝２００（μｍ）、バンプ１５の断面の各部分円の高さｈｄ＝５０（μｍ）とし、接着固定領域２４の幅（径）２ｃｕ＝３００（μｍ）、バンプ２５の断面の部分円の高さｈｕ＝１００（μｍ）と設定する。これらの構造パラメータから、式（１）及び（２）を使って、夫々の仮想円の半径はｒｄ＝１２５（μｍ）、ｒｕ＝１６３（μｍ）と求まる。その結果、２つの仮想円の中心のＺ方向距離ｐはｐ＝２３８（μｍ）と求まる。又、式（３）からセルフアライメントの条件の閾値ｑ０は１６２（μｍ）と求まり、このときのＷは１２４（μｍ）と求まる。従って、セルフアライメント構造の一つの実現手段としては、Ｗを１２４（μｍ）未満に設定することができる。
次に、はんだによる凹凸構造を実現するために、各体積を試算する。凹凸構造は、例えば、その断面形状を半円と仮定して計算式により求めることができる。又、はんだ材料は、厚さ２５（μｍ）のはんだ箔を必要面積で切りだして供給することができる。マイクロレンズアレイ基板２０側のバンプ２５を形成するためのＡｕＳｎ箔の体積Ｖｕは４．０５５×１０６（μｍ３）と求めることができる。従って、厚さ２５（μｍ）で４００（μｍ）角のＡｕＳｎ箔を供給すればよい。
上記と同様にして、面発光レーザアレイ基板１０側のバンプ１５の体積Ｖｄは７．８５０×１０６（μｍ３）と求めることができる。従って、厚さ２５（μｍ）で５６０（μｍ）角のＡｕＳｎ箔を供給すればよい。
［面発光レーザ装置の製造方法］
図９及び図１０は、第１の実施の形態に係る面発光レーザ装置の製造工程を例示する図である。まず、図７を参照して説明した面発光レーザアレイ基板１０を作製する。具体的には、半導体基板１１を準備し、半導体基板１１の一方の面１１ａの略中央部に面発光レーザアレイ１２を形成し、更に半導体基板１１の一方の面１１ａの四隅に金属パターンからなる複数の接着固定領域１４を形成する。
面発光レーザアレイ１２を形成するには、例えば、半導体基板１１の一方の面１１ａに、下部ＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector）反射鏡、下部スペーサ層、多重量子井戸活性層、上部スペーサ層、上部ＤＢＲ反射鏡、コンタクト層等を順次エピタキシャル成長等により積層形成する。そして、積層形成した所定の領域の半導体層を半導体基板１１の一方の面１１ａに対し垂直方向にエッチングすることによりメサ構造を形成し、メサ構造の側面とエッチングされた領域に絶縁体膜を形成する。これにより、メサ構造の上面に開口している出射面よりＺ方向にレーザ光を発する面発光レーザアレイ１２が形成される。
接着固定領域１４は、例えば、半導体基板１１の一方の面１１ａに真空蒸着又はＥＢ（Electron Beam）蒸着等により金（Ａｕ）等を成膜することで形成できる。接着固定領域１４は、例えば、半導体基板１１の一方の面１１ａ側から順にチタン（Ｔｉ）／白金（Ｐｔ）／金（Ａｕ）を真空蒸着又はＥＢ（Electron Beam）蒸着等により積層して形成してもよい。但し、接着固定領域１４の最表面を構成する金属材料は金に限定されることはなく、半田が濡れる各種の材料を利用することができる。なお、接着固定領域１４を構成する金属パターンをアノード電極１３と共にフォトリソグラフィ法で形成することにより、位置精度を向上できる。
前述の好適な数値の一例に対応させる場合は、接着固定領域１４として、外形５２４（μｍ）角、開口部１５ｘの幅Ｗ＝１２４（μｍ）角の金属パターンを形成する。そして、夫々の接着固定領域１４上に先に計算により求めた厚さ２５（μｍ）で５６０（μｍ）角のＡｕＳｎ箔を配置し、３００（℃）程度まで加熱して、嵌合構造の断面において２つの部分円を有するバンプ１５を形成する。ＡｕＳｎ箔を加熱する際には、酸素濃度をできるだけ下げることが重要であるため、窒素雰囲気中で加熱することが好ましい。
次に、図８を参照して説明したマイクロレンズアレイ基板２０を作製する。マイクロレンズアレイ２２及び橋脚部２３は、例えば、石英を用いてフォトリソグラフィとエッチングを組み合わせた周知の方法により形成することができる。又、接着固定領域２４は、接着固定領域１４と同様の材料及び方法により形成することができる。
前述の好適な数値の一例に対応させる場合は、接着固定領域２４として、φ３００（μｍ）の金属パターンを形成する。そして、夫々の接着固定領域２４上に先に計算により求めた厚さ２５（μｍ）で４００（μｍ）角のＡｕＳｎ箔を配置して、３００（℃）程度まで加熱して、断面が部分円を有する形状の（例えば、半球状の）バンプ２５を形成する。ＡｕＳｎ箔を加熱する際には、酸素濃度をできるだけ下げることが重要であるため、窒素雰囲気中で加熱することが好ましい。
次に、図９（ａ）に示すように、面発光レーザアレイ基板１０をマウントするヒートシンク基板５０を用意する。ヒートシンク基板５０は絶縁性であり、表面には面発光レーザアレイ基板１０のカソード電極をマウントするための配線パターン５１とアノード電極１３をワイヤボンディングするための配線パターン５２が形成されている。又、配線パターン５１には電流端子５３が接続され、配線パターン５２には電流端子５４が接続されている。配線パターン５１及び５２は、例えば、金（Ａｕ）等から形成することができる。又、電流端子５３及び５４は、例えば、銅（Ｃｕ）等から形成することができる。なお、電流端子５３及び５４は、後工程で形成しても構わない。
次に、図９（ｂ）に示すように、ヒートシンク基板５０の配線パターン５１に、接着固定領域１４上にバンプ１５が形成された面発光レーザアレイ基板１０をダイボンド剤により固着（ダイボンド）する。そして、ダイボンドした面発光レーザアレイ基板１０のアノード電極１３とヒートシンク基板５０の配線パターン５２とを金属線５５を用いて接続（ワイヤボンディング）する。金属線５５としては、例えば、金線や銅線等を用いることができる。
次に、図１０（ａ）に示すように、マイクロレンズアレイ基板２０を面発光レーザアレイ基板１０に実装する。まず、面発光レーザアレイ基板１０の開口部１５ｘに、固定用の接合部３０として紫外線硬化樹脂を適量塗布する。但し、紫外線硬化樹脂は、面発光レーザアレイ基板１０側とマイクロレンズアレイ基板２０側の両方に塗布してもよい。或いは、この工程では紫外線硬化樹脂を塗布せず、マイクロレンズアレイ基板２０のセルフアライメント後に、面発光レーザアレイ基板１０とマイクロレンズアレイ基板２０との間に塗布してもよい。
このように最終固定を紫外線硬化樹脂で行う場合には、紫外線硬化樹脂を塗布した場合の濡れ拡がりを抑えることが必要である。本実施の形態では、凸部であるバンプ１５に囲まれた開口部１５ｘを有する凹形状の嵌合部が形成されているから、開口部１５ｘ内に紫外線硬化樹脂を表面張力で保持することが可能となり、紫外線硬化樹脂の濡れ拡がりを抑えることができる。
次に、マイクロレンズアレイ基板２０を、例えばダイボンダーのコレットで吸着して空中で保持する。そして、マイクロレンズアレイ基板２０を空中で位置調整して、マイクロレンズアレイ基板２０のバンプ２５が面発光レーザアレイ基板１０のバンプ１５と対向する位置にくるように仮位置合わせを行ない、適性加重を加えてバンプ１５とバンプ２５とを接触させる。
次の瞬間、図１０（ｂ）に示すように、マイクロレンズアレイ基板２０と面発光レーザアレイ基板１０との間に位置ずれが生じていても、加えた加重により、凸部であるバンプ２５は、凸部であるバンプ１５に囲まれた凹形状の嵌合部の表面を滑り落ちる。これにより、マイクロレンズアレイ基板２０と面発光レーザアレイ基板１０とが位置合わせされる。位置合わせ後、ダイボンダーのコレット等でマイクロレンズアレイ基板２０を押さえた状態で紫外線を照射し、紫外線硬化樹脂を硬化させて接合部３０を形成する。これにより、面発光レーザアレイ基板１０に対するマイクロレンズアレイ基板２０のセルフアライメントが終了する。
このように、本実施の形態では、凸部であるバンプ２５からなる嵌合部と、凸部であるバンプ１５に囲まれた凹形状の嵌合部とを嵌合させることにより、面発光レーザアレイ基板１０に対してマイクロレンズアレイ基板２０をセルフアライメントする。
この方法では、はんだの表面張力と供給量をコントロールするだけで極めて高精度の嵌合構造を形成することが可能であり、その結果、製造コストが安く、信頼性の高い面発光レーザ装置１を実現することができる。又、特に凹形状の嵌合部を形成する際に面発光レーザアレイ基板１０を削る必要がないため、面発光レーザアレイ基板１０の面発光レーザアレイ１２等にダメージを与えることなく嵌合構造を形成できる点でも好適である。
又、面発光レーザアレイ基板１０とマイクロレンズアレイ基板２０とが高精度で位置合わせされるため、面発光レーザアレイ１２を構成する各面発光レーザが射出するレーザ光は、マイクロレンズアレイ２２を構成する各マイクロレンズに確実に入射して集光される。その結果、面発光レーザ装置１の高出力化を達成できる。
〈第２の実施の形態〉
第２の実施の形態では、第１の実施の形態とは異なる嵌合構造の例を示す。なお、第２の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。
図１１は、第２の実施の形態に係る面発光レーザ装置の主要部分を例示する断面図である。図１２は、図１１の面発光レーザアレイ基板の接着固定領域近傍を例示する図であり、図１２（ａ）は部分平面図、図１２（ｂ）は図１２（ａ）のＥ−Ｅ線に沿う部分断面図である。図１３は、図１１のマイクロレンズアレイ基板の接着固定領域近傍を例示する図であり、図１３（ａ）は部分底面図、図１３（ｂ）は図１３（ａ）のＦ−Ｆ線に沿う部分断面図である。
図１１〜図１３に示すように、面発光レーザ装置１Ａは、面発光レーザアレイ基板１０が面発光レーザアレイ基板１０Ａに、マイクロレンズアレイ基板２０がマイクロレンズアレイ基板２０Ａに置換された点が面発光レーザ装置１（図６等参照）と相違する。
面発光レーザアレイ基板１０Ａの半導体基板１１の一方の面１１ａの四隅には、面発光レーザアレイ１２を構成する半導体層により枡状の段部１６が形成されている。そして、夫々の段部１６及びその周囲を覆うように、金属パターンからなる接着固定領域１４Ａが形成されている。
接着固定領域１４Ａは、段部１６に対応する形状の突起部１４１と、突起部１４１の両側に形成された周辺部１４２とを備えている。突起部１４１上にはバンプ１５が形成されている。接着固定領域１４Ａは、例えば、接着固定領域１４と同様の材料から形成することができる。このように、面発光レーザアレイ基板１０Ａには、段部１６及び突起部１４１の上に、凸部であるバンプ１５に囲まれた凹形状の嵌合部が形成されている。
マイクロレンズアレイ基板２０Ａの橋脚部２３の底面には、マイクロレンズアレイ基板２０Ａと同一の材料により、円柱状の段部２６が形成されている。そして、夫々の段部２６及びその周囲を覆うように、金属パターンからなる接着固定領域２４Ａが形成されている。
接着固定領域２４Ａは、段部２６に対応する形状の突起部２４１と、突起部２４１の周囲に形成された周辺部２４２とを備えている。突起部２４１上にはバンプ２５が形成されている。接着固定領域２４Ａは、例えば、接着固定領域２４と同様の材料から形成することができる。このように、マイクロレンズアレイ基板２０Ａには、段部２６及び突起部２４１の上に、凸部であるバンプ２５からなる嵌合部が形成されている。
面発光レーザアレイ基板１０Ａのバンプ１５と、それに対向するマイクロレンズアレイ基板２０Ａのバンプ２５とは、第１の実施の形態と同様に接合部３０を介して接着されている。
面発光レーザアレイ基板１０Ａの段部１６は、面発光レーザアレイ１２のメサ構造をエッチングにより形成する工程においてメサ構造と同時に形成することが可能である。そのため、面発光レーザアレイ基板１０Ａの面発光レーザアレイ１２にダメージを与えることなく、メサ構造（発光部）と最も高精度に段部１６を形成できる。段部１６を形成後、段部１６を覆うように金属パターンからなる接着固定領域１４Ａを形成する。段部１６に対応する形状に形成される接着固定領域１４Ａの突起部１４１も、メサ構造（発光部）と高精度の位置関係となる。
同様に、マイクロレンズアレイ基板２０Ａの段部２６は、マイクロレンズアレイ２２をエッチングにより形成する工程においてマイクロレンズアレイ２２と同時に形成することが可能である。そのため、マイクロレンズアレイ基板２０Ａのマイクロレンズアレイ２２にダメージを与えることなく、マイクロレンズアレイ２２と最も高精度に段部２６を形成できる。段部２６を形成後、段部２６を覆うように金属パターンからなる接着固定領域２４Ａを形成する。段部２６に対応する形状に形成される接着固定領域２４Ａの突起部２４１も、マイクロレンズアレイ２２と高精度の位置関係となる。
はんだバンプ１５を形成する工程では、溶けたはんだは突起部１４１と周辺部１４２との段差部で濡れ拡がりが抑えられ、突起部１４１の上面にのみはんだバンプ１５が形成される。同様に、はんだバンプ２５を形成する工程では、溶けたはんだは突起部２４１と周辺部２４２との段差部で濡れ拡がりが抑えられ、突起部２４１の下面にのみはんだバンプ２５が形成される。その結果、面発光レーザアレイ基板１０Ａとマイクロレンズアレイ基板２０Ａとを高精度で位置合わせすることができる。
〈第３の実施の形態〉
第３の実施の形態では、第１の実施の形態とは異なる嵌合構造の他の例を示す。なお、第３の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。
図１４は、第３の実施の形態に係る面発光レーザ装置の主要部分を例示する断面図である。図１４に示すように、面発光レーザ装置１Ｂは、マイクロレンズアレイ基板２０がマイクロレンズアレイ基板２０Ｂに置換された点が面発光レーザ装置１（図６等参照）と相違する。
マイクロレンズアレイ基板２０Ｂの橋脚部２３の底面には、マイクロレンズアレイ基板２０Ｂと同一の材料により、突起部２７が形成されている。突起部２７の断面は、部分円を有する形状とすることができる。突起部２７は、半球状であってもよい。
突起部２７は、接着固定領域及びバンプの機能を兼ね備えているため、マイクロレンズアレイ基板２０Ｂには接着固定領域及びバンプは形成されていない。つまり、突起部２７自体が嵌合部である。このように、マイクロレンズアレイ基板２０Ｂには、突起部２７からなる嵌合部が形成されている。
面発光レーザアレイ基板１０のバンプ１５と、それに対向するマイクロレンズアレイ基板２０Ｂの突起部２７とは、第１の実施の形態と同様に接合部３０を介して接着されている。
マイクロレンズアレイ基板２０Ｂの突起部２７は、マイクロレンズアレイ２２をエッチングにより形成する工程においてマイクロレンズアレイ２２と同時に形成することが可能である。そのため、マイクロレンズアレイ基板２０Ｂのマイクロレンズアレイ２２にダメージを与えることなく、マイクロレンズアレイ２２と最も高精度に突起部２７を形成できる。その結果、面発光レーザアレイ基板１０とマイクロレンズアレイ基板２０Ｂとを高精度で位置合わせすることができる。
〈第４の実施の形態〉
第４の実施の形態では、第１の実施の形態とは異なる接着固定領域の例を示す。なお、第４の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。
図１５は、第４の実施の形態に係る面発光レーザ装置の接着固定領域の近傍を例示する部分平面図である。なお、第４の実施の形態に係る面発光レーザ装置の主要部分の断面図は図６と同様であるため、図示を省略する。
図１５に示すように、面発光レーザ装置１Ｃは、接着固定領域１４が接着固定領域１４Ｃに置換された点が面発光レーザ装置１（図６等参照）と相違する。
接着固定領域１４Ｃは、例えば、接着固定領域１４と同様の材料から形成することができる。平面視において、接着固定領域１４Ｃには、半導体基板１１の一方の面１１ａを露出する間隙部１９が設けられている。
接着固定領域１４Ｃ上には図６等と同様にバンプ１５が形成されているが、間隙部１９上にはバンプ１５は形成されていない。バンプ１５の中央には図６等と同様に開口部１５ｘが設けられており、バンプ１５によって囲まれた部分は枡状の凹部となっている。開口部１５ｘの一部は、バンプ１５に挟まれた間隙部１９を介して、バンプ１５が形成される部分の外側の領域と接続されている。
このように、接着固定領域１４Ｃに間隙部１９を設けることにより、面発光レーザアレイ基板とマイクロレンズアレイ基板とを紫外線硬化樹脂からなる接合部３０で固定する際に、過剰な紫外線硬化樹脂を間隙部１９から吐き出すことができる。そのため、面発光レーザアレイ基板とマイクロレンズアレイ基板とを確実に密着させることが可能となる。
〈第５の実施の形態〉
第５の実施の形態では、第１の実施の形態とは異なる嵌合構造の更に他の例を示す。なお、第５の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。
図１６は、第５の実施の形態に係る面発光レーザ装置の主要部分を例示する断面図であり、図１６（ａ）は面発光レーザ装置全体の断面図、図１６（ｂ）は面発光レーザ装置の嵌合構造近傍の部分断面図である。
面発光レーザ装置１Ｄは、面発光レーザアレイ基板１０が面発光レーザアレイ基板１０Ｄに、マイクロレンズアレイ基板２０がマイクロレンズアレイ基板２０Ｄに置換された点が面発光レーザ装置１（図６等参照）と相違する。
面発光レーザアレイ基板１０Ｄの半導体基板１１の一方の面１１ａの四隅には平面形状が円形状の接着固定領域１４Ｄが形成されている。そして、接着固定領域１４Ｄ上には、断面が部分円を有する形状の（例えば、半球状の）バンプ１８が形成されている。接着固定領域１４Ｄ及びバンプ１８は、例えば、接着固定領域１４及びバンプ１５と同様の材料から形成することができる。このように、面発光レーザアレイ基板１０Ｄには、凸部であるバンプ１８からなる嵌合部が形成されている。
マイクロレンズアレイ基板２０Ｄの橋脚部２３の底面には、椀状の窪み部２８が形成されている。窪み部２８は、接着固定領域及びバンプの機能を兼ね備えているため、マイクロレンズアレイ基板２０Ｄには接着固定領域及びバンプは形成されていない。つまり、窪み部２８自体が嵌合部である。このように、マイクロレンズアレイ基板２０Ｄには、窪み部２８からなる嵌合部が形成されている。
面発光レーザアレイ基板１０Ｄのバンプ１８と、それに対向するマイクロレンズアレイ基板２０Ｄの窪み部２８とは、第１の実施の形態と同様に接合部３０を介して接着されている。
なお、図１６（ｂ）に拡大して示したように、面発光レーザアレイ基板１０Ｄのバンプ１８と、マイクロレンズアレイ基板２０Ｄの窪み部２８とは、断面視において、２点で接触する構造とすることが好ましい。
マイクロレンズアレイ基板２０Ｄの窪み部２８は、マイクロレンズアレイ２２をエッチングにより形成する工程においてマイクロレンズアレイ２２と同時に形成することが可能である。そのため、マイクロレンズアレイ基板２０Ｄのマイクロレンズアレイ２２にダメージを与えることなく、マイクロレンズアレイ２２と最も高精度に窪み部２８を形成できる。その結果、面発光レーザアレイ基板１０Ｄとマイクロレンズアレイ基板２０Ｄとを高精度で位置合わせすることができる。
このように、凸形状の部分を含む嵌合部を面発光レーザアレイ基板側に設け、凹形状の部分を含む嵌合部をマイクロレンズアレイ基板側に設けてもよい。この場合も、凹形状の部分を含む嵌合部を面発光レーザアレイ基板側に設け、凸形状の部分を含む嵌合部をマイクロレンズアレイ基板側に設けた場合と同様の効果を奏する。
なお、マイクロレンズアレイ基板側に設ける凹形状の部分を含む嵌合部は、例えば、図７と同様に、接着固定領域上に形成された枡状のバンプとしてもよい。
〈第６の実施の形態〉
第６の実施の形態では、光学装置である面発光レーザ装置を用いたレーザ加工機の例を示す。なお、第６の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。
図１７は、第６の実施の形態に係るレーザ加工機の主要部分を例示する図である。図１７に示すように、レーザ加工機３００は、大略すると、光学装置３１０と、光学系３２０と、テーブル３３０と、テーブル駆動装置３４０と、操作パネル３５０と、制御装置３６０とを有する。テーブル３３０上には、加工する対象物Ｐが載置される。
光学装置３１０は、半導体素子として光を射出する発光素子（レーザ）を有する光学装置であり、制御装置３６０の指示に基づいてレーザ光Ｌを射出する。光学装置３１０は、面発光レーザ装置１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄの何れかを含む構成とすることができる。この場合、面発光レーザアレイ１２が射出するレーザ光がマイクロレンズアレイ２２により集光されて光学装置３１０からレーザ光Ｌとして射出される。
光学系３２０は、光学装置３１０から射出されたレーザ光Ｌの光路上に配置され、対象物Ｐに光を導光する。光学系３２０により、レーザ光Ｌは、テーブル３３０上に載置された対象物Ｐの表面近傍で集光される。テーブル駆動装置３４０は、制御装置３６０の指示に基づいて、テーブル３３０をＸ軸方向、Ｙ軸方向、及びＺ軸方向に移動させることができる。
操作パネル３５０は、作業者が各種設定を行うための複数のキー、及び各種情報を表示するための表示器を有している。制御装置３６０は、操作パネル３５０からの各種設定情報に基づいて、光学装置３１０及びテーブル駆動装置３４０を制御することができる。
レーザ加工機３００は、光学装置３１０として面発光レーザ装置１等を備えている。面発光レーザ装置１では、面発光レーザアレイ基板１０とマイクロレンズアレイ基板２０とがセルフアライメント工法により高精度で位置合わせされている。そのため、面発光レーザアレイ１２が射出するレーザ光はマイクロレンズアレイ２２に確実に入射して集光され、面発光レーザ装置１は高出力である。その結果、レーザ加工機３００は、加工処理（例えば、切断）を効率的に行うことができる。なお、レーザ加工機３００は、複数の光学装置３１０を有してもよい。
以上、好ましい実施の形態について詳説したが、上述した実施の形態に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態に種々の変形及び置換を加えることができる。
例えば、上記の実施の形態では、面発光レーザアレイ基板及びマイクロレンズアレイ基板を備えた面発光レーザ装置について説明したが、本発明は、面発光レーザ基板及びマイクロレンズ基板を備えた面発光レーザ装置にも適用可能である。すなわち、面発光レーザ装置において、面発光レーザ及びマイクロレンズは夫々１つでもよいし、夫々複数でもよい。
又、面発光レーザ装置１等の光源装置は、レーザ加工機以外のレーザ光を利用する光照射装置にも適用可能である。このような光照射装置としては、例えば、内燃機関内に集光するレーザ点火装置や、加熱対象物に集光するレーザアニール装置、スクリーン等に画像を表示する表示装置等を挙げることができる。
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ 面発光レーザ装置
１０、１０Ａ、１０Ｄ 面発光レーザアレイ基板
１１ 半導体基板
１１ａ 半導体基板の一方の面
１１ｂ 半導体基板の他方の面
１２ 面発光レーザアレイ
１３ アノード電極
１４、１４Ａ、１４Ｃ、１４Ｄ、２４、２４Ａ、１４０、２４０ 接着固定領域
１５、１８、２５、１５０、２５０ バンプ
１５ｘ、１５０ｘ 開口部
１６、２６、２７、１４１、２４１ 突起部
２０、２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｄ マイクロレンズアレイ基板
２１ 透明基板
２１ａ 対向面
２２ マイクロレンズアレイ
２３ 橋脚部
２８ 窪み部
３０ 接合部
５０ ヒートシンク基板
５１、５２ 配線パターン
５３、５４ 電流端子
５５ 金属線
１１０ 第１の構造体
１１０ａ 第１の構造体の一方の面
１４２、２４２ 周辺部
２１０ 第２の構造体
２１０ａ 第２の構造体の一方の面
３００ レーザ加工機
３１０ 光学装置
３２０ 光学系
３３０ テーブル
３４０ テーブル駆動装置
３５０ 操作パネル
３６０ 制御装置
特開２００７−１４２４２５号公報 特開２００４−２８８７１３号公報

Claims (11)

  1. 光を射出又は受光する半導体素子と、
    前記半導体素子から射出される光又は前記半導体素子に入射する光の光路上に配置される光学部材と、を備え、
    前記半導体素子は、前記光学部材と対向する領域に、凸形状の部分を含む第１の嵌合部を有し、
    前記光学部材は、前記凸形状の部分の少なくとも一部と嵌合する第２の嵌合部を有し、
    前記第１の嵌合部及び前記第２の嵌合部の間の領域に、前記半導体素子と前記光学部材とを接合する接合部を有する、光学装置。
  2. 前記第１の嵌合部及び前記第２の嵌合部の一方は、第１の凸部によって少なくとも一部が囲まれた凹部を有し、
    前記第１の嵌合部及び前記第２の嵌合部の他方は、前記第１の凸部と少なくとも一部が接する第２の凸部を有する、請求項１記載の光学装置。
  3. 前記第１の嵌合部が前記第１の凸部を有し、
    前記凸形状の部分は前記第１の凸部である、請求項２記載の光学装置。
  4. 前記第１の凸部及び第２の凸部の少なくとも一方は、金属材料で構成される、請求項２又は３記載の光学装置。
  5. 前記半導体素子の半導体層で形成された段部の上に前記第１の嵌合部が形成されている、請求項２乃至４の何れか一項記載の光学装置。
  6. 前記光学部材を構成する材料で形成された段部の上に前記第２の嵌合部が形成されている、請求項２乃至５の何れか一項記載の光学装置。
  7. 前記第２の嵌合部は、前記光学部材と同一の材料で構成される、請求項２乃至５の何れか一項記載の光学装置。
  8. 前記第１の凸部及び第２の凸部の少なくとも一方の断面は、円の一部の形状を有する、請求項２乃至７の何れか一項記載の光学装置。
  9. 前記凹部は、前記第１の凸部に囲まれた開口部を有し、
    前記開口部は、正ｎ角形（ｎ≧３，ｎは正の整数）又は円形である、請求項２乃至８の何れか一項記載の光学装置。
  10. 前記凹部は、前記第１の凸部に囲まれた開口部を有し、
    前記開口部の一部は、前記第１の凸部に挟まれた間隙部を介して、前記第１の凸部が形成される部分の外側の領域と接続されている、請求項２乃至９の何れか一項記載の光学装置。
  11. 請求項１乃至１０の何れか一項記載の光学装置であって、前記半導体素子が光を射出する発光素子である光学装置と、
    前記光学装置から射出された光の光路上に配置され、対象物に光を導光する光学系と、を含む光照射装置。
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