JP2962750B2 - レーザｃｖｄ法による光学素子製造におけるレーザビームの照射方法 - Google Patents
レーザｃｖｄ法による光学素子製造におけるレーザビームの照射方法Info
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- JP2962750B2 JP2962750B2 JP33857289A JP33857289A JP2962750B2 JP 2962750 B2 JP2962750 B2 JP 2962750B2 JP 33857289 A JP33857289 A JP 33857289A JP 33857289 A JP33857289 A JP 33857289A JP 2962750 B2 JP2962750 B2 JP 2962750B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、レーザCVD法による光学素子製造における
レーザビームの照射方法に関するものである。
レーザビームの照射方法に関するものである。
〔従来の技術〕 光源としてレーザ光源を用いるレーザCVD法は、各種
薄膜の空間選択形成を可能にし、レーザCVD法による誘
電体薄膜がマイクロレンズの製作に好適であることは知
られている。
薄膜の空間選択形成を可能にし、レーザCVD法による誘
電体薄膜がマイクロレンズの製作に好適であることは知
られている。
マイクロレンズは、LD,LED等の発光素子やCCD等の受
光素子の高密度化、小型化に追従しうるカップリングレ
ンズとしての需要が拡大している。
光素子の高密度化、小型化に追従しうるカップリングレ
ンズとしての需要が拡大している。
また、レーザCVD法において、レーザビームを絞り込
むことにより、レーザの波長オーダの微小領域に薄膜を
選択的に形成できる点が特徴と言える。そして、使用す
るレーザの短波長化によって、サブミクロンオーダの空
間選択形成ができる。
むことにより、レーザの波長オーダの微小領域に薄膜を
選択的に形成できる点が特徴と言える。そして、使用す
るレーザの短波長化によって、サブミクロンオーダの空
間選択形成ができる。
発明者は、比較的エネルギーの強いCO2レーザを光源
して、レーザCVD法によるマイクロレンズの作製，研究
開発を行っている。
して、レーザCVD法によるマイクロレンズの作製，研究
開発を行っている。
このレーザCVD法によるマイクロレンズの作製にあた
り、基板位置をCO2レーザの集光レンズの焦点位置に近
づけるに従い、照射面積は微小になる。そして、膜成長
は単位面積当たりの照射レーザ・パワーに依存する。よ
って、照射スポット径が、従来の0.1倍に縮小される
と、レーザ出力値の変動に対するパワー密度の変動は10
0倍の感度を持つこととなる。
り、基板位置をCO2レーザの集光レンズの焦点位置に近
づけるに従い、照射面積は微小になる。そして、膜成長
は単位面積当たりの照射レーザ・パワーに依存する。よ
って、照射スポット径が、従来の0.1倍に縮小される
と、レーザ出力値の変動に対するパワー密度の変動は10
0倍の感度を持つこととなる。
従来のレーザCVD法によるマイクロレンズの作製とし
ては、材料ガスをCVDセル内に導入する工程と共に、レ
ーザのパワー設定を行っている。そして、レーザのパワ
ー設定と、材料ガスのCVDセル内への導入が完了する
と、レーザ・シャッタが開かれ、CVDセル内に設置した
基板面ヘレーザ照射がなされる。
ては、材料ガスをCVDセル内に導入する工程と共に、レ
ーザのパワー設定を行っている。そして、レーザのパワ
ー設定と、材料ガスのCVDセル内への導入が完了する
と、レーザ・シャッタが開かれ、CVDセル内に設置した
基板面ヘレーザ照射がなされる。
このレーザ・シャッタを開いた際、ガス条件等に起因
して、レーザのパワーが初期設定値より10〜20％増加
し、レーザ・パワーが反応閾値を越えると、レーザビー
ムにより基板表面が削られて穴を生じ、基板面が損傷を
受けることを実験により確認した。
して、レーザのパワーが初期設定値より10〜20％増加
し、レーザ・パワーが反応閾値を越えると、レーザビー
ムにより基板表面が削られて穴を生じ、基板面が損傷を
受けることを実験により確認した。
第４図には、基板面に形成されたレンズ膜の測定結果
を示し、横軸に膜表面の長さ（μｍ），縦軸の膜の厚さ
（Å）をとっている。
を示し、横軸に膜表面の長さ（μｍ），縦軸の膜の厚さ
（Å）をとっている。
その結果、得られるレンズの中心部に窪んだ形状Ｈが
発生し、レンズとして性能に悪影響を与えている。
発生し、レンズとして性能に悪影響を与えている。
本発明は、レーザCVD法によるマイクロレンズの作製
に際して、特に、基板に対してレーザ径を絞り、単位面
積当たりの照射レーザ・パワーが大きい場合、前記の如
きレンズの中心部に生じる窪みを阻止する手段としての
レーザ照射方法を提供することを目的とするものであ
る。
に際して、特に、基板に対してレーザ径を絞り、単位面
積当たりの照射レーザ・パワーが大きい場合、前記の如
きレンズの中心部に生じる窪みを阻止する手段としての
レーザ照射方法を提供することを目的とするものであ
る。
本発明は、前記目的を達成するために、レーザCVD法
による光学素子製造工程のレーザ照射方法として、照射
レーザ出力の初期設定値を膜形成時の最適値の80％以下
に設定し、基板へ前記初期設定値の出力でレーザ照射開
始した後、膜形成最適値の出力に調整することを特徴と
するものであり、前記初期設定値を膜形成時の最適値の
70％以上で且つ80％以下に設定されることを特徴とする
ものである。
による光学素子製造工程のレーザ照射方法として、照射
レーザ出力の初期設定値を膜形成時の最適値の80％以下
に設定し、基板へ前記初期設定値の出力でレーザ照射開
始した後、膜形成最適値の出力に調整することを特徴と
するものであり、前記初期設定値を膜形成時の最適値の
70％以上で且つ80％以下に設定されることを特徴とする
ものである。
本発明の構成により、レーザ・パワーの初期値を反応
最適値に比べて所定量低く設定し、レーザ・シャッタの
オンの際に発生するオーバシュートを所定範囲内に抑
え、基板の損傷を避けることができ、マイクロレンズの
形状を良好にすることができる。
最適値に比べて所定量低く設定し、レーザ・シャッタの
オンの際に発生するオーバシュートを所定範囲内に抑
え、基板の損傷を避けることができ、マイクロレンズの
形状を良好にすることができる。
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
本発明において、レーザCVD法におけるマイクロレン
ズの作製に際して、前記の如きレンズの中心部に生じる
窪みの発生について、レーザ・シャッタのオン・オフに
起因するレーザ・パワーの変動値を実験により調べる
と、ガス条件，集光条件等によりレーザ・パワーは、レ
ーザ・シャッタ開放の際、初期設定値より10％から20％
増加することを確認した。例えば、レーザ・パワーの初
期値を反応最適値である0.45wに設定して、レーザ・シ
ャッタを開放すると、オーバシュートによりレーザ・パ
ワーが0.55wまで上昇する。このオーバシュートによる
レーザ・パワーの上昇はモニタとフィードバック回路に
より修正される。
ズの作製に際して、前記の如きレンズの中心部に生じる
窪みの発生について、レーザ・シャッタのオン・オフに
起因するレーザ・パワーの変動値を実験により調べる
と、ガス条件，集光条件等によりレーザ・パワーは、レ
ーザ・シャッタ開放の際、初期設定値より10％から20％
増加することを確認した。例えば、レーザ・パワーの初
期値を反応最適値である0.45wに設定して、レーザ・シ
ャッタを開放すると、オーバシュートによりレーザ・パ
ワーが0.55wまで上昇する。このオーバシュートによる
レーザ・パワーの上昇はモニタとフィードバック回路に
より修正される。
本発明では、レーザ・パワーの初期値を、反応最適値
の70％〜80％に設定することにより、レーザ・シャッタ
開放の際のオーバシュートに起因する基板損傷を防止す
ることができる。
の70％〜80％に設定することにより、レーザ・シャッタ
開放の際のオーバシュートに起因する基板損傷を防止す
ることができる。
反応最適値の80％を越える場合、ガスの条件によっ
て、前記オーバシュートが反応上限値を越え、基板の損
傷を招くことがある。
て、前記オーバシュートが反応上限値を越え、基板の損
傷を招くことがある。
実際には、第３図に示すレーザCVD法によるマイクロ
レンズの作製装置における、レーザ・パワーのモニタ出
力をフィードバックすることにより、オーバシュートを
補正することができるが、レーザ・アブレーションによ
る基板の切削速度は速く、微小時間のオーバシュートは
レンズ形状に影響を与えている。
レンズの作製装置における、レーザ・パワーのモニタ出
力をフィードバックすることにより、オーバシュートを
補正することができるが、レーザ・アブレーションによ
る基板の切削速度は速く、微小時間のオーバシュートは
レンズ形状に影響を与えている。
特に、集光レンズの焦点付近において基板照射を行う
際では、単位面積当たりのエネルギー密度はレーザ・パ
ワーの変動により大幅に変化し、レンズ形状に与える影
響も急激に大きくなる。
際では、単位面積当たりのエネルギー密度はレーザ・パ
ワーの変動により大幅に変化し、レンズ形状に与える影
響も急激に大きくなる。
したがって、レーザ・パワーのフィードバック補正を
行いつつ、前記の如き初期値の設定により基板損傷を防
止し、レンズ形状に対する悪影響を大幅に除くことがで
きる。
行いつつ、前記の如き初期値の設定により基板損傷を防
止し、レンズ形状に対する悪影響を大幅に除くことがで
きる。
初期値の下限を反応最適値の70％以下に設定しても、
基板を損傷することはないが、反応最適値との差が大き
くなるに従い、レーザ・パワーのフィードバックによっ
て、反応最適値に要する補正時間が増えることになり、
生産効率の点から好ましくない。
基板を損傷することはないが、反応最適値との差が大き
くなるに従い、レーザ・パワーのフィードバックによっ
て、反応最適値に要する補正時間が増えることになり、
生産効率の点から好ましくない。
第３図には、CO2レーザを用いたレーザCVDによりSi O
Nマイクロレンズを作製する装置の一例が示されてい
る。
Nマイクロレンズを作製する装置の一例が示されてい
る。
１はCO2レーザを用いるレーザ光源であり、２はハー
フミラー又はZn Se板、3,4は全反射ミラー、５はビーム
スプリッタ、６はレーザ・シャッタである。
フミラー又はZn Se板、3,4は全反射ミラー、５はビーム
スプリッタ、６はレーザ・シャッタである。
レーザ・シャッタ６を通過するレーザ光は、Zn Se集
光レンズ７により、CVDセル９のZn Se窓８を介してCVD
セル９内の基板ホルダー11に配置した石英基板10の表面
を照射する。
光レンズ７により、CVDセル９のZn Se窓８を介してCVD
セル９内の基板ホルダー11に配置した石英基板10の表面
を照射する。
CVDセル９には、一端にガス供給系、他端にガス排気
処理系が夫々設けられ、所定の材料ガスは適宜導入さ
れ、且つ排気処理される。材料ガスとして、例えば、Si
H4,NO,N2混合ガスが使用される。
処理系が夫々設けられ、所定の材料ガスは適宜導入さ
れ、且つ排気処理される。材料ガスとして、例えば、Si
H4,NO,N2混合ガスが使用される。
ビームスプリッタ５により反射されるビームはレーザ
・パワーモニタ12に導かれ、該レーザビームモニタ12に
フィードバック回路13が接続され、レーザ・パワー変動
の制御を行うことができる。
・パワーモニタ12に導かれ、該レーザビームモニタ12に
フィードバック回路13が接続され、レーザ・パワー変動
の制御を行うことができる。
14はアライメント用レーザ光源であり、He−Neレーザ
等の可視光レーザが用いられ、15は全反射ミラーであ
り、各々の光学素子のアライメント作業を容易に行うこ
とができる。
等の可視光レーザが用いられ、15は全反射ミラーであ
り、各々の光学素子のアライメント作業を容易に行うこ
とができる。
この装置において、まず、CVDセル９の基板ホルダー1
1に石英基板10を設置し、CVDセル９内の背圧をガス排気
処理系により４×10-3Torrに保った。
1に石英基板10を設置し、CVDセル９内の背圧をガス排気
処理系により４×10-3Torrに保った。
次に、材料ガスとしてガス供給系より、SiH4,NO,N2を
分圧比1:9:27とし、全圧4.4×104Paで封入した。
分圧比1:9:27とし、全圧4.4×104Paで封入した。
この時、第１図に示すように、レーザ・パワーの反応
最適値I1が0.63wであり、この反応最適値I1に対して25
％低い0.47wを初期値I0として設定した後、時間T0にお
いてレーザ・シャッタ６をオンしたところ、レーザ・パ
ワーは速やかに上昇し、反応最適値0.63wに達した。
最適値I1が0.63wであり、この反応最適値I1に対して25
％低い0.47wを初期値I0として設定した後、時間T0にお
いてレーザ・シャッタ６をオンしたところ、レーザ・パ
ワーは速やかに上昇し、反応最適値0.63wに達した。
約20分のレーザ照射により、石英基板10上に形成され
たSi ON膜の膜厚分布は、第２図に示されるように、膜
の中心部がえぐられることなく、良好な膜厚分布が得ら
れた。
たSi ON膜の膜厚分布は、第２図に示されるように、膜
の中心部がえぐられることなく、良好な膜厚分布が得ら
れた。
本発明の構成により、反応最適値の80％以下に初期値
を設定したため、レーザ・シャッタをオンした際のオー
バシュート量が反応閾値の上限内に留まることができ、
基板の損傷を防止し、マイクロレンズの形状が良好であ
り、歩留りを向上させる効果を有し、初期値を反応最適
値の70％以上に設定することで、レーザ・シャッタのオ
ン以降において、フィードバック補正によるレーザ・パ
ワーの反応最適値に達する補正所要時間を短縮すること
ができ、歩留り，再現性の点で優れた効果を有する。
を設定したため、レーザ・シャッタをオンした際のオー
バシュート量が反応閾値の上限内に留まることができ、
基板の損傷を防止し、マイクロレンズの形状が良好であ
り、歩留りを向上させる効果を有し、初期値を反応最適
値の70％以上に設定することで、レーザ・シャッタのオ
ン以降において、フィードバック補正によるレーザ・パ
ワーの反応最適値に達する補正所要時間を短縮すること
ができ、歩留り，再現性の点で優れた効果を有する。
第１図は本発明のレーザービームの照射方法を示すグラ
フであり、反応最適値I1,初期値I0,レーザ・シャッタの
オン位置T0との関連を示す、 第２図は本発明の照射方法により形成されたマイクロレ
ンズの形状を示すグラフ、 第３図は本発明のレーザービームの照射方法を適用でき
る装置の一実施例を示す概略説明図、 第４図は従来の照射方法により形成されたマイクロレン
ズの形状を示すグラフである。 １……レーザ光源、５……ビームスプリッタ、６……レ
ーザ・シャッタ、７……集光レンズ、９……反応セル、
10……基板、12……モニタ、13……フィードバック回
路、I1……反応最適値、I0……初期値、T0……レーザ・
シャッタの開放時。
フであり、反応最適値I1,初期値I0,レーザ・シャッタの
オン位置T0との関連を示す、 第２図は本発明の照射方法により形成されたマイクロレ
ンズの形状を示すグラフ、 第３図は本発明のレーザービームの照射方法を適用でき
る装置の一実施例を示す概略説明図、 第４図は従来の照射方法により形成されたマイクロレン
ズの形状を示すグラフである。 １……レーザ光源、５……ビームスプリッタ、６……レ
ーザ・シャッタ、７……集光レンズ、９……反応セル、
10……基板、12……モニタ、13……フィードバック回
路、I1……反応最適値、I0……初期値、T0……レーザ・
シャッタの開放時。
Claims (2)
- 【請求項１】照射レーザ出力の初期設定値を膜形成時の
最適値の80％以下に設定し、基板へ前記初期設定値の出
力でレーザ照射開始した後、膜形成最適値の出力に調整
することを特徴とするレーザCVD法による光学素子製造
工程のレーザ照射方法。 - 【請求項２】前記初期設定値を膜形成時の最適値の70％
以上で且つ80％以下に設定されることを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載のレーザCVD法による光学素子製
造工程のレーザ照射方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33857289A JP2962750B2 (ja) | 1989-12-28 | 1989-12-28 | レーザｃｖｄ法による光学素子製造におけるレーザビームの照射方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33857289A JP2962750B2 (ja) | 1989-12-28 | 1989-12-28 | レーザｃｖｄ法による光学素子製造におけるレーザビームの照射方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03200151A JPH03200151A (ja) | 1991-09-02 |
| JP2962750B2 true JP2962750B2 (ja) | 1999-10-12 |
Family
ID=18319436
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33857289A Expired - Fee Related JP2962750B2 (ja) | 1989-12-28 | 1989-12-28 | レーザｃｖｄ法による光学素子製造におけるレーザビームの照射方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2962750B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2021067357A1 (en) | 2019-10-01 | 2021-04-08 | Hong Kong Beida Jade Bird Display Limited | Systems and fabrication methods for display panels with integrated micro-lens array |
| TW202228111A (zh) | 2020-06-03 | 2022-07-16 | 中國大陸商上海顯耀顯示科技有限公司 | 用於具有水平光發射的多色ｌｅｄ像素單元的系統及方法 |
-
1989
- 1989-12-28 JP JP33857289A patent/JP2962750B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03200151A (ja) | 1991-09-02 |
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