JP3081284B2 - マイクロレンズの製造方法 - Google Patents

マイクロレンズの製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、特に、光通信システム
や光情報処理等の微小光学素子の分野に有用なマイクロ
レンズの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来におけるマイクロレンズの製造方法
としては、例えば、図4に示すような方法がある。この
方法は、まず、基板1上に感光性樹脂2を塗布し
(a)、次に、その感光性樹脂2の上部にマスク3を配
置させた状態で選択的な光照射を行うことにより感光性
樹脂2の一部を多量化(球面状の突起部を形成)させ、
これにより未露光部から露光部へのモノマーの流入を引
き起こしてその露光部を球面化する(b)。次に、マス
ク3を取り除いて全面に渡って照射を行うことにより樹
脂を硬化、安定化させ、これによりマイクロレンズ4を
作製する(c)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】光情報処理や光通信な
どの光学素子としてマイクロレンズを用いる場合、低収
差のレンズが望まれている。しかし、図4に示したよう
な製造方法により作製されるマイクロレンズにおいて
は、収差等の光学特性の向上にはその表面形状の高精度
な制御が必要であり、その製造上、量産性等に問題が残
る。また、各レンズ間は光学的に分離されておらず、迷
光などによる光学特性の劣化などの問題がある。
【0004】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明で
は、透明基板上に感光性樹脂からなる膜を形成し、この
膜の上部にマスクを配置させ選択的な光照射を行うこと
により前記感光性樹脂の一部を多量化させた後、全面に
渡って光照射を行い前記感光性樹脂を硬化安定化させる
ことによりマイクロレンズを作製するマイクロレンズの
製造方法において、前記感光性樹脂の屈折率をn 1
し、前記透明基板の屈折率をn 2 とした時、n 1 <n 2
関係を満たすようにすると共に、少なくとも一方の前記
透明基板の表面上に開口部を有する遮光膜を形成し、こ
の遮光膜の前記開口部を介して前記透明基板の面上のエ
ッチングを行うことにより前記開口部と精度良く配置さ
れた所望の凹面形状の孔を形成した前記透明基板を用い
て両凸レンズを形成するようにした
【0005】
【0006】請求項記載の発明では、請求項1記載の
発明において、遮光膜を介して選択露光するようにし
た。
【0007】請求項記載の発明では、請求項1記載の
発明において、蒸着法、又は、スパッタ法、又は、CV
D法の薄膜形成法を用いて遮光膜を形成し、フォトリソ
グラフィ法を用いて開口パターンを有するマスクを介し
てエッチングを行うことにより前記遮光膜上に開口部を
形成した。
【0008】請求項記載の発明では、請求項1記載の
発明において、機械加工法又はフォトリソグラフィ法を
用いて開口パターンを有するマスクを介してエッチング
を行うことにより、若しくは、レーザ光による物理加工
法を用いてエッチングを行うことにより、所望の凹面形
状の孔の形成された透明基板を作製した。
【0009】
【作用】請求項1記載の発明においては、マイクロレン
ズに光硬化性樹脂を利用することにより生産性に優れた
低収差のマクイロレンズを遮光膜を有する構造で容易に
作製することが可能であり、又、樹脂とレンズとの間の
屈折率の関係から、凹レンズ的な機能を付与することが
可能となる。
【0010】
【0011】請求項記載の発明においては、光学マス
クが不要となる。
【0012】請求項記載の発明においては、生産性よ
く2次元アレイ状に高精度に開口部の位置合わせされた
遮光膜を形成することが可能となる。
【0013】請求項記載の発明においては、透明基板
を一括して容易に加工することが可能となる。
【0014】
【実施例】本発明の一実施例を図1ないし図3に基づい
て説明する。図2は、図1の作製方法により得られたマ
イクロレンズの外観構成を示すものである。この場合、
マイクロレンズは、透明基板5の少なくとも一方の面上
に開口部を有する遮光膜6を形成し、この遮光膜6の前
記開口部を介して、前記透明基板5の面上のエッチング
を行うことにより前記開口部と精度良く配置された所望
の凹面形状の孔7を形成した後、感光性樹脂の膜を形成
して、光学マスク若しくは遮光膜6を介して選択的な光
照射を行うことにより前記感光性膜の一部を多量化され
た後、全面を照射して前記感光性樹脂を硬化、安定化さ
せることによりマイクロレンズ8を作製するようにした
ものである。
【0015】そこで、今、図1に基づいてマイクロレン
ズ8の作製方法を説明する。まず、透明基板5としては
ガラス基板(例えば、石英ガラス、BK7などの光学ガ
ラス)を用い、蒸着等の通常の薄膜形成技術を用いてC
rなどの遮光膜6を形成した後、フォトレジスト9をス
ピンコートし、その後、図示しない開口パターンを有す
るマスクを介して露光、現像を行い、これによりそのフ
ォトレジスト9に円形の開口パターン9aを形成する
(a)。次に、その開口パターン9aを介して、所定の
時間エッチング液(例えば、熱燐酸)に接触させてエッ
チングを行うことにより遮光膜6上に円形の開口部6a
を得る(b)。次に、フォトレジスト9の剥離後、遮光
膜6を含む全面に渡って再びフォトレジスト10をスピ
ンコートした後、図示しないマスクを介して露光、現像
を行うことにより円形の開口パターン10aを形成し、
これによりエッチング用のマスクを得る(c)。次に、
その開口パターン10aを介して、透明基板5の面上を
所定の時間だけエッチング液(例えば、フッ酸やBHF
など)に接触させてエッチングを行うことにより、球面
状の孔7を形成する(d)。次に、フォトレジスト10
を剥離した後、感光性樹脂としての光硬化性樹脂11
(例えば、2P樹脂)を数十μm程度の厚さにコーティ
ングし、透明基板5の前面から図示しない円形の開口パ
ターンを有する光学マスクを介して、又は、透明基板5
の背面から高圧水銀ランプ12を用いて選択的に紫外線
を照射し、これにより光硬化性樹脂11の一部を多量化
させる(e)。この時、図示しない未露光部から露光部
へのモノマーの流入が起こり、これにより露光部が球面
化する。次に、基板前面側からランプ13を用いて全体
を照射して、光硬化性樹脂11を硬化、安定化させるこ
とにより、球面状をしたマイクロレンズ8を得ることが
できる(f)。なお、光硬化性樹脂11と透明基板5と
の密着性を良くするために、ガラスと密着性に優れた光
硬化性樹脂11のプレコート処理などを行って、生産性
やレンズの耐久性を向上させることも可能である。
【0016】このようにして作製されたマイクロレンズ
8は、図3に示すように、光硬化性樹脂11の屈折率を
1 とし、透明基板5の屈折率をn2 とした時、これら
がn1<n2の関係を満たすようにする。例えば、2P樹
脂の屈折率は1.48、BK7の屈折率は1.51、さ
らに、フリントガラスの屈折率は1.65となり、光線
14による樹脂との屈折率差を大きくすることが可能と
なる。このような屈折率の関係を保つようにすると、光
硬化性樹脂11と透明基板5との間の屈折率の関係か
ら、孔7の境界面Aは凹レンズ的な作用をするため、こ
れにより得られるマイクロレンズ8は凸レンズと凹レン
ズの複合レンズからなるアクロマティックレンズ的な構
成を有する低収差なレンズとなる。この場合、透明基板
5上に遮光膜6を有するため、レンズ間の余分な光の結
合を低減することが可能となる。さらに、マイクロレン
ズ8の光学特性は、凹面形状及び屈折率差、モノマー量
及び膜厚、露光時間などの作製条件により制御すること
が可能である。
【0017】なお、マクイロレンズの作製方法として
は、上述したような方法に限らず、他の種々の変形した
作製方法が可能である。例えば、フォトレジスト10の
開口パターンを工夫することにより、凹面形状の孔7を
非球面としてさらに光学特性を向上させたり、さらに、
透明基板5のもう一方の基板表面にも同様な方法を用い
てマイクロレンズを形成することによってさらに一段と
光学特性に自由度を与えることが可能となる。また、透
明基板5の凹面形状の孔7の形成方法も種々のものが可
能であり、例えば、機械加工法又はフォトリソグラフィ
法を用いて開口パターンを有するマスクを介してエッチ
ングを行うことにより、或いは、レーザ光による物理加
工法を用いてエッチングを行うことにより形成すること
ができる。
【0018】
【発明の効果】請求項1記載の発明は、透明基板上に感
光性樹脂からなる膜を形成し、この膜の上部にマスクを
配置させ選択的な光照射を行うことにより前記感光性樹
脂の一部を多量化させた後、全面に渡って光照射を行い
前記感光性樹脂を硬化安定化させることによりマイクロ
レンズを作製するマイクロレンズの製造方法において、
前記感光性樹脂の屈折率をn 1 とし、前記透明基板の屈
折率をn 2 とした時、n 1 <n 2 の関係を満たすようにす
ると共に、少なくとも一方の前記透明基板の表面上に開
口部を有する遮光膜を形成し、この遮光膜の前記開口部
を介して前記透明基板の面上のエッチングを行うことに
より前記開口部と精度良く配置された所望の凹面形状の
孔を形成した前記透明基板を用いて両凸レンズを形成す
るようにしたので、マイクロレンズに光硬化性樹脂を利
用することにより生産性に優れた低収差のマクイロレン
ズを遮光膜を有する構造で容易に作製することが可能と
なり、また、光硬化のため透明基板に種々の材料を用い
ることも可能となり、さらに、樹脂とレンズとの間の屈
折率の関係から、凹レンズ的な機能を付与することが可
能となるものである
【0019】
【0020】請求項記載の発明は、遮光膜を介して選
択露光するようにしたので、光学マスクが不要となり、
これにより作製工程を簡略化することが可能となるもの
である。
【0021】請求項記載の発明は、蒸着法、又は、ス
パッタ法、又は、CVD法の薄膜形成法を用いて遮光膜
を形成し、フォトリソグラフィ法を用いて開口パターン
を有するマスクを介してエッチングを行うことにより前
記遮光膜上に開口部を形成したので、生産性良く2次元
アレイ状に高精度に開口部の位置合わせされた遮光膜を
形成することが可能となるものである。
【0022】請求項記載の発明では、機械加工法又は
フォトリソグラフィ法を用いて開口パターンを有するマ
スクを介してエッチングを行うことにより、若しくは、
レーザ光による物理加工法を用いてエッチングを行うこ
とにより、所望の凹面形状の孔の形成された透明基板を
作製したので、透明基板を一括して容易に加工すること
が可能となり、これにより生産性良くレンズ基板を提供
することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明であるマイクロレンズの作製方法を示す
工程図である。
【図2】図1の作製方法により得られたマイクロレンズ
の外観構成を示す斜視図である。
【図3】マイクロレンズである光硬化性樹脂の屈折率と
透明基板の屈折率との関係を示す光路図である。
【図4】従来におけるマイクロレンズの作製方法を示す
工程図である。
【符号の説明】
5 透明基板 6 遮光膜 6a 開口部 7 孔 8 マイクロレンズ 11 感光性樹脂
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02B 3/00 B29C 39/02 B29L 11:00

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 透明基板上に感光性樹脂からなる膜を形
    成し、この膜の上部にマスクを配置させ選択的な光照射
    を行うことにより前記感光性樹脂の一部を多量化させた
    後、全面に渡って光照射を行い前記感光性樹脂を硬化安
    定化させることによりマイクロレンズを作製するマイク
    ロレンズの製造方法において、前記感光性樹脂の屈折率
    をn 1 とし、前記透明基板の屈折率をn 2 とした時、n 1
    <n 2 の関係を満たすようにすると共に、少なくとも一
    方の前記透明基板の表面上に開口部を有する遮光膜を形
    成し、この遮光膜の前記開口部を介して前記透明基板の
    面上のエッチングを行うことにより前記開口部と精度良
    く配置された所望の凹面形状の孔を形成した前記透明基
    板を用いて両凸レンズを形成するようにしたことを特徴
    とするマイクロレンズの製造方法。
  2. 【請求項2】 遮光膜を介して選択露光することを特徴
    とする請求項1記載のマイクロレンズの製造方法。
  3. 【請求項3】 蒸着法、又は、スパッタ法、又は、CV
    D法の薄膜形成法を用いて遮光膜を形成し、フォトリソ
    グラフィ法を用いて開口パターンを有するマスクを介し
    てエッチングを行うことにより前記遮光膜上に開口部を
    形成したことを特徴とする請求項1記載のマイクロレン
    ズの製造方法。
  4. 【請求項4】 機械加工法又はフォトリソグラフィ法を
    用いて開口パターンを有するマスクを介してエッチング
    を行うことにより、若しくは、レーザ光による物理加工
    法を用いてエッチングを行うことにより、所望の凹面形
    状の孔の形成された透明基板を作製したことを特徴する
    請求項1記載のマイクロレンズの製造方法。
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FR2737927B1 (fr) * 1995-08-17 1997-09-12 Commissariat Energie Atomique Procede et dispositif de formation de trous dans une couche de materiau photosensible, en particulier pour la fabrication de sources d'electrons
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