JP4241060B2 - Method for forming inclined surface of microlens array - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、マイクロレンズアレイにおいてレンズ形成面とは反対側の光入射面に反射戻り光抑制用の傾斜面を形成する方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、光ファイバからの射出光をコリメート(平行光化)するためのマイクロレンズアレイにおいてレンズ形成面とは反対側の光入射面に傾斜角が8度程度の傾斜面を設けて光入射面から光ファイバに反射戻り光が入射するのを抑制することが知られている。
【0003】
マイクロレンズアレイに傾斜面を形成する方法としては、一方の主面に多数のレンズが行列状に形成されたレンズ基板を例えば行毎にダイシングしてバー状のマイクロレンズアレイを形成した後、各バー状マイクロレンズアレイを他方の主面が所定の研磨角(傾斜角)となるように研磨治具に装着して研磨処理を行なう方法が使用されている。なお、「マイクロレンズ、反射防止、斜め」をキーワードとして特許及び実用新案の公開公報をサーチしたが、本願発明に近い技術はサーチできなかった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来技術によると、ウエハ状態のマイクロレンズアレイ(二次元マイクロレンズアレイ)をバー状のマイクロレンズアレイ(一次元マイクロレンズアレイ)にする必要があり、ウエハ状態のマイクロレンズアレイに対して直接的に反射戻り光抑制用の傾斜面を形成することができない。このため、バー状態でのハンドリングや研磨治具への着脱等により作業効率が低下するのを免れなかった。また、傾斜面の形成後にマイクロレンズアレイの両面に界面での反射を防止するための反射防止膜を形成することがあるが、このような反射防止膜形成処理をバー状のマイクロレンズアレイ毎に施すのも作業効率が良好でなかった。
【0005】
この発明の目的は、ウエハ状態でマイクロレンズアレイの光入射面に反射戻り光抑制用の傾斜面を効率良く形成することができる新規なマイクロレンズアレイの傾斜面形成法を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るマイクロレンズアレイの傾斜面形成法は、
長さ方向の一辺に沿って複数の傾斜面が鋸歯状に連なる金属製のバー並置板を薄膜プロセスにより複数枚作成する工程と、
前記複数枚のバー並置板を各傾斜面が上向きの状態でバー並置板の長さ方向に直交する方向に傾斜面位置が揃うように並べて保持する工程と、
前記複数枚のバー並置板を並べて保持した状態において位置が揃った1組の傾斜面毎に角柱状バーを配置して前記複数枚のバー並置板の上部に複数の角柱状バーを並置する工程と、
前記複数枚のバー並置板の上部に前記複数の角柱状バーを並置した状態において前記複数の角柱状バーを前記複数枚のバー並置板側とは反対側にて固定基板に接着して固定する工程と、
前記複数の角柱状バーを前記固定基板に固定した状態において前記複数枚のバー並置板の上部から分離することにより前記複数の角柱状バーが固定側とは反対側にて複数の傾斜面を鋸歯状に連ねた傾斜面連鎖パターンを露呈する状態にする工程と、
一方の主面に複数のレンズが形成されたレンズ基板において他方の主面に形成されたレプリカ材層に対して前記複数の角柱状バーの傾斜面連鎖パターンを複数の傾斜面が前記複数のレンズにそれぞれ対向するように転写する工程と、
前記レプリカ材層に転写された傾斜面連鎖パターンをエッチング処理により前記レンズ基板の他方の主面に転写して前記複数のレンズにそれぞれ対向するように複数の傾斜面を前記レンズ基板の他方の主面に形成する工程と
を含むものである。
【0007】
この発明のマイクロレンズアレイの傾斜面形成法によれば、薄膜プロセスにより複数枚のバー並置板を作成した後、複数枚のバー並置板を各傾斜面が上向きの状態で傾斜面位置が揃うように並べて保持する。このとき、保持手段としては、一方の主面に並置板挿入溝が並設された並置板保持具を用いると便利である。
【0008】
複数枚のバー並置板を並べて保持した状態において位置が揃った1組の傾斜面毎に角柱状バーを配置して複数枚のバー並置板の上部に複数の角柱状バーを並置する。複数の角柱状バーは、石英等からなる板材をダイシングするなどして簡単に作成できる。複数の角柱状バーを複数枚のバー並置板の上部に並置した状態において複数の角柱状バーをバー並置板側とは反対側で固定基板に接着して固定し、このような固定状態において複数の角柱状バーを複数枚のバー並置板の上部から分離する。この結果、固定基板に固定された状態の複数の角柱状バーは、固定側とは反対側にて複数の傾斜面を鋸歯状に連ねた傾斜面連鎖パターンを露呈する状態となる。
【0009】
この後、一方の主面に複数のレンズが形成されたレンズ基板において他方の主面に形成された樹脂等からなるレプリカ材層に複数の角柱状バーの傾斜面連鎖パターンを転写する。そして、レプリカ材層に転写された傾斜面連鎖パターンをレンズ基板の他方の主面にエッチング処理により転写して複数のレンズにそれぞれ対向するように複数の傾斜面を形成する。
【0010】
このように、この発明では、レンズ基板上のレプリカ材層に傾斜面連鎖パターンを転写し、レプリカ材層の傾斜面連鎖パターンをエッチング処理によりレンズ基板に転写するようにしたので、レンズ基板を分割することなくウエハ状態のままで効率的に傾斜面形成を行なうことができる。
【0011】
この発明のマイクロレンズアレイの傾斜面形成法において、前記レンズ基板の一方の主面には前記複数のレンズとして行列状配置のレンズが形成されており、前記レプリカ材層に前記複数の角柱状バーの傾斜面連鎖パターンを転写する工程では、複数の傾斜面が前記レンズ基板の複数のレンズ行(又はレンズ列)にそれぞれ対向するように転写を行ない、前記レプリカ材層の傾斜面連鎖パターンを前記レンズ基板の他方の主面に転写する工程では、前記レンズ基板の複数のレンズ行(又はレンズ列)にそれぞれ対向するように複数の傾斜面を形成してもよい。このようにすると、行列状配置(二次元配置)のレンズが形成されたレンズ基板を分割することなくウエハ状態のままで効率的に傾斜面形成を行なうことができる。
【0012】
【発明の実施の形態】
図1〜6は、この発明の一実施形態に係るマイクロレンズアレイの傾斜面形成法を示すもので、各々の図に対応する工程(1)〜(6)を順次に説明する。
【0013】
(1)メッキ処理等を含む薄膜プロセスによりNi−Fe合金からなるバー並置板12aを作成する。バー並置板の具体的な作成法については、図11〜16を参照して後述する。バー並置板12aは、一例として細長い長方形状のもので、長さ方向の一辺に沿って傾斜面R〜Rが鋸歯状に連なるように設けられている。バー並置板12aにおいて、長さAは60mm、厚さT(図7,15参照)は50〜100μm、傾斜面の傾斜角θは5〜15度(好ましくは8度)とすることができる。傾斜角θを有するバー並置板12aは、薄膜プロセスにおいて縮小投影露光装置を用いてレジストパターンを決定するため、縮小投影露光装置の精度に等しい0.1〜0.2μmの精度で形成することができる。
【0014】
図1の工程では、バー並置板12aと同様の構成を有するバー並置板12b,12c(図7参照)が薄膜プロセスにより作成される。この実施形態では、3枚のバー並置板12a〜12cを用いるが、バー並置板の使用枚数は、2枚でも、3枚以上でもよい。
【0015】
(2)次に、図7に示すような並置板保持具10において一方の主面に並設された並置板挿入溝10a,10b,10cにバー並置板12a,12b,12cを各傾斜面が上向きとなるようにそれぞれ挿入する。このとき、バー並置板12a〜12cは、バー並置板の長さ方向に直交する方向に傾斜面位置が揃うように並べて保持された状態となる。挿入溝10a,10b間の間隔及び挿入溝10b,10c間の間隔は、並置板12a〜12cが石英バーB〜Bを保持できるように石英バーの長さに対応して予め設定されている。
【0016】
石英バーB〜Bは、例えば石英板をダイシングするなどして作成されたもので、いずれも角柱状(長さ方向に直交する断面が四辺形状)のものである。B等の各石英バーにおいて、長さ方向に直交する断面の一辺の長さP及びその燐辺の長さQはそれぞれ1.2mm及び1.5mm、長さRは76mmとすることができる。
【0017】
図7に示すように並置板保持具10上に並列的に保持されたバー並置板12a〜12cの上部には、位置が揃った1組の傾斜面毎に石英バーを配置することにより石英バーB〜Bを並置する。図2に示す断面は、図7に示すバー並置板12aの長さ方向に沿い且つ傾斜面R〜Rを通るように切断したときの断面に相当する。並置板12aの上部において、石英バーB〜Bは、傾斜面R〜Rによりそれぞれ保持されており、並置板12b,12cにおいても同様にして石英バーB〜Bが保持される。並置板12a〜12cが薄膜プロセスにより寸法精度良く形成されているため、石英バーB〜Bを精度良く並置することができる。
【0018】
(3)バー並置板12a〜12cの上部に石英バーB〜Bが並置された状態において、石英バーB〜Bを並置板側とは反対側にて接着層16により固定基板14に接着・固定する。固定基板14としては、2mm程度の厚さを有する石英基板を用いることができる。接着層16を構成する接着剤としては、紫外線硬化性のUV接着剤を用いることができる。この場合、基板14の一方の主面にUV接着剤を塗布して流動性又は柔軟性がある状態で基板14の一方の主面を接着層16を介して石英バーB〜Bに押し当て、この状態で接着層16に紫外線を照射して接着層16を硬化させることで固定を達成する。
【0019】
(4)基板14に固定された石英バーB〜Bを固定状態のままバー並置板12a〜12cの上部から分離する。この結果、石英バーB〜Bは、固定側とは反対側にて複数の傾斜面R11〜R17を鋸歯状に連ねた傾斜面連鎖パターンを露呈する状態となる。
【0020】
次に、石英等からなるレンズ基板18を用意する。このレンズ基板18の一方の主面には、図4,8に示すように互いに直交するX,Y方向に沿って行列状に凸状のレンズL11,L12,L13,L14…、L21,L22,L23,L24…、L31,L32,L33,L34…、L41,L42,L43,L44…、L51…、L61…、L71…が形成されている。レンズ基板18の他方の主面には、レプリカ材層20を塗布法等により形成する。レプリカ材層20としては、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂又はレジスト等の樹脂を用いることができる。レプリカ材層20は、後工程でエッチングマスクとして用いられるもので、0.1〜0.2mm程度の厚さで形成することができる。
【0021】
(5)図4に示すようにレンズ基板18上のレプリカ材層20に対して固定基板14に固定された石英バーB〜Bの固定側とは反対側を押し当てることにより図5に示すように石英バーB〜Bの傾斜面連鎖パターンをレプリカ材層20に転写する。転写後に石英バーB〜Bがレプリカ材層20から離れ易くするため、転写前に石英バーB〜Bの固定側とは反対側に離型剤を塗布しておくとよい。図5において、R21〜R27は、石英バーB〜Bの傾斜面R11〜R17にそれぞれ対応して形成された傾斜面を示し、レプリカ材層20は、傾斜面R21〜R27が鋸歯状に連なる傾斜面連鎖パターンを有する状態となる。
【0022】
石英バーB〜Bの傾斜面連鎖パターンをレプリカ材層20に転写する際には、図5,8に示すように傾斜面R21,R22…R27がレンズL11,L21…L71をそれぞれ含む第1〜第7のレンズ行にそれぞれ対向するように転写を行なう。他の例としては、傾斜面R21,R22…R27がレンズL11,L12…L17(図示せず)をそれぞれ含む第1〜第7のレンズ列にそれぞれ対向するように転写を行なってもよい。
【0023】
(6)傾斜面R21〜R27が鋸歯状に連なる傾斜面連鎖パターンを有するレプリカ材層20をエッチングマスクとするドライエッチング処理をレンズ基板18の他方の主面に施すことによりレプリカ材層20の傾斜面連鎖パターンをレンズ基板18の他方の主面に転写する。この結果、レンズ基板18の他方の主面には、図6,8〜10に示すようにレンズL11,L21…L71をそれぞれ含む第1〜第7のレンズ行にそれぞれ対向するように傾斜面R31,R32…R37が形成される。
【0024】
前述したように図5の工程において傾斜面R21,R22…R27がレンズL11,L12…L17をそれぞれ含む第1〜第7のレンズ列にそれぞれ対向するように石英バーB〜Bの傾斜面連鎖パターンの転写を行なった場合には、図6の工程においてレンズL11,L12…L17をそれぞれ含む第1〜第7のレンズ列にそれぞれ対向するように傾斜面R31,R32…R37が形成される。
【0025】
図9,10には、上記した傾斜面形成法により得られたマイクロレンズアレイの使用状況が示されている。レンズ基板18の一方の主面に形成されたレンズL11〜L14には、他方の主面に形成された傾斜面R31を介して光ファイバF11〜F14からの射出光Lがそれぞれ入射し、L11等の各レンズ毎に入射光Lがコリメートされる。このとき、図10に示すように傾斜角θを有する傾斜面R31では、入射光Lの一部が反射され、反射光Lrは光ファイバF11から逸れ、光ファイバF11に入射しない。すなわち、傾斜面R31を設けたことで光ファイバF11に戻る反射光や光ファイバF12に入射する反射光を低減することができる。このことは、R32等の他の傾斜面についても同様である。
【0026】
図11〜16は、この発明に係るバー並置板作成法の一例を示すものである。
【0027】
図11の工程では、石英基板30の一方の主面にスパッタ法によりCr層32及びCu層34を順次に堆積してメッキ下地層としてのCu/Cr積層を形成する。Cr層32及びCu層34の厚さは、それぞれ15nm及び200nm程度とすることができる。Cr層32は、Cu層34の密着性を向上させるために用いられるものである。
【0028】
図12の工程では、Cu層34の上にレジスト層36をホトリソグラフィ処理により形成する。レジスト層36は、図13に示すように細長い長方形状のメッキ孔36Aを有すると共に、メッキ孔36Aの長さ方向の一辺に沿って傾斜面R41〜R47が鋸歯状に連なるように形成する。このようなレジスト層36は、ホトリソグラフィ処理において縮小投影露光装置を用いて寸法精度良く形成することができる。
【0029】
図14の工程では、レジスト層36をマスクとするNi−Fe合金の選択メッキ処理によりNi−Fe合金からなるバー並置板12を形成する。並置板12の厚さT(図15参照)は、50〜100μm程度とすることができる。
【0030】
図15の工程では、薬液処理等によりレジスト層36を除去し、並置板12を残存させる。図16の工程では、Cu/Cr積層のうち少なくともCu層34をエッチング処理により除去して並置板12を基板30から分離する。図16において、並置板12の断面は、図15に示す並置板12を水平方向に切断した断面に相当する。並置板12は、図13に示したレジスト層36の傾斜面R41〜R47にそれぞれ対応して形成された傾斜面R〜Rを有し、これらの傾斜面は、並置板12の長さ方向の一辺に沿って鋸歯状に連なっている。Cr層32が残存する基板30は、図11の工程に戻ってスパッタ法によりCu層34をCr層32上に形成することで再使用が可能である。
【0031】
上記した並置板作成法によれば、傾斜面R〜Rを有するバー並置板12を高精度で作成することができる。
【0032】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、ウエハ状態でマイクロレンズアレイの光入射面に反射戻り光抑制用の傾斜面を形成可能としたので、二次元マイクロレンズアレイであっても一次元マイクロレンズアレイに分割することなく効率的に傾斜面形成を行なえる効果が得られる。
【0033】
また、薄膜プロセスにより作成した金属製のバー並置板を用いて複数の傾斜面が鋸歯状に連なるエッチングマスクを作成し、このマスクの傾斜面をレンズ基板にエッチングにより転写するようにしたので、高精度の傾斜面形成が可能になる効果も得られる。
【0034】
その上、傾斜面の形成後にマイクロレンズアレイの両面に反射防止膜形成処理を施す際にもウエハ状態のまま処理を施すことができるので、作業効率が向上する利点もある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の一実施形態に係るマイクロレンズアレイの傾斜面形成法に用いられるバー並置板を示す断面図である。
【図2】 図1のバー並置板を用いて石英バーを並置する工程を示す断面図である。
【図3】 図2の工程に続く石英バー固定工程を示す断面図である。
【図4】 図3の工程に続くレプリカ材層形成工程を示す断面図である。
【図5】 図4の工程に続く傾斜面連鎖パターン転写工程を示す断面図である。
【図6】 レプリカ材層の傾斜面連鎖パターンをレンズ基板に転写するためのエッチング工程を示す断面図である。
【図7】 図2の石英バー並置工程を詳細に示す斜視図である。
【図8】 レンズ基板におけるレンズ配置及び傾斜面配置を示す平面図である。
【図9】 図8のA−A’線に沿う断面図である。
【図10】 図8のB−B’線に沿う断面図である。
【図11】 この発明に係るバー並置板作成法におけるCu/Cr積層形成工程を示す断面図である。
【図12】 図11の工程に続くレジスト層形成工程を示す断面図である。
【図13】 図12の工程で形成されるレジスト層を示す平面図である。
【図14】 図12の工程に続く選択メッキ工程を示す断面図である。
【図15】 図14の工程に続くレジスト除去工程を示す断面図である。
【図16】 図15の工程に続くバー並置板分離工程を示す断面図である。
【符号の説明】
10:並置板保持具、10a〜10c:並置板挿入溝、12a〜12c,12:バー並置板、14:固定基板、16:接着層、18:レンズ基板、20:レプリカ材層、30:石英基板、32:Cr層、34:Cu層、36:レジスト層、36A:メッキ孔、R〜R,R11〜R17,R21〜R27,R31〜R37,R41〜R47:傾斜面、B〜B:石英バー、L11〜L71:レンズ、F11〜F14:光ファイバ。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method of forming an inclined surface for suppressing reflected return light on a light incident surface opposite to a lens forming surface in a microlens array.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in a microlens array for collimating (collimating) light emitted from an optical fiber, a light incident surface opposite to the lens forming surface is provided with an inclined surface having an inclination angle of about 8 degrees from the light incident surface. It is known that reflected return light is prevented from entering the optical fiber.
[0003]
As a method of forming an inclined surface in a microlens array, after forming a bar-shaped microlens array by dicing a lens substrate in which a large number of lenses are formed in a matrix on one main surface for each row, for example, A method is used in which a bar-shaped microlens array is mounted on a polishing jig so that the other main surface has a predetermined polishing angle (inclination angle) and is subjected to a polishing process. Although patents and utility model publications were searched using “microlens, antireflection, oblique” as a keyword, a technology close to the present invention could not be searched.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
According to the prior art described above, it is necessary to convert the microlens array in the wafer state (two-dimensional microlens array) into a bar-shaped microlens array (one-dimensional microlens array). Therefore, it is impossible to form an inclined surface for suppressing reflected return light. For this reason, work efficiency is inevitable due to handling in a bar state, attachment to and removal from a polishing jig, and the like. In addition, an antireflection film for preventing reflection at the interface may be formed on both surfaces of the microlens array after the inclined surface is formed. Such an antireflection film forming process is performed for each bar-shaped microlens array. The working efficiency was not good.
[0005]
An object of the present invention is to provide a novel method of forming an inclined surface of a microlens array that can efficiently form an inclined surface for suppressing reflected return light on the light incident surface of the microlens array in a wafer state.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The method of forming the inclined surface of the microlens array according to the present invention is as follows.
A step of creating a plurality of metal bar juxtaposed plates with a plurality of inclined surfaces in a sawtooth shape along one side in the length direction by a thin film process,
A step of holding the plurality of bar juxtaposed plates side by side so that the inclined surface positions are aligned in a direction perpendicular to the length direction of the bar juxtaposed plate with each inclined surface facing upward;
The step of arranging a plurality of prismatic bars on top of the plurality of bar juxtaposed plates by arranging a prismatic bar for each set of inclined surfaces aligned in a state where the plurality of bar juxtaposing plates are held side by side. When,
In a state where the plurality of prismatic bars are juxtaposed above the plurality of bar juxtaposed plates, the plurality of prismatic bars are bonded and fixed to a fixed substrate on the side opposite to the plurality of bar juxtaposed plates. Process,
In a state where the plurality of prismatic bars are fixed to the fixed substrate, the plurality of prismatic bars are saw-toothed on the side opposite to the fixed side by separating from the upper portions of the plurality of bar juxtaposed plates. A step of exposing the inclined surface chain pattern linked in a shape;
In a lens substrate having a plurality of lenses formed on one main surface, the inclined surface chain pattern of the plurality of prismatic bars is formed on the replica material layer formed on the other main surface, and the plurality of inclined surfaces are the plurality of lenses. And a process of transferring so as to face each other,
The inclined surface chain pattern transferred to the replica material layer is transferred to the other main surface of the lens substrate by an etching process so that the plurality of inclined surfaces are opposed to the plurality of lenses, respectively. Forming on the surface.
[0007]
According to the inclined surface forming method of the microlens array of the present invention, after a plurality of bar juxtaposed plates are formed by a thin film process, the plurality of bar juxtaposed plates are arranged such that the inclined surface positions are aligned with each inclined surface facing upward. Hold them side by side. At this time, it is convenient to use a juxtaposed plate holder having juxtaposed plate insertion grooves juxtaposed on one main surface as the holding means.
[0008]
In a state where a plurality of bar juxtaposed plates are held side by side, a prismatic bar is arranged for each set of inclined surfaces whose positions are aligned, and a plurality of prismatic bars are juxtaposed on top of the plurality of bar juxtaposed plates. The plurality of prismatic bars can be easily created by dicing a plate material made of quartz or the like. In a state where a plurality of prismatic bars are juxtaposed on top of a plurality of bar juxtaposed plates, a plurality of prismatic bars are bonded and fixed to a fixed substrate on the side opposite to the bar juxtaposed plate side. Are separated from the upper part of a plurality of bar juxtaposed plates. As a result, the plurality of prismatic bars fixed to the fixed substrate are exposed to an inclined surface chain pattern in which a plurality of inclined surfaces are connected in a sawtooth shape on the side opposite to the fixed side.
[0009]
Thereafter, the inclined surface chain pattern of the plurality of prismatic bars is transferred to the replica material layer made of resin or the like formed on the other main surface in the lens substrate on which the plurality of lenses are formed on one main surface. Then, the inclined surface chain pattern transferred to the replica material layer is transferred to the other main surface of the lens substrate by etching to form a plurality of inclined surfaces so as to face the plurality of lenses, respectively.
[0010]
As described above, in this invention, the inclined surface chain pattern is transferred to the replica material layer on the lens substrate, and the inclined surface chain pattern of the replica material layer is transferred to the lens substrate by the etching process. Thus, the inclined surface can be efficiently formed in the wafer state.
[0011]
In the method of forming the inclined surface of the microlens array according to the present invention, lenses arranged in a matrix as the plurality of lenses are formed on one main surface of the lens substrate, and the plurality of prismatic bars are formed on the replica material layer. In the step of transferring the inclined surface chain pattern, transfer is performed so that a plurality of inclined surfaces respectively face a plurality of lens rows (or lens columns) of the lens substrate, and the inclined surface chain pattern of the replica material layer is transferred to the In the step of transferring to the other main surface of the lens substrate, a plurality of inclined surfaces may be formed so as to face the plurality of lens rows (or lens columns) of the lens substrate. In this way, it is possible to efficiently form the inclined surface in the wafer state without dividing the lens substrate on which the lenses having the matrix arrangement (two-dimensional arrangement) are formed.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
1 to 6 show a method of forming an inclined surface of a microlens array according to an embodiment of the present invention, and steps (1) to (6) corresponding to the respective drawings will be sequentially described.
[0013]
(1) The bar juxtaposed plate 12a made of a Ni—Fe alloy is formed by a thin film process including plating. A specific method for producing the bar juxtaposed plate will be described later with reference to FIGS. The bar juxtaposed plate 12a is, for example, an elongated rectangular shape, and is provided such that the inclined surfaces R 1 to R 7 are connected in a sawtooth shape along one side in the length direction. In the bar juxtaposed plate 12a, the length A can be 60 mm, the thickness T (see FIGS. 7 and 15) can be 50 to 100 μm, and the inclination angle θ of the inclined surface can be 5 to 15 degrees (preferably 8 degrees). The bar juxtaposed plate 12a having the inclination angle θ is formed with an accuracy of 0.1 to 0.2 μm, which is equal to the accuracy of the reduction projection exposure apparatus, because the resist pattern is determined using the reduction projection exposure apparatus in the thin film process. it can.
[0014]
In the process of FIG. 1, bar juxtaposed plates 12b and 12c (see FIG. 7) having the same configuration as the bar juxtaposed plate 12a are formed by a thin film process. In this embodiment, three bar juxtaposed plates 12a to 12c are used, but the number of bar juxtaposed plates used may be two or three or more.
[0015]
(2) Next, in the juxtaposed plate holder 10 as shown in FIG. 7, the juxtaposed plate insertion grooves 10a, 10b, 10c juxtaposed on one main surface are arranged with the juxtaposed plates 12a, 12b, 12c on the inclined surfaces. Insert each so that it faces upward. At this time, the bar juxtaposed plates 12a to 12c are in a state of being held side by side so that the inclined surface positions are aligned in a direction orthogonal to the length direction of the bar juxtaposed plate. Insertion groove 10a, spacing and insertion grooves 10b between 10b, the spacing between 10c, juxtaposed plate 12a~12c is previously set corresponding to the length of the quartz bar can hold the quartz bar B 1 .about.B 7 Yes.
[0016]
The quartz bars B 1 to B 7 are formed by, for example, dicing a quartz plate, and are all in the shape of a prism (a cross section perpendicular to the length direction is a quadrilateral shape). In each quartz bar 1 such B, the length Q respectively 1.2mm and 1.5mm of length P and Rinhen cross section of one side perpendicular to the longitudinal direction, the length R may be a 76mm .
[0017]
As shown in FIG. 7, a quartz bar is disposed on the upper side of the bar juxtaposed plates 12a to 12c held in parallel on the juxtaposed plate holder 10 for each pair of inclined surfaces having the same position. B 1 to B 7 are juxtaposed. The cross-section shown in FIG. 2 corresponds to a cross section taken along a line so as to pass through the and inclined surfaces R 1 to R 7 along the length of the bar juxtaposition plate 12a shown in FIG. In the upper part of juxtaposed plates 12a, quartz bars B 1 .about.B 7 is held respectively by the inclined surfaces R 1 to R 7, juxtaposed plates 12b, quartz bars B 1 .about.B 7 in the same manner in 12c is held The Since the apposition plate 12a~12c is dimensioned precisely formed by a thin film process, it can be accurately juxtaposed quartz bar B 1 ~B 7.
[0018]
(3) In a state where the quartz bar B 1 .about.B 7 at the top of the bar juxtaposed plates 12a~12c is juxtaposed, the fixed substrate by an adhesive layer 16 on the opposite side to the quartz bar B 1 .about.B 7 apposition plate side 14 Adhere and fix to. As the fixed substrate 14, a quartz substrate having a thickness of about 2 mm can be used. As the adhesive constituting the adhesive layer 16, an ultraviolet curable UV adhesive can be used. In this case, a UV adhesive is applied to one main surface of the substrate 14 and the one main surface of the substrate 14 is pushed onto the quartz bars B 1 to B 7 via the adhesive layer 16 in a state where it is fluid or flexible. In this state, fixing is achieved by irradiating the adhesive layer 16 with ultraviolet rays to cure the adhesive layer 16.
[0019]
(4) separating the quartz bar B 1 .about.B 7 which is fixed to the substrate 14 from the upper left bar juxtaposition plate 12a~12c fixed state. As a result, the quartz bars B 1 to B 7 are exposed to an inclined surface chain pattern in which a plurality of inclined surfaces R 11 to R 17 are connected in a sawtooth shape on the side opposite to the fixed side.
[0020]
Next, a lens substrate 18 made of quartz or the like is prepared. On one main surface of the lens substrate 18, as shown in FIGS. 4 and 8, lenses L 11 , L 12 , L 13 , L 14 ... Are convex in a matrix along the X and Y directions orthogonal to each other. L 21, L 22, L 23 , L 24 ..., L 31, L 32, L 33, L 34 ..., L 41, L 42, L 43, L 44 ..., L 51 ..., L 61 ..., L 71 ... Is formed. A replica material layer 20 is formed on the other main surface of the lens substrate 18 by a coating method or the like. As the replica material layer 20, a resin such as an epoxy resin, a silicone resin, or a resist can be used. The replica material layer 20 is used as an etching mask in a later process and can be formed with a thickness of about 0.1 to 0.2 mm.
[0021]
(5) As shown in FIG. 4, the side opposite to the fixed side of the quartz bars B 1 to B 7 fixed to the fixed substrate 14 is pressed against the replica material layer 20 on the lens substrate 18 to obtain FIG. As shown, the inclined surface chain patterns of the quartz bars B 1 to B 7 are transferred to the replica material layer 20. In order to facilitate separation of the quartz bars B 1 to B 7 from the replica material layer 20 after the transfer, a release agent may be applied to the opposite side of the quartz bars B 1 to B 7 from the fixed side before the transfer. In FIG. 5, R 21 to R 27 indicate inclined surfaces formed corresponding to the inclined surfaces R 11 to R 17 of the quartz bars B 1 to B 7 , respectively, and the replica material layer 20 includes the inclined surfaces R 21 to R 21 . a state having an inclined surface chained pattern R 27 is connected to a sawtooth.
[0022]
When transferring the inclined surface chain pattern of the quartz bars B 1 to B 7 to the replica material layer 20, as shown in FIGS. 5 and 8, the inclined surfaces R 21 , R 22 ... R 27 are lenses L 11 , L 21 . Transfer is performed so as to face the first to seventh lens rows including L 71 , respectively. As another example, transfer is performed so that the inclined surfaces R 21 , R 22 ... R 27 face the first to seventh lens rows including lenses L 11 , L 12 ... L 17 (not shown), respectively. You may do it.
[0023]
(6) The replica material layer 20 is obtained by subjecting the other main surface of the lens substrate 18 to dry etching using the replica material layer 20 having the inclined surface chain pattern in which the inclined surfaces R 21 to R 27 are arranged in a sawtooth shape as an etching mask. The inclined surface chain pattern is transferred to the other main surface of the lens substrate 18. As a result, the other main surface of the lens substrate 18 faces the first to seventh lens rows including the lenses L 11 , L 21 ... L 71 as shown in FIGS. Inclined surfaces R 31 , R 32 ... R 37 are formed.
[0024]
Inclined surface R 21 in step 5 as described above, R 22 ... a quartz bar B 1 to R 27 are each opposed to the first to seventh lens array that includes a lens L 11, L 12 ... L 17 each If you make a transfer of the inclined surface the chain pattern of .about.B 7 is inclined faces so that each faces the lens L 11, L 12 ... L 17 in the first to seventh lens array that includes each in the step of FIG. 6 R 31 , R 32 ... R 37 are formed.
[0025]
9 and 10 show how the microlens array obtained by the above-described inclined surface forming method is used. The light beams L emitted from the optical fibers F 11 to F 14 are respectively applied to the lenses L 11 to L 14 formed on one main surface of the lens substrate 18 through the inclined surface R 31 formed on the other main surface. incident, the incident light L is collimated for each lens, such as L 11. At this time, the inclined surface R 31 having the inclination angle θ as shown in FIG. 10, a portion of the incident light L is reflected, the reflected light Lr is deviated from the optical fiber F 11, it does not enter the optical fiber F 11. That is, it is possible to reduce the reflected light incident on the reflected light and the optical fiber F 12 back to the optical fiber F 11 by providing the inclined surface R 31. This also applies to the other inclined surface such as R 32.
[0026]
FIGS. 11-16 shows an example of the bar juxtaposition board preparation method based on this invention.
[0027]
In the process of FIG. 11, a Cr layer 32 and a Cu layer 34 are sequentially deposited on one main surface of the quartz substrate 30 by sputtering to form a Cu / Cr laminate as a plating underlayer. The thicknesses of the Cr layer 32 and the Cu layer 34 can be about 15 nm and 200 nm, respectively. The Cr layer 32 is used for improving the adhesion of the Cu layer 34.
[0028]
In the step of FIG. 12, a resist layer 36 is formed on the Cu layer 34 by photolithography. As shown in FIG. 13, the resist layer 36 has an elongated rectangular plating hole 36A, and is formed so that inclined surfaces R 41 to R 47 are connected in a sawtooth shape along one side in the length direction of the plating hole 36A. . Such a resist layer 36 can be formed with high dimensional accuracy using a reduction projection exposure apparatus in a photolithography process.
[0029]
In the process of FIG. 14, the bar juxtaposed plate 12 made of Ni—Fe alloy is formed by selective plating of Ni—Fe alloy using the resist layer 36 as a mask. The juxtaposed plate 12 can have a thickness T (see FIG. 15) of about 50 to 100 μm.
[0030]
In the process of FIG. 15, the resist layer 36 is removed by chemical treatment or the like, and the juxtaposed plate 12 is left. In the process of FIG. 16, at least the Cu layer 34 of the Cu / Cr stack is removed by an etching process to separate the juxtaposed plate 12 from the substrate 30. 16, the cross section of the juxtaposed plate 12 corresponds to a cross section of the juxtaposed plate 12 shown in FIG. 15 cut in the horizontal direction. The juxtaposed plate 12 has inclined surfaces R 1 to R 7 formed corresponding to the inclined surfaces R 41 to R 47 of the resist layer 36 shown in FIG. It is connected in a sawtooth shape along one side in the length direction. The substrate 30 on which the Cr layer 32 remains can be reused by returning to the step of FIG. 11 and forming the Cu layer 34 on the Cr layer 32 by sputtering.
[0031]
According to the above-described juxtaposed plate production method, the bar juxtaposed plate 12 having the inclined surfaces R 1 to R 7 can be produced with high accuracy.
[0032]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the inclined surface for suppressing the reflected return light can be formed on the light incident surface of the microlens array in the wafer state. Therefore, even in the two-dimensional microlens array, the one-dimensional microlens An effect of efficiently forming the inclined surface without dividing the array is obtained.
[0033]
In addition, an etching mask in which a plurality of inclined surfaces are connected in a sawtooth shape using a metal bar juxtaposed plate made by a thin film process is transferred to the lens substrate by etching. There is also an effect that it is possible to form an inclined surface with high accuracy.
[0034]
In addition, when the anti-reflection film forming process is performed on both surfaces of the microlens array after the inclined surface is formed, the process can be performed in the wafer state, which has an advantage of improving the working efficiency.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a bar juxtaposed plate used in an inclined surface forming method of a microlens array according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a process of juxtaposing quartz bars using the bar juxtaposition plate of FIG.
3 is a cross-sectional view showing a quartz bar fixing step subsequent to the step of FIG. 2. FIG.
4 is a cross-sectional view showing a replica material layer forming step that follows the step of FIG. 3. FIG.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing an inclined surface chain pattern transfer process subsequent to the process of FIG. 4;
FIG. 6 is a cross-sectional view showing an etching process for transferring an inclined surface chain pattern of a replica material layer to a lens substrate.
7 is a perspective view showing in detail a quartz bar juxtaposition process of FIG. 2; FIG.
FIG. 8 is a plan view showing a lens arrangement and an inclined surface arrangement on a lens substrate.
9 is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG.
10 is a cross-sectional view taken along line BB ′ of FIG.
FIG. 11 is a cross-sectional view showing a Cu / Cr lamination forming process in the bar juxtaposition plate making method according to the present invention.
12 is a cross-sectional view showing a resist layer forming step that follows the step of FIG. 11. FIG.
13 is a plan view showing a resist layer formed in the step of FIG.
FIG. 14 is a cross-sectional view showing a selective plating step following the step of FIG.
15 is a cross-sectional view showing a resist removing step that follows the step of FIG. 14;
16 is a cross-sectional view showing a bar juxtaposed plate separating step subsequent to the step of FIG.
[Explanation of symbols]
10: juxtaposed plate holder, 10a to 10c: juxtaposed plate insertion groove, 12a to 12c, 12: bar juxtaposed plate, 14: fixed substrate, 16: adhesive layer, 18: lens substrate, 20: replica material layer, 30: quartz Substrate, 32: Cr layer, 34: Cu layer, 36: Resist layer, 36A: Plating hole, R 1 to R 7 , R 11 to R 17 , R 21 to R 27 , R 31 to R 37 , R 41 to R 47: inclined surface, B 1 .about.B 7: quartz bar, L 11 ~L 71: lens, F 11 to F 14: optical fiber.

Claims (2)

長さ方向の一辺に沿って複数の傾斜面が鋸歯状に連なる金属製のバー並置板を薄膜プロセスにより複数枚作成する工程と、
前記複数枚のバー並置板を各傾斜面が上向きの状態でバー並置板の長さ方向に直交する方向に傾斜面位置が揃うように並べて保持する工程と、
前記複数枚のバー並置板を並べて保持した状態において位置が揃った1組の傾斜面毎に角柱状バーを配置して前記複数枚のバー並置板の上部に複数の角柱状バーを並置する工程と、
前記複数枚のバー並置板の上部に前記複数の角柱状バーを並置した状態において前記複数の角柱状バーを前記複数枚のバー並置板側とは反対側にて固定基板に接着して固定する工程と、
前記複数の角柱状バーを前記固定基板に固定した状態において前記複数枚のバー並置板の上部から分離することにより前記複数の角柱状バーが固定側とは反対側にて複数の傾斜面を鋸歯状に連ねた傾斜面連鎖パターンを露呈する状態にする工程と、
一方の主面に複数のレンズが形成されたレンズ基板において他方の主面に形成されたレプリカ材層に対して前記複数の角柱状バーの傾斜面連鎖パターンを複数の傾斜面が前記複数のレンズにそれぞれ対向するように転写する工程と、
前記レプリカ材層に転写された傾斜面連鎖パターンをエッチング処理により前記レンズ基板の他方の主面に転写して前記複数のレンズにそれぞれ対向するように複数の傾斜面を前記レンズ基板の他方の主面に形成する工程と
を含むマイクロレンズアレイの傾斜面形成法。
A step of creating a plurality of metal bar juxtaposed plates with a plurality of inclined surfaces in a sawtooth shape along one side in the length direction by a thin film process,
A step of holding the plurality of bar juxtaposed plates side by side so that the inclined surface positions are aligned in a direction perpendicular to the length direction of the bar juxtaposed plate with each inclined surface facing upward;
The step of arranging a plurality of prismatic bars on top of the plurality of bar juxtaposed plates by arranging a prismatic bar for each set of inclined surfaces aligned in a state where the plurality of bar juxtaposing plates are held side by side. When,
In a state where the plurality of prismatic bars are juxtaposed above the plurality of bar juxtaposed plates, the plurality of prismatic bars are bonded and fixed to a fixed substrate on the side opposite to the plurality of bar juxtaposed plates. Process,
In a state where the plurality of prismatic bars are fixed to the fixed substrate, the plurality of prismatic bars are saw-toothed on the side opposite to the fixed side by separating from the upper portions of the plurality of bar juxtaposed plates. A step of exposing the inclined surface chain pattern linked in a shape;
In a lens substrate having a plurality of lenses formed on one main surface, the inclined surface chain pattern of the plurality of prismatic bars is formed on the replica material layer formed on the other main surface, and the plurality of inclined surfaces are the plurality of lenses. And a process of transferring so as to face each other,
The inclined surface chain pattern transferred to the replica material layer is transferred to the other main surface of the lens substrate by an etching process so that the plurality of inclined surfaces are opposed to the plurality of lenses, respectively. A method of forming an inclined surface of a microlens array including a step of forming on a surface.
前記レンズ基板の一方の主面には前記複数のレンズとして行列状配置のレンズが形成されており、前記レプリカ材層に前記複数の角柱状バーの傾斜面連鎖パターンを転写する工程では、複数の傾斜面が前記レンズ基板の複数のレンズ行(又はレンズ列)にそれぞれ対向するように転写を行ない、前記レプリカ材層の傾斜面連鎖パターンを前記レンズ基板の他方の主面に転写する工程では、前記レンズ基板の複数のレンズ行(又はレンズ列)にそれぞれ対向するように複数の傾斜面を形成する請求項1記載のマイクロレンズアレイの傾斜面形成法。A lens in a matrix arrangement is formed as the plurality of lenses on one main surface of the lens substrate. In the step of transferring the inclined surface chain pattern of the plurality of prismatic bars to the replica material layer, a plurality of lenses are arranged. In the step of transferring the inclined surface so as to face the plurality of lens rows (or lens columns) of the lens substrate, respectively, and transferring the inclined surface chain pattern of the replica material layer to the other main surface of the lens substrate, 2. The method of forming an inclined surface of a microlens array according to claim 1, wherein a plurality of inclined surfaces are formed so as to face a plurality of lens rows (or lens columns) of the lens substrate.
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