JPH0247280A - 薄膜光導波形レンズの製造方法 - Google Patents
薄膜光導波形レンズの製造方法Info
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- JPH0247280A JPH0247280A JP19768188A JP19768188A JPH0247280A JP H0247280 A JPH0247280 A JP H0247280A JP 19768188 A JP19768188 A JP 19768188A JP 19768188 A JP19768188 A JP 19768188A JP H0247280 A JPH0247280 A JP H0247280A
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Landscapes
- ing And Chemical Polishing (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、薄膜光導波路に形成するレンズの製造方法に
関するものである。
関するものである。
（従来技術及び発明が解決しようとする課題）薄膜光導
波路内を伝搬する光を集光・発散・コリメーションする
場合導波形レンズが用いられるが、その一つに光導波路
上に導波路よりも高屈折率な材料を回転対称状に装荷し
、その膜厚を中心部から周辺部にかけて単調減少させる
ことにより生ずる実効屈折率の変化によって前記の作用
を行うレンズがある。このレンズはシャドウマスクを用
いてレンズ材料を蒸着またはスパッタすることにより製
造され、そのシャドウマスクのスルーホールの形状は複
合円錐面状または複数の円形開口平面を組み合わせた形
状である。従って、レンズの仕様に応じてシャドウマス
クの設計及び作製をし直さねばならず自由度が小さく且
つシャドウマスク形状が複雑なためシャドウマスクの小
型化が難しいという欠点を有する。
波路内を伝搬する光を集光・発散・コリメーションする
場合導波形レンズが用いられるが、その一つに光導波路
上に導波路よりも高屈折率な材料を回転対称状に装荷し
、その膜厚を中心部から周辺部にかけて単調減少させる
ことにより生ずる実効屈折率の変化によって前記の作用
を行うレンズがある。このレンズはシャドウマスクを用
いてレンズ材料を蒸着またはスパッタすることにより製
造され、そのシャドウマスクのスルーホールの形状は複
合円錐面状または複数の円形開口平面を組み合わせた形
状である。従って、レンズの仕様に応じてシャドウマス
クの設計及び作製をし直さねばならず自由度が小さく且
つシャドウマスク形状が複雑なためシャドウマスクの小
型化が難しいという欠点を有する。
また、その導波形レンズの他の形態として導波路の一部
を湾曲させ元の導波面を外れた曲面とすることにより前
記の作用を行うレンズがある。このレンズは非球面形状
の工具または高精度・コンピュータ制御の装置により切
削、研磨を行うことにより製造される。従って、レンズ
の仕様に応じて工具を作製し直さねばならず自由度が小
さく、且つ機械加工で高精度な形状制御を行うために小
型化及び大量生産が難しいという欠点を有する。
を湾曲させ元の導波面を外れた曲面とすることにより前
記の作用を行うレンズがある。このレンズは非球面形状
の工具または高精度・コンピュータ制御の装置により切
削、研磨を行うことにより製造される。従って、レンズ
の仕様に応じて工具を作製し直さねばならず自由度が小
さく、且つ機械加工で高精度な形状制御を行うために小
型化及び大量生産が難しいという欠点を有する。
本発明の目的は前述した欠点を解決し、設計の自由度が
大きく、且つ小型な薄膜光導波形レンズの製造方法を提
供することにある。
大きく、且つ小型な薄膜光導波形レンズの製造方法を提
供することにある。
（課題を解決するための手段）
本発明の製造方法は、電子線レジストをマスクとしてド
ライエツチングする薄膜光導波形レンズの製造方法にお
いて、マスクとなる電子線レジストを電子線露光量を変
化させ露光することにより回転対称形で中心部から周辺
部にかけ厚さの異なる階段状膜厚分布を有した形状とし
、この形状をドライエツチングにより下層材料に転写す
ることを特徴とする薄膜光導波形レンズの製造方法を要
旨とし、電子線描画法により形成したレジストパターン
をマスクとして下層材料をドライエツチングすることに
よりレンズを製造する方法であって、電子線描画法がコ
ンピュータにより制御されサブミクロンの微細加工性を
有することから、設計自由度が大きく、且つ小型化が十
分可能であることを利用し、電子線レジストを電、子線
露光量を変化させ露光することにより回転対称形で中心
部から周辺部にかけ厚みを変化させた形状とし、そのレ
ジストをマスクとしてドライエツチングによってレジス
ト下層の材料にその形状を転写することを主要な第１の
特徴とする。
ライエツチングする薄膜光導波形レンズの製造方法にお
いて、マスクとなる電子線レジストを電子線露光量を変
化させ露光することにより回転対称形で中心部から周辺
部にかけ厚さの異なる階段状膜厚分布を有した形状とし
、この形状をドライエツチングにより下層材料に転写す
ることを特徴とする薄膜光導波形レンズの製造方法を要
旨とし、電子線描画法により形成したレジストパターン
をマスクとして下層材料をドライエツチングすることに
よりレンズを製造する方法であって、電子線描画法がコ
ンピュータにより制御されサブミクロンの微細加工性を
有することから、設計自由度が大きく、且つ小型化が十
分可能であることを利用し、電子線レジストを電、子線
露光量を変化させ露光することにより回転対称形で中心
部から周辺部にかけ厚みを変化させた形状とし、そのレ
ジストをマスクとしてドライエツチングによってレジス
ト下層の材料にその形状を転写することを主要な第１の
特徴とする。
また、ドライエツチングされる下層材料がレンズ材料で
ある場合を第２の特徴とする。
ある場合を第２の特徴とする。
更に、ドライエツチングされる下層材料がクラッドの場
合を第３の特徴とする。
合を第３の特徴とする。
（実施例）
以下、図面に沿って本発明の実施例について説明する。
なお、実施例は一つの例示であって、本発明の精神を逸
脱しない範囲で種々の変更あるいは改良を行いうろこと
は言うまでもない。
脱しない範囲で種々の変更あるいは改良を行いうろこと
は言うまでもない。
（実施例１）
第１図（ａ）ないしくｄ）は本発明の第１の実施例の製
造方法を示す断面図である。第１図（ａ）は第１の工程
を示し、基板層１．下部クラッド層２．導波路３の三層
をもって構成された光学基板上に所望の焦点距離を得る
に必要な厚さを有するレンズ材料４を積層し、更にその
上部に電子線レジスト膜（単にレジスト膜ともいう、）
５を塗布する。レンズ材料４の屈折率は導波路３よりも
高く、レンズ材料４が厚い部分では実効屈折率が高くな
る。
造方法を示す断面図である。第１図（ａ）は第１の工程
を示し、基板層１．下部クラッド層２．導波路３の三層
をもって構成された光学基板上に所望の焦点距離を得る
に必要な厚さを有するレンズ材料４を積層し、更にその
上部に電子線レジスト膜（単にレジスト膜ともいう、）
５を塗布する。レンズ材料４の屈折率は導波路３よりも
高く、レンズ材料４が厚い部分では実効屈折率が高くな
る。
第１図（ロ）は第二工程を示し、電子線描画法によりレ
ジストｌｌ！５をバターニングする。その場合、形成す
るレンズ中心からレンズ端へ所望の厚さ形状が得られる
ように露光量を単調に減少させる。電子線描画装置の露
光量の変化はディジタル的であるため、その形状は階段
状となる。ここでＦ敗（焦点距離／開口長）−１，５の
レンズの露光量を決定する具体例を示す。このレンズの
規格化半径に対する実効屈折率（レンズ材料４の存在し
ない部分の実効屈折率で規格化）を第２図に示した。
ジストｌｌ！５をバターニングする。その場合、形成す
るレンズ中心からレンズ端へ所望の厚さ形状が得られる
ように露光量を単調に減少させる。電子線描画装置の露
光量の変化はディジタル的であるため、その形状は階段
状となる。ここでＦ敗（焦点距離／開口長）−１，５の
レンズの露光量を決定する具体例を示す。このレンズの
規格化半径に対する実効屈折率（レンズ材料４の存在し
ない部分の実効屈折率で規格化）を第２図に示した。
波長が１．５１、光学基板がＳｔ基板、ＳｉＯ□クラッ
ド層、コーニング７０５９ガラス導波路層で構成されて
いる場合、第２図の屈折率分布を得るためのＴａｔＯ，
レンズ材料の膜厚分布の一例は第３図に示したようにな
る。第４図に露光量の変化に対応した電子線レジストの
現像後の膜厚（＾）とそのレジストを用いて下層のレン
ズ材料Ｔａ、Ｏ５を一定時間エッチングした後のＴａｘ
ｅｓの膜厚（Ｂ）の−例を示す。
ド層、コーニング７０５９ガラス導波路層で構成されて
いる場合、第２図の屈折率分布を得るためのＴａｔＯ，
レンズ材料の膜厚分布の一例は第３図に示したようにな
る。第４図に露光量の変化に対応した電子線レジストの
現像後の膜厚（＾）とそのレジストを用いて下層のレン
ズ材料Ｔａ、Ｏ５を一定時間エッチングした後のＴａｘ
ｅｓの膜厚（Ｂ）の−例を示す。
第３図の膜厚分布を得るための露光量は第４１！Ｉより
決定され第５図に示すように、規格化半径に対する規格
化ドーズ量となる。第５図の横軸であるレンズ口径は電
子線描画装置の描画範囲で規定され数十ミクロン程度ま
で小型化が可能である。第１図（Ｃ）は第三工程を示し
、ドライエツチングによりレンズ形状をレジスト材料に
転写する。更に第１図（ｄｉは第四工程を示し、導波路
３上に上部クラッドＮ６を積層する。この上部クラッド
層は空気層で置き換えが可能である。
決定され第５図に示すように、規格化半径に対する規格
化ドーズ量となる。第５図の横軸であるレンズ口径は電
子線描画装置の描画範囲で規定され数十ミクロン程度ま
で小型化が可能である。第１図（Ｃ）は第三工程を示し
、ドライエツチングによりレンズ形状をレジスト材料に
転写する。更に第１図（ｄｉは第四工程を示し、導波路
３上に上部クラッドＮ６を積層する。この上部クラッド
層は空気層で置き換えが可能である。
第６図はレンズ径に対するビーム径が６０％の場合の膜
厚の分割数に対する軸上球面収差が±１０％以内となる
光線数の割合を示す。前記の通り電子線描画装置の露光
量の変化はディジタル的であるため膜厚形状は階段状と
なる。第６図にその階段状分布の分割方法として、■半
径方向に等分割した場合、■レンズ部の実効屈折率を等
分割した場合、そして■膜厚を等分割した場合について
示しである。第６図から半径方向に等分割した場合が最
もその割合が高（、分割数５０以上で９５％以上になる
ことがわかる。従って、分割方法は半径方向に等分割し
、分割数も５０以上にすることが望ましい。
厚の分割数に対する軸上球面収差が±１０％以内となる
光線数の割合を示す。前記の通り電子線描画装置の露光
量の変化はディジタル的であるため膜厚形状は階段状と
なる。第６図にその階段状分布の分割方法として、■半
径方向に等分割した場合、■レンズ部の実効屈折率を等
分割した場合、そして■膜厚を等分割した場合について
示しである。第６図から半径方向に等分割した場合が最
もその割合が高（、分割数５０以上で９５％以上になる
ことがわかる。従って、分割方法は半径方向に等分割し
、分割数も５０以上にすることが望ましい。
（実施例２）
第７図（ａ）ないしく口）及び第８図（ａ）ないしくｄ
）は本発明の第２の実施例の製造方法を示す断面図であ
る。
）は本発明の第２の実施例の製造方法を示す断面図であ
る。
第７図（ａ）及び第８図（ａ）はそれぞれ第一工程を示
し、基板層ｌ、下部クラッド層２上に電子線レジストを
塗布する。第７図■）及び第８図（ｂ）はそれぞれ第二
工程を示し、電子線描画法によりレジスト５をバターニ
ングする。この場合レンズ中心からレンズ端へ所望の凹
形状もしくは凸形状が得られるように露光量を単調に変
化させる。膜厚形状は実施例１と同様に階段状となる。
し、基板層ｌ、下部クラッド層２上に電子線レジストを
塗布する。第７図■）及び第８図（ｂ）はそれぞれ第二
工程を示し、電子線描画法によりレジスト５をバターニ
ングする。この場合レンズ中心からレンズ端へ所望の凹
形状もしくは凸形状が得られるように露光量を単調に変
化させる。膜厚形状は実施例１と同様に階段状となる。
第７図（Ｃ）及び第８図（Ｃ）はそれぞれ第三工程を示
し、ドライエツチングによりレジスト形状をクラッド層
２に転写する。
し、ドライエツチングによりレジスト形状をクラッド層
２に転写する。
この第７図（Ｃ）の凹形状と第８ｒｇＪ（Ｃ）の凸形状
は同一焦点距離の場合クラッド層上部の境界線に対し完
全な線対称な形状となる。更に、第７図（ｄ）及び第８
図（ｄ）はそれぞれ第四工程を示し、エツチングしたク
ラッド層２上に導波路層３、その後上部クラッド層６を
積層する。この導波路層上部のクラッド層６は空気層で
置き換えが可能である。
は同一焦点距離の場合クラッド層上部の境界線に対し完
全な線対称な形状となる。更に、第７図（ｄ）及び第８
図（ｄ）はそれぞれ第四工程を示し、エツチングしたク
ラッド層２上に導波路層３、その後上部クラッド層６を
積層する。この導波路層上部のクラッド層６は空気層で
置き換えが可能である。
（実施例３）
前述の実施例１及び２の製造工程において、レジストの
バターニングの工程を電子線による直接描画でなく、レ
ンズ中心から外端へ向がって回転対称状に光の透過量が
異なるフォトマスクを用いたフォトリソグラフィ工程に
置き換えることが可能である。ガラス基板上にＣｒ等の
金属膜を蒸着したフォトマスクでは金属膜の厚さにより
光の透過量が異なるため、回転対称状に膜厚分布を持た
せることにより実施例１及び２において電子線描画法に
より直接行っているレンズ中心から外端にかけて回転対
称状にドーズ量を変化させうる露光が行え、実施例１及
び２と同等のレジスト形状が得られる。その後、実施例
１及び２と同じくレジストをマスクとし、ドライエツチ
ングにより下層の材料にレジスト形状を転写し、必要に
応じて更に上層膜を積層する。
バターニングの工程を電子線による直接描画でなく、レ
ンズ中心から外端へ向がって回転対称状に光の透過量が
異なるフォトマスクを用いたフォトリソグラフィ工程に
置き換えることが可能である。ガラス基板上にＣｒ等の
金属膜を蒸着したフォトマスクでは金属膜の厚さにより
光の透過量が異なるため、回転対称状に膜厚分布を持た
せることにより実施例１及び２において電子線描画法に
より直接行っているレンズ中心から外端にかけて回転対
称状にドーズ量を変化させうる露光が行え、実施例１及
び２と同等のレジスト形状が得られる。その後、実施例
１及び２と同じくレジストをマスクとし、ドライエツチ
ングにより下層の材料にレジスト形状を転写し、必要に
応じて更に上層膜を積層する。
ここで用いるフォトマスクはシャードマスク法により金
属膜をガラス基板上に蒸着することにより製造可能であ
る一方、電子線描画法とドライエツチング法を組み合わ
せた本発明のレンズの製造方法を応用することが可能で
ある。後者による製造工程は下記の三工程より成る。第
一工程として、ガラス基板上にＣｒ等の金属膜を所望の
厚さ蒸着し、更にその上部に電子線レジストを塗布する
。第二工程として、電子線描画法によりレジストをバタ
ーニングする。この場合、レンズ中心からレンズ端へ所
望の凹形状もしくは凸形状が得られるように露光量を単
調に変化させる。第三工程として、ドライエツチングに
よりレジスト形状を下層の金属膜へ転写する。フォトリ
ソグラフィを用いた場合、−船釣に電子線描画法に比べ
露光時間の短縮が可能となる。
属膜をガラス基板上に蒸着することにより製造可能であ
る一方、電子線描画法とドライエツチング法を組み合わ
せた本発明のレンズの製造方法を応用することが可能で
ある。後者による製造工程は下記の三工程より成る。第
一工程として、ガラス基板上にＣｒ等の金属膜を所望の
厚さ蒸着し、更にその上部に電子線レジストを塗布する
。第二工程として、電子線描画法によりレジストをバタ
ーニングする。この場合、レンズ中心からレンズ端へ所
望の凹形状もしくは凸形状が得られるように露光量を単
調に変化させる。第三工程として、ドライエツチングに
よりレジスト形状を下層の金属膜へ転写する。フォトリ
ソグラフィを用いた場合、−船釣に電子線描画法に比べ
露光時間の短縮が可能となる。
（発明の効果）
以上説明したように、本発明、は電子線レジストをマス
クとしてドライエツチングするｙｉｍ光導波形レンズの
製造方法において、マスクとなる電子線レジストを電子
線露光量を変化させ露光することにより回転対称形で中
心部から周辺部にかけ厚さの異なる階段状膜厚分布を存
した形状とし、この形状をドライエツチングにより下層
材料に転写することにより、中心部から周辺部にかけ膜
厚分布を有したレンズ材料を装荷したレンズの製造方法
及び導波路の一部が凹状または凸状に湾曲したレンズの
製造方法において、電子線溝画法とドライエツチング技
術を組み合わせることにより、従来方法では不可能であ
った設計自由度の拡大及び小型化が可能となる。
クとしてドライエツチングするｙｉｍ光導波形レンズの
製造方法において、マスクとなる電子線レジストを電子
線露光量を変化させ露光することにより回転対称形で中
心部から周辺部にかけ厚さの異なる階段状膜厚分布を存
した形状とし、この形状をドライエツチングにより下層
材料に転写することにより、中心部から周辺部にかけ膜
厚分布を有したレンズ材料を装荷したレンズの製造方法
及び導波路の一部が凹状または凸状に湾曲したレンズの
製造方法において、電子線溝画法とドライエツチング技
術を組み合わせることにより、従来方法では不可能であ
った設計自由度の拡大及び小型化が可能となる。
第１図（ａ）ないしくｄ）は本発明の第１の実施例のレ
ンズの製造方法を示す断面図、第２図はＦ数１．５のレ
ンズの規格化実効屈折率分布図、第３図は第２図の実効
屈折率を実現するためのレンズ材料の規格化膜厚分布の
一例を示す図、第４図は電子線レジストの露光量に対応
した膜厚とそのレジストにより一定時間のエツチングで
得られるレンズ材料Ｔａｘｅｓの膜厚の一例を示す図、
第５図は第３図及び第４図から得られた露光分布図、第
６図はビーム径をレンズ径の６０％とした場合の膜厚の
階段状分布の分割数に対する軸上球面収差が焦点距離の
±１０％以内となる光線数の割合、第７図（ａ）ないし
くｄ）及び第８図（ａ）ないしく口）はそれぞれ第２の
実施例のレンズの製造方法の工程を示す断面図である。 １・・・・・基板層 ２・・・・・下部クラッド層 ３・・・・・導波路層 ４・・・・・レンズ材料 ５・・・・・レジスト膜 ６・・・・・上部クラッド層 特許出願人 日本電信電話株式会社 代理人 弁理士 高 山 敏′・夫！、（外１名）’
ｈＨｉｌ、・ 第 １ 図 第４図 ドース費 （ｘｌＯ＝ Ｃ／ｃｍ２） 弔 図 す １２す 牧 第 図
ンズの製造方法を示す断面図、第２図はＦ数１．５のレ
ンズの規格化実効屈折率分布図、第３図は第２図の実効
屈折率を実現するためのレンズ材料の規格化膜厚分布の
一例を示す図、第４図は電子線レジストの露光量に対応
した膜厚とそのレジストにより一定時間のエツチングで
得られるレンズ材料Ｔａｘｅｓの膜厚の一例を示す図、
第５図は第３図及び第４図から得られた露光分布図、第
６図はビーム径をレンズ径の６０％とした場合の膜厚の
階段状分布の分割数に対する軸上球面収差が焦点距離の
±１０％以内となる光線数の割合、第７図（ａ）ないし
くｄ）及び第８図（ａ）ないしく口）はそれぞれ第２の
実施例のレンズの製造方法の工程を示す断面図である。 １・・・・・基板層 ２・・・・・下部クラッド層 ３・・・・・導波路層 ４・・・・・レンズ材料 ５・・・・・レジスト膜 ６・・・・・上部クラッド層 特許出願人 日本電信電話株式会社 代理人 弁理士 高 山 敏′・夫！、（外１名）’
ｈＨｉｌ、・ 第 １ 図 第４図 ドース費 （ｘｌＯ＝ Ｃ／ｃｍ２） 弔 図 す １２す 牧 第 図
Claims (3)
- （１）電子線レジストをマスクとしてドライエッチング
する薄膜光導波形レンズの製造方法において、マスクと
なる電子線レジストを電子線露光量を変化させ露光する
ことにより回転対称形で中心部から周辺部にかけ厚さの
異なる階段状膜厚分布を有した形状とし、この形状をド
ライエッチングにより下層材料に転写することを特徴と
する薄膜光導波形レンズの製造方法。 - （２）電子線レジストをマスクとしてドライエッチング
する薄膜光導波形レンズの製造方法において、マスクと
なる電子線レジストを電子線露光量を変化させ露光する
ことにより回転対称形で中心部から周辺部にかけ厚さの
異なる階段状膜厚分布を有する形状とし、この形状をド
ライエッチングにより薄膜光導波路上に積層したレンズ
材料へ転写し、更にクラッド層を積層することを特徴と
する薄膜光導波形レンズの製造方法。 - （３）電子線レジストをマスクとしてドライエッチング
する薄膜光導波形レンズの製造方法において、マスクと
なる電子線レジストを電子線露光量を変化させ露光する
ことにより回転対称形で中心部から周辺部にかけ厚さの
異なる階段状膜厚分布を有する形状とし、この形状をド
ライエッチングにより薄膜光導波路下層のクラッド層に
転写し、その後導波路層及びクラッド層を更に積層し、
導波路の一部に凹部または凸部を形成する薄膜光導波形
レンズの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19768188A JPH0247280A (ja) | 1988-08-08 | 1988-08-08 | 薄膜光導波形レンズの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19768188A JPH0247280A (ja) | 1988-08-08 | 1988-08-08 | 薄膜光導波形レンズの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0247280A true JPH0247280A (ja) | 1990-02-16 |
Family
ID=16378576
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19768188A Pending JPH0247280A (ja) | 1988-08-08 | 1988-08-08 | 薄膜光導波形レンズの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0247280A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07136697A (ja) * | 1993-11-16 | 1995-05-30 | Nishihara Environ Sanit Res Corp | 遠心造粒乾燥機の毛髪除去装置及び方法 |
| WO2004111181A1 (en) * | 2003-06-13 | 2004-12-23 | Elep S.A.S. Di Cabiddu Rachele & C. | A plant for solid state fermentation |
-
1988
- 1988-08-08 JP JP19768188A patent/JPH0247280A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07136697A (ja) * | 1993-11-16 | 1995-05-30 | Nishihara Environ Sanit Res Corp | 遠心造粒乾燥機の毛髪除去装置及び方法 |
| WO2004111181A1 (en) * | 2003-06-13 | 2004-12-23 | Elep S.A.S. Di Cabiddu Rachele & C. | A plant for solid state fermentation |
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