JPH03200151A - 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

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JPH03200151A
JPH03200151A JP33857289A JP33857289A JPH03200151A JP H03200151 A JPH03200151 A JP H03200151A JP 33857289 A JP33857289 A JP 33857289A JP 33857289 A JP33857289 A JP 33857289A JP H03200151 A JPH03200151 A JP H03200151A
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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。

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。
[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。
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。
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、サフ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
として、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。
ごのレーザCVD法によるマイクロレンズ、の作製にあ
たり、基板位置をCO□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、照射スボッ1〜径が、従来の0.1倍に縮小
されると、レーザ出力(1αの変動に対するパワー密度
の変動は100倍の感度を持つこ七となる。
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1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・パワーが反応闇値を越えるき、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)、lif軸の膜の厚
さ(入)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1−1
が発生し、レンズとして性能に悪影客を与えている。
〔発明が解決しようとする課題〕
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しる窪みを阻止する手段としての
レーザ照射方法を促供することを目的とするものである
(課題を解決するための手段) 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1
4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。
(作 用〕 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。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
一ト発明において、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・シャンクのオン・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2
0%増加することを6I r=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、 45 w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0.55 wまで上昇する。
このオーバシュートによるレーザ・パワーの一ト昇はモ
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。
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。
実際には、第3図に示ずレーザ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ごとにより、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。
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ノ1(板11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。
第3図には、CO□レーザを用いたレーザC■Dにより
Si ONマイクロレンズを作製する装置の一例がボさ
れている。
1はC02レーザを用いるレーザ光源であり、2はハー
フミラ−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Zn5e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100表面を照ル1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、5i
11. 、 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1、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I
2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。
I4はアライメント用レーザ光源であり、1ie−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!・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
11に石英基板IOを設置し、CVDセル9内の背圧を
ガス排気処理系により4×10Torrに保った。
次に、材料ガスとしてガス供給系より、SiL 。
NO,N2を分圧比I:9:21とし、全圧4.4 X
 10’Paで14人した。
この時、第1図に示すように、レーザ・パワーの反応最
適値Ilが0.63 wであり、この反応最適値11に
対して25%低い0.47 wをネノ月■値I0として
設定した後、時間T。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」1昇し、反
応最適値0.63 wに達した。
約20分のレーザ翌射により、石英基板10上に形成さ
れたSi ONIりの膜厚分布は、第2図に示されるよ
うに、膜の中心部がえくられることなく、良好な膜厚分
布が得られた。
〔効 果] 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・ツタをオンした際のオ
ーバシュート量が反応闇値の−F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。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のレーザービームの4、((別方法を示
すグラフであり、反応最適値II  +初期値I。、レ
ーザ・シャッタのオン位置1゛。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n・j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・・・望光レンズ、9・・・
反応セル、10・・・基板、12・・・モニタ、13・
・・フィートハック回路、■1・・・反応最適値、i、
・・・初期値、′1゛。・・・レーザ・シャッタの開放
時。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (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。
  2. (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。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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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
US11967589B2 (en) 2020-06-03 2024-04-23 Jade Bird Display (shanghai) Limited Systems and methods for multi-color LED pixel unit with horizontal light emission

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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
EP4038422A4 (en) * 2019-10-01 2023-11-01 Jade Bird Display (Shanghai) Limited SYSTEMS AND PRODUCTION METHODS FOR DISPLAY PANELS WITH INTEGRATED MICROLENS ARRANGEMENT
US11967589B2 (en) 2020-06-03 2024-04-23 Jade Bird Display (shanghai) Limited Systems and methods for multi-color LED pixel unit with horizontal light emission

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