JPH05119203A - 微小光学レンズおよび光導波路の製造方法 - Google Patents
微小光学レンズおよび光導波路の製造方法Info
- Publication number
- JPH05119203A JPH05119203A JP27768791A JP27768791A JPH05119203A JP H05119203 A JPH05119203 A JP H05119203A JP 27768791 A JP27768791 A JP 27768791A JP 27768791 A JP27768791 A JP 27768791A JP H05119203 A JPH05119203 A JP H05119203A
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- Japan
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- optical waveguide
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 基板とフォトマスクの間隔を極めて狹くして
信頼性の高い微小レンズ又は光導波路の作成を可能とす
る。 【構成】 上記目的達成のため、基板上にフォトマスク
を形成し、該フォトマスクをパターン化し、該パターン
化したフォトマスク上に光重合性モノマーを含有するポ
リマー薄膜を形成し、次いで、基板の裏面方向から紫外
線を照射して該光重合性モノマーを光重合させるように
構成する。
信頼性の高い微小レンズ又は光導波路の作成を可能とす
る。 【構成】 上記目的達成のため、基板上にフォトマスク
を形成し、該フォトマスクをパターン化し、該パターン
化したフォトマスク上に光重合性モノマーを含有するポ
リマー薄膜を形成し、次いで、基板の裏面方向から紫外
線を照射して該光重合性モノマーを光重合させるように
構成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、微小光学レンズおよび
光導波路の製造方法に関し、更に詳しくはフォトリソグ
ラフィー技術を利用したプラスチック製の微小光学レン
ズおよび光導波路の製造方法に関する。
光導波路の製造方法に関し、更に詳しくはフォトリソグ
ラフィー技術を利用したプラスチック製の微小光学レン
ズおよび光導波路の製造方法に関する。
【０００２】
【従来技術および発明が解決しようとする課題】光通信
は、広帯域、低損失、軽量等の優れた性質をもつ。この
ため、近年、特に中・長距離大容量通信、飛行機や船舶
内の通信、工場内通信等に応用されてきている。近年、
微小光学レンズや光導波路は、このような光通信、ある
いは光情報処理に用いられる光回路において、光素子間
の結合、光の合波分波等への応用あるいは配線部品、更
には光集積回路における光導波路レンズへの応用等が高
まっている。
は、広帯域、低損失、軽量等の優れた性質をもつ。この
ため、近年、特に中・長距離大容量通信、飛行機や船舶
内の通信、工場内通信等に応用されてきている。近年、
微小光学レンズや光導波路は、このような光通信、ある
いは光情報処理に用いられる光回路において、光素子間
の結合、光の合波分波等への応用あるいは配線部品、更
には光集積回路における光導波路レンズへの応用等が高
まっている。
【０００３】ところで、このような微小光学レンズおよ
び光導波路の作製方法として、近年、５図および７図に
示すような工程プロセスが提案されている。すなわち、
５図および７図にそれぞれ示すようにガラス基板１に
（５図（Ａ）、７図（Ａ））、光重合性モノマーを含有
するポリマーの薄膜２をスピンコート法等により形成し
（５図（Ｂ）、７図（Ｂ））、次いで該薄膜２の上方に
フォトマスト３を設置する。次いで紫外線等を露光源と
して薄膜２の選択露光を行い（５図（Ｃ）、７図
（Ｃ））、それぞれ微小レンズ（６図）および光導波路
（８図）を得る。しかるに、このような従来方法で微小
レンズ等を作成する場合、その作成過程において薄膜の
露光部分において、重合性モノマーのポリマー化が進行
しその結果、体積が膨張し凸部が形成される。この凸部
が成長するとフォトマスクと接触したり、あるいはフォ
トマスクにくっついたりする。従って、従来方法では基
板１とフォトマスク３との間隔を小さくすることができ
ないという欠点があった。従って、従来方法による場
合、微細なレンズおよび光導波路の製作が困難であっ
た。
び光導波路の作製方法として、近年、５図および７図に
示すような工程プロセスが提案されている。すなわち、
５図および７図にそれぞれ示すようにガラス基板１に
（５図（Ａ）、７図（Ａ））、光重合性モノマーを含有
するポリマーの薄膜２をスピンコート法等により形成し
（５図（Ｂ）、７図（Ｂ））、次いで該薄膜２の上方に
フォトマスト３を設置する。次いで紫外線等を露光源と
して薄膜２の選択露光を行い（５図（Ｃ）、７図
（Ｃ））、それぞれ微小レンズ（６図）および光導波路
（８図）を得る。しかるに、このような従来方法で微小
レンズ等を作成する場合、その作成過程において薄膜の
露光部分において、重合性モノマーのポリマー化が進行
しその結果、体積が膨張し凸部が形成される。この凸部
が成長するとフォトマスクと接触したり、あるいはフォ
トマスクにくっついたりする。従って、従来方法では基
板１とフォトマスク３との間隔を小さくすることができ
ないという欠点があった。従って、従来方法による場
合、微細なレンズおよび光導波路の製作が困難であっ
た。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、かかる従来の
問題点を解決するためになされたものであり、本発明の
微小光学レンズの製造方法は、基板上にフォトマスクを
形成し、該フォトマスクをパターン化して形成すべき微
小レンズにみ合う形状の窓を形成し、該パターン化した
フォトマスク上に光重合性モノマーを含有するポリマー
薄膜を形成し、次いで、基板の裏面方向から紫外線を照
射して該光重合性モノマーを光重合させることを特徴と
する。更にまた、本発明の光導波路の製造方法は基板上
にフォトマスクを形成し、該フォトマスクをパターン化
して形成すべき光導波路にみ合う形状の窓を形成し、該
パターン化したフォトマスク上に光重合性モノマーを含
有するポリマー薄膜を形成し、次いで、基板の裏面方向
から紫外線を照射して該光重合性モノマーを光重合させ
ることを特徴とする。
問題点を解決するためになされたものであり、本発明の
微小光学レンズの製造方法は、基板上にフォトマスクを
形成し、該フォトマスクをパターン化して形成すべき微
小レンズにみ合う形状の窓を形成し、該パターン化した
フォトマスク上に光重合性モノマーを含有するポリマー
薄膜を形成し、次いで、基板の裏面方向から紫外線を照
射して該光重合性モノマーを光重合させることを特徴と
する。更にまた、本発明の光導波路の製造方法は基板上
にフォトマスクを形成し、該フォトマスクをパターン化
して形成すべき光導波路にみ合う形状の窓を形成し、該
パターン化したフォトマスク上に光重合性モノマーを含
有するポリマー薄膜を形成し、次いで、基板の裏面方向
から紫外線を照射して該光重合性モノマーを光重合させ
ることを特徴とする。
【０００５】このような本発明の第一の方法（微小光学
レンズの製造方法）および第二の方法（光導波路の製造
方法）において、ポリマーとして、可視域で透明であ
り、かつ光重合性モノマーを溶解し得るポリマー、例え
ばポリアクリレート等が好ましく用いられ、また光重合
性モノマーとしては例えば透明であり、重合したときの
屈折率が該ポリマーの屈折率よりも大きいモノマー例え
ばビニルカルバゾール等が好ましく用いられる（ポリア
クリレートの屈折率は１．４９であるのに対し、ポリビ
ニルカルバゾールの屈折率が１．６７と大きい）。本発
明では、光重合性モノマーを含んだポリマーの薄膜形成
後、微小レンズ光導波路形成のため選択露光を行う。こ
の選択露光は、微小レンズ又は光導波路形成部位に窓を
あけたフォトマスクを使用して、薄膜の組成等のファク
ターに依存するいろいろな露光源で行なうことができ
る。一般に、約２８０〜４５０nmの波長を有する紫外線
光を露光源として有利に使用することができる。露光強
度は、好ましくは、約４０〜４００mW／cm2 である。露
光時の温度は、使用する光重合性モノマーによって任意
に変えることができる。本発明方法では、露光部分に存
在するポリマー中の光重合性モノマーが、露光により重
合および拡散が生じ窓の形状に応じ微小レンズ又は光導
波路が作成できる。なお、本発明方法においては、パタ
ーン化したフォトマスクとポリマー薄膜との間にクラッ
ド層を介装することもできる。これは、金属（マスク）
に伝搬光が接触すると伝搬損失が大きくなるので、これ
を有効に防止するためである。以下、更に図１〜図４に
基づき本発明の実施例を説明するが、本発明がこれらの
実施例に限定されないことはもとよりである。
レンズの製造方法）および第二の方法（光導波路の製造
方法）において、ポリマーとして、可視域で透明であ
り、かつ光重合性モノマーを溶解し得るポリマー、例え
ばポリアクリレート等が好ましく用いられ、また光重合
性モノマーとしては例えば透明であり、重合したときの
屈折率が該ポリマーの屈折率よりも大きいモノマー例え
ばビニルカルバゾール等が好ましく用いられる（ポリア
クリレートの屈折率は１．４９であるのに対し、ポリビ
ニルカルバゾールの屈折率が１．６７と大きい）。本発
明では、光重合性モノマーを含んだポリマーの薄膜形成
後、微小レンズ光導波路形成のため選択露光を行う。こ
の選択露光は、微小レンズ又は光導波路形成部位に窓を
あけたフォトマスクを使用して、薄膜の組成等のファク
ターに依存するいろいろな露光源で行なうことができ
る。一般に、約２８０〜４５０nmの波長を有する紫外線
光を露光源として有利に使用することができる。露光強
度は、好ましくは、約４０〜４００mW／cm2 である。露
光時の温度は、使用する光重合性モノマーによって任意
に変えることができる。本発明方法では、露光部分に存
在するポリマー中の光重合性モノマーが、露光により重
合および拡散が生じ窓の形状に応じ微小レンズ又は光導
波路が作成できる。なお、本発明方法においては、パタ
ーン化したフォトマスクとポリマー薄膜との間にクラッ
ド層を介装することもできる。これは、金属（マスク）
に伝搬光が接触すると伝搬損失が大きくなるので、これ
を有効に防止するためである。以下、更に図１〜図４に
基づき本発明の実施例を説明するが、本発明がこれらの
実施例に限定されないことはもとよりである。
【０００６】
実施例１ 図１は、本発明の微小レンズの製造工程を示す図であ
り、図２はこの実施例により得られた微小レンズの斜視
図である。まず、ガラス基板１１の一方の表面にマスク
材としてＴｉを蒸着してマスク１２を形成する。次いで
フォトリソグラフィー技術を用い作成すべき微小レンズ
にみ合う形状の窓１３をパターン化して該マスク内に形
成する。なお、Ｔｉのエッチャントとしてフッ酸：硝
酸：水＝１：１：５０を用いた。次に、ビニルカルバゾ
ール（１５％）、ポリアクリレート（３５％）およびセ
ルソルブアセテート（溶剤：５０％）の混合剤を用い
て、スピンコート（１５００rpm ，３０sec ）により該
フォトマスク上に薄膜（１０μｍ）１４形成した。次い
でガラス基板の裏面より紫外線（λ＝３６５nm）を照射
した。この照射により、ビニルカルバゾールの重合およ
び拡散が生じ、微小レンズが形成された。最後にポスト
ベーク（１８０℃、３０分）を行い、完全にポリマーを
硬化させ、微小光学レンズ１５を作成した（２図）。
り、図２はこの実施例により得られた微小レンズの斜視
図である。まず、ガラス基板１１の一方の表面にマスク
材としてＴｉを蒸着してマスク１２を形成する。次いで
フォトリソグラフィー技術を用い作成すべき微小レンズ
にみ合う形状の窓１３をパターン化して該マスク内に形
成する。なお、Ｔｉのエッチャントとしてフッ酸：硝
酸：水＝１：１：５０を用いた。次に、ビニルカルバゾ
ール（１５％）、ポリアクリレート（３５％）およびセ
ルソルブアセテート（溶剤：５０％）の混合剤を用い
て、スピンコート（１５００rpm ，３０sec ）により該
フォトマスク上に薄膜（１０μｍ）１４形成した。次い
でガラス基板の裏面より紫外線（λ＝３６５nm）を照射
した。この照射により、ビニルカルバゾールの重合およ
び拡散が生じ、微小レンズが形成された。最後にポスト
ベーク（１８０℃、３０分）を行い、完全にポリマーを
硬化させ、微小光学レンズ１５を作成した（２図）。
【０００７】実施例２ 図３は本発明の光導波路の製造工程を示す図であり、図
４はこの実施例により得られた光導波路の斜視図であ
る。まずガラス基板２１の一方の表面にマスク材として
Ｔｉを蒸着してマスク２２を形成する。次いでフォトリ
ソグラフィー技術を用い作成すべき光導波路にみ合う形
状の窓２３を形成する。なお、Ｔｉのエッチャントとし
てフッ酸：硝酸：水＝１：１：５０を用いた。次に、ク
ラッド層として屈折率ｎ＝１．４９のポリアクリレート
（４０％）およびセルソルブアセテート（溶剤：６０
％）の混合剤を用いて、スピンコート（３０００rpm ，
３０sec ）によりクラッド層（５μｍ）２４を形成し、
ポストベーク（１８０℃、３０分）を行い、完全に硬化
させた。次に、コア層としてビニルカルバゾール（１５
％）、ポリアクリレート（３５％）およびセルソルブア
セテート（溶剤：５０％）の混合剤を用いて、スピンコ
ート（３０００rpm ，３０sec ）により薄膜２５を（６
μｍ）を形成し、プリベーク（８０℃、３０分）を行っ
た後、ガラス基板の裏面より紫外線（λ＝３６５nm）を
照射した。この照射により、ビニルカルバゾールの重合
が生じ、光導波路２６が形成された。エタノール中で未
反応のビニルカルバゾールモノマーを除去した後、ポス
トベーク（１８０℃、３０分）を行い、完全に硬化させ
た。このような方法により屈折率ｎ＝１．６７のポリビ
ニルカルバゾールをドープしたポリアクリレートからな
る光導波路（コア）２６が得られ、また、ｎ＝１．４９
のポリアクリレートからなるクラッドが得られる。この
ような方法で得られた屈折率ｎの異なる光学素子は、光
通信用に好ましく使用可能である。
４はこの実施例により得られた光導波路の斜視図であ
る。まずガラス基板２１の一方の表面にマスク材として
Ｔｉを蒸着してマスク２２を形成する。次いでフォトリ
ソグラフィー技術を用い作成すべき光導波路にみ合う形
状の窓２３を形成する。なお、Ｔｉのエッチャントとし
てフッ酸：硝酸：水＝１：１：５０を用いた。次に、ク
ラッド層として屈折率ｎ＝１．４９のポリアクリレート
（４０％）およびセルソルブアセテート（溶剤：６０
％）の混合剤を用いて、スピンコート（３０００rpm ，
３０sec ）によりクラッド層（５μｍ）２４を形成し、
ポストベーク（１８０℃、３０分）を行い、完全に硬化
させた。次に、コア層としてビニルカルバゾール（１５
％）、ポリアクリレート（３５％）およびセルソルブア
セテート（溶剤：５０％）の混合剤を用いて、スピンコ
ート（３０００rpm ，３０sec ）により薄膜２５を（６
μｍ）を形成し、プリベーク（８０℃、３０分）を行っ
た後、ガラス基板の裏面より紫外線（λ＝３６５nm）を
照射した。この照射により、ビニルカルバゾールの重合
が生じ、光導波路２６が形成された。エタノール中で未
反応のビニルカルバゾールモノマーを除去した後、ポス
トベーク（１８０℃、３０分）を行い、完全に硬化させ
た。このような方法により屈折率ｎ＝１．６７のポリビ
ニルカルバゾールをドープしたポリアクリレートからな
る光導波路（コア）２６が得られ、また、ｎ＝１．４９
のポリアクリレートからなるクラッドが得られる。この
ような方法で得られた屈折率ｎの異なる光学素子は、光
通信用に好ましく使用可能である。
【０００８】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
るものであるから、基板とフォトマスクとの間隔を問題
にすることもなく、微細な光学レンズおよび光導波路の
製造が可能となる。更に、従来方法におけるようにポリ
マー薄膜が不必要にフォレジストに接触する心配もな
い。従って微小レンズ又は光導波路の製造における量産
性・信頼性が向上し、低価格化が実現可能となる。
るものであるから、基板とフォトマスクとの間隔を問題
にすることもなく、微細な光学レンズおよび光導波路の
製造が可能となる。更に、従来方法におけるようにポリ
マー薄膜が不必要にフォレジストに接触する心配もな
い。従って微小レンズ又は光導波路の製造における量産
性・信頼性が向上し、低価格化が実現可能となる。
【図１】本発明方法の一例による微小レンズの作成工程
を示す工程図である。
を示す工程図である。
【図２】本発明方法の一例により得られる微小レンズの
斜視図である。
斜視図である。
【図３】本発明方法の一例による光導波路の作成工程を
示す工程図である。
示す工程図である。
【図４】本発明方法の一例により得られる光導波路の斜
視図である。
視図である。
【図５】従来方法の一例による微小レンズの作成工程を
示す工程図である。
示す工程図である。
【図６】従来方法の一例により得られる微小レンズの斜
視図である。
視図である。
【図７】従来方法の一例による光導波路の作成工程を示
す工程図である。
す工程図である。
【図８】従来方法の一例により得られる光導波路の斜視
図である。
図である。
１１…ガラス基板 １２…マスク １３…窓 １４…薄膜 １５…微小レンズ ２１…ガラス基板 ２２…マスク ２３…窓 ２４…クラッド層 ２５…薄膜 ２６…光導波路
Claims (3)
- 【請求項１】 紫外線照射によるモノマーの拡散を利用
した微小光学レンズの製造方法であって、基板上にフォ
トマスクを形成し、該フォトマスクをパターン化して製
作すべき微小レンズにみ合う形状の窓を形成し、該パタ
ーン化したフォトマスク上に光重合性モノマーを含有す
るポリマー薄膜を形成し、次いで、基板の裏面方向から
紫外線を照射して該光重合性モノマーを光重合させるこ
とを特徴とする、微小光学レンズの製造方法。 - 【請求項２】 紫外線照射によるモノマーの光重合を利
用した光導波路の製造方法であって、基板上にフォトマ
スクを形成し、該フォトマスクをパターン化して製作す
べき光導波路にみ合う形状の窓を形成し、該パターン化
したフォトマスク上に光重合性モノマーを含有するポリ
マー薄膜を形成し、次いで、基板の裏面方向から紫外線
を照射して該光重合性モノマーを光重合させることを特
徴とする、光導波路の製造方法。 - 【請求項３】 パターン化したフォトマスクとポリマー
薄膜との間にクラッド層を介装させることを特徴とする
請求項２の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27768791A JPH05119203A (ja) | 1991-10-24 | 1991-10-24 | 微小光学レンズおよび光導波路の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27768791A JPH05119203A (ja) | 1991-10-24 | 1991-10-24 | 微小光学レンズおよび光導波路の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05119203A true JPH05119203A (ja) | 1993-05-18 |
Family
ID=17586905
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27768791A Withdrawn JPH05119203A (ja) | 1991-10-24 | 1991-10-24 | 微小光学レンズおよび光導波路の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05119203A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5462700A (en) * | 1993-11-08 | 1995-10-31 | Alliedsignal Inc. | Process for making an array of tapered photopolymerized waveguides |
| WO2004031251A1 (ja) * | 2002-10-07 | 2004-04-15 | Jsr Corporation | 光導波路形成用感光性樹脂組成物および光導波路 |
| US9919455B2 (en) | 2012-08-22 | 2018-03-20 | Omnivision Technologies, Inc. | Methods for forming a lens plate for an integrated camera using UV-transparent molds and methods for forming UV-transparent molds |
-
1991
- 1991-10-24 JP JP27768791A patent/JPH05119203A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5462700A (en) * | 1993-11-08 | 1995-10-31 | Alliedsignal Inc. | Process for making an array of tapered photopolymerized waveguides |
| WO2004031251A1 (ja) * | 2002-10-07 | 2004-04-15 | Jsr Corporation | 光導波路形成用感光性樹脂組成物および光導波路 |
| US7376328B2 (en) | 2002-10-07 | 2008-05-20 | Jsr Corporation | Photosensitive resin composition for optical waveguide formation and optical waveguide |
| US9919455B2 (en) | 2012-08-22 | 2018-03-20 | Omnivision Technologies, Inc. | Methods for forming a lens plate for an integrated camera using UV-transparent molds and methods for forming UV-transparent molds |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990107 |