JPH0990162A - 光ファイバ接続孔付マイクロレンズアレイ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 可視光および赤外線領域に実質的に吸収を有
さず、広範囲の波長領域で使用可能であり、光ファイバ
を確実に挿入保持するに十分でかつ均一な深さの接続孔
を有する。 【解決手段】 複数のマイクロレンズのアレイを一方の
表面（表面Ａ）に有する層（アレイ層）と、アレイ層の
他方の表面（表面Ｂ）に設けた複数の光ファイバ接続孔
を有する基板（但し、複数の光ファイバ接続孔と複数の
マイクロレンズはそれぞれ対応する）からなり、かつマ
イクロレンズの中心軸と光ファイバ接続孔の中心軸とが
各対において実質的に一致する、光ファイバ接続孔付マ
イクロレンズアレイであって、アレイ層は可視光および
赤外線領域において実質的に透明な材料からなり、かつ
光ファイバ接続孔の底部はアイレ層の表面Ｂの一部によ
り構成され、光ファイバ接続孔は、孔の直径の２倍以上
の深さを有する方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、発光素子と光ファ
イバなどのエネルギー伝送部品との接続に利用される光
ファイバ接続孔付マイクロレンズアレイおよびその製造
方法に関する。マイクロレンズアレイは、半導体レーザ
や面発光レーザなどの発光素子から出射される光を平行
光や収束光に変換し、さらに伝送媒体である光ファイバ
などに接続する光学素子である。

【０００２】

【従来の技術】光ファイバ接続孔付マイクロレンズアレ
イは、一方の面に複数のマイクロレンズのアレイを有
し、他方の面に、前記の各マイクロレンズに対応する光
ファイバを接続するための孔を有する。光ファイバ接続
孔付マイクロレンズアレイは、接続孔およびマイクロレ
ンズのアレイを半導体作製技術であるフォトリソグラフ
ィー法とドライエッチング法とを用いて形成することに
より製造できる〔実開昭６１−５０９０５号（先行技術
１）、特開平７−１５１９３５号（先行技術２）〕。こ
のようなマイクロレンズアレイは、これまで、光ファイ
バとの接続損失が低いこと、容易に作製できることを主
な目標として開発されてきた。

【０００３】光ファイバとの接続損失を低減するという
観点からは、マイクロレンズアレイの焦点距離が、アレ
イ頂点から光ファイバ接続孔の底部までの距離と同一で
あることが好ましい。そのため、光ファイバ接続孔の深
さは、上記焦点距離を考慮して決定される。さらに、光
ファイバ接続孔は光ファイバを確実に挿入保持するとい
う観点からは、一定以上の深さを有することが好まし
い。従って、マイクロレンズの焦点距離が決まると、光
ファイバ接続孔の深さは、光ファイバ接続孔を設ける基
板の厚さにより増減する。光ファイバを確実に挿入保持
するための光ファイバ接続孔の深さは、光ファイバの径
に左右されるが、一般には、数１０μｍ〜数１００μｍ
であることが好ましい。これ以上浅くなると、信頼性が
低くなる。

【０００４】一方、作製法としては、前述のようにフォ
トリソグラフィー法とドライエッチング法とを組合せて
用いる方法がある。フォトリソグラフィー法とドライエ
ッチング法を用いることで、各マイクロレンズと、対に
なる光ファイバ接続孔との位置合わせの制御および光フ
ァイバ外径に合わせた孔の内径の制御が容易にできる。
さらに、エッチングに使用するガス種やその流量、電極
間に与える電力強度等のエッチング条件を制御してエッ
チング速度をコントロールすることで、所望の形状の接
続孔を形成できる。

【０００５】ところで、マイクロレンズは、伝送する光
に対する透過性に優れていることが必要であり、材料と
して主に石英ガラスが用いられている。特に、ドライエ
ッチングで加工しやすいアルカリを含まない石英ガラス
などが利用される。石英ガラスの一方の面にマイクロレ
ンズのアレイを、他方の面に光ファイバ接続孔を、それ
ぞれドライエッチング法で形成していく。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】例えば、マイクロレン
ズアレイを作製する石英ガラス基板の厚さが500 μｍ、
マイクロレンズアレイのレンズ単体の焦点距離が250 μ
ｍであると、光ファイバ接続孔の深さは250 μｍとな
る。汎用されている径が125 μｍの光ファイバであれ
ば、深さ250 μｍは、確実に挿入保持するに十分であ
る。

【０００７】ところが、石英ガラス基板に深さ250 μｍ
の接続孔をドライエッチング法により形成するには、長
時間必要である。例えば、石英ガラスのエッチング条件
〔平行平板型リアクティブイオンエッチング装置／ＲＦ
電力：300 Ｗ／反応ガスCF₄：50sccm／エッチング圧
力：4.8Pa 〕下でのドライエッチング速度は0.05μｍ／
分である。そのため、深さ250 μｍの光ファイバ接続孔
に要する加工時間は5000分（83.3時間）となり、現実的
ではない。一方、光ファイバ接続孔の深さを10μｍと浅
くした場合は、孔加工時間は200分（3.3 時間）とな
り、加工時間の点では問題なくなる。しかし、孔深さが
浅いため、光ファイバを確実に挿入保持することが困難
になり、信頼性が低下する。さらに、光ファイバの位置
決めに対する作業性も悪くなる。加えて、基板を260μ
ｍ(250+10)と薄くする必要があり、取扱いに注意を要す
るなどの問題もある。

【０００８】それに対して、石英ガラスよりエッチング
速度が早いシリコンを基板とするマイクロレンズアレイ
が先行技術２に開示されている。シリコンのエッチング
速度は、石英ガラスのそれの約100 倍であり、上記深さ
250 μｍの接続孔を約50分で形成することができる。と
ころが、シリコンは、可視光および赤外線領域に吸収を
有し、そのためシリコンからなるマイクロレンズアレイ
では広範囲の光の接続に使用することができないという
問題がある。

【０００９】ところで、マイクロレンズアレイでは、１
つの基板に数千から数万個以上の光ファイバ接続孔が設
けられる。そして、個々の孔におけるエッチング速度に
多少の違いがあり、エッチング時間は一定であるから、
孔の深さにバラツキが生じる。孔の深さのバラツキは、
マイクロレンズアレイの焦点距離と接続孔の底部の位置
関係のバラツキとなり、接続損失の低減に対する障害と
なる。特に、接続孔の深さが増すと深さのバラツキも増
す傾向にある。例えば、厚さ0.38mmのシリコン基板に深
さ0.30mmの接続孔を形成した場合、接続孔の深さのバラ
ツキは約±20μｍである。このバラツキにより、接続損
失は±20％程度増減する。

【００１０】そこで本発明の目的は、可視光および赤外
線領域に実質的に吸収を有さず、広範囲の波長領域で使
用可能であり、光ファイバを確実に挿入保持するに十分
でかつ均一な深さの接続孔を有する、光ファイバ接続孔
付マイクロレンズアレイを提供することにある。

【００１１】さらに本発明は、接続孔を比較的短時間に
作製できる、上記本発明の光ファイバ接続孔付マイクロ
レンズアレイの製造方法を提供することにある。加えて
本発明は、均一な深さの接続孔を比較的短時間に作製で
きる、上記本発明の光ファイバ接続孔付マイクロレンズ
アレイを提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】そこで本発明は、複数の
マイクロレンズのアレイを一方の表面（以下表面Ａとい
う）に有するアレイ層と、このアレイ層の他方の表面
（以下表面Ｂという）に設けた複数の光ファイバ接続孔
を有する基板（但し、前記複数の光ファイバ接続孔と前
記複数のマイクロレンズはそれぞれ対応する）からな
り、かつ前記マイクロレンズの中心軸と前記光ファイバ
接続孔の中心軸とが各対において実質的に一致する、光
ファイバ接続孔付マイクロレンズアレイであって、前記
アレイ層は可視光および赤外線領域において実質的に透
明な材料からなり、かつ前記光ファイバ接続孔の底部は
前記アレイ層の表面Ｂの一部により構成されており、前
記光ファイバ接続孔は、孔の直径の２倍以上の深さを有
することを特徴とする前記光ファイバ接続孔付マイクロ
レンズアレイに関する。

【００１３】さらに本発明は、光ファイバ接続孔をエッ
チングにより形成する上記本発明の光ファイバ接続孔付
マイクロレンズアレイの製造方法であって、前記エッチ
ングを、光ファイバ接続孔を設ける基板を構成する材料
のエッチング速度が、前記アレイ層を構成する材料のエ
ッチング速度の１０倍以上となる条件で、かつエッチン
グにより作製される孔がアレイ層の表面Ｂに到達するま
で行うことを特徴とする前記製造方法に関する。以下本
発明について説明する。

【００１４】光ファイバ接続孔付マイクロレンズアレイ 本発明の光ファイバ接続孔付マイクロレンズアレイは、
例えば、図１（斜視図）および図２（断面図）に示すよ
うに、複数のマイクロレンズのアレイ１０を一方の表面
Ａに有するアレイ層１と、アレイ層１の表面Ｂ（表面Ａ
と反対側）に設けた複数の光ファイバ接続孔３を有する
基板２とからなる。そして、光ファイバ接続孔とマイク
ロレンズは、対を形成しており、かつ各対においてマイ
クロレンズの中心軸と光ファイバ接続孔の中心軸とが実
質的に一致している。

【００１５】アレイ層１は可視光および赤外線領域にお
いて実質的に透明な材料からなる。本明細書において
「可視光および赤外線領域において実質的に透明」であ
るとは、可視光、赤外線領域の光をマイクロレンズを集
光できることを意味する。可視光および赤外線領域にお
いて実質的に透明な材料としては、例えば、石英ガラ
ス、酸化亜鉛、酸化アルミニウム、酸化マグネシウムお
よびＩＴＯを挙げることができる。

【００１６】光ファイバ接続孔３の底部３１はアレイ層
１の表面Ｂの一部により構成されている。これにより、
光ファイバをアレイ層１と直接接続して、接続損失を低
減できるという利点がある。さらに、マイクロレンズの
焦点距離と、アレイ層のアレイ頂点から表面Ｂまでの厚
さ（アレイ頂点から垂直下の表面Ｂまでの距離）とが実
質的に同じであることが好ましい。このようにすること
で、マイクロレンズの焦点がアレイ層１の表面Ｂで形成
される光ファイバ接続孔３の底部３１に合う。そして、
光ファイバの端面を接続孔の底部に接触するように挿入
することで、光ファイバの端面にマイクロレンズの焦点
を合わせることができる。その結果、接続損失を低減す
ることができる。

【００１７】さらに光ファイバ接続孔３は、孔の直径の
２倍以上の深さを有する。孔の直径の２倍以上の深さと
することで、光ファイバを確実に挿入保持して、信頼性
の高い光ファイバ接続孔付マイクロレンズアレイが得ら
れる。接続孔の孔の直径は、挿入する光ファイバの外径
により適宜決められる。尚、光ファイバの外径は、一般
には１００〜１５０μｍの範囲である。従って、光ファ
イバ接続孔の内径も１００〜１５０μｍの範囲とし、光
ファイバ接続孔の深さは３００〜１０００μｍの範囲と
することが好ましい。光ファイバ接続孔の深さを深くす
ることで、光ファイバ接続孔を有する基板の厚みを増す
ことができ、アレイ層の厚みが薄くても、全体の厚みを
一定以上に維持して実用的レベルの機械的強度を得るこ
とができるという利点がある。しかし、光ファイバ接続
孔の深さが増すことで、エッチング時間が増大する。そ
こで、機械的強度とエッチング時間の両者を考慮して、
光ファイバ接続孔の深さは適宜決めることができる。

【００１８】尚、本発明の光ファイバ接続孔付マイクロ
レンズアレイにおいて、マイクロレンズアレイの形状、
寸法、個数、配置および光ファイバ接続孔の形状には特
に制限はない。光ファイバ接続孔付マイクロレンズアレ
イに要求される物性に応じて、適宜決定できる。但し、
光ファイバ接続孔の形状は、図３および４に示すよう
に、接続孔３の開口３２の径を底部３１の径より大きく
して、光ファイバの挿入を容易にすることができる。こ
の場合、底部の径は、挿入する光ファイバの径と実質的
に同一とする。

【００１９】光ファイバ接続孔付マイクロレンズアレイ
の製造方法 本発明の光ファイバ接続孔付マイクロレンズアレイの製
造方法は、光ファイバ接続孔をエッチングにより形成す
る方法であって、光ファイバ接続孔を設ける基板を構成
する材料のエッチング速度が、前記アレイ層を構成する
材料のエッチング速度の１０倍以上となる条件で、かつ
エッチングにより作製される孔がアレイ層の表面Ｂに到
達するまで行うことを特徴とする。本発明の製造方法を
図５に基づいて説明する。

【００２０】工程Ａ マイクロレンズアレイを形成する層５と光ファイバ接続
孔を形成する基板４とからなる複合材５０を用意する。
マイクロレンズアレイを形成する層５は、可視光および
赤外線領域において実質的に透明な材料であって、後述
のエッチングの速度が、光ファイバ接続孔を形成する基
板のエッチングの速度の１／１０以下のものであれば良
い。そのような材料としては、例えば、石英ガラス、酸
化亜鉛、酸化アルミニウム、酸化マグネシウムおよびＩ
ＴＯを挙げることができる。光ファイバ接続孔を形成す
る基板４は、マイクロレンズアレイを形成する層５のエ
ッチングの速度の１０倍以上のエッチングの速度を有す
るものであれば良い。そのような材料として、例えば、
シリコン（Ｓｉ）、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）およびア
ルミニウム（Ａｌ）等を挙げることができる。

【００２１】上記複合材５０は、例えば、光ファイバ接
続孔を形成する基板を基板として、その上にスパッタ
法、ＣＶＤ法、ゾルゲル法、熱酸化法、火炎堆積法など
により、石英ガラス等のマイクロレンズアレイを形成す
る基板を形成することで得ることができる。シリコン
（Ｓｉ）、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）およびアルミニウ
ム（Ａｌ）の基板は電子部品の原材料として供給されて
いるものをそのま用いることができる。さらに、例え
ば、石英ガラス膜付シリコン基板は、導波路作製用とし
て市販されている。

【００２２】工程Ｂ〜Ｄ 工程Ｂ〜Ｄは、前記マイクロレンズアレイを形成する基
板５の表面にマイクロレンズのアレイ１０を形成する工
程であり、常法により行うことができる。工程Ｂで層５
の上にフォトレジストを塗布し、樹脂層６を形成する。
工程Ｃで樹脂層６を常法により凸状樹脂パターン７に加
工する。工程Ｄでドライエッチングにより、樹脂パター
ン７を形成した面をエッチングして層５にアレイ１０を
形成して、アレイ層１とする。

【００２３】工程Ｅ〜Ｇ 工程Ｅ〜Ｇは、光ファイバ接続孔を形成する基板４に光
ファイバ接続孔３を形成する工程である。工程Ｅで基板
４の上にフォトレジストを塗布し、樹脂層６を形成す
る。工程Ｆで樹脂層６を常法により光ファイバ接続孔に
相当する孔を有する樹脂パターン８を形成する。工程Ｇ
で樹脂パターン８を形成した面をエッチングして光ファ
イバ接続孔３を有する基板２を形成する。

【００２４】上記工程Ｇのエッチングは、光ファイバ接
続孔を設ける基板を構成する材料のエッチング速度に対
する、前記アレイ層を構成する材料のエッチング速度の
比（ｒ）が１０倍以上となる条件で行われる。上記速度
条件は、光ファイバ接続孔を形成する基板４の材料、マ
イクロレンズアレイを形成する層５の材料、およびエッ
チング条件（ガス種やその流量、電極間に与える電力強
度）により異なる。層５を構成する材料は、透明性の観
点から、前記のように、例えば、石英ガラス、酸化亜
鉛、酸化アルミニウム、酸化マグネシウムおよびＩＴＯ
等が挙げられる。一方、光ファイバ接続孔を形成する基
板４を構成する材料は、エッチング速度が速いとうい観
点から、例えば、シリコン（Ｓｉ）、ガリウムヒ素（Ｇ
ａＡｓ）およびアルミニウム（Ａｌ）等を用いることが
できる。

【００２５】こられの材料を用い、かつ例えば、シリコ
ン等のエッチングに通常用いられるエッチング条件によ
れば、上記速度比（ｒ）を１０倍以上にすることができ
る。エッチング速度比（ｒ）を１０倍以上となる条件を
選ぶことで、層５を構成する材料にエッチング速度は遅
いが光学的特性に優れた材料を用いても、加工時間を短
縮することができる。好ましくは、エッチング速度比
（ｒ）は１００倍以上となる条件でエッチングを行う。

【００２６】さらに本発明の製造方法では、エッチング
により作製される孔がアレイ層１の表面Ｂに到達するま
で、前記エッチングを行う。ここでは、全ての接続孔３
がアレイ層１の表面Ｂに到達している必要があり、エッ
チング条件、特にエッチング時間を多少オーバーエッチ
ングになるように設定する。このようにすることで、接
続孔３の底部がアレイ層１の表面Ｂになり、接続孔の深
さを一定にすることができるとともに、接続孔に挿入し
た光ファイバの端面と表面Ｂとの接触が良好となり、接
続損失を低減できる。また、上記のようにエッチング速
度比（ｒ）を10倍以上となる条件を選ぶことで、オーバ
ーエッチングとなる条件でエッチングしても表面Ｂはほ
とんどエッチングされない。そのため、表面Ｂがエッチ
ング停止層の役割をはたし、接続孔の深さのバラツキを
抑制できる。このエッチング速度比（ｒ）を100 倍以上
となる条件の場合、この効果は顕著である。

【００２７】光ファイバ接続孔を設ける基板を構成する
材料がシリコン（Si）である場合、例えば、拡散磁場型
ドライエッチング装置を用い、RF電力150W、マイクロ波
電力650W、コイル電流15A 、SF₆ 流量40sccm、CHF₃流量
10sccmの条件でエッチングを行うと、4.0 μｍ／分エッ
チング速度でエッチングができる。同様の条件での石英
ガラスのエッチング速度は0.08μｍ／分である。エッチ
ング速度比（ｒ）は50である。光ファイバ接続孔を設け
る基板を構成する材料がガリウムヒ素（GaAs）である場
合、拡散磁場型ドライエッチング装置を用い、ＲＦ電力
150W、マイクロ波電力700W、コイル電流15A 、CF₄ 流量
70sccmの条件でエッチングを行うと、4.0 μｍ／分エッ
チング速度でエッチングができる。同様の条件で石英ガ
ラスのエッチング速度は0.07μｍ／分である。エッチン
グ速度比（ｒ）は57である。

【００２８】

【実施例】以下に本発明の一実施例を説明する。 実施例１ 図５（要部断面図）に基づいて、実施例１における光フ
ァイバ接続孔付マイクロレンズアレイ製造方法を説明す
る。厚さ３８０μｍのシリコン基板４に石英ガラス層５
をスパッタ法で１０μｍ成膜した基板の石英ガラス上
に、スピンコート法により２，５μｍの膜厚でネガタイ
プのフォトレジスト（東京応化工業（株）社製、ＯＭＲ
−８５）を塗布し樹脂６を形成した。前記樹脂に対角１
０μｍの８角形が配列されたフォトマスクを密着させ、
紫外光露光後、現像することにより８角形の柱状の樹脂
を石英ガラス上に得た。この樹脂を有する基板を酸素プ
ラズマ中でドライエッチングすることにより、樹脂の上
方周辺部より徐々に除去し、凸状樹脂パターン７を石英
ガラス層５上に得た。

【００２９】平行平板型リアクティブイオンエッチング
装置を用い、３００Ｗの高周波電力を供給し、Ｃ₂ Ｆ₆
流量を１００sccm、圧力４．６Ｐａの条件で前記凸上樹
脂パターンを有する基板を石英ガラスのエッチング速度
０．０６μｍ／分でドライエッチングすることにより、
凸状樹脂パターン７を石英ガラス層５に転写し、直径１
０μｍ、高さ２．４μｍの石英ガラスからなるマイクロ
レンズ１０を１０μｍ間隔で配置したマイクロレンズア
レイ１を得た。

【００３０】シリコン基板４のマイクロレンズアレイ１
を設けたとは反対の面の上に、スピンコート法により
４．０μｍの膜厚でポジタイプのフォトレジスト（ヘキ
スト（株）社製、ＡＺ−１３５０）を塗布し樹脂６を形
成した。前記樹脂に直径１２５μｍの孔が配列されたフ
ォトマスクを密着させ、紫外光露光後、現像することに
より直径１２５μｍの樹脂からなる光ファイバ接続孔付
樹脂８をシリコン基板４上に得た。拡散磁場型ドライエ
ッチング装置を用い、ＲＦ電力１５０Ｗ、マイクロ波電
力６５０Ｗ、コイル電流１５Ａ、ＳＦ₆ 流量４０sccm、
ＣＨＦ₃ 流量１０sccm、シリコン基板のエッチング速度
４．０μｍ／分の条件で前記光ファイバ接続孔付樹脂を
有する基板を９５分間ドライエッチングすることによ
り、光ファイバ接続孔３を形成し、本発明の光ファイバ
接続孔付マイクロレンズアレイを製造した。

【００３１】実施例２ 厚さ５００μｍのシリコン基板に石英ガラスを火炎堆積
法で５０μｍ成膜した基板の石英ガラス層の表面上に、
スピンコート法により、４．０μｍの膜厚でポジタイプ
のフォトレジスト（ヘキスト（株）社製、ＡＺ−１３５
０）を塗布し樹脂を形成した。前記樹脂に直径６０μｍ
の円が配列されたフォトマスクを密着させ、紫外光露光
後、現像することにより円柱状の樹脂を石英ガラス層上
に得た。この樹脂を有する基板を温度２００℃のオーブ
ンで３０分間加熱し、樹脂の表面張力により凸状樹脂パ
ターンを石英ガラス上に得た。

【００３２】平行平板型リアクティブイオンエッチング
装置を用い、３００Ｗの高周波電力を供給し、ＣＨＦ₃
流量を１００sccm、圧力４．４Ｐａの条件で前記凸状樹
脂パターンを有する基板を石英ガラスのエッチング速度
０．０５μｍ／分でドライエッチングすることにより、
凸状樹脂パターンを石英ガラスに転写し、直径６０μ
ｍ、高さ１６μｍのマイクロレンズを１０μｍ間隔で配
置した石英ガラスからなるマイクロレンズアレイを得
た。

【００３３】シリコン基板上にスピンコート法により１
０．０μｍの膜厚でポジタイプのフォトレジスト（ヘキ
スト（株）社製、ＡＺ−１３５０）を塗布し樹脂を形成
した。前記樹脂直径１２５μｍが配列されたフォトマス
クを密着させ、紫外光露光後、現像することにより直径
１２５μｍの樹脂からなる光ファイバ接続孔付樹脂をシ
リコン基板上に得た。拡散磁場型ドライエッチング装置
を用い、ＲＦ電力１５０Ｗ、マイクロ波電力７００Ｗ、
コイル電流１５Ａ、ＳＦ₆ 流量６０sccm、シリコン基板
のエッチング速度６．０μｍ／分の条件で前記光ファイ
バ接続孔付樹脂を有する基板を８３分間ドライエッチン
グすることにより、光ファイバ接続孔を形成し、光ファ
イバ接続孔付マイクロレンズアレイを製造した。

【００３４】実施例３ 実施例２と同様にして形成させた円柱状の樹脂を石英ガ
ラス層に対して下向きになるように配置し、２００℃の
オーブンで３０分間加熱させて、凸状樹脂パターンを得
た。平行平板型リアクティブイオンエッチング装置を用
い、３００Ｗの高周波電力を供給し、ＣＨＦ₃ 流量を１
００sccmの条件で前記凸状樹脂パターンを有する基板を
石英ガラス層のエッチング速度０．０６μｍ／分でドラ
イエッチングし、凸状樹脂パターンを石英ガラス層に転
写、直径６０μｍ、高さ２０．０μｍの石英ガラスから
なるマイクロレンズアレイを得た。

【００３５】シリコン基板上にスピンコート法により１
０．０μｍの膜厚でポジタイプのフォトレジスト（ヘキ
スト（株）社製、ＡＺＰ４６２０）を塗布し樹脂を形成
した。前記樹脂に直径１２５μｍが配列されたフォトマ
スクを密着させ、紫外光露光後、現像することにより直
径１２５μｍの樹脂からなる光ファイバ接続孔付樹脂を
シリコン基板上に得た。拡散磁場型ドライエッチング装
置を用い、ＲＦ電力１５０Ｗ、マイクロ波電力７００
Ｗ、コイル電流１５Ａ、ＳＦ₆ 流量６０sccm、シリコン
基板のエッチング速度６．０μｍ／分の条件で前記光フ
ァイバ接続孔付樹脂を有する基板を８３分間ドライエッ
チングすることにより、光ファイバ接続孔を形成し、光
ファイバ接続孔付マイクロレンズアレイを製造した。

【００３６】実施例４ 厚さ３８０μｍのシリコン基板に石英ガラスをＣＶＤ法
で３０μｍ成膜した基板の石英ガラス層の表面上に、ス
ピンコート法により３．８μｍの膜厚でポジタイプのフ
ォトレジスト（ヘキスト（株）社製、ＡＺ−１３５０）
を塗布し樹脂を形成した。前記樹脂に直径２００μｍの
丸が配列されたフォトマスクを密着させ、紫外光露光
後、現像することにより円柱状の樹脂を石英ガラス層上
に得た。この樹脂を有する基板を再度全面に紫外線露光
し、該円柱状の樹脂を石英ガラス層に対して下向きにな
るように配置し、２００℃のオーブンで６０分間加熱さ
せて、凸状樹脂パターンを得た。

【００３７】拡散磁場型ドライエッチング装置を用い、
ＲＦ電力１２０Ｗ、マイクロ波電力６００Ｗ、コイル電
流１４Ａ、Ｃｌ₂ 流量５０sccmの条件で前記凸状樹脂パ
ターンを有する基板を石英ガラスのエッチング速度０．
１μｍ／分でドライエッチングし、凸状樹脂パターンを
石英ガラス層に転写、直径３０μｍ、高さ７．０μｍの
石英ガラスからなるマイクロレンズアレイを得た。シリ
コン基板上にスピンコート法により１０．０μｍの膜厚
でポジタイプのフォトレジスト（ヘキスト（株）社製、
ＡＺＰ４６２０）を塗布し樹脂を形成した。前記樹脂に
直径１２５μｍが配列されたフォトマスクを密着させ、
紫外光露光後、現像することにより直径１２５μｍの樹
脂からなる光ファイバ接続孔付樹脂をシリコン基板上に
得た。

【００３８】平行平板型リアクティブイオンエッチング
装置を用い、４５０Ｗの高周波電力を供給し、ＳＦ₆ 流
量を８０sccmと固定し、ＣＦ₄ 流量を１sccm／１時間の
速度で増加させ、前記光ファイバ接続孔付樹脂を有する
基板を光ファイバ接続孔部のシリコンが除去されるまで
８０分間ドライエッチングを行い光ファイバ接続孔を形
成し、光ファイバ接続孔付マイクロレンズアレイを製造
した（図３、図４）。

【００３９】

【発明の効果】本発明において、たとえばマイクロレン
ズアレイとなる部分に石英ガラスを用い、その石英ガラ
スよりもドライエッチング速度の速い材質の基板として
シリコンを用いることで、光ファイバ接続孔をシリコン
部分に作製するためエッチング速度が最大８μｍ／分と
石英ガラスの最大０．０６μｍ／分に比べ速く、孔を深
くでき、挿入する光ファイバの接着部分を多くとれる加
工が可能となる。また、マイクロレンズアレイの焦点距
離が数１０μｍと短くてもシリコン基板を数１００μｍ
以上と厚いものを用いることができるためマイクロレン
ズアレイの取り扱いが容易になり作業性が向上する。

【００４０】また、エッチング条件を調整することで光
ファイバ接続孔の断面形状をテーパー状に加工でき、こ
の形状により光ファイバ挿入作業が簡単になり作業時間
の短縮となる。また、シリコン部分のエッチング終了点
が石英ガラスの界面となるため、シリコンと石英ガラス
のエッチング速度の違いにより石英ガラスがエッチング
ストッパーとなりエッチング時間管理緩和させ、作製再
現性の向上が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の光ファイバ接続孔付マイクロレンズ
アレイの斜視図。

【図２】 本発明の光ファイバ接続孔付マイクロレンズ
アレイの断面図。

【図３】 本発明の光ファイバ接続孔付マイクロレンズ
アレイの斜視図。

【図４】 本発明の光ファイバ接続孔付マイクロレンズ
アレイの断面図。

【図５】 本発明の光ファイバ接続孔付マイクロレンズ
アレイの製造方法の説明図。

【図６】 従来技術の光ファイバ接続孔付マイクロレン
ズアレイ斜視図。

【図７】 従来技術の光ファイバ接続孔付マイクロレン
ズアレイの断面図。

【符号の説明】

１：マイクロレンズアレイ ２：光ファイバ接続孔付シリコン基板 ３：光ファイバ接続孔 ４：シリコン基板 ５：石英ガラス層 ６：樹脂 ７：凸状樹脂パターン ８：光ファイバ接続孔付樹脂パターン

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のマイクロレンズのアレイを一方の
   表面（以下表面Ａという）に有する層（以下、アレイ層
   という）と、前記アレイ層の他方の表面（以下表面Ｂと
   いう）に設けた複数の光ファイバ接続孔を有する基板
   （但し、前記複数の光ファイバ接続孔と前記複数のマイ
   クロレンズはそれぞれ対応する）からなり、かつ前記マ
   イクロレンズの中心軸と前記光ファイバ接続孔の中心軸
   とが各対において実質的に一致する、光ファイバ接続孔
   付マイクロレンズアレイであって、 前記アレイ層は可視光および赤外線領域において実質的
   に透明な材料からなり、 かつ前記光ファイバ接続孔の底部は前記アイレ層の表面
   Ｂの一部により構成されており、 前記光ファイバ接続孔は、孔の直径の２倍以上の深さを
   有することを特徴とする前記光ファイバ接続孔付マイク
   ロレンズアレイ。
2. 【請求項２】 アレイ層を構成する材料が、石英ガラ
   ス、酸化亜鉛、酸化アルミニウム、酸化マグネシウムお
   よびＩＴＯからなる群から選ばれる請求項１記載のマイ
   クロレンズアレイ。
3. 【請求項３】 マイクロレンズの焦点距離とアレイ層の
   アレイ頂点から表面Ｂまでの厚さとが実質的に同じであ
   る請求項１または２記載のマイクロレンズアレイ。
4. 【請求項４】 光ファイバ接続孔の内径が１００〜１５
   ０μｍの範囲であり、光ファイバ接続孔の深さが３００
   〜１０００μｍの範囲である請求項１〜３のいずれか１
   項に記載のマイクロレンズアレイ。
5. 【請求項５】 光ファイバ接続孔をエッチングにより形
   成する請求項１記載の光ファイバ接続孔付マイクロレン
   ズアレイの製造方法であって、 前記エッチングを、光ファイバ接続孔を設ける基板を構
   成する材料のエッチング速度が、前記アレイ層を構成す
   る材料のエッチング速度の１０倍以上となる条件で、か
   つエッチングにより作製される孔がアレイ層の表面Ｂに
   到達するまで行うことを特徴とする前記製造方法。
6. 【請求項６】 エッチングを、光ファイバ接続孔を設け
   る基板を構成する材料のエッチング速度が、前記アレイ
   層を構成する材料のエッチング速度の１００倍以上とな
   る条件で行う請求項５記載の製造方法。
7. 【請求項７】 アレイ層を構成する材料が、石英ガラ
   ス、酸化亜鉛、酸化アルミニウム、酸化マグネシウムお
   よびＩＴＯからなる群から選ばれ、光ファイバ接続孔を
   設ける基板を構成する材料が、シリコン（Ｓｉ）、ガリ
   ウムヒ素（ＧａＡｓ）およびアルミニウム（Ａｌ）から
   なる群から選ばれる請求項５記載の製造方法。
8. 【請求項８】 アレイ層を構成する材料が、石英ガラス
   であり、光ファイバ接続孔を設ける基板を構成する材料
   が、シリコン（Ｓｉ）である請求項７記載の製造方法。