JPS6390885A - 光学素子の製造方法 - Google Patents

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】 以）の順序に従って本発明を説明する。

Ａ、産業上の利用分野 Ｂ０発明の概要 Ｃ１背景技術［第５図、第６図］ Ｄ０発明が解決しようとする間■点 Ｅ０問題点を解決するための手段 Ｆ１作用 Ｇ、実施例［第１図乃至第４図］ Ｈ９発明の効果 （Ａ、産業上の利用分野） 本発明は光学素子の製造方法、特に底面に対して所定の
角度傾斜した傾斜面を有する断面形状が略台形の光学素
子を製造する光学素子の製造方法に関する。

本発明は、底面に対して所定の角度傾斜した傾斜面を有
する断面形状が略台形の光学素子を製造する光学素子の
製造方法において、 光学素子を高精度で小型で且つ低価格に製造できるよう
にするため、 光学素子を透明な結晶体を材料として形成することとし
、半導体デバイス製造技術であるフォトレジスト等から
なるエツチングマスク層の選択的形成、エツチングマス
ク層をマスクとする異方性エツチング、ダイシング等の
技術を駆使することにより光学素子を形成するものであ
る。

（Ｃ１背景技術）［第５図、第６図］ コンパクトディスプレイヤー、レーザーディスクプレイ
ヤー等に信号読取用として用いられる光学ヘッドは従来
においては回折格子により３本のビーム（１本の主ビー
ムと２本の副ビーム）をつくり、３ビーム法によりトラ
ッキングを行い、そして、シリンドカルレンズを用いた
非点収差法によりフォーカシングを行うタイプのものが
多く用いられていた。

しかしながら、このような従来の光学ヘッドは発光素子
（レーザダイオード）、回折格子、ビームスプリッタ、
対物レンズ、シリンドリカルレンズ、受光素子等非常に
多くの部品からなり、使用する部品全体の価格が高くな
るだけでなく、上記各光学部品を所定の位置関係になる
ように組立て、非常に高い精度で調整しなければならな
いので、光学部品の組立、調整のコストも非常に高くな
った。そして、光学ヘッドの構成光学部品の多いことは
必然的に光学ヘッドの小型化を制約し、延いてはコンパ
クトディスプレイヤー、ビデオディスプレイヤーの小型
化を阻んだ。

そこで、本願出願人会社においては、第５図、第６図に
示すような光学装置を用いた光学ヘッドを開発し、それ
に関する各種の提案を特願昭６１−３８５７６、特願昭
６１−１２６３１８、特願昭６１−３８５７５等により
行った。

図面において、ａは光学装置で、レーザダイオードｂを
錫半田等によってＳｉ基板Ｃに固定すると共に該Ｓｉ基
板Ｃに光検出器ｄ、ｅ、ｆ、ｇを形成し、ガラスからな
る断面台形のプリズムｈを接着剤によフて光検出器ｄ、
ｅ、ｆ上に固定したものである。

上記プリズムｈはレーザダイオードｂに対向している傾
斜面ｉと、Ｓｉ基板Ｃに対接している而ｊのうちでの光
検出５ｆの近傍以外の部分とが半透明反射面となってお
り、その面ｊと対向する内面には内面反射面となってい
る。

光検出器ｄ、ｅは、第６図に示すように、それぞれ一定
の方向に並べられた３個の光検出部ｄｉ〜ｄ３、ｅ１〜
ｅ３を有し、これらの光検出部ｄ１〜ｄ３、ｅ１〜ｅ３
は演算増幅ｐ：５　Ｉｔ　ｗ　ｎに接続されている。

光検出器ｆは４個の光検出部をイｒし、トラッキング検
出に用いられる。また、光検出器ｇはレーザダイオード
ｂの自動出力ＩＩＩをするためのモニターとして用いら
れる。

このような光学装置では、レーザダイオードｂで反射さ
れ、図示しない光学装置封入キャップの対物レンズを透
過してコンパクトディスク等の光学記録媒体に照射され
、そこで反射される。反射されたレーザビームは上記対
物レンズを透過してプリズムｈの傾斜面ｉに戻り、傾斜
面ｉに戻ったビームの一部が傾斜面ｉを透過して面ｊに
入射する。ところが、面ｊのうちで光検出器ｄの近傍は
半透明反射面であるのでビーム０の一部はその面ｊを透
過して光検出？Ｉｒｄに入射し、残りのビームＯは面ｊ
にて反射される。

面ｊによって反射されたビーム０は、而ｋによフて反射
されて、面ｊへ再度入射する。そして、面ｊへ入射した
ビーム０の一部が光検出器ｅへ入射し、残部はこの面ｊ
及び面ｋによって反射されて光検出器ｆへ入射する。

そしてこの光学装置ａでは、光学記録媒体がビームＯの
収束点に位置している場合にこの収束点の共役点が而ｋ
」二に位置する様に、プリズムｈの大きさ等が設定され
ている。従フて第６図に示ボットＰは、光学記録媒体が
ビーム０の収束点に位置している場合は互いに等しい大
きさを有しており、光学記録媒体がビーム０の収束点か
らずれることによフて一方が大きくなると他方が小さく
なる。

この結果、演算増幅器２、ｍ、ｎからは、フォーカスエ
ラー量に対応した信号が得られる。

従って、演算増幅器ｎから得られる信号をフォーカス誤
差信号としてフォーカスサーボ系を駆動すればフォーカ
シングができる。

しかして、このような光学装置を用いれば非常に小型で
部品数が少なく、組立が容易な光学ヘッドを提供するこ
とができる。従って、第５図に示す構造の光学装置はコ
ンパクトディスクプレイヤー等の低価格化、小型化に貢
献することが期待できる。

（Ｄ、発明が解決しようとする問題点）ところで、上記
プリズムｈは現在の技術ではガラスを研摩して加工しな
ければならず、プリズムの小型化、低コスト化を図るこ
とが難しく、そのため光学装置ａをより小型化すること
がプリズムｈによってル］約され、また、光学装置ａの
製造コスト全体に占めるプリズムｈの製造コストの割合
が大きくなり、光学装置ａのより一層の小型化、低価格
化が阻まれる。

そこで、本発明はプリズム等の光学素子を高精度で小型
で且つ低価格に製造できるようにすることを目的とする
ものである。

（Ｅ、問題点を解決するための手段） 本発明光学素子の製造方法は上記問題点を解決するため
、光学素子を透明な結晶体を材料として形成することと
し、半導体デバイス製造技術であるフォトレジスト等か
らなるエツチングマスク層の選択的形成、エツチングマ
スク層をマスクとする異方性エツチング、ダイシング等
の技術を駆使することにより光学素子を形成することを
特徴とするものである。

（Ｆ、作用） 本発明光学素子の製造方法によれば、半導体デバイスの
製造技術を駆使して、光学素子を製造することができる
ので、光学素子を小型に、高精度で且つ大量に製造する
ことができる。特に光学素子の傾斜面は結晶面によって
エツチングレートが異なる火力性エツチングによって所
望の傾斜角度で形成することができ、所望の傾斜角度を
得るために研摩をすることは全く必要としない。

（Ｇ、実施例）［第１図乃至第５図］ 以下、本発明光学素子の製造方法を図示実施例に従って
詳細に説明する。

第１図（Ａ）乃至（Ｆ）は本発明光学素ｒ−の製造方法
をプリズムの製造に適用した一つの実施例を工程順に示
すものである。

（Ａ）先ず、第１図（Ａ）に示すようなＧａＰからなる
ウェハ状の結晶基板１を用意する。ＧａＰはシリコンの
ダイヤモンド構造と同様り、光学ヘッドで使用するレー
ザービーム（波長０．７８〜０．８７μｍ）に対して透
明な光学的性質を有している。この結晶基板１の両面２
．３は（００１）面よりも＜１１０＞方向に約５．３°
傾いた結晶基板となっている。すなわちＧａｐの単結晶
インゴットを（ｏｏＢ面よりも＜１１０＞方向に約５．
３°傾けた面でスライスしてウェハ状結晶基板１をつく
る。尚、ファセットは（１１０）である。

尚、結晶基板１の両面２．３はプリズムの内向反射面と
なる面なので鏡面研Ｐｔされていなければならない。

（Ｂ）次に、結晶基板１の両面２．３の所定位置に必要
な反射係数をイｆする一層又は多層の反射Ｉ！２４．４
を形成する。この反射＋１５！４．４は蒸着、ＣＶＤ等
の薄膜形成技術及びフォトエツチング技術を駆使するこ
とによって形成することができる。尚、表面２の反射膜
４は全反射膜であることが望ましいか、裏面３の反射膜
４は半透明反射膜４形成後の状態を示す。

（Ｃ）次に、結晶基板ｌの表面２上にレジスト膜５を形
成し、該レジスト膜５に対し、所定のパターンを有する
マスクを介して露光、現像処理をすることによりエツチ
ング用窓部６．６．・・・を形成する。このエツチング
用窓部６．６、・・・はプリズムの傾斜面（第５図のプ
リズムｈの傾斜面ｉ参照）を形成するための異方性エツ
チングをするためのものである。第１図はエツチング用
窓部６．６、・・・形成後の状態を示す。

（Ｄ）次に、上記レジストＩＩ！２５をマスクとして異
方性エツチングにより結晶基板１をエツチングすること
によりエツチング孔７を形成する。８はこのエツチング
により形成された（１１１）而からなる傾斜面である。

この傾斜面８の向い側は（１１１）面である。第１図（
Ｄ）は異方性エツチング後の状態を示す。

（Ｅ）その後、レジスト１漠５を除去する。第１図（Ｅ
）及び第２図は異方性エツチングを終えレジスト膜５を
除去した後の状態を示す。その後、９に示す部分をフル
カットすることによりダイシングして第１図（Ｆ）に示
すような断面形状が台形のプリズム１０を得ることがで
きる。

このプリズムｌＯは傾斜面８の裏面３（底面）に対する
傾斜角度が６０°になっている。この６０°という傾斜
角度はプリズムの結晶基板材料としてＧａＰを利用する
場合の最適値であるが、それを実現するには前述のとお
りＧａＰからなる結晶基板として（００１）面から＜１
１０＞方向に５．３°傾けた面でＧａＰのインゴットを
スライスしたものを用いるのが最適である。というのは
、ＧａＰ等Ｚｉｎｃブレンド構造のものは第３図に示す
ように（００１）面に対′１−る（ｉｔＢ面の角度は５
４．７°になり、異方性エツチングによりこの（１１１
）面をきれいに出すことができる。そこで異方性エツチ
ングにより形成した（１１１）面がプリズムの表面２及
び裏面３に対して６０°になるようにするためには（０
０１）面に対する（１１１）面の角度５４゜７°と欲す
る傾斜角度６０°の差の分だけ（００１）面から＜１１
０＞方向に傾けてスライスしたものを結晶基板として用
いれば良いことになる。これがＧａＰ結晶基板として（
００１）面から＜１１０＞方向に５．３°傾けた面でス
ライスしたものを用いる理由である。

尚、透明（例えばＧａＡｓを用いた半導体レーザーから
発生する波長０．７８〜０．８７μｍのレーザービーム
に対して透明）な材料としてはＧａＰのほかＡｕＳｂ、
Ａｊ２Ａｓ、ＡｆｆｉＧａＡｓ等■・Ｖ族の結晶があり
、これはすべてプリズム１０の材料として使用すること
ができる。プリズム１０の傾斜面８の最適傾斜角度及び
異方性エツチングにより形成できる結晶面が異なるので
、材料によって結晶基板として使用するウェハのスライ
ス結晶面も自ずと変えることが必要であるか、そうする
限り上述した材料はすべてプリズム１０に使用すること
ができる。

第４図（Ａ）、（Ｂ）は本発明光学素子の製造方法の別
の実施例を示すものである。

の長い帯状のエツチング用窓部６を通じてのエツチング
により形成するようにしたものであり、そして、同図（
Ａ）に示すようにエツチング部の深さが結晶基板１の厚
さより深くならないように異方性エツチングが為され、
その後フルカット部９でフルカットすることにより同図
（Ｂ）に示すようなプリズム１０を得ることができる。

従って、このようなプリズム１０は傾斜面８の下部１１
が底面３に対して略垂直な面となる。

本発明はこのような態様でも実施することができる。

（Ｈ，発明の効果） 以−トに述べたように、本発明光学素子の製造方法は、
ガラスの研摩のような面倒な方法ではなく半導体デバイ
スの製造に用いられるリングラフィ技術を駆使して光学
素子をつくるのである。

従って、本発明によれば、光学素ｒを小型に、高精度で
且つ大量に製造することかできる。特にＶＪ／−？゛′
ｊ＋Ｊ′ｊ＋Ｊニヱｆｒ’＋Ｗ　ｖ希ｌ→宜七口ｉＥ＋
　Ｉ−レーザＷ　　Ｌ−＋　ｈ’レートか異なる異方性
エツチングによって所望の傾斜角度で形成することがで
き、所望の傾斜角度を得るために機械的に研摩をするこ
とは全く必要としない。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明光学素子の製造方法の一つの
実施例を説明するためのもので、第１図（Ａ）乃至（Ｆ
）は製造方法を工程順に示す断面図、第２図は異方性エ
ツチング後の状態を示す斜視図、第３図は（ｏｏｉ）面
でスライスしたＧａＰ基板に対する異方性エツチングの
説明図、第４図（Ａ）、（Ｂ）は本発明光学素子の製造
方法の別の実施例を工程順に示す断面図、第５図は背景
技術を示す断面図、第６図は背に〔技術を示す回路図で
ある。 符号の説明 ■・・・結晶基板、２・・・結晶ジ↓板の表面、３・・
・結晶基板の底面、 ５・・・エツチングマスク層、 ６・・・エツチング用窓部、７・・・孔部、８・・・傾
斜面、９・・・ダイシング部、１０・・・光学素子 ８・−臂ｌ什面 大方恒タリ乞工ｉｌｌ頂に示ｌ町面図 第１図 異方・１生エツチンク”の言迄明図 第３図 示を暗面図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）底面に対して所定の角度傾斜した傾斜面を有する
   断面形状が略台形の光学素子を製造する光学素子の製造
   方法において、 所定の結晶面でウェハ状にスライスされた透明な結晶基
   板を用意し、 上記結晶基板上にエッチング用窓部が規則的に配置され
   たエッチングマスク層を形成し、 上記エッチングマスク層をマスクとして上記結晶基板に
   対して異方性エッチングすることにより上記各エッチン
   グ用窓部下に上記傾斜面を有する孔部を形成し、 その後上記結晶基板をダイシングすることにより上記傾
   斜面を一つの端面として有する光学素子を多数得る ことを特徴とする光学素子の製造方法