JP2002341108A - マイクロレンズアレイの製法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 薄い（例えば２００μｍ以下の）小型のマイ
クロレンズアレイを高歩留りで製造可能とする。 【解決手段】 ガラス等の基板１０の一方の主面にレジ
スト層１２ａ〜１２ｃを形成した後、犠牲膜１４を介し
てアルミナ等の型形成材層１６を被着し、層１２ａ〜１
２ｃに対応した球面状凹部１６ａ〜１６ｃを層１６に形
成する。膜１４を除去して層１６を基板１０から分離し
た後、層１６を上下逆にして基板に接着し、型とする。
この型の上面に犠牲膜を介してＳｉＯ_２等のレンズ材層
を被着したり、透光性樹脂からなるレンズ材層を塗布し
たりしてマイクロレンズアレイを作成した後、型からマ
イクロレンズアレイを分離する。他の方法としては、基
板上面に犠牲膜を介してレンズ材層を被着した後、レン
ズ材層にエッチングでレンズ球面部を付与してマイクロ
レンズアレイを作成し、犠牲膜を除去してマイクロレン
ズアレイを基板から分離する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、マイクロレンズ
アレイの製法に関する。マイクロレンズアレイは、光通
信等に用いられる光部品であり、例えば光ファイバアレ
イから射出する光を収束光又は平行光に変換するために
用いられる。

【０００２】

【従来の技術】従来、マイクロレンズアレイとしては、
図２８に示すものが知られている（例えば、特開平９−
９０１６２号公報の「従来の技術」及び「発明が解決し
ようとする課題」参照）。

【０００３】図２８に示すマイクロレンズアレイは、石
英ガラス基板１の一方の主面に多数のレンズ球面部を２
次元配列となるように形成すると共に、基板１の他方の
主面に各レンズ球面部に対向して光ファイバ接続孔を形
成したもので、図２８には、便宜上、１つのレンズ球面
部１ａと、これに対向する接続孔１ｐとを含む一部の構
成を示す。このようなマイクロレンズアレイは、半導体
製造技術として周知であるホトリソグラフィ及びドライ
エッチング処理により形成される。基板１０の厚さｔ及
び接続孔１ａの深さｄは、ｔ＝２６０μｍ、ｄ＝１０μ
ｍとすることができる。光ファイバ２の直径は、通常１
００〜１５０μｍであり、接続孔１ｐの直径は、光ファ
イバ２を挿入・保持できるように設定される。

【０００４】従来のマイクロレンズアレイとしては、図
３２に示すものも知られており（例えば、特開平９−９
０１６２号公報参照）、図２９〜３１は、このマイクロ
レンズアレイの製法を示すものである。

【０００５】図２９の工程では、厚さ５００μｍのシリ
コン基板３の一方の主面に厚さ５０μｍの石英ガラス層
４を形成した後、石英ガラス層４の上に球面状凸部をな
すようにレジスト層５ａ〜５ｃをホトリソグラフィ及び
熱処理により形成する。

【０００６】図３０の工程では、ＲＩＥ（反応性イオン
エッチング）法によりレジスト層５ａ〜５ｃ及び石英ガ
ラス層４にエッチング処理を施すことにより石英ガラス
層４の上面にレジストパターンを転写してレジスト層５
ａ〜５ｃにそれぞれ対応するレンズ球面部４ａ〜４ｃを
形成する。各レンズ球面部の直径は、６０μｍとするこ
とができる。この後、基板３の他方の主面に接続孔形成
用の孔６ａ〜６ｃを有するレジスト層６をホトリソグラ
フィ処理により形成する。

【０００７】図３１の工程では、レジスト層６をマスク
とするドライエッチング処理によりシリコン基板３にレ
ンズ球面部４ａ〜４ｃにそれぞれ対向して接続孔３ａ〜
３ｃを形成する。各接続孔において、深さは５００μ
ｍ、直径は１２５μｍとすることができる。

【０００８】図３２は、図３１のマイクロレンズアレイ
において、接続孔３ａに光ファイバ７を挿入した状態を
示すもので、接続孔３ａの深さが接続孔３ａの直径の２
倍以上あるので、光ファイバ７は、接続孔３ａで確実に
保持される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】図２８のマイクロレン
ズアレイによると、基板１の厚さｔが薄いため、製造中
に割れたり、欠けたりして歩留りが低下する不都合があ
る。また、石英ガラスのエッチング速度は、シリコンに
比べて約１／１００と遅いので、深さｄ＝１０μｍの接
続孔を形成するとしても、３時間程度のエッチング時間
が必要であり、スループットが低いという問題点があ
る、このような問題点は、エッチング速度が速いシリコ
ンを基板１として用いることで解消できるが、シリコン
は、可視光及び赤外線領域に吸収を有するため、広範囲
の光通信波長をカバーするには適していない。

【００１０】一方、図２９〜３２に示した従来技術によ
ると、基板３をシリコンで構成したことで深い接続孔を
短時間で形成できる利点はあるものの、基板としては、
シリコン基板上にレンズ材層を形成した複合基板を用意
する必要があり、マイクロレンズアレイの大型化やコス
ト増大を招く不都合がある。

【００１１】この発明の目的は、薄い（例えば２００μ
ｍ以下の）小型のマイクロレンズアレイを高歩留りで製
造することができる新規なマイクロレンズアレイの製法
を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この発明に係る第１のマ
イクロレンズアレイの製法は、第１の基板の一方の主面
にホトリソグラフィ及び熱処理により各々球面状凸部を
なすように複数のレジスト層を形成する工程と、前記一
方の主面に前記複数のレジスト層を覆って型形成材層を
被着して該型形成材層に前記複数のレジスト層にそれぞ
れ対応した複数の球面状凹部を形成する工程と、前記型
形成材層において前記複数の球面状凹部を形成した面と
は反対側の面に第２の基板を接着する工程と、前記第２
の基板を前記型形成材層に接着する前又は接着した後、
前記複数のレジスト層を有する第１の基板と前記型形成
材層とを互いに分離する工程と、前記第２の基板が接着
された型形成材層の上に前記複数の球面状凹部を覆って
レンズ材層を被着して該レンズ材層に前記複数の球面状
凹部にそれぞれ対応した複数のレンズ球面部を形成する
ことにより該複数のレンズ球面部を有するレンズ材層か
らなるマイクロレンズアレイを作成する工程と、前記マ
イクロレンズアレイを前記第２の基板が接着された型形
成材層から分離する工程とを含むものである。

【００１３】第１のマイクロレンズアレイの製法によれ
ば、マイクロレンズアレイ作成用の型が形成される。す
なわち、第１の基板の一方の主面に複数のレジスト層を
覆って型形成材層を被着してこの型形成材層に複数のレ
ジスト層にそれぞれ対応した複数の球面状凹部を形成し
た後、型形成材層において複数の球面状凹部を形成した
面とは反対側の面に第２の基板を接着し、その接着の前
又は後に複数のレジスト層を有する第１の基板と型形成
材層とを互いに分離する。この結果、型形成材層は、第
２の基板で保持された状態となり、マイクロレンズアレ
イ作成用の型として使用可能になる。

【００１４】次に、型（第２基板で保持された型形成材
層）の上に複数の球面状凹部を覆ってレンズ材層を被着
してこのレンズ材層に複数の球面状凹部にそれぞれ対応
した複数のレンズ球面部を形成することにより複数のレ
ンズ球面部を有するレンズ材層からなるマイクロレンズ
アレイが作成される。この後、型からマイクロレンズア
レイが分離される。

【００１５】第１の基板上に複数のレジスト層を形成す
る際には、ホトリソグラフィ及び熱処理により各々球面
状凸部をなすように複数のレジスト層を形成するので、
球面状凸部の形状（レジスト形状）は、レジスト厚さ、
加熱条件（リフロー条件）等により精密に制御可能であ
る。そして、この球面状凸部の形状は、型形成材層の被
着により型形成材層に転写された後、レンズ材層の被着
によりレンズ材層に転写されてレンズ球面となるので、
エッチング処理により転写を行なう従来法に比べてレン
ズ球面部の寸法や形状を高精度に決定することができ
る。また、レンズ材層は、例えば２００μｍ以下に薄く
しても、型で保持されているので、割れや欠けが生ずる
おそれがない。従って、薄い小型のマイクロレンズアレ
イを歩留りよく製造可能である。また、型は、反復使用
が可能であり、コスト低減を達成することができる。

【００１６】第１のマイクロレンズアレイの製法におい
て、型形成材層を被着する工程では、第１の基板の一方
の主面に複数のレジスト層を覆って第１の犠牲膜を被着
した後、この第１の犠牲膜を覆って型形成材層を被着
し、第１の基板と型形成材層とを分離する工程では、第
１の犠牲膜をエッチングで除去して第１の基板と型形成
材層とを分離するようにしてもよい。このようにする
と、型形成材層の分離を簡単且つ確実に行なえる。従っ
て、型形成材層の形成法としてスパッタ法、メッキ法又
は塗布法等を用いたり、型形成材の材料として無機材、
金属又は合成樹脂等を用いたりすることができ、設計の
自由度が向上する。

【００１７】第１のマイクロレンズアレイの製法におい
て、レンズ材層を被着する工程では、型形成材層の上に
複数の球面状凹部を覆って第２の犠牲膜を被着した後、
この第２の犠牲膜を覆ってレンズ材層を被着し、マイク
ロレンズアレイを分離する工程では、第２の犠牲膜をエ
ッチングで除去してマイクロレンズアレイを分離するよ
うにしてもよい。このようにすると、マイクロレンズア
レイの分離を簡単且つ確実に行なえる。従って、レンズ
材層の形成法としてスパッタ法等を用いたり、レンズ材
層の材料としてシリコンオキサイド（ＳｉＯ_２）等の無
機材（光通信波長領域で透明なもの）を用いたりするこ
とができ、設計の自由度が向上する。

【００１８】第１のマイクロレンズアレイの製法におい
て、マイクロレンズアレイを作成する工程では、レンズ
材層における複数のレンズ球面部を形成した面とは反対
側の面に各レンズ球面部に対向して光ファイバ位置決め
マークを選択エッチング処理により形成してもよい。こ
のようにすると、マイクロレンズアレイに対する光ファ
イバの高精度の位置合せが可能になる。

【００１９】この発明に係る第２のマイクロレンズアレ
イの製法は、基板の一方の主面を覆って犠牲膜を形成す
る工程と、前記犠牲膜を覆ってレンズ材層を被着する工
程と、前記レンズ材層の上にホトリソグラフィ及び熱処
理により各々球面状凸部をなすように複数のレジスト層
を形成する工程と、前記複数のレジスト層及び前記レン
ズ材層にエッチング処理を施して前記レンズ材層に前記
複数のレジスト層にそれぞれ対応した複数のレンズ球面
部を形成することにより該複数のレンズ球面部を有する
レンズ材層からなるマイクロレンズアレイを作成する工
程と、前記犠牲膜をエッチングで除去して前記マイクロ
レンズアレイを前記基板から分離する工程とを含むもの
である。

【００２０】第２のマイクロレンズアレイの製法によれ
ば、基板の一方の主面に犠牲膜を介してレンズ材層を被
着した後、レンズ材層にエッチング処理によりレジスト
パターンを転写して複数のレンズ球面部を形成し、これ
らのレンズ球面部を有するレンズ材層からなるマイクロ
レンズアレイを犠牲膜のエッチング除去により基板から
分離する。レンズ材層には、レジストパターンの転写に
より精度よくレンズ球面部を形成することができ、しか
もレンズ材層は、分離されるまで基板で保持されている
ので、割れや欠けが発生するおそれがない。従って、薄
い小型のマイクロレンズアレイを歩留りよく製造可能で
ある。また、基板は、再利用が可能であり、コスト低減
を達成することができる。

【００２１】第２のマイクロレンズアレイの製法におい
て、犠牲膜を形成する工程では、所定の複数のレンズ形
成位置にそれぞれ対応して光ファイバ位置決めマーク形
成用の複数の凸部を有するように犠牲膜を形成し、複数
のレジスト層を形成する工程では、犠牲膜の複数の凸部
にそれぞれ対向して複数のレジスト層を形成し、マイク
ロレンズアレイを分離する工程では、複数の凸部を有す
る犠牲膜をエッチングで除去することにより複数のレン
ズ球面部にそれぞれ対向して複数の光ファイバ位置決め
マークを前記マイクロレンズアレイに付与するようにし
てもよい。このようにすると、マイクロレンズアレイに
対する光ファイバの高精度の位置合せが可能になる。ま
た、犠牲膜に複数の凸部を形成するだけで簡単にマイク
ロレンズアレイに光ファイバ位置決めマークを付与可能
であり、エッチング処理に比べて位置決めマーク形成に
要する時間が大幅に短縮される。

【００２２】

【発明の実施の形態】図１〜８は、この発明の第１の実
施形態に係るマイクロレンズアレイの製法を示すもの
で、各々の図に対応する工程（１）〜（８）を順次に説
明する。

【００２３】（１）例えばガラス又は石英等からなる第
１の基板１０の一方の主面に所定のマイクロレンズアレ
イ作成パターンに従ってレジスト層１２ａ〜１２ｃをホ
トリソグラフィ処理により形成する。各レジスト層の厚
さは、例えば３〜１０μｍとすることができる。そし
て、レジスト層１２ａ〜１２ｃに熱処理を施すことによ
り各々球面状凸部をなすようにレジスト層１２ａ〜１２
ｃをリフロー（軟化・流動）させる。このときの熱処理
は、一例として１８０℃３０分とすることができる。リ
フロー後のレジストパターン形状（平凸レンズ形状に相
当）は、直径が１０〜１００μｍ、曲率半径が１５〜４
０μｍとすることができる。リフロー形状を制御するた
め、リフロー処理前にレジストパターンの一部又は全体
にＵＶ（紫外線）光を照射して軟化温度を制御するよう
にしてもよい。すなわち、レジスト層にＵＶ光を照射す
ると、軟化点が低下するので、レジスト層にＵＶ光を照
射した後ベーク処理を施すことでレジスト形状をより精
密に制御できる。

【００２４】（２）基板１０の上面にレジスト層１２ａ
〜１２ｃを覆って犠牲膜１４を被着する。犠牲膜１４
は、最終的にエッチングで除去されるもので、一例とし
てＣｕ／Ｃｒ膜（Ｃｒ膜にＣｕ膜を重ねた積層膜）をス
パッタ法で被着する。Ｃｒ膜及びＣｕ膜の厚さは、一例
としてそれぞれ３０ｎｍ及び３００ｎｍとすることがで
きる。Ｃｒ膜は、Ｃｕ膜の密着性を補うために被着され
るもので、基板１０とＣｕ膜との密着性が良好であると
きは省略してもよい。

【００２５】（３）犠牲膜１４を覆って型形成材層１６
を被着する。型形成材層１６の厚さは、例えば５０〜１
００μｍとすることができる。型形成材層１６として
は、例えばアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）層又はシリコンオキ
サイド（ＳｉＯ_２）層をスパッタ法で被着することがで
きる。型形成材層１６には、レジスト層１２ａ〜１２ｃ
にそれぞれ対応して球面状凹部１６ａ〜１６ｃが形成さ
れる。なお、型形成材層１６としては、メッキ法により
Ｎｉ−Ｆｅ合金層等の金属層を形成することも可能であ
る。

【００２６】（４）犠牲膜１４をウエットエッチングで
除去することによりレジスト層１２ａ〜１２ｃを有する
基板１０と型形成材層１６とを互いに分離する。犠牲膜
１４としてＣｕ／Ｃｒ膜を用いた場合には、少なくとも
Ｃｕ膜をエッチング液で除去する。

【００２７】（５）第２の基板１８としてガラス又は石
英等の基板を用意する。そして、型形成材層１６を上下
逆にして基板１８の一方の主面に接着層２０により接着
する。型形成材層１６は、球面状凹部１６ａ〜１６ｃを
上にした状態で基板１８により保持される。

【００２８】（６）型形成材層１６の上に球面状凹部１
６ａ〜１６ｃを覆って犠牲膜２２を形成する。犠牲膜２
２としては、図２に関して前述したと同様にしてＣｕ／
Ｃｒ膜を形成することができる。

【００２９】（７）犠牲膜２２を覆い且つ球面状凹部１
６ａ〜１６ｃを埋めるようにレンズ材層２４を被着す
る。レンズ材層２４としては、光通信波長領域で実質的
に透明な材料の層が用いられ、一例としてＳｉＯ_２層を
スパッタ法で被着する。被着方法としては、低温ＣＶＤ
法又はゾルゲル法を用いることもできる。レンズ材層２
４には、型形成材層１６の球面状凹部１６ａ〜１６ｃに
それぞれ対応してレンズ球面部（球面状凸部）２４ａ〜
２４ｃが形成される。なお、レンズ材層２４としては、
スパッタ法によりＡｌ_２Ｏ_３層又はＴｉＯ_２層等を形成
することも可能である。

【００３０】次に、レンズ材層２４の上面Ａに研磨処理
を施して平坦な上面Ｂとする。研磨終了後のレンズ材層
２４の厚さＴ_Ｂは、３０〜２００μｍとすることができ
る。レンズ材層２４における各レンズ球面部の直径は、
レンズ材層２４の厚さが薄いほど小さくすることができ
る。図１に関して前述したホトリソグラフィ及び熱処理
によれば、１２ａ等のレジスト層の寸法や形状を精密に
制御可能であるので、レンズ材層２４の厚さＴ_Ｂ＝３０
〜２００μｍに好適な小さな直径を有するレンズ球面部
を得ることができる。

【００３１】（８）犠牲膜２２をウエットエッチングで
除去することによりレンズ材層２４を型形成材層１６か
ら分離する。この結果、レンズ球面部２４ａ〜２４ｃを
有するレンズ材層２４からなるマイクロレンズアレイが
得られる。図９は、このようにして得られたマイクロレ
ンズアレイ２５の一部を示すもので、レンズ材層２４の
一方の主面には、２４ａ〜２４ｃ等の多数のレンズ球面
部が行列状に配置されている。図８に示すレンズ材層２
４の断面は、図９のＸ−Ｘ’線断面に対応する。

【００３２】上記した第１の実施形態によれば、図１〜
５の工程でマイクロレンズアレイ作成用の精密な型を形
成できると共に図７の工程でレンズ材層２４の厚さを薄
く設定できるので、薄い小型のマイクロレンズアレイを
歩留りよく製造可能である。また、図８に示したように
基板１８で保持された型形成材層１６は、この後もマイ
クロレンズアレイ作成用の型として図６〜８に関して前
述したと同様にして反復的に使用できるので、コスト低
減が可能となる。

【００３３】第１の実施形態において、型形成材層１６
の被着方法としては、化学気相堆積（ＣＶＤ）法、合成
樹脂を塗布する方法等を用いることができる。レンズ材
層２４の被着方法としては、化学気相堆積法等を用いる
ことができる。光通信波長領域が可視光及び赤外線領域
からなる場合、レンズ材層２４の材料としては、前述し
たＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＴｉＯ_２の他に酸化亜鉛、酸
化マグネシウム、ＩＴＯ（Indium−Tin Oxide）等を用
いることができる。

【００３４】図１０〜１４は、この発明の第２の実施形
態に係るマイクロレンズアレイの製法を示すものであ
る。この実施形態では、前述した図１〜３の工程と同様
の工程を経て図１０の工程に移るので、図１〜３と同様
の部分には同様の符号を付して詳細な説明を省略する。

【００３５】図１０の工程では、型形成材層１６覆って
ＵＶ硬化性の接着剤を塗布して接着層３０を形成する。
そして、図１１の工程では、第２の基板３２としてＵＶ
光透過性のガラス基板を用意し、この基板３２を接着層
３０に重ねて接着状態とする。この接着状態において、
基板３２を介して接着層３０にＵＶ光を照射して接着層
３０を硬化させる。

【００３６】次に、図１２の工程では、硝酸第２セリウ
ムアンモニウム等のエッチング液を使用して犠牲膜１４
を除去することによりレジスト層１２ａ〜１２ｃを有す
る基板１０と型形成材層１６とを互いに分離する。ま
た、球面状凹部１６ａ〜１６ｃが上になるように型形成
材層１６を下から基板３２で保持する状態とする。

【００３７】図１３の工程では、離型可能で且つ硬化後
アモルファス状態となるフッ素系樹脂を型形成材層１６
の上に球面状凹部１６ａ〜１６ｃを覆って塗布すること
により塗布樹脂からなるレンズ材層３４を形成する。レ
ンズ材層３４には、型形成材層１６の球面状凹部１６ａ
〜１６ｃにそれぞれ対応してレンズ球面部（球面状凸
部）３４ａ〜３４ｂが形成される。この後、レンズ材層
３４の上面Ａに研磨処理を施して平坦な上面Ｂとする。

【００３８】図１４の工程では、レンズ球面部３４ａ〜
３４ｃを有するレンズ材層３４からなるマイクロレンズ
アレイを型形成材層１６から分離する。レンズ材層３４
が例えばフッ素樹脂やアモルファスフッ素ポリマーなど
の離型可能な樹脂からなっているので、離型作業が簡単
である。このようにして得られるマイクロレンズアレイ
の外観構成は、図９に示したものと同様であり、レンズ
球面部２４ａ〜２４ｃの代りにレンズ球面部３４ａ〜３
４ｃを配置した構成となる。

【００３９】上記した第２の実施形態では、レンズ材層
３４の代りに第１の実施形態を同様にしてレンズ材層２
４を形成してマイクロレンズアレイを作成してもよい。
また、第１の実施形態においては、レンズ材層２４の代
りに第２の実施形態と同様にしてレンズ材層３４を形成
してマイクロレンズアレイを作成してもよい。

【００４０】図１５〜２１は、この発明の第３の実施形
態に係るマイクロレンズアレイの製法を示すものであ
る。まず、図１５の工程では、ガラス又は石英等の基板
４０の一方の主面に犠牲膜４２としてＣｕ膜をスパッタ
法により形成する。

【００４１】次に、図１６の工程では、犠牲膜４２の上
にホトリソグラフィ処理により孔４４ａ〜４４ｃを有す
るレジスト層４４を形成する。孔４４ａ〜４４ｃは、所
定の複数のレンズ形成位置にそれぞれ対応して形成され
るもので、光ファイバ位置決めマークに対応した形状を
有する。この実施形態では、光ファイバ位置決めマーク
として、光ファイバの外形に適合した円形状凹部を形成
するので、孔４４ａ〜４４ｃは、いずれも円形状であ
る。

【００４２】図１７の工程では、レジスト層４４をマス
クとする選択メッキ処理により犠牲膜４２の上に孔４４
ａ〜４４ｃにそれぞれ対応して犠牲膜４６ａ〜４６ｃと
してのＣｕ膜を被着する。犠牲膜４６ａ〜４６ｃとして
のＣｕ膜の厚さは、光ファイバ位置決めマークとしての
円形状凹部の深さに相当するもので、０．１〜５０μｍ
とすることができる。犠牲膜４６ａ〜４６ｃは、いずれ
も犠牲膜４２の上面に円形状凸部をなすように配置され
る。選択メッキ処理の後、レジスト層４４を除去する。
なお、犠牲膜４６ａ〜４６ｃとしてのＣｕ膜の形成方法
としては、スパッタ法等でレジスト層４４を覆ってＣｕ
膜を被着した後、レジスト層４４と共にその上のＣｕ膜
を除去する方法（リフトオフ法）を用いてもよい。

【００４３】図１８の工程では、犠牲膜４２，４６ａ〜
４６ｃを覆ってレンズ材層４８を被着する。レンズ材層
４８の厚さは、１０〜２００μｍとすることができる。
レンズ材層４８としては、例えばＳｉＯ_２層をスパッタ
法で被着する。レンズ材層４８の下面には、犠牲膜４６
ａ〜４６ｃにそれぞれ対応して円形状凹部からなる光フ
ァイバ位置決めマーク４８ｐ〜４８ｒが形成される。

【００４４】次に、図１９の工程では、図１に関して前
述したと同様にしてホトリソグラフィ及び熱処理により
各々球面状凸部をなすようにレジスト層５０ａ〜５０ｃ
をレンズ材層４８の上に形成する。このとき、レジスト
層５０ａ〜５０ｃは、犠牲膜４６ａ〜４６ｃにそれぞれ
対向するように形成する。

【００４５】図２０の工程では、ＲＩＥ法又はイオンミ
リング法によりレジスト層５０ａ〜５０ｃ及びレンズ材
層４８にエッチング処理を施すことによりレンズ材層４
８の上面にレジストパターンを転写してレジスト層５０
ａ〜５０ｃにそれぞれ対応するレンズ球面部（球面状凸
部）４８ａ〜４８ｃを形成する。

【００４６】図２１の工程では、犠牲膜４２，４６ａ〜
４６ｃをエッチングで除去することによりレンズ材層４
８を基板４０から分離する。この結果、レンズ球面部４
８ａ〜４８ｃ及び光ファイバ位置決めマーク４８ｐ〜４
８ｒを有するレンズ材層４８からなるマイクロレンズア
レイが得られる。図２２は、このようにして得られたマ
イクロレンズアレイ６０の一部を示すもので、レンズ材
層４８の一方の主面には、４８ａ〜４８ｃ等の多数のレ
ンズ球面部が行列状に配置されると共に、レンズ材層４
８の他方の主面には、４８ｐ〜４８ｒ等の多数の光ファ
イバ位置決めマークが４８ａ〜４８ｃ等の多数のレンズ
球面部にそれぞれ対向して配置されている。図２１に示
すレンズ材層４８の断面は、図９のＹ−Ｙ’線断面に対
応する。

【００４７】上記した第３の実施形態によれば、図１８
の工程でレンズ材層４８の厚さを薄く設定できると共に
図１９，２０の工程でレンズ球面部４８ａ〜４８ｃを精
度よく形成できるので、薄い小型のマイクロレンズアレ
イを歩留りよく製造可能である。また、基板４０は、再
利用が可能であり、コスト低減を達成できる。その上、
犠牲膜４２の上に犠牲膜４６ａ〜４６ｃを凸状に形成す
るだけで簡単に光ファイバ位置決めマークをマイクロレ
ンズアレイに付与することができ、エッチング処理を用
いてマーク用凹部を形成するのに比べてスループットが
向上する。

【００４８】第３の実施形態において、図１８の工程で
は、レンズ材層４８を被着した後、必要に応じてレンズ
材層４８の上面に研磨処理を施して平坦性を向上させる
ようにしてもよい。また、光ファイバ位置決めマークと
しては、円形状凹部に限らず、多角形状凹部等を形成し
てもよい。さらに、レンズ材層４８の材料としては、Ｓ
ｉＯ_２以外にも前述したような各種のレンズ材を使用可
能であり、レンズ材層４８の被着方法としては、化学気
相堆積法等を使用可能である。なお、光ファイバ位置決
めマークを省略することもでき、この場合には犠牲膜４
６ａ〜４６ｃの形成を省略すればよい。

【００４９】図２３は、図２２に示したマイクロレンズ
アレイ６０において、位置決めマーク４８ｐに光ファイ
バ７０を位置決めした状態を示すものである。光ファイ
バ７０は、高屈折率のコア部７２と、このコア部を取囲
むように形成された低屈折率のクラッド部７４とを備え
たもので、その一端は、図２３に示した位置決め状態に
おいてＵＶ硬化性接着剤等によりマイクロレンズアレイ
６０と接着される。この発明によれば、マイクロレンズ
アレイ６０において、４８ａ，４８ｂ等のレンズ球面部
の頂部から４８ｐ，４８ｑ等の位置決めマークを設けた
主面までの厚さＴを１０〜１００μｍとし、各位置決め
マークを構成する凹部の深さＤを０．１〜５０μｍとす
ることができる。

【００５０】図２４〜２６は、前述した第１の実施形態
において光ファイバ位置決めマークを付与する例を示す
ものである。この例では、前述した図１〜７の工程と同
様の工程を経て図２４の工程に移るので、図１〜７と同
様の部分には同様の符号を付して詳細な説明を省略す
る。

【００５１】図２４の工程では、レンズ材層２４の平坦
化された上面に孔５２ａ〜５２ｃを有するレジスト層５
２をホトリソグラフィ処理により形成する。孔５２ａ〜
５２ｃは、それぞれレンズ球面部２４ａ〜２４ｃに対向
して形成される。

【００５２】次に、図２５の工程では、レジスト層５２
をマスクとする選択的ドライエッチング処理によりレン
ズ球面部２４ａ〜２４ｃにそれぞれ対向する光ファイバ
位置決めマーク２４ｐ〜２４ｒをレンズ材層２４の上面
に形成する。レジスト層５２を除去した後、図８に関し
て前述したと同様にして犠牲膜２２を除去すると、図２
６に示すようにレンズ球面部２４ａ〜２４ｃ及び光ファ
イバ位置決めマーク２４ｐ〜２４ｒを有するレンズ材層
２４からなるマイクロレンズアレイが得られる。

【００５３】図２７は、前述した第２の実施形態におい
て光ファイバ位置決めマークを付与した例を示すもので
ある。この例では、図１３の工程の後、レンズ材層３４
の平坦化された上面に図２４，２５に関して前述したと
同様にしてホトリソグラフィ及び選択的ドライエッチン
グ処理によりレンズ球面部３４ａ〜３４ｃにそれぞれ対
向して光ファイバ位置決めマーク３４ｐ〜３４ｒを形成
する。この後、図１４に関して前述したと同様にしてレ
ンズ材層３４の離型を行なうと、図２７に示すようにレ
ンズ球面部３４ａ〜３４ｃ及び光ファイバ位置決めマー
ク３４ｐ〜３４ｒを有するレンズ材層３４からなるマイ
クロレンズアレイが得られる。

【００５４】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、第１
の基板上にマイクロレンズアレイ作成パターンとして形
成したレジストパターンを覆って型形成材層を被着して
型形成材層にマイクロレンズアレイ作成パターンを転写
すると共に、第１の基板から分離され且つ第２の基板に
保持された型形成材層の上にマイクロレンズアレイ作成
パターンを覆ってレンズ材層を被着してレンズ材層に複
数のレンズ球面部を形成し、これらのレンズ球面部を有
するレンズ材層からなるマイクロレンズアレイを型形成
材層から分離するようにしたので、薄い小型のマイクロ
レンズアレイを高歩留りで製造可能となる効果が得られ
る。また、第２の基板で保持された型形成材層を反復使
用することでコスト低減を達成できる効果もある。

【００５５】この発明によれば、基板上に犠牲膜を介し
てレンズ材層を被着すると共にレンズ材層にエッチング
処理によりレジストパターンを転写して複数のレンズ球
面部を形成し、これらのレンズ球面部を有するレンズ材
層からなるマイクロレンズアレイを犠牲膜のエッチング
除去により基板から分離するようにしたので、薄い小型
のマイクロレンズアレイを高歩留りで製造可能となる効
果が得られる。また、基板を再利用することでコスト低
減を達成できる効果もある。その上、犠牲膜にてレンズ
形成位置に対応して凸部を形成するだけで簡単にマイク
ロレンズアレイに光ファイバ位置決めマークを付与する
ことができ、エッチング処理を用いるのに比べてスルー
プットが向上する効果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の第１の実施形態に係るマイクロレ
ンズアレイの製法におけるレジスト層形成工程を示す断
面図である。

【図２】 図１の工程に続く犠牲膜形成工程を示す断面
図である。

【図３】 図２の工程に続く型形成材層形成工程を示す
断面図である。

【図４】 図３の工程に続く型形成材層分離工程を示す
断面図である。

【図５】 図４の工程に続く型形成材層接着工程を示す
断面図である。

【図６】 図５の工程に続く犠牲膜形成工程を示す断面
図である。

【図７】 図６の工程に続くレンズ材被着・研磨工程を
示す断面図である。

【図８】 図７の工程に続くマイクロレンズアレイ分離
工程を示す断面図である。

【図９】 マイクロレンズアレイを示す斜視図である。

【図１０】 この発明の第２の実施形態に係るマイクロ
レンズアレイの製法における接着剤塗布工程を示す断面
図である。

【図１１】 図１０の工程に続く基板接着工程を示す断
面図である。

【図１２】 図１１の工程に続く基板分離工程を示す断
面図である。

【図１３】 図１２の工程に続くレンズ材被着・研磨工
程を示す断面図である。

【図１４】 図１３の工程に続くマイクロレンズアレイ
分離工程を示す断面図である。

【図１５】 この発明の第３の実施形態に係るマイクロ
レンズアレイの製法における犠牲膜形成工程を示す断面
図である。

【図１６】 図１５の工程に続くレジスト層形成工程を
示す断面図である。

【図１７】 図１６の工程に続く犠牲膜形成工程を示す
断面図である。

【図１８】 図１７の工程に続くレンズ材被着工程を示
す断面図である。

【図１９】 図１８の工程に続くレジスト層形成工程を
示す断面図である。

【図２０】 図１９の工程に続くレンズ材エッチング工
程を示す断面図である。

【図２１】 図２０の工程に続くマイクロレンズアレイ
分離工程を示す断面図である。

【図２２】 マイクロレンズアレイを示す斜視図であ
る。

【図２３】 図２２のマイクロレンズアレイの位置決め
マークに光ファイバを位置決めした状態を示す断面図で
ある。

【図２４】 この発明の第１の実施形態においてマイク
ロレンズアレイに位置決めマークを形成する場合のレジ
スト層形成工程を示す断面図である。

【図２５】 図２４の工程に続くエッチング工程及びレ
ジスト除去工程を示す断面図である。

【図２６】 図２４の工程の後で基板から分離したマイ
クロレンズアレイを示す断面図である。

【図２７】 この発明の第２の実施形態においてマイク
ロレンズアレイに位置決めマークを形成した例を示す断
面図である。

【図２８】 従来のマイクロレンズアレイの一例を示す
断面図である。

【図２９】 従来のマイクロレンズアレイの製法におけ
るレジスト層形成工程を示す断面図である。

【図３０】 図２９の工程に続くレンズ材エッチング工
程及びレジスト層形成工程を示す断面図である。

【図３１】 図３０の工程に続く基板エッチング工程を
示す断面図である。

【図３２】 図３１のマイクロレンズアレイに光ファイ
バを接続した状態を示す断面図である。

【符号の説明】

１０，１８，３２，４０：基板、１２ａ〜１２ｃ，４
４，５０ａ〜５０ｃ，５２：レジスト層、１４，２２，
４２，４６ａ〜４６ｃ：犠牲膜、１６：型形成材層、２
０，３０：接着層、２４，３４，４８：レンズ材層、２
４ａ〜２４ｃ，３４ａ〜３４ｃ，４８ａ〜４８ｃ：レン
ズ球面部、２４ｐ〜２４ｒ，３４ｐ〜３４ｒ，４８ｐ〜
４８ｒ：光ファイバ位置決めマーク、２５，６０：マイ
クロレンズアレイ、７０：光ファイバ、７２：コア部、
７４：クラッド部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4F204 AA36 AD05 AD08 AF01 AG02 AG05 AH75 EA03 EB01 EB12 EB21 EB22 EB25 EB29 EE06 EF01 EF27 EW21 4F213 AF01 AG02 AG05 AH75 WA02 WA03 WA12 WA14 WA43 WA56 WA67 WB01 WB18 WB21 WC02 WF27

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第１の基板の一方の主面にホトリソグラフ
   ィ及び熱処理により各々球面状凸部をなすように複数の
   レジスト層を形成する工程と、 前記一方の主面に前記複数のレジスト層を覆って型形成
   材層を被着して該型形成材層に前記複数のレジスト層に
   それぞれ対応した複数の球面状凹部を形成する工程と、 前記型形成材層において前記複数の球面状凹部を形成し
   た面とは反対側の面に第２の基板を接着する工程と、 前記第２の基板を前記型形成材層に接着する前又は接着
   した後、前記複数のレジスト層を有する第１の基板と前
   記型形成材層とを互いに分離する工程と、 前記第２の基板が接着された型形成材層の上に前記複数
   の球面状凹部を覆ってレンズ材層を被着して該レンズ材
   層に前記複数の球面状凹部にそれぞれ対応した複数のレ
   ンズ球面部を形成することにより該複数のレンズ球面部
   を有するレンズ材層からなるマイクロレンズアレイを作
   成する工程と、 前記マイクロレンズアレイを前記第２の基板が接着され
   た型形成材層から分離する工程とを含むマイクロレンズ
   アレイの製法。
2. 【請求項２】 前記型形成材層を被着する工程では、前
   記一方の主面に前記複数のレジスト層を覆って第１の犠
   牲膜を被着した後、該第１の犠牲膜を覆って前記型形成
   材層を被着し、前記第１の基板と前記型形成材層とを分
   離する工程では、前記第１の犠牲膜をエッチングで除去
   して前記第１の基板と前記型形成材層とを分離する請求
   項１記載のマイクロレンズアレイの製法。
3. 【請求項３】 前記レンズ材層を被着する工程では、前
   記型形成材層の上に前記複数の球面状凹部を覆って第２
   の犠牲膜を被着した後、該第２の犠牲膜を覆って前記レ
   ンズ材層を被着し、前記マイクロレンズアレイを分離す
   る工程では、前記第２の犠牲膜をエッチングで除去して
   前記マイクロレンズアレイを分離する請求項１又は２記
   載のマイクロレンズアレイの製法。
4. 【請求項４】 前記マイクロレンズアレイを作成する工
   程では、前記レンズ材層において前記複数のレンズ球面
   部を形成した面とは反対側の面に各レンズ球面部に対向
   して光ファイバ位置決めマークを選択エッチング処理に
   より形成する請求項１〜３のいずれかに記載のマイクロ
   レンズアレイの製法。
5. 【請求項５】基板の一方の主面を覆って犠牲膜を形成す
   る工程と、 前記犠牲膜を覆ってレンズ材層を被着する工程と、 前記レンズ材層の上にホトリソグラフィ及び熱処理によ
   り各々球面状凸部をなすように複数のレジスト層を形成
   する工程と、 前記複数のレジスト層及び前記レンズ材層にエッチング
   処理を施して前記レンズ材層に前記複数のレジスト層に
   それぞれ対応した複数のレンズ球面部を形成することに
   より該複数のレンズ球面部を有するレンズ材層からなる
   マイクロレンズアレイを作成する工程と、 前記犠牲膜をエッチングで除去して前記マイクロレンズ
   アレイを前記基板から分離する工程とを含むマイクロレ
   ンズアレイの製法。
6. 【請求項６】 前記犠牲膜を形成する工程では、所定の
   複数のレンズ形成位置にそれぞれ対応して光ファイバ位
   置決めマーク形成用の複数の凸部を有するように前記犠
   牲膜を形成し、前記複数のレジスト層を形成する工程で
   は、前記複数の凸部にそれぞれ対向して前記複数のレジ
   スト層を形成し、前記マイクロレンズアレイを分離する
   工程では、前記複数の凸部を有する犠牲膜をエッチング
   で除去することにより前記複数のレンズ球面部にそれぞ
   れ対向して複数の光ファイバ位置決めマークを前記マイ
   クロレンズアレイに付与する請求項５記載のマイクロレ
   ンズアレイの製法。