JP3173110B2 - イオン拡散による光学素子の製造方法 - Google Patents
イオン拡散による光学素子の製造方法Info
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- JP3173110B2 JP3173110B2 JP08527592A JP8527592A JP3173110B2 JP 3173110 B2 JP3173110 B2 JP 3173110B2 JP 08527592 A JP08527592 A JP 08527592A JP 8527592 A JP8527592 A JP 8527592A JP 3173110 B2 JP3173110 B2 JP 3173110B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ガラス基板中にレンズ
アレイ、光導波路等の光学素子をイオン拡散で形成する
方法の改良に関し、特に基板の厚みが薄い場合の変形を
防止する技術に関する。
アレイ、光導波路等の光学素子をイオン拡散で形成する
方法の改良に関し、特に基板の厚みが薄い場合の変形を
防止する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】ガラス基板の片面側に、周囲よりも屈折
率の大な領域からなる略半球あるいは略半円柱状をなし
た微小なレンズを多数形成した平板マイクロレンズは、
通常の球面レンズでは製作が不可能であるような極めて
多数、かつ高集積度のレンズアレイ体が得られるので、
光学分野で広範な用途が期待されている。
率の大な領域からなる略半球あるいは略半円柱状をなし
た微小なレンズを多数形成した平板マイクロレンズは、
通常の球面レンズでは製作が不可能であるような極めて
多数、かつ高集積度のレンズアレイ体が得られるので、
光学分野で広範な用途が期待されている。
【０００３】上記のような平板マイクロレンズを製作す
る方法としては、ガラス基板の両表面を金属膜等からな
るイオン拡散防止マスク膜で被覆し、ガラス基板のレン
ズ形成面のマスク膜部分に、所定のレンズアレイパター
ンで開口を設け、このマスク膜被覆基板を、ガラス中の
一価陽イオンと置換してガラスの屈折率を高める一価の
陽イオンを含む溶融塩中に浸漬し、マスク膜の開口を通
してガラス中のイオンと溶融塩中のイオンとを交換させ
てレンズ部分を形成する、いわゆるイオン交換法が好適
である。上記の方法は、マスク膜開口の形状を変えるこ
とにより、レンズアレイ以外にも光導波路など種々の光
学素子の形成に適用することができる。
る方法としては、ガラス基板の両表面を金属膜等からな
るイオン拡散防止マスク膜で被覆し、ガラス基板のレン
ズ形成面のマスク膜部分に、所定のレンズアレイパター
ンで開口を設け、このマスク膜被覆基板を、ガラス中の
一価陽イオンと置換してガラスの屈折率を高める一価の
陽イオンを含む溶融塩中に浸漬し、マスク膜の開口を通
してガラス中のイオンと溶融塩中のイオンとを交換させ
てレンズ部分を形成する、いわゆるイオン交換法が好適
である。上記の方法は、マスク膜開口の形状を変えるこ
とにより、レンズアレイ以外にも光導波路など種々の光
学素子の形成に適用することができる。
【０００４】しかしながら、ガラス基板の片面側のみに
上記イオン置換を行った場合、基板の両面間で応力歪、
ガラス物性に差異を生じ、これに起因して特に基板の厚
みが薄い場合に基板ガラスが大きく反り変形してしまう
という問題があった。
上記イオン置換を行った場合、基板の両面間で応力歪、
ガラス物性に差異を生じ、これに起因して特に基板の厚
みが薄い場合に基板ガラスが大きく反り変形してしまう
という問題があった。
【０００５】この問題を解決する有効な方法として、光
学素子形成面と対向する裏面側はマスク膜を施さずにガ
ラス表面を露出させたままとして両面側から同時にイオ
ン拡散処理を行うことにより、基板裏面に一様深さのイ
オン拡散層を形成し、この面で発生する応力歪によって
光学素子形成面側の応力歪を相殺する方法が提案されて
いる。
学素子形成面と対向する裏面側はマスク膜を施さずにガ
ラス表面を露出させたままとして両面側から同時にイオ
ン拡散処理を行うことにより、基板裏面に一様深さのイ
オン拡散層を形成し、この面で発生する応力歪によって
光学素子形成面側の応力歪を相殺する方法が提案されて
いる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た改良方法でも、光学素子形成領域外はイオン拡散が無
く、光学素子自体が小さくなるほど裏面側の一様拡散層
による応力歪の方が優勢となり、光学素子形成側の面が
凹となる変形を生じてしまうという問題が残されてい
る。
た改良方法でも、光学素子形成領域外はイオン拡散が無
く、光学素子自体が小さくなるほど裏面側の一様拡散層
による応力歪の方が優勢となり、光学素子形成側の面が
凹となる変形を生じてしまうという問題が残されてい
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】光学素子形成側の面のう
ち、光学素子形成領域外の周辺部に非マスキング領域を
設けて、基板両面から同時にイオン拡散処理する。この
非マスキング領域は、例えば１つの基板に多数の光学素
子ユニットを形成して後に切断分割する際の切り線入れ
部分など、製品性能、品質に影響しない部分に設けてお
けばよい。
ち、光学素子形成領域外の周辺部に非マスキング領域を
設けて、基板両面から同時にイオン拡散処理する。この
非マスキング領域は、例えば１つの基板に多数の光学素
子ユニットを形成して後に切断分割する際の切り線入れ
部分など、製品性能、品質に影響しない部分に設けてお
けばよい。
【０００８】
【作用】上記方法によれば、光学素子形成領域外の周辺
部で裏面側と同等の一様なイオン拡散を生じるので、光
学素子がかなり小さい場合であっても、この領域を囲む
部分で基板表裏両面での応力歪が均衡し、従って光学素
子形成領域内の反り変形を非常に小さく抑えることがで
きる。
部で裏面側と同等の一様なイオン拡散を生じるので、光
学素子がかなり小さい場合であっても、この領域を囲む
部分で基板表裏両面での応力歪が均衡し、従って光学素
子形成領域内の反り変形を非常に小さく抑えることがで
きる。
【０００９】
【実施例】以下本発明を図面に示した実施例に基づき、
詳細に説明する。図１に示すように、平行平面に仕上げ
たガラス基板１の片面側を金属薄膜からなるイオン透過
防止用マスク膜３で被覆し、このマスク膜３に周知のフ
ォトリソグラフィ技術を用いて所定の光学素子、例えば
レンズアレイのパターンで開口部４を設ける。このと
き、マスク膜３は基板の全表面ではなく、周辺に一定幅
の領域１１を残して施す。すなわち、光学素子形成領域
１０外に非マスキング領域１１を設けておく。また基板
１の裏面側はマスク膜を施さずにおく。
詳細に説明する。図１に示すように、平行平面に仕上げ
たガラス基板１の片面側を金属薄膜からなるイオン透過
防止用マスク膜３で被覆し、このマスク膜３に周知のフ
ォトリソグラフィ技術を用いて所定の光学素子、例えば
レンズアレイのパターンで開口部４を設ける。このと
き、マスク膜３は基板の全表面ではなく、周辺に一定幅
の領域１１を残して施す。すなわち、光学素子形成領域
１０外に非マスキング領域１１を設けておく。また基板
１の裏面側はマスク膜を施さずにおく。
【００１０】上記のマスク膜付き基板１を、図２に示す
ように高温に保持された溶融塩５中に浸漬してイオン拡
散処理する。一例として、３００ｍｍ角で厚み２ｍｍの
ソーダライムガラス基板の片面を金属薄膜からなるマス
ク膜で被覆し、このマスク膜にレンズアレイ形成のため
に口径７０μｍの開口４を多数配列形成した。このと
き、上記マスク膜の周囲に幅２０ｍｍで非マスキング領
域１１を残した。上記ガラス基板を、ガラスの粘弾性温
度に保持された溶融塩中に１５０時間浸漬した。
ように高温に保持された溶融塩５中に浸漬してイオン拡
散処理する。一例として、３００ｍｍ角で厚み２ｍｍの
ソーダライムガラス基板の片面を金属薄膜からなるマス
ク膜で被覆し、このマスク膜にレンズアレイ形成のため
に口径７０μｍの開口４を多数配列形成した。このと
き、上記マスク膜の周囲に幅２０ｍｍで非マスキング領
域１１を残した。上記ガラス基板を、ガラスの粘弾性温
度に保持された溶融塩中に１５０時間浸漬した。
【００１１】上記イオン拡散処理を行った後のガラス基
板の状態を図３に断面で示す。ガラス基板１の一方の面
１Ａでは、マスク膜の開口４部分のイオン拡散でレンズ
２が形成されるが、この部分のイオン拡散量は小さい。
一方、非マスキング領域１１ではレンズ２の部分に比べ
て充分大な幅で一様深さのイオン拡散層１２が形成さ
れ、この領域では裏面全面のイオン拡散層１３と等量で
ある。よって、この領域で基板両面での応力歪が均衡
し、非マスキング領域１１を設けない場合の該領域での
両面不均衡に起因する反り変形が改善される。
板の状態を図３に断面で示す。ガラス基板１の一方の面
１Ａでは、マスク膜の開口４部分のイオン拡散でレンズ
２が形成されるが、この部分のイオン拡散量は小さい。
一方、非マスキング領域１１ではレンズ２の部分に比べ
て充分大な幅で一様深さのイオン拡散層１２が形成さ
れ、この領域では裏面全面のイオン拡散層１３と等量で
ある。よって、この領域で基板両面での応力歪が均衡
し、非マスキング領域１１を設けない場合の該領域での
両面不均衡に起因する反り変形が改善される。
【００１２】前記数値例で、イオン交換処理の後、基板
ガラスの反り変形量を測定したところ、中央と周縁との
高低差は最大でも５０μｍ以下であり、実用上問題がな
いことが確認された。
ガラスの反り変形量を測定したところ、中央と周縁との
高低差は最大でも５０μｍ以下であり、実用上問題がな
いことが確認された。
【００１３】
【発明の効果】本発明によれば、従来不可能であったガ
ラス基板の大面積化、及び薄板化が実現でき、量産時に
大幅なコストダウンが可能となる。
ラス基板の大面積化、及び薄板化が実現でき、量産時に
大幅なコストダウンが可能となる。
【図１】本発明における基板のマスキング状態を示す平
面図
面図
【図２】図１の基板を溶融塩中に浸漬してイオン拡散処
理を行う工程を示す断面図
理を行う工程を示す断面図
【図３】図２の処理によるガラス基板中へのイオン拡散
状態を示す断面図
状態を示す断面図
１ ガラス基板 ２ レンズ（光学素子） ３ イオン透過防止用マスク膜 ４ 開口 ５ 溶融塩 １１ 非マスキング領域 １２、１３ イオン拡散層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C03C 21/00 G02B 3/00 G02B 6/13
Claims (1)
- 【請求項１】 ガラス基板の表面を所定の光学素子パタ
ーンで開口を設けたマスク膜により被覆してイオン拡散
処理を行う光学素子の製造方法において、前記基板面の
うち光学素子形成領域外の周辺部に非マスキング領域を
設け、一方、光学素子形成面と対向する裏面側はマスク
膜を施さずにガラス表面を露出させたままとし、該ガラ
ス基板の両面側から同時にイオン拡散処理を行うことを
特徴とするイオン拡散による光学素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08527592A JP3173110B2 (ja) | 1992-04-07 | 1992-04-07 | イオン拡散による光学素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08527592A JP3173110B2 (ja) | 1992-04-07 | 1992-04-07 | イオン拡散による光学素子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05286740A JPH05286740A (ja) | 1993-11-02 |
| JP3173110B2 true JP3173110B2 (ja) | 2001-06-04 |
Family
ID=13854018
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP08527592A Expired - Fee Related JP3173110B2 (ja) | 1992-04-07 | 1992-04-07 | イオン拡散による光学素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3173110B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4205212B2 (ja) * | 1998-07-27 | 2009-01-07 | パナソニック株式会社 | 光学素子及び光ヘッド |
| JP6172667B2 (ja) * | 2013-08-08 | 2017-08-02 | 国立大学法人東京工業大学 | 両面化学強化ガラスの製造方法 |
-
1992
- 1992-04-07 JP JP08527592A patent/JP3173110B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05286740A (ja) | 1993-11-02 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |