JP3813215B2 - Optical component and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、光学部品およびその製造方法に関し、特に、微小な光学部品、例えばマイクロレンズの製造に適用して好適なものである。
【0002】
【従来の技術】
集光や光による信号のやりとりを行う光集積回路(OIC)などにおいて、マイクロレンズは重要な光学部品である。従来、このマイクロレンズのうち例えば電荷結合素子(CCD)に用いられているものは、有機樹脂製のレジストを原料に用い、このレジストを基体上に塗布した後、そのエッチバックやフローを行うことにより製造されていた(例えば、特開平5−48057号公報および特開平6−140611号公報)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のような有機樹脂製のレジストにより製造されたマイクロレンズは、その製造後のプロセス温度を、少なくとも200℃以下にする必要があった。このため、マイクロレンズ製造後のプロセスの自由度は制限されたものにならざるを得なかった。また、マイクロレンズの材料に有機樹脂製のレジストを用いていることから、エッチング耐性が低いという問題があった。さらに、マイクロレンズの製造工程は複雑であるので、これを簡略化することが望まれていた。
【0004】
したがって、この発明の目的は、十分な耐熱性およびエッチング耐性を有するマイクロレンズなどの微小な光学部品を簡単な製造工程で製造することができる光学部品の製造方法およびそのような製造方法により製造される十分な耐熱性およびエッチング耐性を有するマイクロレンズなどの微小な光学部品を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明による光学部品の製造方法は、
製造すべき光学部品に対応する形状の開口を有するパターンを基体上に形成し、上記パターンをマスクとして上記基体上にゾル−ゲル反応を利用した液相CVD法により二酸化シリコンを選択的に形成した後、上記二酸化シリコンを固化させることにより芯部を形成する工程と、
上記芯部を覆うように窒化シリコンからなる外周部を形成する工程と
を有することを特徴とする。
【0006】
この発明の第1の発明において、透明な無機材料は、典型的には、二酸化シリコンまたは窒化シリコンである。
【0007】
この発明の第2の発明による光学部品は、
ゾル−ゲル反応を利用した液相CVD法により形成され、その後に固化された第1の透明な無機材料からなる芯部と、
芯部を覆うように設けられた、第1の透明な無機材料の屈折率よりも屈折率が高い第2の透明な無機材料からなる外周部とからなり、
少なくとも一方向の寸法が10μm以下であることを特徴とする。
【0008】
この発明の第2の発明の一実施形態において、第1の透明な無機材料は二酸化シリコンであり、第2の透明な無機材料は窒化シリコンである。
【0009】
この発明において、光学部品の少なくとも一方向の寸法は、光学部品の用途に応じて、5μm以下であることも、3μm以下であることもあり、さらには1μm以下であることもある。
【0010】
この発明の第3の発明による光学部品の製造方法は、
ゾル−ゲル反応を利用した液相CVD法により基体上に透明な無機材料を選択的に形成した後、透明な無機材料を固化させるようにしたことを特徴とする。
【0012】
ここで、このパターンの材料としては、光学部品の製造後にこのパターンだけを選択的に除去することができるものが用いられ、具体的には、例えば、ネガ型レジスト、窒化シリコン、多結晶シリコンなどが用いられる。このうちネガ型レジストは、その形成および除去を簡単に行うことができるので、製造プロセスの簡略化を図る上で有利である。また、例えば、光学部品の材料として二酸化シリコンを用いる場合、このパターンの材料として窒化シリコンまたは多結晶シリコンを用いると、それぞれの材料のエッチング特性の差により、パターンだけを容易に選択的に除去することができる。
【0014】
この発明の第3の発明において、透明な無機材料は、典型的には、二酸化シリコンまたは窒化シリコンである。
【0018】
この発明の一実施形態においては、ゾル−ゲル反応を利用した液相CVD法により二酸化シリコンを形成し、プラズマCVD法により窒化シリコンを形成する。
【0019】
この発明の第4の発明の一実施形態においては、第1の透明な無機材料は二酸化シリコンであり、第2の透明な無機材料は窒化シリコンである。
【0020】
この発明において、光学部品は、典型的には、マイクロレンズである。このマイクロレンズには、円形レンズのほか、ロッドレンズなどが含まれる。
【0021】
この発明によれば、光学部品の材料である透明な無機材料として二酸化シリコンや窒化シリコンなどの耐熱性絶縁体を用いることにより、材料だけで考えると光学部品製造後のプロセス温度は1000℃程度まで許容することができる。また、エッチング耐性も、有機樹脂製のレジストと比較すると、はるかに優れている。
【0022】
さらに、第1の透明な無機材料からなる芯部を覆うように第1の透明な無機材料の屈折率よりも屈折率が高い第2の透明な無機材料からなる外周部を形成して光学部品を二重構造とすることにより、集光力を高めることができる。
【0023】
また、流動性を有する透明な無機材料を基体上に選択的に形成するだけで、その無機材料自身が有する表面張力により、光学部品に必要な球面や円筒面が自然に(自発的に)形成されるため、これらの球面や円筒面を形成するための工程が不要となり、その分だけ製造工程が簡略化される。また、光学部品に対応する形状の開口を有するパターンをリソグラフィー技術を利用して形成し、これをマスクとして用いて基体上に無機材料を選択的に形成することにより、リソグラフィーの解像度によって決まる限界寸法程度まで光学部品の寸法を縮小することができる。
【0024】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【0025】
図1は、この発明の第1の実施形態によるマイクロレンズの製造方法を示す断面図である。
【0026】
この第1の実施形態によるマイクロレンズの製造方法においては、図1Aに示すように、まず、シリコン(Si)基板1上に、マイクロレンズの型となる中空の半球またはドーム形状の開口2aが二次元アレイ状に複数配置されたレジストパターン2をフォトリソグラフィー法により形成する。このレジストパターン2の平面形状を図2に示す。この場合、このレジストパターン2は、ネガ型レジストにより形成される。このレジストパターン2は、具体的には、Si基板1上にネガ型レジストを塗布し、このネガ型レジストを、製造すべきマイクロレンズの反転パターン形状に露光した後、このネガ型レジストの現像を行って未露光の部分を除去することにより形成することができる。ここで、ネガ型レジストは、露光された部分だけが縮合し、この部分が現像後に残され、このとき現像による除去部の側面は逆テーパー状の湾曲面となることにより、上述のように中空の半球またはドーム形状の開口2aが形成される。
【0027】
次に、真空乾燥やプラズマ照射を行うことにより、レジストパターン2を硬化させる。
【0028】
次に、図1Bに示すように、ゾル−ゲル反応を利用した液相CVD法により二酸化シリコン(SiO2 )膜3の成長を行う。このSiO2 膜3は、成長温度を例えば0℃程度に設定して成長を行うことにより、高い流動性を示すものが得られ、その表面張力により、レジストパターン2の開口2aの内部においてSi基板1上に半球またはドーム形状に成長する。なお、図示は省略するが、このSiO2 膜3は、レジストパターン2上にも薄く成長する。
【0029】
次に、酸素プラズマを用いたアッシング処理によりレジストパターン2を除去する。このとき、レジストパターン2上に薄く成長したSiO2 膜(図示せず)は、リフトオフにより除去される。次に、低温で熱処理を行うことにより、SiO2 膜3中に含まれるOH基を除去し、このSiO2 膜3を固化させる。この熱処理は、具体的には、例えば400℃で15分程度行う。これによって、図1Cに示すように、SiO2 からなるマイクロレンズ4が二次元アレイ状に形成される。このときの平面形状を図3に示す。
【0030】
以上のように、この第1の実施形態によれば、耐熱性絶縁体であるSiO2 をマイクロレンズ4の材料として用いているので、マイクロレンズ4の製造後のプロセス温度は1000℃程度まで許容することができ、有機樹脂製のレジストなどと比較してはるかに高い耐熱性を得ることができる。また、優れたエッチング耐性を得ることもできる。このため、マイクロレンズ4の製造後のプロセスの自由度が高い。さらに、レジストパターン2をマスクとして液相CVD法によりSiO2 膜3の成長を行うだけでマイクロレンズ4に必要な球面が自発的に形成されるので、この球面を形成するための工程が不要であり、このため製造工程の簡略化を図ることができる。また、レジストパターン2の開口2aの直径はフォトリソグラフィーの解像度によって決まる限界寸法程度まで縮小することができるので、直径が1μm以下の極めて微小なマイクロレンズ4を製造することもできる。
【0031】
この第1の実施形態によるマイクロレンズの製造方法は、例えば、CCDにおける各画素の受光セル上に設けられるマイクロレンズ(オンチップマイクロレンズ)の製造に用いて好適なものである。
【0032】
図4は、この発明の第2の実施形態によるマイクロレンズの製造方法を示す断面図である。
【0033】
この第2の実施形態によるマイクロレンズの製造方法においては、図4Aに示すように、まず、Si基板1上に、第1の実施形態と同様にして、マイクロレンズの型となるレジストパターン2を形成する。ただし、この場合、このレジストパターン2は、製造すべきマイクロレンズの高さに比べて十分に薄く形成する。この後、真空乾燥やプラズマ照射を行うことにより、このレジストパターン2を硬化させる。
【0034】
次に、図4Bに示すように、第1の実施形態と同様にして、液相CVD法によりSiO2 膜3の成長を行う。第1の実施形態におけると同様に、このSiO2 膜3は、成長温度を例えば0℃程度に設定して成長を行うことにより、高い流動性を示すものが得られ、その表面張力により、レジストパターン2の開口2aの内部におけるSi基板1上に自発的に半球またはドーム形状に成長する。
【0035】
次に、第1の実施形態と同様にして、酸素プラズマを用いたアッシング処理により、レジストパターン2を、その上に成長した薄いSiO2 膜(図示せず)とともに除去する。次に、低温で熱処理を行うことにより、SiO2 膜3中に含まれるOH基を除去し、このSiO2 膜3を固化させる。この熱処理は、具体的には、例えば400℃で15分程度行う。これによって、図4Cに示すように、SiO2 からなるマイクロレンズ4が二次元アレイ状に形成される。
【0036】
この第2の実施形態によっても、第1の実施形態と同様な利点を得ることができる。
【0037】
図5は、この発明の第3の実施形態によるマイクロロッドレンズの製造方法を示す断面図である。
【0038】
この第3の実施形態によるマイクロロッドレンズの製造方法においては、図5Aに示すように、まず、Si基板1上に、マイクロロッドレンズの型となる半円またはドーム状の断面形状を有するストライプ状の開口2bが互いに平行に配置されたレジストパターン2をフォトリソグラフィー法により形成する。このレジストパターン2の平面形状を図6に示す。このレジストパターン2は、第1の実施形態と同様な方法で形成する。
【0039】
次に、真空乾燥やプラズマ照射を行うことにより、レジストパターン2を硬化させる。
【0040】
次に、図5Bに示すように、第1の実施形態と同様にして、液相CVD法によりSiO2 膜3の成長を行う。第1の実施形態におけると同様に、このSiO2 膜3は、成長温度を例えば0℃程度に設定して成長を行うことにより、高い流動性を示すものが得られ、その表面張力により、レジストパターン2の開口2bの内部においてSi基板1上に自発的に半球またはドーム状の断面形状を有するロッド状に成長する。
【0041】
次に、第1の実施形態と同様にして、酸素プラズマを用いたアッシング処理によりレジストパターン2を除去する。このとき、レジストパターン2上に薄く成長したSiO2 膜(図示せず)は、リフトオフにより除去される。次に、低温で熱処理を行うことにより、SiO2 膜3中に含まれるOH基を除去し、このSiO2 膜3を固化させる。この熱処理は、具体的には、例えば400℃で15分程度行う。これによって、図5Cに示すように、SiO2 からなるマイクロロッドレンズ5が形成される。このときの平面形状を図7に示す。
【0042】
以上のように、この第3の実施形態によれば、SiO2 からなるマイクロロッドレンズ5を製造することができ、しかも第1の実施形態と同様な種々の利点を得ることができる。
【0043】
図8は、この発明の第4の実施形態によるマイクロロッドレンズの製造方法を示す断面図である。
【0044】
この第4の実施形態によるマイクロロッドレンズの製造方法においては、図8Aに示すように、まず、Si基板1上に、第3の実施形態と同様にして、マイクロロッドレンズの型となる半円またはドーム状の断面形状を有するストライプ状の開口2bが互いに平行に配置されたレジストパターン2をフォトリソグラフィー法により形成する。このレジストパターン2の平面形状は図6に示すものと同様である。
【0045】
次に、真空乾燥やプラズマ照射を行うことにより、レジストパターン2を硬化させる。
【0046】
次に、レジストパターン2をマスクとしてSi基板1を等方性エッチングによりエッチングして半球またはドーム状の断面形状を有するストライプ状の穴1aを形成する。
【0047】
次に、図5Bに示すように、第1の実施形態と同様にして、液相CVD法によりSiO2 膜3の成長を行う。第1の実施形態におけると同様に、このSiO2 膜3は、成長温度を例えば0℃程度に設定して成長を行うことにより、高い流動性を示すものが得られ、その表面張力により、レジストパターン2の開口2aの内部においてSi基板1上に自発的に半球またはドーム状の断面形状を有するロッド状に成長する。
【0048】
次に、第1の実施形態と同様にして、酸素プラズマを用いたアッシング処理によりレジストパターン2を除去する。このとき、レジストパターン2上に薄く成長したSiO2 膜(図示せず)は、リフトオフにより除去される。次に、低温で熱処理を行うことにより、SiO2 膜3中に含まれるOH基を除去し、このSiO2 膜3を固化させる。この熱処理は、具体的には、例えば400℃で15分程度行う。これによって、図8Cに示すように、SiO2 からなるマイクロロッドレンズ5が形成される。
【0049】
この第4の実施形態によれば、円形断面のマイクロロッドレンズ5を製造することができるほか、第3の実施形態と同様な利点を得ることができる。
【0050】
図9は、この発明の第5の実施形態によるマイクロレンズの製造方法を示す断面図である。この第5の実施形態によるマイクロレンズは、芯部と外周部とからなる二重構造を有するものである。
【0051】
この第5の実施形態によるマイクロレンズの製造方法においては、図9Aに示すように、まず、Si基板1上に、第1の実施形態と同様にして、マイクロレンズの型となる中空の半球またはドーム形状の開口2aが二次元アレイ状に複数配置されたレジストパターン2をフォトリソグラフィー法により形成する。このレジストパターン2の平面形状は、図2に示すものと同様である。
【0052】
次に、真空乾燥やプラズマ照射を行うことにより、レジストパターン2を硬化させる。
【0053】
次に、図9Bに示すように、第1の実施形態と同様にして、液相CVD法によりSiO2 膜3の成長を行う。第1の実施形態におけると同様に、このSiO2 膜3は、成長温度を例えば0℃程度に設定して成長を行うことにより、高い流動性を示すものが得られ、その表面張力により、レジストパターン2の開口2aの内部においてSi基板1上に半球またはドーム形状に成長する。
【0054】
次に、第1の実施形態と同様にして、酸素プラズマを用いたアッシング処理によりレジストパターン2を除去する。このとき、レジストパターン2上に薄く成長したSiO2 膜(図示せず)は、リフトオフにより除去される。次に、低温で熱処理を行うことにより、SiO2 膜3中に含まれるOH基を除去し、このSiO2 膜3を固化させる。この熱処理は、具体的には、例えば400℃で15分程度行う。これによって、図9Cに示すように、マイクロレンズ形状の固化したSiO2 膜3が二次元アレイ状に形成される。このときの平面形状は、図3に示すものと同様である。
【0055】
次に、図9Dに示すように、例えばプラズマCVD法により窒化シリコン(SiNx )膜6の成長を行う。このとき、このSiNx 膜6は、SiO2 膜3上にこれを覆うように均一な厚さで成長する。
【0056】
これによって、SiO2 膜3からなる芯部と、この芯部を覆うように設けられたこのSiO2 膜3よりも屈折率が高いSiNx 膜6からなる外周部とからなる二重構造のマイクロレンズ4が製造される。
【0057】
以上のように、この第5の実施形態によれば、ともに耐熱性絶縁体であるSiO2 およびSiNx をマイクロレンズ4の材料として用いていることにより、第1の実施形態と同様な種々の利点を得ることができるほか、マイクロレンズ4の外周部が芯部のSiO2 膜3よりも屈折率が高いSiNx 膜6からなるので、高い集光力を得ることができる。また、このマイクロレンズ4は、SiO2 膜3およびSiNx 膜6が薄くても集光力があるため、構造の平坦化の点でも有利である。
【0058】
図10は、この発明の第6の実施形態によるマイクロロッドレンズの製造方法を示す断面図である。この第6の実施形態によるマイクロロッドレンズは、芯部と外周部とからなる二重構造を有するものである。
【0059】
この第6の実施形態によるマイクロロッドレンズの製造方法においては、図10Aに示すように、まず、Si基板1上に、第1の実施形態と同様にして、マイクロロッドレンズの型となる半円またはドーム状の断面形状を有する開口2bが互いに平行に配置されたレジストパターン2をフォトリソグラフィー法により形成する。このレジストパターン2の平面形状は、図6に示すと同様である。
【0060】
次に、真空乾燥やプラズマ照射を行うことにより、レジストパターン2を硬化させる。
【0061】
次に、図10Bに示すように、第1の実施形態と同様にして液相CVD法によりSiO2 膜3の成長を行う。第1の実施形態におけると同様に、このSiO2 膜3は、成長温度を例えば0℃程度に設定して成長を行うことにより、高い流動性を示すものが得られ、その表面張力により、レジストパターン2の開口2bの内部においてSi基板1上に半円またはドーム状の断面形状のロッド状に成長する。
【0062】
次に、第1の実施形態と同様にして、酸素プラズマを用いたアッシング処理によりレジストパターン2を除去する。このとき、レジストパターン2上に薄く成長したSiO2 膜(図示せず)は、リフトオフにより除去される。次に、低温で熱処理を行うことにより、SiO2 膜3中に含まれるOH基を除去し、このSiO2 膜3を固化させる。この熱処理は、具体的には、例えば400℃で15分程度行う。これによって、図10Cに示すように、マイクロロッドレンズ形状の固化したSiO2 膜3が互いに平行に形成される。このときの平面形状は、図7に示すと同様である。
【0063】
次に、図10Dに示すように、第5の実施形態と同様にして、例えばプラズマCVD法によりSiNx 膜6の成長を行う。このとき、このSiNx 膜6は、SiO2 膜3上にこれを覆うように均一な厚さで成長する。
【0064】
これによって、SiO2 膜3からなる芯部と、この芯部を覆うように設けられたこのSiO2 膜3よりも屈折率が高いSiNx 膜6からなる外周部とからなる二重構造のマイクロロッドレンズ5が製造される。
【0065】
以上のように、この第6の実施形態によれば、ともに耐熱性絶縁体であるSiO2 およびSiNx をマイクロロッドレンズ5の材料として用いていることにより、第1の実施形態と同様な種々の利点を得ることができるほか、マイクロロッドレンズ5の外周部が芯部のSiO2 膜3よりも屈折率が高いSiNx 膜6からなるので、高い集光力を得ることができる。また、このマイクロロッドレンズ5は、SiO2 膜3およびSiNx 膜6が薄くても集光力があるため、構造の平坦化の点でも有利である。
【0066】
以上、この発明の実施形態につき具体的に説明したが、この発明は、上述の実施形態に限定されるものでなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
【0067】
例えば、上述の第1〜第6の実施形態においては、酸素プラズマを用いたアッシング処理によりレジストパターン2を除去しているが、このレジストパターン2の除去は、例えばアセトンを用いた超音波洗浄により行ってもよい。
【0068】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、光学部品の材料として透明な無機材料を用いていることにより、十分な耐熱性およびエッチング耐性を有するマイクロレンズなどの微小な光学部品を簡単な製造工程で製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1の実施形態によるマイクロレンズの製造方法を説明するための断面図である。
【図2】この発明の第1の実施形態によるマイクロレンズの製造方法において用いるレジストパターンの平面形状を示す平面図である。
【図3】この発明の第1の実施形態によるマイクロレンズの製造方法により製造されたマイクロレンズの平面形状を示す平面図である。
【図4】この発明の第2の実施形態によるマイクロレンズの製造方法を説明するための断面図である。
【図5】この発明の第3の実施形態によるマイクロロッドレンズの製造方法を説明するための断面図である。
【図6】この発明の第3の実施形態によるマイクロロッドレンズの製造方法において用いるレジストパターンの平面形状を示す平面図である。
【図7】この発明の第3の実施形態によるマイクロロッドレンズの製造方法により製造されたマイクロロッドレンズの平面形状を示す平面図である。
【図8】この発明の第4の実施形態によるマイクロロッドレンズの製造方法を説明するための断面図である。
【図9】この発明の第5の実施形態によるマイクロレンズの製造方法を説明するための断面図である。
【図10】この発明の第6の実施形態によるマイクロロッドレンズの製造方法を説明するための断面図である。
【符号の説明】
1 Si基板
2 レジストパターン
2a、2b 開口
3 SiO2 膜
4 マイクロレンズ
5 マイクロロッドレンズ
6 SiNx 膜[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical component and a manufacturing method thereof, and is particularly suitable for application to the manufacture of a minute optical component such as a microlens.
[0002]
[Prior art]
A microlens is an important optical component in an optical integrated circuit (OIC) that performs signal exchange by light collection or light. Conventionally, among these microlenses, for example, those used in charge coupled devices (CCDs), an organic resin resist is used as a raw material, and this resist is applied on a substrate, and then etched back or flowed. (For example, JP-A-5-48057 and JP-A-6-140611).
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, the microlens manufactured using the organic resin resist as described above needs to have a process temperature of at least 200 ° C. or lower after the manufacture. For this reason, the degree of freedom of the process after manufacturing the microlens has to be limited. Moreover, since the resist made from organic resin is used for the material of a micro lens, there existed a problem that etching resistance was low. Furthermore, since the manufacturing process of the microlens is complicated, it has been desired to simplify it.
[0004]
Accordingly, an object of the present invention is to provide an optical component manufacturing method capable of manufacturing a micro optical component such as a microlens having sufficient heat resistance and etching resistance by a simple manufacturing process, and the manufacturing method. Another object of the present invention is to provide a minute optical component such as a microlens having sufficient heat resistance and etching resistance.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
To achieve the above object, method of manufacturing an optical component according to this inventions are
A pattern having an opening having a shape corresponding to the optical component to be manufactured was formed on the substrate, and silicon dioxide was selectively formed on the substrate by a liquid phase CVD method using a sol-gel reaction using the pattern as a mask. Thereafter, a step of forming a core by solidifying the silicon dioxide,
Forming an outer peripheral portion made of silicon nitride so as to cover the core portion;
It is characterized by having .
[0006]
In the first invention of the present invention, the transparent inorganic material is typically silicon dioxide or silicon nitride.
[0007]
An optical component according to a second invention of the present invention is
A core made of a first transparent inorganic material formed by a liquid phase CVD method using a sol-gel reaction and then solidified;
The outer peripheral part made of a second transparent inorganic material having a refractive index higher than the refractive index of the first transparent inorganic material provided to cover the core part,
The dimension in at least one direction is 10 μm or less.
[0008]
In one embodiment of the second invention of the present invention, the first transparent inorganic material is silicon dioxide, and the second transparent inorganic material is silicon nitride.
[0009]
Oite this inventions, at least one direction dimensions of the optical components, depending on the application of the optical components, it is 5μm or less, sometimes is 3μm or less, sometimes more is 1μm or less.
[0010]
The method for manufacturing an optical component according to the third aspect of the present invention comprises:
A transparent inorganic material is selectively formed on a substrate by a liquid phase CVD method using a sol-gel reaction, and then the transparent inorganic material is solidified.
[0012]
Here, as the material of this pattern, a material that can selectively remove only this pattern after the manufacture of the optical component is used. Specifically, for example, negative resist, silicon nitride, polycrystalline silicon, etc. Is used. Among these, the negative resist can be easily formed and removed, which is advantageous in simplifying the manufacturing process. Further, for example, when silicon dioxide is used as the material of the optical component, if silicon nitride or polycrystalline silicon is used as the material of this pattern, only the pattern is easily and selectively removed due to the difference in the etching characteristics of each material. be able to.
[0014]
In the third invention of the present invention, the transparent inorganic material is typically silicon dioxide or silicon nitride.
[0018]
In one embodiment of the inventions, the sol - silicon dioxide is formed by liquid phase CVD method using gel reaction to form a silicon nitride by a plasma CVD method.
[0019]
In one embodiment of the fourth invention of the present invention, the first transparent inorganic material is silicon dioxide, and the second transparent inorganic material is silicon nitride.
[0020]
In the present invention, the optical component is typically a microlens. This microlens includes a rod lens in addition to a circular lens.
[0021]
According to the present invention, by using a heat-resistant insulator such as silicon dioxide or silicon nitride as a transparent inorganic material that is a material of an optical component, the process temperature after manufacturing the optical component is up to about 1000 ° C. Can be tolerated. In addition, the etching resistance is far superior as compared with a resist made of an organic resin.
[0022]
Furthermore, an optical component is formed by forming an outer peripheral portion made of a second transparent inorganic material having a refractive index higher than that of the first transparent inorganic material so as to cover the core portion made of the first transparent inorganic material. The light collecting power can be increased by using a double structure.
[0023]
Also, by selectively forming a transparent inorganic material with fluidity on the substrate, the spherical and cylindrical surfaces required for optical components are naturally (spontaneously) formed by the surface tension of the inorganic material itself. Therefore, a process for forming these spherical surfaces and cylindrical surfaces becomes unnecessary, and the manufacturing process is simplified accordingly. Also, a critical dimension determined by the resolution of lithography is obtained by forming a pattern having an opening corresponding to an optical component using a lithography technique and selectively forming an inorganic material on a substrate using this pattern as a mask. The dimensions of the optical component can be reduced to an extent.
[0024]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0025]
FIG. 1 is a sectional view showing a method for manufacturing a microlens according to the first embodiment of the present invention.
[0026]
In the microlens manufacturing method according to the first embodiment, as shown in FIG. 1A, first, two hollow hemispherical or dome-shaped openings 2a serving as a microlens mold are formed on a silicon (Si)
[0027]
Next, the resist
[0028]
Next, as shown in FIG. 1B, a silicon dioxide (SiO 2 )
[0029]
Next, the resist
[0030]
As described above, according to the first embodiment, since SiO 2 that is a heat-resistant insulator is used as the material of the
[0031]
The microlens manufacturing method according to the first embodiment is suitable for use in manufacturing a microlens (on-chip microlens) provided on a light receiving cell of each pixel in a CCD, for example.
[0032]
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a microlens manufacturing method according to the second embodiment of the present invention.
[0033]
In the microlens manufacturing method according to the second embodiment, as shown in FIG. 4A, first, a resist
[0034]
Next, as shown in FIG. 4B, similarly to the first embodiment, the SiO 2 film 3 is grown by the liquid phase CVD method. As in the first embodiment, this SiO 2 film 3 is grown with the growth temperature set to about 0 ° C., for example, to obtain a film having high fluidity. The
[0035]
Next, in the same manner as in the first embodiment, the resist
[0036]
According to the second embodiment, the same advantages as those of the first embodiment can be obtained.
[0037]
FIG. 5 is a sectional view showing a method for manufacturing a microrod lens according to a third embodiment of the present invention.
[0038]
In the method of manufacturing a microrod lens according to the third embodiment, as shown in FIG. 5A, first, a stripe shape having a semicircular or dome-shaped cross-sectional shape serving as a microrod lens mold is formed on a
[0039]
Next, the resist
[0040]
Next, as shown in FIG. 5B, similarly to the first embodiment, the SiO 2 film 3 is grown by the liquid phase CVD method. As in the first embodiment, this SiO 2 film 3 is grown with the growth temperature set to about 0 ° C., for example, to obtain a film having high fluidity. In the
[0041]
Next, similarly to the first embodiment, the resist
[0042]
As described above, according to the third embodiment, the
[0043]
FIG. 8 is a sectional view showing a method for manufacturing a microrod lens according to a fourth embodiment of the present invention.
[0044]
In the microrod lens manufacturing method according to the fourth embodiment, as shown in FIG. 8A, first, on the
[0045]
Next, the resist
[0046]
Next, the
[0047]
Next, as shown in FIG. 5B, similarly to the first embodiment, the SiO 2 film 3 is grown by the liquid phase CVD method. As in the first embodiment, this SiO 2 film 3 is grown with the growth temperature set to about 0 ° C., for example, to obtain a film having high fluidity. In the opening 2a of the
[0048]
Next, similarly to the first embodiment, the resist
[0049]
According to the fourth embodiment, the
[0050]
FIG. 9 is a sectional view showing a method for manufacturing a microlens according to the fifth embodiment of the present invention. The microlens according to the fifth embodiment has a double structure including a core part and an outer peripheral part.
[0051]
In the microlens manufacturing method according to the fifth embodiment, as shown in FIG. 9A, first, on the
[0052]
Next, the resist
[0053]
Next, as shown in FIG. 9B, similarly to the first embodiment, the SiO 2 film 3 is grown by the liquid phase CVD method. As in the first embodiment, this SiO 2 film 3 is grown with the growth temperature set to about 0 ° C., for example, to obtain a film having high fluidity. The
[0054]
Next, similarly to the first embodiment, the resist
[0055]
Next, as shown in FIG. 9D, a silicon nitride (SiN x )
[0056]
Thus, a core portion made of SiO 2 film 3, the micro of the core portion than the SiO 2 film 3 provided so as to cover comprising a peripheral portion whose refractive index consists of high the SiN x film 6 double structure The
[0057]
As described above, according to the fifth embodiment, since both the heat-resistant insulators SiO 2 and SiN x are used as the material of the
[0058]
FIG. 10 is a sectional view showing a method for manufacturing a microrod lens according to a sixth embodiment of the present invention. The microrod lens according to the sixth embodiment has a double structure including a core portion and an outer peripheral portion.
[0059]
In the method of manufacturing a microrod lens according to the sixth embodiment, as shown in FIG. 10A, first, a semicircle serving as a microrod lens mold is formed on a
[0060]
Next, the resist
[0061]
Next, as shown in FIG. 10B, similarly to the first embodiment, the SiO 2 film 3 is grown by the liquid phase CVD method. As in the first embodiment, this SiO 2 film 3 is grown with the growth temperature set to about 0 ° C., for example, to obtain a film having high fluidity. In the
[0062]
Next, similarly to the first embodiment, the resist
[0063]
Next, as shown in FIG. 10D, similarly to the fifth embodiment, the SiN x film 6 is grown by, for example, a plasma CVD method. At this time, the SiN x film 6 is grown on the SiO 2 film 3 with a uniform thickness so as to cover it.
[0064]
Thus, a core portion made of SiO 2 film 3, the micro of the core portion than the SiO 2 film 3 provided so as to cover comprising a peripheral portion whose refractive index consists of high the SiN x film 6 double structure The
[0065]
As described above, according to the sixth embodiment, both the heat-resistant insulators SiO 2 and SiN x are used as the material of the
[0066]
Although the embodiments of the present invention have been specifically described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications based on the technical idea of the present invention are possible.
[0067]
For example, in the first to sixth embodiments described above, the resist
[0068]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, since a transparent inorganic material is used as the material of the optical component, a micro optical component such as a microlens having sufficient heat resistance and etching resistance can be easily manufactured. Can be manufactured.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view for explaining a microlens manufacturing method according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view showing a planar shape of a resist pattern used in the microlens manufacturing method according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a plan view showing a planar shape of a microlens manufactured by the microlens manufacturing method according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view for explaining a microlens manufacturing method according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a cross-sectional view for explaining a manufacturing method of a microrod lens according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a plan view showing a planar shape of a resist pattern used in a method for manufacturing a microrod lens according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a plan view showing a planar shape of a microrod lens manufactured by a method of manufacturing a microrod lens according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a cross-sectional view for explaining a manufacturing method of a microrod lens according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a cross-sectional view for explaining a microlens manufacturing method according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a cross-sectional view for explaining a manufacturing method of a microrod lens according to a sixth embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1
Claims (3)
上記芯部を覆うように窒化シリコンからなる外周部を形成する工程とForming an outer peripheral portion made of silicon nitride so as to cover the core portion;
を有することを特徴とする光学部品の製造方法。A method of manufacturing an optical component, comprising:
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