特開 2022-43095 半導体レンズの製造の最適化

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022043095

(43)【公開日】2022-03-15

(54)【発明の名称】半導体レンズの製造の最適化

(51)【国際特許分類】

   G02B 3/00 20060101AFI20220308BHJP

【ＦＩ】

G02B3/00 Z

【審査請求】有

【請求項の数】20

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2021195716

(22)【出願日】2021-12-01

(62)【分割の表示】P 2018554755の分割

【原出願日】2017-04-14

(31)【優先権主張番号】15/133,094

(32)【優先日】2016-04-19

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(71)【出願人】

【識別番号】516360454

【氏名又は名称】ルメンタム・オペレーションズ・リミテッド・ライアビリティ・カンパニー

【氏名又は名称原語表記】Ｌｕｍｅｎｔｕｍ Ｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ ＬＬＣ

(74)【代理人】

【識別番号】100101454

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 卓二

(74)【代理人】

【識別番号】100189555

【弁理士】

【氏名又は名称】徳山 英浩

(74)【代理人】

【識別番号】100189544

【弁理士】

【氏名又は名称】柏原 啓伸

(74)【代理人】

【識別番号】100210701

【弁理士】

【氏名又は名称】萩原 義則

(72)【発明者】

【氏名】リチャード・エフ・カーソン

(72)【発明者】

【氏名】ジョン・アール・ジョセフ

(72)【発明者】

【氏名】マイアル・イー・ウォーレン

(72)【発明者】

【氏名】トーマス・エイ・ウィルコックス

(57)【要約】      （修正有）

【課題】付加的なレンズをエッチングすることを通して、より良質な内側レンズを作成し得るむ半導体レンズの製造の最適化。
【解決手段】実施形態は、レーザを放射させるレンズアレイを製造することによって生成されるシステムを含む。レンズアレイは、レーザを製造するために使用される半導体基板に製造してもよく、またはレーザに位置合わせされる他の透明材料の別個の基板であってもよい。いくつかの実施形態では、最終的にレーザによって使用されるレンズよりも多くのレンズを作り得る。基板の内側部分は、レーザを放射するために使用されるレンズで形成され得、基板の外側部分は、レーザを放射するために使用しないレンズで形成され得る。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

レンズを製造する方法であって、
基板にわたりフォトレジストの層をエッチングして複数のレンズを有するレンズアレイを形成すること、ここで前記レンズアレイが第１のレンズセットを有する内側部分と第２のレンズセットを有する外側部分とをさらに含み、前記第２のレンズセットが前記第１のレンズセットに隣接して位置決められてそれを囲み、前記第１のレンズセットの各レンズが前記第１のレンズセットまたは前記第２のレンズセットのいずれかの同じ数のレンズによって取り囲まれ；
前記第１のレンズセットの各レンズに対応する複数のレーザの間で各レーザを位置決めし、前記第２のレンズセットの前記レンズのいずれかに対応するレーザがないよう位置決めすること
を含む、方法。

【請求項2】

前記フォトレジストの層をエッチングすることは、ウェットエッチングプロセス、異方性ウェットエッチングプロセス、プラズマエッチングプロセス、およびドライエッチングプロセスのうちの少なくとも１つによって達成される、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

層をエッチングすることは、前記レンズアレイのパターンをフォトレジストから前記基板に転写することを含む、請求項２に記載の方法。

【請求項4】

前記レンズアレイが円形の構成である、請求項１に記載の方法。

【請求項5】

前記複数のレーザが、前記レンズアレイから前記基板の反対側に位置決めされ、各レーザは、前記第１のレンズセットの各レンズに光を放射するように構成される、請求項１に記載の方法。

【請求項6】

第１のレーザが前記第１のレンズセット由来の第１のレンズの中心に位置合わせされ、第２のレーザが前記第１のレンズセット由来の第２のレンズの中心外に位置合わせされる、請求項５に記載の方法。

【請求項7】

保護する高さの障壁として機能し、傷を防止するように、前記基板を厚い材料で堆積する、請求項１に記載の方法。

【請求項8】

前記第１のレンズセットの各レンズは、実質的に同様の曲率半径（ＲＯＣ）を含み、前記第１のレンズセットの各レンズは、前記基板の境界に由来する数本のレンズの長さであるように構成されている、請求項１に記載の方法。

【請求項9】

前記第１のレンズセットまたは前記第２のレンズセットのうちのいずれかのレンズの中心から、任意の隣接するレンズの中心までの距離が同じである、請求項１に記載の方法。

【請求項10】

前記第２のレンズセットの第１のレンズは、前記第２のレンズセットの第２のレンズよりも小さいピッチを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項11】

レンズを製造するためのシステムであって、
プロセッサ；および
前記システムが動作しているときに前記プロセッサと通信する１つ以上のメモリであって、前記プロセッサが前記システムに少なくとも、
複数のレンズを有するレンズアレイを形成すること、ここで前記レンズアレイが第１のレンズセットを有する内側部分と第２のレンズセットを有する外側部分とをさらに含み、前記第２のレンズセットが前記第１のレンズセットに隣接して位置決められてそれを囲み、前記第１のレンズセットの各レンズが前記第１のレンズセットまたは前記第２のレンズセットのいずれかの同じ数のレンズによって取り囲まれ；
前記第１のレンズセットの各レンズに対応する複数のレーザの間で各レーザを位置決めし、前記第２のレンズセットの前記レンズのいずれかに対応するレーザがないよう位置決めすること
を実行させる命令を内部に記憶している１つ以上のメモリ
を含む、システム。

【請求項12】

前記システムにレンズアレイを形成させる前記命令によって、前記システムは前記レンズアレイを形成するために基板にわたってフォトレジストの層をエッチングし、前記エッチングは、ウェットエッチングプロセス、異方性ウェットエッチングプロセス、プラズマエッチングプロセス、およびドライエッチングプロセスの少なくとも１つにより達成させる、請求項１１に記載のシステム。

【請求項13】

前記システムに前記レンズアレイを形成するために前記層をエッチングさせる前記命令によって、前記システムがフォトレジストから前記基板にパターンを転写する、請求項１２に記載のシステム。

【請求項14】

前記レンズアレイが円形の構成である、請求項１１に記載のシステム。

【請求項15】

前記複数のレーザが、前記レンズアレイから前記基板の反対側に位置決めされ、各レーザは、前記第１のレンズセットの各レンズに光を放射するように構成される、請求項１１に記載のシステム。

【請求項16】

第１のレーザが前記第１のレンズセット由来の第１のレンズの中心に位置合わせされ、第２のレーザが前記第１のレンズセット由来の第２のレンズの中心外に位置合わせされる、請求項１５に記載のシステム。

【請求項17】

保護する高さの障壁として機能し、傷を防止するように、前記基板を厚い材料で堆積する、請求項１１に記載のシステム。

【請求項18】

前記第１のレンズセットの各レンズは、実質的に同様の曲率半径（ＲＯＣ）を含み、前記第１のレンズセットの各レンズは、前記基板の境界に由来する数本のレンズの長さであるように構成されている、請求項１１に記載のシステム。

【請求項19】

前記第１のレンズセットまたは前記第２のレンズセットのうちのいずれかのレンズの中心から、任意の隣接するレンズの中心までの距離が同じである、請求項１１に記載のシステム。

【請求項20】

前記第２のレンズセットの第１のレンズは、前記第２のレンズセットの第２のレンズよりも小さいピッチを含む、請求項１１に記載のシステム。

【請求項21】

前記システムに前記レンズアレイを形成させる前記命令は、グレースケールフォトリソグラフィプロセスを制御する、請求項１１に記載のシステム。

【請求項22】

前記システムに前記レンズアレイを形成させる前記命令によって、前記システムはレンズ形状のパターンを前記基板に転写させる、請求項２１に記載のシステム。

【請求項23】

レンズを製造する方法であって、
複数のレンズを有するレンズアレイを形成すること、ここで前記レンズアレイが第１のレンズセットを有する内側部分と第２のレンズセットを有する外側部分とをさらに含み、前記第２のレンズセットが前記第１のレンズセットに隣接して位置決められてそれを囲み、前記第１のレンズセットの各レンズが前記第１のレンズセットまたは前記第２のレンズセットのいずれかの同じ数のレンズによって取り囲まれ；
前記第１のレンズセットの各レンズに対応する複数のレーザの間で各レーザを位置決めし、前記第２のレンズセットの前記レンズのいずれかに対応するレーザがないよう位置決めすること
を含む、方法。

【請求項24】

前記レンズアレイを形成することが、グレースケールフォトリソグラフィによって達成される、請求項２３に記載のシステム。

【請求項25】

前記レンズアレイを形成することが、レンズ形状のパターンを前記基板に転写することを含む、請求項２３に記載のシステム。

【請求項26】

前記レンズアレイを形成することが、フォトレジストの層および前記基板をエッチングすることを含む、請求項２５に記載のシステム。

【請求項27】

フォトレジストの層をエッチングすることは、ウェットエッチングプロセス、異方性ウェットエッチングプロセス、プラズマエッチングプロセス、およびドライエッチングプロセスのうちの少なくとも１つを含む、請求項２６に記載の方法。

【請求項28】

前記レンズアレイが円形の構成である、請求項２３に記載の方法。

【請求項29】

前記複数のレーザが、前記レンズアレイから前記基板の反対側に位置決めされ、各レーザは、前記第１のレンズセットの各レンズに光を放射するように構成される、請求項２３に記載の方法。

【請求項30】

第１のレーザが前記第１のレンズセット由来の第１のレンズの中心に位置合わせされ、第２のレーザが前記第１のレンズセット由来の第２のレンズの中心外に位置合わせされる、請求項５に記載の方法。

【請求項31】

保護する高さの障壁として機能し、傷を防止するように、前記基板を厚い材料で堆積する、請求項１に記載の方法。

【請求項32】

前記第１のレンズセットの各レンズは、実質的に同様の曲率半径（ＲＯＣ）を含み、前記第１のレンズセットの各レンズは、前記基板の境界に由来する数本のレンズの長さであるように構成される、請求項１に記載の方法。

【請求項33】

前記第１のレンズセットまたは前記第２のレンズセットのうちのいずれかのレンズの中心から、任意の隣接するレンズの中心までの距離が同じである、請求項１に記載の方法。

【請求項34】

前記第２のレンズセットの第１のレンズは、前記第２のレンズセットの第２のレンズよりも小さいピッチを含む、請求項１に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本願は、２０１６年４月１９日に出願された米国特許出願第１５／１３３，０９４号の利益を主張する。

【0002】

実施形態は、レーザを放射させるレンズアレイを製造することによって生成されるシステムを含む。レンズアレイは、レーザを製造するために使用される半導体基板に製造してもよく、またはレーザに位置合わせされる他の透明材料の別個の基板であってもよい。いくつかの実施形態では、最終的にレーザによって使用されるレンズよりも多くのレンズを作り得る。基板の内側部分は、レーザを放射するために使用されるレンズでエッチングされ得、基板の外側部分は、レーザを放射するために使用しないレンズでエッチングされ得る。むしろ、それらの付加的なレンズをエッチングすることを通して、より良質な内側レンズを作成し得る。

【背景技術】

【0003】

レンズ－光を透過および屈折させる光学デバイス－またはレンズアレイは、後方放射用のＶＣＳＥＬ（垂直キャビティ面発光レーザ）またはＶＥＣＳＥＬ ＶＣＳＥＬ（垂直（拡張または外部）キャビティ面発光レーザ）の設計の半導体レーザ基板の背面に製作し得る。ＶＣＳＥＬは、上面から垂直にレーザビームを放射する、半導体レーザダイオードの一種である。対照的に、従来の端面放射型半導体レーザは、個々のチップをウェーハから劈開することによって形成された表面から放射する。したがって、ＶＥＣＳＥＬは、ウェーハの外側にキャビティを拡張するように再構成された、ＶＣＳＥＬの一種である。別のアプローチでは、レンズアレイは、ガラスや透明ポリマーのような異なる材料で別々に製造してもよい。レンズアレイは、アセンブリまたは製造プロセスの機械的手段によって、レーザに位置合わせするように構成し得る。このようなレンズアレイの製造は、一般に、エッチングによってフォトレジストから基板の表面にパターンを転写することによって行われ得る。エッチングされたレンズは、そのそれぞれの曲率または曲率半径（ＲＯＣ）によって特徴付けられてもよく、またその曲率は、レンズの性能の重要な側面であり得る。また、エッチングされたレンズは、従来のレンズと同様の光の位相の遅延を生じるパターンによって光が制御されるフレネルまたは回折構造であってもよい。この場合、フォトレジスト（または電子ビームレジスト、または物理的インプリントまたはスタンピングによってパターン化されたレジスト）からのパターンもまた、エッチングによって基板材料の表面に転写され得る。

【図面の簡単な説明】

【0004】

【図1】機能性レンズがレーザに位置合わせされた、エッチングされたレンズアレイの例示的な実施形態を示す。

【図2】機能性レンズが意図的にレーザに対して位置がずれている（偏心）ようにされた、エッチングされたレンズアレイの例示的な実施形態を示す。

【図3】詳細に示された機能性レンズが、外側の非機能性レンズによって取り囲まれた、エッチングされたレンズアレイの例示的な実施形態を示す。

【図4】エッチングによってフォトレジストから基板にパターンを転写する方法の例示的な実施形態を示す。

【発明を実施するための形態】

【0005】

エッチングは、一般に、１つ以上の層を除去するための、基板を製造すべく化学物質を使用するプロセスであり、エッチングに耐性のあるマスキング材料に被覆されているときに基板の諸々の部分を特定のエッチングの反復には曝さないものであり得る。レンズ製造プロセスは、フォトレジスト構造の形状が基板内に転写されるように、フォトレジストの漸進的なエッチングまたはエロージョンを必要とする。このレンズ製造プロセスの速度は、さらにゆっくりとしたフォトレジスト材料のエッチングプロセスほど、エッチングのプロセスで化学反応種を早く消費しないものである。したがって、フォトレジスト材料に対する基板の材料のエッチングの比は、理想的には、エッチングプロセスを通して一定であるべきである。レンズアレイを基板にエッチングする際の問題は、このようにすることが、エッチング材料の領域と、よりゆっくりとエッチングされる材料またはフォトレジストの領域との比から、異なる位置で異なるエッチング速度を生じるローディング効果を引き起こす可能性があることである。これは、基板のより多くの領域がエッチングに際してフォトレジストによって被覆されていなければ、該当する局所的な領域でエッチングするために使用する化学反応種の利用可能性が低くなることに起因して、速度が遅くなるからである。化学反応種の利用可能性は、複雑なガスの流れおよび組成の実験、電気バイアスの調整、またはこれらの２つの技術の組み合わせによって調整し得る。しかし、エッチングの結果は本質的に複雑であり、また非常に多くの変数のデコンヴォルーションをすることは、解決が困難な問題である。

【0006】

この問題に対する解決法は、十分な数よりも多くの数のレンズを作成して、機能性のある（すなわち、光がレンズを通るよう導かれる）レンズをアレイの内側部分に都合の良いように位置決めして、アレイにわたるフォトレジストの材料の領域に対する被覆されていない基板の材料の比が同一であるようにすることを含み得る。このような外側の非機能性（すなわち、光がレンズを通るよう導かれない）レンズを介して、エッチングされないフォトレジスト材料の領域に対する露出された基板の材料の領域のこの同一比率が、達成され得る。なぜなら、これらの外側レンズが、まさに機能性レンズのようにエッチングされた材料を含むからである。したがって、各機能性レンズは、同数の隣接するレンズにより囲まれていてもよい（また、これらの隣接するレンズは、他の機能性レンズであってもよく、または機能性レンズと非機能性レンズとの組み合わせであってもよい）。任意の機能性レンズの中心と任意の隣接するレンズの中心（それが機能性レンズであろうと非機能性レンズであろうと）との距離は同じにし得る。同様に、任意のレンズの中心から任意の隣接するレンズの中心の距離は同一にし得、一方のレンズが機能性で他方が機能性ではないか、両方のレンズが機能性か、または両方のレンズが機能性ではないかにかかわらず、任意の２つの隣接するレンズ間の距離が同じであるようにする。これらの内側レンズは、エッチングパラメータの特徴付けに使用されてもよく、アレイの外側レンズは、非エッチング領域またはパターン化領域に対するエッチング領域の比が異なってもよい。

【0007】

いくつかの実施形態では、上記の解決策は、システムによって実行されてもよい。システム自体は一般に、プロセッサと、プロセッサで実行するときにレンズを製造するための動作を実行するように構成される命令を含むプログラムを含む１つ以上のメモリとを含み得る。例えば、コンピュータシステムを使用して、レンズのレイアウトを設計し、レンズを製造する機器に指示し得る。

【0008】

これらのレンズアレイは、湿式エッチング、異方性湿式エッチング、およびプラズマエッチングなどによる、外側レンズおよび内側レンズを製造するための様々なプロセスで、製造し得る。また、グレースケールリソグラフィプロセスを用いて、内側レンズおよび外側レンズを製造し得る。内側の機能性レンズは、基板の境界から数レンズ周期後方にあってもよい。非機能性の外側レンズは、均一な内側レンズを製造する際に位置決め機能を有するための非機能性の保護としてもよい。

【0009】

いくつかの実施形態では、基板がそのレンズ側に至った場合にレンズに傷がつかないように、保護する高さの障壁として機能するべく厚い材料を基板に堆積させ得る。

【0010】

図１は、機能性レンズ１０２が基板の縁部まで延在するエッチングされたレンズアレイ１００の例示的な実施形態を示す。レンズアレイ１００は、（非機能性レンズとは対照的に）機能性レンズ１０２のみを含む。これらのレンズは、レーザ放射の透過のために設計されているので、機能性であると考えられ得る。図示されたレンズ１０２のすべてが機能性であることが認められる。なぜなら、各機能性レンズは、基板の反対側にあり、レンズに位置合わせされている（または意図的に位置をずらしている；図２参照）対応するレーザ１０４を備えるからである。このアレイでは、アレイ１００の中央にあるレンズ１０２ａはＶＣＳＥＬに位置合わせするように構成され得るが、隣の環状のレンズ１０２ｂは、レンズ１０２ａより小さいピッチを有するように意図的に設計され得、それが均一に分岐するビームを作り出す。いくつかの実施形態では、レンズの傷を防止するために、蒸着材料１０６が存在して、レンズアレイ１００の上部および周囲に構築または構成されてもよい。

【0011】

いくつかの実施形態では、エッチングプロセスは、レンズ１０２ａがレンズ１０２ｂの曲率半径（ＲＯＣ）とは異なるＲＯＣまたは様々な寸法を有するようにし得ることが理解されよう。これは、被覆されていない基板の材料と、レンズ１０２ａおよびレンズ１０２ｂを取り囲む、よりゆっくりとエッチングされたフォトレジスト材料との比が異なり得るためである。レンズ１０２ａ自体は、フォトレジスト材料を含み、レンズ１０２ｂによって取り囲まれており、それは同様にフォトレジスト材料を含む。レンズの間および周囲の材料は、マスクされていない基板の表面であり、プロセスの開始時から激しい勢いでエッチングされ得る。対照的に、レンズ１０２ｂはフォトレジスト材料を含むが、他のフォトレジスト材料によって完全に囲まれていなくてもよい。レンズ１０２ｂのレンズがレンズ１０２ｂの他のレンズまたはレンズ１０２ａに隣接している場合、その隣接する材料も徐々にエッチングされるフォトレジスト材料である。しかし、基板の外縁部に向かって、レンズ１０２ｂはフォトレジスト材料を含まなくてもよい。したがって、ローディング効果を、レンズ１０２ｂとレンズ１０２ａとで異なるものにし得る。これは、フォトレジストで被覆された領域に対する被覆されていない基板材料の領域の比が、レンズ１０２ｂ（フォトレジスト材料を含むレンズによって囲まれていない）のレンズとレンズ１０２ａ（フォトレジスト材料を含む他のレンズによって取り囲まれている）との間で異なるということを意味する。言い換えれば、フォトレジストのレンズのパターンによって被覆された領域に対する被覆されていない基板の領域のこの比は、１０２ｂのレンズと１０２ａのレンズとの間で異なるので、１０２ｂのレンズは、レンズ１０２ａのＲＯＣと異なるＲＯＣを有し得る。

【0012】

図２は、エッチングされたレンズアレイ２００の別の例示的な実施形態を示し、その中で機能性レンズ２０２が基板の縁部まで延在している。しかし、図示された各機能性レンズ１０２がその対応するレーザ１０４と位置合わせされていることから図示されたレンズ１０２が機能性である図１とは異なり、図２は、レンズ２０２ａを除くすべての機能性レンズ２０２ｂが、それらの対応するレーザ２０４の各々から意図的に位置をずらし（偏心）得ることを示している。レンズ２０２ｂを対応するレーザ２０４のそれぞれから偏心させて位置決めまたは配置することにより、レーザから放射されるビームを都合よく所望の収束、発散および／または特定の方向に向け得る。

【0013】

図３は、エッチングされたレンズアレイ３００の例示的な実施形態を示しており、完全に破線の内側にある機能性レンズ３０５が、破線の下および外のレンズである外側の非機能性レンズ３１０によって取り囲まれている。機能性レンズはさらに、詳細に細分化されている。このような方法でレンズを製造する場合、図２のレンズアレイ２００とは対照的に、ローディング効果が低減され、またより均一なレンズが形成され得る。レンズアレイ３００は、ここでは実質的に円形であるように描かれているが、異なる形状のレンズアレイを形成する実施形態が存在することが理解されよう。図３は、基板にエッチングされる環状の外側非機能性レンズ３１０がある点で、図２とは異なる。したがって、ここでは、レンズアレイ３００は、機能性レンズ３０５と非機能性レンズ３１０の両方を含む。各機能性レンズ３０５は、基板の反対側にあり、レンズに位置合わせされている（または意図的に位置をずらしている）対応するレーザ３０６を有するため、機能性レンズ３０５は機能性であると考えられ得る。このレンズアレイ３００では、アレイ３００の中央のレンズ３０２ａがＶＣＳＥＬに位置合わせされるが、隣の環状のレンズ３０２ｂは、レンズ３０２ａよりもピッチが小さくなるように意図的に設計され得、それは均一に分岐するビーム、またはレンズ３０２ａのレーザとレンズ３０２ｂのレーザとの間における異なる位置合わせを生み出す。次に、基板上にエッチングされて機能性レンズ３０５へのローディング効果を減少させる外側の非機能性レンズ３１０がある。また、レンズの傷を防止するために、レンズアレイ３００の上部および周囲に構築される蒸着材料３５０が存在してもよい。

【0014】

さらに、図３に示すように、各機能性レンズ３０５の中心とその周囲の隣接するレンズの中心（機能性レンズ３０５であろうと非機能性レンズ３１０であろうと）との間の距離は、隣接する任意の２つのレンズの中心間での距離と同一であり得る。例えば、機能性レンズ３０２ａの中心と隣接する機能性レンズ３０２ｂの中心との間の距離は、非機能性レンズ３１０ａの中心と隣接する非機能性レンズ３１０ｂの中心との間の距離と同一であり得る。言い換えると、任意のレンズの中心（機能性または非機能性）から隣接するレンズの中心（機能性または非機能性）までの距離はすべて同じである。

【0015】

レンズ１０２ｂ、２０２ｂ、１０２ａおよびレンズ２０２ａが異なるローディング効果を経る、図１のレンズアレイ１００および図２のレンズアレイ２００とは対照的に、ここでは、すべての機能性レンズ３０５は実質的に同様のローディング効果を経るため、すべての機能性レンズ３０５が実質的に同様のＲＯＣを有する。これらの実質的に同様なローディング効果は、部分的に、機能性レンズ３０５のアレイを取り囲む非機能性レンズ３１０の存在に起因する。図１および図２のレンズとは対照的に、ここでは、各機能性レンズは同数の他の（機能または非機能）レンズによって取り囲まれているため、各機能性レンズはエッチングされる材料とエッチングされない材料との同じ比率を経る。機能性レンズ３１０の各機能性レンズは、急速にエッチングされた材料とその周辺のゆっくりエッチングされた材料とが同一比率であるので、他の機能性レンズと同じローディング効果を経ることから、すべての機能性レンズ３０５が実質的に同じＲＯＣで製造される。

【0016】

レンズアレイ３００または他の光学的な表面のこの設計は、レンズアレイ３００の内側レンズ３０５が、均一な内側レンズ３０５を製造するための位置決め機能を有するための非機能性の保護であるレンズアレイ３００の外側レンズ３１０と比較して、より優れた機能性のためにより高い均一性を有することができるように、エッチングの限界を克服し得る。さらに、レンズアレイ３００の光学的な表面のこのアレイは、レンズアレイ３００の外側（非機能性）レンズ３１０、および機能性レンズ３０５を外側レンズ３１０から緩衝する他の非機能性レンズアレイとは対照的に、レンズアレイ３００の内側レンズ３０５がより優れた機能性のためにより高い均一性を有することができるように、エッチングの限界を克服し得る。

【0017】

さらに、上述のように、図３に示すように、レンズ３０２ａを除くレンズアレイ３００内の機能性レンズ３０５は、それぞれのレーザ３０６の位置合わせから偏心されて、指定された方向にビームを向け得る。位置をずらしているビームと位置合わせされたビームとの組み合わせは機能性であり得、機能性レンズ３０５へのローディング効果を低減するためにエッチングされる非機能性レンズを有し得る。

【0018】

材料の厚い堆積は、レンズ３０５（図３には示されていないが、図１および図２に示されている）および／または３１０（材料３５０）、または各々の組み合わせの周りに、またはそれにわたって堆積され得、その結果レンズ３０５または３１０を傷つけないように、保護する高さが構築される。

【0019】

図４は、エッチングによってフォトレジスト４０５から基板４１０にパターンを転写する方法の例示的な実施形態を示す。図４のフローまたはプロセス４００は、基板４１０上に溶融され得るフォトレジスト構造４０５を示す。いったん基板４１０上に溶融されるか、フォトレジストを基板４１０に転写する当業者に知られている異なる技術を利用して、基板４１０上に丸い形状を形成する。基板４１０上のこの丸い形状は、エッチングプロセスに曝されてもよい。露出した丸い形状では、エッチングプロセスは、より迅速にかつ垂直方向性でエッチングされ得る。エッチングプロセスはまた、フォトレジストの周りの露出した基板材料の量を含む多くの要因の影響を受けやすい可能性がある。エッチングプロセスの終了時に、特定の形状を基板４１０に完全に転写し得る。図４は、基板４１０に転写された単一のフォトレジストの例示的な実施形態を示す。しかし、同時に複数のまたは１つを超えるフォトレジストを基板４１０に転写し得る。

【0020】

別の実施形態は、グレースケールリソグラフィのようなプロセスによって、フォトレジストに直接レンズの形状を形成することを含む。したがって、これらの形状はレンズとして使用し得る。あるいは、形状のパターンは、基板材料内にエッチングされてもよい。

【0021】

１つの実施形態では、レンズを製造する方法は、基板にわたりフォトレジストの層をエッチングして複数のレンズを有するレンズアレイを形成すること、ここでレンズアレイが第１のレンズセットを有する内側部分と第２のレンズセットを有する外側部分とをさらに含み、第２のレンズセットが第１のレンズセットに隣接して位置決められてそれを囲み、第１のレンズセットの各レンズが第１のレンズセットまたは第２のレンズセットのいずれかの同じ数のレンズによって取り囲まれ、第１のレンズセットの各レンズに対応する複数のレーザの間で各レーザを位置決めし、第２のレンズセットのレンズのいずれかに対応するレーザがないよう位置決めすることを含む。この実施形態では、フォトレジストの層をエッチングすることは、ウェットエッチングプロセス、異方性ウェットエッチングプロセス、プラズマエッチングプロセス、およびドライエッチングプロセスのうちの少なくとも１つによって達成される。この実施形態では、層をエッチングすることは、レンズアレイのパターンをフォトレジストから基板に転写することを含む。この実施形態では、レンズアレイは円形の構成である。この実施形態では、複数のレーザが、レンズアレイから基板の反対側に位置決めされ、各レーザは、第１のレンズセットの各レンズに光を放射するように構成される。この実施形態では、第１のレーザが第１のレンズセット由来の第１のレンズの中心に位置合わせされ、第２のレーザが第１のレンズセット由来の第２のレンズの中心外に位置合わせされる。この実施形態では、保護する高さの障壁として機能し、傷を防止するために、基板を厚い材料で堆積する。この実施形態では、第１のレンズセットの各レンズは、実質的に同様の曲率半径（ＲＯＣ）を含み、第１のレンズセットの各レンズは、基板の境界に由来する数本のレンズの長さであるように構成される。この実施形態では、第１のレンズセットまたは第２のレンズセットのうちのいずれかのレンズの中心から、任意の隣接するレンズの中心までの距離が同じである。この実施形態では、第２のレンズセットの第１のレンズは、第２のレンズセットの第２のレンズよりも小さいピッチを含む。

【0022】

１つの実施形態では、レンズを製造するためのシステムは、プロセッサ；およびシステムが動作しているときにプロセッサと通信する１つ以上のメモリであって、プロセッサがシステムに少なくとも、複数のレンズを有するレンズアレイを形成すること、ここでレンズアレイが第１のレンズセットを有する内側部分と第２のレンズセットを有する外側部分とをさらに含み、第２のレンズセットが第１のレンズセットに隣接して位置決められてそれを囲み、第１のレンズセットの各レンズが第１のレンズセットまたは第２のレンズセットのいずれかの同じ数のレンズによって取り囲まれ、第１のレンズセットの各レンズに対応する複数のレーザの間で各レーザを位置決めし、第２のレンズセットのレンズのいずれかに対応するレーザがないよう位置決めすることを実行させる命令を内部に記憶している１つ以上のメモリを含む。この実施形態では、システムにレンズアレイを形成させる命令によって、システムはレンズアレイを形成するために基板にわたってフォトレジストの層をエッチングし、当該エッチングは、ウェットエッチングプロセス、異方性ウェットエッチングプロセス、プラズマエッチングプロセス、およびドライエッチングプロセスの少なくとも１つにより達成させる。この実施形態では、システムにレンズアレイを形成するために層をエッチングさせる命令によって、システムはフォトレジストから基板にパターンを転写する。この実施形態では、レンズアレイは円形の構成である。この実施形態では、複数のレーザが、レンズアレイから基板の反対側に位置決めされ、各レーザは、第１のレンズセットの各レンズに光を放射するように構成される。この実施形態では、第１のレーザが第１のレンズセット由来の第１のレンズの中心に位置合わせされ、第２のレーザが第１のレンズセット由来の第２のレンズの中心外に位置合わせされる。この実施形態では、保護する高さの障壁として機能し、傷を防止するために、基板を厚い材料で堆積する。この実施形態では、第１のレンズセットの各レンズは、実質的に同様の曲率半径（ＲＯＣ）を含み、第１のレンズセットの各レンズは、基板の境界に由来する数本のレンズの長さであるように構成される。この実施形態では、第１のレンズセットまたは第２のレンズセットのうちのいずれかのレンズの中心から、任意の隣接するレンズの中心までの距離が同じである。この実施形態では、第２のレンズセットの第１のレンズは、第２のレンズセットの第２のレンズよりも小さいピッチを含む。この実施形態では、システムにレンズアレイを形成させる命令は、グレースケールフォトリソグラフィプロセスを制御する。この実施形態では、システムにレンズアレイを形成させる命令によって、システムはレンズ形状のパターンを基板に転写させる。

【0023】

１つの実施形態では、レンズを製造する方法は、複数のレンズを有するレンズアレイを形成すること、ここでレンズアレイが第１のレンズセットを有する内側部分と第２のレンズセットを有する外側部分とをさらに含み、第２のレンズセットが第１のレンズセットに隣接して位置決められてそれを囲み、第１のレンズセットの各レンズが第１のレンズセットまたは第２のレンズセットのいずれかの同じ数のレンズによって取り囲まれ、第１のレンズセットの各レンズに対応する複数のレーザの間で各レーザを位置決めし、第２のレンズセットのレンズのいずれかに対応するレーザがないよう位置決めすることを含む。この実施形態では、レンズアレイを形成することは、グレースケールフォトリソグラフィによって達成される。この実施形態では、レンズアレイを形成することは、レンズ形状のパターンを基板に転写することを含む。この実施形態では、レンズ形状のパターンを転写することは、フォトレジストの層および基板をエッチングすることを含む。この実施形態では、フォトレジストの層をエッチングすることは、ウェットエッチングプロセス、異方性ウェットエッチングプロセス、プラズマエッチングプロセス、およびドライエッチングプロセスのうちの少なくとも１つを含む。この実施形態では、レンズアレイは円形の構成である。この実施形態では、複数のレーザが、レンズアレイから基板の反対側に位置決めされ、各レーザは、第１のレンズセットの各レンズに光を放射するように構成される。この実施形態では、第１のレーザが第１のレンズセット由来の第１のレンズの中心に位置合わせされ、第２のレーザが第１のレンズセット由来の第２のレンズの中心外に位置合わせされる。この実施形態では、保護する高さの障壁として機能し、傷を防止するために、基板を厚い材料で堆積する。この実施形態では、第１のレンズセットの各レンズは、実質的に同様の曲率半径（ＲＯＣ）を含み、第１のレンズセットの各レンズは、基板の境界に由来する数本のレンズの長さであるように構成されている。この実施形態では、第１のレンズセットまたは第２のレンズセットのうちのいずれかのレンズの中心から、任意の隣接するレンズの中心までの距離が同じである。この実施形態では、第２のレンズセットの第１のレンズは、第２のレンズセットの第２のレンズよりも小さいピッチを含む。

【0024】

本発明は、好ましい実施形態および代替形態に関して本明細書に例示および記載されているが、本明細書に記載の技術は、多数の追加の用途および適用を有することができることを理解されたい。したがって、本発明は、本発明の原理の好ましい実施形態および適用を単に例示するだけの本明細書に含まれる特定の説明および様々な図面にまさに限定されるべきではない。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【手続補正書】

【提出日】2021-12-20

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

レンズアレイであって、
複数のレンズと、
複数のレーザと、を備え、
前記レンズアレイは、第１のレンズセットを有する内側部分と第２のレンズセットを有する外側部分とを含み、前記第２のレンズセットは、前記第１のレンズセットに隣接して位置決められてそれを囲み、前記第１のレンズセットは、前記第１のレンズセットまたは前記第２のレンズセットのいずれかのレンズによって取り囲まれており、
前記複数のレーザのうちそれぞれのレーザは、前記複数のレーザのそれぞれのビームが前記第１のレンズセットのそれぞれのレンズに入射するように、前記第１のレンズセットのそれぞれのレンズと整列または不整列しており、
どのレーザも、前記第２のレンズセットのどのレンズとも物理的に整列または不整列していない、
レンズアレイ。

【請求項2】

前記レンズアレイは、円形の構成である、請求項１に記載のレンズアレイ。

【請求項3】

前記複数のレーザは、前記レンズアレイから基板の反対側に位置決めされる、請求項１に記載のレンズアレイ。

【請求項4】

前記基板は、厚い材料で堆積され、前記厚い材料は、保護する高さの障壁として機能し、傷を防止する厚さを有する、請求項３に記載のレンズアレイ。

【請求項5】

前記複数のレーザのうち、第１のレーザは、前記第１のレンズセットからの第１のレンズの中心に整列され、前記複数のレーザのうち、第２のレーザは、前記第１のレンズセットからの第２のレンズの中心から外れるように整列される、請求項１に記載のレンズアレイ。

【請求項6】

前記第１のレンズセットの各レンズは、実質的に同様の曲率半径（ＲＯＣ）を含む、請求項１に記載のレンズアレイ。

【請求項7】

前記第２のレンズセットの各レンズは、前記第１のＲＯＣとは異なる第２のＲＯＣを有する、請求項６に記載のレンズアレイ。

【請求項8】

前記第１のレンズセットの各レンズは、前記レンズアレイの基板の境界から少なくとも２つのレンズの長さになるように構成される、請求項１に記載のレンズアレイ。

【請求項9】

前記第１のレンズセットまたは前記第２のレンズセットのうちのいずれかのレンズの中心から、任意の隣接するレンズの中心までの距離は、同じである、請求項１に記載のレンズアレイ。

【請求項10】

前記第１のレンズセットの第１のレンズは、前記第１のレンズセットの第２のレンズよりも小さいピッチを含む、請求項１に記載のレンズアレイ。

【請求項11】

レンズアレイであって、
複数のレンズを備え、
前記レンズアレイは、第１のレンズセットを有する内側部分と第２のレンズセットを有する外側部分とを含み、前記第２のレンズセットは、前記第１のレンズセットに隣接して位置決められてそれを囲み、前記第１のレンズセットは、前記第１のレンズセットまたは前記第２のレンズセットのいずれかのレンズによって取り囲まれており、
前記第１のレンズセットのそれぞれは、複数のＶＣＳＥＬのそれぞれのビームが前記第１のレンズセットのそれぞれのレンズに入射するように、前記複数のＶＣＳＥＬのそれぞれの垂直キャビティ面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）と整列または不整列されるように構成されており、
前記第２のレンズセットは、レーザが物理的に整列または不整列されることのない非機能性レンズを含む、
レンズアレイ。

【請求項12】

前記レンズアレイは、円形の構成である、請求項１１に記載のレンズアレイ。

【請求項13】

前記レンズアレイは、前記複数のＶＣＳＥＬから基板の反対側に位置決めされるように構成される、請求項１１に記載のレンズアレイ。

【請求項14】

前記レンズアレイは、厚い材料を有する基板をさらに含み、前記厚い材料は、保護する高さの障壁として機能し、傷を防止する厚さを有する、請求項１１に記載のレンズアレイ。

【請求項15】

前記第１のレンズセットの第１のレンズの中心は、前記複数のＶＣＳＥＬのうちの第１のＶＣＳＥＬと整列するように構成され、前記第１のレンズセットの第２のレンズは、前記複数のＶＣＳＥＬのうちの第２のＶＣＳＥＬとの中心から外れて整列するように構成される、請求項１１に記載のレンズアレイ。

【請求項16】

前記第１のレンズセットの各レンズは、実質的に同様の曲率半径（ＲＯＣ）を含む、請求項１１に記載のレンズアレイ。

【請求項17】

前記第２のレンズセットの各レンズは、前記第１のＲＯＣとは異なる第２のＲＯＣを有する、請求項１６に記載のレンズアレイ。

【請求項18】

前記第１のレンズセットの各レンズは、前記レンズアレイの基板の境界から少なくとも２つのレンズの長さになるように構成される、請求項１１に記載のレンズアレイ。

【請求項19】

前記第１のレンズセットまたは前記第２のレンズセットのうちのいずれかのレンズの中心から、任意の隣接するレンズの中心までの距離は、同じである、請求項１１に記載のレンズアレイ。

【請求項20】

前記第１のレンズセットの第１のレンズは、前記第１のレンズセットの第２のレンズよりも小さいピッチを含む、請求項１１に記載のレンズアレイ。

【外国語明細書】