(57)【要約】【課題】マイクロレンズの曲面構造を好適に形成することの出来るマイクロレンズモールド製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】本発明のマイクロレンズモールド製造方法は、凹凸パターンが形成された基板に樹脂を塗膜し、樹脂が塗膜された側に電鋳により金属層を積層する。凹凸パターンを有する基板上に樹脂を成膜すると、樹脂は平坦に成膜されず、凸パターン上に山なりに成膜される。このため、凹凸パターンに応じた曲面構造を形成することが出来る。【選択図】図１
2010120283.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に凹凸パターンを形成する工程と、
前記基板の前記凹凸パターンが形成された側に樹脂を塗膜する工程と、
前記基板の前記樹脂が塗膜された側に金属層を積層する工程と、
前記基板と前記金属層とを剥離する工程と、
を備えたことを特徴とするマイクロレンズモールド製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載のマイクロレンズモールド製造方法であって、
更に、
凹凸パターンが形成された基板から樹脂を剥離する工程と、
再度、前記基板の前記凹凸パターンが形成された側に樹脂を塗膜する工程と、
再度、前記樹脂側に電鋳により金属層を積層する工程と、
再度、前記金属層と前記基板とを剥離する工程と、
を備えたことを特徴とするマイクロレンズモールド製造方法。
【請求項３】
請求項１または２のいずれかに記載のマイクロレンズモールド製造方法であって、
金属層と基板とを剥離する工程にあたり、基板上の樹脂を流動化させること
を特徴とするマイクロレンズモールド製造方法。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載のマイクロレンズモールド製造方法であって、
凹凸パターンの凸部の上面図形は四角形であり、
前記凸部は正方格子配列で配列されていること
を特徴とするマイクロレンズモールド製造方法。
【請求項５】
請求項１から３のいずれかに記載のマイクロレンズモールド製造方法であって、
凹凸パターンの凸部の上面図形は六角形であり、
前記凸部はハニカム配列で配列されていること
を特徴とするマイクロレンズモールド製造方法。
【請求項６】
凹凸パターンが形成された基板と、
前記基板の前記凹凸パターン形成側に積層された樹脂と、を備え
前記樹脂は、樹脂表面がマイクロレンズの曲面構造を成していること
を特徴とするマイクロレンズモールド原版。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロレンズモールドの製造方法およびマイクロレンズモールド原版に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光学素子として、マイクロレンズ、マイクロレンズアレイが広範な用途に用いられている。
例えば、画像表示装置用部材（液晶、投影など）、撮像素子、液晶プロジェクターやコンパクトディスク等の光ピックアップの集光手段、などの用途が挙げられる。
【０００３】
このような、マイクロレンズを作成するための方法として、所望するマイクロレンズの形状を成したマイクロレンズモールドを作成し、該マイクロレンズモールドを用いて転写加工成形を行うことによりマイクロレンズを製造することが知られている。
【０００４】
例えば、切削加工を用いて、マイクロレンズモールドを製造する方法が提案されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−２０５３１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、研削加工によりマイクロレンズモールドを製造する場合、製造されたマイクロレンズモールドには機械加工後の加工痕が残存する。
このため、残存した加工痕が光学性能および形状転写性に影響を及ぼし、好ましくない。
【０００６】
そこで、本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、マイクロレンズの曲面構造を好適に形成することの出来るマイクロレンズモールド製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の本発明は、基板に凹凸パターンを形成する工程と、前記基板の前記凹凸パターンが形成された側に樹脂を塗膜する工程と、前記基板の前記樹脂が塗膜された側に金属層を積層する工程と、前記基板と前記金属層とを剥離する工程と、を備えたことを特徴とするマイクロレンズモールド製造方法である。
【０００８】
請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載のマイクロレンズモールド製造方法であって、更に、凹凸パターンが形成された基板から樹脂を剥離する工程と、再度、前記基板の前記凹凸パターンが形成された側に樹脂を塗膜する工程と、再度、前記樹脂側に電鋳により金属層を積層する工程と、再度、前記金属層と前記基板とを剥離する工程と、を備えたことを特徴とするマイクロレンズモールド製造方法である。
【０００９】
請求項３に記載の本発明は、請求項１または２のいずれかに記載のマイクロレンズモールド製造方法であって、金属層と基板とを剥離する工程にあたり、基板上の樹脂を流動化させることを特徴とするマイクロレンズモールド製造方法である。
【００１０】
請求項４に記載の本発明は、請求項１から３のいずれかに記載のマイクロレンズモールド製造方法であって、凹凸パターンの凸部の上面図形は四角形であり、前記凸部は正方格子配列で配列されていることを特徴とするマイクロレンズモールド製造方法である。
【００１１】
請求項５に記載の本発明は、請求項１から３のいずれかに記載のマイクロレンズモールド製造方法であって、凹凸パターンの凸部の上面図形は六角形であり、前記凸部はハニカム配列で配列されていることを特徴とするマイクロレンズモールド製造方法である。
【００１２】
請求項６に記載の本発明は、凹凸パターンが形成された基板と、前記基板の凹凸パターン形成側に積層された樹脂と、を備え前記樹脂は、樹脂表面がマイクロレンズの曲面構造を成していることを特徴とするマイクロレンズモールド原版である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のマイクロレンズモールド製造方法は、凹凸パターンが形成された基板に樹脂を塗膜し、樹脂が塗膜された側に金属層を積層する。凹凸パターンを有する基板上に樹脂を成膜すると、樹脂は平坦に成膜されず、凸パターン上に山なりに成膜される。このため、凹凸パターンに応じた曲面構造を形成することが出来る。また、このとき形成される曲面構造は、凹凸パターンと樹脂の表面張力により定まるものであるため、曲面上に加工痕などは存在しない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明のマイクロレンズモールド製造方法について、具体的に説明を行う。
【００１５】
＜基板に凹凸パターンを形成する工程＞
まず、基板に凹凸パターンを形成する。
【００１６】
基板は、凹凸パターンの形成に用いる微細加工技術に適した物理的特性／機械的特性を備えていれば良く、特に、限定されるものではない。
例えば、（１）石英、ガラス、などＳｉＯ２を含む基板、（２）サファイア基板、（３）シリコン基板、（４）負膨張性マンガン窒化物を含む基板、（５）シリコンカーバイト基板、（６）グラッシーカーボン基板、（７）ニッケル、タンタル、クロムなど金属基板、などを用いても良い。また、複数の材料が積層された積層基板であってもよい。
【００１７】
凹凸パターンは、段差を備えたパターンであればよく、仕様に応じて適宜設計してよい。
また、凹凸パターンの上面図形は、仕様に応じて適宜設計してよい。例えば、円形状、多角形状、任意の数の頂点を持ち前記頂点を連続する直線または曲線で結んだ星型の形状、などであってもよい。
【００１８】
また、凹凸パターンはアレイ状のパターンを備えていることが好ましい。アレイ状のパターンを備えることにより、マイクロレンズアレイを好適に製造できるマイクロレンズモールドを形成することが出来る。
なお、アレイ状とは、各単位レンズパターン同士が規則的に並んでいる状態を示すものであり、例えば、碁盤目状（正方格子配列）、蜂の巣状（ハニカム配列）などのパターンを含むものとする。
【００１９】
凹凸パターンの凸部の上面図形が四角形の場合、前記凸部は正方格子配列で配列されていることが好ましい。このとき、四角形のパターンを平面充填することが出来、好適にマイクロレンズアレイ用のマイクロレンズモールドを製造することが出来る。
【００２０】
凹凸パターンの凸部の上面図形が六角形の場合、前記凸部はハニカム配列で配列されていることが好ましい。このとき、六角形のパターンを平面充填することが出来、好適にマイクロレンズアレイ用のマイクロレンズモールドを製造することが出来る。
【００２１】
凹凸パターンの形成方法は、所望するパターン寸法幅およびパターン形状を形成することの出来る微細加工技術を用いれば良い。例えば、微細加工技術として、リソグラフィ方法、エッチング方法、微細機械加工法（レーザ加工、マシニング加工など）などを用いても良い。
【００２２】
＜樹脂を塗膜する工程＞
次に、凹凸パターンが形成された側から、基板に樹脂を塗膜する。
凹凸パターンを有する基板上に樹脂を塗膜すると、樹脂は平坦に塗膜されず、凹凸パターンの段差に応じて凸パターン上に山なりに塗膜される。このため、自己整合的に凹凸パターンに応じた曲面構造を形成することが出来る。また、このとき形成される曲面構造は、凹凸パターンと樹脂の表面張力により定まるものであるため、曲面上に加工痕などは存在しない。
【００２３】
樹脂は、（１）流動性を備え、（２）外部条件（熱、圧力、光などの条件）により硬化する材料であれば良い。
例えば、上記樹脂として、熱により硬軟変化する熱可塑性樹脂、熱により硬化する熱硬化性樹脂、露光光により硬化する光感光性樹脂を用いても良い。
例えば、具体的には、ノボラック樹脂、ポリスチレン樹脂、ＰＭＭＡ樹脂などを用いても良い。
【００２４】
また、樹脂の塗膜方法としては、材料に応じて、適宜公知の薄膜形成技術を用いれば良い。例えば、ダイコート法、スピンコート法、スプレイコート法、スリットコート法、ディップコート法などを用いても良い。
【００２５】
樹脂の膜厚については、所望する曲面構造に応じて、用いる樹脂の粘度および組成などの物理的特性と勘案し、適宜決定して良い。また、所望する曲面構造に適した樹脂の厚みの算定を、計算機を用いたシミュレーション（モンテカルロ法など）により、行っても良い。
【００２６】
＜電鋳により金属層を積層する工程＞
次に、塗膜した樹脂上に電鋳により、金属層を積層する。
【００２７】
電鋳は適宜公知の方法により行って良い。例えば、具体的には、Ｎｉを用いた電鋳を行っても良い。
また、電鋳を行うに際して、曲面構造が形成された樹脂表面上にシード層を形成してもよい。シード層としては、金属薄膜を用いても良い。
【００２８】
＜金属層と前記基板とを剥離する工程＞
次に、基板と金属層とを剥離し、金属層よりなるマイクロレンズモールドを得る。
剥離方法は、特に限定されるものではなく、ウェットエッチングにより原版側を溶解する方法、物理的に力を加え剥離する方法、などを用いて良い。
【００２９】
また、本発明のマイクロレンズモールド製造方法は、金属層と基板とを剥離する工程にあたり、基板上の樹脂を流動化させることが好ましい。これにより、金属層と樹脂との間における密着性が低下し、金属層と基板とを好適に剥離することが出来、剥離に際して、基板および金属層が欠損することを抑制することが出来る。特に、金属層を電鋳にて積層した場合、樹脂と金属層とは形状に沿って密着するため、転写された形状を維持したままの剥離が困難であり、樹脂を流動化させる効果は多大である。
流動化させる方法は、用いた樹脂に応じて適宜行って良い。例えば、（１）ウェットエッチングにより樹脂のみを選択的に溶解する、（２）熱可塑性樹脂を用いた場合加熱する、などの方法を用いて良い。
【００３０】
また、本発明のマイクロレンズモールド製造方法は、更に、凹凸パターンが形成された基板から樹脂を剥離する工程と、再度、前記基板の前記凹凸パターンが形成された側に樹脂を塗膜する工程と、再度、前記樹脂側に電鋳により金属層を積層する工程と、再度、前記金属層と前記基板とを剥離する工程と、を備えることが好ましい。再度、凹凸パターンが形成された基板に樹脂を塗布することにより、曲面構造を何度でも再生することが出来るため、一つの凹凸パターンが形成された基板から何度でも金属層からなるマイクロレンズモールドを得ることが出来る。これにより、マイクロレンズモールドを精度良く、複数個製造することが出来る。
【実施例】
【００３１】
＜実施例１＞
以下、本発明のマイクロレンズモールド製造方法の実施の一例として、図１を用いながら具体的に説明を行う。
【００３２】
まず、基板２にレジスト１を２０μｍ厚でコートした（図１（ａ））。
このとき、レジスト１として、ｇ線用ポジ型レジスト（商品名：ＰＭＥＲ  ＬＡ９００／東京応化工業社製）を用いた。
また、基板２として、６インチ石英基板を用いた。
【００３３】
次に、レーザー描画機にて２０μｍ角のドットパターンを露光し、アルカリ現像液（テトラメチルアンモニウムヒドロキサイド、３．０ｗｔ％）によりレジストパターン３を形成した。
このとき、露光条件は、露光量を２２００ｍＪ／ｃｍ２、現像時間を６００秒とした。
【００３４】
次に、形成したレジストパターン３をマスクとしてエッチングガス４を用いて基板２のエッチングを行った（図１（ｂ））。
このとき、エッチングとして、ＩＣＰドライエッチング装置によるドライエッチングを用いた。
また、基板２である石英基板のエッチング条件は、ＣＦ４流量２０ｓｃｃｍ、Ｏ２流量１０ｓｃｃｍ、Ａｒ流量５０ｓｃｃｍ、圧力１０ｍＴｏｒｒ、ＩＣＰパワー３００Ｗ、ＲＩＥパワー５００Ｗとし、であり、基板表面から深さ２０μｍまでエッチングを行った。
【００３５】
次に、Ｏ２プラズマアッシングにより残存したレジスト１を剥離洗浄し、凹凸パターンを有する基板５を得た（図１（ｃ））。
このとき、Ｏ２プラズマアッシングの条件は、Ｏ２流量５００ｓｃｃｍ、圧力３０Ｐａ、ＲＦパワー１０００Ｗ、であった。
【００３６】
次に、凹凸パターンを有する基板５に、粘度１００ｃｐの樹脂６を、回転数２０００ｒｐｍにてスピンコートし、加熱し、樹脂６を乾燥および固定化した（図１（ｄ））。
このとき、樹脂６は、は基板表面に均一な膜厚で塗布されるのではなく、凹凸パターンの段差に応じて曲面構造を自己整合的に形成した。また、樹脂６として、ノボラック樹脂を用いた。
【００３７】
次に、塗膜された樹脂６側の表面を過マンガン酸カリウムで処理し、Ｐｄ−Ｓｎ触媒溶液を用いてＮｉの電気鋳造を行い、金属層７を形成した（図１（ｅ））。
【００３８】
次に、金属層７を凹凸パターンを有する基板５から剥離し、マイクロレンズモールド８を得た（図１（ｆ））。
このとき、剥離に際して、ＮＭＰ（Ｎ−メチル−２−ピロリドン（Ｎ−ｍｅｔｈｙｌｐｙｒｒｏｌｉｄｏｎｅ））を用いて樹脂６を溶解した。
【００３９】
以上より、マイクロレンズモールド８を製造することが出来た。
【００４０】
＜実施例２＞
実施例１にて、マイクロレンズモールド８を製造した後、凹凸パターンを有する基板５を洗浄し、再度、樹脂の塗膜、電鋳および金属層の剥離を行った。
このとき、凹凸パターンを有する基板５の洗浄には、過酸化水素水と硫酸の混合液を用いた。
また、樹脂の塗膜、電鋳および金属層の剥離は、実施例１と同様の条件で行った。
【００４１】
以上より、実施例１と同形状のパターンを備えたマイクロレンズモールドを製造することが出来た。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明のマイクロレンズモールド製造方法は、マイクロレンズモールドの製造のみならず、微細な曲面構造パターンを形成することが求められる広範な分野に利用することが期待される。
例えば、半導体デバイス、光学素子、配線回路、データストレージメディア（ハードディスク、光学メディアなど）、医療用部材（分析検査用チップ、マイクロニードルなど）、バイオデバイス（バイオセンサ、細胞培養基板など）、精密検査機器用部材（検査プローブ、試料保持部材など）、ディスプレイパネル、パネル部材、エネルギーデバイス（太陽電池、燃料電池など）、マイクロ流路、マイクロリアクタ、ＭＥＭＳデバイス、インプリントモールド、フォトマスクなどの用途が挙げられる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明のマイクロレンズモールド製造方法の実施の一例を示す断面工程図である。
【符号の説明】
【００４４】
１……レジスト
２……基板
３……レジストパターン
４……エッチングガス
５……凹凸パターンを有する基板
６……樹脂
７……金属層
８……マイクロレンズモールド
【図１】
2010120283.tif 000003