(57)【要約】【課題】好適に所望するマイクロレンズを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】本発明は、マスクを形成し、基板に異方性エッチングを行った後、等方性エッチングを行うことを特徴とする。本発明の構成によれば、異方性エッチングを行う工程によりパターンの深さを制御することが出来、等方性エッチングを行う工程にり曲面構造にすることが出来る。このとき、深さ方向への加工と曲面を成す加工とが別工程であるため、形状制御を行うことが容易であり、所望するアスペクト比の曲面構造パターンを好適に基板に形成することが出来る。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板にエッチングマスクを形成する工程と、
前記エッチングマスクをマスクととして、前記基板に異方性エッチングを行う工程と、
前記異方性エッチングされた前記基板に等方性エッチングを行う工程と、
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、
基板は、マスク層を備えた基板であり、
エッチングマスクは、前記マスク層がパターニングされたマスク層パターンであること
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、
エッチングマスクは、アレイ状のパターンを備えたエッチングマスクであること
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に記載のマイクロレンズモールド製造方法であって、
異方性エッチングを行うにあたり、ボッシュ・プロセス法を用いること
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に記載のマイクロレンズモールド製造方法を用いて形成されたマイクロレンズモールド。
【請求項６】
請求項５に記載のマイクロレンズモールドを用いて、転写加工成形により形成されたマイクロレンズ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロレンズを作成するためのマイクロレンズモールド、およびマイクロレンズモールド製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光学素子として、マイクロレンズが広範な用途に用いられている。
例えば、画像表示装置（液晶、投影など）、撮像素子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形成する方法が提案されている（特許文献１参照）。
【０００５】
例えば、リソグラフィおよびエッチングを用いて、マイクロレンズモールドを形成する方法が提案されている。
以下、一例として、典型的なリソグラフィおよびエッチングを用いたマイクロレンズモールドの製造方法を、図１を用いながら示す。
まず、マスク層１２を備えた基板１１に、レジスト材料１３を塗布する（図１（ａ））。
次に、レジスト材料１３にリソグラフィを用いてパターニングを施し、レジストパターン１４を形成する（図１（ｂ））。
次に、レジストパターン１４をマスクとしてエッチングを行い、マスク層パターン１５を形成する（図１（ｃ））。
次に、マスク層パターン１５をマスクとして、基板１１に対し等方性エッチングを行い、基板１１に曲面構造を形成する（図１（ｄ））。
次に、マスク層パターン１５を剥離洗浄し、マイクロレンズモールド１６を得る（図１（ｅ））。
【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】
【０００６】
マイクロレンズを形成するためのマイクロレンズモールドが望まれている。
【０００７】
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、特に、微細なマイクロレンズを形成する場合、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。
【０００８】
また、等方性エッチングにより曲面構造を形成しマイクロレンズを製造する場合、加工痕の形成は無いものの、等方性エッチングは全ての方向に同じ速度で進行するエッチングであるため、パターン横幅と高さのアスペクト比を制御することが難しい。
このため、特に、アスペクト比の高いレンズを設計した場合、等方性エッチングを用いてマイクロレンズモールドを形成することが困難である。
【０００９】
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、好適に所望するマイクロレンズを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】
【００１０】
請求項１に記載の本発明は、基板にエッチングマスクを形成する工程と、前記エッチングマスクをマスクととして、前記基板に異方性エッチングを行う工程と、前記異方性エッチングされた前記基板に等方性エッチングを行う工程と、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。
【００１１】
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、基板は、マスク層を備えた基板であり、エッチングマスクは、前記マスク層がパターニングされたマスク層パターンであ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、エッチングマスクは、アレイ状のパターンを備えたエッチングマスクであ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。
【００１３】
請求項４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、異方性エッチングを行うにあたり、ボッシュ・プロセス法を用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。
【００１４】
請求項５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を用いて形成されたマイクロレンズモールドである。
【００１５】
請求項６に記載の本発明は、請求項５に記載のマイクロレンズモールドを用いて、転写加工成形により形成されたマイクロレンズである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のマイクロレンズモールド製造方法は、マスクを形成し、基板に異方性エッチングを行った後、等方性エッチングを行うことを特徴とする。
本発明の構成によれば、異方性エッチングを行う工程によりパターンの深さを制御することが出来、等方性エッチングを行う工程にり曲面構造にすることが出来る。このとき、深さ方向への加工と曲面を成す加工とが別工程であるため、形状制御を行うことが容易であり、所望するアスペクト比のマイクロレンズを好適に基板に形成することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明のマイクロレンズモールドの一実施形態について、説明を行う。
【００１８】
＜基板にエッチングマスクを形成する工程＞
まず、基板にエッチングマスクを形成する。
【００１９】
基板は、後述するエッチング工程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。
【００２０】
エッチングマスクは、後述するエッチング工程にあたり、選択した基板に対するエッチング選択比が高い材料であれば良い。このため、エッチングマスクは有機物であっても無機物であってもよい。
【００２１】
エッチングマスクの形成は、選択したエッチングマスクの材料に応じて、適宜公知のパターン形成方法を用いて良い。例えば、エッチングマスクの材料として光硬化性樹脂を用いてリソグラフィによりパターニングを行っても良い。
【００２２】
また、エッチングマスクは、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、蜂の巣状（ハニカム構造）などのパターンを含むものとする。
【００２３】
また、基板はマスク層を備えた基板であり、エッチングマスクは前記マスク層がパターニングされたマスク層パターンであることが好ましい。
マスク層を備えた基板を用いることにより、マスク層をパターニングすることにより形成されたマスク層パターンを、後述するエッチング工程にあたり、基板に対するエッチングマスクとすることが出来る。
マスク層のパターニングは、レジスト材料を塗布し、該レジスト材料のパターニングを行いレジストパターンを形成し、該レジストパターンをマスクとして、マスク層にエッチングを行うことにより、行うことが好ましい。このとき、レジスト材料とマスク層、マスク層と基板、の間でエッチングレートの差を大きくすることが出来、微細なパターン形成に好適に作用する。
【００２４】
マスク層の形成には、選択した材料に応じて、適宜公知の薄膜形成法を用いて形成して良い。例えば、スパッタ法などを用いて良い。
【００２５】
＜基板に異方性エッチングを行う工程＞
次に、エッチングマスクが形成された側から、異方性エッチングを行う。
異方性エッチングとしては、適宜公知のエッチング方法を用いてよく、例えば、ドライエッチング、ウェットエッチングなどを行っても良い。
また、エッチングの条件は、用いたエッチングマスクに応じて、適宜調節して良い。
異方性エッチングは、一方向に優先的に進行するエッチングであるため、基板深さ方向に優先的に進行する。このため、本工程において、基板深さ方向の形状制御を行うことが出来る。例えば、本工程において、基板深さ方向に多くエッチングを行うことにより、高アスペクト比のマイクロレンズの形状を得ることが出来る。
【００２６】
また、異方性エッチングを行うにあたり、ボッシュ・プロセス法を用いることが好ましい。ボッシュ・プロセス法を用いることにより、より縦長な深堀りエッチングを行うことが出来、高アスペクト比のマイクロレンズの形状成形に好適である。
なお、ここで、ボッシュ・プロセス法とは、エッチングとエッチング側壁保護を繰り返しながら行うエッチング手法である。
【００２７】
＜基板に等方性エッチングを行う工程＞
次に、異方性エッチングによりパターニングされた側から、等方性エッチングを行う。
等方性エッチングは、全ての方向に同じ速度で進行するエッチングであるため、好適に曲面構造を得ることが出来る。
エッチングとしては、適宜公知のエッチング方法を用いてよく、例えば、ドライエッチング、ウェットエッチングなどを行っても良い。また、エッチングの条件は、所望の曲率半径やパターン深さに応じて、適宜調節して良い。
【００２８】
以上より、本発明のマイクロレンズモールド製造方法を実施することが出来る。
【００２９】
また、本発明のマイクロレンズモールド製造方法にて製造された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出来る。
本発明のマイクロレンズモールド製造法方法は、特に、レンズ部位が高アスペクト比のマイクロレンズモールドを製造することが出来るため、該マイクロレンズモールドを用いることにより、レンズ部位が高アスペクト比マイクロレンズを好適に形成することが出来る。
【実施例】
【００３０】
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、具体的に図２を用いて、一例を挙げながら説明を行う。当然のことながら、本発明のパターン形成方法は下記実施例に限定されるものではない。
【００３１】
まず、マスク層１２を備えた基板１１として、Ｃｒ層１５ｎｍ厚を成膜した石英基板を用意し、レジスト材料１３として、ポジ型レジストを２００ｎｍ厚をコートした（図２（ａ））。
【００３２】
次に、電子線描画装置にて、レジスト材料１３に対して電子線をドーズ１００μＣ／ｃｍ２で照射し、現像液を用いた現像処理を行い、リンスおよびリンス液の乾燥を行い、レジストパターン１４を形成した（図２（ｂ））。
なお、リンス液には純水を用いた。
【００３３】
次に、レジストパターン１４をマスクとしてマスク層１２のエッチングを行い、マスク層パターン１５を形成した。
このとき、マスク層１２であるＣｒ層のエッチングには、ＩＣＰドライエッチング装置を用いた。
また、Ｃｒのエッチングの条件は、Ｃｌ２流量４０ｓｃｃｍ、Ｏ２流量１０ｓｃｃｍ、Ｈｅ流量８０ｓｃｃｍ、圧力３０Ｐａ、ＩＣＰパワー３００Ｗ、ＲＩＥパワー３０Ｗであった。
【００３４】
次に、Ｏ２プラズマアッシング（条件：Ｏ２流量５００ｓｃｃｍ、圧力３０Ｐａ、ＲＦパワー１０００Ｗ）によって残存したレジストパターン１４を剥離した（図２（ｃ））。
【００３５】
次に、マスク層パターン１５をマスクとして基板１１に異方性エッチングを行い、異方性エッチング後の基板１７を得た（図２（ｄ））。
このとき、基板１１である石英基板のエッチングには、ＩＣＰドライエッチング装置を用いた。
また、石英の異方性エッチング条件は、Ｃ４Ｆ８流量１０ｓｃｃｍ、Ｏ２流量１０〜２５ｓｃｃｍ、Ａｒ流量７５ｓｃｃｍ、圧力２Ｐａ、ＩＣＰパワー２００Ｗ、ＲＩＥパワー５５０Ｗであった。
【００３６】
次に、異方性エッチング後の基板１７に対し、マスク層パターン１５をマスクとして、ウェット法による等方性エッチングを行った（図２（ｅ））。
このとき、石英の等方性エッチングは、フッ化水素酸と純水を１：１０の混合液へ浸漬することである。
【００３７】
次に、残存したマスク層パターン１５のウエット剥離洗浄を行った（図２（ｆ））。
【００３８】
以上より、本発明のパターン形成方法を用いてマイクロレンズモールド１８を製造することが出来た。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
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、高アスペクトの曲面構造を備えた微細な３次元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（モスアイ構造体など）、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、などが挙げられる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】従来のマイクロレンズモールド製造方法の一例を示す図である。
【図２】本発明のマイクロレンズモールド製造方法の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００４１】
１１…基板
１２…マスク層
１３…レジスト材料
１４…レジストパターン
１５…マスク層パターン
１６…マイクロレンズモールド
１７…異方性エッチング後の基板
１８…マイクロレンズモールド
【図１】
2010014857.tif 000003
【図２】
2010014857.tif 000004