(57)【要約】【課題】容易に所望のレンズ形状を形成することが可能なレンズの製造方法を提供する。【解決手段】レンズアレイ１の製造方法では、まず基板１０上に、レンズ液体材料１Ｂに対して撥液性を有する撥液層１２を、レンズ形成領域（領域Ｄ１）を除いた領域Ｄ２に形成する。こののち、基板１０上に、レンズ液体材料１Ｂを塗布することにより、レンズ液体材料１Ｂは、撥液層１２の撥液性により、基板１０の露出した表面（領域Ｄ１）に選択的に付着する。また、領域Ｄ１では、レンズ液体材料１Ｂの有する表面張力により、その表面形状は半球状となる。続いて、このレンズ液体材料１Ｂを所定の温度で焼成することにより、基板１０上の領域Ｄ１に、所定の形状および材料からなるレンズが形成される。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材上のレンズ形成領域を除いた領域に撥液層を形成する工程と、
前記撥液層を形成した基材上に、レンズ液体材料を塗布する工程と、
前記基材上のレンズ液体材料に対して熱処理を施す工程と
を含むレンズの製造方法。
【請求項２】
前記レンズ液体材料として、前記熱処理により二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）またはシリコン（Ｓｉ）を生成する材料を用いる
請求項１に記載のレンズの製造方法。
【請求項３】
前記レンズ液体材料として、シラン化合物を含む材料を用いる
請求項２に記載のレンズの製造方法。
【請求項４】
前記レンズ液体材料として、重合させたシラン化合物と非重合のシラン化合物とを含む材料を用いる
請求項３に記載のレンズの製造方法。
【請求項５】
前記シラン化合物として、シクロペンタシラン（Ｓｉ5Ｈ10）を用いる
請求項３に記載のレンズの製造方法。
【請求項６】
前記レンズ液体材料に対し、酸化雰囲気中で熱処理を施すことにより、二酸化ケイ素を生成する
請求項２に記載のレンズの製造方法。
【請求項７】
前記レンズ液体材料に対し、還元雰囲気中で熱処理を施すことにより、非結晶シリコンを生成する
請求項２に記載のレンズの製造方法。
【請求項８】
前記非結晶シリコンに対し、更に熱処理を施すことにより多結晶シリコンを生成する
請求項７に記載のレンズの製造方法。
【請求項９】
前記撥液層を形成する工程において、前記基材と前記撥液層との間に密着層を形成する
請求項１に記載のレンズの製造方法。
【請求項１０】
前記撥液層を形成する工程において、前記基材と前記撥液層との間に遮光層を形成する
請求項１に記載のレンズの製造方法。
【請求項１１】
前記遮光層と前記撥液層との間に密着層を形成する
請求項１０に記載のレンズの製造方法。
【請求項１２】
前記レンズ液体材料に熱処理を施した後、前記撥液層を除去する
請求項１ないし請求項１１のいずれか１項に記載のレンズの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オンチップレンズやレンズアレイ等に用いられるレンズの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レンズの製造方法として、レジストリフロー法がよく知られている（例えば、特許文献１〜４）。特許文献１の手法では、まず、ガラス基板上にレンズ材料となる感光性樹脂（例えばフォトレジスト）を成膜したのち、このフォトレジストをフォトリソグラフィ法を用いて円柱状などにパターニングする。その後、パターニングしたフォトレジストを、その軟化点を超える温度にまで加熱することによりリフローさせる。これにより、フォトレジストを半球状の凸面を有する形状（以下、単に凸形状という）に成型することができる。但し、この手法では、凸形状に成型したフォトレジスト自体をレンズとして機能させることになるため、レンズ材料として、レンズとして機能するだけでなく感光性を有する材料を選択する必要がある。従って、材料選択の幅が狭まるため望ましくない。
【０００３】
他方、特許文献２〜４の手法は、レンズ材料からなる下地層を形成し、この下地層上に上記と同様の手順により凸形状のフォトレジストを形成した後、ドライエッチングを施すことにより、フォトレジストの形状を下地層に転写するというものである。これにより、下地層は、フォトレジストの形状に対応して凸形状に成型されてレンズとなる。この手法では、レンズ材料として感光性を有するものを選択する必要はないため、一般的なガラスや樹脂等の材料を用いることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６１−６７００３号公報
【特許文献２】特開平０７−１７４９０３号公報
【特許文献３】特開平０３−１４８１７３号公報
【特許文献４】特許第３３５５８７４号公報
【特許文献５】特許第３３３０６５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献２〜４の手法では、ドライエッチングの際に、フォトレジスト材料と下地層の材料（ガラスや樹脂等のレンズ材料）との間でエッチングレートに差が生じ易い。このため、フォトレジストや下地層の構成材料に応じて、諸々のエッチング条件を最適化する必要があり、所望のレンズ形状を容易に形成することができないという問題があった。
【０００６】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、容易に所望のレンズ形状を形成することが可能なレンズの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のレンズの製造方法は、基材上のレンズ形成領域を除いた領域に撥液層を形成する工程と、撥液層を形成した基材上にレンズ液体材料を塗布する工程と、基材上のレンズ液体材料に対して熱処理を施す工程とを含むものである。
【０００８】
本発明のレンズの製造方法では、まず、基材上のレンズ形成領域を除いた領域に撥液層を形成したのち、基材上にレンズ液体材料を塗布する。このとき、レンズ液体材料は、撥液層の有する撥液性により、基材上のレンズ形成領域に選択的に付着すると共に、レンズ液体材料の有する表面張力によりその表面形状が半球状となる。このようにして基材上に形成されたレンズ液体材料に熱処理を施すことにより、上記表面張力による半球状に対応した形状を有するレンズが形成される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のレンズの製造方法によれば、基材上のレンズ形成領域を除いた領域に撥液層を形成したのちレンズ液体材料を塗布するようにしたので、レンズ液体材料を、基材上のレンズ形成領域に半球状となるように形成することができる。こののち、基材上のレンズ液体材料に熱処理を施すことで、上記半球状に対応した形状のレンズを形成することができる。すなわち、撥液層の有する撥液性やレンズ液体材料の表面張力を利用してレンズ形状を形成するようにしたので、ドライエッチングを用いた転写によりレンズ形状を形成する場合に比べ、容易に所望のレンズ形状を形成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施の形態に係るレンズアレイの概略構成を表す断面図である。
【図２】図１に示したレンズアレイの製造方法を工程順に表す断面図である。
【図３】図２に続く工程を表す断面図である。
【図４】図３に続く工程を表す断面図である。
【図５】図４に続く工程を表す断面図である。
【図６】実施例１に係るレンズアレイにおけるレンズの断面形状を表す図である。
【図７】変形例１に係るレンズアレイの概略構成を表す断面図である。
【図８】図７に示したレンズアレイの製造方法を工程順に表す断面図である。
【図９】図８に続く工程を表す断面図である。
【図１０】図９に続く工程を表す断面図である。
【図１１】図１０に続く工程を表す断面図である。
【図１２】実施例２に係るレンズアレイにおけるレンズの断面形状を表す図である。
【図１３】適用例１に係る透過型液晶パネルの概略構成を表す断面図である。
【図１４】適用例２に係るイメージセンサの概略構成を表す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
（１）実施の形態：パターニングした撥液層上にレンズ液体材料を塗布したのち、レンズ液体材料を酸化雰囲気で焼成することによりレンズ（ＳｉＯ2）を形成する例
（２）変形例１：レンズ形成領域を除いた領域に金属層を形成する例
（３）変形例２：レンズ液体材料を還元雰囲気で焼成することによりレンズ（Ｓｉ）を形成する例
（４）適用例１：上記レンズをオンチップレンズとして透過型液晶パネルに適用した例
（５）適用例２：上記レンズをオンチップレンズとしてイメージセンサに適用した例
【００１２】
＜実施の形態＞
［レンズアレイ１の構成］
図１は、本発明の一実施の形態に係るレンズアレイ（レンズアレイ１）の断面構成を表したものである。レンズアレイ１は、基板１０上に複数のレンズ１Ａが２次元配列したものである。基板１０は、例えば石英や無アルカリガラスなどの透明基板により構成されている。レンズ１Ａは、半球状の凸面を有する凸レンズであり、基板１０上の領域Ｄ１（レンズ形成領域）に基板１０とは別体として形成されている。このレンズ１Ａは、例えば二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）を含んで構成されている。
【００１３】
［レンズアレイ１の製造方法］
（１．基板１０の洗浄）
レンズアレイ１は、例えば次のようにして製造することができる。すなわち、まず、基板１０をアルカリ洗浄液で洗浄した後、純水で洗浄して乾燥させる。こののち、基板１０の表面に例えばＵＶオゾン処理を施すことにより、基板１０の表面における有機物の除去を行う。
【００１４】
（２．密着層１１の形成）
次いで、図２（Ａ）に示したように、基板１０上に密着層１１を形成する。密着層１１は、後述の撥液層１２の基板１０に対する密着性を高めるためのものである。密着層１１としては、例えばシランカップリング剤などを用いることができる。シランカップリング剤としては、例えば信越化学工業株式会社製のＫＢＭ−６０３（商品名）が挙げられる。この密着層１１の材料は、基板１０の材料に応じて適切なものを選択すればよく、また厚みは約２ｎｍ以下である。
【００１５】
このような密着層１１の形成方法としては、例えば気相法やスピンコート法を用いることができる。スピンコート法を用いる場合には、上記材料を例えば乳酸エチル等の有機溶媒で希釈したものを基板１０上に塗布した後、この基板１０を例えば１２０℃のホットプレートで例えば５分間加熱する。気相法を用いる場合には、例えば密閉された容器内に、上記材料を入れたガラス瓶と基板１０とを設置したのち、この容器を加熱オーブン内にて、大気圧および１２０℃の環境下で１２時間程度放置する。これにより、基板１０の表面に、密着層１１として２ｎｍ程度以下の単分子層が形成される。なお、密着層１１は撥液層１２に比べて非常に薄い層であるため、この密着層１１を設けたことによるレンズ液体材料１Ｂに対する影響は無視できる程の僅かなものである。
【００１６】
（３．撥液層１２のパターニング（テンプレート１０Ａの作成））
次いで、図２（Ｂ）に示したように、密着層１１上の全面にわたって撥液層１２を成膜する。撥液層１２としては、後述のレンズ液体材料１Ｂに対して撥液性（以下、単に撥液性という）を有する材料、例えばアモルファスフッ素樹脂などを用いることができる。アモルファスフッ素樹脂としては、例えば旭硝子株式会社製のサイトップ（ＣＹＴＯＰ：商品名）が挙げられる。撥液層１２の厚みは、形成するレンズのサイズや形状に応じて適宜設定すればよい。
【００１７】
このような撥液層１２の形成方法としては、例えばスピンコート法やディップコート法などの各種コーティング法を用いることができる。スピンコート法を用いる場合には、上記材料を、溶媒で希釈したのち密着層１１上に塗布する。その後、塗布した撥液層１２を例えば５０℃、８０℃、２００℃と温度を上げながら焼成する。このようにして、密着層１１上の全面にわたって撥液層１２を成膜する。ここで、撥液層１２としてサイトップ（商品名）を用いることにより、所望の膜厚を得易くなる。また、このサイトップ（商品名）を用いることにより、後述の工程におけるドライエッチング加工が可能となると共に、フォトレジスト剥離後なども熱処理を施せばその撥液性を復活させることができる。但し、撥液層１２の材料としては、このサイトップ（商品名）に限らず、例えばインクジェットのバンクなどに用いられる樹脂、具体的にはポリイミド等を用いるようにしてもよい。
【００１８】
続いて、図２（Ｃ）に示したように、撥液層１２上の全面にわたって、例えばスピンコート法を用いてフォトレジスト膜１３を形成する。但し、フォトレジスト膜１３を塗布する前に、撥液層１２の表面に、例えば酸素プラズマを用いたドライエッチングを施すことが望ましい。このドライエッチングにより、撥液層１２の表面が後段の工程に影響の出ない程度に粗面化され、フォトレジスト膜１３を成膜し易くなる。
【００１９】
この後、図３（Ａ）に示したように、フォトレジスト膜１３をパターニングする。具体的には、撥液層１２上の全面に形成されたフォトレジスト膜１３に対して、フォトマスクを用いた露光、現像およびポストベーク等の工程を経て、レンズ形成領域となる領域Ｄ１に開口が形成されるようにパターニングを行う。
【００２０】
続いて、図３（Ｂ）に示したように、パターニングしたフォトレジスト膜１３を有する基板１０に対して、例えば酸素プラズマを用いたドライエッチングを施す。これにより、フォトレジスト膜１３の開口部分となる領域Ｄ１において、撥液層１２および密着層１１が順に除去され、基板１０の表面が露出する。
【００２１】
この後、図３（Ｃ）に示したように、レジスト剥離液を用いてフォトレジスト膜１３を除去する。このようにして、撥液層１２を、基板１０上の領域Ｄ１を除いた領域（領域Ｄ２）に形成する。但し、フォトレジスト膜１３を除去した後、例えば１２０℃で約１０分間の熱処理を施す。これにより、撥液層１２の撥液性を復活させることができる。上記のようにして、基板１０上の領域Ｄ２に撥液層１２が形成されたテンプレート１０Ａを得る。
【００２２】
（４．レンズ液体材料１Ｂの塗布）
次いで、図４（Ａ）に示したように、形成したテンプレート１０Ａ上に、レンズ液体材料１Ｂを塗布する。レンズ液体材料１Ｂは、テンプレート１０Ａ上に塗布することが可能な液状の材料であると共に、例えば後段の工程における熱処理によってレンズ材料を生成する材料である。最終的に得られるレンズ材料は、例えば二酸化ケイ素やシリコン（Ｓｉ）であるが、本実施の形態では、以下に説明するレンズ液体材料１Ｂから二酸化ケイ素を生成する場合について説明する。
【００２３】
レンズ液体材料１Ｂとしては、例えば光重合性や熱重合性を有するシラン化合物を含む材料を用いることができる。このようなシラン化合物としては、例えば１つの環状構造を有するもの、具体的にはシクロペンタシラン（Ｓｉ5Ｈ10）、シクロヘキサシラン、シクロテトラシラン、シクロトリシラン等が挙げられる。また、２つの環状構造を有するもの、具体的には１，１'−ビシクロブタシラン、１，１'−ビシクロペンタシラン、１，１'−ビシクロヘキサシラン、１，１'−ビシクロヘプタシラン等が挙げられる。あるいは、レンズ液体材料１Ｂとして、上記のようなシラン化合物のうち、Ｓｉと結合している水素原子の一部をハロゲン原子やＳｉＨ3基に置換したケイ素化合物を用いてもよい。
【００２４】
レンズ液体材料１Ｂには、上記のようなシラン化合物が、重合した状態で、すなわちポリシランとして含まれている。このポリシランが、後段の工程における熱処理によって酸化されることにより二酸化ケイ素となる。また、レンズ液体材料１Ｂには、ポリシランに加え、非重合のシラン化合物を混合することが望ましい。これにより、レンズ液体材料１Ｂの塗布性を向上させると共に、重合させたものと非重合のものとの混合比を調節することにより様々なレンズ形状を形成することが可能となる。混合比としては、例えば、非重合のシラン化合物（１とする）に対して、重合したシラン化合物が２０程度以下となるようする。また、目的とするレンズ形状によっては、更に、例えばトルエン等の有機溶媒を加えてもよい。
【００２５】
このようなレンズ液体材料１Ｂを、テンプレート１０Ａ上へ塗布する際には、例えばアルゴン（Ａｒ）や窒素（Ｎ2）などの還元雰囲気中において、スライダー１１０を用いてテンプレート１０Ａの一方の側から順にレンズ液体材料１Ｂを滴下していく。このとき、レンズ液体材料１Ｂは、その撥液層１２の表面および基板１０の表面に対する濡れ性の違い、すなわち撥液層１２の撥液性やレンズ液体材料１Ｂの基板１０に対する付着力により、基板１０の露出した表面（領域Ｄ１）に選択的に付着する。また、領域Ｄ１では、レンズ液体材料１Ｂの有する表面張力により、その表面形状は半球状となる。これにより、図４（Ｂ）に示したように、テンプレート１０Ａ上の複数の領域Ｄ１にそれぞれ半球状のレンズ液体材料１Ｂを形成する。
【００２６】
なお、レンズ液体材料１Ｂを塗布する方法は上記手法に限らず、例えばインクジェット法などを用いてもよい。
【００２７】
（５．レンズ液体材料１Ｂの焼成）
次いで、レンズ液体材料１Ｂを塗布したテンプレート１０Ａに対し、熱処理を施す。具体的には、まず、約２００℃〜２６０℃で３０分程度焼成することにより、レンズ液体材料１Ｂのうち非重合のシラン化合物を分解、揮発させる。これにより残存したポリシランの表面形状が、最終的なレンズ形状となる。この後、酸素雰囲気中において約２６０℃〜４００℃で３０分程度焼成することにより、上記ポリシランが酸化され、レンズとして機能し得る二酸化ケイ素となる。これにより、図５に示したように、領域Ｄ１にレンズ１Ａが形成されたテンプレート１０Ａを得る。
【００２８】
（６．撥液層１２および密着層１１の除去）
最後に、テンプレート１０Ａ上の撥液層１２および密着層１１を、例えばドライエッチング法を用いて除去する。以上により、図１に示したレンズアレイ１を完成する。なお、レンズアレイ１の用途に応じて、領域Ｄ２に撥液層１２および密着層１１が残存していたとしても光学的に支障のない場合には、これらを除去しないようにしてもよい。
【００２９】
以上のように、本実施の形態では、撥液層１２を、基板１０上のレンズ形成領域（領域Ｄ１）を除いた領域Ｄ２に形成したのち、この基板１０上にレンズ液体材料１Ｂを塗布する。このとき、撥液層１２の有する撥液性やレンズ液体材料１Ｂの有する表面張力により、レンズ液体材料１Ｂを、領域Ｄ１に半球状となるように形成することができる。その後、このレンズ液体材料１Ｂを焼成することにより、領域Ｄ１にレンズ１Ａを形成することができる。
【００３０】
このとき、レンズ１Ａのレンズ形状は、基板１０の材料や領域Ｄ１における面形状および面積、撥液層１２の材料や厚み、レンズ液体材料１Ｂを構成する材料やその塗布量および重合、非重合の比率などにより決定することが可能である。
【００３１】
ここで、従来のレジストリフロー法を用いたレンズ形成法について説明する。この従来の手法では、レンズ材料よりなる下地層上に形成したフォトレジストを所望の形状に成型し、このフォトレジストの形状をレンズ形状としてドライエッチング法により下地層に転写する。ところが、この手法では、フォトレジストと下地層との間でエッチングレートが異なるため、フォトレジスト材料および下地層の材料（レンズ材料）に応じて、エッチング条件を最適化する必要があり、所望の形状を容易に形成することが困難である。
【００３２】
これに対し、本実施の形態では、上述したように、主に撥液層１２の撥液性、レンズ液体材料１Ｂの基板１０に対する付着力、およびレンズ液体材料１Ｂの表面張力を利用してレンズ１Ａを形成する。すなわち、従来のようなエッチング工程を経ることなく、主に基板１０や撥液層１２、レンズ液体材料１Ｂ等の各材料の選択によってレンズ形状を形成するため、容易に所望のレンズ形状を形成することが可能となる。
【００３３】
ちなみに、特許文献５には、真空成膜したアモルファスシリコンを所望の形状にパターニングした後、焼成することにより、二酸化ケイ素よりなるレンズを形成する手法が提案されている。具体的には、パターニング後のアモルファスシリコンを、まず窒素雰囲気において１２００℃で焼成することによりレンズ形状を形成したのち、続いて飽和水蒸気を用いた酸素雰囲気において１０００℃で焼成することにより、二酸化ケイ素を生成する。ところが、このような手法を用いた場合には、高温による熱処理が必要となるため、例えば加熱耐性のないデバイスに対するオンチップレンズの形成が困難であると共に、基板として使用可能な材料が限定されてしまう。
【００３４】
この点についても、本実施の形態では、上述したように、レンズ液体材料１Ｂを焼成する際の温度は４００℃程度以下であり、上記特許文献５の手法に比べ、低温での処理が可能である。このため、レンズアレイ１は、加熱耐性のないデバイスに対するオンチップレンズとしても好適に用いることができる。
【００３５】
（実施例１）
また、レンズ液体材料１Ｂとしては、例えばシラン化合物を用いることができる。ここで、本実施の形態の実施例（実施例１）として、レンズ液体材料１Ｂにシクロペンタシランを用いて上記と同様の手順によりレンズアレイ１を作製した。但し、基板１０としては石英を用い、密着層１１は、ＫＢＭ−６０３（商品名）を用いた気相法により形成した。また、撥液層１２は、サイトップを溶媒にて希釈したものを回転数３５００ｒｐｍのスピンコート法を用いて、膜厚２００ｎｍとなるように形成した。また、フォトレジスト膜１３の成膜前には、撥液層１２の表面に酸素プラズマを用いたドライエッチング（酸素流量：１８０sccm、電力：３００Ｗ、酸素ガス圧：３Ｐａ、処理時間：１５秒間）を施した。フォトレジスト膜１３としては、クラリアントジャパン株式会社製のポジ型レジストＡＺ１５００（２０ｃｐ）（商品名）を用い、その膜厚を約１．４μｍとした。フォトレジスト膜１３のパターニング後のドライエッチングの条件は、酸素流量を１８０sccm、電力を３００Ｗ、酸素ガス圧を３Ｐａ、処理時間を１２０秒間とした。また、フォトレジスト膜１３の剥離後には、撥液層１２に対して１２０℃で１０分間の熱処理を施すことにより、撥液層１２の撥液性を復活させた。レンズ液体材料１Ｂとしては、波長３００ｎｍ以下の紫外線を約３０分照射することにより重合させたシクロペンタシランと、非重合のシクロペンタシランとを約２０：１の割合で混合したものを用いた。このようなレンズ液体材料１Ｂを、酸素雰囲気下で焼成することにより、二酸化ケイ素からなるレンズ１Ａを得た。図６に、実施例１で得られたレンズ１Ａの断面形状を示す。
【００３６】
次に、上記実施の形態のレンズアレイの製造方法の変形例（変形例１，２）について説明する。以下では、上記実施の形態と同様の構成要素については、同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００３７】
＜変形例１＞
図７は、変形例１に係るレンズアレイ（レンズアレイ２）の断面構成を表すものである。
【００３８】
［レンズアレイ２の構成］
レンズアレイ２は、上記実施の形態と同様、基板１０上に複数のレンズ１Ａが２次元配列したものである。但し、本変形例では、レンズ１Ａに対応する領域Ｄ１を除いた領域Ｄ２に、遮光膜としての金属層１５が形成されている。金属層１５は、遮光性を有する材料、例えばアルミニウム（Ａｌ）、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、銀（Ａｇ）およびチタン（Ｔｉ）等からなる単層膜または積層膜により構成され、厚みは例えば５０ｎｍ以上である。この金属層１５の材料や膜厚は、必要とされる遮光性能に応じて適宜設定されればよい。
【００３９】
［レンズアレイ２の製造方法］
レンズアレイ２は、例えば次のようにして製造することができる。すなわち、まず、上記実施の形態と同様にして、基板１０を洗浄した後、例えばＵＶオゾン処理を施すことにより、基板１０の表面における有機物の除去を行う。こののち、図８に示したように、基板１０上の全面にわたって、例えばスパッタ法や真空蒸着法を用いて金属層１５を形成する。続いて、図９（Ａ）に示したように、金属層１５上に、上記実施の形態と同様にして、密着層１１、撥液層１２およびフォトレジスト膜１３をこの順に形成する。なお、上記実施の形態と同様、撥液層１２の形成後、フォトレジスト膜１３を形成する前に、撥液層１２に対して熱処理を施す工程、およびドライエッチングにより撥液層１２の表面を粗面化する工程を経ることが望ましい。この後、図９（Ｂ）に示したように、上記実施の形態と同様にして、フォトレジスト膜１３をパターニングする。
【００４０】
次いで、図１０（Ａ）に示したように、パターニングしたフォトレジスト膜１３を有する基板１０に対して、上記実施の形態と同様にしてドライエッチングを施す。これにより、フォトレジスト膜１３の開口部分となる領域Ｄ１において、撥液層１２および密着層１１が順に除去され、金属層１５の表面が露出する。続いて、図１０（Ｂ）に示したように、ドライエッチング後の基板１０に対して、例えばウェットエッチングを施すことにより、金属層１５を除去して、領域Ｄ１における基板１０の表面を露出させる。ウェットエッチングに用いるエッチャントは、金属層１５をエッチング可能なものを選択すればよい。例えば、金属層１５としてアルミニウムを用いる場合には、和光純薬工業株式会社製の混酸アルミ液（商品名）、クロムを用いる場合には、大宮化成製のＥＴＣＨ−１（商品名）等のクロムエッチャントをそれぞれ用いることができる。なお、上記のように、密着層１１、撥液層１２およびフォトレジスト膜１３と金属層１５とを段階的にエッチングしてもよいが、一度のエッチングで除去するようにしてもよい。その後、上記実施の形態と同様にして、フォトレジスト膜１３を剥離したのち、撥液層１２に熱処理を施すことにより、撥液層１２の撥液性を復活させる。このようにして、テンプレート２０Ａ（図１０（Ｂ）には図示せず）を作製する。
【００４１】
続いて、図１１（Ａ）に示したように、テンプレート２０Ａ上に、上記実施の形態と同様にして、基板１０上の領域Ｄ１にレンズ液体材料１Ｂを付着させる。この後、図１１（Ｂ）に示したように、上記実施の形態と同様にして、テンプレート２０Ａに対して熱処理を施すことにより、レンズ液体材料１Ｂを焼成してレンズ１Ａを形成する。以上により、図７に示したレンズアレイ２を完成する。
【００４２】
本変形例のように、レンズ１Ａに対応する領域Ｄ１を除いた領域Ｄ２に、遮光膜としての金属層１５を形成してもよい。この場合であっても、上記実施の形態と同等の効果を得ることができる。また、金属層１５を設けることにより、例えば外光や迷光などのレンズ１Ａ以外の領域Ｄ２に入射する光を遮断することができる。仮に、このような遮光膜を、レンズアレイに対して後付けする場合には、この遮光膜とレンズとの位置合わせが必要となる。このため、後付けの場合には、基板の裏面にフォトレジストを使用して遮光膜をパターニングする手法や、インクジェット法を用いて遮光膜を形成する手法等が用いられている。ところが、フォトレジストを用いた手法では、基板を通してフォトレジストを露光する必要があるため、基板として紫外線に対して透明な材料を選択する必要が生じる。また、インクジェット法を用いた手法では、インクジェットから噴出された遮光膜材料がレンズ表面に付着する虞がある。
【００４３】
これに対し、本変形例では、撥液層１２と共に金属層１５が基板１０上の領域Ｄ２に形成されたテンプレート２０Ａに対して、レンズ液体材料１Ｂを塗布したのち、このレンズ液体材料１Ｂを焼成してレンズ１Ａを形成する。すなわち、金属層１５を、レンズ１Ａの形成前に、基板１０上の領域Ｄ２に形成することができる。従って、本変形例では、遮光膜をレンズアレイに対して後付けする場合と異なり、使用可能な基板材料が狭まることがなく、遮光膜材料（本変形例では金属材料）がレンズ部分に付着する虞もない。
【００４４】
（実施例２）
本変形例の実施例（実施例２）として、上記と同様の手順によりレンズアレイ２を作製した。但し、金属層１５として、膜厚７５ｎｍのアルミニウムを用い、この金属層１５のエッチャントとしては、混酸アルミ液（商品名）を使用した。なお、その他のプロセス条件は、上記実施例１と同様とした。図１２に、実施例２で得られたレンズ１Ａの断面形状を示す。
【００４５】
＜変形例２＞
本変形例に係るレンズアレイの製造方法は、レンズ液体材料１Ｂの焼成工程以外は、上記実施の形態のレンズアレイ１の製造方法と同様の工程を有している。すなわち、まず、上記実施の形態と同様にして、テンプレート１０Ａ上にレンズ液体材料１Ｂを塗布したのち、レンズ液体材料１Ｂを約２００℃〜２６０℃で３０分程度焼成する。これにより、非重合のシラン化合物を揮発させ、ポリシランによるレンズ形状を形成する。この後、本変形例では、形成したポリシリコンを、窒素やアルゴン等の還元雰囲気中において、約３５０℃〜４５０℃で３０分程度焼成することにより、アモルファスシリコン（非結晶シリコン）を生成する。但し、本変形例では、基板１０として、単結晶のシリコン基板を用いることが望ましい。
【００４６】
このように、レンズ液体材料１Ｂの焼成は、上記実施の形態および変形例１において説明したような酸素雰囲気中に限らず還元雰囲気中で行うようにしてもよい。レンズ液体材料１Ｂを還元雰囲気中で焼成することにより、レンズとして機能し得るアモルファスシリコンから構成されたレンズを形成することができる。
【００４７】
また、上記のようにして形成したアモルファスシリコンを固相成長させることにより、ポリシリコン（多結晶シリコン）を生成するようにしてもよい。具体的には、レンズ液体材料１Ｂを還元雰囲気中で焼成してアモルファスシリコンを生成したのち、撥液層１２および密着層１１を除去する。この後、生成したアモルファスシリコンを、例えば６００℃で更に焼成すればよい。これにより、ポリシリコンから構成されたレンズを形成することができる。レンズをポリシリコンにより構成することにより、特に赤外線を効率良く透過させることができるようになるため、赤外線を利用する分野に適したレンズアレイを製造することが可能となる。
【００４８】
次に、上記実施の形態に係るレンズアレイ１の製造方法の適用例（適用例１，２）について説明する。以下の適用例１，２は、レンズアレイ１におけるレンズ１Ａをデバイス上に直に形成してなる、いわゆるオンチップレンズの一例である。
【００４９】
＜適用例１＞
図１３は、適用例１に係る透過型液晶パネル３の断面構成を表すものである。透過型液晶パネル３は、例えば液晶プロジェクタ等に用いられ、図示しない光源からの光を透過させて、スクリーン等に拡大表示を行うものである。この透過型液晶パネル３は、複数の液晶表示素子（表示画素）がマトリクス状に配置されると共に、これら複数の表示画素の光出射側にレンズ１Ａが形成されたものである。各表示画素は、例えば石英基板などよりなる一対の基板３０，４０の間に液晶層３５が封止されたものである。基板３０上には、駆動素子としてのＴＦＴ３１が配設されており、このＴＦＴ３１上に絶縁膜３２および平坦化層３３が形成されている。平坦化層３３上には、図示しない配線によりＴＦＴ３１に接続された画素電極３４が設けられ、この画素電極３４に対向するように、基板４０上に共通電極３６が設けられている。基板３０および基板４０の間のセルギャップは、スペーサ３７により保持されている。
【００５０】
このような構成において、基板３０が光源側（光入射側）、基板４０が表示側（光出射側）となっており、これらのうち基板４０上にレンズ１Ａが直に形成されている。このレンズ１Ａは、上記実施の形態と同様にして基板４０上に形成することが可能である。この場合、基板３０，４０により液晶層３５を封止した後にレンズ１Ａを形成してもよいし、液晶層３５を封止する前に、予め基板４０にレンズ１Ａを形成しておき、このレンズ１Ａ形成済みの基板４０を用いて液晶層３５を封止するようにしてもよい。
【００５１】
この透過型液晶パネル３では、基板３０の側から光が入射すると、この入射光は、表示画素ごとに、その透過光量が制御されたのち、基板４０およびレンズ１Ａを順に透過して表示がなされる。レンズ１Ａを透過することにより、表示光はスクリーン上などに拡大投射される。このように、レンズ１Ａは、液晶プロジェクタのフライアイレンズやインテグレータレンズ等の機能を有するオンチップレンズとして好適に用いることができる。
【００５２】
＜適用例２＞
図１４は、適用例２に係るイメージセンサ４の断面構成を表すものである。イメージセンサ４は、例えばシリコン（Ｓｉ）などよりなる基板５０上に、複数の撮像画素がマトリクス状に配置されてなり、これらの撮像画素の受光側にレンズ１Ａが設けられたものである。この撮像画素は、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device；電荷結合素子）やＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）などの固体撮像素子である。各撮像画素では、基板５０上にフォトダイオード４１が配設されており、このフォトダイオード４１上に配線層４２を介してカラーフィルタ層４３（赤色フィルタ４３Ｒ，緑色フィルタ４３Ｇ，青色フィルタ４３Ｂ）が設けられている。これらの赤色フィルタ４３Ｒ，緑色フィルタ４３Ｇ，青色フィルタ４３Ｂのそれぞれの光入射面にレンズ１Ａが形成されている。なお、本適用例ではレンズ１Ａをカラーフィルタ上に直に形成するため、酸素雰囲気中での熱処理（２回目の熱処理）を３５０℃程度以下の温度で施すとよい。
【００５３】
このイメージセンサ４では、レンズ１Ａが受光側に設けられていることにより、入射光が撮像画素ごとに効率良く集光され、赤色フィルタ４３Ｒ，緑色フィルタ４３Ｇ，青色フィルタ４３Ｂをそれぞれ通過して、フォトダイオード４１で受光される。このように、上記実施の形態のレンズ１Ａをイメージセンサ４の受光面に直に形成してもよい。
【００５４】
なお、オンチップレンズとしてのレンズ１Ａは、適用例１の透過型液晶パネル３や適用例２のイメージセンサ４に限らず、他のデバイスにも適用可能である。例えば、レンズ１Ａは、発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）やレーザなどの光源の光出射面に設けられる微細な凸レンズ構造としても用いることができる。また、光結合器や太陽電池、更には多眼方式による立体表示が可能な３Ｄディスプレイ等にも用いることが可能である。
【００５５】
また、複数のレンズ１Ａ同士の間に、変形例１で説明した金属層１５を設けるようにしてもよい。
【００５６】
以上、実施の形態および変形例を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態等に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上記実施の形態等では、複数のレンズを有するレンズアレイの製造方法を例に挙げて説明したが、本発明のレンズの製造方法は、レンズアレイに限らず、基板上に一つのレンズを配置した単レンズを製造する際にも適用可能である。
【００５７】
また、上記実施の形態等では、基板１０と撥液層１２との間に密着層１１を形成した場合を例に挙げて説明したが、この密着層１１は必ずしも形成しなくともよい。密着層１１を用いない場合には、例えば次のような手法により、テンプレートを形成することができる。すなわち、基板１０に対して密着性を有するグレードのＣＹＴＯＰを用いるか、あるいは次のような手法を用いる。基板１０として石英を用い、まず、この基板１０の表面に、例えば真空蒸着法やスパッタ法を用いて、例えば厚みが５０ｎｍのクロム（Ｃｒ）等からなる層を形成する。続いて、形成したクロム層のうち、レンズ形成領域に対応する部分を、例えばフォトリソグラフィ法を用いたエッチングにより選択的に除去する。その後、クロム層を選択的に除去してなる基板１０を、パーフロロアルキル基を有する表面処理剤、例えばＫＰ−８０１Ｍ（商品名：信越化学工業製）に、約１分間浸漬し、乾燥させる。これにより、クロム層の表面と、このクロム層から露出した基板１０の表面とが撥液となる。この後、例えばＵＶオゾン処理等を基板１０の裏面側から施すことにより、レンズ形成部分のみの撥液性を除去する。このようにして、テンプレートを形成することも可能である。
【００５８】
更に、上記実施の形態等では、フォトレジスト膜１３を剥離した後に、テンプレートの基板１０の露出した表面、すなわちレンズ形成領域となる領域Ｄ１における基板１０の表面に、ＵＶオゾン処理やアッシング処理等を施すようにしてもよい。これにより、基板１０の表面をレンズ液体材料１Ｂに対して活性化することができる。
【符号の説明】
【００５９】
１，２…レンズアレイ、１Ａ…レンズ、１Ｂ…レンズ液体材料、３…透過型液晶パネル、４…イメージセンサ、１０…基板、１１…密着層、１２…撥液層、１３…フォトレジスト膜、１５…金属層、１０Ａ，２０Ａ…テンプレート。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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