(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性基板の一方の主面にポジレジスト層を形成する工程と、
前記ポジレジスト層に露光・現像処理を施して所定の接近間隔で接近配置された複数の円形状のレジスト層を形成する工程であって、前記複数のレジスト層を前記接近間隔に等しい幅でそれぞれ円環状に取囲む円環連鎖形状の孔が生ずるような露光パターンで露光を行なった後、現像を行なうものと、
前記複数のレジスト層に加熱リフロー処理により凸レンズ形状を付与する工程と、
前記複数のレジスト層の凸レンズ形状をドライエッチング処理により前記透光性基板の一方の主面に転写することにより前記複数のレジスト層にそれぞれ対応する円形状の凸レンズを前記透光基板の一方の主面に有するマイクロレンズアレイを形成する工程と
を含むマイクロレンズアレイの製法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、レジストパターンをエッチングにより透光性基板に転写するマイクロレンズアレイの製法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のマイクロレンズアレイの製法としては、円形状のポジレジスト層に加熱リフロー処理により凸レンズ形状を付与した後、ポジレジスト層の凸レンズ形状をドライエッチング処理により基板に転写するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この製法では、図７に示すように石英基板１の一方の主面に互いに接近配置された円形状のポジレジスト層２ａ〜２ｄをホトリソグラフィ処理により形成する。次に、レジスト層２ａ〜２ｄには、加熱リフロー処理によりそれぞれ凸レンズ形状（球面状凸形状）を付与する。この後、レジスト層２ａ〜２ｄの凸レンズ形状をドライエッチング処理により基板１の一方の主面に転写する。この結果、レジスト層２ａ〜２ｄにそれぞれ対応する一次元配置の円形状の凸レンズを基板１上に有するマイクロレンズアレイが得られる。
【０００４】
【特許文献１】
特開平７−１７４９０３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、ポジレジスト層に露光・現像処理を施してレジストパターンを形成する場合、露光線幅が狭い程大きな露光エネルギーを必要とする。図７に示す例では、レジスト層２ａ〜２ｄの中心を通る中心線Ｌｃに近いほど大きな露光エネルギーが必要となるので、中心線Ｌｃ上で適切なレジストパターンが得られるように露光エネルギーを決定して露光を行なう。このようにすると、中心線Ｌｃに沿うＸ方向では適切な露光が行なわれるものの、Ｘ方向に直交するＹ方向では中心線Ｌｃから離れるにつれて露光線幅が広くなるため、露光過多となり、適切なレジストパターンが得られない。
【０００６】
図８は、上記した製法によりレジスト層２ａに対応して基板１上に形成された凸レンズＬａを示すもので、Ｌｘ，Ｌｙは、レンズＬａのＸ方向及びＹ方向の断面をそれぞれ示す。上記したようにレジスト層２ａがＸ方向で適切に露光されても、Ｙ方向で露光過多となるため、レンズＬａは、真円状とならず、Ｘ方向の曲率半径に比べてＹ方向の曲率半径が小さくなり、Ｙ方向の焦点位置Ｐｙは、Ｘ方向の焦点位置Ｐｘより基板１に近くなる。従って、サジタル方向（Ｘ方向）及びメリジオナル方向（Ｙ方向）の焦点距離の差（非点収差）が大きくなり、光学特性の悪化を招く。
【０００７】
この発明の目的は、レンズ形状を真円状とすることができる新規なマイクロレンズアレイの製法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るマイクロレンズアレイの製法は、
透光性基板の一方の主面にポジレジスト層を形成する工程と、
前記ポジレジスト層に露光・現像処理を施して所定の接近間隔で接近配置された複数の円形状のレジスト層を形成する工程であって、前記複数のレジスト層を前記接近間隔に等しい幅でそれぞれ円環状に取囲む円環連鎖形状の孔が生ずるような露光パターンで露光を行なった後、現像を行なうものと、
前記複数のレジスト層に加熱リフロー処理により凸レンズ形状を付与する工程と、
前記複数のレジスト層の凸レンズ形状をドライエッチング処理により前記透光性基板の一方の主面に転写することにより前記複数のレジスト層にそれぞれ対応する円形状の凸レンズを前記透光基板の一方の主面に有するマイクロレンズアレイを形成する工程と
を含むものである。
【０００９】
この発明のマイクロレンズアレイの製法によれば、ポジレジスト層に露光・現像処理を施して所定の接近間隔で接近配置された複数の円形状のレジスト層を形成する際に、複数のレジスト層を接近間隔に等しい幅でそれぞれ円環状に取囲む円環連鎖形状の孔が生ずるような露光パターンで露光を行なった後、現像を行なうようにしたので、各レジスト層の外周に沿う露光線幅は接近間隔に対応して一定となり、この一定の露光線幅に応じて決定した露光エネルギーにより各レジスト層の外周に沿って均等に露光することができる。従って、各レジスト層としては、真円状のパターンを有するものが得られる。
【００１０】
加熱リフロー処理により各レジスト層に凸レンズ形状を付与した後、各レジスト層をマスクとするドライエッチング処理により各レジスト層の凸レンズ形状を基板表面に転写するので、基板表面には、真円状の凸レンズが形成される。この凸レンズは、レンズ中心線方向及びその他の径方向で等しい曲率半径を有するため、径方向の違いによる焦点距離のばらつきはない。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１〜４は、この発明の一実施形態に係るマイクロレンズアレイの製法を示すもので、各々の図に対応する工程（１）〜（４）を順次に説明する。図１〜４は、図５のＲ−Ｒ’線に沿う断面に相当する。
【００１２】
（１）石英基板１０の一方の主面に回転塗布法等によりポジレジスト層Ｒ０を形成した後、ポジレジスト層Ｒ０に露光マスク１２を用いて縮小投影露光装置により露光処理を施す。露光マスク１２は、図５に示す円環連鎖形状の孔Ｎに対応する透光部Ｔを有するもので、透光部Ｔの一部Ｔ１は、ポジレジスト層Ｒ１，Ｒ２の接近部間の孔Ｎの一部Ｎ１に対応し、透光部Ｔの他の一部Ｔ２は、ポジレジスト層Ｒ２，Ｒ３の接近部間の孔Ｎの他の一部Ｎ２に対応する。
【００１３】
ポジレジスト層Ｒ０は、露光マスク１２の透光部Ｔに対応する露光パターンで露光される。ポジレジスト層Ｒ０において、Ｅは、透光部Ｔに対応する露光部であり、Ｅ１，Ｅ２は、透光部Ｔの部分Ｔ１，Ｔ２にそれぞれ対応する露光部である。図５に示す孔Ｎに対応する円環連鎖形状の露光部Ｅは、ポジレジスト層Ｒ０の部分Ｒ１〜Ｒ４をそれぞれ円環状に取囲む。
【００１４】
（２）露光処理を受けたポジレジスト層Ｒ０に現像処理を施すことにより露光部Ｅのレジストを除去する。この結果、図２，５に示すようにポジレジスト層Ｒ０〜Ｒ４からなるレジストパターンが得られ、このレジストパターンは、露光部Ｅに対応する円環連鎖形状の孔Ｎを有する。
【００１５】
レジスト層Ｒ１〜Ｒ４は、所定の接近間隔Ｄで接近配置されており、レジスト層Ｒ１，Ｒ２の接近部間の間隔、レジスト層Ｒ２，Ｒ３間の接近部間の間隔及びレジスト層Ｒ３、Ｒ４の接近部間の間隔は、いずれもＤである。孔Ｎは、レジスト層Ｒ１〜Ｒ４を接近間隔Ｄに等しい幅Ｗでそれぞれ円環状に取囲んでいる。一例として、長方形状の基板１０の長さＡ及び幅Ｂをそれぞれ３ｍｍ及び１．５ｍｍとした場合、Ｄ＝Ｗ＝８μｍとすることができ、Ｒ１等の各レジスト層の直径は、４９６μｍとすることができる。
【００１６】
図１に示した露光工程では、円環連鎖形状の孔Ｎが生ずるような露光パターンで露光を行なうので、Ｒ１等の各レジスト層の外周に沿う露光線幅は接近間隔Ｄに対応して一定となり、この一定の露光線幅に応じて決定した露光エネルギーにより各レジスト層の外周に沿うすべての位置で均等に（過不足なく）露光することができる。レジスト層Ｒ１〜Ｒ４の中心を通る中心線の方向をＸ方向とし、このＸ方向に直交する方向をＹ方向とすると、Ｒ１等の各レジスト層としては、Ｘ方向及びＹ方向で直径が等しい真円状のレジスト層が得られる。
【００１７】
（３）レジスト層Ｒ０〜Ｒ４に加熱リフロー処理を施してレジスト層Ｒ１〜Ｒ４にそれぞれ凸レンズ形状を付与する。このとき、レジスト層Ｒ１〜Ｒ４は、いずれも表面張力の働きにより頂部がレジスト層Ｒ０の上面レベルより若干高くなる。
【００１８】
（４）レジスト層Ｒ０〜Ｒ４をマスクとし、ＣＦ４，ＣＨＦ３等のガスを用いるドライエッチング処理によりレジスト層Ｒ１〜Ｒ４の凸レンズ形状を基板１０の一方の主面に転写することによりレジスト層Ｒ１〜Ｒ４にそれぞれ対応する一次元配置の４つの凸レンズを基板１０の一方の主面に有するマイクロレンズアレイを形成する。図４には、４つの凸レンズのうち３つの凸レンズＬ１１〜Ｌ１３を示す。このようにして得られる各凸レンズは、Ｒ１等の各レジスト層の真円状パターンに対応して真円状であり、Ｘ方向及びＹ方向で曲率半径が等しいと共に、サジタル方向及びメリジオナル方向で焦点距離が等しい。従って、光学特性が良好な一次元マイクロレンズアレイが得られる。
【００１９】
図６は、二次元マイクロレンズアレイを製作する際に用いられるレジストパターンを示すものである。二次元マイクロレンズアレイは、図１〜５に関して前述した一次元マイクロレンズアレイの製法において、石英基板１０のサイズやレジストパターンを変更するだけで簡単に製作することができる。
【００２０】
基板１０としては、例えば一辺の長さＫが６ｍｍの正方形状の石英基板を用いることができる。基板１０の一方の主面には、図１に関して前述したと同様にしてポジレジスト層Ｒ１０を形成する。そして、ポジレジスト層Ｒ１０に露光・現像処理を施すことにより二次元配置（行列状配置）の１６個のレジスト層Ｒ１１〜Ｒ１４、Ｒ２１〜Ｒ２４、Ｒ３１〜Ｒ３４、Ｒ４１〜Ｒ４４を形成する。レジスト層Ｒ１１〜Ｒ４４は、いずれも円形状のものである。
【００２１】
レジスト層Ｒ１１〜Ｒ１４は、Ｘ方向に沿って接近間隔Ｄで接近配置され、レジスト層Ｒ２１〜Ｒ２４、Ｒ３１〜Ｒ３４、Ｒ４１〜Ｒ４４もそれぞれレジスト層Ｒ１１〜Ｒ１４と同様に接近配置されている。また、レジスト層Ｒ１１〜Ｒ４１は、Ｘ方向に直交するＹ方向に沿って接近間隔Ｄで接近配置され、レジスト層Ｒ１２〜Ｒ４２、Ｒ１３〜Ｒ４３、Ｒ１４〜Ｒ４４もそれぞれレジスト層Ｒ１１〜Ｒ４１と同様に接近配置されている。露光・現像処理において、レジスト層Ｒ１１〜Ｒ４４を接近間隔Ｄに等しい幅Ｗでそれぞれ円環状に取囲む円環連鎖形状の孔Ｎ’が生ずるような露光パターンで露光を行なった後、現像を行なうことによりレジスト層Ｒ１１〜Ｒ４４の平面形状をいずれも真円状とすることができる。一例として、Ｄ＝Ｗ＝１０μｍとし、Ｒ１１等の各レジスト層の直径を９９０μｍとすることができる。
【００２２】
次に、レジスト層Ｒ１０〜Ｒ４４に加熱リフロー処理を施してレジスト層Ｒ１１〜Ｒ４４にそれぞれ凸レンズ形状を付与する。そして、レジスト層Ｒ１１〜Ｒ４４の凸レンズ形状をドライエッチング処理により基板１０の一方の主面に転写することによりレジスト層Ｒ１１〜Ｒ４４にそれぞれ対応する二次元配置の１６個の凸レンズを基板１０の一方の主面に有するマイクロレンズアレイを形成する。このようにして得られる各凸レンズは、Ｒ１１等の各レジスト層の真円状のパターンに対応して真円状であり、Ｘ方向及びＹ方向で曲率半径が等しいと共に、サジタル方向及びメリジオナル方向で焦点距離が等しい。従って、光学特性が良好な二次元マイクロレンズアレイが得られる。
【００２３】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、ポジレジスト層に露光・現像処理を施して所定の接近間隔で接近配置された複数の円形状のレジスト層を形成する際に、複数のレジスト層を接近間隔に等しい幅でそれぞれ円環状に取囲む円環連鎖形状の孔が生ずるような露光パターンで露光を行なった後、現像を行なうことにより各レジスト層として真円状のレジスト層を得、各レジスト層に加熱リフロ−処理により凸レンズ形状を付与し、各レジスト層の凸レンズ形状をドライエッチング処理により基板表面に転写するようにしたので、基板表面には、真円状の凸レンズを形成することができる。従って、サジタル方向及びメリジオナル方向の焦点距離の差が大幅に低減され、良好な光学特性を有するマイクロレンズアレイを実現できる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の一実施形態に係るマイクロレンズアレイの製法における露光工程を示す断面図である。
【図２】  図１の工程に続く現像工程を示す断面図である。
【図３】  図２の工程に続く加熱リフロー工程を示す断面図である。
【図４】  図３の工程に続くエッチング工程を示す断面図である。
【図５】  図２の工程におけるレジストパターンを示す平面図である。
【図６】  二次元マイクロレンズアレイを製作する際に用いられるレジストパターンを示す平面図である。
【図７】  従来のマイクロレンズアレイの製法におけるレジストパターンを示す平面図である。
【図８】  図７のレジストパターンを用いて製作されるレンズを示す断面図である。
【符号の説明】
１０：石英基板、１２：露光マスク、Ｒ０〜Ｒ４，Ｒ１０〜Ｒ４４：ポジレジスト層、Ｎ，Ｎ’：円環連鎖形状の孔、Ｌ１１〜Ｌ１３：凸レンズ。
【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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