(57)【要約】  【課題】  マイクロレンズアレイのマイクロレンズや、あるいはそれを形成するためのレンズパターニング用露光マスクの遮光部との位置合わせを簡単に行うことができる、遮光膜パターニング用露光マスクを得る。  【解決手段】  透明基板10上に所定サイズのマイクロレンズ10ｂが複数アレイ状に形成されてなるマイクロレンズアレイに対して、基板表面に層状に形成された遮光膜形成用フォトレジストを露光する光を、マイクロレンズ10ｂが有る部分毎に該レンズ10ｂよりも基本的に小さな開口15ｃを通して照射させる遮光膜パターニング用露光マスク15において、前記開口のうちの少なくとも２つの開口15ｄを、該開口15ｄとマイクロレンズ10ｂの各中心が一致する状態に露光マスク15が透明基板10と重ねられた状態下で、該開口15ｄを通してマイクロレンズの周縁10ｄの少なくとも一部が見える形状とする。【選択図】          図２
2006126243.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板上に所定サイズのマイクロレンズが複数アレイ状に形成されてなるマイクロレンズアレイに対して、基板表面に層状に形成された遮光膜形成用フォトレジストを露光する光を、マイクロレンズが有る部分毎に該レンズよりも基本的に小さな開口を通して照射させる遮光膜パターニング用露光マスクにおいて、
前記開口のうちの少なくとも２つが、該開口と前記マイクロレンズの各中心が一致する状態に露光マスクが透明基板と重ねられた状態下で、該開口を通してマイクロレンズの周縁の少なくとも一部が見える形状とされていることを特徴とする露光マスク。
【請求項２】
前記マイクロレンズの周縁の少なくとも一部が見える形状とされた開口が、前記マイクロレンズよりも全体的に大きく形成されたものであることを特徴とする請求項１記載の露光マスク。
【請求項３】
前記マイクロレンズの周縁の少なくとも一部が見える形状とされた開口が、マイクロレンズアレイの実使用されない領域に形成されたマイクロレンズに整合する位置に設けられていることを特徴とする請求項１または２記載の露光マスク。
【請求項４】
レンズ形状に対応した遮光部を有するレンズパターニング用露光マスクを用いて、所定サイズのマイクロレンズが複数アレイ状に形成される透明基板に対して、基板表面に層状に形成された遮光膜形成用フォトレジストを露光する光を、マイクロレンズが形成される部分毎に前記遮光部よりも基本的に小さな開口を通して照射させる遮光膜パターニング用露光マスクにおいて、
前記開口のうちの少なくとも２つが、該開口と前記遮光部の各中心が一致するようにして遮光膜パターニング用露光マスク上に前記レンズパターニング用露光マスクが重ねられたときに、該開口の少なくとも一部が前記遮光部からはみ出して見える形状とされていることを特徴とする露光マスク。
【請求項５】
前記一部が前記遮光部からはみ出して見える形状とされた開口が、前記遮光部よりも全体的に大きく形成されたものであることを特徴とする請求項４記載の露光マスク。
【請求項６】
前記一部が前記遮光部からはみ出して見える形状とされた開口が、マイクロレンズアレイの実使用されない領域に形成されるマイクロレンズに整合する位置に設けられていることを特徴とする請求項４または５記載の露光マスク。
【請求項７】
透明基板上に所定サイズのマイクロレンズを複数アレイ状に形成し、
前記マイクロレンズが形成されている側の透明基板の表面に金属膜、ポジ型フォトレジストをこの順に積層し、
請求項１から３いずれか１項記載の露光マスクを、前記開口と、それよりも大きいマイクロレンズの各中心が一致するように位置合わせして前記フォトレジストの上に配置し、
この露光マスクを介して前記フォトレジストに露光光を照射し、
このフォトレジストを現像処理して、前記露光マスクの開口を通して露光光が照射された部分のフォトレジストを除去し、
残った前記フォトレジストをエッチングマスクとして前記金属膜をエッチングすることにより、前記開口に対応する部分が除去された金属膜からなる遮光膜を形成することを特徴とする遮光膜付きマイクロレンズアレイの作製方法。
【請求項８】
透明基板上に所定サイズのマイクロレンズを複数アレイ状に形成し、
前記マイクロレンズが形成されている側の透明基板の表面にネガ型フォトレジストを積層し、
請求項１から３いずれか１項記載の露光マスクを、前記開口と、それよりも大きいマイクロレンズの各中心が一致するように位置合わせして前記フォトレジストの上に配置し、
この露光マスクを介して前記フォトレジストに露光光を照射し、
このフォトレジストを現像処理して、前記露光マスクの開口を通して露光光が照射された部分以外のフォトレジストを除去し、
残った前記フォトレジストおよび前記透明基板の上に金属膜を積層し、
次いで前記フォトレジストをリフトオフすることにより、前記開口に対応する部分が除去された金属膜からなる遮光膜を形成することを特徴とする遮光膜付きマイクロレンズアレイの作製方法。
【請求項９】
透明基板上に金属膜、ポジ型の第１のフォトレジストをこの順に積層し、
請求項４から６いずれか１項記載の露光マスクを前記第１のフォトレジストの上に配置し、
この露光マスクを介して前記第１のフォトレジストに露光光を照射し、
この第１のフォトレジストを現像処理して、前記露光マスクの開口を通して露光光が照射された部分のフォトレジストを除去し、
残った第１のフォトレジストをエッチングマスクとして前記金属膜をエッチングすることにより、前記開口に対応する部分が除去された金属膜からなる遮光膜を形成し、
この遮光膜の上からポジ型の第２のフォトレジストを塗布し、
その上に、レンズ形状に対応した、前記露光マスクの開口よりも大きい遮光部を有するレンズパターニング用露光マスクを、該遮光部と前記遮光膜に形成された開口の各中心が一致するように位置合わせして配置し、
このレンズパターニング用露光マスクを介して前記第２のフォトレジストに露光光を照射し、
この第２のフォトレジストを現像処理して、前記レンズパターニング用露光マスクの遮光部に覆われていた部分のみ該第２のフォトレジストを残し、
この残った第２のフォトレジストを軟化させて、マイクロレンズの形状に対応した形状を有する樹脂パターンを形成し、
次いでこの樹脂パターン側から前記透明基板をドライエッチングすることにより、該樹脂パターンの形状を透明基板に転写してアレイ状に配列したマイクロレンズを形成することを特徴とする遮光膜付きマイクロレンズアレイの作製方法。
【請求項１０】
請求項７または８記載の方法によって作製されたマイクロレンズアレイであって、
透明基板上に、アレイ状に形成された所定サイズの複数のマイクロレンズが形成されるとともに、その上に、マイクロレンズよりも基本的に小さくて該マイクロレンズと整合する開口を有する遮光膜が形成され、
前記開口のうちの少なくとも２つが、該開口を通してマイクロレンズの周縁の少なくとも一部が見える形状となっていることを特徴とするマイクロレンズアレイ。
【請求項１１】
請求項９記載の方法によって作製されたマイクロレンズアレイであって、
透明基板上に、アレイ状に形成された所定サイズの複数のマイクロレンズが形成されるとともに、該マイクロレンズと基板との間に、マイクロレンズよりも基本的に小さくて該マイクロレンズと整合する開口を有する遮光膜が形成され、
前記開口のうちの少なくとも２つが、その少なくとも一部がマイクロレンズの周縁からはみ出した形状となっていることを特徴とするマイクロレンズアレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロレンズが複数アレイ状に形成されてなるマイクロレンズアレイに遮光膜を形成するための露光マスク、およびそれを用いた露光方法に関するものである。
【０００２】
また本発明は、上述のような露光方法によって形成されるマイクロレンズアレイに関するものである。
【背景技術】
【０００３】
従来、例えば特許文献１に示されるように、凸形状を有する直径数百μｍ以下程度のマイクロレンズが複数、透明基板上にアレイ状に形成されてなるマイクロレンズアレイが公知となっている。この種のマイクロレンズアレイは、液晶表示装置や固体撮像装置、光通信システム、光ディスク用ピックアップ等を構成する光学部品として、近年幅広い分野で利用されてきている。このマイクロレンズアレイは、マイクロレンズのサイズが微小であることから、半導体微細加工技術を応用して作製されることが一般的となっている。
【０００４】
具体的にその作製方法としては、例えば上記特許文献１にも示されるように、透明基板上にフォトリソグラフィによりレジストパターンを形成した後、レジストが軟化する温度以上に加熱することで表面張力により凸曲面形状を形成し、更にドライエッチングにより凸曲面形状を基板に転写することでマイクロレンズとする方法が知られている。
【０００５】
このマイクロレンズアレイにおいては、平坦な基板表面とレンズ曲面形成部分とが存在することから、平坦面を透過する透過光や、アレイ状にレンズを配置した場合に他のレンズから入って来る迷光など、光学性能を低下させる要因が存在する。
【０００６】
従来、このような迷光をカットするために、透明基板のマイクロレンズ形成部分以外の領域に、あるいはその領域にマイクロレンズの周縁近傍部分を加えた領域に遮光膜を設けることが考えられており、そのような遮光膜を持つマイクロレンズアレイの作製方法も種々提案されている。例えば特許文献２には、フォトリソグラフィにより遮光膜を形成した上に樹脂を加熱溶融してマイクロレンズを形成する方法が、また特許文献３には、マイクロレンズの表面にフォトリソグラフィにより遮光膜をパターニングする方法が、さらに特許文献４には、レンズ形成部以外をメッキすることで遮光膜を形成する方法が開示されている。
【特許文献１】特開平６−１９４５０２号公報
【特許文献２】特開平７−１７４９０２号公報
【特許文献３】特開平８−３１３７０６号公報
【特許文献４】特開平１０−１６０９０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上記のようにフォトリソグラフィを適用して遮光膜を作製する場合は、より詳しく説明すると、透明基板に形成されたマイクロレンズの上に金属膜、ポジ型フォトレジストをこの順に積層し、その上に開口を有する金属製露光マスクを配し、その露光マスク越しにフォトレジストを露光し、次にフォトレジストを現像して上記開口から覗いていた部分のフォトレジストを除去し、次にこのフォトレジスト越しにエッチングを行って金属膜の上記開口に対応する部分を除去して該金属膜を遮光膜とする、という工程が多く適用される。
【０００８】
その場合、マイクロレンズよりも、その上に配される露光マスクの開口が小さい場合には、つまり遮光膜をマイクロレンズの周縁近傍領域も覆う形状とする場合は、露光マスクの位置合わせ（アライメント）の対象となるマイクロレンズが露光マスクの陰になるため、この露光マスクをその開口の中心がマイクロレンズの中心と一致するように両者を正確に位置合わせすることが難いという問題が認められる。図６は、上述の状態を示すものである。図中100で示すのがマイクロレンズ、101がその周縁、102で示すのが露光マスク、103がその開口である。
【０００９】
また上述とは反対に、透明基板の上に遮光膜、マイクロレンズをこの順に形成する場合は、透明基板の上に、アレイ状に配列した開口を有する遮光膜を形成し、この遮光膜の上にポジ型のフォトレジストを塗布し、その上に、マイクロレンズ形状に対応した、上記露光マスクの開口よりも大きい遮光部を有するレンズパターニング用露光マスクを配置し、このレンズパターニング用露光マスクを介して上記フォトレジストに露光光を照射した後、このフォトレジストを現像処理して上記レンズパターニング用露光マスクの遮光部に覆われていた部分のみフォトレジストを残し、この残ったフォトレジストを軟化させてマイクロレンズの形状に対応した形状を有する樹脂パターンを形成し、次いでこの樹脂パターン側から透明基板をドライエッチングすることにより、該樹脂パターンの形状を透明基板に転写してアレイ状に配列したマイクロレンズを形成する、という工程が多く適用される。
【００１０】
その場合も、遮光膜パターニング用露光マスクの開口が、形成しようとするマイクロレンズより小さいときには、この開口とほぼ同じ大きさに形成された遮光膜の開口がレンズパターニング用露光マスクの遮光部（その大きさは、形成しようとするマイクロレンズとほぼ等しい）に隠されてしまうので、このレンズパターニング用露光マスクをその遮光部の中心が遮光膜の開口中心と一致するように両者を正確に位置合わせすることが難いという問題が認められる。図７は、上述の状態を示すものである。図中200で示すのが遮光膜、201がその開口、202で示すのがレンズパターニング用露光マスクを構成する透明部材（遮光膜200はこの透明部材を通して見える）、203がそこにアレイ状に保持された遮光部である。
【００１１】
このため、位置合わせが必要な２つの部材に別途アライメントマークを形成し、それを基準に位置合わせする手法が一般に採用されているが、通常のフォトマスク作製ではアライメントマークはマイクロレンズや遮光膜等の光学要素を作製するためのデータとは別のデータとして形成されるため、光学要素とアライメントマークの描画時に、描画装置のステージ精度に起因するパターン配列誤差が生じてしまうという問題がある。また、アライメントマークは実際に使用するマイクロレンズアレイ領域以外の離れた位置に形成されるが、熱工程や遮光膜を形成したことによる基板の収縮や反りにより、実際のレンズパターンとズレが生じてしまう場合もある。
【００１２】
さらには、前記特許文献４に示されるように、セルフアライメントによる遮光膜形成方法も提案されているが、そのような方法においては、工程が複雑になるといった問題や、レンズ形状に開口形状が依存してしまい、ビーム成形の自由度が小さくなるなどの問題が認められる。
【００１３】
本発明は上記の事情に鑑みて、マイクロレンズアレイのマイクロレンズや、あるいはそれを形成するためのレンズパターニング用露光マスクの遮光部との位置合わせを簡単に行うことができる、遮光膜パターニング用露光マスクを提供することを目的とする。
【００１４】
また本発明は、そのような露光マスクを用いて、マイクロレンズと遮光マスクの開口部とが正確に位置合わせされたマイクロレンズアレイを作製することができる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】
【００１５】
本発明による第１の露光マスクは、基板上に形成されたマイクロレンズの上に遮光膜を形成する場合に適用されるものであって、
透明基板上に所定サイズのマイクロレンズが複数アレイ状に形成されてなるマイクロレンズアレイに対して、基板表面に層状に形成された遮光膜形成用フォトレジストを露光する光を、マイクロレンズが有る部分毎に該レンズよりも基本的に小さな開口を通して照射させる遮光膜パターニング用露光マスクにおいて、
前記開口のうちの少なくとも２つが、該開口と前記マイクロレンズの各中心が一致する状態に露光マスクが透明基板と重ねられた状態下で、該開口を通してマイクロレンズの周縁の少なくとも一部が見える形状とされていることを特徴とするものである。
【００１６】
なお上記開口がマイクロレンズよりも「基本的に小さい」とは、マイクロレンズの周縁の少なくとも一部が見える形状とされた少なくとも２つの開口は、後述の通りマイクロレンズより大きいこともあるが、その他のほとんど全ての開口はマイクロレンズよりも小さくなっている、ということを意味するものである。
【００１７】
上記第１の露光マスクにおいて、上述のようにマイクロレンズの周縁の少なくとも一部が見える形状とされた開口は、より具体的には、マイクロレンズよりも全体的に大きく形成されたものであることが望ましい。また、それらの開口は、マイクロレンズアレイの実使用されない領域に形成されたマイクロレンズに整合する位置に設けられていることが望ましい。
【００１８】
また、本発明による第２の露光マスクは、基板上に遮光膜を形成してからその上にマイクロレンズを形成する場合に適用されるものであって、
レンズ形状に対応した遮光部を有するレンズパターニング用露光マスクを用いて、所定サイズのマイクロレンズが複数アレイ状に形成される透明基板に対して、基板表面に層状に形成された遮光膜形成用フォトレジストを露光する光を、マイクロレンズが形成される部分毎に前記遮光部よりも基本的に小さな開口を通して照射させる遮光膜パターニング用露光マスクにおいて、
前記開口のうちの少なくとも２つが、該開口と前記遮光部の各中心が一致するようにして遮光膜パターニング用露光マスク上に前記レンズパターニング用露光マスクが重ねられたときに、該開口の少なくとも一部が前記遮光部からはみ出して見える形状とされていることを特徴とするものである。
【００１９】
なお、上記開口がレンズパターニング用露光マスクの遮光部よりも「基本的に小さい」とは、上記遮光部からはみ出して見える形状とされた少なくとも２つの開口は、後述の通り遮光部より大きいこともあるが、その他のほとんど全ての開口は遮光部よりも小さくなっている、ということを意味するものである。
【００２０】
また、この本発明による第２の遮光膜パターニング用露光マスクを用いてマイクロレンズアレイを作製する工程においては、通常、上述のように該露光マスクの上に直接レンズパターニング用露光マスクが重ねられることはない。上述した「該開口の少なくとも一部が前記遮光部からはみ出して見える」とは、もし両マスクを重ね合わせたとしたらそのようになる、ということを意味するものである。
【００２１】
上記第２の露光マスクにおいて、一部が前記遮光部からはみ出して見える形状とされた開口は、より具体的には、該遮光部よりも全体的に大きく形成されたものであることが望ましい。また、それらの開口は、マイクロレンズアレイの実使用されない領域に形成されたマイクロレンズに整合する位置に設けられていることが望ましい。
【００２２】
他方、本発明による第１のマイクロレンズアレイの作製方法は、基板上に、マイクロレンズ、遮光膜をこの順に形成するものであって、
透明基板上に所定サイズのマイクロレンズを複数アレイ状に形成し、
前記マイクロレンズが形成されている側の透明基板の表面に金属膜、ポジ型フォトレジストをこの順に積層し、
上述した本発明による第１の露光マスクを、前記開口と、それよりも大きいマイクロレンズの各中心が一致するように位置合わせして前記フォトレジストの上に配置し、
この露光マスクを介して前記フォトレジストに露光光を照射し、
このフォトレジストを現像処理して、前記露光マスクの開口を通して露光光が照射された部分のフォトレジストを除去し、
残った前記フォトレジストをエッチングマスクとして前記金属膜をエッチングすることにより、前記開口に対応する部分が除去された金属膜からなる遮光膜を形成することを特徴とするものである。
【００２３】
また、本発明による第２のマイクロレンズアレイの作製方法も上記と同様、基板上に、マイクロレンズ、遮光膜をこの順に形成するものであって、
透明基板上に所定サイズのマイクロレンズを複数アレイ状に形成し、
前記マイクロレンズが形成されている側の透明基板の表面にネガ型フォトレジストを積層し、
上述した本発明による第１の露光マスクを、前記開口と、それよりも大きいマイクロレンズの各中心が一致するように位置合わせして前記フォトレジストの上に配置し、
この露光マスクを介して前記フォトレジストに露光光を照射し、
このフォトレジストを現像処理して、前記露光マスクの開口を通して露光光が照射された部分以外のフォトレジストを除去し、
残った前記フォトレジストおよび前記透明基板の上に金属膜を積層し、
次いで前記フォトレジストをリフトオフすることにより、前記開口に対応する部分が除去された金属膜からなる遮光膜を形成することを特徴とするものである。
【００２４】
また、本発明による第３のマイクロレンズアレイの作製方法は、基板上に、遮光膜、マイクロレンズをこの順に形成するものであって、
透明基板上に金属膜、ポジ型の第１のフォトレジストをこの順に積層し、
上述した本発明による第２の露光マスクを前記第１のフォトレジストの上に配置し、
この露光マスクを介して前記第１のフォトレジストに露光光を照射し、
この第１のフォトレジストを現像処理して、前記露光マスクの開口を通して露光光が照射された部分のフォトレジストを除去し、
残った第１のフォトレジストをエッチングマスクとして前記金属膜をエッチングすることにより、前記開口に対応する部分が除去された金属膜からなる遮光膜を形成し、
この遮光膜の上からポジ型の第２のフォトレジストを塗布し、
その上に、レンズ形状に対応した、前記露光マスクの開口よりも大きい遮光部を有するレンズパターニング用露光マスクを、該遮光部と前記遮光膜に形成された開口の各中心が一致するように位置合わせして配置し、
このレンズパターニング用露光マスクを介して前記第２のフォトレジストに露光光を照射し、
この第２のフォトレジストを現像処理して、前記レンズパターニング用露光マスクの遮光部に覆われていた部分のみ該第２のフォトレジストを残し、
この残った第２のフォトレジストを軟化させて、マイクロレンズの形状に対応した形状を有する樹脂パターンを形成し、
次いでこの樹脂パターン側から前記透明基板をドライエッチングすることにより、該樹脂パターンの形状を透明基板に転写してアレイ状に配列したマイクロレンズを形成することを特徴とするものである。
【００２５】
また本発明は、上記各方法によって作製された遮光膜付きマイクロレンズアレイを提供するものであり、本発明による第１のマイクロレンズアレイは、上記第１の方法によって作製されたものであって、
透明基板上に、アレイ状に形成された所定サイズの複数のマイクロレンズが形成されるとともに、その上に、マイクロレンズよりも基本的に小さくて該マイクロレンズと整合する開口を有する遮光膜が形成され、
前記開口のうちの少なくとも２つが、該開口を通してマイクロレンズの周縁の少なくとも一部が見える形状となっていることを特徴とするものである。
【００２６】
また、本発明による第２のマイクロレンズアレイは、上記第２の方法によって作製されたものであって、
透明基板上に、アレイ状に形成された所定サイズの複数のマイクロレンズが形成されるとともに、該マイクロレンズと基板との間に、マイクロレンズよりも基本的に小さくて該マイクロレンズと整合する開口を有する遮光膜が形成され、
前記開口のうちの少なくとも２つが、その少なくとも一部がマイクロレンズの周縁からはみ出した形状となっていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２７】
本発明による第１の露光マスクは、開口のうちの少なくとも２つが、該開口とマイクロレンズの各中心が一致する状態に該露光マスクが透明基板と重ねられた状態下で、それらの開口を通してマイクロレンズの周縁の少なくとも一部が見える形状とされているので、この露光マスクを透明基板の上に配置してそれら両者が上記状態あるいはそれに近い状態になったときには、開口を通してマイクロレンズの位置を確認可能となる。そこで露光マスクを透明基板に対して、上記開口とマイクロレンズの各中心が一致する状態に正確に位置合わせすることが可能となる。
【００２８】
本発明による第１および第２のマイクロレンズアレイの作製方法は、上述の通りの本発明による第１の露光マスクを用いるものであるから、マイクロレンズと遮光膜の各中心が正確に一致したマイクロレンズアレイを作製可能となる。
【００２９】
また本発明による第２の露光マスクは、その開口とレンズパターニング用露光マスクの遮光部の各中心が一致するようにしてその上にレンズパターニング用露光マスクが重ねられたときに、それらの開口のうちの少なくとも２つが、該開口の少なくとも一部がレンズパターニング用露光マスクの遮光部からはみ出して見える形状とされているので、実際に形成された遮光膜（その開口は、位置も大きさも該第２の露光マスクの開口とほぼ一致している）の上にフォトレジストを塗布し、その上にレンズパターニング用露光マスクを配置した際には、遮光膜の開口の少なくとも一部がレンズパターニング用露光マスクの遮光部からはみ出して見えるようになる。そこで、このレンズパターニング用露光マスクを遮光膜に対して、その遮光部と遮光膜の開口の各中心が一致する状態に正確に位置合わせすることが可能となる。
【００３０】
本発明による第３のマイクロレンズアレイの作製方法は、上述の通りの本発明による第２の露光マスクを用いるものであるから、この場合も、マイクロレンズと遮光膜の各中心が正確に一致したマイクロレンズアレイを作製可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００３２】
図１は、本発明の第１の実施形態の方法によってマイクロレンズアレイを作製する工程を概略的に示すものである。まず同図（１）に示すように、例えばＳｉＯ2ガラス等からなる透明基板10の一表面10ａ上に、ポジ型フォトレジスト11を塗布し、乾燥した後その上に、レンズパターニング用露光マスク12を配置する。このレンズパターニング用露光マスク12は、透明基板12ａ上に、作製しようとするマイクロレンズの平面形状（例えば円形）通りの遮光部12ｂがアレイ状に形成されてなるものである。
【００３３】
次に上記露光マスク12を通してフォトレジスト11を露光し、現像することにより、同図（２）に示すように、遮光部12ｂが存在した位置に、レンズ形状に対応した形のフォトレジスト11を残す。
【００３４】
次に、フォトレジスト11が軟化する温度（１３０〜１５０゜Ｃ）に基板10を加熱することにより、同図（３）に示すようにフォトレジストからなる凸状の樹脂パターン11′を形成する。この樹脂パターン11′は、作製しようとするマイクロレンズの立体形状に対応した形状とされる。
【００３５】
次に、例えばＣＦ4、ＣＨＦ3、Ｃ2Ｆ6、ＳＦ6等のフッ素系ガスを用いたドライエッチングにより、透明基板10を樹脂パターン11′側からエッチングし、該樹脂パターン11′の形状を透明基板10に転写する。それにより、同図（４）に示すように、透明基板10に多数のマイクロレンズ10ｂがアレイ状に形成される。
【００３６】
上記ドライエッチングの方法としては、ＩＣＰやＥＣＲなどの高密度プラズマで、バイアスを独立に制御できる方法を採用することが望ましい。これらの方法においては、エッチング条件を適当に設定することで、樹脂パターン11′と透明基板10のエッチングレートを制御し、透明基板10に所望のレンズ形状を形成することができる。また、エッチング中に条件を変化させることで、樹脂パターン11′と透明基板10のエッチングレートの差を時間的に変化させ、非球面レンズを作製することも可能である。
【００３７】
次に同図（５）に示すように、上記マイクロレンズ10ｂの上に、Ｃｒ等の遮光性の金属をスパッタ成膜して膜厚５０〜２００ｎｍ程度の金属膜13を形成し、さらにその上にポジ型フォトレジスト14を塗布し、乾燥させる。
【００３８】
次に同図（６）に示すように、ポジ型フォトレジスト14の上に、本発明による遮光膜パターニング用露光マスク15を配置する。この露光マスク15は、透明基板15ａの上に遮光部15ｂが形成されてなるものであり、該遮光部15ｂは、各マイクロレンズ10ｂに対応させてそれよりもやや小さい径の円形の開口15ｃを持つ形状にパターニングされている。このとき露光マスク15は、遮光部15ｂの各開口15ｃの中心がマイクロレンズ10ｂの中心と一致するように位置合わせされるが、その点については後に詳しく説明する。
【００３９】
次に上記露光マスク15を介してポジ型フォトレジスト14を露光し、現像すると、同図（７）に示すように、開口15ｃを通して露光された部分のみが除去されて、ポジ型フォトレジスト14に円形の開口14ａが形成される。
【００４０】
次にポジ型フォトレジスト14を介して金属膜13をウエットエッチングまたはドライエッチングすると、ポジ型フォトレジスト14の開口14ａに対応する部分のみ金属膜13が除去され、その後ポジ型フォトレジスト14を除去すると、同図（８）に示すように、開口13ａを持つ金属膜からなる遮光膜13′が形成される。この遮光膜13′の開口13ａはマイクロレンズ10ｂよりもやや径が小さいものとなり、よってマイクロレンズ10ｂの周囲部分、およびマイクロレンズ10ｂの周縁に近い部分がこの遮光膜13′によって覆われることになる。
【００４１】
次に、必要に応じて透明基板10の両表面に反射防止コーティング等を施すと、遮光膜付きマイクロレンズアレイ20が完成する。このマイクロレンズアレイ20においては、上述のようにして形成された遮光膜13′が、マイクロレンズ10ｂの外側の透明基板10およびマイクロレンズ10ｂの周縁近傍部分を通過した光を遮断する作用を果たす。なおこれは、集光対象の光が図１（８）中で下側から上方に向かってマイクロレンズアレイ20を通過する場合の説明であるが、反対に光が下方に向かってマイクロレンズアレイ20を通過する場合にも、遮光膜13′により同様の遮光作用が得られる。
【００４２】
次に、図１（６）に示す遮光膜パターニング用露光マスク15を、その各開口15ｃの中心がマイクロレンズ10ｂの中心と一致するように位置合わせする点について説明する。図２は、この位置合わせがなされたときの露光マスク15と透明基板10との相対位置関係を示す平面図である。露光マスク15の各開口15ｃは基本的にマイクロレンズ10ｂよりも小さいので、露光マスク15が透明基板10に対して本図の状態あるいはそれに近い状態に配置されたとき、マイクロレンズ10ｂの周縁10ｄは露光マスク15に隠れて確認不能となる。
【００４３】
しかしここで、本来上記開口15ｃが有るべき位置において露光マスク15の遮光部15ｂには、マイクロレンズ周縁10ｄが全部見える大きさの、一例として正方形の開口15ｄが形成されている。なおこの場合、マイクロレンズ10ｂの上にはその形状に倣って盛り上がる形で金属膜13が形成されているので、マイクロレンズ周縁10ｄが「見える」ということは、該周縁10ｄが直接見えるということではなく、金属膜13の盛り上がっている部分の周縁（これはマイクロレンズ周縁10ｄと対応している）が見えるということを意味するものである。
【００４４】
透明基板10上においてマイクロレンズ10ｂは２次元アレイ状に多数設けられているが、一般にそれらは全て実使用される訳ではなく、透明基板10の辺縁部に近い領域は余剰配列部とされ、該領域に形成されたマイクロレンズ10ｂは実使用されない。上記正方形の開口15ｄは、この余剰配列部に形成された１つのマイクロレンズ10ｂに整合させて設けられている。また同図ではこの開口15ｄを１個だけ示してあるが、実使用されるマイクロレンズ10ｂが多数形成されている実使用領域を間に挟んで反対側に有る図示外の余剰配列部に形成された１つのマイクロレンズ10ｂに整合する位置にも、同様の正方形の開口15ｄ（図示せず）が形成されている。
【００４５】
以上のように露光マスク15に、マイクロレンズ周縁10ｄが全部見える大きさの開口15ｄが２個設けられていると、作業者は、該露光マスク15と透明基板10とを上述のように位置合わせしようとする際に、それらの開口15ｄを各々通して合計２個のマイクロレンズの周縁10ｄを見ることができる。そこで作業者は、見えるマイクロレンズ周縁10ｄの位置を参考にして露光マスク15と透明基板10とを、露光マスク開口15ｃの中心がマイクロレンズ10ｂの中心と一致するように、容易に位置合わせ可能となる。
【００４６】
なお、上述の大きな開口15ｄは基本的には２個設けるだけでよいが、３個以上設けられてもよい。
【００４７】
またそのような開口15ｄは、透明基板10の実使用領域に形成されたマイクロレンズ10ｂに整合する位置に設けられても構わない。そのようにする場合、それらの開口15ｄに基づいて形成された遮光膜13′（図１の（８）参照）の開口は、マイクロレンズ10ｂより大きくなるので、そのマイクロレンズ10ｂの周囲部分を遮光する本来の作用は得られない。しかし、マイクロレンズアレイ20を使用するに当たり、例えば該マイクロレンズアレイ20を通した光により画像露光する場合などにおいては、画像データを補正することにより、そのようなマイクロレンズ10ｂを通過した光が利用されないようにすることができる。また、特にそのような処置はしないで、そのまま普通にマイクロレンズアレイ20を使用しても構わない。
【００４８】
さらに、露光マスク15に設ける大きな開口は、上述のようにマイクロレンズ周縁10ｄが全部見える開口15ｄに限らず、該周縁10ｄの少なくとも一部が見えるその他の形状とされてもよい。図８は、そのような他の開口形状例を示すものである。同図（１）に示す露光マスク15に設けられた開口15ｅは、上記開口15ｄと同様に正方形のものであるが、マイクロレンズ周縁10ｄが４箇所断片的に見えるだけの大きさとされている。このような開口15ｅであっても、それとマイクロレンズの中心が互いに揃っているか否かを確認可能である。
【００４９】
また同図（２）に示す露光マスク15に設けられた開口15ｆは、ある程度の幅を有する十字型のものとされている。このような開口15ｆであっても、それとマイクロレンズの中心が互いに揃っているか否かを確認可能である。
【００５０】
また同図（３）に示す露光マスク15に設けられた開口15ｇは、外形が正方形で、中心部がマイクロレンズ周縁10ｄよりもやや小さい円形の遮光膜で埋められた形とされている。このような開口15ｇであっても、それとマイクロレンズの中心が互いに揃っているか否かを確認可能である。
【００５１】
なお本実施形態では、レンズ形状をした樹脂パターン11′の形成方法として、フォトレジスト11を軟化させて表面張力により曲面を形成する方法を採用しているが、それ以外の公知の方法、例えば、グレースケールマスクを用いたフォトリソグラフィによる方法、樹脂モールドによるレンズ形状転写などの方法を使用することもできる。
【００５２】
一方、基板10としては透明基板であれば他のものも使用可能で、光学ガラスや透明樹脂等からなる基板を適宜用いることができる。また遮光膜13′を構成する金属膜13も、Ｃｒ以外のＡｌやＮｉ，Ｔｉ，Ｍｏ，Ｔａ，Ｗ等の金属や合金、その積層膜などから形成することが可能である。さらに、最適なドライエッチングの条件を得るには、基板の種類と遮光膜の種類に応じて、エッチングガス種等のエッチング条件を適宜変更すればよい。
【００５３】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図３は、本発明の第２の実施形態の方法によってマイクロレンズアレイ20を作製する工程を概略的に示すものである。本実施形態は、第１の実施形態においてポジ型フォトレジスト14をマスクとして金属膜13をエッチングすることの代わりに、ネガ型フォトレジストを用いて金属膜13をリフトオフすることにより、該金属膜13をパターニングするようにしたものであり、ここでも、同図（１）に示すように、まず透明基板10に多数のマイクロレンズ10ｂがアレイ状に形成される。これらのマイクロレンズ10ｂは、例えば図１（１）〜（４）に示したのと同じ工程によって形成される。
【００５４】
次に図３（２）に示すように、透明基板10の、マイクロレンズ10ｂが形成されている側の表面にネガ型フォトレジスト44を塗布し、乾燥させる。次に同図（３）に示すようにネガ型フォトレジスト44の上に、第１実施形態で用いたのと同様の遮光膜パターニング用露光マスク15を配置する。このとき露光マスク15は、遮光部15ｂの円形の各開口15ｃの中心がマイクロレンズ10ｂの中心と一致するように位置合わせされる。
【００５５】
次に上記露光マスク15を介してネガ型フォトレジスト44を露光し、現像すると、同図（４）に示すように、開口15ｃを通して露光された円形部分44ａのみが残り、その他の部分が除去される。このようにネガ型フォトレジスト44をパターニングした後、その上から、同図（５）に示すように、Ｃｒ等の遮光性の金属をスパッタ成膜して膜厚５０〜２００ｎｍ程度の金属膜13を形成する。
【００５６】
その後、円形に残っているネガ型フォトレジスト44を溶解させて金属膜13をリフトオフすると、同図（６）に示すように、開口13ａを持つ金属膜からなる遮光膜13′が形成される。この遮光膜13′の開口13ａはマイクロレンズ10ｂよりもやや径が小さいものとなり、よってマイクロレンズ10ｂの周囲部分、およびマイクロレンズ10ｂの周縁に近い部分がこの遮光膜13′によって覆われることになる。
【００５７】
次に、必要に応じて透明基板10の両表面に反射防止コーティング等を施すと、遮光膜付きマイクロレンズアレイ20が完成する。このマイクロレンズアレイ20は、結果的に、第１実施形態の方法によって作製されるものと同じものとなる。
【００５８】
本実施形態においても、図３（３）に示す遮光膜パターニング用露光マスク15を、その各開口15ｃの中心がマイクロレンズ10ｂの中心と一致するように位置合わせする必要が有るが、ここでも第１実施形態で用いたものと同様の、マイクロレンズ周縁10ｄが全部見える大きさの開口15ｄが２個設けられている（図２参照）遮光膜パターニング用露光マスク15を用いていることにより、該開口15ｄを通してマイクロレンズ周縁10ｄを観察しながら、その位置合わせを正確に行うことができる。
【００５９】
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。図４は、本発明の第３の実施形態の方法によってマイクロレンズアレイを作製する工程を概略的に示すものである。まず同図（１）に示すように、例えばＳｉＯ2ガラス等からなる透明基板10の一表面10ａ上に、遮光性の金属をスパッタ成膜して金属膜30を形成し、さらにその上にポジ型の第１のフォトレジスト31を塗布し、乾燥させる。なお金属膜30は例えばＣｒから形成され、その膜厚は５０〜２００ｎｍ程度とされる。
【００６０】
次に同図（２）に示すように、遮光膜パターニング用露光マスク32を配置する。この遮光膜パターニング用露光マスク32は、透明基板32ａ上に遮光部32ｂが層成され、この遮光部32ｂに、開口32ｃがアレイ状に形成されてなるものである。それらの開口32ｃの各々は、作製しようとする遮光膜の開口と同じ大きさで、作製しようとするマイクロレンズよりも基本的にやや小さい形とされて、アレイ状に配置しようとする複数のマイクロレンズの位置に対応する位置に形成されている。
【００６１】
次に上記露光マスク32を通して第１のフォトレジスト31を露光し、現像することにより、同図（３）に示すように、露光マスク32の開口32ｃが存在した位置に、レンズ形状に対応した形の開口31ａを形成する。
【００６２】
次に、上記第１のフォトレジスト31をエッチングマスクとして金属膜30をウエットエッチングまたはドライエッチングすると、第１のフォトレジスト31の開口31ａに対応する部分のみ金属膜30が除去され、その後第１のフォトレジスト31を除去すると、同図（４）に示すように、開口30ａを持つ金属膜からなる遮光膜30′が形成される。
【００６３】
次に同図（５）に示すように、遮光膜30′の上から透明基板10にポジ型の第２のフォトレジスト33を塗布し、乾燥させる。次いでその上に、同図（６）に示すように、レンズパターニング用露光マスク34を配置する。このレンズパターニング用露光マスク34は、透明基板34ａ上に、作製しようとするマイクロレンズの平面形状（例えば円形）通りの遮光部34ｂがアレイ状に形成されてなるものである。このレンズパターニング用露光マスク34は、その各遮光部34ｂの中心が、遮光膜30′に形成された各開口30ａの中心と一致するように位置合わせされるが、その点については後に詳しく説明する。
【００６４】
次に上記レンズパターニング用露光マスク34を通して第２のフォトレジスト33を露光し、現像することにより、同図（７）に示すように、遮光膜30′の開口30ａが存在した位置にレンズ形状に対応した形のフォトレジスト33を残す。なお、こうして残すフォトレジストパターンは、遮光膜30′の開口30ａより大きなものとなる。
【００６５】
次に、第２のフォトレジスト33が軟化する温度（１３０〜１５０゜Ｃ）に基板10を加熱することにより、同図（８）に示すようにフォトレジストからなる凸状の樹脂パターン33′を形成する。この樹脂パターン33′は、作製しようとするマイクロレンズの形状に対応した形状とされる。
【００６６】
次に、例えばＣＦ4、ＣＨＦ3、Ｃ2Ｆ6、ＳＦ6等のフッ素系ガスを用いたドライエッチングにより、透明基板10を樹脂パターン33′側からエッチングし、該樹脂パターン33′の形状を透明基板10に転写する。それにより、同図（９）に示すように、透明基板10に多数のマイクロレンズ10ｂがアレイ状に形成される。
【００６７】
なおこの際、Ｃｒからなる遮光膜30′をエッチングしないように、酸素ガスは添加しない。そこで、遮光膜開口30ａの直下部分のみにレンズ形状が転写される。ドライエッチングの方法としては、ＩＣＰやＥＣＲなどの高密度プラズマでバイアスを独立に制御できる方法を採用することが望ましい。
【００６８】
この方法においては、上記エッチングの条件を適当に設定することで、樹脂パターン33′と透明基板10のエッチングレートを制御し、透明基板10に所望のレンズ形状を形成することができる。また、エッチング中に条件を変化させることで、樹脂パターン33′と透明基板10のエッチングレートの差を時間的に変化させ、非球面レンズを作製することも可能である。
【００６９】
次に必要に応じて透明基板10の両表面に反射防止コーティング等を施すと、遮光膜付きマイクロレンズアレイ40が完成する。このマイクロレンズアレイ40は、各マイクロレンズ10ｂの周囲部分に遮光膜30′が形成され、該遮光膜30′が、マイクロレンズ10ｂ以外の部分の透明基板10を通過した光を遮断する。なおこれは、集光対象の光が図３中で下側から上方に向かってマイクロレンズアレイ40を通過する場合の説明であるが、反対に光が下方に向かってマイクロレンズアレイ40を通過する場合にも、遮光膜30′により同様の遮光作用が得られる。
【００７０】
ここで、上記マイクロレンズ10ｂは遮光膜30′の開口30ａと中心が揃った状態に形成されなければならず、そのためには、図４（６）に示したレンズパターニング用露光マスク34を、その各遮光部34ｂの中心が、遮光膜30′に形成された各開口30ａの中心と正確に一致するように位置合わせする必要がある。以下、この位置合わせについて詳しく説明する。
【００７１】
図５は、この位置合わせがなされたときのレンズパターニング用露光マスク34と透明基板10との相対位置関係を示す平面図である。透明基板10上の遮光膜30′の開口30ａは基本的にレンズパターニング用露光マスク34の遮光部34ｂよりも小さいので、レンズパターニング用露光マスク34が透明基板10に対して本図の状態あるいはそれに近い状態に置かれたとき、開口30ａは遮光部34ｂに隠れて確認不能となる。
【００７２】
しかしここで、本来上記開口30ａが有るべき位置において透明基板10上の遮光膜30′には、遮光部34ｂから全部がはみ出す大きさの、一例として正方形の開口30ｄが形成されている。このような開口30ｄは、図４（２）に示した遮光膜パターニング用露光マスク32の遮光部32ｂにおいて、本来円形の開口32ｃを形成すべき位置に、該開口30ｄと同形状の開口を設けておくことにより形成されたものである。
【００７３】
透明基板10上においてマイクロレンズ10ｂは２次元アレイ状に多数設けられているが、一般にそれらは全て実使用される訳ではなく、透明基板10の辺縁部に近い領域は余剰配列部とされ、該領域に形成されたマイクロレンズ10ｂは実使用されない。上記正方形の開口30ｄは、この余剰配列部に形成される１つのマイクロレンズ10ｂと整合する位置に設けられている。また同図ではこの開口30ｄを１個だけ示してあるが、実使用されるマイクロレンズ10ｂが多数形成される実使用領域を間に挟んで反対側に存在することになる図示外の余剰配列部に形成された１つのマイクロレンズ10ｂと整合するようになる位置にも、同様の正方形の開口30ｄ（図示せず）が形成されている。
【００７４】
以上のように、透明基板10上の遮光膜30′に、遮光部34ｂから全部がはみ出す大きさの開口30ｄが形成されていると、作業者は、レンズパターニング用露光マスク34と透明基板10とを上述のように位置合わせしようとする際に、それら２個の開口30ｄを、該マスク34の透明基板34ａを通して見ることができる。そこで作業者は、見える２個の開口30ｄの位置を参考にしてレンズパターニング用露光マスク34と透明基板10とを、該マスク34の各遮光部34ｂの中心が、遮光膜30′の各開口30ａの中心と正確に一致するように、容易に位置合わせ可能となる。
【００７５】
なお、上述の大きな開口30ｄは基本的には２個設けるだけでよいが、３個以上設けられてもよい。
【００７６】
またそのような開口30ｄは、透明基板10の実使用領域に形成されたマイクロレンズ10ｂと整合することになる位置に設けられても構わない。そうする場合、開口30ｄは、遮光部34ｂに基づいて形成されるマイクロレンズ10ｂよりも大きくなるので、該開口30ｄの周りの遮光膜30′がマイクロレンズ10ｂの周囲を遮光する本来の作用は得られない。しかし、マイクロレンズアレイ40を使用するに当たり、例えば該マイクロレンズアレイ40を通した光により画像露光する場合などにおいては、画像データを補正することにより、そのようなマイクロレンズ10ｂを通過した光が利用されないようにすることができる。また、特にそのような処置はしないで、そのまま普通にマイクロレンズアレイ40を使用しても構わない。
【００７７】
なお、透明基板10上の遮光膜30′に設ける大きな開口は（つまり図４（２）に示した遮光膜パターニング用露光マスク32の遮光部32ｂに設ける大きな開口は）、上述のようにレンズパターニング用露光マスク34の遮光部34ｂから完全にはみ出す開口30ｄに限らず、少なくとも一部が遮光部34ｂからはみ出して見えるその他の形状とされてもよい。具体的には、図８の（１）、（２）および（３）にそれぞれ示した開口15ｅ、15ｆおよび15ｇと同様の形状がここでも採用可能である。
【００７８】
また本実施形態では、レンズ形状をした樹脂パターン33′の形成方法として、フォトレジスト33を軟化させて表面張力により曲面を形成する方法を採用しているが、それ以外の公知の方法、例えば、グレースケールマスクを用いたフォトリソグラフィによる方法、樹脂モールドによるレンズ形状転写などの方法を使用することもできる。
【００７９】
一方、基板10としては透明基板であれば他のものも使用可能で、光学ガラスや透明樹脂等からなる基板を適宜用いることができる。また遮光膜30′も、Ｃｒ以外のＡｌやＮｉ，Ｔｉ，Ｍｏ，Ｔａ，Ｗ等の金属や合金、その積層膜などから形成することが可能である。さらに、最適なドライエッチングの条件を得るには、基板の種類と遮光膜の種類に応じて、エッチングガス種等のエッチング条件を適宜変更すればよい。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の第１の実施形態の方法によってマイクロレンズアレイを作製する工程を示す概略図
【図２】図１に示す方法に適用される露光マスクと透明基板との相対位置関係を示す平面図
【図３】本発明の第２の実施形態の方法によってマイクロレンズアレイを作製する工程を示す概略図
【図４】本発明の第３の実施形態の方法によってマイクロレンズアレイを作製する工程を示す概略図
【図５】図４に示す方法に適用されるレンズパターニング用露光マスクと透明基板との相対位置関係を示す平面図
【図６】従来の露光マスクを使用する場合の問題点を説明する概略図
【図７】従来の露光マスクを使用する場合の別の問題点を説明する概略図
【図８】本発明の露光マスクに適用される開口の形状例を示す平面図
【符号の説明】
【００８１】
10    透明基板
10ａ  透明基板の一表面
10ｂ  マイクロレンズ
11    ポジ型フォトレジスト
11′  樹脂パターン
12    レンズパターニング用露光マスク
13′  遮光膜
13ａ  遮光膜の開口
14    ポジ型フォトレジスト
15    遮光膜パターニング用露光マスク
15ｂ  遮光部
15ｃ、15ｄ、15ｅ、15ｆ、15ｇ    露光マスクの開口
20、40    マイクロレンズアレイ
30′  遮光膜
30ａ  遮光膜の開口
31    ポジ型の第１のフォトレジスト
31ａ  フォトレジストの開口
32    遮光膜パターニング用露光マスク
32ｃ  露光マスクの開口
33    ポジ型の第２のフォトレジスト
33′  樹脂パターン
34    レンズパターニング用露光マスク
34ｂ  露光マスクの遮光部
44    ネガ型フォトレジスト
【図１】
2006126243.tif 000003
【図２】
2006126243.tif 000004
【図３】
2006126243.tif 000005
【図４】
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【図５】
2006126243.tif 000007
【図６】
2006126243.tif 000008
【図７】
2006126243.tif 000009
【図８】
2006126243.tif 000010