(57)【要約】【課題】凹曲面によるマイクロレンズ面がアレイ配列したマイクロレンズアレイ基板の新規な製造方法を提供する。【解決手段】マイクロレンズアレイ基板の製造方法は、基板１０のマイクロレンズ面のアレイ配列を形成する形成面にマスク用薄膜１２を形成するマスク用薄膜形成工程Ｓ１と、マスク用薄膜１２上にインプリント樹脂層１４を形成するインプリント樹脂層形成工程Ｓ２と、インプリント樹脂層１４を、インプリント型１６でパターニングするパターニング工程Ｓ３と、パターニング後のインプリント樹脂層１４Ａをマスクとして、マスク用薄膜１２にドライエッチングを行い、開口配列パターンを穿孔するパターン穿孔工程Ｓ４と、穿孔後のマスク用薄膜１２Ａをマスクとして基板１０にウエットエッチングを行い、マイクロレンズ面ＭＬのアレイ配列ＭＬＡＳを形成するウエットエッチング工程Ｓ５と、ウエットエッチング工程後の残存物を除去する除去工程Ｓ６と、を有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
凹曲面によるマイクロレンズ面がアレイ配列したマイクロレンズアレイ基板の製造方法であって、
ウエットエッチング可能な基板のマイクロレンズ面のアレイ配列を形成する形成面に、ドライエッチング可能な材料によるマスク用薄膜を形成するマスク用薄膜形成工程と、
形成されたマスク用薄膜の上にインプリント樹脂層を、インプリント樹脂により形成するインプリント樹脂層形成工程と、
形成されたインプリント樹脂層を、前記マイクロレンズ面の配列パターンに対応する突起配列を持つインプリント型によりパターニングするパターニング工程と、
パターニングされた前記インプリント樹脂層をマスクとして、前記マスク用薄膜に対するドライエッチングを行い、前記マイクロレンズ面の配列パターンに対応する開口配列パターンを穿孔するパターン穿孔工程と、
開口配列パターンを穿孔されたマスク用薄膜をマスクとして、前記基板にウエットエッチングを行い、マイクロレンズ面のアレイ配列を形成するウエットエッチング工程と、
該ウエットエッチング工程後の残存物を除去する除去工程と、
を有する、マイクロレンズアレイ基板の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載のマイクロレンズアレイ基板の製造方法において、
基板として石英基板を用い、フッ酸系のエッチング液に対して耐性を有する材料によりマスク用薄膜を形成し、前記フッ酸系のエッチング液によりウエットエッチング工程を行うマイクロレンズアレイ基板の製造方法。
【請求項３】
請求項２記載のマイクロレンズアレイ基板の製造方法において、
マスク用薄膜の材料として、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ａｕ、窒化シリコン、ポリシリコンを用いるマイクロレンズアレイ基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、マイクロレンズアレイ基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロレンズアレイは「微小なマイクロレンズが１次元的もしくは２次元的にアレイ配列した光学素子」であり、液晶プロジェクタにおける液晶パネルと組み合わせて用いられるものが良く知られている。
【０００３】
マイクロレンズアレイとして、屈折率が互いに異なる２枚の透明板を一体に重合せ、重合せの境界面を「マイクロレンズ面のアレイ配列面」としたものが広く知られている。
【０００４】
この場合、一方の透明板には凸曲面によるマイクロレンズ面がアレイ配列され、他方の透明板には凹曲面によるマイクロレンズ面のアレイ配列が形成されている。
【０００５】
凸曲面によるマイクロレンズ面の個々と、凹曲面によるマイクロレンズ面の個々が、１対１で整合的に隙間なく嵌り合って、マイクロレンズとなる。
【０００６】
これらマイクロレンズ面のアレイ配列を有する透明板のうち、マイクロレンズ面が凹曲面であるものを「マイクロレンズアレイ基板」と呼ぶ。
【０００７】
このような「凹曲面によるマイクロレンズ面」のアレイ配列を持つマイクロレンズアレイ基板の製造方法として、マスクを用いてウエットエッチングを行うものが知られている（特許文献１等）。
【０００８】
即ち、「凹曲面によるマイクロレンズ面」のアレイ配列を形成する基板上にマスクを形成し、該マスクにマイクロレンズ面のアレイ配列に対応する開口のアレイ配列を形成する。
【０００９】
そして、「開口のアレイ配列」を形成されたマスクを介して、基板をウエットエッチングして、マイクロレンズ面となる凹曲面を形成する。
【００１０】
開口のアレイ配列を形成されたマスクを得る方法としては、従来から、レーザ光を用いたフォトリソグラフィ技術が良く知られている。
【００１１】
即ち、マスクとなるべき層を「フォトレジスト層」として形成し、レーザ光により「開口のアレイ配列」のパターンを露光して描画し、現像して開口のアレイ配列を形成する。
【００１２】
液晶プロジェクタは近来、投射画像の高精細化が進み、それに伴い、液晶パネルに組み合わせられるマイクロレンズアレイのマイクロレンズが更に微細化し、アレイ配列の密度も高くなってきている。
【００１３】
このような状況に良好に対応するには「マスクとなるべきフォトレジスト層に、より微細な開口のアレイ配列」を描画するため「紫外領域の波長のレーザ光」が必要となる。
【００１４】
一方、近来、インプリント技術が進歩し、特にナノインプリント技術のような、微細なインプリント加工が可能となっている。
【００１５】
インプリントにより、微細な面形状を直接形成することも知られている（特許文献２）が、「微細な凹曲面によるマイクロレンズ面のアレイ配列」を実現するためのインプリント型の製造は、必ずしも容易でないと考えられる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
この発明は、凹曲面によるマイクロレンズ面がアレイ配列したマイクロレンズアレイ基板の新規な製造方法の実現を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
この発明のマイクロレンズアレイ製造方法は、凹曲面によるマイクロレンズ面がアレイ配列したマイクロレンズアレイ基板の製造方法であって、ウエットエッチング可能な基板のマイクロレンズ面のアレイ配列を形成する形成面に、ドライエッチング可能な材料によるマスク用薄膜を形成するマスク用薄膜形成工程と、形成されたマスク用薄膜の上にインプリント樹脂層を、インプリント樹脂により形成するインプリント樹脂層形成工程と、形成されたインプリント樹脂層を、前記マイクロレンズ面の配列パターンに対応する突起配列を持つインプリント型によりパターニングするパターニング工程と、パターニングされた前記インプリント樹脂層をマスクとして、前記マスク用薄膜に対するドライエッチングを行い、前記マイクロレンズ面の配列パターンに対応する開口配列パターンを穿孔するパターン穿孔工程と、開口配列パターンを穿孔されたマスク用薄膜をマスクとして、前記基板にウエットエッチングを行い、マイクロレンズ面のアレイ配列を形成するウエットエッチング工程と、該ウエットエッチング工程後の残存物を除去する除去工程と、を有する。
【発明の効果】
【００１８】
この発明によれば、凹曲面によるマイクロレンズ面がアレイ配列したマイクロレンズアレイ基板の新規な製造方法を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】マイクロレンズアレイ基板製造方法の工程を説明するための図である。
【図２】マイクロレンズアレイ基板製造方法を説明するための図である。
【図３】マイクロレンズのアレイ配列とインプリント型の対応を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、発明の実施の形態を説明する。  
図１は、マイクロレンズアレイ製造方法の工程を説明するための図である。
【００２１】
マイクロレンズアレイ製造方法は、６つのステップＳ１ないしＳ６を有する。
【００２２】
開始後、最初に行われるステップＳ１は「マスク用薄膜形成工程」である。
【００２３】
「マスク用薄膜形成工程」は、ウエットエッチング可能な基板のマイクロレンズ面のアレイ配列を形成する形成面に、ドライエッチング可能な材料によるマスク用薄膜を形成する工程である。
【００２４】
ステップＳ２では「インプリント樹脂層形成工程」が行われる。
【００２５】
「インプリント樹脂層形成工程」は、ステップＳ１で形成されたマスク用薄膜の上にインプリント樹脂層を、インプリント樹脂により形成する工程である。
【００２６】
ステップＳ３では「パターニング工程」が行われる。
【００２７】
「パターニング工程」では、ステップＳ２で形成されたインプリント樹脂層を「マイクロレンズ面の配列パターンに対応する突起配列を持つインプリント型」によりパターニングする工程である。
【００２８】
ステップＳ４では「パターン穿孔工程」が行われる。
【００２９】
「パターン穿孔工程」は、ステップＳ３でパターニングされたインプリント樹脂層をマスクとして、前記マスク用薄膜に対するドライエッチングを行い、マイクロレンズ面の配列パターンに対応する開口配列パターンを穿孔する工程である。
【００３０】
ステップＳ５では「ウエットエッチング工程」が行われる。
【００３１】
「ウエットエッチング工程」は、ステップＳ４で開口配列パターンを穿孔されたマスク用薄膜をマスクとして、前記基板にウエットエッチングを行い、マイクロレンズ面のアレイ配列を形成する工程である。
【００３２】
ステップＳ６では「除去工程」が行われる。
【００３３】
「除去工程」は、ステップＳ５のウエットエッチング工程後の残存物を除去する工程である。
【００３４】
以下、図２を参照して上記各工程を説明する。  
図２（ａ）において、符号１０は「基板」を示す。説明中の例では、この基板１０の図で上側の面に「凹曲面によるマイクロレンズ面のアレイ配列」が形成される。
【００３５】
基板１０は、透明な材質で、前記ステップＳ５の「ウエットエッチング工程」によるウエットエッチングが可能なものが用いられる。
【００３６】
基板１０の材質の１例として「石英」を例として挙げる。以下、基板１０を石英による基板として説明し、石英基板１０と称する。
【００３７】
図２（ｂ）は、石英基板１０の「凹曲面によるマイクロレンズ面のアレイ配列」が形成される面にマスク用薄膜１２を形成した状態、即ち「マスク用薄膜形成工程」後の状態を示している。
【００３８】
マスク用薄膜１２は、ステップＳ５で実施される「ウエットエッチング工程」の際に、エッチング液に浸食されず、なおかつ、ステップＳ４で行われる「パターン穿孔工程」でドライエッチングされるという条件を満足する材料で形成される。
【００３９】
石英基板１０に対してウエットエッチングを行う場合には、エッチング液としては「フッ酸系」のものが一般的であり、その場合、マスク用薄膜の材料としては、フッ酸系のエッチング液に対する耐性を持つ材料、具体的には、たとえば、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ａｕ等の金属、ポリシリコンや窒化シリコン等を好適に用いることができる。
【００４０】
図２（ｃ）は、ステップＳ２の「インプリント樹脂層形成工程」後の状態を示し、マスク用薄膜１２の上にインプリント樹脂層１４が形成されている。
【００４１】
インプリント樹脂は、公知の各種のものを適宜用いることができる。
【００４２】
インプリント樹脂層１４は、ステップＳ４の「パターン穿孔工程」がドライエッチングにより行われる際、ドライエッチングに対するマスクとして機能しなければならない。
【００４３】
従って、ドライエッチングに対して耐性を持つ材料が選択される。
【００４４】
インプリント樹脂の１例として「光硬化性」もしくは「熱硬化性」のものを液状体で用い、スピンコート等の方法で、適宜の厚さを持った樹脂層に形成することができる。
【００４５】
図２（ｄ）〜（ｆ）は「パターニング工程」を説明するための図であって、符号１６はインプリント型を示している。
【００４６】
インプリント型１６は、図２（ｄ）に示すように、板状の基板部１６Ａの片面に、微小な突起１６Ｂの配列が形成されている。
【００４７】
突起１６Ｂの配列である「突起配列」は、マイクロレンズ面の配列パターンに対応する配列である。
【００４８】
図２（ｅ）に示すように、インプリント型１６の突起１６Ｂの配列を、インプリント樹脂層１４に押圧して、突起１６Ｂをインプリント層１４の層内に侵入させる。
【００４９】
このとき、図の如く、突起１６Ｂの先端部がマスク用薄膜１２に届くようにする。
【００５０】
その後、インプリント樹脂層１４を光もしくは熱の作用により硬化させて、インプリント型１６を「型抜き」する。必要とあれば、インプリント型１６に「離型剤」等を塗布して、型抜きを容易に行い得るようにする。
【００５１】
図２（ｆ）は、型抜き後の状態を示している。以上が「パターニング工程」である。
【００５２】
上記の如く、パターニング工程で、インプリント型１６を、インプリント樹脂層１４に押圧する際、突起１６Ｂの先端部がマスク用薄膜１２に届く。
【００５３】
従って、型抜き後、突起１６Ｂによりインプリント樹脂層１４に開けられた穴の底に、マスク用薄膜１２の表面が「剥き出し」になっている。
【００５４】
図２（ｆ）において、インプラント型１６によりパターニングされたインプラント樹脂層を符号１４Ａで示している。
【００５５】
パターニング工程に続き、パターニングされたインプリント樹脂層１４Ａをマスクとして、前記「剥き出しになったマスク用薄膜」の部分に対してドライエッチングを行う。
【００５６】
このドライエッチングにより、上記「剥き出しになったマスク用薄膜部分」が除去されて、孔が「開口」として形成される。開口の配列パターンは、突起１６Ｂの突起配列に従っている。
【００５７】
従って、ドライエッチングにより、突起配列に合致する「開口の配列」が開口配列パターンとして穿孔される。
【００５８】
以上が「パターン穿孔工程」である。
【００５９】
続いて、「ウエットエッチング工程」を行い、開口配列パターンを穿孔されたマスク用薄膜をマスクとして、石英基板１０にフッ酸系のエッチング液を用いてウエットエッチングを行い、マイクロレンズ面のアレイ配列を形成する。
【００６０】
図２（ｇ）は、ウエットエッチング工程後の状態を示している。
【００６１】
この図において、符号１２Ａにより「開口配列パターンを穿孔されたマスク用薄膜」を示している。
【００６２】
ウエットエッチング工程を行うと、エッチング液は、マスク用薄膜１２Ａに穿孔された開口配列パターンの各開口を通して、石英基板１０をウエットエッチングする。
【００６３】
このウエットエッチング工程により、図２（ｇ）に示すように、凹曲面によるマイクロレンズ面ＭＬのアレイ配列が形成される。
【００６４】
ウエットエッチング工程後に、マスク用薄膜１２Ａやインプリント樹脂層１４Ａの残渣を除去する「除去工程」を行なう。
【００６５】
この「除去工程」後に、図２（ｈ）に示す如く「凹曲面によるマイクロレンズ面ＭＬのアレイ配列面ＭＬＡＳ」が形成されたマイクロレンズアレイ基板ＭＬＡが得られる。
【００６６】
マイクロレンズアレイ基板における「マイクロレンズ面のアレイ配列」は、１次元的もしくは２次元的であり、この発明の製造方法では、１次元的な配列も２次元的な配列も可能である。
【００６７】
図３（ａ）は、マイクロレンズ面ＭＬの２次元的な配列の１例として、稠密配列を示している。個々のマイクロレンズ面ＭＬは円形状で、レンズ面形状としては「凹曲面」である。
【００６８】
図３（ｂ）は、インプリント型に形成された突起ＩＰの配列を示す。
【００６９】
突起ＩＰの２次元配列は、マイクロレンズ面ＭＬの２次元配列と整合的に対応し、図のように、形成するべき個々のマイクロレンズ面ＭＬの中心部に対応して１個の突起ＩＰが配列している。
【００７０】
インプリント型の突起ＩＰの形状は、図３（ｂ）の例では「断面円形の円柱状」であるが、突起の形状は、これに限らず、断面多角形（三角形や四角形、ｎ（≧５）の多角形）であることもできる。
【００７１】
即ち、小さい開口を穿孔できればよく、形状は適宜である。
【００７２】
また、突起形状も、円柱状や多角柱形状に限らず、円錐状や、三角錐形状や４角錐形状等の錐体形状でもよい。錐体状の突起にすると、マスク用薄膜に「より小さい開口」を穿孔できる。
【００７３】
上記の如くして製造されたマイクロレンズアレイ基板は、形成された凹曲面によるマイクロレンズ面に整合的に嵌りあってマイクロレンズ面となる凸曲面のアレイ配列を持つ別基板と一体化して「マイクロレンズアレイ」を構成することができる。
【００７４】
このようなマイクロレンズアレイは、液晶プロジェクタにおける液晶パネルと組み合わせて用いることができるが、勿論、このような用途に限定されるものではない。
【００７５】
なお、ウエットエッチング工程で形成されるマイクロレンズ面の「凹曲面」は「連続した凹曲面」である。
【００７６】
「凹曲面の面形状」は、マスク用薄膜の材料や厚さ、開口の大きさや形状（円形、楕円形、正方形、長方形、多角形等）の選択により、また、ウエットエッチングの条件（エッチング液の濃度等）を調整することにより、球面や回転楕円面等、種々の面形状を実現することが可能である。
【００７７】
以上のように、この発明によれば、以下の如き「マイクロレンズアレイ基板」の製造方法を実現できる。
【００７８】
［１］
凹曲面によるマイクロレンズ面ＭＬがアレイ配列したマイクロレンズアレイ基板ＭＬＡの製造方法であって、ウエットエッチング可能な基板１０のマイクロレンズ面のアレイ配列を形成する形成面に、ドライエッチング可能な材料によるマスク用薄膜１２を形成するマスク用薄膜形成工程Ｓ１と、形成されたマスク用薄膜１２の上にインプリント樹脂層１４を、インプリント樹脂により形成するインプリント樹脂層形成工程Ｓ２と、形成されたインプリント樹脂層１４を、前記マイクロレンズ面ＭＬの配列パターンに対応する突起配列を持つインプリント型１６によりパターニングするパターニング工程Ｓ３と、パターニングされた前記インプリント樹脂層１４Ａをマスクとして、前記マスク用薄膜１２に対するドライエッチングを行い、前記マイクロレンズ面ＭＬの配列パターンに対応する開口配列パターンを穿孔するパターン穿孔工程Ｓ４と、開口配列パターンを穿孔されたマスク用薄膜１２Ａをマスクとして、前記基板１０にウエットエッチングを行い、マイクロレンズ面ＭＬのアレイ配列ＭＬＡＳを形成するウエットエッチング工程Ｓ５と、該ウエットエッチング工程後の残存物を除去する除去工程Ｓ６と、を有する、マイクロレンズアレイ基板ＭＬＡの製造方法。
【００７９】
［２］
［１］記載のマイクロレンズアレイ基板の製造方法において、基板として石英基板１０を用い、フッ酸系のエッチング液に対して耐性を有する材料によりマスク用薄膜１２を形成し、前記フッ酸系のエッチング液によりウエットエッチング工程を行うマイクロレンズアレイ基板の製造方法。
【００８０】
［３］
［２］記載のマイクロレンズアレイ基板の製造方法において、マスク用薄膜の材料として、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ａｕ、窒化シリコン、ポリシリコンを用いるマイクロレンズアレイ基板の製造方法。
【００８１】
以上、発明の好ましい実施の形態について説明したが、この発明は上述した特定の実施形態に限定されるものではなく、上述の説明で特に限定していない限り、特許請求の範囲に記載された発明の趣旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。  
この発明の実施の形態に記載された効果は、発明から生じる好適な効果を列挙したに過ぎず、発明による効果は「実施の形態に記載されたもの」に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００８２】
１０        基板（石英基板）  
１２        マスク用薄膜  
１４        インプリント樹脂層  
１６        インプリント型  
１６Ｂ      インプリント型の基板部
１６Ａ      インプリント型に形成された突起  
１２Ａ      パターン穿孔後のマスク用基板  
１４Ａ      パターニング工程後のインプリント樹脂層  
【先行技術文献】
【特許文献】
【００８３】
【特許文献１】特許第４１９３２６５号公報
【特許文献２】特開２０１０-１３３３７号公報
【図１】
2016109815.tif 000003
【図２】
2016109815.tif 000004
【図３】
2016109815.tif 000005