(57)【要約】【課題】基板の表面状態が親水性、撥水性、いずれの性質を示す場合においても、水系電着液を用いて電着法によりマイクロ構造体を基板上に直接的に製造することのできる方法を提供する。【解決手段】放射線照射により水溶性を示す絶縁性樹脂を基板上に塗布して絶縁レジスト層を形成する絶縁レジスト層形成工程、マイクロ構造体の形状および配列に対応させて、前記絶縁レジスト層上のマイクロ構造体を形成する位置に、放射線を照射する放射線照射工程、絶縁レジスト層を水溶液に浸すことにより放射線照射部を溶解および除去させる溶解工程、溶解工程後の絶縁レジスト層を電着液に浸して、２８℃以下の電着液温度で、電着法により溶解除去部に樹脂層を形成させる電着工程、および前記樹脂層を軟化させて所定形状のマイクロ構造体を形成する成形工程、を含むことを特徴とするマイクロ構造体の製造方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
撥水性を示す基板上に形成されてなるマイクロ構造体。
【請求項２】
基板が、シリコン半導体基板である、請求項１に記載のマイクロ構造体。
【請求項３】
基板が、シリコン半導体の表面に絶縁保護層および導電層を順次、有してなる基板である、請求項１に記載のマイクロ構造体。
【請求項４】
基板が、少なくともマイクロ構造体側の表面において、水の接触角６０度以上の撥水性を示す、請求項１〜３のいずれかに記載のマイクロ構造体。
【請求項５】
マイクロ構造体が、アニオン性樹脂またはカチオン性樹脂を含む、請求項１〜４のいずれかに記載のマイクロ構造体。
【請求項６】
さらに熱硬化性樹脂または光硬化性樹脂を含む、請求項５に記載のマイクロ構造体。
【請求項７】
さらに着色剤を含む、請求項５または請求項６に記載のマイクロ構造体。
【請求項８】
マイクロ構造体が、マイクロレンズである、請求項１〜７のいずれかに記載のマイクロ構造体。
【請求項９】
マイクロ構造体が、マイクロレンズアレイである、請求項１〜７のいずれかに記載のマイクロ構造体。
【請求項１０】
マイクロ構造体が、フルカラーマイクロレンズアレイである、請求項１〜７のいずれかに記載のマイクロ構造体。
【請求項１１】
放射線照射により水溶性を示す絶縁性樹脂を基板上に塗布して絶縁レジスト層を形成する絶縁レジスト層形成工程、
マイクロ構造体の形状および配列に対応させて、前記絶縁レジスト層上のマイクロ構造体を形成する位置に、放射線を照射する放射線照射工程、
絶縁レジスト層を水溶液に浸すことにより放射線照射部を溶解および除去させる溶解工程、
溶解工程後の絶縁レジスト層を電着液に浸し、２８℃以下の電着液温度で、電着法により溶解除去部内に樹脂層を形成させる電着工程、および
前記樹脂層を軟化させて所定形状のマイクロ構造体を形成する成形工程、
を含むことを特徴とするマイクロ構造体の製造方法。
【請求項１２】
基板が、シリコン半導体基板である、請求項１１に記載のマイクロ構造体の製造方法。
【請求項１３】
基板が、シリコン半導体の表面に絶縁保護層および導電層を順次、有してなる基板である、請求項１１に記載のマイクロ構造体の製造方法。
【請求項１４】
基板が、少なくとも絶縁レジスト層側の表面において、水の接触角６０度以上の撥水性を示す、請求項１１〜１３のいずれかに記載のマイクロ構造体の製造方法。
【請求項１５】
放射線照射により水溶性を示す絶縁性樹脂が、感光性樹脂である、請求項１１〜１４のいずれかに記載のマイクロ構造体の製造方法。
【請求項１６】
絶縁レジスト層の膜厚が０．０１〜１００μｍである、請求項１１〜１５のいずれかに記載のマイクロ構造体の製造方法。
【請求項１７】
溶解工程における水溶液は、第四級アンモニウム塩類、アルコール類、グリコール類、グリコールエーテル類、ケトン類、又は非プロトン性極性溶媒のうち１種類以上が０．５〜５０重量％含まれる、請求項１１〜１６のいずれかに記載のマイクロ構造体の製造方法。
【請求項１８】
電着液が、水系溶媒中にアニオン性樹脂またはカチオン性樹脂を含む、請求項１１〜１７のいずれかに記載のマイクロ構造体の製造方法。
【請求項１９】
さらに熱硬化性樹脂または光硬化性樹脂を含む、請求項１８に記載のマイクロ構造体の製造方法。
【請求項２０】
さらに着色剤を含む、請求項１８または請求項１９に記載のマイクロ構造体の製造方法。
【請求項２１】
マイクロ構造体が、マイクロレンズである、請求項１１〜２０のいずれかに記載のマイクロ構造体の製造方法。
【請求項２２】
マイクロ構造体が、マイクロレンズアレイである、請求項１１〜２０のいずれかに記載のマイクロ構造体の製造方法。
【請求項２３】
マイクロ構造体が、フルカラーマイクロレンズアレイである、請求項１１〜２０のいずれかに記載のマイクロ構造体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はマイクロ構造体、特にマイクロレンズ、中でもマイクロレンズアレイ、およびその製造方法に関する。本発明のマイクロ構造体とは、縦、横、高さのいずれかの寸法が１ｍｍ未満の構造体である。また、単一のものだけでなく複数のマイクロ構造体がアレイ状に配列したものも含む。
【背景技術】
【０００２】
マイクロ構造体の具体的な例としては、ＣＣＤ（電荷結合素子）、ＣＭＯＳ（相補性金属酸化膜半導体）等の受光素子（光電変換素子）に設けられた集光用のマイクロレンズがある。集光用のマイクロレンズは入射光を効率よく受光部へ導く役割を担う。
【０００３】
紙幣や身分証等の偽造防止に用いるセキュリティリボンにもマイクロレンズが用いられている。例えば、米国の１００ドル札のセキュリティリボンには、およそ１００万個のレンズからなるマイクロレンズアレイが使われており、これにより図柄が浮き上がって見えるため、真贋の識別が容易にできる。マイクロレンズアレイの製造には高い技術力を必要とすることから、偽造そのものを抑止する効果もある。
【０００４】
マイクロレンズの製造方法の１つとして、フォトリソグラフィ法を用いる方法がある（例えば、特許文献１）。この方法は、基板上に感光性樹脂を塗布した後、フォトマスクを通して露光、現像することで、微細構造が二次元的に配列したパターンを形成し、その後、加熱により樹脂を軟化させてマイクロレンズを得る方法である。
【０００５】
特許文献１のようなフォトリソグラフィ法では、形成されるマイクロレンズは無色透明であり、カラー受光素子に用いる場合には、マイクロレンズと受光部との間に別途、厚みが1-300μｍのカラーフィルターを設ける必要がある。そのため、受光部とレンズとの間に距離が生じ、斜めから入射した光が遮られ、集光効率が悪くなる。さらには、現像工程を必要とするなど工程が複雑でコスト高になるという問題を有する。
【０００６】
また、別の方法として、電着法を用いる方法がある。電着法によりマイクロレンズを製造する方法としては、例えば、基板上に直接的に樹脂を析出させることが考えられる。この方法では、放射線照射により水溶性を生じる絶縁性のレジストを基板上に塗布し、マイクロレンズを形成する位置に放射線を照射した後に、水溶液に浸すことにより放射線照射部を溶解および除去させる。その後、電着液に浸して、電着法により、溶解除去部内で露出した基板上に直接的に樹脂を析出させる。この方法においては、基板表面が親水性を示す場合では、その上にマイクロレンズを形成することができるが、シリコンウエハ等撥水性を有する基板を用いる場合では、露出した基板表面により電着液がはじかれてしまうため、マイクロレンズを十分に形成するのは困難であった。シリコンウエハが撥水性を示す原因の一つとして、表面の汚染、すなわち有機物の付着が挙げられる。アルカリ性溶液を用いて表面をエッチングしたり、過酸化水素水と硫酸の混合液により表面に付着した有機物を除去すれば、シリコンウエハの表面は親水性を示すようになる。しかしながら、効果は一時的であり、レジスト層形成時に親水性が失われ、基板表面は撥水性を示すようになる。
【０００７】
そこで、電着法による上記マイクロレンズの製造方法において、放射線照射部を溶解させることなく、膨潤させた後、電着液に浸して、電着法により、膨潤部に樹脂層を析出させる技術が提案されている（特許文献２）。このような技術によれば、基板の表面が撥水性を示す場合においても、その上に膨潤部が存在するので、水系電着液を用いてもはじかれることなく、電着法によりマイクロレンズを製造することができる。しかしながら、上記技術において、得られたマイクロレンズには、基板との間に、樹脂を析出させるための膨潤層が存在するため、集光効率が十分ではなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開昭５３−７４３９５号公報
【特許文献２】特開２０１３−１３２７０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、基板の表面が撥水性を示す場合であっても、基板との間に、樹脂析出用の膨潤層等の中間層なしに製造されたマイクロ構造体を提供するものである。
【００１０】
本発明は、電着法によりマイクロ構造体を製造する方法を提供するものであって、基板の表面状態が親水性、撥水性、いずれの性質を示す場合においても、水系電着液を用いて電着法によりマイクロ構造体を基板上に直接的に製造することのできる方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
すなわち、本発明は、撥水性を示す基板上に形成されるマイクロ構造体に関する。
【００１２】
本発明はまた、
放射線照射により水溶性を示す絶縁性樹脂を基板上に塗布して絶縁レジスト層を形成する絶縁レジスト層形成工程、
マイクロ構造体の形状および配列に対応させて、前記絶縁レジスト層上のマイクロ構造体を形成する位置に、放射線を照射する放射線照射工程、
絶縁レジスト層を水溶液に浸すことにより放射線照射部を溶解および除去させる溶解工程、
溶解工程後の絶縁レジスト層を電着液に浸し、２８℃以下の電着液温度で、電着法により溶解除去部内に樹脂層を形成させる電着工程、および前記樹脂層を軟化させて所定形状のマイクロ構造体を形成する成形工程、
を含むことを特徴とするマイクロ構造体の製造方法を提供するものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のマイクロ構造体は、基板の表面が撥水性を示す場合においても、基板との間に、樹脂を析出させるための膨潤層を有さないため、マイクロ構造体−基板間の光透過の際に、膨潤層による光の損失が起こらない。このため、本発明のマイクロ構造体をマイクロレンズまたはマイクロレンズアレイとして使用する場合において、十分な集光効率が達成される。
本発明の製造方法によれば、シリコンウエハ等の撥水性を有する基板上においても、親水性を有する基板上においても、電着法により、マイクロ構造体を直接的に形成できる。
また、異なる色に着色された複数のマイクロ構造体を基板上に配列させることができ、例えばフルカラーマイクロレンズアレイを製造することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１ａ】本発明の製造法によるフルカラーマイクロレンズアレイの製造工程を示す図。
【図１ｂ】本発明の製造法によるフルカラーマイクロレンズアレイの製造工程を示す図。
【図１ｃ】本発明の製造法によるフルカラーマイクロレンズアレイの製造工程を示す図。
【図１ｄ】本発明の製造法によるフルカラーマイクロレンズアレイの製造工程を示す図。
【図１ｅ】本発明の製造法によるフルカラーマイクロレンズアレイの製造工程を示す図。
【図１ｆ】本発明の製造法によるフルカラーマイクロレンズアレイの製造工程を示す図。
【図１ｇ】本発明の製造法によるフルカラーマイクロレンズアレイの製造工程を示す図。
【図１ｈ】本発明の製造法によるフルカラーマイクロレンズアレイの製造工程を示す図。
【図１ｉ】本発明の製造法によるフルカラーマイクロレンズアレイの製造工程を示す図。
【図１ｊ】本発明の製造法によるフルカラーマイクロレンズアレイの製造工程を示す図。
【図１ｋ】本発明の製造法によるフルカラーマイクロレンズアレイの製造工程を示す図。
【図１ｌ】本発明の製造法によるフルカラーマイクロレンズアレイの製造工程を示す図。
【図１ｍ】本発明の製造法によるフルカラーマイクロレンズアレイの製造工程を示す図。
【図２】本発明の製造法を用いて製造できるＣＣＤの一例の一部拡大断面を示す図。
【図３】本発明の製造法を用いて製造できるＣＭＯＳの一例の一部拡大断面を示す図。
【図４】実施例１で製造した赤色マイクロレンズアレイの光学顕微鏡写真。
【図５】実施例１で製造した赤色マイクロレンズアレイのＳＥＭ写真。
【図６】実施例２で製造した緑色マイクロレンズアレイの光学顕微鏡写真。
【図７】実施例２で製造した緑色マイクロレンズアレイのＳＥＭ写真。
【図８】実施例３で製造した青色マイクロレンズアレイの光学顕微鏡写真。
【図９】実施例３で製造した青色マイクロレンズアレイのＳＥＭ写真。
【図１０】実施例４で製造したフルカラーマイクロレンズアレイの光学顕微鏡写真。
【図１１】実施例５で行ったマイクロレンズアレイの実装評価の方法を説明するための概略斜視図。
【図１２】実施例５で製造したＣＣＤセンサーチップ上の赤色マイクロレンズアレイの光学顕微鏡写真。
【図１３】実施例５において本発明の製造法により製造されたマイクロレンズアレイを組み込んだＣＣＤカメラモジュールによるディスプレー上の表示画像。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明のマイクロ構造体は基板上に直接的に形成されている。以下、本発明のマイクロ構造体を製造することができるマイクロ構造体の製造方法について詳しく説明する。
【００１６】
本発明の製造方法においては、まず、放射線照射により水溶性を示す絶縁性樹脂を基板上に塗布して絶縁レジスト層を形成する。本発明においてはこの工程を「絶縁レジスト層形成工程」という。
【００１７】
基板は、導電性、半導体性を有するものであればよく、例えば、金属、導電性樹脂、表面にＩＴＯ等の導電膜が形成されたガラスやシート樹脂、シリコン半導体基板、ガリウム半導体基板、II−VI族半導体基板、III−V属半導体基板、ＳｉＣ等のIV族化合物半導体基板、I−III−VI２族化合物半導体基板等を例示できる。このような基板としては、例えば、ＣＣＤおよびＣＭＯＳなどの受光素子において使用されている、いわゆるフォトダイオード）を使用することができる。半導体性とは、電気抵抗率が０．００１Ωｃｍから１０００Ωｃｍ程度を有する物の性質をいう。導電性は、半導電性より低い電気抵抗率を有することを意味している。本発明に使用する基板は、表面抵抗が１０００Ω／□以下、好ましくは５０Ω／□以下程度のものであれば使用することができる。
【００１８】
本発明の製造方法は、撥水性を示す基板であっても、親水性を示す基板であっても、その表面上に直接的にマイクロ構造体を十分に製造できる。本発明においては、撥水性を示す基板に直接的にマイクロ構造体を製造することが好ましい。マイクロ構造体は、従来の技術では、撥水性表面に直接、十分に形成できないためである。
【００１９】
撥水性を示す基板とは、マイクロ構造体を作製する基板の表面が撥水性を有する基板という意味である。
【００２０】
本明細書中、撥水性とは、基板表面上に蒸留水の水滴（２５℃）を載せた際に、その接触角が６０度以上となることをいう。親水性は、撥水性より低い接触角となることを意味している。本発明においては、接触角が７０度以上、特に８０度以上の撥水性基板表面に対して特に有効である。従来の技術では、撥水性が高くなるほど、そのような撥水性表面に対して、電着法により、マイクロ構造体を直接的に形成することは困難になるが、本発明においては、そのような撥水性表面に対してもマイクロ構造体を直接的かつ容易に形成できるためである。本発明において撥水性を示す接触角の上限値は特に限定されるものではないが、当該接触角は通常は１７９度以下、特に１２０度以下である。
【００２１】
接触角は、JIS R ３２５７１９９９に記載された方法を基に、自動固体表面エナジー解析装置CA-VE型、協和界面科学社製により任意の１０点で測定された値の平均値を用いている。
【００２２】
撥水性を示す基板として、例えば、シリコンウエハ、ポリシリコン等のシリコン半導体基板等が例示できる。また後述する導電層（例えば、ＩＴＯ膜）も通常、撥水性表面を提供するものである。
【００２３】
シリコンウエハが撥水性を示す原因の一つとして、表面の汚染、すなわち有機物の付着が挙げられる。アルカリ性溶液を用いて表面をエッチングしたり、過酸化水素水と硫酸の混合液により表面に付着した有機物を除去すれば、シリコンウエハの表面は親水性を示すようになる。しかしながら、効果は一時的であり、絶縁レジスト層形成時に親水性が失われ、基板表面は撥水性を示すようになる。
【００２４】
撥水性を示す基板は、撥水性を示す限り、絶縁膜が形成されていてもよい。絶縁膜の例としてシリコンウエハ表面に形成された酸化膜や、アルミニウムの陽極酸化被膜等がある。
【００２５】
基板は、その表面に絶縁保護層および導電層などの機能層を有していてもよい。特に、シリコン半導体は、その表面に絶縁保護層および導電層を順次、有していてもよい。基板は、マイクロ構造体が直接的に形成される表面を提供する板という概念で使用される。従って、基板が絶縁保護層および導電層などの機能層を順次、有する場合には、これらの機能層を包含して基板と呼ぶものとする。
【００２６】
絶縁保護層は、後述のように電極、遮光膜、配線等の電子部材を含む場合に、当該電子部材を保護する目的で形成されるものである。絶縁保護層としては、窒化ケイ素膜、二酸化ケイ素膜等を例示できる。絶縁とは、電気抵抗率が概ね１ＭΩｃｍ以上の絶縁性を示すという意味である。絶縁保護層は、スパッタリング法、CVD法等の公知の方法により形成することができる。絶縁保護層の膜厚は通常、１０〜１００００ｎｍであり、好ましくは１００〜１０００ｎｍである。膜厚は、p-１６+；KLA-Tencor社製により測定された値を用いている。
【００２７】
導電層としては、ITO膜、IZO膜、ZnO-Al膜、IGZO膜等を例示できる。導電とは、上記した導電性を示すという意味である。導電層は、スパッタリング法、スプレー熱分解法、CVD法、電子ビーム蒸着法等の公知の方法により形成することができる。導電層の膜厚は通常、１０〜１００００ｎｍであり、好ましくは１００〜１０００ｎｍである。膜厚は、絶縁保護層と同様の方法により測定された値を用いている。
【００２８】
絶縁レジスト層を構成する絶縁性樹脂は、放射線照射により水溶性を示す樹脂であって、塗布により基板上に樹脂層（膜）が形成できるものを使用するようにする。
【００２９】
絶縁レジスト層はいわゆるポジ型のフォトレジスト層である。絶縁レジスト層を構成する絶縁性樹脂の例としては、例えば、アクリル系、ノボラック系、ポリイミド系等の感光性樹脂等がある。ここで例示した樹脂は本来絶縁性である。
【００３０】
本発明で使用する絶縁性樹脂は、放射線照射により分解反応を起こし、親水性が生じ、水溶性を示すようになる。例えば、絶縁性樹脂としてノボラック型フェノール樹脂にナフトキノンジアジド誘導体を含有したものを用いる場合では、カルボン酸等の親水基を生じる。また例えば、絶縁性樹脂として化学増幅型のフォトレジストを用いる場合では、水酸基等の親水基を生じる。放射線は、樹脂の分解反応を起こすものであれば特に限定されず、紫外線、可視光線、ガンマ線、エックス線、電子線、アルファ線、ベータ線等であってよい。
【００３１】
水溶性については、次の方法により目視にて確認できる。絶縁性樹脂層を設けた基板の当該樹脂層全体を放射線照射した後、水に浸漬させる。水から取り出して基板を観察すると、絶縁性樹脂層が消失していることがわかる。絶縁性樹脂層の分解反応物が水に溶解および拡散することで、結果として当該樹脂層が除去されるからである。
【００３２】
絶縁性樹脂の基板上への塗布は、湿式成膜法により行う。樹脂を適当な溶媒に溶解あるいは分散させた溶液を使用し、スピンコート法、スプレーコート法、ディップコート法、バーコート法、その他一般に知られている成膜方法を使用すればよい。溶媒としては絶縁性樹脂を溶解または分散させることができ、かつ基板に対する濡れ性に優れたものであれば特に限定する必要はない。具体的には、ペグミア、アセトン、トルエン、キシレン、クロロホルム等の有機溶媒が使用できる。
【００３３】
絶縁レジスト層の膜厚は、０．０１〜１００μｍ、好ましくは０．１〜１０．０μｍ、より好ましくは０．１〜１．０μｍである。膜厚は、膜の一部をはがして基板を露出させ、表面形状測定装置（Ｐ-１６＋;ＫＬＡ  Ｔｅｎｃｏｒ社製）により、基板と絶縁レジスト層との段差を測定することで求めた値（平均値）である。絶縁レジスト層の膜厚が薄すぎる場合は、絶縁性が不十分なため、後記する電着工程において放射線未照射部においても樹脂が析出する問題が生じる。すなわち、所望のマイクロ構造体が得られない。絶縁レジスト層の膜厚が厚すぎると後記する放射線照射工程において放射線照射により絶縁レジスト層を分解反応させる際に、高強度の放射線または長時間の放射線照射が必要となる上、後記する溶解工程において、絶縁レジスト層の放射線照射部が溶解するのに著しく長い時間を要する問題が生じる。
【００３４】
絶縁レジスト層を形成した後、マイクロ構造体の形状および配列に対応させて、前記絶縁レジスト層上のマイクロ構造体を形成する位置に、放射線を照射する。本発明においてはこの工程を「放射線照射工程」という。
【００３５】
マイクロ構造体は、縦、横、高さのいずれかの寸法が１ｍｍ未満の構造体である。また、単一のものだけでなく複数のマイクロ構造体がアレイ状に配列したものも含む概念で使用されている。具体的には、マイクロレンズ、マイクロレンズアレイ、シリンドリカルレンズ、シリンドリカルレンズアレイ等である。これらの構造体は赤、青、緑に着色したマイクロ構造体としても製造可能である。
【００３６】
本発明においては底面が直径（φ）２００〜４μｍ、より小さくは１５０〜４μｍ、よりさらにより小さくは１００〜５μｍの円形状のマイクロレンズ、マイクロレンズアレイを製造することができる。また、底面が一辺２００〜４μｍ、より小さくは１５０〜４μｍ、さらにより小さくは１００〜５μｍの正方形のマイクロレンズ、マイクロレンズアレイを製造することもできる。また、幅が、２００〜４μｍ、より小さくは１５０〜４μｍ、さらにより小さくは１００〜５μｍのシリンドリカルレンズを製造することもできる。
【００３７】
上記のようなマイクロ構造体の形状、詳しくはマイクロレンズ構造体の底面の形状、例えば円、楕円、多角形、直線状等、および、配列に対応させて、前記絶縁レジスト層上のマイクロ構造体を形成する位置に、放射線を照射する。例えば、マイクロ構造体の形状、配列に対応して放射線の透過するフォトマスクで絶縁レジスト層を覆い、そのフォトマスクを通して放射線を照射すればよい。
【００３８】
放射線は、上記と同様に樹脂の分解反応を起こすものであれば特に限定されず、紫外線、可視光線、ガンマ線、エックス線、電子線、アルファ線、ベータ線等を使用すればよい。
【００３９】
放射線の照射は、照射した絶縁レジスト層部分が、水溶性を示すようになるような量を照射する。絶縁レジスト層の厚さにもよるが、例えば、絶縁レジスト層が上記膜厚の場合、通常、照射エネルギーに換算して０．０１〜１０Ｊ／ｃｍ２、好ましくは０．０５〜１Ｊ／ｃｍ２程度を照射すればよい。その量が少ないと、分解反応が不十分となり、水溶性が得られず、その量が多いと照射コストの増大を招き、また、フォトマスク開口部面積より大きく溶解してしまう。
【００４０】
放射線照射工程の後、絶縁レジスト層を水溶液に浸すことにより放射線照射部を溶解および除去させて、溶解除去部内で基板を露出させる。水溶液を用いる理由は、水を使用する場合よりも水溶液を用いる場合の方が、溶解がより速やかに進行するからである。また、水溶液の配合を変えることで、溶解速度を適宜調整できるという利点がある。本発明においてはこの工程を「溶解工程」という。
【００４１】
水溶液は、絶縁レジスト層の放射線照射部のみを溶解させることができれば特に限定されない。好ましい水溶液は、第四級アンモニウム塩類、アルコール類、グリコール類、グリコールエーテル類、ケトン類、又は非プロトン性極性溶媒のうち１種類以上が０．５〜５０重量％、好ましくは０．５〜３０重量％、より好ましくは１〜１５重量％含まれる、水を主成分とする溶液である。第四級アンモニウム塩類としては、水酸化テトラメチルアンモニウム、水酸化テトラエチルアンモニウム、水酸化テトラブチルアンモニウム等が、アルコール類としては、メタノール、エタノール、イソプロパノール等が、グリコール類としては、エチレングリコール、プロレングリコール、ジエチレングリコール等が、グリコールエーテル類としては、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル等が、ケトン類としては、アセトン、メチルエチルケトン等が、非プロトン性極性溶媒としては、ジメチルホルムアミド、アセトニトリル等が使用できる。上記組成を有する水溶液は、絶縁レジスト層の放射線照射部のみをより一層、選択的に溶解させる機能を有しており、絶縁レジスト層の放射線未照射部に対しては何ら影響を与えない。より好ましい水溶液は、製造コストを考慮して、第四級アンモニウム類、特に水酸化テトラメチルアンモニウム、水酸化テトラエチルアンモニウムまたはそれらの混合物である。水溶液の濃度が０．５重量％未満の場合は、絶縁レジスト層の放射線照射部が溶解するのに著しく長い時間を要する。水溶液の濃度が５０重量％を超える場合は、絶縁レジスト層の放射線未照射部においても一部または全部が溶解し、絶縁レジスト層が薄くなったり、消失するなどの不具合が生じる。また、これら水溶液に界面活性剤を加えて使用することは構わない。
【００４２】
溶解工程においては、絶縁レジスト層の放射線照射部がその厚さ方向全体に溶解し終える時間程度浸漬すればよい。絶縁レジスト層の膜厚、水溶液の濃度にもよるが、溶解は速やかに進行し、１〜６００秒、好ましくは２０〜１００秒程度、水溶液に浸せば達成できる。最初のうちは、放射線照射部における色合い（干渉色）が急激に変化し、次いで、分解反応物が溶解し、水溶液中に拡散されるが、徐々に拡散の度合いが小さくなっていく。このような状態になれば、水溶液から基板を取り出せばよい。放射線未照射部においても色合い（干渉色）の変化が観察される場合は、絶縁レジスト層が溶解しているので、水溶液の濃度が高すぎると判断する。水溶液で、溶解を行った後、純水で洗浄する。
【００４３】
溶解工程後、絶縁レジスト層中の放射線照射部を溶解させた状態で絶縁レジスト層を、電着液に浸して、電着法により溶解除去部内の露出基板上に直接的に樹脂層を形成させる。本発明においてはこの工程を「電着工程」という。
【００４４】
電着工程の間、本発明においては、電着液の温度を２８℃以下、特に０〜２８℃、好ましくは５〜２８℃、より好ましくは１０〜２６℃の低温に保持する。これにより、撥水性を示す基板上にも、電着法により樹脂層を形成させることができる。電着液の温度が、電着工程の間にわたって、上記低温範囲内に保持されると、析出樹脂の粘度低下が防止され、樹脂の比較的低い流動性が維持される。このため、樹脂の再溶解または再分散が防止され、撥水性基板にも樹脂層が十分に形成されるものと考えられる。電着液の温度が、電着工程開始時において、たとえ上記範囲内であっても、電着工程中に上記範囲の上限値を超えると、析出樹脂の粘度が低下し、樹脂の流動性が高くなる。その結果、樹脂の再溶解または再分散が生じるため、少なくとも撥水性基板には樹脂層が十分に形成されない。電着液の温度が、電着工程開始時から、上記範囲の上限値を超えると、析出樹脂の粘度が低すぎるため、撥水性基板にはやはり樹脂層が十分に形成されない。
【００４５】
電着液の温度の下限値は、電着液が液状を有する限り、特に限定されるものではない。
【００４６】
電着液は、水系溶媒中にイオン性樹脂を含ませたもの、例えばコロイド状に分散させたものである。
【００４７】
電着液に用いられる水系溶媒は、水を主溶媒として、イソプロピルアルコール、ノルマルブタノール、イソブタノール等のアルコール類、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノターシャリーブチルエーテル等のセロソルブ類、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル等のプロピレングリコールエーテル類、それらの混合物を０．１重量％〜１０重量％含んでいるものである。
【００４８】
電着用イオン性樹脂は、カチオン性、アニオン性のいずれもが使用できる。透明性が高く、化学的安定性、強度の点で優れたものが好ましいが、種類については特に限定されない。例えば、カチオン性樹脂としては、アミノ基含有（メタ）アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ポリブタジエン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂等を単独で、またはこれらの樹脂の任意の組み合わせによる混合物を使用することができる。さらに、上記カチオン性樹脂とブロックイソシアネート化合物等の熱硬化性樹脂を併用すること、または多官能アクリレートやエポキシド化合物等と光重合開始剤を混合した光硬化性樹脂とを併用することが好ましい。この場合、カチオン性樹脂は、それが電着で析出したとき、熱可塑性樹脂である事が好ましく、係る観点からは（メタ）アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂及びそれらと熱硬化性樹脂を併用したものが適しており、それらの中でもアミノ基含有（メタ）アクリル樹脂とブロックイソシアネート化合物の混合物が好ましい。
【００４９】
また、アニオン性樹脂としては、（メタ）アクリル酸系樹脂、ポリエステル樹脂、マレイン化油樹脂、ポリブタジエン樹脂、エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂等を単独で、またはこれらの樹脂の任意の組み合わせによる混合物を使用することができる。さらに、マイクロ構造体を強固に形成する観点から、上記アニオン性樹脂とメラミン樹脂、フェノール樹脂、ブロックイソシアネート化合物等の熱硬化性樹脂を併用すること、または多官能アクリレートやエポキシド化合物等と光重合開始剤を混合した光硬化性樹脂とを併用することが好ましい。この場合、アニオン性樹脂は、それが電着で析出したとき、熱可塑性樹脂である事が好ましく、係る観点からは（メタ）アクリル酸系樹脂、ポリエステル樹脂、及びそれらと熱硬化性樹脂を併用したもの、それらの中でもアクリル樹脂とメラミン樹脂又はアクリル樹脂とブロックイソシアネート化合物の混合物が好ましい。
【００５０】
電着用イオン性樹脂は、電着析出後の樹脂の流動をより一層、防止し、かつ電着液の分散性をより一層、向上させる観点から、１０,０００〜１００,０００、特に１５,０００〜３０,０００の重量平均分子量を有することが好ましい。重量平均分子量はゲルパーミエーションクロマトグラフ（ＧＰＣ）による測定で、ポリスチレン換算による数値である。
【００５１】
電着液の加熱残分中のイオン性樹脂の含有量は、特に制限されず、通常４０〜９０重量％程度にすればよい。その濃度が高すぎると、水溶性が強くなり、電着後の水洗等で析出樹脂層の再溶解が発生し膜厚が低下し、濃度が低すぎると水分散性が悪くなりコロイド状に分散された樹脂の沈降分離が生じる。さらに熱硬化性樹脂または光硬化性樹脂を併用する場合は、イオン性樹脂に対して、１０〜６０重量％、好ましくは２０〜４０重量％程度使用する。その量が多すぎると、水分散性が悪くなりコロイド状に分散された樹脂が沈降分離する問題が生じ、少なすぎると硬化不足となり強固なマイクロ構造体が得られない問題が生じる。電着液の固形分濃度は、必要に応じて脱イオン水、あるいは水系溶媒を一部含有する脱イオン水で希釈して調整しても構わない。固形分濃度は、樹脂の析出効率と製造コストの低減の観点から、５重量％〜２０重量％が好ましい。
【００５２】
赤色のマイクロ構造体を作製する場合は赤色着色剤を、青色マイクロ構造体を作製する場合は青色着色剤を、緑色マイクロ構造体を作製する場合は緑色着色剤を、電着液中に混合分散させる。着色剤は、その粒子径が小さいものほど好ましく、電着液中に均質に分散し、電着によって析出した樹脂中においても均質に分散するものが望ましい。さらには、耐光性に優れ、所望の光学特性を示すものであれば、無機顔料、有機顔料、染料のいずれもが使用できる。その種類、含有量は、所望の光学特性等により適宜選択するようにすればよい。例えば、特定の波長の光を選択的に透過させ、不要な波長の光をカットする波長選択フィルター機能を併せ持たせたり、赤、青、緑の３色、あるいはシアン、イエロー、マゼンタの３色のマイクロレンズを配列させれば、カラーＣＣＤやＣＭＯＳ等、カラー受光素子用マイクロレンズとして利用できる。本発明の製造方法によれば、レンズ自体を着色でき、別途カラーフィルターを設ける必要がないので、受光素子とレンズとの距離を小さくでき、従来の受光素子と比べて集光率を向上させることができる。
【００５３】
本発明で使用する電着液の溶媒は水系溶媒であるので、有機溶媒を使用する場合と比べて、コスト面で優れている。また、水系溶媒の使用は、環境に対する負荷が小さく、作業環境の観点からも望ましい。
【００５４】
電着工程では、溶解工程を終えた基板と、対極となる金属板を上記電着液に浸し、一定時間、直流電圧を印可すると、イオン性樹脂が基板側へ電気泳動し、熱硬化樹脂、着色剤を含む場合は、それらを含んで、絶縁レジスト層の放射線照射部（溶解除去部）に選択的に付着する。このとき、電極反応によりイオン性樹脂は不溶性となって析出する。なお、イオン性樹脂がカチオン性の場合は基板を陰極に、イオン性樹脂がアニオン性の場合は基板を陽極にする必要がある。
【００５５】
本発明のマイクロ構造体を製造する場合、電着に必要な電圧、時間は、５〜５０Ｖ、１〜９００秒程度である。ただし、マイクロ構造体を得るための最適な電着条件は、使用する材料の種類や、マイクロ構造体の大きさ、形状によって異なる。すなわち、絶縁レジスト層に用いる材料の種類や厚み、基板の表面抵抗、電着液や着色剤の種類、マイクロ構造体の大きさや形状等に応じて、電着条件を適宜設定する必要がある。一般には、マイクロ構造体が小さいほど、必要とする電気エネルギーが少なくてすむ。また、イオン性樹脂の析出に関しては、与えるエネルギー量（クーロン量）が重要である。ある値のエネルギー量（クーロン量）を得ることのできる電圧と時間の組み合わせは幾通りも存在する。しかしながら、電圧と時間の組み合わせは任意に選べるわけではなく、絶縁レジスト層に用いる材料の種類や厚み、基板の表面抵抗、電着液や着色剤の種類、マイクロ構造体の大きさや形状等に応じて、最適な電圧、時間の組み合わせが存在する。
【００５６】
本発明の電着工程は、少ない電気エネルギー、短い時間で所望のマイクロ構造体を構成できる樹脂を析出させることができる。そのため、絶縁レジスト層を上記したようなサブミクロンオーダーの膜厚とすることができ、そのような場合でも基板の撥水の問題を生じさせることなくマイクロ構造体の構成に必要な電着量を析出させることができるものである。
【００５７】
電着工程後、電着工程で形成された樹脂層を軟化させて所定形状のマイクロ構造体を形成する。本発明ではこの工程を「成形工程」という。
【００５８】
軟化は、析出した樹脂のガラス転位点よりも高い温度で行い、好ましくは４０℃より高く、２００℃より低い温度、より好ましくは６０℃より高く、１３０℃より低い温度で行う。
【００５９】
基板面に析出した樹脂は、電着工程直後ではまだレンズ形状を有しておらず、水分等を含んでいるが、樹脂を軟化点以上の温度にまで加熱すると、軟化した樹脂が表面張力の作用で、球面状になる。マイクロ構造体がマイクロレンズの場合、半球状、すなわち凸レンズ状に変形する。マイクロ構造体がシリンドリカルレンズの場合、半シリンドリカル状に変形する。
【００６０】
軟化処理により、樹脂に含まれていた水分等は蒸発により除去される。軟化に付する時間は、適宜設定されるべきもので、軟化させる温度が高いほど短く、軟化させる温度が低いほど長くなる。加熱温度が低すぎる、または加熱時間が短すぎると、樹脂中に水や溶媒が残留したり、目的とする形状が得られない等の問題があり、その温度が高すぎる、またはその時間が長すぎると、樹脂や絶縁レジスト層、着色剤が熱により変質する等の問題が生じる。
【００６１】
析出させた樹脂が熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂を含む場合は、熱可塑性樹脂に対する上記の温度範囲内で、硬化温度より低い温度で軟化工程を行い、ひき続き硬化温度にまで温度を上げ、硬化を行ってもよい。
【００６２】
光硬化性樹脂を含む場合は、軟化工程後に、光を照射して樹脂を硬化させる。
【００６３】
成形工程は、重力の影響も受けるので、マイクロ構造体の形成面を上面にして、基板を静置して行うことが好ましい。また、成形工程は、析出させた樹脂の乾燥工程を兼ねた形態で行ってもよい。
【００６４】
成形工程後は、冷却を行えば、樹脂が冷え固まり、目的とするマイクロ構造体の形状が維持される。
【００６５】
図１ａ〜図１ｍは、赤、青、緑それぞれの色に着色されたマイクロレンズが２次元的に配列したフルカラーマイクロレンズアレイを本発明の方法により製造する方法を示している。
【００６６】
まず、絶縁レジスト層２の形成が、放射線照射により水溶性を示す樹脂を溶解させた溶液を基板１上に塗布して行われる（図１ａ）。
【００６７】
次いで、赤色マイクロ構造体の形状と配列に応じた開口部を有するフォトマスク３で基板２を覆い、放射線を照射する（図１ｂ）。
【００６８】
放射線照射後の基板を水溶液に浸して、放射線照射部４を溶解させ、溶解除去部５を形成する（図１ｃ）。
【００６９】
溶解後、赤色着色剤を含む電着液に基板を浸漬させて、電着法により、赤色着色剤を含む樹脂６を溶解除去部５に析出させる（図１ｄ）。
【００７０】
析出させた赤色樹脂６を加熱成形し、赤色マイクロレンズ７を得る（図１ｅ）。
【００７１】
続いて、青色マイクロ構造体の形状と配列に応じた開口部を有するフォトマスク３で基板を覆い、放射線を照射する（図１ｆ）。ただし、このとき、放射線照射部は赤色マイクロレンズと重ならないようにする。
【００７２】
放射線照射後の基板を水溶液に浸して、放射線照射部４を溶解させ、溶解除去部５を形成する（図１ｇ）。
【００７３】
溶解後、青色着色剤を含む電着液に基板を浸漬させて電着法により、青色着色剤を含む樹脂８を溶解除去部５に析出させる（図１ｈ）。
【００７４】
析出させた青色樹脂８を加熱成形し、青色マイクロレンズ９を得る（図１ｉ）。
【００７５】
さらに続いて、緑色マイクロ構造体の形状と配列に応じた開口部を有するフォトマスク３で基板を覆い、放射線を照射する（図１ｊ）。ただし、このとき、放射線照射部は赤色レンズおよび青色レンズと重ならないようにする。
【００７６】
放射線照射後の基板を水溶液に浸して、放射線照射部４を溶解させ、溶解除去部５を形成する（図１ｋ）。
【００７７】
溶解後、緑色着色剤を含む電着液に基板を浸漬させて電着法により、緑色着色剤を含む樹脂１０を溶解除去部５に析出させる（図１ｌ）。
【００７８】
析出させた緑色樹脂１０を加熱成形し、緑色マイクロレンズ１１を得る（図１ｍ）。
【００７９】
マイクロレンズ形成後、絶縁レジスト層２における放射線未照射部はそのまま残しておいてもよいし、または上記放射線照射工程と同様の方法により放射線を照射した後、上記溶解工程と同様の方法により溶解および除去させてもよい。
【００８０】
本発明のマイクロ構造体の製造方法は、ＣＣＤおよびＣＭＯＳなどの受光素子の製造に応用できる。この場合、フォトダイオード表面に絶縁層および導電層が順次、積層されているものとする。絶縁保護層および導電層はそれぞれ上記した絶縁保護層および導電層と同様のものである。絶縁保護層には通常、電極、遮光膜、配線等の電子部材が埋設されている。
【００８１】
具体的には、例えば、ＣＣＤを製造する場合は、図２に示すように、フォトダイオード２０ａ表面に絶縁保護層３０ａおよび導電層４０ａを順次、有してなる基板１ａを用いる。絶縁保護層３０ａには通常、転送電極３１および遮光膜３２が埋設されている。このような基板１ａに対して、本発明の方法により、マイクロレンズアレイ５０ａを形成することで、ＣＣＤを製造することができる。
【００８２】
また例えば、ＣＭＯＳを製造する場合は、図３に示すように、フォトダイオード２０ｂ表面に絶縁保護層３０ｂおよび導電層４０ｂを順次、有してなる基板１ｂを用いる。絶縁保護層３０ｂには通常、配線３３が埋設されている。このような基板１ｂに対して、本発明の方法により、マイクロレンズアレイ５０ｂを形成することで、ＣＭＯＳを製造することができる。
【００８３】
本発明の製造方法により製造されたマイクロ構造体は、上記した方法により製造されるマイクロ構造体のうち、撥水性を示す基板上に直接、形成される場合に、本発明に特有の構造を有する。マイクロ構造体は、従来の技術では、撥水性表面に直接、十分に形成できないためである。
【実施例】
【００８４】
本発明は下記実施例に限定されるものではなく、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲における種々の変形例、設計変更などをその技術的範囲内に包含するものであることは言うまでもない。
【００８５】
実施例１［赤色マイクロレンズアレイの製造］
（基板の製造）
本実施例では、以下の方法により製造された基板を用いた。
フォトダイオード用半導体材料として利用されている直径１０ｃｍのｐ型のシリコンウエハ（厚み５２５μｍ、電気抵抗率：０．０２Ωｃｍ以下、表面抵抗：  ０．３８Ω／□、表面撥水性：接触角６３度）の片面に、絶縁保護膜として窒化ケイ素膜を厚み３４０ｎｍにてスパッタリング法により成膜した。さらにその上に導電層としてＩＴＯ膜を厚み７５０ｎｍにてスパッタリング法により成膜し、基板を得た。基板におけるＩＴＯ膜表面の純水による接触角（２５℃）は８３度であった。ＩＴＯ膜の電気抵抗率は、１．７６x１０-３Ωｃｍ、表面抵抗は２．３４×１０１Ω／□であった。
【００８６】
（絶縁レジスト層形成工程）
基板を２．０ｃｍ×２．５ｃｍに切り出し、導電層の上に、絶縁レジスト層を形成した。絶縁レジスト層を構成する樹脂としては、ポジ型レジスト溶液AZ５２１４E；AZ社製）を用いた。
詳しくは、ポジ型レジスト溶液を基板の導電層（電気抵抗率２．３４x１０１Ω／□、表面撥水性：接触角８３度）上にスピンコート法により塗布し、乾燥させた。表面形状測定装置（Ｐ−１６＋；ＫＬＡ  Ｔｅｎｃｏｒ社製）を用いてレジスト層の膜厚を測定したところ、１．５μｍであった。
【００８７】
（放射線照射工程）
上記絶縁レジスト層を、開口部が二次元的に配列したフォトマスクで覆い、高圧水銀ランプにより紫外線を照射して露光を行った（波長：３３０ｎｍ、露光時間：１０秒間、露光量：０．１５Ｊ／ｃｍ２）。フォトマスクのマスクパターンは５０μｍ角の正方形の開口部が１５０μｍ間隔で配列しており、開口部の数は７５０×１０００個であった。
【００８８】
（溶解工程）
水酸化テトラメチルアンモニウムを水に２．３８重量％溶解させた水溶液に、基板を４０秒間浸漬し、紫外線照射部を溶解および除去した後、純水で１分間洗浄した。
【００８９】
（電着工程）
赤色電着液を作製した。詳しくは、（メタ）アクリル酸系樹脂（重量平均分子量２０,０００）とアルキル化メラミン樹脂（重量平均分子量８００）を固形分比７０：３０で含むアニオン性ポリマー水溶液（ＳＲ−Ａ３０３：ハニー化成（株）製、固形分濃度８重量％、比重１．００４）と赤色顔料分散液（Ｒｅｄ−Ａ１２：山陽色素（株）製、顔料１５重量％、比重１．０４９）を容積比で９７：３となるよう混合し、３０分間撹拌して赤色電着液を作製した。
基板の絶縁レジスト層側を白金板と対向させ、赤色電着液に浸した。定電圧電源の陽極に基板を、陰極に白金板を接続し、電着液を１５℃に保持しつつ、２５Ｖの電圧を２０秒間印加し、絶縁レジスト層の溶解除去部に、赤色に着色された樹脂を析出させた。洗瓶からの水流により水洗した。
【００９０】
（成形工程）
１００℃に加熱した電気オーブン内に３０分間静置することで、樹脂を乾燥させると同時に軟化させて、析出させた樹脂を凸レンズ状に成形した。なお、樹脂にはメラミン樹脂が含まれているため加熱成形時に硬化した。
【００９１】
その結果、５０μｍ角、高さ３．６８μｍの赤色マイクロレンズが二次元的に配列した赤色マイクロレンズアレイが得られた。上記高さは絶縁レジスト層表面からレンズ頂点までの高さであり、絶縁レジスト層を取り除いた場合の基板表面からレンズ頂点までの高さは５．１８μｍであった。本明細書中、高さは、任意に選択された１０個のレンズについて触針式段差計により測定された値の平均値で示している。
赤色マイクロレンズアレイの光学顕微鏡写真を図４に、４５°傾斜からのＳＥＭ写真を図５に示した。
【００９２】
実施例２［緑色マイクロレンズアレイの製造］
赤色顔料分散液の代わりに、緑色顔料分散液（Ｇｒｅｅｎ−Ａ９１：山陽色素（株）製、顔料１５重量％、比重１．１１３）を用いたこと以外、実施例１と同様の方法により、緑色マイクロレンズアレイを得た。
【００９３】
５０μｍ角、高さ１．３５μｍの緑色マイクロレンズが二次元的に配列した緑色マイクロレンズアレイが得られた。上記高さは絶縁レジスト層表面からレンズ頂点までの高さであり、絶縁レジスト層を取り除いた場合の基板表面からレンズ頂点までの高さは２．８５μｍであった。
緑色マイクロレンズアレイの光学顕微鏡写真を図６に、４５°傾斜からのＳＥＭ写真を図７に示した。
【００９４】
実施例３［青色マイクロレンズアレイの製造］
赤色顔料分散液の代わりに、青色顔料分散液（Ｂｌｕｅ−Ｂ０４：山陽色素（株）製、顔料１５重量％、比重１．０４７）を用いたこと以外、実施例１と同様の方法により、青色マイクロレンズアレイを得た。
【００９５】
５０μｍ角、高さ３．４９μｍの青色マイクロレンズが二次元的に配列した青色マイクロレンズアレイが得られた。上記高さは絶縁レジスト層表面からレンズ頂点までの高さであり、絶縁レジスト層を取り除いた場合の基板表面からレンズ頂点までの高さは４．９９μｍであった。
青色マイクロレンズアレイの光学顕微鏡写真を図８に、４５°傾斜からのＳＥＭ写真を図９に示した。
【００９６】
実施例４［フルカラーマイクロレンズアレイの製造］
シリコンウエハをそのまま基板として使用したこと、直径１００μｍの開口部が１００μｍ間隔で二次元的に配列したフォトマスクを用いたこと以外、実施例１と同様の絶縁レジスト層形成工程、放射線照射工程、溶解工程、電着工程および成形工程を行った。基板としてのシリコンウエハにおける表面の蒸留水による接触角（２５℃）は６３度であった。
【００９７】
引き続いて、直径１００μｍの開口部が１００μｍ間隔で二次元的に配列したフォトマスクを用いたこと以外、実施例２と同様の放射線照射工程、溶解工程、電着工程および成形工程を行った。この放射線照射工程では、先に作製したレンズと重ならないように、フォトマスクの位置を変えて紫外線照射を行った。
【００９８】
さらに引き続いて、直径１００μｍの開口部が１００μｍ間隔で二次元的に配列したフォトマスクを用いたこと以外、実施例３と同様の放射線照射工程、溶解工程、電着工程および成形工程を行った。この放射線照射工程でも、先に作製したレンズと重ならないように、フォトマスクの位置を変えて紫外線照射を行った。
【００９９】
直径１００μｍ、高さ１．５２μｍの赤色マイクロレンズ、直径１００μｍ、高さ１．０７μｍの緑色マイクロレンズ、および直径１００μｍ、高さ１．０６μｍの青色マイクロレンズが二次元的に配列したフルカラーマイクロレンズアレイが得られた。上記高さは絶縁レジスト層表面からレンズ頂点までの高さである。
フルカラーマイクロレンズアレイの光学顕微鏡写真を図１０に示した。
【０１００】
実施例５［赤色マイクロレンズアレイの実装評価］
本実施例では、本発明の製造方法により製造された赤色マイクロレンズアレイを市販のＣＣＤカメラモジュールに組み込んで、評価を行った。詳しくは、以下の方法に従った。
【０１０１】
市販のＣＣＤカメラモジュール（２ＳＣ−３１０ＮＭ：Sunnic Technology＆Merchandise（株）製、マイクロレンズ／カラーフィルタ非一体型）から一眼レンズを取り外し、ＣＣＤセンサーチップ１０１を備えたプリント基板１０２を取り出した（図１１（ａ））。ＣＣＤセンサーチップ１０１は、カバーガラス１０３および光学フィルタ１０４を有していた。
ＣＣＤセンサーチップ１０１のカバーガラス１０３および光学フィルタ１０４をマイクログラインダーで削って取り除いた（図１１（ｂ））。ＣＣＤセンサーチップ１０１の切削面の中心にある５ｍｍ×４ｍｍの領域を顕微鏡観察したところ、直径６〜７μｍくらいのレンズが配列していた。
配線保護の前にＣＣＤセンサーチップ１０１の上にカプトンテープ１０５を貼付けてマスキングした（図１１（ｃ））。
金ワイヤーの配線保護のため光半導体用シリコーンコーティング剤（ＬＰＳ−２４２８Ｔ：信越化学工業（株）製）１０６をスパチュラで配線が覆える程度塗布し、オーブンにより８０℃で２時間加熱焼成した（図１１（ｄ））。
金ワイヤーの配線上のシリコーン１０６がはがれないようにカプトンテープ１０５をはがした。その後、ＣＣＤのレンズとカラーフィルタをピンセットで削り取った（図１１（ｅ））。そこには６〜７μｍ角のダイオードが配列していた。
スパッタリング法によりＣＣＤセンサーチップ１０１上にＩＴＯ膜１０７を５００ｎｍの膜厚で成膜した（図１１（ｆ））。領域が狭すぎるため、接触角および電気抵抗を測定することができなかったが、ＩＴＯ膜を絶縁保護層（図２（３０a））に成膜していることから、接触角（２５℃）は、実施例１で示した接触角（２５℃）８３度と同様の値になることが示唆される。また、ＩＴＯ膜の電気抵抗率が実施例１と同じ電気抵抗率（１．７６×１０-３Ωｃｍ）であるとすると、膜厚５００ｎｍの表面抵抗は３．５２x１０１Ω／□となる。
ＣＣＤセンサーチップ１０１を半田ごてでプリント基板１０２から取り外した（図１１（ｇ））。
【０１０２】
以上の方法で得られたＣＣＤセンサーチップ１０１を基板として用いたこと、絶縁レジスト層形成工程において絶縁レジスト層１０８を形成したこと（図１１（ｈ））、放射線照射工程において１０μｍ角の開口部が２０μｍ間隔で二次元的に配列したフォトマスクを２ｍｍ×５ｍｍに切り出し、ＣＣＤ上に載せたこと、電着工程において（メタ）アクリル酸系樹脂とアルキル化メラミン樹脂を固形分比７０：３０で含むアニオン性ポリマー水溶液（ＳＲ−Ａ３０９：ハニー化成（株）製、比重１．００４）および赤色顔料分散液（Ｒｅｄ−Ｂ９９：山陽色素（株）製、顔料１５重量％、比重１．０４９）を用いたこと以外、実施例１と同様の方法により、ＣＣＤセンサーチップ１０１に赤色マイクロレンズアレイ１０９を形成した（図１１（ｉ））。
赤色マイクロレンズアレイ１０９における絶縁レジスト層１０８表面からレンズ頂点までの高さは０．２μｍであった。
ＣＣＤセンサーチップ上の赤色マイクロレンズアレイを図１２に示した。
【０１０３】
赤色マイクロレンズアレイ１０９が形成されたＣＣＤセンサーチップ１０１を、先に取り外したプリント基板１０２に再度、取り付けた。これを、ＣＣＤカメラモジュールに組み込んで、ディスプレー上に蛍光灯光による明暗画像およびそれらの中間調画像を含む画像を表示した（図１３）。
【０１０４】
以上より、本発明の方法により得られたマイクロレンズアレイはＣＣＤやＣＭＯＳ等受光素子上に実装できることが明らかであった。
【０１０５】
比較例１
シリコンウエハをそのまま基板として使用したこと、および電着工程において電着液の温度を３０℃に保持したこと以外、実施例１と同様の方法により、シリコンウエハに赤色マイクロレンズアレイを形成しようとした。電着時において、温度が比較的高いことにより撥水性基板であるシリコンウエハと樹脂の密着性が低くなるため、樹脂を析出させた後に行う水洗により樹脂が脱落した。そのため、赤色マイクロレンズアレイを形成することができなかった。
【産業上の利用可能性】
【０１０６】
本発明のマイクロ構造体は、太陽電池パネルの集光用マイクロレンズ、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ等受光素子のマイクロレンズ、ＬＥＤ用レンズ等、デバイス上に直接レンズを形成するオンチップ型マイクロレンズ、紙幣や身分証等の偽造防止に用いるセキュリティリボン用マイクロレンズとして有用である。
本発明のマイクロ構造体の製造方法は、上記したレンズの製造に利用可能である。
【符号の説明】
【０１０７】
１    基板
２    絶縁レジスト層
３    フォトマスク
４    絶縁レジスト層の放射線照射部
５    絶縁レジスト層の溶解除去部
６    析出させた赤色樹脂
７    赤色マイクロレンズ
８    析出させた青色樹脂
９    青色マイクロレンズ
１０  析出させた緑色樹脂
１１  緑色マイクロレンズ
【図１ａ】
2016191815.tif 000002
【図１ｂ】
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【図１ｃ】
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【図１ｄ】
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【図１ｅ】
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【図１ｆ】
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【図１ｇ】
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【図１ｈ】
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【図１ｉ】
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【図１ｊ】
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【図１ｋ】
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【図１ｌ】
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【図１ｍ】
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【図２】
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【図３】
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【図１１】
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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１２】
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【図１３】
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