(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、所定の底部の広がりを有する少なくとも１つの流動物体の個々の部分を堆積するステップと、
所定のコーティング材料製のコンフォーマルコーティング層で、前記流動物体の個々の部分を前記所定の底部の広がりにピニングするステップと、
前記コーティングされた流動物体及び基板を、流動物体を流動させる状態にさらすステップを有し、
（ｉ）前記流動物体の個々の部分のためのメサ構造を必要とせずに、流動物体の流動後に、流動物体がマイクロレンズの形状を形成し、
（ii）前記流動物体がピニングされた所定の底部の広がり内に前記マイクロレンズがあるように、前記流動物体の流動時に、前記コンフォーマルコーティング層で前記流動物体を抑えていることを特徴とする少なくとも１つのマイクロレンズの製造方法。
【請求項２】
前記流動物体の一部は、ホトレジストであることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記マイクロレンズは、複数のマイクロレンズからなるアレイの一部であり、複数のマイクロレンズの各マイクロレンズは、前記流動物体の個々の部分から形成されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記マイクロレンズは、複数のマイクロレンズからなるアレイの一部であり、前記複数のマイクロレンズの内の２個以上のマイクロレンズは、流動物体の１個の部分から形成されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記コーティング材料は、接着促進剤を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記コンフォーマルコーティング層は、hexamethyldisilazane（ＨＭＤＳ）製のコーティング層であることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項７】
前記所定の底部の広がりは、前記少なくとも１つのマイクロレンズをさらにエッチングすることにより変更されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項８】
前記コンフォーマルコーティング層は、モノレイヤであることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項９】
前記所定の底部の広がりのトレースは前記マイクロレンズの極近傍にあることを特徴とする請求項１記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マイクロレンズとその製造方法に関し、特にマイクロレンズアレイ（列）の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
マイクロレンズアレイを用いて光をコリメートしたり焦点を合わせたり（合焦）している。例えば、広い光源からの光は検出器上に焦点が合わせられるか、あるいは様々な光ファイバからの光のビームはそれぞれのマイクロレンズによりコリメートされる。
【０００３】
マイクロレンズアレイは、物体の個別部分の列のそれぞれをドロップ（水滴）形状の溝に流し込むこと、例えば軟質化と溶融化を行うことにより、球状のマイクロレンズのアレイを形成している。ここで用いられる物体は、様々な従来のホトレジスト材料の１つである。別の方法として、基板とドロップの両方を、物体がエッチングされるまで、同時にエッチングすることにより、ドロップの形状をドロップを支持している基板に転写する。このようにすることにより、ドロップを取り除き、ドロップ形状の列を基板上に残してそれらがマイクロレンズとして機能している。この技術の詳細は、"Techniques for monolithic fabrication of silicon micro lenses with selectable rim angles", by Lars Erdmann, and Dirk Efferenn, published in Optical Engineering, volume 36, No. 4, pp. 1094-1098, April 1997と米国特許第４，６８９，２９１（発明者、Popovic et al. on August 25, 1987）に記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
物体が基板の表面上を自由に流動するのを阻止するため、およびマイクロレンズのベースの最終的な直径を決定するために、通常用いられる手法は、溶融すべき物体をその上に堆積する前に基板内にメサをエッチングすることである。ところが、このようなマイクロレンズ用のメサをエッチングすることは、製造方法が複雑となる。その理由はメサをエッチングするステップは、簡単なことではなく、マイクロレンズアレイを製造するプロセスのうちの全ステップの約半分を占めるからである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、マイクロレンズまたはマイクロレンズのアレイを製造する際に、従来必要とされたようなメサを基板にエッチングする必要がない。より具体的に説明すると、流すべき物体（以下、流動物体と称する）の個々の部分を基板上に直接堆積するが、これはマイクロレンズを配置するためにメサをエッチングすることなく行われる。その後基板と流動物体の一部をコーティング材料でコンフォーマルにコーティングする。このコンフォーマルなコーティング層は、流動物体の一部の厚さに比較すると非常に薄い層であり、通常、接着促進剤の層、例えば、hexamethyldisilazane（ＨＭＤＳ）製の層である。全体がコーティングされたウェハ（基板）をその後溶解蒸気（solvent vapors）にさらすか、あるいは加熱して流動物体の個々の部分をレンズ形状に形成している。レンズの形ができあがると、（従来必要とされたメサを用いずに）コーティング層により流動物体の各部分が基板の表面から望ましくない方向に漏れるのを阻止する。
【０００６】
好ましいことに、本発明によれば、メサを形成する従来のプロセスおよびその中に物質を投入するステップの全てが必要ではなく、各マイクロレンズの形成のプロセスを大幅に単純化しスピードを上げることができる。さらに、かくして得られたマイクロレンスは、製造後も見ることのできるメサを有さない。さらに好ましいことに、各マイクロレンズのベースの形状はフロウ（流動）される前に、堆積されたままの流動物体の一部の初期形状により決定され、かくして様々な形状のマイクロレンズの製造が容易となる。流動プロセスの後はマイクロレンズの形に形成された流動物体の各部分は、レンズの所望の要件を満たすのに十分な形状をしており、レンズ製造プロセスはこの時点で停止してもよい。別の方法として、流動物体の一部と基板の一方または両方は、マイクロレンズの形が基板に転写されるまで同時にエッチングすることができる。
【０００７】
マイクロレンズが形成した後、さらなる処理プロセスを行ってもよい。例えば、未露光のポジ型のホトレジストからマイクロレンズが形成された場合には、ホトレジストの一部を露光し現像して、マイクロレンズの一部を除去してもよい。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１は、基板１０１と従来技術を用いてその上に堆積された流動物体１０３とを示す。基板１０１はウェハ、例えばシリコン製、ガラス製、ＧａＡｓ製、水晶製等であり、これらは適切に洗浄され予め処理されたものである。流動物体１０３は流動することのできるいかなる物質でもよい。流動物体１０３が、マイクロレンズとして基板上に残され（これは流動物体をマイクロレンズを基板内にエッチングする際に用いられるテンプレートとしてではなく）、その後の流動物体は所定の光の周波数でマイクロレンズとして十分機能するものでなければならい。流動物体として採用される１つの材料は、ホトレジスト、例えばポジ型レジストまたはネガ型レジストである。流動物体１０３は、円形を有するよう示されているが、使用者の望むどのような形状も採用することができる。さらにまたこの形状は、中に空洞を有する例えばドーナツ形状でもよい。
【０００９】
ホトレジストが流動物体として採用された場合には、従来の光リソグラフ技術を用いて、流動物体が堆積される様々な領域および流動物体を堆積すべき領域を規定することができる。選択的事項として、堆積プロセスで流動物体１０３を堆積した後、基板１０１の露光表面を洗浄したり、あるいはコンディショニングする必要がある。
【００１０】
図２は、本発明により、流動物体１０３とコンフォーマルなコーティング層１０５が堆積された後の基板１０１の断面を示す。コンフォーマルなコーティング層１０５は、流動物体１０３の厚さよりも遙かに薄く、例えばいわゆるモノレイヤ（mono layer）であり、流動物体１０３の堆積部分と少なくともその周囲の基板領域をコーティング（被覆）する。コンフォーマルなコーティング層１０５として用いられる１つの材料は、hexamethyldisilazane（ＨＭＤＳ）である。コンフォーマルなコーティング層１０５の材料は、従来技術、例えば蒸着あるいはスピン堆積を用いて堆積することができる。
【００１１】
図３は、流動物体１０３の流動プロセスの後の図２の基板１０１の断面図である。流動物体１０３の流動プロセスは、コーティングされた全部のウェハを、例えば溶融蒸気（solvent vapors）にさらしたり、あるいは加熱して流動物体１０３がレンズ形状に流れるようにすることにより達成される。好ましいことに、本発明によるレンズの成形は、（従来のマイクロレンズ形成技術で必要とされる）メサの形成を必要とすることなく達成できる。これはコンフォーマルなコーティング層が、流動物体のエッジをポイント１０７でピン留め状態にし、かくして基板上の最初の位置を超えて流動物体が流れるのを阻止しているからである。必要とされる特定の条件は用いられる材料に依存する。
【００１２】
マイクロレンズが形成された後、更なる処理を行ってもよい。例えば、マイクロレンズが未露光のポジ型のホトレジストから形成されている場合には、ホトレジストの一部を露光し現像してマイクロレンズの部分を除去することができる。様々な形状のマイクロレンズを生成するために処理された基板を図４に示す。図１−３は、説明を簡略にするために単一のマイクロレンズの形成方法のみを示している。しかし当業者にとっては、図４に示すように、本発明の原理は、マイクロレンズのアレイの形成にも採用できることは明らかである。
【００１３】
所望の形状のレンズ、例えば図３または４に示すようなレンズが形成された後、かくして得られた構造体を焼き固めて（hard baked）、マイクロレンズをより堅固にしてもよい。さらにまたレンズの形状をマイクロレンズと基板とを同時に同一速度でもってエッチングすることにより基板に転写してもよい。
【００１４】
好ましいことに、かくして得られたマイクロレンズは、製造後は見ることのできるメサを有していない。「見ることができない」とは、本出願の目的においては、メサは電子顕微鏡（electron microscope）を使用しても見ることができないことを意味する。
【００１５】
以上の説明は、本発明の一実施例に関するもので、この技術分野の当業者であれば、本発明の種々の変形例を考え得るが、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。尚、特許請求の範囲に記載した参照番号は発明の容易な理解のためで、その技術的範囲を制限するよう解釈されるべきではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】基板とその上に堆積された流動物体を表す図
【図２】本発明により流動物体とコンフォーマルなコーティング層が堆積された後の図１の基板の断面図
【図３】本発明により流動物体が流れ出した後、流動物体のエッジがピン留めされた状態の図２の基板の断面図
【図４】様々な形状のマイクロレンズを形成するために、マイクロレンズの形が最初に形成された後、様々な処理が施された基板を表す図
【符号の説明】
１０１  基板
１０３  流動物体
１０５  コンフォーマルなコーティング層
１０７  ポイント
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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