JP2001158021A - Mold or mold master for microlens array and its manufacturing method - Google Patents
Mold or mold master for microlens array and its manufacturing methodInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、光エレクトロニク
ス分野等で使用されるマイクロレンズアレイを作製する
ためのマイクロレンズアレイ用金型又は金型マスターの
作製方法等に関するものである。The present invention relates to a method for manufacturing a mold or a mold master for a microlens array for manufacturing a microlens array used in the field of optoelectronics and the like.
【0002】[0002]
【従来の技術】マイクロレンズアレイは、直径数μmか
ら数100μmの微小な略半球状のレンズを複数配置し
たものであり、液晶表示装置、受光装置、光通信システ
ムにおけるファイバー間接続等の様々な用途に使用され
る様になってきている。2. Description of the Related Art A microlens array has a plurality of microscopic substantially hemispherical lenses each having a diameter of several μm to several hundred μm, and is used for various purposes such as a liquid crystal display device, a light receiving device, and a connection between fibers in an optical communication system. It is being used for applications.
【0003】一方、発光素子間隔を狭くできアレイ化が
容易な面発光レーザー等の開発が進み、レンズアレイの
間隔を狭くでき開口数(NA)の大きなマイクロレンズ
の要求が高まっている。On the other hand, the development of surface emitting lasers and the like, in which the interval between light emitting elements can be narrowed and which can be easily arrayed, has been advanced, and the demand for microlenses having a large numerical aperture (NA) that can narrow the interval between lens arrays has increased.
【0004】受光素子においても同様に、半導体プロセ
ス技術の発達に伴い、素子間隔が狭まり、CCD等に見
られる様に、ますます受光素子の小型化がなされてい
る。この結果、ここでも、レンズ間隔の狭い、開口数の
大きなマイクロレンズアレイが必要となっている。この
様なマイクロレンズでは、レンズ面に入射する光の利用
効率が高い高集光率のマイクロレンズが望まれている。[0004] Similarly, with the development of semiconductor process technology, the distance between the elements has been narrowed, and the size of the light receiving elements has been increasingly reduced as seen in CCDs and the like. As a result, here too, a microlens array with a small lens spacing and a large numerical aperture is required. In such a microlens, a microlens with a high light-collecting rate and high utilization efficiency of light incident on the lens surface is desired.
【0005】さらに、今後、期待される光情報処理分野
である光並列処理・演算、光インターコネクション等に
おいても、同様の要望がある。[0005] Further, there is a similar demand in optical parallel processing / calculation, optical interconnection and the like, which are expected fields of optical information processing in the future.
【0006】また、エレクトロルミネッセンス(EL)
等の自発光型のディスプレイ装置の研究開発も盛んに行
われ、高精細且つ高輝度のディスプレイの提案がなされ
ている。この様なディスプレイにおいては、小型且つ開
口数の大きなマイクロレンズアレイに加えて、低コスト
で大面積のマイクロレンズアレイへの要求がある。Further, electroluminescence (EL)
Research and development of self-luminous display devices such as the above have also been actively conducted, and high-definition and high-luminance displays have been proposed. In such a display, there is a demand for a low-cost, large-area microlens array in addition to a small and large numerical aperture microlens array.
【0007】以上の様な状況において、従来、イオン交
換法(M. Oikawa, etal., Jpn.
J. Appl. Phys. 20(4) L51
−54, 1981)を用いて多成分ガラスからなる基
板上の複数の箇所を高屈折率化して、複数のレンズを形
成する様にしたマイクロレンズアレイの作製方法が知ら
れている。しかしながら、この方法では、レンズ同士の
間隔に比べてレンズ径を大きくとれず、開口数の大きな
レンズの設計が困難であった。また、大面積のマイクロ
レンズアレイを作製するにはイオン拡散装置等の大規模
な製造装置が必要とされ、製造が容易でないという問題
もあった。また、金型を用いたモールディングに比べて
ガラス毎にイオン交換工程を施す必要があり、製造装置
の作製条件管理を十分に行わないと、レンズの品質、例
えば焦点距離のばらつきがロット間で大きくなるという
問題があった。また、この方法は、金型を用いた方法に
比べて、割高となる。[0007] Under the circumstances described above, the ion exchange method (M. Oikawa, et al., Jpn.
J. Appl. Phys. 20 (4) L51
-54, 1981), a method of manufacturing a microlens array in which a plurality of portions on a substrate made of multi-component glass are made to have a high refractive index to form a plurality of lenses. However, in this method, the lens diameter cannot be made larger than the distance between the lenses, and it is difficult to design a lens having a large numerical aperture. Further, in order to produce a large-area microlens array, a large-scale production device such as an ion diffusion device is required, and there is a problem that production is not easy. In addition, compared with molding using a mold, it is necessary to perform an ion exchange step for each glass, and if the manufacturing condition management of the manufacturing apparatus is not sufficiently performed, the quality of the lens, for example, variation in the focal length is large between lots. There was a problem of becoming. Also, this method is more expensive than the method using a mold.
【0008】さらに、イオン交換法では、ガラス基板中
に被イオン交換用のアルカリイオンが必須となり、基板
材料がアルカリガラスに限定されアルカリイオンフリー
を前提とする半導体をベースとする素子との適合性が悪
い。さらに、ガラス基板そのものの熱膨張係数が受光装
置や発光装置の基板の熱膨張係数と大きく異なる為に、
素子の集積密度が増加するに伴い、熱膨張係数の不整合
によるミスアライメントが発生する。また、元来、ガラ
ス表面のイオン交換法は表面に圧縮歪みを残すことが知
られており、これによりガラスが反り、マイクロレンズ
アレイが大判化するに従い、受光装置や発光装置との接
着・接合が困難となっている。Furthermore, in the ion exchange method, alkali ions for ion exchange are required in a glass substrate, and the substrate material is limited to alkali glass and is compatible with a semiconductor-based device on the premise that alkali ions are free. Is bad. Furthermore, since the thermal expansion coefficient of the glass substrate itself is significantly different from the thermal expansion coefficients of the light receiving device and the light emitting device substrate,
As the integration density of the devices increases, misalignment occurs due to mismatch of thermal expansion coefficients. Also, it has been known that the ion exchange method of glass surface originally leaves a compressive strain on the surface, which causes the glass to warp, and as the size of the microlens array becomes larger, bonding and bonding with a light receiving device or a light emitting device. Has become difficult.
【0009】他の方法としては、レジストリフロー法
(D. Daly, et al.,Proc. Mi
crolens Array Teddingto
n.,p23−34, 1991)がある。この方法で
は、基板上に形成した樹脂をフォトリソグラフィプロセ
スを利用して円筒状にパターニングし、これを加熱しリ
フローさせてマイクロレンズアレイを作製する。この方
法により、様々な形状のレンズが低コストで作製するこ
とが可能である。また、イオン交換法に比べて、熱膨張
係数や反り等の問題がない。しかしながら、この方法
は、マイクロレンズの形状が樹脂の厚み、基板と樹脂と
の濡れ性状態、及び加熱温度に強く依存しおり、単―基
板面内の作製再現性は高いが、ロット毎のばらつきが発
生しやすい。また、隣接するレンズ同士がリフローによ
り接触すると表面張力により所望のレンズ形状を保つこ
とができなくなる。すなわち、隣接するレンズを接触さ
せレンズ間の光未使用領域を小さくし高集光率化するこ
とが困難である。As another method, a registry flow method (D. Daly, et al., Proc. Mi.)
crolens Array Tedgingto
n. , P23-34, 1991). In this method, a resin formed on a substrate is patterned into a cylindrical shape by using a photolithography process, and is heated and reflowed to produce a microlens array. By this method, lenses of various shapes can be manufactured at low cost. In addition, there is no problem such as a coefficient of thermal expansion or warpage as compared with the ion exchange method. However, in this method, the shape of the microlens strongly depends on the thickness of the resin, the wettability between the substrate and the resin, and the heating temperature. Likely to happen. Further, when adjacent lenses come into contact with each other by reflow, the desired lens shape cannot be maintained due to surface tension. That is, it is difficult to bring adjacent lenses into contact with each other to reduce the unused area between the lenses and increase the light collection rate.
【0010】また、数10〜数100μm程度のレンズ
径を得ようとすると、リフローにより球面化するに十分
な厚みの樹脂を塗布することになるが、所望の光学特性
(屈折率、高光透過率)を有する樹脂材料を均―に厚く
塗布することが困難である。すなわち、大きな曲率を持
ちレンズ径が大きなマイクロレンズを作製することが難
しい。In order to obtain a lens diameter of about several tens to several hundreds of micrometers, a resin having a thickness sufficient to make it spherical by reflow must be applied. However, desired optical characteristics (refractive index, high light transmittance) are required. ) Is difficult to apply uniformly and thickly. That is, it is difficult to manufacture a microlens having a large curvature and a large lens diameter.
【0011】他の方法としては、マイクロレンズアレイ
の原版を作製し、原版にレンズ材料を塗布し、塗布した
レンズ材料を剥離して作製する方法がある。原版となる
金型の作製に当たっては、電子ビームを用いて描画する
方法(特開平1−231601号公報)、金属板の―部
をエッチングし形成する方法(特開平5−303009
号公報)がある。これらの方法は、モールディングにて
マイクロレンズを複製することができ、ロット毎のばら
つきが発生しにくく、また低コストにてマイクロレンズ
を作製することが可能である。また、イオン交換法に比
べて熱膨張係数差に伴うアライメント誤差の発生や反り
等の問題を回避できる。しかしながら、電子ビームを用
いる方法では、電子ビーム描画装置が高価であり多額の
設備投資が必要となる、描画面積が制限されているため
に、10cm角以上の大面積の原版を作製することが困
難である等の問題がある。As another method, there is a method in which an original plate of a microlens array is produced, a lens material is applied to the original plate, and the applied lens material is peeled off. In preparing a mold serving as an original, a method of drawing using an electron beam (JP-A-1-231601) and a method of etching a negative portion of a metal plate (JP-A-5-303909)
Publication). According to these methods, the microlens can be duplicated by molding, the variation hardly occurs for each lot, and the microlens can be manufactured at low cost. Further, as compared with the ion exchange method, problems such as occurrence of an alignment error and warpage due to a difference in thermal expansion coefficient can be avoided. However, in the method using an electron beam, an electron beam lithography apparatus is expensive and requires a large amount of capital investment. Since the lithography area is limited, it is difficult to produce a large-sized master having a size of 10 cm square or more. Problem.
【0012】また、エッチングする方法では、主として
化学反応を利用した等方性エッチングを用いるため金属
板の組成や結晶構造が僅かでも変化すると、所望の形状
にエッチングできなくなるという問題がある。また、エ
ッチングする方法では、所望の形状が得られた時点で直
ちに水洗しないとエッチングが継続する。微小なマイク
ロレンズを形成する場合には、所望の形状が得られた時
点から水洗に至るまでの時間に進行するエッチングによ
り、所望の形状から逸脱する場合がある。Further, in the etching method, since isotropic etching mainly using a chemical reaction is used, there is a problem that even if the composition or the crystal structure of the metal plate is slightly changed, the metal plate cannot be etched into a desired shape. In addition, in the etching method, the etching is continued unless the water is immediately washed when a desired shape is obtained. When a minute microlens is formed, the shape may deviate from the desired shape due to etching that progresses from the time when the desired shape is obtained to the time of washing with water.
【0013】上記問題点を解決する方法としては、電気
メッキにより半球状構造体アレイを作製し、これを原版
としてマイクロレンズ用金型を作製し、さらにこの金型
よりマイクロレンズアレイを作製する方法が考案されて
いる(特公昭64−10169号公報)。この方法によ
ると、大判化が容易で、作製プロセスが容易で、制御性
が高く、且つ安価にマイクロレンズ用金型が作製でき
る。As a method of solving the above problems, a method of fabricating a hemispherical structure array by electroplating, fabricating a mold for a microlens using this as an original plate, and fabricating a microlens array from the mold. (JP-B-64-10169). According to this method, it is easy to increase the size, the manufacturing process is easy, the controllability is high, and the microlens mold can be manufactured at low cost.
【0014】[0014]
【発明が解決しようとする課題】しかし、この方法で
は、メッキ時の開口部106の形状に起因して電流密度
に分布が発生し、図11に示すように使用領域105の
アレイパターンの周辺部で電界が集中し、メッキ成長が
促進され、半球状構造体108の大きさに面内分布が生
ずる。However, in this method, distribution of current density occurs due to the shape of the opening 106 during plating, and as shown in FIG. As a result, the electric field is concentrated, the plating growth is promoted, and the size of the hemispherical structure 108 has an in-plane distribution.
【0015】本発明は、上記従来技術が有する問題点に
鑑みて成されたものである。その目的は、(1)大判化
が容易で、(2)作製プロセスが容易で、制御性が高
く、(3)比較的安価で、(4)面内分布の小さい、
(5)同一基板面内に複数個又は複数種のレンズパター
ンを有し得るマイクロレンズアレイ用金型又は金型マス
ター、及びその作製方法を提供することにある。The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art. The objectives are (1) easy to enlarge, (2) easy manufacturing process, high controllability, (3) relatively inexpensive, (4) small in-plane distribution,
(5) An object of the present invention is to provide a mold or a mold master for a microlens array that can have a plurality of or a plurality of types of lens patterns on the same substrate surface, and a method of manufacturing the same.
【0016】[0016]
【課題を解決するための手段と作用】上記目的を達成す
るための本発明の半球状等のマイクロ構造体アレイ、マ
イクロレンズアレイ用金型又は金型マスターの作製方法
は、(1)少なくとも―部に導電性部分を持つ基板(導
電性基板、電極層を有する基板等)を用意する工程、
(2)前記基板の導電性部分上に絶縁性の第1のマスク
層を形成する工程、(3)第1のマスク層に複数の適当
形状の開口部を形成して導電性部分を露出する工程、
(4)前記導電性部分を陰極として電気メッキにより前
記開口部を通して前記開口部及び前記第1のマスク層上
に第1のメッキ層を形成する工程、(5)前記開口部及
び第1のメッキ層の選択された領域上に絶縁性の第2の
マスク層を形成する工程、(6)前記導電性部分を陽極
とし電圧を印加することによって第2のマスク層の形成
されていない領域の第1のメッキ層を電解エッチングに
よって除去する工程の少なくとも(1)から(6)の工
程を有する特徴とする。Means for Solving the Problems and Action The method for producing a hemispherical microstructure array, a mold for a microlens array, or a mold master according to the present invention for achieving the above-mentioned object is as follows. A step of preparing a substrate having a conductive portion (a conductive substrate, a substrate having an electrode layer, etc.)
(2) a step of forming an insulating first mask layer on the conductive portion of the substrate; and (3) forming a plurality of appropriately shaped openings in the first mask layer to expose the conductive portion. Process,
(4) a step of forming a first plating layer on the opening and the first mask layer through the opening by electroplating using the conductive portion as a cathode; (5) the opening and the first plating Forming an insulating second mask layer on a selected region of the layer; (6) applying a voltage using the conductive portion as an anode to form a second mask layer in the region where the second mask layer is not formed; The method is characterized by including at least the steps (1) to (6) of the step of removing one plating layer by electrolytic etching.
【0017】上記の基本構成に基づいて以下の如き、よ
り具体的な態様も可能である。前記工程(6)の後、
(7)第2のマスク層を除去する工程、(8)第1のマ
スク層を全面的に除去する工程、(9)第1のメッキ層
から導電性部分にわたり第2のメッキ層ないし電着層を
形成する工程を更に有し得る。これは後記の第1実施例
に対応するものである。第2の層は、第1の電気メッキ
層を固定できて滑らかに形成されればよいので、電気メ
ッキ(直流メッキ、パルスメッキ等)の他に、電着、無
電解メッキなどでも形成できる。また、電気メッキ浴に
Al2O3、TiO2、PTFE等の分散粒子を付加す
ることによる分散メッキも利用できる。分散粒子によ
り、凸型構造体の機械的強度、耐食性を向上することが
可能となる。電着では、電着性有機化合物(アニオン型
電着のアクリル系カルボン酸樹脂、カチオン型電着のエ
ポキシ系樹脂等)を電流を用いて第1のメッキ層上に電
着できる。このことは、後の態様においても同様であ
る。Based on the above basic configuration, the following more specific embodiments are possible. After the step (6),
(7) a step of removing the second mask layer, (8) a step of completely removing the first mask layer, (9) a second plating layer or electrodeposition from the first plating layer to the conductive portion. The method may further include a step of forming a layer. This corresponds to a first embodiment described later. Since the second layer only needs to be able to fix the first electroplating layer and be formed smoothly, it can be formed by electrodeposition, electroless plating, etc. in addition to electroplating (DC plating, pulse plating, etc.). Also, dispersion plating by adding dispersed particles of Al 2 O 3 , TiO 2 , PTFE or the like to the electroplating bath can be used. The dispersed particles make it possible to improve the mechanical strength and corrosion resistance of the convex structure. In the electrodeposition, an electrodepositable organic compound (eg, an anionic electrodeposited acrylic carboxylic acid resin or a cationic electrodeposited epoxy resin) can be electrodeposited on the first plating layer by using an electric current. This is the same in the later embodiments.
【0018】前記工程(6)の後、(7)第2のマスク
層を残したまま第2のマスク層に覆われていない第1の
マスク層を除去する工程、(8)第2のマスク層を除去
する工程を更に有する態様も可能である。これは後記の
図9の実施例に対応するものである。この場合、前記工
程(8)の後、(9)第1のメッキ層から導電性部分に
わたり第2のメッキ層ないし電着層を形成する工程を更
に有してもよい。この態様では、第1のマスク層が基板
の導電性部分と充分密着性の良い材料(PSG等)で形
成されれば、第2のメッキ層ないし電着層を形成しない
状態においても金型或はマスターとして使用し得る。After the step (6), (7) a step of removing the first mask layer which is not covered with the second mask layer while leaving the second mask layer, (8) a second mask An embodiment further including a step of removing the layer is also possible. This corresponds to the embodiment of FIG. 9 described later. In this case, after the step (8), the method may further include a step (9) of forming a second plating layer or an electrodeposition layer from the first plating layer to the conductive portion. In this embodiment, if the first mask layer is formed of a material (PSG or the like) having sufficient adhesion to the conductive portion of the substrate, the mold or the mold is formed even when the second plating layer or the electrodeposition layer is not formed. Can be used as a master.
【0019】第2のメッキ層は電気メッキ或は光沢度を
高くする無電解メッキにより形成され得ることは既に述
べたが、この場合、第2のメッキ層がニッケルメッキ層
からなったり、第2のニッケルメッキ層に耐食生を高め
る為にリンが含有されていたりする。Although it has already been described that the second plating layer can be formed by electroplating or electroless plating for increasing the gloss, in this case, the second plating layer may be formed of a nickel plating layer or the second plating layer. The nickel plating layer contains phosphorus in order to enhance corrosion resistance.
【0020】前記開口部は基板面内で周期的な繰り返し
配列パターン(2次元マトリックス配列パターン等)で
配列され得る。この周期的繰り返し配列パターンは、そ
の中に単位となる配列パターンがあってそれが繰り返さ
れるというものではなく、全体として均一の配列であ
り、どこにも単位となる配列パターンが見出されないよ
うなものである(逆に言えば、取ろうとすれば単位とな
る配列パターンがどこにも取り得るようなもの)。なぜ
なら、単位となる配列パターンが存在すれば、その中で
電流密度に分布が生じ、単位となる配列パターンの周囲
で電界が集中して不具合が生じるからである。The openings may be arranged in a periodic repetitive arrangement pattern (such as a two-dimensional matrix arrangement pattern) in the plane of the substrate. This periodic repetitive array pattern does not mean that there is a unit array pattern in it, and it is repeated.It is a uniform array as a whole, and no unit array pattern is found anywhere. (Conversely, if you try to take it, the unit pattern that can be taken can be anywhere.) This is because if there is a unit array pattern, a current density distribution occurs in the unit array pattern, and an electric field concentrates around the unit array pattern, causing a problem.
【0021】前記工程(4)において第1のメッキ層が
それぞれ分離されて形成され得る。こうすれば、第1の
マスク層を全面的に除去するときに確実に除去できる。In the step (4), the first plating layers may be separately formed. This ensures that the first mask layer can be completely removed when it is entirely removed.
【0022】前記工程(5)において第2のマスク層は
複数の領域に形成され得る。この場合、前記工程(5)
において第2のマスク層の複数の領域は夫々同一の配列
の第1のメッキ層を覆う複数の領域を含む様にしたり、
第2のマスク層の複数の領域は夫々異なる配列の第1の
メッキ層を覆う複数の領域を含む様にしたりできる。In the step (5), the second mask layer can be formed in a plurality of regions. In this case, the step (5)
In the above, the plurality of regions of the second mask layer include a plurality of regions covering the first plating layers having the same arrangement,
The plurality of regions of the second mask layer may include a plurality of regions covering the first plating layers having different arrangements.
【0023】前記工程(5)において第2のマスク層で
覆われない第1のメッキ層の領域の幅は、該マスク層で
覆われる第1のメッキ層の領域の周囲2mm以上である
とよい。こうすると、前記工程(5)において第2のマ
スク層で覆われる領域の第1のメッキ層の直径の面内分
布が5%以内である様に容易にし得る。これは、マイク
ロレンズアレイとして充分な性能を実現するものであ
る。In the step (5), the width of the region of the first plating layer that is not covered by the second mask layer is preferably at least 2 mm around the region of the first plating layer that is covered by the mask layer. . This facilitates the step (5) such that the in-plane distribution of the diameter of the first plating layer in the area covered with the second mask layer is within 5%. This realizes sufficient performance as a microlens array.
【0024】前記第2のマスク層で覆われる第1のメッ
キ層の領域の一部が、アライメント用のマーカーとなる
第1のメッキ層を形成する為のものである態様も採り得
る。これは、後工程でアライメントマークとして用いら
れる。[0024] A mode may be adopted in which a part of the region of the first plating layer covered with the second mask layer is for forming the first plating layer serving as an alignment marker. This is used as an alignment mark in a later step.
【0025】前記電解エッチングは工程(4)で用いた
ようなメッキ浴中において行なわれ得る。The electrolytic etching can be performed in a plating bath as used in step (4).
【0026】前記電極として働く導電性部分の材料と工
程(4)において形成される第1のメッキ層の材料が、
合金層を形成しない材料であり得る。こうすれば、不必
要な部分の第1のメッキ層を除去するときに完全に除去
されて、突起が残る様なことがなくなり、第2のメッキ
層ないし電着層を形成したときに不要な突起(アライメ
ント用のマーカーと見間違う様なことが起こり得る)が
形成されない。前記電極として働く導電性部分の材料と
工程(4)において形成される第1のメッキ層の材料
が、該導電性部分材料が該第1のメッキ層側に拡散して
合金層を形成しない様な材料であっても、同様な効果が
ある。例えば、第1のメッキ層がNiで、導電性部分が
Auであると、Auが第1のメッキ層側に拡散して合金
層を形成して、第1のメッキ層を除去したときに合金層
の突起が残ることになる。The material of the conductive portion serving as the electrode and the material of the first plating layer formed in step (4) are as follows:
It may be a material that does not form an alloy layer. By doing so, when the unnecessary portion of the first plating layer is removed, the first plating layer is completely removed, so that the protrusion does not remain, and unnecessary portions are not formed when the second plating layer or the electrodeposition layer is formed. No projections (which can be mistaken for alignment markers) are formed. The material of the conductive portion serving as the electrode and the material of the first plating layer formed in step (4) are such that the conductive portion material does not diffuse toward the first plating layer to form an alloy layer. The same effect can be obtained even with a suitable material. For example, if the first plating layer is Ni and the conductive portion is Au, Au diffuses toward the first plating layer to form an alloy layer, and the alloy is formed when the first plating layer is removed. Layer protrusions will remain.
【0027】しかし、前記電極として働く導電性部分の
材料と工程(4)において形成される第1のメッキ層の
材料が、該第1のメッキ層材料が該導電性部分側に拡散
して合金層を形成する様な材料である場合はよい。なぜ
なら、この場合は、第1のメッキ層が導電性部分側に拡
散して合金層を形成するので、第1のメッキ層を除去し
たときに合金層が残っても、これは突起にならないから
である。例えば、第1のメッキ層がAuで、導電性部分
がNiであると、Auが導電性部分側に拡散して合金層
を形成するが、これは問題にならない。However, the material of the conductive portion serving as the electrode and the material of the first plating layer formed in the step (4) are diffused by the first plating layer material to the conductive portion side to form an alloy. It is good if the material is such as to form a layer. Because, in this case, since the first plating layer diffuses to the conductive portion side to form an alloy layer, even if the alloy layer remains when the first plating layer is removed, it does not become a projection. It is. For example, if the first plating layer is Au and the conductive portion is Ni, Au diffuses to the conductive portion side to form an alloy layer, but this is not a problem.
【0028】更に、上記目的を達成するための本発明の
半球状等のマイクロ構造体アレイ、マイクロレンズアレ
イ用金型又は金型マスターは、少なくとも一部に導電性
部分を有する基板上に形成された複数の適当形状の開口
部を有するマスク層の該開口部から該導電性部分を電極
層としてメッキ成長することで形成された第1の電気メ
ッキ層、さらに第1の電気メッキ層を覆う様に第1の電
気メッキ層ならびに前記導電性部分上に形成された第2
のメッキ層ないし電着層よりなることを特徴とする。Further, the hemispherical microstructure array, microlens array mold or mold master of the present invention for attaining the above object is formed on a substrate having a conductive portion at least in part. A first electroplating layer formed by plating and growing the conductive portion as an electrode layer from the opening of the mask layer having a plurality of openings of an appropriate shape, and further covering the first electroplating layer. A first electroplating layer and a second electroplating layer formed on the conductive portion.
Characterized by a plating layer or an electrodeposition layer.
【0029】この構成において、上記した理由により、
前記マスク層は全面的に除去されて、前記第2のメッキ
層ないし電着層は第1の電気メッキ層のみを覆う様に形
成されていたり、前記第1の電気メッキ層の所のマスク
層が残されて、前記第2のメッキ層ないし電着層は第1
の電気メッキ層とマスク層を覆う様に形成されていた
り、前記電極として働く導電性部分の材料と第1の電気
メッキ層の材料が、合金層を形成しない材料であった
り、前記電極として働く導電性部分の材料は白金(P
t)であり、前記第1の電気メッキ層と第2のメッキ層
はニッケルメッキ層よりなったり、前記第2のメッキ層
は無電解メッキで形成されていたり、第2のメッキ層は
無電解ニッケルメッキ層からなったり、第2のニッケル
メッキ層にリンが含有されていたりする。更に、前記第
2のメッキ層ないし電着層で覆われた第1の電気メッキ
層の周囲の任意の位置に第1の電気メッキ層からなるア
ライメント用のマーカーが形成されていてもよい。In this configuration, for the reasons described above,
The mask layer is entirely removed, and the second plating layer or the electrodeposition layer is formed so as to cover only the first electroplating layer, or the mask layer at the first electroplating layer is formed. Is left, and the second plating layer or electrodeposition layer is
The material of the conductive portion serving as the electrode and the material of the first electroplating layer are formed so as to cover the electroplating layer and the mask layer, and the material of the first electroplating layer does not form an alloy layer or serves as the electrode. The material of the conductive portion is platinum (P
t), the first electroplating layer and the second plating layer are made of a nickel plating layer, the second plating layer is formed by electroless plating, and the second plating layer is formed by electroless plating. It is made of a nickel plating layer, or phosphorus is contained in the second nickel plating layer. Further, an alignment marker made of the first electroplated layer may be formed at an arbitrary position around the first electroplated layer covered with the second plated layer or the electrodeposited layer.
【0030】以上が本発明の基本的及びより具体的な構
成要素であり、その詳細及び作用について典型的な例に
沿って以下に説明する。まず、半球状等の第1のメッキ
層の構造体の形成原理について述べる。The above is the basic and more specific components of the present invention, and the details and operation of the components will be described below along typical examples. First, the principle of forming a first plating layer structure such as a hemisphere will be described.
【0031】導電性基板又は電極層を有する基板上に形
成された絶縁性のマスク層の微小な開口部に電気メッキ
を行うと、まず開口部内にメッキ層が析出し、さらに電
気メッキを行うと開口部及びマスク層上に第1のメッキ
層が成長し始める。電気メッキの陽極に比べて開口部寸
法が十分に小さいと、第1のメッキ層は開口部の中心な
いし中心線に対して等方的に成長し、半球状等の第1の
メッキ層が開口部及びマスク層上に形成される。開口部
形状を円形にすることにより、第1のメッキ層はマスク
層上に等方的に半球状に成長できる。When electroplating is performed on a minute opening of an insulating mask layer formed on a conductive substrate or a substrate having an electrode layer, a plating layer is first deposited in the opening, and further electroplating is performed. A first plating layer begins to grow on the openings and the mask layer. When the size of the opening is sufficiently smaller than that of the anode for electroplating, the first plating layer grows isotropically with respect to the center or center line of the opening, and the first plating layer having a hemispherical shape or the like opens. And on the mask layer. By making the shape of the opening circular, the first plating layer can grow isotropically hemispherically on the mask layer.
【0032】エッチングにより原版を形成する方法に比
べて、所望の形状が得られた時点で陽極と陰極との間に
流れる電流を停止すればメッキの析出を停止できるため
に、水洗までの時間でエッチングされてしまう様な不測
の形状誤差を回避でき、作製の制御性が良い。As compared with the method of forming an original plate by etching, when the current flowing between the anode and the cathode is stopped when the desired shape is obtained, the deposition of plating can be stopped. Unexpected shape errors such as etching can be avoided, and the controllability of fabrication is good.
【0033】次に、マイクロレンズアレイ用金型又は金
型マスターの作製方法を示す。まず、導電性基板又は電
極層を有する基板上に第1のマスク層を形成する。メッ
キ用基板材料としては、金属、半導体、絶縁体の何れの
材料でもよく、平坦性の良好な金属板、ガラス基板、シ
リコンウエハ等を使用することが可能である。メッキ用
基板として金属材料を使用するのであれば、電極層を形
成する必要はない。また、半導体を用いる場合、電気メ
ッキが可能な程度の導電性を有するのであれば、必ずし
も電極層を形成する必要はない。電極層としては、メッ
キ液に晒される為に、使用するメッキ液に腐蝕されない
材料より選択される。但し、後の工程でこの電極層の上
に形成された第1のメッキ層を電解エッチングして除去
するので、第1のメッキ層と合金層を形成しない材料が
好ましい。Next, a method for manufacturing a mold for a microlens array or a mold master will be described. First, a first mask layer is formed over a conductive substrate or a substrate having an electrode layer. As a material for the plating substrate, any material of a metal, a semiconductor, and an insulator may be used, and a metal plate, a glass substrate, a silicon wafer, or the like having good flatness can be used. If a metal material is used as the plating substrate, there is no need to form an electrode layer. In the case of using a semiconductor, it is not always necessary to form an electrode layer as long as the electrode has conductivity enough to allow electroplating. The electrode layer is selected from materials that are not corroded by the plating solution to be used because they are exposed to the plating solution. However, a material that does not form the first plating layer and the alloy layer is preferable because the first plating layer formed on the electrode layer is removed by electrolytic etching in a later step.
【0034】また、電極層は前記メッキ液中でも電解エ
ッチングされない材料が好ましい。第1のマスク層は絶
縁性を有する材料であればよく、無機絶縁体、有機絶縁
体のいずれも使用することができる。電極層及び第1の
マスク層の形成方法としては、真空蒸着方法、スピンコ
ート法、ディップ法、化学堆積法(CVD)等の薄膜形
成方法を用いる。The electrode layer is preferably made of a material which is not electrolytically etched in the plating solution. The first mask layer may be any material having an insulating property, and either an inorganic insulator or an organic insulator can be used. As a method for forming the electrode layer and the first mask layer, a thin film forming method such as a vacuum evaporation method, a spin coating method, a dipping method, and a chemical deposition method (CVD) is used.
【0035】次に、第1のマスク層に開口部アレイを形
成する。開口部形状は円形が望ましい。開口部形成に当
たっては、微小な開口を形成することが可能な半導体フ
ォトリソグラフィプロセスとエッチングにより開口部を
形成する。第1のマスク層として、フォトレジストを用
いるとエッチングの工程を省略できる。Next, an opening array is formed in the first mask layer. The shape of the opening is preferably circular. In forming the opening, the opening is formed by a semiconductor photolithography process capable of forming a minute opening and etching. When a photoresist is used as the first mask layer, an etching step can be omitted.
【0036】次に、メッキ用基板をワークとして金属イ
オンを含むメッキ液に漬け、陽極板との間に外部電源を
繋げて電流を流し、開口部に第1のメッキ層を形成す
る。開口部にメッキが形成され、さらにメッキを続ける
ことで第1のマスク層上にも第1のメッキ層が広がり半
球状等の構造体が形成される。作製するマイクロレンズ
アレイ用金型又は金型マスターが形成するマイクロレン
ズの径としては数μmから数100μmの範囲であり、
この為、開口部の大きさは所望のマイクロレンズアレイ
用金型又は金型マスターが形成するマイクロレンズの径
よりも小さくする必要がある。メッキ成長が等方的とな
る為には開口部の寸法は半球状構造体の直径に比して小
さい程、半球状構造体の形状は真球に近づく。半球状構
造体はメッキ浴中の金属イオンが電気化学反応により析
出することにより形成される。Next, the substrate for plating is immersed in a plating solution containing metal ions as a work, and an external power supply is connected between the substrate and the anode plate to supply a current to form a first plating layer in the opening. Plating is formed in the opening, and by continuing plating, the first plating layer also spreads on the first mask layer to form a structure such as a hemisphere. The diameter of the microlens formed by the mold or mold master for the microlens array to be manufactured is in the range of several μm to several hundred μm,
For this reason, the size of the opening needs to be smaller than the diameter of the microlens formed by the desired microlens array mold or mold master. In order for plating growth to be isotropic, the shape of the hemispherical structure approaches a true sphere as the size of the opening is smaller than the diameter of the hemispherical structure. The hemispherical structure is formed by depositing metal ions in a plating bath by an electrochemical reaction.
【0037】電気メッキでは、メッキ時間、メッキ温度
を制御して第1のメッキ層の厚さを容易に制御すること
が可能である。主な、メッキの金属としては、単金属で
は、Ni、Au、Pt、Cr、Cu、Ag、Zn等、合
金では、Cu−Zn、Sn−Co、Ni−Fe、Zn−
Ni等が使用可能である。他の電気メッキが可能な材料
であれば用いることは可能であるが、前記電極層と合金
層を形成しない材料が好ましい。In the electroplating, the thickness of the first plating layer can be easily controlled by controlling the plating time and the plating temperature. The main plating metals are Ni, Au, Pt, Cr, Cu, Ag, Zn and the like for single metals, and Cu-Zn, Sn-Co, Ni-Fe, Zn- for alloys.
Ni or the like can be used. Any other material that can be electroplated can be used, but a material that does not form the electrode layer and the alloy layer is preferable.
【0038】ここで形成される第1のメッキ層はアレイ
周辺部が中心部分よりも大きく成長する。それは電流分
布が均一でなく電極の端の部分で電流が集中するからで
ある。しかし、本発明の方法ではアレイ周辺部の中心部
分よりも大きく成長した第1のメッキ層を選択的に電解
エッチングによって取り除くことによって、ほぼ均一な
大きさの第1のメッキ層のアレイを得ることができる。The first plating layer formed here grows larger at the periphery of the array than at the center. This is because the current distribution is not uniform and the current concentrates at the ends of the electrodes. However, in the method of the present invention, an array of the first plating layer having a substantially uniform size is obtained by selectively removing the first plating layer that has grown larger than the center portion of the array peripheral portion by electrolytic etching. Can be.
【0039】すなわち、その方法は、ほぼ均一な大きさ
の第1のメッキ層が形成されている領域上に第2のマス
ク層を形成する。第2のマスク層は絶縁性を有する材料
であればよく、無機絶縁体、有機絶縁体のいずれも使用
することができる。第2のマスク層の絶縁層の形成方法
としては、真空蒸着方法、スピンコート法、ディップ法
等の薄膜形成方法を用いる。選択的な領域のみに絶縁層
を形成するに当たっては、半導体フォトリソグラフィー
プロセスとエッチングにより形成する。第2のマスク層
として、フォトレジストを用いるとエッチングの工程を
省略できる。That is, according to the method, a second mask layer is formed on a region where a first plating layer having a substantially uniform size is formed. The second mask layer may be any material having an insulating property, and any of an inorganic insulator and an organic insulator can be used. As a method for forming the insulating layer of the second mask layer, a thin film formation method such as a vacuum evaporation method, a spin coating method, and a dipping method is used. In forming an insulating layer only in a selective region, the insulating layer is formed by a semiconductor photolithography process and etching. When a photoresist is used as the second mask layer, an etching step can be omitted.
【0040】次に、この基板をワークとして、先に第1
のメッキ層を形成したメッキ液に漬け、第1のメッキ層
を形成した場合と逆に陰極と陽極を繋ぎ外部電源から電
流を流す。これによって、中心部分よりも大きく成長し
た第1のメッキ層は選択的に電解エッチングによって除
去される。ここで電極層が前記メッキ液で電解されず且
つ第1のメッキ層と合金層を形成しない材料であれば、
電解エッチング後に電極層の平らな面が得られる。Next, using this substrate as a work,
Then, the electrode is immersed in a plating solution having a plating layer formed thereon, and a current is supplied from an external power supply by connecting a cathode and an anode in a manner opposite to the case where the first plating layer is formed. As a result, the first plating layer grown larger than the central portion is selectively removed by electrolytic etching. Here, if the electrode layer is a material that is not electrolyzed by the plating solution and does not form an alloy layer with the first plating layer,
After the electrolytic etching, a flat surface of the electrode layer is obtained.
【0041】残された第2のマスク層に覆われた第1の
メッキ層は、ほぼ均一な大きさであり、直径の面内分布
が小さい半球状構造体アレイとなる。ここで除去された
第1のメッキ層の金属はメッキ液中或いは対極の金属板
に回収でき、高価な金属材料であっても無駄なく使用で
きる。The first plating layer covered with the remaining second mask layer has a substantially uniform size and is a hemispherical structure array having a small in-plane distribution of diameters. The metal of the first plating layer removed here can be recovered in the plating solution or on a metal plate of the counter electrode, and even an expensive metal material can be used without waste.
【0042】さらに任意の位置に存在する第1のメッキ
層上に第2のマスク層を形成すれば、後の工程でも電解
エッチングされずに第1のメッキ層からなるアライメン
ト用のマーカーを形成することが可能となる。この際、
除去するメッキ層は一部がメッキ液中に露出していれば
電解エッチング除去することが可能である。Further, if a second mask layer is formed on the first plating layer existing at an arbitrary position, an alignment marker composed of the first plating layer is formed without being electrolytically etched in a later step. It becomes possible. On this occasion,
If a part of the plating layer to be removed is exposed in the plating solution, it can be removed by electrolytic etching.
【0043】更に、この方法では基板内に複数の第2の
マスク層を設けることにより、1枚の基板から複数個或
いは複数種の第1のメッキ層の直径の大きさの面内分布
が小さいマイクロレンズアレイ用金型又は金型マスター
を得ることも可能となる。これは、第1のメッキ層を形
成後、アレイパターンの周辺部を除いた第1のメッキ層
の直径の大きさの面内分布の小さい領域に選択的に第2
のマスク層を形成することができるからである。Further, in this method, by providing a plurality of second mask layers in the substrate, the in-plane distribution of the size of the diameter of a plurality or a plurality of types of first plating layers from one substrate is small. It is also possible to obtain a mold or a mold master for a microlens array. This is because, after the formation of the first plating layer, the second plating is selectively performed in a region where the in-plane distribution of the diameter of the first plating layer is small except for the peripheral portion of the array pattern.
This is because the mask layer can be formed.
【0044】次に、第1及び第2のマスク層を除去し、
第1のメッキ層から電極層にかけて第2のメッキ層を形
成する。これによって、第1のメッキ層は電極層上に強
固に固定され、その後の工程において第1のメッキ層が
脱落することが防止でき、マイクロレンズアレイ用金型
又は金型マスターの耐久性が良くなる。Next, the first and second mask layers are removed,
A second plating layer is formed from the first plating layer to the electrode layer. Thereby, the first plating layer is firmly fixed on the electrode layer, and it is possible to prevent the first plating layer from dropping off in a subsequent step, and to improve the durability of the microlens array mold or mold master. Become.
【0045】マイクロレンズアレイ用金型は、上記マイ
クロレンズアレイ用金型マスター(原版)に金型材料を
形成した後、金型を剥離することで得られる。マイクロ
レンズアレイ用金型は、電気メッキにて形成した原版か
ら直接形成できるために、高価な設備を必要とせず、低
コストで作製できる。剥離の方法としては、機械的に原
版と基板を剥離すればよい。しかしながら、大判化する
と剥離時に変形する場合がある為、基板、電極層、第1
及び第2のメッキ層を順次裏面よりエッチング除去する
方法を取っても良い。The microlens array mold is obtained by forming a mold material on the microlens array mold master (original plate) and then peeling the mold. Since the microlens array mold can be formed directly from the original plate formed by electroplating, it can be manufactured at low cost without requiring expensive equipment. As a method of peeling, the original plate and the substrate may be mechanically peeled. However, when the sheet is enlarged, the sheet may be deformed at the time of peeling.
Alternatively, a method of sequentially etching and removing the second plating layer from the back surface may be adopted.
【0046】基板及び第2のメッキ層上に犠牲層を設け
た後に金型を形成する場合には、犠牲層を除去すること
により金型と基板を剥離することが可能である。この場
合、犠牲層をエッチングするエッチャントにより金型が
腐蝕されないような犠牲層の材料を選ぶ。犠牲層をエッ
チングするエッチャントにより第1及び第2のメッキ層
及び基板も腐蝕されない場合、第1及び第2のメッキ層
を形成した基板を原版として、複数回使用することが可
能であり、金型が複数回の使用により傷、汚れ等により
使用できなくなった場合に、同様の方法により金型を容
易に作製することができる。When a mold is formed after providing a sacrificial layer on the substrate and the second plating layer, the mold and the substrate can be separated by removing the sacrificial layer. In this case, a material for the sacrificial layer is selected so that the mold is not corroded by an etchant for etching the sacrificial layer. When the first and second plating layers and the substrate are not corroded by the etchant that etches the sacrificial layer, the substrate on which the first and second plating layers are formed can be used a plurality of times as an original, and the mold can be used. Can be easily manufactured by the same method in the case where it cannot be used due to scratches, dirt, etc. due to multiple uses.
【0047】マイクロレンズ用金型の材料としては、第
1及び第2のメッキ層を形成した基板上に形成でき、か
つ剥離できるものであれば樹脂、金属、絶縁体等の何れ
の材料も用いることができる。As the material for the microlens mold, any material such as resin, metal, and insulator can be used as long as it can be formed on the substrate on which the first and second plating layers are formed and can be peeled off. be able to.
【0048】簡略な金型の形成方法としては、樹脂や金
属、ガラスの溶融または溶解した溶液を第1及び第2の
メッキ層が形成された基板上に塗布し硬化した後に、上
述した剥離の方法により剥離して形成する。この場合、
金型材料としては基板や第2のメッキ層と合金化しない
材料を選択する。As a simple method of forming a mold, a solution in which a resin, a metal, or a glass is melted or dissolved is applied to a substrate on which the first and second plating layers are formed and cured, and then the above-described peeling is performed. It is formed by peeling by a method. in this case,
As the mold material, a material that does not alloy with the substrate or the second plating layer is selected.
【0049】他の方法としては、基板を陰極として第2
のメッキ層及び基板の電極層上に金型を電気メッキして
形成する。犠牲層を用いるのであれば、犠牲層上に金型
用電極層を形成し該金型用電極層を陰極として電気メッ
キを行う。Another method is to use the substrate as a cathode and
A metal mold is formed by electroplating on the plating layer and the electrode layer of the substrate. If a sacrifice layer is used, a mold electrode layer is formed on the sacrifice layer, and electroplating is performed using the mold electrode layer as a cathode.
【0050】さらに上記マイクロレンズアレイ用金型上
にマイクロレンズとなる材料を形成した後、これを剥離
することによりマイクロレンズアレイを形成することが
できる。これにより、低コストで且つ容易に、同一の形
状のマイクロレンズを作製することが可能となる。マイ
クロレンズの材料としては、マイクロレンズ用金型との
剥離性が容易な材料が用いられる。マイクロレンズ材料
として樹脂を用いる場合は、光透過性の熱硬化樹脂、紫
外線硬化樹脂、電子線硬化樹脂等をマイクロレンズアレ
イ用金型上に塗布した後、紫外光照射、電子線照射等に
より硬化させる。硬化時には、気泡が形成されないよう
にする。樹脂を塗布する場合には、脱気を行うとよい。
硬化後に、樹脂は金型から剥離されマイクロレンズアレ
イが形成される。マイクロレンズアレイとなる樹脂とし
ては、マイクロレンズを用いる受光、または発光装置が
利用する光の波長領域で光透過可能な材料を用いる。Further, a microlens array can be formed by forming a microlens material on the microlens array mold and peeling it off. This makes it possible to easily manufacture microlenses having the same shape at low cost. As a material of the microlens, a material that is easily peelable from a microlens mold is used. When a resin is used as the microlens material, a light-transmissive thermosetting resin, an ultraviolet-curing resin, an electron beam-curing resin, or the like is applied on a microlens array mold, and then cured by ultraviolet light irradiation, electron beam irradiation, or the like. Let it. During curing, no bubbles are formed. When applying a resin, degassing may be performed.
After curing, the resin is released from the mold to form a microlens array. As the resin that forms the microlens array, a material that transmits light in a wavelength region of light used by a light receiving device using a microlens or a light emitting device is used.
【0051】上記方法でマイクロレンズを作製する場合
には、アルカリガラスが必須とはならず、イオン交換法
と比べて、マイクロレンズ、支持基板の材料の制限を少
なくすることができる。樹脂の代わりに溶融したガラス
を使用すれば、ガラスのマイクロレンズアレイを作製で
きる。When a microlens is manufactured by the above method, alkali glass is not essential, and the limitations on the materials of the microlens and the supporting substrate can be reduced as compared with the ion exchange method. If molten glass is used instead of resin, a glass microlens array can be produced.
【0052】勿論、本発明の金型は、適用可能であれ
ば、マイクロレンズアレイに限らず、どの様な構造を作
製するのにも使用し得る。Of course, the mold of the present invention is not limited to a microlens array as long as it can be applied, and can be used for producing any structure.
【0053】[0053]
【発明の実施の形態】以下に、図面を参照しつつ発明の
実施の形態を説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0054】(第1実施例)第1実施例は、本発明によ
るマイクロレンズアレイ用金型又は金型マスター及びマ
イクロレンズアレイの製造方法の第1態様である。図1
を用いてその製造方法を説明する。(First Embodiment) The first embodiment is a first embodiment of a method for manufacturing a mold or a mold master for a microlens array and a microlens array according to the present invention. FIG.
The manufacturing method will be described with reference to FIG.
【0055】図1から図5の作製工程図を用いて説明す
る。酸化ガスを用いて熱酸化し、両面に1μm厚の二酸
化シリコン膜が形成された2インチφのシリコンウエハ
を、図1に示す基板1として用いる。このウエハ1に、
薄膜形成法の1つである真空スパッタ法によりTiとP
tを夫々50Å、500Å連続して成膜し、電極層2を
形成する。その上にポジ型フォトレジスト(Az150
0: Hoechst社製)を塗布し第1のマスク層3
を形成する。The process will be described with reference to FIGS. A 2-inch φ silicon wafer having a 1 μm thick silicon dioxide film formed on both surfaces by thermal oxidation using an oxidizing gas is used as the substrate 1 shown in FIG. This wafer 1
Ti and P are deposited by vacuum sputtering, one of the thin film forming methods.
t is continuously deposited at 50 ° and 500 °, respectively, to form the electrode layer 2. A positive photoresist (Az150)
0: manufactured by Hoechst) and the first mask layer 3
To form
【0056】次に、第1のマスク層3上にフォトレジス
トを成膜し、フォトリソグラフィーにより該フォトレジ
ストを露光、現像し、これをマスクとしてエッチングし
て電極層2を部分的に露出させ、開口部4を形成する。
開口部4は円形をしており、その直径は5μmであり、
隣接する開口部4との間隔は25μmである。また、本
実施例では全体で860×860個の開口部4を設けた
(図1(a)参照)。Next, a photoresist is formed on the first mask layer 3, the photoresist is exposed and developed by photolithography, and the photoresist is used as a mask to be etched to partially expose the electrode layer 2, An opening 4 is formed.
The opening 4 is circular and has a diameter of 5 μm,
The distance between adjacent openings 4 is 25 μm. In this embodiment, 860 × 860 openings 4 are provided in total (see FIG. 1A).
【0057】この基板1をワークとして用いて、電極層
2を陰極として、硫酸ニッケルと塩化ニッケルとほう酸
及び光沢剤からなるNiメッキ浴を用いて、浴温60
℃、陰極電流密度40A/dm2でNiメッキを行な
う。Niからなる第1のメッキ層6はまず開口部4から
析出、成長し、第1のマスク層3上にも第1のメッキ層
6が広がり、アレイ中心部の半径が約10μmの半球状
構造体8となるまで第1のメッキ層6を成長させた(図
1(b)参照)。Using the substrate 1 as a work, the electrode layer 2 as a cathode, and a Ni plating bath comprising nickel sulfate, nickel chloride, boric acid and a brightener, a bath temperature of 60
Ni plating is performed at a temperature of 40 ° C. and a cathode current density of 40 A / dm 2 . A first plating layer 6 made of Ni is first deposited and grown from the opening 4, the first plating layer 6 also spreads on the first mask layer 3, and a hemispherical structure having a radius of about 10 μm at the center of the array. The first plating layer 6 was grown until the body 8 was formed (see FIG. 1B).
【0058】図2は図1(b)における半球状構造体8
の面内分布を示す図であり、図2(a)が断面図、図2
(b)が上面図である。アレイ中心部において半球状構
造体8の半径が約10μmのとき、アレイ周辺部5にお
いては半径が最大約15μmの半球状構造体8が形成さ
れた。FIG. 2 shows a hemispherical structure 8 shown in FIG.
FIG. 2A is a cross-sectional view of FIG.
(B) is a top view. When the radius of the hemispherical structure 8 was about 10 μm at the center of the array, a hemispherical structure 8 having a maximum radius of about 15 μm was formed at the periphery 5 of the array.
【0059】次に、ポジ型フォトレジスト(AzP46
20:Hoechst社製)を塗布、露光、現像し、ア
レイ周辺部5の2mmの幅を除いた700×700個の
領域に選択的に第2のマスク層7を設ける。これによっ
てアレイ周辺部5の第1のメッキ層6は露出された(図
1(c))。図3(a)が断面図、図3(b)が上面図
である。ここで、第2のマスク層7に覆われた領域の第
1のメッキ層6の直径の面内分布は5%以内であった。Next, a positive photoresist (AzP46)
20: manufactured by Hoechst Co., Ltd.), exposed, and developed, and a second mask layer 7 is selectively provided in 700 × 700 regions excluding the 2 mm width of the array peripheral portion 5. As a result, the first plating layer 6 in the array peripheral portion 5 was exposed (FIG. 1C). FIG. 3A is a sectional view, and FIG. 3B is a top view. Here, the in-plane distribution of the diameter of the first plating layer 6 in the area covered by the second mask layer 7 was within 5%.
【0060】この基板1をワークとして用いて、それを
陽極として、硫酸ニッケルと塩化ニッケルとほう酸及び
光沢剤からなるNiメッキ浴を用いて、浴温60℃、陽
極電流密度8A/dm2で、露出した第1のメッキ層6
の電解エッチングを行なう(図1(d))。ここで、電
極層2としてPtを用いていたことにより、電極層2は
腐蝕されない。そして、電解エッチングは第2のマスク
層7に覆われていない領域に存在するNiからなる第1
のメッキ層6が消費された時点で停止した。Using this substrate 1 as a work and using it as an anode, a Ni plating bath composed of nickel sulfate, nickel chloride, boric acid and a brightener was used at a bath temperature of 60 ° C. and an anode current density of 8 A / dm 2 . Exposed first plating layer 6
(FIG. 1D). Here, since Pt is used for the electrode layer 2, the electrode layer 2 is not corroded. Then, the electrolytic etching is performed using the first Ni made of Ni existing in a region not covered with the second mask layer 7.
It stopped when the plating layer 6 was consumed.
【0061】次に、アセトンとジメチルホルムアミドで
第1及び第2のマスク層3、7を除去することにより、
700×700個の半球状構造体8を有する半球状構造
体アレイを形成することができる(図1(e)参照)。
図4は図1(e)における半球状構造体8の面内分布を
示す図であり、図4(a)が断面図、図4(b)が上面
図である。半球状構造体8の半径の面内分布は5%以内
であった。Next, by removing the first and second mask layers 3 and 7 with acetone and dimethylformamide,
A hemispherical structure array having 700 × 700 hemispherical structures 8 can be formed (see FIG. 1E).
4A and 4B are diagrams showing the in-plane distribution of the hemispherical structure 8 in FIG. 1E, wherein FIG. 4A is a cross-sectional view and FIG. 4B is a top view. The in-plane distribution of the radius of the hemispherical structure 8 was within 5%.
【0062】次に、電極層2を陰極として、硫酸ニッケ
ルと塩化ニッケルとほう酸及び光沢剤からなるNiメッ
キ浴を用いて、浴温60℃、陰極電流密度8A/dm2
で、Niメッキを行ない第2のメッキ層9を形成する
(図1(f))。これによって、第1のメッキ層6は電
極層2上に強固に固定されたマイクロレンズアレイ用金
型又は金型マスターが得られる。Next, using the electrode layer 2 as a cathode, a bath temperature of 60 ° C. and a cathode current density of 8 A / dm 2 using a Ni plating bath comprising nickel sulfate, nickel chloride, boric acid and a brightener.
Then, Ni plating is performed to form a second plating layer 9 (FIG. 1F). As a result, a mold or a mold master for the microlens array in which the first plating layer 6 is firmly fixed on the electrode layer 2 is obtained.
【0063】以上、本実施例により、マイクロレンズア
レイ用金型又は金型マスターにおいて、半球状構造体の
大きさの面内分布を容易に小さくすることができる製造
方法を提供することができた。As described above, according to the present embodiment, a manufacturing method capable of easily reducing the in-plane distribution of the size of a hemispherical structure in a mold or a mold master for a microlens array can be provided. .
【0064】次に、以上の製法で形成された構造をマス
ターとして用いて金型を作る工程を説明する。常圧CV
D(Chemical Vapor Depositi
on)法により、PSG(Phosphosi1ica
te glass)を350℃にて1μm成膜し、犠牲
層10を形成する(図5(a))。続いて、電子ビーム
蒸着法により、TiとAuを夫々10nm、200nm
連続して成膜し、金型用電極層11を形成する(図5
(b))。Next, a process of manufacturing a mold using the structure formed by the above-described manufacturing method as a master will be described. Normal pressure CV
D (Chemical Vapor Depositi
on) method, PSG (Phosphosiica)
A 1 μm film is formed at 350 ° C. to form a sacrificial layer 10 (FIG. 5A). Subsequently, Ti and Au were deposited at 10 nm and 200 nm, respectively, by electron beam evaporation.
The film is continuously formed to form the mold electrode layer 11 (FIG. 5).
(B)).
【0065】この金型をワークとして用いて、金型用電
極層11を陰極として、スルファミン酸ニッケルと臭化
ニッケルとほう酸及び光沢剤からなるNiメッキ浴を用
いて、浴温50℃、陰極電流密度5A/dm2で、Ni
電気メッキを行ない金型20を形成する(図5
(c))。Using this mold as a workpiece, the mold electrode layer 11 as a cathode, a nickel plating bath composed of nickel sulfamate, nickel bromide, boric acid and a brightener, a bath temperature of 50 ° C. and a cathode current With a density of 5 A / dm 2 , Ni
Electroplating is performed to form a mold 20 (FIG. 5).
(C)).
【0066】次に、フッ酸とフッ化アンモニウムとの混
合水溶液に基板を浸漬して犠牲層10であるPSGをエ
ッチング除去し、基板と金型20を剥離する。この時、
金型用電極層11のTiも同時に除去される。この後
に、金型用電極層11のAuを、沃素と沃化カリウムの
混合水溶液によりエッチング除去し、凸型マイクロレン
ズアレイ用金型20を形成する(図5(d))。Next, the substrate is immersed in a mixed aqueous solution of hydrofluoric acid and ammonium fluoride to remove the PSG as the sacrificial layer 10 by etching, and the substrate and the mold 20 are separated. At this time,
Ti of the mold electrode layer 11 is also removed at the same time. Thereafter, Au of the mold electrode layer 11 is removed by etching with a mixed aqueous solution of iodine and potassium iodide to form a convex microlens array mold 20 (FIG. 5D).
【0067】この金型20を用いてマイクロレンズアレ
イを作製する。凸型マイクロレンズアレイ用金型20に
紫外線硬化樹脂12を塗布後、支持基板13となるガラ
ス基板をその上に載せる(図5(e))。紫外線照射に
より樹脂12を硬化させた後に剥離することにより、凸
型マイクロレンズアレイ15を作製した(図5
(f))。この凸型マイクロレンズアレイにおいてもレ
ンズ直径の面内分布は5%以内であった。Using this mold 20, a microlens array is manufactured. After applying the ultraviolet curable resin 12 to the convex microlens array mold 20, a glass substrate serving as the support substrate 13 is mounted thereon (FIG. 5E). After the resin 12 was cured by ultraviolet irradiation, it was peeled off, whereby a convex microlens array 15 was produced.
(F)). In this convex microlens array, the in-plane distribution of the lens diameter was within 5%.
【0068】(第2実施例)図1、図5乃至図9の作製
工程図を用いて第2実施例を説明する。図1(a)に示
す開口部4を形成するまでの過程は第1実施例と同じに
行なう。第2実施例では、隣接する開口部4の間隔は1
8μmである。また、本実施例では全体で2000×2
000個の開口部4を設けた(図1(a)参照)。アレ
イ中心部の半径が約10μmの半球状構造体8となるま
で第1のメッキ層6を成長させる工程も第1実施例と同
じに行なう(図1(b)参照)。(Second Embodiment) A second embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 5 to 9. The process up to the formation of the opening 4 shown in FIG. 1A is performed in the same manner as in the first embodiment. In the second embodiment, the interval between adjacent openings 4 is 1
8 μm. Also, in this embodiment, 2000 × 2
000 openings 4 were provided (see FIG. 1A). The step of growing the first plating layer 6 until a hemispherical structure 8 having a radius of about 10 μm at the center of the array is performed in the same manner as in the first embodiment (see FIG. 1B).
【0069】図2は図1(b)における半球状構造体8
の面内分布を示す図であり、図2(a)が断面図、図2
(b)が上面図である。アレイ中心部において半球状構
造体8の半径が約10μmの時、アレイ周辺部5におい
ては半径が最大約15μmの半球状構造体8が形成され
た。FIG. 2 shows the hemispherical structure 8 shown in FIG.
FIG. 2A is a cross-sectional view of FIG.
(B) is a top view. When the radius of the hemispherical structure 8 was about 10 μm at the center of the array, a hemispherical structure 8 having a maximum radius of about 15 μm was formed at the periphery 5 of the array.
【0070】次に、ポジ型フォトレジスト(AzP46
20: Hoechst社製)からなる第2のマスク層
7を形成する。この第2のマスク層7上に塗布したフォ
トレジストを露光、現像し、アレイ周辺部5を除いた1
064×806個の領域に選択的に第2のマスク層7を
設ける(図1(c))。ここで、本実施例においては、
貼り合わせ等の位置合わせに用いるマーカー14を形成
する為に、前記1064×806個の領域以外の任意の
2つの位置にも第2のマスク層7を形成する(図6)。Next, a positive photoresist (AzP46)
20: manufactured by Hoechst Co.). The photoresist applied on the second mask layer 7 is exposed and developed to remove 1
The second mask layer 7 is selectively provided in 064 × 806 regions (FIG. 1C). Here, in this embodiment,
In order to form the marker 14 used for positioning such as bonding, the second mask layer 7 is formed at any two positions other than the 1064 × 806 regions (FIG. 6).
【0071】次に、基板1をワークとして用いて、それ
を陽極として硫酸ニッケルと塩化ニッケルとほう酸及び
光沢剤からなるNiメッキ浴を用いて、浴温60℃、陽
極電流密度8A/dm2で、露出した第1のメッキ層6
(部分的に露出しているものも含む)の電解エッチング
を行なう。ここで、電極層2としてPtを用いていたこ
とにより電極層2は腐蝕されない。そして、電解エッチ
ングは第2のマスク層7に完全に覆われていない領域に
存在するNiからなる第1のメッキ層6が消費された時
点で停止する。Next, using the substrate 1 as a workpiece, and using it as an anode, a Ni plating bath composed of nickel sulfate, nickel chloride, boric acid and a brightener was used at a bath temperature of 60 ° C. and an anode current density of 8 A / dm 2 . , Exposed first plating layer 6
(Including partially exposed) electrolytic etching is performed. Here, the electrode layer 2 is not corroded by using Pt as the electrode layer 2. Then, the electrolytic etching is stopped when the first plating layer 6 made of Ni existing in a region not completely covered by the second mask layer 7 is consumed.
【0072】次に、アセトンとジメチルホルムアミドで
第1及び第2のマスク層3、7を除去することにより、
1064×806個の半球状構造体8と第1のメッキ層
6からなるマーカー14を有する半球状構造体アレイを
形成することができる。図7は上面図であり、半球状構
造体8の半径の面内分布は5%以内であった。Next, by removing the first and second mask layers 3 and 7 with acetone and dimethylformamide,
A hemispherical structure array having 1064 × 806 hemispherical structures 8 and markers 14 including the first plating layer 6 can be formed. FIG. 7 is a top view, and the in-plane distribution of the radius of the hemispherical structure 8 was within 5%.
【0073】ここで、電極層2を陰極として硫酸ニッケ
ルと塩化ニッケルとほう酸及び光沢剤からなるNiメッ
キ浴を用いて、浴温60℃、陰極電流密度8A/dm2
でNiメッキを行ない第2のメッキ層9を形成する。こ
れによって、第1のメッキ層8(マーカー14を含む)
が電極層2上に強固に固定されたマイクロレンズアレイ
用金型又は金型マスターが得られる。この時の使用領域
におけるメッキ層8の曲率半径は約25μmであり曲率
半径の分布は5%以内であった。Here, a nickel plating bath comprising nickel sulfate, nickel chloride, boric acid and a brightener was used as a cathode of the electrode layer 2 at a bath temperature of 60 ° C. and a cathode current density of 8 A / dm 2.
To form a second plating layer 9. Thereby, the first plating layer 8 (including the marker 14)
Is firmly fixed on the electrode layer 2 to obtain a microlens array mold or mold master. The radius of curvature of the plating layer 8 in the used area at this time was about 25 μm, and the distribution of the radius of curvature was within 5%.
【0074】以上、本実施例により、マーカー14付き
半球状マイクロ構造体アレイにおいて、使用領域の半球
状構造体8の大きさの面内分布を容易に小さくすること
ができる製造方法を提供することができた。As described above, according to the present embodiment, there is provided a manufacturing method capable of easily reducing the in-plane distribution of the size of the hemispherical structure 8 in the used area in the hemispherical microstructure array with the marker 14. Was completed.
【0075】凸型マイクロレンズアレイ用金型は第1実
施例と同様に形成できる。この場合、この金型にも、凸
型マーカー14の逆転した形状の凹型マーカーが形成さ
れている。この金型凸型マイクロレンズアレイ用金型に
紫外線硬化樹脂12を塗布後、支持基板13となるガラ
ス基板13をその上に載せる。紫外線照射により硬化さ
せた後に樹脂12を剥離することにより、アライメント
用の凸型マーカー14を有する凸型マイクロレンズアレ
イ15を作製できる(図8)。この凸型マイクロレンズ
アレイ15においても、レンズ曲率半径の面内分布は5
%以内であった。The convex microlens array mold can be formed in the same manner as in the first embodiment. In this case, a concave marker having a shape obtained by inverting the convex marker 14 is also formed in this mold. After applying the ultraviolet curable resin 12 to the mold for the convex microlens array, the glass substrate 13 serving as the support substrate 13 is placed thereon. By peeling the resin 12 after curing by ultraviolet irradiation, a convex microlens array 15 having a convex marker 14 for alignment can be produced (FIG. 8). Also in this convex microlens array 15, the in-plane distribution of the lens curvature radius is 5
%.
【0076】続いて、TFT液晶基板に形成されたマー
カーに凸型マイクロレンズアレイ15のマーカー14を
合わせて両者を貼り付けることにより、各画素に対応し
た位置にマイクロレンズを配置することができた。これ
らを駆動回路に繋ぎ液晶プロジェクターとして駆動させ
たところ、入射光はマイクロレンズによって集光され明
るい表示画像を得ることができた。Subsequently, by aligning the marker 14 of the convex microlens array 15 with the marker formed on the TFT liquid crystal substrate and attaching them, the microlenses could be arranged at positions corresponding to the respective pixels. . When these were connected to a drive circuit and driven as a liquid crystal projector, the incident light was condensed by the microlenses and a bright display image could be obtained.
【0077】(第3実施例)第3実施例を、図1の作製
工程図を用いて説明する。開口部4を形成するまでは第
1実施例と同じである。開口部4はシリコンウエハ面内
の950mmφの領域内にアレイ状に設ける。基板1を
ワークとして用いて、アレイ中心部の半径が約10μm
の半球状構造体8となるまで第1のメッキ層6を成長さ
せるのも、第1実施例と同じである(図1(b)参
照)。(Third Embodiment) A third embodiment will be described with reference to the manufacturing process diagram of FIG. The process up to the formation of the opening 4 is the same as in the first embodiment. The openings 4 are provided in an array in a region of 950 mmφ on the surface of the silicon wafer. Using the substrate 1 as a work, the radius at the center of the array is about 10 μm.
The growth of the first plating layer 6 until the hemispherical structure 8 becomes the same as in the first embodiment (see FIG. 1B).
【0078】次に、ボジ型フォトレジスト(AzP46
20:Hoechst社製)からなるマスク層7を形成
する(図1(c))。フォトレジストを露光、現像し、
ウエハの周辺部5を除いた領域上に選択的に第2のマス
ク層7を設ける。ここで第2のマスク層7は、700×
700個の領域で同一面内に4ケ所設ける。Next, a bodi type photoresist (AzP46)
20: made by Hoechst Co.) (FIG. 1C). Expose and develop the photoresist,
A second mask layer 7 is selectively provided on a region excluding the peripheral portion 5 of the wafer. Here, the second mask layer 7 has a size of 700 ×
Four locations are provided in the same plane in 700 areas.
【0079】続いて、基板1をワークとして用いて、そ
れを陽極として硫酸ニッケルと塩化ニッケルとほう酸及
び光沢剤からなるNiメッキ浴を用いて、浴温60℃、
陽極電流密度8A/dm2で、露出した第1のメッキ層
6の電解エッチングを行なう。Subsequently, using the substrate 1 as a work and using it as an anode, a Ni plating bath composed of nickel sulfate, nickel chloride, boric acid and a brightener was used.
Electrolytic etching of the exposed first plating layer 6 is performed at an anode current density of 8 A / dm2.
【0080】次に、アセトンとジメチルホルムアミドで
第1及び第2のマスク層3、7を除去することにより、
700×700個の半球状構造体8を同一面内に4ヶ所
有する半球状構造体アレイを形成することができた。こ
のとき、それぞれの領域内および領域間での半球状構造
体8の半径の面内分布は5%以内であった。Next, by removing the first and second mask layers 3 and 7 with acetone and dimethylformamide,
A hemispherical structure array having four 700 × 700 hemispherical structures 8 in the same plane could be formed. At this time, the in-plane distribution of the radius of the hemispherical structure 8 in each region and between the regions was within 5%.
【0081】以上、本実施例により、同一構造の複数領
域を有するマイクロレンズアレイ用金型又は金型マスタ
ーにおいて、半球状構造体8の大きさの面内分布を容易
に小さくすることができる製造方法を提供することがで
きた。As described above, according to the present embodiment, in the microlens array mold or mold master having a plurality of regions having the same structure, the in-plane distribution of the size of the hemispherical structure 8 can be easily reduced. A method could be provided.
【0082】ここで、凸型マイクロレンズアレイ用金型
を第1実施例と同様に形成することができる(図5
(a)〜(d)参照)。そして、凸型マイクロレンズア
レイ用金型20に紫外線硬化樹脂12を塗布後、支持基
板13となるガラス基板をその上に載せ、紫外線照射に
より硬化させた後に剥離し、更に各領域を切り取ること
により、一枚の金型20から4個の凸型マイクロレンズ
アレイ15を作製することができた(図5(e)、
(f)参照)。この各凸型マイクロレンズアレイ15に
おいてもレンズ直径の面内分布は5%以内であった。Here, a convex microlens array mold can be formed in the same manner as in the first embodiment (FIG. 5).
(See (a) to (d)). Then, after applying the ultraviolet curable resin 12 to the convex microlens array mold 20, a glass substrate serving as the support substrate 13 is placed thereon, cured by ultraviolet irradiation, peeled off, and further cut out of each region. Then, four convex microlens arrays 15 could be manufactured from one mold 20 (FIG. 5E).
(F)). In each convex micro lens array 15, the in-plane distribution of the lens diameter was within 5%.
【0083】(第4実施例)第4実施例を、図1の作製
工程図を用いて説明する。開口部4を形成するまでは第
1実施例と同じである。開口部は、シリコンウエハ面内
の950mmφの領域内にアレイ状に設ける。基板1を
ワークとして用いて、アレイ中心部の半径が約10μm
の半球状構造体8となるまで第1のメッキ層6を成長さ
せるのも、第1実施例と同じである(図1(b)参
照)。(Fourth Embodiment) A fourth embodiment will be described with reference to the manufacturing process diagram of FIG. The process up to the formation of the opening 4 is the same as in the first embodiment. The openings are provided in an array in an area of 950 mmφ on the surface of the silicon wafer. Using the substrate 1 as a work, the radius at the center of the array is about 10 μm.
The growth of the first plating layer 6 until the hemispherical structure 8 becomes the same as in the first embodiment (see FIG. 1B).
【0084】次に、ボジ型フォトレジスト(AzP46
20:Hoechst社製)からなるマスク層7を形成
する(図1(c))。フォトレジストを露光、現像し、
ウエハの周辺部5を除いた領域上に選択的に第2のマス
ク層7を設ける。ここで第2のマスク層7は、第1のメ
ッキ層6の数が700×700個、1024×768
個、700×350個と3種類の領域を同一面内に設け
る。Next, a bodied photoresist (AzP46)
20: made by Hoechst Co.) (FIG. 1C). Expose and develop the photoresist,
A second mask layer 7 is selectively provided on a region excluding the peripheral portion 5 of the wafer. Here, the second mask layer 7 has 700 × 700 first plating layers 6 and 1024 × 768.
, 700 × 350 and three types of regions are provided in the same plane.
【0085】続いて、基板1をワークとして用いて、そ
れを陽極として硫酸ニッケルと塩化ニッケルとほう酸及
び光沢剤からなるNiメッキ浴を用いて、浴温60℃、
陽極電流密度8A/dm2で、露出した第1のメッキ層
6の電解エッチングを行なう。Subsequently, using the substrate 1 as a work and using it as an anode, a Ni plating bath composed of nickel sulfate, nickel chloride, boric acid and a brightener was used.
The exposed first plating layer 6 is subjected to electrolytic etching at an anode current density of 8 A / dm 2 .
【0086】次に、アセトンとジメチルホルムアミドで
第1及び第2のマスク層3、7を除去することにより、
700×700個、1024×768個、700×35
0個と3種類の半球状構造体8の領域を同一面内に有す
る半球状構造体アレイを形成することができた。Next, by removing the first and second mask layers 3 and 7 with acetone and dimethylformamide,
700 × 700, 1024 × 768, 700 × 35
A hemispherical structure array having zero and three types of hemispherical structures 8 in the same plane could be formed.
【0087】このとき、それぞれの領域内および領域間
での半球状構造体8の半径の面内分布は5%以内であっ
た。At this time, the in-plane distribution of the radius of the hemispherical structure 8 in each region and between the regions was within 5%.
【0088】以上、本実施例により、異種構造の複数領
域を有するマイクロレンズアレイ用金型又は金型マスタ
ーにおいて、半球状構造体8の大きさの面内分布を容易
に小さくすることができる製造方法を提供することがで
きた。As described above, according to the present embodiment, in the microlens array mold or mold master having a plurality of regions having different structures, the in-plane distribution of the size of the hemispherical structure 8 can be easily reduced. A method could be provided.
【0089】ここで、凸型マイクロレンズアレイ用金型
を第1実施例と同様に形成することができる(図5
(a)〜(d)参照)。そして、凸型マイクロレンズア
レイ用金型20に紫外線硬化樹脂12を塗布後、支持基
板13となるガラス基板をその上に載せ、紫外線照射に
より硬化させた後に剥離し、更に各領域を切り取ること
により、一枚の金型20から3種類の凸型マイクロレン
ズアレイ15を作製することができた(図5(e)、
(f)参照)。この各凸型マイクロレンズアレイにおい
ても、レンズ直径の面内分布は5%以内であった。Here, the mold for the convex microlens array can be formed in the same manner as in the first embodiment (FIG. 5).
(See (a) to (d)). Then, after applying the ultraviolet curable resin 12 to the convex microlens array mold 20, a glass substrate serving as the support substrate 13 is placed thereon, cured by ultraviolet irradiation, peeled off, and further cut out of each region. Thus, three types of convex microlens arrays 15 could be manufactured from one mold 20 (FIG. 5E).
(F)). Also in each of the convex microlens arrays, the in-plane distribution of the lens diameter was within 5%.
【0090】(第5実施例)第5実施例を、図9の作製
工程図を用いて説明する。酸化ガスを用いて熱酸化し、
両面に1μm厚の二酸化シリコン膜が形成された4イン
チφのシリコンウエハを、図9に示す基板1として用い
る。このウエハに、薄膜形成法の1つである真空スパッ
タ法によりTiとNi夫々50Å、500Å連続して成
膜し、電極層2を形成する。その上に、常圧CVD法に
より、PSGを350℃にて1μm成膜し、第1のマス
ク層3を形成する。ここで、電極層2のNiと第1のマ
スク層3のPSGの密着性は強固である。(Fifth Embodiment) A fifth embodiment will be described with reference to the manufacturing process diagram of FIG. Thermal oxidation using oxidizing gas,
A 4-inch φ silicon wafer having a 1 μm thick silicon dioxide film formed on both surfaces is used as the substrate 1 shown in FIG. The electrode layer 2 is formed on the wafer by continuously forming Ti and Ni at 50 ° and 500 °, respectively, by a vacuum sputtering method which is one of the thin film forming methods. A 1 μm-thick PSG film is formed thereon at 350 ° C. by a normal pressure CVD method to form a first mask layer 3. Here, the adhesion between Ni of the electrode layer 2 and PSG of the first mask layer 3 is strong.
【0091】次に、第1のマスク層3上にフォトリソグ
ラフィによりボジ型フォトレジスト(Az1500:
Hoechst社製)を塗布、露光、現像して開口部を
設け、四フッ化炭素を用いた反応性イオンエッチングに
よりフォトレジストの開口部のマスク層3をエッチング
除去する。こうして、電極層2を部分的に露出させ、開
口部4を形成する。開口部4は円形をしており、その直
径は5μmであり、隣接する開口部4との間隔は25μ
mである。また、本実施例では、全体で860×860
個の開口部4を設けた(図9(a)参照)。Next, on the first mask layer 3 is formed a photoresist (Az 1500:
Hoechst Co., Ltd.) is applied, exposed and developed to provide an opening, and the mask layer 3 in the opening of the photoresist is removed by reactive ion etching using carbon tetrafluoride. Thus, the opening 4 is formed by partially exposing the electrode layer 2. The opening 4 has a circular shape, a diameter of 5 μm, and a distance between adjacent openings 4 of 25 μm.
m. In the present embodiment, 860 × 860 in total
The openings 4 were provided (see FIG. 9A).
【0092】この基板1をワークとして用いて、電極層
2を陰極として硫酸ニッケルと塩化ニッケルとほう酸及
び光沢剤からなるNiメッキ浴を用いて、浴温60℃、
陰極電流密度40A/dm2で、Niメッキを行なう。
Niからなる第1のメッキ層6はまず開口部4から析
出、成長し、第1のマスク層3上にも広がり、アレイ中
心部の半径が約10μmの半球状構造体8となるまで、
第1のメッキ層6を成長させる(図9(b)参照)。ア
レイ中心部において半球状構造体8の半径が約10μm
のとき、アレイ周辺部5においては半径が最大約15μ
mの半球状構造体8が形成された。Using the substrate 1 as a work, the electrode layer 2 as a cathode, a Ni plating bath composed of nickel sulfate, nickel chloride, boric acid, and a brightener, a bath temperature of 60 ° C.
Ni plating is performed at a cathode current density of 40 A / dm 2 .
The first plating layer 6 made of Ni is first deposited and grown from the opening 4, spreads over the first mask layer 3, and becomes a hemispherical structure 8 having a radius of about 10 μm at the center of the array.
The first plating layer 6 is grown (see FIG. 9B). The radius of the hemispherical structure 8 at the center of the array is about 10 μm
, The radius of the array peripheral portion 5 is about 15 μ at the maximum.
m hemispherical structures 8 were formed.
【0093】次に、ボジ型フォトレジスト(AzP46
20: Hoechst社製)を塗布、露光、現像し、
アレイ周辺部5の2mmの幅を除いた700×700個
の領域に選択的に第2のマスク層7を設ける。これによ
ってアレイ周辺部5の第1のメッキ層6は露出される
(図9(c))。ここで、第2のマスク層7に覆われた
領域の第1のメッキ層6の直径の面内分布は5%以内で
あった。Next, a bodi type photoresist (AzP46)
20: manufactured by Hoechst Co.)
The second mask layer 7 is selectively provided in 700 × 700 regions excluding the 2 mm width of the array peripheral portion 5. Thereby, the first plating layer 6 in the array peripheral portion 5 is exposed (FIG. 9C). Here, the in-plane distribution of the diameter of the first plating layer 6 in the area covered by the second mask layer 7 was within 5%.
【0094】続いて、基板1をワークとして用いて、そ
れを陽極として硫酸ニッケルと塩化ニッケルとほう酸及
び光沢剤からなるNiメッキ浴を用いて、浴温60℃、
陽極電流密度8A/dm2で、露出した第1のメッキ層
6の電解エッチングを行なう。ここで、電極層2として
Niを用いていたことにより電極層2の一部も電解エッ
チングされる(図9(d))。Subsequently, using the substrate 1 as a work and using it as an anode, a Ni plating bath composed of nickel sulfate, nickel chloride, boric acid, and a brightener, a bath temperature of 60 ° C.
The exposed first plating layer 6 is subjected to electrolytic etching at an anode current density of 8 A / dm 2 . Here, since Ni is used for the electrode layer 2, a part of the electrode layer 2 is also electrolytically etched (FIG. 9D).
【0095】次に、第2のマスク層7で覆われていない
領域の第1のマスク層3をフッ酸とフッ化アンモニウム
との混合水溶液で除去する(図9(e))。更に、アセ
トンとジメチルホルムアミドで第2のマスク層7を除去
する。Next, the first mask layer 3 in a region not covered with the second mask layer 7 is removed with a mixed aqueous solution of hydrofluoric acid and ammonium fluoride (FIG. 9E). Further, the second mask layer 7 is removed with acetone and dimethylformamide.
【0096】本実施例で用いた材料では、この段階でマ
スク層6は比較的強固に電極層2に固定されているの
で、これを金型或は金型マスターとして用いることがで
きる。In the material used in this embodiment, since the mask layer 6 is relatively firmly fixed to the electrode layer 2 at this stage, it can be used as a mold or a mold master.
【0097】しかし、本実施例では次の段階に進ませ
た。その基板(使用領域内のPSGのマスク層3は、そ
の後の工程で支障がなく、むしろ半球状構造体8の固定
を強固にするので、除去してない)について再び、硫酸
ニッケルと塩化ニッケルとほう酸及び光沢剤からなるN
iメッキ浴を用いて、浴温60℃、陰極電流密度40A
/dm2で、Niメッキを行ない、隣接する第1のメッ
キ層6同士が完全に繋がるまで成長させる。こうするこ
とにより、700×700個の半球状構造体8を有する
半球状構造体アレイを形成することができた(図9
(f))。半球状構造体8の曲率半径の面内分布は5%
以内であった。However, in this embodiment, the process proceeds to the next stage. The substrate (the PSG mask layer 3 in the used area is not removed because it does not hinder the subsequent steps, but rather strengthens the fixing of the hemispherical structure 8) N consisting of boric acid and brightener
Using an i-plating bath, bath temperature 60 ° C., cathode current density 40 A
At / dm 2 , Ni plating is performed to grow until the adjacent first plating layers 6 are completely connected. By doing so, a hemispherical structure array having 700 × 700 hemispherical structures 8 could be formed (FIG. 9).
(F)). The in-plane distribution of the radius of curvature of the hemispherical structure 8 is 5%.
Was within.
【0098】その後、第1実施例と同様に図5に示す工
程にてマイクロレンズアレイ用金型又は金型マスターを
作製し、凸型マイクロレンズアレイ15を作製した。こ
の凸型マイクロレンズアレイ15においてもレンズ直径
の面内分布は5%以内であった。Thereafter, a mold for a microlens array or a mold master was manufactured in the process shown in FIG. 5 as in the first embodiment, and a convex microlens array 15 was manufactured. Also in this convex microlens array 15, the in-plane distribution of the lens diameter was within 5%.
【0099】(第6実施例)第6実施例を、図1の作製
工程図を用いて説明する。開口部4を形成するまでは第
1実施例と同じである。開口部4は円形をしており、そ
の直径は5μmであり、隣接する開口部4との間隔は1
8μmである。本実施例では全体で3900×3900
個の開口部4を設けた(図1(a)参照)。(Sixth Embodiment) A sixth embodiment will be described with reference to the manufacturing process diagram of FIG. The process up to the formation of the opening 4 is the same as in the first embodiment. The openings 4 are circular, have a diameter of 5 μm, and have a spacing of 1 between adjacent openings 4.
8 μm. In this embodiment, the total is 3900 × 3900
The openings 4 were provided (see FIG. 1A).
【0100】基板1をワークとして用いて、アレイ中心
部の半径が約10μmの半球状構造体8となるまで第1
のメッキ層6を成長させるのも、第1実施例と同じであ
る(図1(b)参照)。Using the substrate 1 as a work, the first step is performed until a hemispherical structure 8 having a radius of about 10 μm at the center of the array is formed.
The growth of the plating layer 6 is the same as in the first embodiment (see FIG. 1B).
【0101】次に、ボジ型フォトレジスト(AzP46
20:Hoechst社製)からなるマスク層7を形成
する(図1(c))。フォトレジストを露光、現像し、
ウエハの周辺部5を除いた1064×808個の領域上
に選択的に第2のマスク層7を設ける。Next, a bodi type photoresist (AzP46)
20: made by Hoechst Co.) (FIG. 1C). Expose and develop the photoresist,
The second mask layer 7 is selectively provided on 1064 × 808 regions excluding the peripheral portion 5 of the wafer.
【0102】続いて、基板1をワークとして用いて、そ
れを陽極として硫酸ニッケルと塩化ニッケルとほう酸及
び光沢剤からなるNiメッキ浴を用いて、浴温60℃、
陽極電流密度8A/dm2で、露出した第1のメッキ層
6の電解エッチングを行なう。Subsequently, using the substrate 1 as a work and using it as an anode, a Ni plating bath composed of nickel sulfate, nickel chloride, boric acid, and a brightener, a bath temperature of 60 ° C.
The exposed first plating layer 6 is subjected to electrolytic etching at an anode current density of 8 A / dm 2 .
【0103】次に、アセトンとジメチルホルムアミドで
第1及び第2のマスク層3、7を除去することにより、
1064×808個の半球状構造体8を有する半球状構
造体アレイを形成することができた(図1(e)参
照)。このとき、半球状構造体8の半径の面内分布は5
%以内であった。Next, by removing the first and second mask layers 3 and 7 with acetone and dimethylformamide,
A hemispherical structure array having 1064 × 808 hemispherical structures 8 could be formed (see FIG. 1E). At this time, the in-plane distribution of the radius of the hemispherical structure 8 is 5
%.
【0104】次に、次亜リン酸塩の還元剤を含む無電解
Niメッキ液(S−780: 日本カニゼン社製)を用
いて、浴温90℃で、Ni無電解メッキを行ない、第2
のメッキ層9を形成する(図1(f)参照)。これによ
って、第1のメッキ層6は電極層2上に強固に固定さ
れ、第2のメッキ層9の形成に無電解メッキを用いるこ
とにより光沢度の高いマイクロレンズアレイ用金型又は
金型マスターが得られた。また、各メッキ層の対角方向
と水平方向での曲率半径はほぼ等しく平均曲率半径は2
0μmであり、曲率半径の分布は±1μm以下に収ま
り、均一な形状の半球状構造体8を有する金型マスター
を形成できた。Next, Ni electroless plating was performed at a bath temperature of 90 ° C. using an electroless Ni plating solution containing a hypophosphite reducing agent (S-780, manufactured by Nippon Kanigen Co., Ltd.).
Is formed (see FIG. 1F). As a result, the first plating layer 6 is firmly fixed on the electrode layer 2, and the electroless plating is used to form the second plating layer 9. was gotten. The radius of curvature of each plating layer in the diagonal direction and the horizontal direction is almost the same, and the average radius of curvature is 2
It was 0 μm, the distribution of the radius of curvature was within ± 1 μm or less, and a mold master having a hemispherical structure 8 having a uniform shape could be formed.
【0105】以上、本実施例により、無電解メッキを利
用したマイクロレンズアレイ用金型又は金型マスターに
おいて、半球状構造体8の大きさの面内分布を容易に小
さくすることができる製造方法を提供することができ
た。As described above, according to the present embodiment, in the mold or mold master for a microlens array using electroless plating, the in-plane distribution of the size of the hemispherical structure 8 can be easily reduced. Could be provided.
【0106】次に、金型用離型剤(ニッカノンタック:
日本化学産業製)を塗布する。この基板を陰極とし
て、スルファミン酸ニッケルと臭化ニッケルとほう酸及
び光沢剤からなるNiメッキ浴を用いて、浴温50℃、
陰極電流密度5A/dm2でNi電気メッキを行ない、
金型を形成する。その後、基板から金型を離型しマイク
ロレンズアレイ用金型を形成する。Next, a mold release agent (Nikkanon Tack:
(Nippon Chemical Industry). Using this substrate as a cathode, a nickel plating bath composed of nickel sulfamate, nickel bromide, boric acid, and a brightener, a bath temperature of 50 ° C.
Ni electroplating was performed at a cathode current density of 5 A / dm 2 ,
Form a mold. Thereafter, the mold is released from the substrate to form a mold for the microlens array.
【0107】このマイクロレンズアレイ用金型に紫外線
硬化樹脂12を塗布後、支持基板13となるガラス基板
をその上に載せ、紫外線照射により硬化させた後に剥離
することにより、凸型マイクロレンズアレイ15を作製
することができた(図5(e)、(f)参照)。この凸
型マイクロレンズアレイにおいても、レンズ直径の面内
分布は5%以内であった。After applying the ultraviolet curable resin 12 to the microlens array mold, a glass substrate serving as a support substrate 13 is placed thereon, cured by ultraviolet irradiation, and then peeled off to form the convex microlens array 15. (See FIGS. 5E and 5F). Also in this convex microlens array, the in-plane distribution of the lens diameter was within 5%.
【0108】(第7実施例)第7実施例を、図1から図
4の作製工程図を用いて説明する。酸化ガスを用いて熱
酸化し、両面に1μm厚の二酸化シリコン膜が形成され
た5インチφのシリコンウエハを図1に示す基板として
用いる。このウエハに薄膜形成法の1つである真空スパ
ッタ法によりTiとPtを夫々50%、500Å連続し
て成膜し、電極層2を形成する。その上にポジ型フオト
レジスト(Az1500: Hoechst社製)を塗
布し、第1のマスク層3を形成する。(Seventh Embodiment) A seventh embodiment will be described with reference to FIGS. A 5-inch φ silicon wafer having a 1 μm-thick silicon dioxide film formed on both sides by thermal oxidation using an oxidizing gas is used as the substrate shown in FIG. An electrode layer 2 is formed on the wafer by continuously forming Ti and Pt at 50% and 500 °, respectively, by a vacuum sputtering method which is one of the thin film forming methods. A positive photoresist (Az1500: manufactured by Hoechst) is applied thereon to form a first mask layer 3.
【0109】次に、フォトリソグラフィーによりフォト
レジスト3を露光、現像し、電極層2を部分的に露出さ
せ、開口部4を形成する。開口部4は円形をしており、
その直径は5μmで、隣接する開口部4との間隔は18
μmであり、シリコンウエハ面内の145mmφの領域
内にアレイ状に設けた。Next, the photoresist 3 is exposed and developed by photolithography to partially expose the electrode layer 2 to form an opening 4. The opening 4 has a circular shape,
Its diameter is 5 μm and the distance between adjacent openings 4 is 18 μm.
μm, and provided in an array in an area of 145 mmφ on the surface of the silicon wafer.
【0110】この基板1をワークとして用いて、電極層
2を陰極として硫酸ニッケルと塩化ニッケルとほう酸及
び光沢剤からなるNiメッキ浴を用いて、浴温69℃、
陰極電流密度40A/dm2でNiメッキを行なう。N
iからなる第1のメッキ層6はまず開口部4から析出、
成長し、第1のマスク層3上にも広がり、第1のメッキ
層6の形成面の中心において半径が約10μmの半球状
構造体8となるまで第1のメッキ層6を成長させる。Using the substrate 1 as a work, the electrode layer 2 as a cathode, a Ni plating bath composed of nickel sulfate, nickel chloride, boric acid and a brightener, a bath temperature of 69 ° C.
Ni plating is performed at a cathode current density of 40 A / dm 2 . N
The first plating layer 6 made of i is first deposited from the opening 4,
The first plating layer 6 grows, spreads on the first mask layer 3, and grows into a hemispherical structure 8 having a radius of about 10 μm at the center of the formation surface of the first plating layer 6.
【0111】次に、ポジ型フォトレジスト(AzP46
20: Hoechst社製)からなるマスク層7を形
成する(図1(c))。フォトレジストを露光、現像
し、ウエハの周辺部5を除いた領域上に選択的に第2の
マスク層7を設ける。ここで、図10に示す様に、第2
のマスク層7は1064×808個の領域で同一面内に
8個所、1.8mmの間隔25で設け、さらに貼り合わ
せ等の位置合わせに用いるマーカー14形成用として前
記1064×808個の領域以外の任意の位置にも第2
のマスク層7を形成する。図10において、マーカー1
4形成用の第2のマスク層7は、各領域の4隅近くに4
箇所設けられている。従って、間隔25の所では、図1
0では見ずらいが、マーカー14形成用の第2のマスク
層7は4つ形成されている。Next, a positive photoresist (AzP46)
20: a mask layer 7 made of Hoechst (FIG. 1C). The photoresist is exposed and developed, and a second mask layer 7 is selectively provided on a region excluding the peripheral portion 5 of the wafer. Here, as shown in FIG.
The mask layer 7 of 1064 × 808 is provided at eight locations in the same plane at intervals of 1.8 mm 25, and is used for forming a marker 14 used for positioning such as bonding, other than the 1064 × 808 area. The second in any position of
Is formed. In FIG. 10, marker 1
The second mask layer 7 for forming 4 is formed near four corners of each region.
It is provided in places. Therefore, at the interval 25, FIG.
At 0, it is difficult to see, but four second mask layers 7 for forming the markers 14 are formed.
【0112】この基板1をワークとして用いて、それを
陽極として硫酸ニッケルと塩化ニッケルとほう酸及び光
沢剤からなるNiメッキ浴を用いて、浴温60℃、陽極
電流密度8A/dm2で、露出した第1のメッキ層6の
電解エッチングを行なう(図1(d))。The substrate 1 was used as a work, and was exposed at a bath temperature of 60 ° C. and an anode current density of 8 A / dm 2 using an Ni plating bath composed of nickel sulfate, nickel chloride, boric acid and a brightener as an anode. The first plating layer 6 is subjected to electrolytic etching (FIG. 1D).
【0113】次に、アセトンとジメチルホルムアミドで
第1及び第2のマスク層3、7を除去することにより、
1064×808個の半球状構造体8と第1のメッキ層
6からなるマーカー14を同一面内に8個所有する半球
状構造体アレイを形成することができた。このとき、そ
れぞれの領域内および領域間での半球状構造体8の半径
の面内分布は5%以内であった。Next, by removing the first and second mask layers 3 and 7 with acetone and dimethylformamide,
A hemispherical structure array having 1064 × 808 hemispherical structures 8 and eight markers 14 comprising the first plating layer 6 in the same plane could be formed. At this time, the in-plane distribution of the radius of the hemispherical structure 8 in each region and between the regions was within 5%.
【0114】次に、次亜リン酸塩の還元剤を含む無電解
Niメッキ液(S−780: 日本カニゼン社製)を用
いて、浴温90℃で、Ni無電解メッキを行ない、第2
のメッキ層9を形成する(図1(f))。これによっ
て、第1のメッキ層8は電極層2上に強固に固定され、
第2のメッキ層9の形成に無電解メッキを用いることに
より、光沢度の高いマイクロレンズアレイ用金型又は金
型マスターが得られた。また、各メッキ層の対角方向と
水平方向での曲率半径はほぼ等しく、平均曲率半径は2
0μmであり、曲率半径の分布は±1μm以下に収ま
り、均一な形状の半球状構造体8を有する金型マスター
を形成できた(図10参照)。Next, Ni electroless plating was performed at a bath temperature of 90 ° C. using an electroless Ni plating solution containing a hypophosphite reducing agent (S-780: manufactured by Nippon Kanigen Co., Ltd.).
Is formed (FIG. 1F). Thereby, the first plating layer 8 is firmly fixed on the electrode layer 2,
By using electroless plating to form the second plating layer 9, a microlens array mold or mold master having high gloss was obtained. The radius of curvature of each plating layer in the diagonal direction and the horizontal direction is almost equal, and the average radius of curvature is 2
It was 0 μm, the radius of curvature distribution was within ± 1 μm or less, and a mold master having a hemispherical structure 8 having a uniform shape could be formed (see FIG. 10).
【0115】以上、本実施例により、複数領域をマーカ
ーと共に形成し無電解メッキを利用したマイクロレンズ
アレイ用金型又は金型マスターにおいて、半球状構造体
の大きさの面内分布を容易に小さくすることができる製
造方法を提供することができた。As described above, according to the present embodiment, the in-plane distribution of the size of the hemispherical structure can be easily reduced in the microlens array mold or mold master using the electroless plating by forming a plurality of regions together with the marker. The manufacturing method which can be performed can be provided.
【0116】次に、電鋳用離型剤(ニッカノンタック:
日本化学産業製)を塗布する。この基板を陰極とし
て、スルファミン酸ニッケルと臭化ニッケルとほう酸及
び光沢剤からなるNiメッキ浴を用いて、浴温50℃、
陰極電流密度5A/dm2で、Ni電気メッキを行ない
金型を形成する。その後、基板から金型を離型しマイク
ロレンズアレイ用金型を形成した。これにより、1つの
金型からマーカー14を有する8個の凸型マイクロレン
ズアレイを形成することができるマイクロレンズアレイ
用金型が形成できた。Next, a release agent for electroforming (Nikkanon Tack:
(Nippon Chemical Industry). Using this substrate as a cathode, a nickel plating bath composed of nickel sulfamate, nickel bromide, boric acid, and a brightener, a bath temperature of 50 ° C.
At a cathode current density of 5 A / dm 2 , Ni electroplating is performed to form a mold. Thereafter, the mold was released from the substrate to form a microlens array mold. As a result, a microlens array mold capable of forming eight convex microlens arrays having the markers 14 from one mold was formed.
【0117】このマイクロレンズアレイ用金型に紫外線
硬化樹脂12を塗布後、支持基板13となるガラス基板
をその上に載せ、紫外線照射により硬化させた後に剥離
して、各領域を切り取ることにより、一枚の金型から8
個の凸型マイクロレンズアレイ15を作製することがで
きる(図5(e)、(f)参照)。この凸型マイクロレ
ンズアレイにおいてもレンズ直径の面内分布は5%以内
であった。After applying the ultraviolet curable resin 12 to the microlens array mold, a glass substrate serving as the support substrate 13 is placed thereon, cured by irradiation with ultraviolet light, peeled off, and each region is cut out. 8 from one mold
The number of convex microlens arrays 15 can be manufactured (see FIGS. 5E and 5F). In this convex microlens array, the in-plane distribution of the lens diameter was within 5%.
【0118】[0118]
【発明の効果】以上説明した様に、本発明により、大判
化が容易で、作製プロセスが容易であり、制御性が高
く、安価であり、かつアレイにおける面内分布の小さ
い、マイクロレンズアレイ用金型又は金型マスター及び
その作製方法を提供することができた。As described above, according to the present invention, it is easy to increase the size of the microlens array, the manufacturing process is easy, the controllability is high, the cost is low, and the in-plane distribution in the array is small. A mold or a mold master and a method for producing the same can be provided.
【0119】また、電解エッチングによって除去された
第1のメッキ層はメッキ液中或いは対極金属材料に回収
でき、高価な金属材料であっても、無駄無く利用でき、
低コスト化が実現できた。また、1枚の基板面内に、各
レンズ形成用半球状構造体の大きさのばらつきの抑制さ
れたマイクロレンズアレイ用金型又は金型マスターを単
数、複数個、または複数種形成することができた。Further, the first plating layer removed by the electrolytic etching can be recovered in the plating solution or the counter electrode metal material, and even if it is an expensive metal material, it can be used without waste.
Cost reduction was realized. Further, it is possible to form one, a plurality, or a plurality of types of molds or mold masters for a microlens array in which the variation in the size of each lens forming hemispherical structure is suppressed within one substrate surface. did it.
【図1】本発明の第1実施例等によるマイクロレンズア
レイ用金型又は金型マスター等の製造工程を示す断面図
である。FIG. 1 is a sectional view showing a manufacturing process of a mold or a mold master for a microlens array according to a first embodiment of the present invention and the like.
【図2】図1の工程(b)の断面の様子及び上面の様子
を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a state of a cross section and a state of a top surface in a step (b) of FIG.
【図3】図1の工程(c)の断面の様子及び上面の様子
を示す図である。FIG. 3 is a view showing a state of a cross section and a state of a top surface in a step (c) of FIG. 1;
【図4】図1の工程(e)の断面の様子及び上面の様子
を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a state of a cross section and a state of a top surface in step (e) of FIG. 1;
【図5】本発明の第1実施例等によるマイクロレンズア
レイ金型、金型マスター及びマイクロレンズアレイ等の
製造工程を示す断面図である。FIG. 5 is a sectional view showing a manufacturing process of a microlens array mold, a mold master, a microlens array, and the like according to the first embodiment of the present invention.
【図6】本発明の第2実施例によるマイクロレンズアレ
イ用金型又は金型マスター等の製造工程の一部を示す上
面図である。FIG. 6 is a top view illustrating a part of a manufacturing process of a mold or a mold master for a microlens array according to a second embodiment of the present invention.
【図7】本発明の第2実施例によるマイクロレンズアレ
イ用金型又は金型マスター等の製造工程の一部を示す上
面図である。FIG. 7 is a top view showing a part of a manufacturing process of a mold or a mold master for a microlens array according to a second embodiment of the present invention.
【図8】本発明の第2実施例によるマーカー付き凸型マ
イクロレンズアレイを示す一部破断した上面図である。FIG. 8 is a partially broken top view showing a convex microlens array with a marker according to a second embodiment of the present invention.
【図9】本発明の第5実施例によるマイクロレンズアレ
イ用金型又は金型マスター等の製造工程を示す断面図で
ある。FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of a mold or a mold master for a microlens array according to a fifth embodiment of the present invention.
【図10】本発明の第7実施例によるマイクロレンズア
レイ用金型又は金型マスター等の製造工程の一部を示す
上面図である。FIG. 10 is a top view showing a part of the manufacturing process of a microlens array mold or a mold master according to a seventh embodiment of the present invention.
【図11】従来技術によるマイクロレンズアレイ用金型
を説明する図である。FIG. 11 is a view for explaining a conventional mold for a microlens array.
1 基板 2 電極層 3 第1のマスク層 4 開口部 5 アレイ周辺部 6 第1のメッキ層 7 第2のマスク層 8 半球状構造体 9 第2のメッキ層 10 犠牲層 11 金型形成用電極層 12 紫外線硬化樹脂 13 支持基板 14 マーカー 15 凸型マイクロレンズアレイ 20 金型 25 間隔 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate 2 Electrode layer 3 First mask layer 4 Opening 5 Array peripheral part 6 First plating layer 7 Second mask layer 8 Hemispherical structure 9 Second plating layer 10 Sacrificial layer 11 Mold forming electrode Layer 12 UV curable resin 13 Support substrate 14 Marker 15 Convex microlens array 20 Mold 25 Interval
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 牛島 隆志 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 八木 隆行 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 Fターム(参考) 4F202 AA44 AD04 AH75 AJ02 AJ09 CA01 CA19 CB01 CB11 CD03 CD12 CD24 CK11 4F213 AA44 AD04 AH75 AJ02 AJ09 WA02 WA12 WA52 WA55 WA62 WA73 WA97 WB01 WB11 WC01 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Takashi Ushijima 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Inside Canon Inc. (72) Inventor Takayuki Yagi 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon F term in the company (reference) 4F202 AA44 AD04 AH75 AJ02 AJ09 CA01 CA19 CB01 CB11 CD03 CD12 CD24 CK11 4F213 AA44 AD04 AH75 AJ02 AJ09 WA02 WA12 WA52 WA55 WA62 WA73 WA97 WB01 WB11 WC01
Claims (31)
ターの作製方法であって、 (1)少なくとも一部に導電性部分を有する基板を用意
する工程、 (2)前記基板上に絶縁性の第1のマスク層を形成する
工程、 (3)第1のマスク層に複数の適当形状の開口部を形成
して導電性部分を露出する工程、 (4)前記導電性部分を陰極として電気メッキにより前
記開口部を通じて前記開口部及び前記第1のマスク層上
に第1のメッキ層を形成する工程、 (5)前記開口部及び第1のメッキ層の選択された領域
上に絶縁性の第2のマスク層を形成する工程、 (6)前記導電性部分を陽極とし電圧を印加することに
よって第2のマスク層の形成されていない領域の第1の
メッキ層を電解エッチングによって除去する工程、 を有することを特徴とするマイクロレンズアレイ用金型
又は金型マスターの作製方法。1. A method for manufacturing a mold or a mold master for a microlens array, comprising: (1) a step of preparing a substrate having a conductive portion at least in part; Forming a first mask layer; (3) forming a plurality of openings of an appropriate shape in the first mask layer to expose a conductive portion; and (4) electroplating using the conductive portion as a cathode. Forming a first plating layer on the opening and the first mask layer through the opening, (5) forming an insulating layer on a selected area of the opening and the first plating layer; Forming a second mask layer, (6) removing the first plating layer in a region where the second mask layer is not formed by applying a voltage using the conductive portion as an anode by electrolytic etching, Characterized by having A method for producing a mold for a microlens array or a mold master.
ッキ層ないし電着層を形成する工程、 を更に有する請求項1に記載のマイクロレンズアレイ用
金型又は金型マスターの作製方法。2. After the step (6), (7) a step of removing the second mask layer, (8) a step of completely removing the first mask layer, and (9) a first plating layer. And forming a second plating layer or an electrodeposition layer over the conductive portion from the step (b).
われていない第1のマスク層を除去する工程、 (8)第2のマスク層を除去する工程、 を更に有する請求項1に記載のマイクロレンズアレイ用
金型又は金型マスターの作製方法。3. After the step (6), (7) removing the first mask layer not covered by the second mask layer while leaving the second mask layer; (8) the second step The method for producing a mold or a mold master for a microlens array according to claim 1, further comprising a step of removing the mask layer.
ッキ層ないし電着層を形成する工程、 を更に有する請求項3に記載のマイクロレンズアレイ用
金型又は金型マスターの作製方法。4. The method according to claim 3, further comprising, after the step (8), (9) a step of forming a second plating layer or an electrodeposition layer from the first plating layer to the conductive portion. A method for producing a lens array mold or a mold master.
い材料で形成される請求項3又は4に記載のマイクロレ
ンズアレイ用金型又は金型マスターの作製方法。5. The method according to claim 3, wherein the first mask layer is formed of a material having good adhesion to the conductive portion.
記載のマイクロレンズアレイ用金型又は金型マスターの
作製方法。6. The method according to claim 5, wherein the first mask layer is PSG.
ッキにより形成する請求項2乃至6の何れかに記載のマ
イクロレンズアレイ用金型又は金型マスターの作製方
法。7. The method of manufacturing a mold or a mold master for a microlens array according to claim 2, wherein the second plating layer is formed by electrolytic plating or electroless plating.
る請求項7に記載のマイクロレンズアレイ用金型又は金
型マスターの作製方法。8. The method according to claim 7, wherein the second plating layer comprises a nickel plating layer.
からなる請求項8に記載のマイクロレンズアレイ用金型
又は金型マスターの作製方法。9. The method for manufacturing a mold or a mold master for a microlens array according to claim 8, wherein the second nickel plating layer comprises an electroless plating layer.
れている請求項8又は9に記載のマイクロレンズアレイ
用金型又は金型マスターの作製方法。10. The method for producing a mold or a mold master for a microlens array according to claim 8, wherein the second nickel plating layer contains phosphorus.
し配列パターンで配列される請求項1乃至10の何れか
に記載のマイクロレンズアレイ用金型又は金型マスター
の作製方法。11. The method for manufacturing a mold or a mold master for a microlens array according to claim 1, wherein the openings are arranged in a periodic repetitive arrangement pattern in the plane of the substrate.
がそれぞれ分離されて形成される請求項1乃至11の何
れかに記載のマイクロレンズアレイ用金型又は金型マス
ターの作製方法。12. The method of manufacturing a mold or a mold master for a microlens array according to claim 1, wherein the first plating layer is formed separately in the step (4).
が複数の領域に形成される請求項1乃至12の何れかに
記載のマイクロレンズアレイ用金型又は金型マスターの
作製方法。13. The method according to claim 1, wherein the second mask layer is formed in a plurality of regions in the step (5).
の複数の領域は夫々同一の配列の第1のメッキ層を覆う
複数の領域を含む請求項13に記載のマイクロレンズア
レイ用金型又は金型マスターの作製方法。14. The microlens array mold according to claim 13, wherein in the step (5), the plurality of regions of the second mask layer include a plurality of regions respectively covering the first plating layers having the same arrangement. Alternatively, a method for producing a mold master.
の複数の領域は夫々異なる配列の第1のメッキ層を覆う
複数の領域を含む請求項13に記載のマイクロレンズア
レイ用金型又は金型マスターの作製方法。15. The microlens array mold or mold according to claim 13, wherein in the step (5), the plurality of regions of the second mask layer include a plurality of regions covering the first plating layers having different arrangements. How to make a mold master.
で覆われない第1のメッキ層の領域の幅が該マスク層で
覆われる第1のメッキ層の領域の周囲2mm以上である
請求項1乃至15の何れかに記載のマイクロレンズアレ
イ用金型又は金型マスターの作製方法。16. The method according to claim 5, wherein a width of a region of the first plating layer not covered by the second mask layer in the step (5) is at least 2 mm around a region of the first plating layer covered by the mask layer. Item 16. A method for manufacturing a mold or a mold master for a microlens array according to any one of Items 1 to 15.
で覆われる領域の第1のメッキ層の直径の面内分布が5
%以内である請求項1乃至16の何れかに記載のマイク
ロレンズアレイ用金型又は金型マスターの作製方法。17. The in-plane distribution of the diameter of the first plating layer in the area covered by the second mask layer in the step (5) is 5
The method for producing a mold or a mold master for a microlens array according to any one of claims 1 to 16, which is within 0.1%.
ッキ層の領域の一部が、アライメント用のマーカーとな
る第1のメッキ層を形成する為のものである請求項1乃
至17の何れかに記載のマイクロレンズアレイ用金型又
は金型マスターの作製方法。18. A method according to claim 1, wherein a part of a region of the first plating layer covered with the second mask layer is for forming a first plating layer serving as an alignment marker. The method for producing a mold or a mold master for a microlens array according to any one of the above.
たようなメッキ浴中において行なわれる請求項1乃至1
8の何れかに記載のマイクロレンズアレイ用金型又は金
型マスターの作製方法。19. The method according to claim 1, wherein said electrolytic etching is performed in a plating bath as used in step (4).
9. The method for producing a mold or a mold master for a microlens array according to any one of 8.
工程(4)において形成される第1のメッキ層の材料
が、合金層を形成しない材料である請求項1乃至19の
何れかに記載のマイクロレンズアレイ用金型又は金型マ
スターの作製方法。20. The material according to claim 1, wherein the material of the conductive portion serving as the electrode and the material of the first plating layer formed in step (4) are materials that do not form an alloy layer. The method for producing a mold or a mold master for a microlens array described above.
工程(4)において形成される第1のメッキ層の材料
が、該導電性部分材料が該第1のメッキ層側に拡散して
合金層を形成しない様な材料である請求項1乃至20の
何れかに記載のマイクロレンズアレイ用金型又は金型マ
スターの作製方法。21. The material of the conductive portion serving as the electrode and the material of the first plating layer formed in the step (4) are alloyed by diffusing the conductive portion material into the first plating layer side. 21. The method for producing a mold or a mold master for a microlens array according to claim 1, which is a material that does not form a layer.
工程(4)において形成される第1のメッキ層の材料
が、該第1のメッキ層材料が該導電性部分側に拡散して
合金層を形成する様な材料である請求項1乃至19の何
れかに記載のマイクロレンズアレイ用金型又は金型マス
ターの作製方法。22. The material of the conductive portion serving as the electrode and the material of the first plating layer formed in the step (4) are alloyed by diffusing the first plating layer material to the conductive portion side. 20. The method of manufacturing a mold or a mold master for a microlens array according to claim 1, which is a material for forming a layer.
板上に形成された複数の適当形状の開口部を有するマス
ク層の該開口部から該導電性部分を電極層としてメッキ
成長することで形成された第1の電気メッキ層、さらに
第1の電気メッキ層を覆う様に第1の電気メッキ層なら
びに前記導電性部分上に形成された第2のメッキ層ない
し電着層よりなることを特徴とするマイクロレンズアレ
イ用金型又は金型マスター。23. A mask layer having a plurality of openings of a suitable shape formed on a substrate having a conductive portion at least in part by plating and growing the conductive portion as an electrode layer from the opening. A first electroplating layer, a first electroplating layer covering the first electroplating layer, and a second plating layer or an electrodeposition layer formed on the conductive portion. Or a mold master for a micro lens array.
記第2のメッキ層ないし電着層は第1の電気メッキ層の
みを覆う様に形成されている請求項23に記載のマイク
ロレンズアレイ用金型又は金型マスター。24. The microlens according to claim 23, wherein the mask layer is entirely removed and the second plating layer or the electrodeposition layer is formed so as to cover only the first electroplating layer. Array mold or mold master.
が残されて、前記第2のメッキ層ないし電着層は第1の
電気メッキ層とマスク層を覆う様に形成されている請求
項23に記載のマイクロレンズアレイ用金型又は金型マ
スター。25. A second plating layer or an electrodeposition layer is formed so as to cover the first electroplating layer and the mask layer, leaving a mask layer at the first electroplating layer. The mold or mold master for a microlens array according to claim 23.
第1の電気メッキ層の材料が、合金層を形成しない材料
である請求項23、24又は25に記載のマイクロレン
ズアレイ用金型又は金型マスター。26. The mold for a microlens array according to claim 23, 24, or 25, wherein the material of the conductive portion serving as the electrode and the material of the first electroplating layer are materials that do not form an alloy layer. Mold master.
白金であり、前記第1の電気メッキ層と第2のメッキ層
はニッケルメッキ層よりなる請求項26に記載のマイク
ロレンズアレイ用金型又は金型マスター。27. The microlens array mold according to claim 26, wherein the material of the conductive portion serving as the electrode is platinum, and the first electroplated layer and the second plated layer are nickel plated layers. Or mold master.
成されている請求項23乃至27の何れかに記載のマイ
クロレンズアレイ用金型又は金型マスター。28. The microlens array mold or mold master according to claim 23, wherein the second plating layer is formed by electroless plating.
層からなる請求項28に記載のマイクロレンズアレイ用
金型又は金型マスター。29. The microlens array mold or mold master according to claim 28, wherein the second plating layer comprises an electroless nickel plating layer.
れている請求項27、28又は29に記載のマイクロレ
ンズアレイ用金型又は金型マスター。30. The mold or mold master for a microlens array according to claim 27, wherein the second nickel plating layer contains phosphorus.
で覆われた第1の電気メッキ層の周囲の任意の位置に第
1の電気メッキ層からなるアライメント用のマーカーが
形成されている請求項23乃至30の何れかに記載のマ
イクロレンズアレイ用金型又は金型マスター。31. An alignment marker comprising the first electroplated layer is formed at an arbitrary position around the first electroplated layer covered with the second plated layer or the electrodeposited layer. The mold or mold master for a microlens array according to any one of claims 23 to 30.
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