JP2002103336A - Method for manufacturing microstructure array - Google Patents

Method for manufacturing microstructure array

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JP2002103336A
JP2002103336A JP2000305577A JP2000305577A JP2002103336A JP 2002103336 A JP2002103336 A JP 2002103336A JP 2000305577 A JP2000305577 A JP 2000305577A JP 2000305577 A JP2000305577 A JP 2000305577A JP 2002103336 A JP2002103336 A JP 2002103336A
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layer
plating
plating layer
mask layer
array
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JP2000305577A
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Takayuki Tejima
隆行 手島
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Canon Inc
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing a microstructure array high in controllability and capable of enhancing a yield by etching a plating layer by a suitable etching solution. SOLUTION: First mask layers 3 are formed on a substrate having a conductive layer 2, a plurality of aperture parts 4 are formed to the first mask layers 3 at an interval corresponding to desired microstructure array arrangement, and first plating layers 5 are formed through the aperture parts 4 by electroplating. Second mask layers 6 are formed on the first plating layers 5 of the desired microstructure array region and the first plating layers 5 of the regions where no second mask layers 6 are formed by chemical etching, and the second mask layers 6 are removed to manufacture the microstructure array. In this method, the etching solution comprising a mixed aqueous solution of aqueous hydrogen peroxide and hydrochloric acid is used in chemical etching.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【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などのマイ
クロ構造体アレイを作製するための金型(本明細書で
は、特に区別する場合を除いて、金型と言う場合は金型
及び金型マスターを含めた意味で使用する)などの作製
方法等に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a mold for manufacturing a microstructure array such as a microlens array used in the field of optoelectronics and the like (in this specification, unless otherwise specified, a metal mold is used). The term "mold" is used in a sense including a mold and a mold master).

【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
るようになってきた。
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 hundreds of μm. It has come to be 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) which can narrow the interval between lens arrays has been increasing.

【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
られるように、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さかんに
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の要求がある。
Further, electroluminescence (EL)
Research and development of self-luminous display devices such as the above are also being 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】また更に、液晶プロジェクタ等に搭載する
マイクロレンズアレイにあっては、マイクロレンズと画
素部との間のずれによる集光率の低下を解消し、より明
るい画像を得るために、駆動基板との高精度な位置合わ
せを実現するアライメントマーカーを具備する必要があ
る。
Further, in a microlens array mounted on a liquid crystal projector or the like, a drive substrate is provided to eliminate a decrease in the light collection rate due to a shift between the microlens and the pixel portion and to obtain a brighter image. It is necessary to provide an alignment marker for realizing high-accuracy alignment with the above.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】以上の様な状況におい
て、従来、イオン交換法(M. Oikawa, et al., Jpn. J.
Appl. Phys. 20(1) 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
製造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の開口径を大きく
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、割高になる。
Under the circumstances described above, the ion exchange method (M. Oikawa, et al., Jpn. J.
Appl. Phys. 20 (1) 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. It has been known. However, in this method, the aperture diameter of the lens 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. Also, compared to 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.

【0009】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、どうしてもガラス表面の残留応力と反り
変形のトレードオフの課題が生じ、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の基板との接
着・接合が困難となってくる。
Furthermore, in the ion exchange method, alkali ions for ion exchange are required in a glass substrate, and the material of the substrate 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. In addition, it is known that the ion exchange method on the glass surface originally leaves a compressive strain on the surface, which inevitably causes a problem of a trade-off between residual stress and warpage of the glass surface, and the microlens array becomes large. Accordingly, it becomes difficult to bond and join the light receiving device and the light emitting device to the substrate.

【0010】他の方法としては、レジストリフロー法
(D. Daly, et al., Proc. MicrolensArrays 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、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
のレンズを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
温度に強く依存しており、単一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。
As another method, a registry flow method (D. Daly, et al., Proc. Microlens Arrays Teddingto
n., p23-34, 1991). In this method, a resin formed on a substrate is patterned into a cylindrical shape using a photolithography process, and heated and reflowed to produce a microlens array. By this method, lenses of various shapes can be manufactured at low cost. Also, there are no problems such as thermal expansion coefficient and 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. Variation is likely to occur.

【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である。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1−261601号公報)、金属板の一部
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
なること、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のが困難であること等
の問題がある。
Another method is to prepare a master of a microlens array, apply a lens material to the master, and peel off the applied lens material. In preparing a mold serving as an original plate, a method of drawing using an electron beam (JP-A-1-261601) and a method of etching and forming a part of a metal plate (JP-A-5-303909)
Publication). According to these methods, the microlens can be duplicated by molding, the variation does not easily occur between lots, and it 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, and the drawing area is limited.
There is a problem that it is difficult to produce an original plate having a large area over a corner.

【0012】更に他の方法としては、母材上に1次元又
は2次元配列された開口部パターンを有するマスク層を
形成し、開口部からエッチングを行なう方法(特開平0
8−136704号公報)がある。しかしながら、この
方法では、レジストの開口部からエッチングするため、
掘り込み部の底辺は平らになって光を該開口部の径以下
に集光させることが困難である。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、母材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。
Still another method is to form a mask layer having one-dimensionally or two-dimensionally arranged opening patterns on a base material and to perform etching from the openings (Japanese Patent Application Laid-Open No. HEI 0-1990).
8-136704). However, in this method, since etching is performed from the opening of the resist,
The bottom of the dug portion becomes flat and it is difficult to condense the light to a diameter equal to or less than the diameter of the opening. Further, in the etching method, since isotropic etching mainly using a chemical reaction is used, there is a problem that even a slight change in the composition or crystal structure of the base material makes it impossible to etch into a desired shape.

【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、且つ安価なマイクロレンズ用金型が作製でき
る。さらに、電気メッキを用いて行なう方法で、曲率半
径の小さなマイクロレンズを作製することが可能にな
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, an inexpensive microlens mold that can be easily formed in a large format, has a simple manufacturing process, has high controllability, and is inexpensive can be manufactured. Further, a microlens having a small radius of curvature can be manufactured by a method using electroplating.

【0014】アライメントマーカーを形成する方法とし
ては、レジストパターン形成時にレンズ用のパターンと
アライメントマーカー用のパターンを同一プロセスにて
形成する方法(特開平09−189901号公報)が提
案されている。
As a method of forming an alignment marker, there has been proposed a method of forming a pattern for a lens and a pattern for an alignment marker in the same process when forming a resist pattern (Japanese Patent Application Laid-Open No. 09-189901).

【0015】しかし、この方法に特公昭64−1016
9号公報の方法を適用し、レジストパターン形成時にレ
ンズ用のパターンとアライメントマーカー用のパターン
を同一プロセスにて形成後、電気メッキを行なうと、ア
ライメントマーカー用のパターン形状により電流密度に
分布が発生し、レンズ用アレイパターンの周辺部で電界
が集中してメッキ成長が促進され、半球の大きさに面内
分布が生ずる。さらに、アライメントマーカー用パター
ン周囲に電流密度分布が生じてしまい、所望のマイクロ
レンズアレイ領域に成長するメッキ層の大きさに分布が
生じてしまう。
However, this method is disclosed in Japanese Patent Publication No. 64-1016.
Applying the method of JP-A No. 9 and forming a pattern for a lens and a pattern for an alignment marker in the same process when forming a resist pattern, and then performing electroplating, a current density distribution occurs due to the pattern shape for the alignment marker. However, the electric field is concentrated at the peripheral portion of the lens array pattern to promote plating growth, and an in-plane distribution occurs in the size of the hemisphere. Furthermore, a current density distribution occurs around the alignment marker pattern, and a distribution occurs in the size of the plating layer that grows in a desired microlens array region.

【0016】本発明は、上記従来技術の有する問題点に
鑑みなされたものであり、その目的は、(1)作製プロ
セスが容易、かつ制御性が高く、(2)メッキ層をエッ
チングするにあたって好適なエッチング液を用いること
で歩留まりを高くでき、(3)マイクロ構造体アレイの
面内分布を小さくでき、(4)マイクロ構造体の曲率半
径を小さくでき、(5)高精度な位置合わせを実現する
ためのアライメントマーカーを具備できる、マイクロレ
ンズアレイなどのマイクロ構造体アレイ用の金型などの
作製方法等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, and has the following objects: (1) the fabrication process is easy and the controllability is high, and (2) it is suitable for etching a plating layer. By using a simple etching solution, the yield can be increased, (3) the in-plane distribution of the microstructure array can be reduced, (4) the radius of curvature of the microstructure can be reduced, and (5) highly accurate alignment can be achieved. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a mold for a microstructure array such as a microlens array, which can include an alignment marker for performing the method.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段及び作用】上記目的を達成
する本発明のマイクロレンズアレイ用金型等のマイクロ
構造体アレイの作製方法は、導電性部を有する基板を用
い、(1)前記導電性部上に絶縁性の第1のマスク層を
形成する工程、(2)第1のマスク層に所望のマイクロ
構造体アレイ配列に対応した間隔で複数のマイクロ構造
体用開口部を形成する工程、(3)前記導電性部を陰極
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、(4)前記基板及び第1のメッキ層の所望のマイ
クロ構造体アレイ領域の第1のメッキ層上に第2のマス
ク層を形成する工程、(5)前記第2のマスク層の形成
されていない領域の第1のメッキ層を化学エッチングに
よって除去する工程、(6)第2のマスク層を除去する
工程、を有するマイクロ構造体アレイの作製方法であっ
て、工程(5)における化学エッチングが過酸化水素水
と塩酸の混合水溶液からなるエッチング液を用いること
を特徴とする。上記過酸化水素水と塩酸の混合水溶液か
らなるエッチング液を用いることによりエッチング不良
はなくなり、歩留まりが向上した。
According to the present invention, there is provided a method of manufacturing a microstructure array such as a mold for a microlens array, which achieves the above object, using a substrate having a conductive portion, and Forming an insulating first mask layer on the active portion, and (2) forming a plurality of microstructure openings in the first mask layer at intervals corresponding to a desired microstructure array arrangement. (3) 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; and (4) the substrate and the first plating. Forming a second mask layer on the first plating layer in the desired microstructure array region of the layer; (5) chemically forming the first plating layer in the region where the second mask layer is not formed. Removing by etching, 6) A method for manufacturing a microstructure array having a step of removing a second mask layer, wherein the chemical etching in the step (5) uses an etching solution composed of a mixed aqueous solution of hydrogen peroxide and hydrochloric acid. Features. By using the etching solution composed of the mixed aqueous solution of the hydrogen peroxide solution and the hydrochloric acid, the etching failure was eliminated, and the yield was improved.

【0018】上記の基本構成に基づいて、以下の如き、
より具体的な態様が可能である。更に、(7)前記工程
(3)の後に前記第1のマスク層を除去する工程が行わ
れうる。可能であれば、前記工程(3)の段階で得られ
る構造にそのまま第2のマスク層を形成してもよいが
(第1のマスク層が、導電性部に対する密着性が良いP
SGなどの場合は可能である。複数の第1のメッキ層は
分離していてもよいし、連続的になるまで形成されても
よい)、第1のマスク層を除去して得られる構造に第2
のマスク層を形成してもよい。
Based on the above basic configuration, the following:
More specific embodiments are possible. Further, (7) a step of removing the first mask layer after the step (3) may be performed. If possible, a second mask layer may be formed on the structure obtained in the step (3) as it is (the first mask layer may have a good adhesion to the conductive portion).
This is possible in the case of SG or the like. The plurality of first plating layers may be separated or may be formed until they are continuous.) The second plating layer may be formed by removing the first mask layer.
May be formed.

【0019】更に、(8)第1のメッキ層から導電性部
または第1のマスク層にわたり第2のメッキ層ないし電
着層を形成する工程が行われうる。これにより、マイク
ロ構造体アレイの面内分布をより小さくでき、さらに第
1のメッキ層が導電性部または第1のマスク層に強固に
固定されて構造がより強固になる。電着液には、電着性
有機化合物(アニオン型電着のアクリル系酸樹脂、カチ
オン型電着のエポキシ系樹脂等)の電着液がある。
Further, (8) a step of forming a second plating layer or an electrodeposition layer from the first plating layer to the conductive portion or the first mask layer may be performed. As a result, the in-plane distribution of the microstructure array can be further reduced, and the first plating layer is firmly fixed to the conductive portion or the first mask layer, so that the structure is further strengthened. Examples of the electrodeposition liquid include an electrodeposition liquid of an electrodepositable organic compound (an acrylic acid resin of anionic electrodeposition, an epoxy resin of a cationic electrodeposition, etc.).

【0020】前記工程(4)において、前記マイクロ構
造体アレイ領域外のアライメントマーカー領域の第1の
メッキ層上にも第2のマスク層を形成してもよい。これ
により、適当な位置の第1のメッキ層からアライメント
マーカー用構造を形成できて、アライメントマーカーを
備えるマイクロレンズアレイなどを歩留まり良く作製で
きることになる。
In the step (4), a second mask layer may be formed on the first plating layer in the alignment marker area outside the micro structure array area. Thereby, the structure for the alignment marker can be formed from the first plating layer at an appropriate position, and a microlens array or the like including the alignment marker can be manufactured with high yield.

【0021】前記工程(5)におけるエッチング液は、
好適には、過酸化水素と塩酸と水を含み、液組成が過酸
化水素水10から15%、塩酸10から25%である。
The etching solution in the step (5) is as follows:
Preferably, it contains hydrogen peroxide, hydrochloric acid and water, and the liquid composition is 10 to 15% of hydrogen peroxide solution and 10 to 25% of hydrochloric acid.

【0022】前記工程(3)の電気メッキは、好適に
は、電気銅メッキ或いは電気ニッケルメッキによって行
なわれる。また、前記導電性部としては、好適には、白
金の電極層が用いられる。
The electroplating in the step (3) is preferably performed by copper electroplating or nickel electroplating. Preferably, a platinum electrode layer is used as the conductive portion.

【0023】前記工程(2)において、前記開口部は円
形であったり、左右、上下に等間隔で配列されたりす
る。これらは用途に応じて適宜決定すればよい。円形、
スリット状などのマイクロ構造体用開口部で、ほぼ半球
状、半円筒状などのマイクロ構造体アレイ(半球状マイ
クロレンズアレイやレンチキュラーレンズ用の金型など
にできる)を形成できる。
In the step (2), the openings are circular or arranged at equal intervals in the left, right, up and down directions. These may be determined appropriately according to the application. Round,
A microstructure array having a substantially hemispherical shape or a semicylindrical shape (which can be formed into a hemispherical microlens array or a mold for a lenticular lens) can be formed by the microstructure opening such as a slit shape.

【0024】また、前記工程(8)において、第2のメ
ッキ層は無電解メッキなどによって形成されうる。上記
マイクロ構造体アレイは、典型的には、マイクロ構造体
アレイ用金型ないしマイクロレンズアレイ用金型として
作製される。
In the step (8), the second plating layer may be formed by electroless plating or the like. The microstructure array is typically manufactured as a microstructure array mold or a microlens array mold.

【0025】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
沿って以下に更に説明する。
The above is the basic and more specific components of the present invention, and the details and operation thereof will be further described below along with typical examples.

【0026】まず、半球状等のマイクロ構造体の形成原
理について述べる。典型的には白金の電極層を有する基
板上に形成された絶縁層の微小ないし微細な開口部に電
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
開口部の寸法(径ないし幅)が十分に小さいと、第1の
メッキ層は径ないし幅の中心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径の中心に対して等方的に成長
できる。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ような不
測の形状誤差を回避でき、作製の制御性が良い。
First, the principle of forming a microstructure such as a hemisphere will be described. Typically, when electroplating is performed on a small or fine opening of an insulating layer formed on a substrate having a platinum electrode layer, a plating layer is first deposited in the opening,
When electroplating is further performed, a first layer is formed on the opening and the mask layer.
Plating layer begins to grow. If the size (diameter or width) of the opening is sufficiently smaller than the electroplating anode, the first plating layer grows isotropically with respect to the center of the diameter or width,
A first plating layer such as a hemisphere is formed on the opening and the mask layer. By making the shape of the opening circular, the first plating layer can be grown on the mask layer isotropically with respect to the center of the diameter. Compared to the method of forming an original plate by etching, when the current flowing between the anode and the cathode is stopped at the time when the desired shape is obtained, the deposition of plating can be stopped, so that etching is performed in the time until water washing. Such unexpected shape errors can be avoided, and the controllability of manufacturing is good.

【0027】次に、典型的にはマイクロレンズアレイで
あるマイクロ構造体アレイ用の金型の作製方法の典型例
を示す。ここで、マイクロレンズないしマイクロレンズ
アレイと言う場合はマイクロ構造体を代表して指すもの
とする。当然、ここで述べることは他のマイクロ構造体
アレイ用金型の作製方法にも適用できる。まず、電極層
を有する基板上に第1のマスク層を形成する。
Next, a typical example of a method for manufacturing a mold for a microstructure array, which is typically a microlens array, will be described. Here, a microlens or a microlens array refers to a microstructure as a representative. Of course, what is described here can also be applied to other methods of manufacturing a mold for a microstructure array. First, a first mask layer is formed over a substrate having an electrode layer.

【0028】ここで、メッキ液やエッチング液にさらさ
れる白金電極層は、使用するメッキ液やエッチング液に
腐蝕されず且つニッケルや銅からなる第1のメッキ層と
合金化しない材料であり、電極層として特に好ましい。
その理由は、この電極層の上に形成されるニッケル又は
銅からなる第1のメッキ層をエッチングして除去するの
で、ニッケルや銅からなる第1のメッキ層と合金層を形
成しまうとエッチング除去できない可能性があるからで
ある。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良く、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。
Here, the platinum electrode layer exposed to the plating solution or the etching solution is a material which is not corroded by the plating solution or the etching solution to be used and does not alloy with the first plating layer made of nickel or copper. Particularly preferred as a layer.
The reason is that the first plating layer made of nickel or copper formed on the electrode layer is removed by etching, so if the first plating layer made of nickel or copper and the alloy layer are formed, the etching is removed. It may not be possible. 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.

【0029】第1のマスク層は絶縁性を有する材料であ
れば良く、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 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.

【0030】次に、第1のマスク層に、マイクロレンズ
アレイのピッチに対応したピッチで複数のマイクロレン
ズ用開口部を所望のマイクロレンズアレイ領域(すなわ
ち、使用領域)よりも広い領域に形成する。開口部形状
は円形などが望ましい。開口部形成に当たっては、微小
ないし微細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(すなわち、露光と現
像で済む)。
Next, a plurality of microlens openings are formed in the first mask layer at a pitch corresponding to the pitch of the microlens array in a region wider than a desired microlens array region (ie, a use region). . The shape of the opening is desirably circular. In forming the opening, the opening is formed by a semiconductor photolithography process capable of forming a minute or fine opening and etching. When a photoresist is used as the first mask layer, an etching step can be omitted (that is, exposure and development are sufficient).

【0031】次に、電気メッキを次の方法で行なう。メ
ッキ用基板をワークとして、金属イオン(特にニッケル
または銅)を含むメッキ液に漬け、メッキ用基板と陽極
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で形成されるレンズ
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等の構造体の直径ないし幅に
比して小さいのが良く、小さい程、半球状等の構造体の
断面形状は真円に近づいて曲率半径が小さく出来る。
Next, electroplating is performed by the following method. Using the plating substrate as a work, immerse the substrate in a plating solution containing metal ions (particularly nickel or copper), connect an external power supply between the plating substrate and the anode plate, apply an electric current, and pass the first electric current through the opening.
Is formed. Plating is formed in the opening, and by continuing plating, the first plating layer also spreads on the first mask layer, and a structure such as a hemisphere is formed. The diameter of a lens formed by the microlens array mold to be manufactured is in the range of several μm to several hundred μm. Therefore, the size of the opening needs to be smaller than the desired diameter of the microlens. In order for plating to grow isotropically, the size of the opening should be smaller than the diameter or width of the structure such as a hemisphere. And the radius of curvature can be reduced.

【0032】マイクロ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。
電気メッキでは、メッキ時間、メッキ温度を制御して第
1のメッキ層の大きさを容易に制御することが可能であ
る。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。
そこで、マイクロレンズ用開口部群領域を所望のマイク
ロレンズアレイ領域(すなわち、使用領域)より広く形
成しておくことによって、中心部のものより過度に大き
く成長する第1のメッキ層の領域は所望のマイクロレン
ズアレイ領域の外に来ることになる。
The micro structure is formed by depositing metal ions in a plating bath by an electrochemical reaction.
In electroplating, the size of the first plating layer can be easily controlled by controlling the plating time and the plating temperature. 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.
Therefore, by forming the microlens opening group region wider than the desired microlens array region (that is, the use region), the region of the first plating layer which grows excessively larger than that of the central portion is desired. Out of the micro lens array area.

【0033】続いて、以下に示すような方法で、中心部
よりも過度に大きく成長したアレイ周辺部の第1のメッ
キ層を選択的なエッチングによって取り除くことによっ
て、ほぼ均一な高さの第1のメッキ層のアレイを得るこ
とができる。
Subsequently, the first plating layer at the periphery of the array, which has grown excessively larger than the central portion, is selectively removed by a method as described below, so that the first plating layer having a substantially uniform height is removed. Can be obtained.

【0034】その典型的な方法では、まず第1のマスク
層を除去する。次に、ほぼ均一な大きさに成長した第1
のメッキ層を含む所望のマイクロレンズアレイ領域及び
該所望のマイクロレンズアレイ領域外の適当な位置の第
1のメッキ層領域上に第2のマスク層を形成する。これ
によって、マイクロレンズアレイ領域外の適当な位置の
第1のメッキ層領域に第2のマスク層に覆われた第1の
メッキ層が存在することになり、これは後の工程でエッ
チング除去されずアライメントマーカー用構造として機
能させることができる。
In the typical method, first, the first mask layer is removed. Next, the first, which grew to almost uniform size,
A second mask layer is formed on the desired microlens array region including the plating layer and the first plating layer region at an appropriate position outside the desired microlens array region. As a result, the first plating layer covered with the second mask layer exists in the first plating layer region at an appropriate position outside the microlens array region, and this is removed by etching in a later step. Can function as an alignment marker structure.

【0035】第2のマスク層は無機材料、有機材料のい
ずれも使用できるが、後工程のエッチング溶液に対して
耐性のあるものを用いる。第2のマスク層の形成方法と
しては、真空蒸着法、スピンコート法、ディップ法等の
薄膜形成方法を用いる。選択された領域のみに第2のマ
スク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を用いる。ここで、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。
As the second mask layer, any of an inorganic material and an organic material can be used, but a material having resistance to an etching solution in a later step is used. As a method for forming 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 the second mask layer only in the selected region, a semiconductor photolithography process and etching are used. Here, if a photoresist is used as the second mask layer, the etching step can be omitted.

【0036】第2のマスク層を形成する前に第1のマス
ク層を除去しなくても良いが、除去した方が第2のマス
ク層の基板への密着性は向上する。特に、第1のマスク
層、第2のマスク層の両者ともフォトレジストの場合
は、その密着性向上の効果は大きい。
Although it is not necessary to remove the first mask layer before forming the second mask layer, the removal of the first mask layer improves the adhesion of the second mask layer to the substrate. In particular, when both the first mask layer and the second mask layer are made of photoresist, the effect of improving the adhesion is great.

【0037】次に、第2のマスク層から露出した第1の
メッキ層をエッチング除去する。ここで、本発明のエッ
チング液について以下に他の方法と比較し詳細に説明す
る。エッチングの方法としてはドライエッチング、ウェ
ットエッチングを用いるが、ドライエッチングでは、特
にニッケルに関しては、リアクティブイオンエッチング
法やプラズマエッチング法が見つかっておらず物理的な
イオントリミング法のエッチングとなるため、露出した
第1のメッキ層のみを除去するのは困難となる。ウェッ
トエッチングのエッチング液としては硝酸が知られてい
るが、エッチング途中で不動態を生じてエッチングが途
中で止まってしまう恐れがある。エッチングが途中で止
まってしまうと、本来、アライメントマーカー用構造と
して機能させるべき第1のメッキ層以外の第1のメッキ
層も残ってしまう。その結果、アライメントマーカーの
位置が分からなくなり、液晶プロジェクタ等の駆動基板
の画素と正確な位置合わせができなくなってしまう様な
不良品ができて歩留まりを下げてしまう。また、硝酸、
酢酸、アセトンの混合液がエッチング液として知られて
いるが、第2のマスク層にノボラック系ポジレジストを
用いることができなくなる。
Next, the first plating layer exposed from the second mask layer is removed by etching. Here, the etching solution of the present invention will be described in detail below in comparison with other methods. Dry etching and wet etching are used as the etching method. In the case of dry etching, particularly for nickel, a reactive ion etching method or a plasma etching method has not been found, and etching is performed by a physical ion trimming method. It is difficult to remove only the first plating layer. As an etchant for wet etching, nitric acid is known, but there is a possibility that passivation occurs during the etching and the etching is stopped on the way. If the etching stops halfway, the first plating layer other than the first plating layer that should originally function as the alignment marker structure also remains. As a result, the position of the alignment marker cannot be determined, and a defective product that cannot be accurately aligned with a pixel of a driving substrate such as a liquid crystal projector is produced, thereby lowering the yield. Also, nitric acid,
Although a mixed solution of acetic acid and acetone is known as an etching solution, a novolak-based positive resist cannot be used for the second mask layer.

【0038】本発明のエッチング液は、過酸化水素と塩
酸と水を含み、好適には、液組成が過酸化水素水10か
ら15%、塩酸10から25%であるエッチング液を用
いるものであり、このエッチング液にて、エッチング途
中で不動態を生じてエッチングが途中で止まったりする
ことはなくなる。さらに、このエッチング液では第2の
マスク層にノボラック系ポジレジストを用いることも可
能となり、第2のマスク層で覆われていない第1のメッ
キ層は完全にエッチング除去できる。
The etching solution of the present invention contains hydrogen peroxide, hydrochloric acid and water, and preferably uses an etching solution having a composition of 10 to 15% of hydrogen peroxide solution and 10 to 25% of hydrochloric acid solution. In addition, this etching liquid does not cause passivation during the etching and stop the etching during the etching. Further, with this etching solution, a novolak-based positive resist can be used for the second mask layer, and the first plating layer not covered with the second mask layer can be completely removed by etching.

【0039】またここで、電極材料としては上記エッチ
ング液に耐性がある金属、好ましくは白金とする。電極
材料に白金を用いていることにより、第1のメッキ層と
の合金化や上記エッチング液による腐食もないため、エ
ッチングは、第2のマスク層から露出したニッケル又は
銅からなる第1のメッキ層が完全に除去でき、白金電極
の平らな面が得られた時点で停止する。
Here, the electrode material is a metal having resistance to the above-mentioned etching solution, preferably platinum. Since platinum is used as the electrode material, there is no alloying with the first plating layer or corrosion by the above-mentioned etching solution, so that the etching is performed by the first plating made of nickel or copper exposed from the second mask layer. Stop when the layer is completely removed and a flat surface of the platinum electrode is obtained.

【0040】エッチング後、残された第2のマスク層に
覆われたマイクロレンズアレイ領域の第1のメッキ層
は、ほぼ均一な大きさであり、径ないし幅の面内分布が
小さい半球状等の構造体アレイとなる。また、アライメ
ントマーカー用構造としての第1のメッキ層も、第2の
マスク層で覆われていたので残すことができる。
After the etching, the first plating layer in the microlens array region covered by the remaining second mask layer has a substantially uniform size and a hemispherical shape having a small in-plane distribution of diameter or width. Is a structure array. Also, the first plating layer as the structure for the alignment marker can be left because it is covered with the second mask layer.

【0041】また、所望のマイクロレンズピッチに対応
した複数のマイクロレンズ用開口部及びアライメントマ
ーカー用構造としてエッチングされずに残される第1の
メッキ層が電極層より成長した開口部は、同一プロセス
にて形成されたため、マイクロレンズアレイ領域とアラ
イメントマーカーとの相対的な位置ずれは起こらない。
Further, a plurality of microlens openings corresponding to a desired microlens pitch and openings where the first plating layer left unetched as an alignment marker structure is grown from the electrode layer are formed in the same process. As a result, relative displacement between the microlens array region and the alignment marker does not occur.

【0042】さらにこの方法では、基板内に複数の第2
のマスク層を設けることにより、一枚の基板から、複数
個或いは複数種のアライメントマーカー用構造を有し且
つ第1のメッキ層のサイズの面内分布が小さいマイクロ
レンズアレイ用金型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のメッキ層のサイズの面内分布の小さい領域と
アライメントマーカー用構造としての第1のメッキ層の
領域とに、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, a plurality of second
To provide a microlens array mold having a plurality of or a plurality of types of alignment marker structures and a small in-plane distribution of the size of the first plating layer from a single substrate. Is also possible. this is,
After the formation of the first plating layer, a region having a small in-plane distribution of the size of the first plating layer excluding a peripheral portion of the array pattern and a region of the first plating layer as an alignment marker structure are selectively formed. This is because the second mask layer can be formed first.

【0043】次に、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のメッキ層ないし電着層を
形成する(ここではメッキ層で代表する)。第2のメッ
キ層の形成方法としては電気メッキ、無電解メッキの何
れでも良いが、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が得られる。さら
に、これは等方的なメッキ成長であるため、マイクロレ
ンズアレイ領域の各メッキ層の対角方向と水平方向での
曲率半径は等しくすることができ、マイクロレンズアレ
イ領域のメッキ層の高さとアライメントマーカー用構造
のメッキ層の高さをほぼ等しく形成できる。
Next, the second mask layer is removed, and a second plating layer or an electrodeposition layer is formed from the first plating layer to the electrode layer (represented here by a plating layer). The method of forming the second plating layer may be either electroplating or electroless plating. However, by using electroless plating, a mold for a microlens array having high gloss can be obtained. Furthermore, since this is an isotropic plating growth, the radius of curvature in the diagonal direction and the horizontal direction of each plating layer in the microlens array region can be made equal, and the height of the plating layer in the microlens array region can be reduced. The height of the plating layer of the alignment marker structure can be made substantially equal.

【0044】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てマイクロレンズアレイ用
金型の耐久性が良くなる。
As a result, the first plating layer is firmly fixed on the electrode layer, and it is possible to prevent the first plating layer from falling off in the subsequent steps, thereby improving the durability of the microlens array mold. .

【0045】これらによって得られたマイクロレンズア
レイ領域のメッキ層の高さとアライメントマーカー用構
造のメッキ層の高さはほぼ等しくなる。よって、これか
ら得られるマイクロレンズアレイのレンズ頂点の高さと
アライメントマーカーの頂点の高さはほぼ等しくなる。
その結果、駆動基板などとの貼り合わせの際、マイクロ
レンズアレイのレンズ頂点とアライメントマーカーの頂
点はほぼ等しい平面内にあって両方共にアライナー側の
レンズ系の焦点深度内に来るため、高精度な位置合わせ
を実現できる。
The height of the plating layer in the microlens array region obtained as described above is almost equal to the height of the plating layer of the alignment marker structure. Therefore, the height of the lens vertex of the microlens array obtained from this becomes substantially equal to the height of the vertex of the alignment marker.
As a result, when bonding with a driving substrate or the like, the lens vertex of the microlens array and the vertex of the alignment marker are substantially in the same plane, and both are within the focal depth of the aligner-side lens system. Positioning can be realized.

【0046】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(各部の材
料によっては、上記の構造をそのままマイクロレンズア
レイなどのマイクロ構造体アレイとして用いることもで
きる)。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良い。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、マスク層、第1のメッキ層等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 (depending on the material of each part, the above structure may be obtained). Can be used as it is as a microstructure array such as a microlens array). 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 the method of peeling, the original plate and the substrate may be mechanically peeled. However, if the substrate is enlarged, the substrate, the mask layer, the first plating layer, and the like may be sequentially etched and removed from the rear surface because the substrate may be deformed at the time of peeling.

【0047】基板及び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メッキ層及び基板も腐蝕されな
い場合、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る。原版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は、同様の
方法により金型マスターを作製すればよい。
When the mold is formed after providing the sacrificial layer on the substrate and the 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 plating layer and the substrate are not corroded by the etchant for etching the sacrificial layer, the substrate on which the plating layer is formed can be used a plurality of times as an original. If the original cannot be used due to scratches, dirt, etc. due to multiple uses, a mold master may be manufactured in the same manner.

【0048】マイクロレンズ用金型の材料としては、メ
ッキ層を形成した基板上に形成でき且つ剥離できるもの
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。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メッキ層が形
成された基板上に塗布して、これが硬化した後に、上述
した剥離の方法により剥離し形成する。この場合、金型
材料としては、基板やメッキ層が合金化しない材料を選
択する。他の方法としては、基板を陰極としてメッキ層
及び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。
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 plating layer is formed and can be peeled off. As a simple method of forming a mold, a solution in which a resin or a metal or glass is melted or dissolved is applied on a substrate on which a plating layer is formed, and after this is cured, it is peeled off by the peeling method described above. . In this case, as the mold material, a material that does not alloy the substrate or the plating layer is selected. As another method, a metal mold is formed by electroplating on a plating layer and an electrode layer using a substrate as a cathode. 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.

【0049】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
良い。
Further, a microlens array can be formed by forming a material for forming a microlens 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 is preferably performed.

【0050】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。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。
After curing, the resin is separated from the mold to form a microlens array. As a resin to be a microlens array, a material that can transmit light in a wavelength region of light used by a light receiving or light emitting device using a microlens is used. When a microlens is manufactured by the above method, alkali glass is not indispensable, 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.

【0051】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、どのような構造を
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 manufacturing any structure.

【0052】[0052]

【発明の実施の態様】以下に、図面を参照しつつ発明の
実施の態様ないし実施例を詳細に説明する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.

【0053】(第1実施例)図1から図7の作製工程図を
用いて第1実施例を説明する。本実施例では、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1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Ptを夫々50
Å、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(Az1500:クライアン
ト社製)を塗布し、第1のマスク層3を形成する。
(First Embodiment) A first embodiment will be described with reference to manufacturing process diagrams shown in FIGS. In this embodiment, a 4-inch silicon wafer having a silicon dioxide film having a thickness of 1 μm formed on both sides by thermal oxidation using an oxidizing gas is used as the substrate 1 shown in FIG. On this wafer, the thin film forming method 1
Ti and Pt are each 50
{, 500} A film is formed continuously to form the electrode layer 2. A positive photoresist (Az1500: manufactured by Client Co.) is applied thereon to form a first mask layer 3.

【0054】次に、フォトリソグラフィーによりフォト
レジストを露光、現像して、電極層2を所定のパターン
に従って露出させ、開口部4を形成する。個々の開口部
4は円形をしており、シリコンウエハ面内の95mmφ
の領域内にアレイ状(本実施例では、左右、上下に等間
隔である)に設ける。その直径は5μmであり、隣接す
る開口部4との間隔は18μmである(図1(a)、図
2参照)。
Next, the photoresist is exposed and developed by photolithography to expose the electrode layer 2 according to a predetermined pattern, thereby forming an opening 4. Each opening 4 has a circular shape, and has a diameter of 95 mmφ in the plane of the silicon wafer.
Are provided in an array (in this embodiment, at equal intervals in the left, right, up, and down directions). Its diameter is 5 μm, and the distance between adjacent openings 4 is 18 μm (see FIGS. 1A and 2).

【0055】続いて、基板1をワークとして用い、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、無攪拌に
て浴温50℃、陰極電流密度40A/dmでNiメッ
キを行なう。Niからなる第1のメッキ層5はまず開口
部4から析出、成長し、さらに第1のマスク層3上にも
第1のメッキ層5が広がる。こうして、アレイ中心部の
第1のメッキ層5の半径が約10μmの半球状構造体と
なるまで、第1のメッキ層5を成長させる(図1(b)
が断面図、図3が上面図)。アレイ中心部において第1
のメッキ層5の半径が約10μmのとき、アレイ周辺部
においては、半径が最大約15μmの第1のメッキ層5
が形成された。
Subsequently, using the substrate 1 as a workpiece, the electrode layer 2 as a cathode, and a Ni plating bath composed of nickel sulfate, nickel chloride, boric acid and a brightener, a bath temperature of 50 ° C. and a cathode current without stirring. Ni plating is performed at a density of 40 A / dm 2 . The first plating layer 5 made of Ni is first deposited and grown from the opening 4, and the first plating layer 5 also spreads on the first mask layer 3. Thus, the first plated layer 5 is grown until the radius of the first plated layer 5 at the center of the array becomes a hemispherical structure with a radius of about 10 μm (FIG. 1B).
Is a sectional view, and FIG. 3 is a top view). First in the center of the array
When the radius of the plating layer 5 is about 10 μm, the first plating layer 5 having a maximum radius of about 15 μm is formed around the array.
Was formed.

【0056】次に、アセトンとN,N-ジメチルホルムア
ミドで第1のマスク層3を除去する。そして、ポジ型フ
ォトレジスト(AzP4620:クライアント社製)を
塗布、露光、現像し、アレイ周辺部を除いた1064×
808個の領域とアライメントマーカーに対応する位置
に成長した第1のメッキ層5上に、選択的に第2のマス
ク層6を設ける。これによってアレイ周辺部の第1のメ
ッキ層5は露出される(図1(c)が断面図、図4が上
面図)。ここで、特別に別形状のアライメントマーカー
用開口部を設けるのでないので、アライメントマーカー
に対応する位置にある開口部4による電流密度分布への
影響は殆どない。
Next, the first mask layer 3 is removed with acetone and N, N-dimethylformamide. Then, a positive photoresist (AzP4620: manufactured by Client) is applied, exposed, and developed, and 1064 ×
A second mask layer 6 is selectively provided on the first plating layer 5 grown at a position corresponding to the 808 regions and the alignment marker. As a result, the first plating layer 5 around the array is exposed (FIG. 1C is a sectional view, and FIG. 4 is a top view). Here, since an alignment marker opening having a different shape is not particularly provided, the current density distribution is hardly affected by the opening 4 located at a position corresponding to the alignment marker.

【0057】続いて、過酸化水素と塩酸と水を含み液組
成が過酸化水素水10%、塩酸25%からなるエッチン
グ液を用い、第2のマスク層6から露出したニッケルよ
りなる第1のメッキ層5をエッチング除去する(図1
(d)が断面図、図5が上面図)。これにより、第2の
マスク層6から露出したニッケルよりなる第1のメッキ
層5は完全に除去することができた。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
なかった。エッチングは、第2のマスク層6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5が
消費された時点で停止した。
Subsequently, using an etching solution containing hydrogen peroxide, hydrochloric acid, and water and having a liquid composition of 10% hydrogen peroxide solution and 25% hydrochloric acid, the first mask made of nickel exposed from the second mask layer 6 is used. The plating layer 5 is removed by etching (FIG. 1
(D) is a sectional view, and FIG. 5 is a top view). As a result, the first plating layer 5 made of nickel exposed from the second mask layer 6 could be completely removed. Here, the electrode layer 2
As a result, the electrode layer 2 was not corroded. The etching was stopped when the first plating layer 5 made of Ni existing in a region not covered by the second mask layer 6 was consumed.

【0058】次に、アセトンとN,N-ジメチルホルムア
ミドで第2のマスク層6を除去することにより、106
4×808個の第1のメッキ層5のアレイとアライメン
トマーカー用構造8を形成することができる(図1
(e)が断面図、図6が上面図)。このとき第1のメッ
キ層5の半径の面内分布は5%以内であった。
Next, by removing the second mask layer 6 with acetone and N, N-dimethylformamide, 106
An array of 4 × 808 first plating layers 5 and alignment marker structures 8 can be formed (FIG. 1).
(E) is a sectional view, and FIG. 6 is a top view). At this time, the in-plane distribution of the radius of the first plating layer 5 was within 5%.

【0059】次に、次亜リン酸塩の還元剤を含む無電解
Niメッキ液(アルニックCT、パックス社製)を用い
て、浴温90℃でNi無電解メッキを行なって第2のメ
ッキ層7を形成する(図1(d)が断面図、図7が上面
図)。これによって、第1のメッキ層5が電極層2上に
強固に固定され、更に第2のメッキ層形成に無電解メッ
キを用いることで光沢度の高くなったマイクロレンズア
レイ用金型が得られる。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20
μmであり、曲率半径の分布は±1μm以下に収まり、
均一な形状を有する金型を形成できた。さらに、マイク
ロレンズ群の領域にあるメッキ層とアライメントマーカ
ー用構造8に相当するメッキ層の高さの面内分布も5%
以内であった。
Next, Ni electroless plating was performed at a bath temperature of 90 ° C. using an electroless Ni plating solution (Alnic CT, manufactured by Pax) containing a hypophosphite reducing agent to form a second plating layer. 7 (FIG. 1D is a sectional view, and FIG. 7 is a top view). As a result, the first plating layer 5 is firmly fixed on the electrode layer 2, and the mold for the microlens array having a higher gloss can be obtained by using electroless plating for forming the second plating layer. . The radius of curvature of each plating layer in the diagonal direction and the horizontal direction is substantially equal, and the average radius of curvature is 20.
μm, and the distribution of the radius of curvature falls within ± 1 μm or less,
A mold having a uniform shape could be formed. Further, the in-plane distribution of the height of the plating layer in the region of the microlens group and the plating layer corresponding to the alignment marker structure 8 is also 5%.
Was within.

【0060】以上、本実施例により、各レンズの大きさ
の面内分布を容易に小さくでき、さらに液晶装置などの
駆動基板側のアライメントマーカーなどに対して高精度
な位置合わせを実現するアライメントマーカーを具備し
たマイクロレンズアレイ用金型の製造方法を実現するこ
とができた。
As described above, according to the present embodiment, the in-plane distribution of the size of each lens can be easily reduced, and an alignment marker which realizes high-precision alignment with an alignment marker on a driving substrate side of a liquid crystal device or the like. Thus, a method for manufacturing a mold for a microlens array having the above-described method can be realized.

【0061】次に、上記構造を金型マスターとして用い
てマイクロレンズアレイ用金型を製造する方法の典型例
を説明する。
Next, a typical example of a method for manufacturing a mold for a microlens array using the above structure as a mold master will be described.

【0062】上記金型マスター上に電鋳用離型剤を塗布
する。この基板を陰極とし、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/dmでN
i電気メッキを行なって金型を形成する。その後、基板
から金型を離型してマイクロレンズアレイ用金型を形成
する。
A mold release agent for electroforming is applied on the mold master. 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., a cathode current density of 5 A / dm 2 , and N
i A metal mold is formed by electroplating. Thereafter, the mold is released from the substrate to form a microlens array mold.

【0063】この金型を用いて凸型マイクロレンズアレ
イを製造する方法の一例を説明する。このマイクロレン
ズアレイ用金型に紫外線硬化樹脂を塗布後、支持基板と
なるガラス基板をその上に載せる。この樹脂を紫外線照
射により硬化させた後に剥離することにより、凸型マイ
クロレンズアレイを作製する。この凸型マイクロレンズ
アレイは高精度な位置合わせを実現するアライメントマ
ーカーを具備しており、さらにレンズ直径の面内分布は
5%以内であった。
An example of a method for manufacturing a convex microlens array using this mold will be described. After applying an ultraviolet curable resin to the microlens array mold, a glass substrate serving as a support substrate is mounted thereon. The resin is cured by ultraviolet irradiation and then peeled off to produce a convex microlens array. The convex microlens array was provided with an alignment marker for realizing highly accurate alignment, and the in-plane distribution of the lens diameter was within 5%.

【0064】続いて、TFT(薄膜トランジスタ)液晶
基板に形成されたマーカーに上記凸型マイクロレンズア
レイのマーカーを合わせて貼り付けることにより、各画
素に対応した位置に正確に各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, the markers of the convex microlens array are aligned and adhered to the markers formed on the TFT (thin film transistor) liquid crystal substrate, so that each microlens is accurately arranged at a position corresponding to each pixel. Was completed. 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.

【0065】(第2実施例)第2実施例でも、第1実施
例と同様に、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1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
Pt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(Az15
00:クライアント社製)を塗布して第1のマスク層3
を形成する。次に、フォトリソグラフィーによりフォト
レジストを露光、現像して電極層2を露出させ、開口部
4を形成する。開口部4は円形をしており、シリコンウ
エハ面内の95mmφの領域内にアレイ状に設ける。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。
(Second Embodiment) In the second embodiment, as in the first embodiment, thermal oxidation was performed using an oxidizing gas, and both surfaces were 1 μm thick.
A 4-inch φ silicon wafer on which a thick silicon dioxide film is formed is used as the substrate 1 shown in FIG. On this wafer, Ti and Pt were continuously formed at 50 ° and 500 °, respectively, by a vacuum sputtering method, which is one of the thin film forming methods.
To form A positive photoresist (Az15
00: manufactured by the client company) and the first mask layer 3
To form Next, the photoresist is exposed and developed by photolithography to expose the electrode layer 2, and the opening 4 is formed. The openings 4 have a circular shape and are provided in an array in a region of 95 mmφ on the surface of the silicon wafer. Its diameter is 5 μm, and the distance between adjacent openings 4 is 1 μm.
8 μm.

【0066】続いて、基板1をワークとして用いて、電
極層2を陰極として硫酸銅と硫酸と塩酸及び光沢剤から
なるCuメッキ浴を用いて、浴温40℃、陰極電流密度
4A/dmでCu電気メッキを行なう。Cuからなる
第1のメッキ層5はまず開口部4から析出、成長し、さ
らに第1のマスク層3上にも第1のメッキ層5が広が
る。そして、アレイ中心部の第1のメッキ層5の半径が
約10μmの半球状構造体となるまで第1のメッキ層5を
成長させる。アレイ中心部において第1のメッキ層5の
半径が約10μmの時、アレイ周辺部においては半径が
最大約15μmの第1のメッキ層5が形成された。
Subsequently, using the substrate 1 as a work, the electrode layer 2 as a cathode, a Cu plating bath comprising copper sulfate, sulfuric acid, hydrochloric acid and a brightener, a bath temperature of 40 ° C. and a cathode current density of 4 A / dm 2 To perform Cu electroplating. First plating layer 5 made of Cu is first deposited and grown from opening 4, and first plating layer 5 spreads over first mask layer 3. Then, the first plating layer 5 is grown until the radius of the first plating layer 5 at the center of the array becomes a hemispherical structure of about 10 μm. When the radius of the first plating layer 5 was about 10 μm at the center of the array, the first plating layer 5 having a maximum radius of about 15 μm was formed at the periphery of the array.

【0067】次に、アセトンとN,N-ジメチルホルムア
ミドで第1のマスク層3を除去する。そして、ポジ型フ
ォトレジスト(AzP4620:クライアント社製)を
塗布、露光、現像し、アレイ周辺部を除いた1064×
808個の領域とアライメントマーカーに対応する位置
に成長した第1のメッキ層5上に選択的に第2のマスク
層6を設ける。これによって、アレイ周辺部の第1のメ
ッキ層5は露出された。次に、過酸化水素と塩酸と水を
含み液組成が過酸化水素水10%,塩酸25%からなる
エッチング液を用いて、第2のマスク層6から露出した
銅よりなる第1のメッキ層5をエッチング除去する。こ
こで、電極層2としてPtを用いていたことにより電極
層は腐蝕されなかった。これにより、第2のマスク層6
から露出した銅よりなる第1のメッキ層5は完全に除去
することができた。エッチングは、第2のマスク層6に
覆われていない領域に存在する銅からなる第1のメッキ
層5が消費された時点で停止した。
Next, the first mask layer 3 is removed with acetone and N, N-dimethylformamide. Then, a positive photoresist (AzP4620: manufactured by Client) is applied, exposed, and developed, and 1064 ×
A second mask layer 6 is selectively provided on the first plating layer 5 grown at a position corresponding to 808 regions and alignment markers. As a result, the first plating layer 5 around the array was exposed. Next, a first plating layer made of copper exposed from the second mask layer 6 using an etching solution containing hydrogen peroxide, hydrochloric acid and water and having a liquid composition of 10% hydrogen peroxide and 25% hydrochloric acid. 5 is removed by etching. Here, the electrode layer was not corroded by using Pt as the electrode layer 2. Thereby, the second mask layer 6
The first plating layer 5 made of copper exposed from was completely removed. The etching was stopped when the first plating layer 5 made of copper present in a region not covered by the second mask layer 6 was consumed.

【0068】次に、アセトンとN,N-ジメチルホルムア
ミドで第2のマスク層6を除去することにより、106
4×808個の第1のメッキ層5のアレイとアライメン
トマーカー用構造8を形成することができる。このとき
第1のメッキ層5の半径の面内分布は5%以内であっ
た。
Next, by removing the second mask layer 6 with acetone and N, N-dimethylformamide, 106
An array of 4 × 808 first plating layers 5 and alignment marker structures 8 can be formed. At this time, the in-plane distribution of the radius of the first plating layer 5 was within 5%.

【0069】次に、次亜リン酸塩の還元剤を含む無電解
Niメッキ液(アルニックCT、パックス社製)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7を形成する。これによって、第1のメッキ層5
は電極層2上に強固に固定され、第2のメッキ層形成に
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20μmであり、曲率半径の分布は±1μm以下
に収まり、均一な形状を有す金型を形成できた。さらに
マイクロレンズ群の領域にあるメッキ層とアライメント
マーカー用構造に相当するメッキ層の高さの面内分布も
5%以内であった。
Next, Ni electroless plating was performed at a bath temperature of 90 ° C. using an electroless Ni plating solution (Alnic CT, manufactured by Pax) containing a reducing agent for hypophosphite to form a second plating layer. 7 is formed. Thereby, the first plating layer 5
Was firmly fixed on the electrode layer 2, and the electroless plating was used to form the second plating layer, whereby a mold for a microlens array having high gloss was obtained. The radius of curvature of each plating layer in the diagonal direction and the horizontal direction is almost equal, the average radius of curvature is 20 μm, and the distribution of the radius of curvature falls within ± 1 μm, and a mold having a uniform shape can be formed. Was. Further, the in-plane distribution of the height of the plating layer in the region of the microlens group and the plating layer corresponding to the structure for the alignment marker was within 5%.

【0070】以上、本実施例によっても、各レンズの大
きさの面内分布を容易に小さくでき、さらに駆動基板側
のアライメントマーカーなどに対して高精度な位置合わ
せを実現するアライメントマーカーを具備したマイクロ
レンズアレイ用の金型の製造方法を実現することができ
た。
As described above, also in this embodiment, the in-plane distribution of the size of each lens can be easily reduced, and an alignment marker for realizing high-precision positioning with respect to the alignment marker on the driving substrate side is provided. A method for manufacturing a mold for a microlens array was realized.

【0071】第1実施例のところで述べた様に、上記金
型をマスターとして用いてマイクロレンズアレイ用金型
を形成し、更に凸型マイクロレンズアレイを作製でき
る。この凸型マイクロレンズアレイは高精度な位置合わ
せを実現するアライメントマーカーを具備しており、さ
らにレンズ直径の面内分布は5%以内であった。
As described in the first embodiment, a mold for a microlens array can be formed by using the above mold as a master, and further a convex microlens array can be manufactured. The convex microlens array was provided with an alignment marker for realizing highly accurate alignment, and the in-plane distribution of the lens diameter was within 5%.

【0072】(第3実施例)第3実施例においては、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(Az1500:クライアント社製)を
塗布し、第1のマスク層3を形成する。次に、フォトリ
ソグラフィーによりフォトレジストを露光、現像し、電
極層2を露出させて、開口部4を形成する。開口部4は
円形をしており、シリコンウエハ面内の120mmφの
領域内にアレイ状に設ける。その直径は5μmであり、
隣接する開口部との間隔は18μmである。
(Third Embodiment) In the third embodiment, a 5-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 a substrate. Ti and Pt were deposited on the wafer by vacuum sputtering, which is one of the thin film forming methods, at 50 ° and 500 °, respectively.
The electrode layer 2 is formed by continuously forming a film. A positive photoresist (Az1500: manufactured by Client Co.) is applied thereon to form a first mask layer 3. Next, the photoresist is exposed and developed by photolithography, and the electrode layer 2 is exposed to form an opening 4. The openings 4 have a circular shape and are provided in an array in a region of 120 mmφ on the surface of the silicon wafer. Its diameter is 5 μm,
The distance between adjacent openings is 18 μm.

【0073】この基板1をワークとして用い、電極層2
を陰極とし、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、無攪拌にて浴温
50℃、陰極電流密度40A/dmでNiメッキを行
なう。Niからなる第1のメッキ層5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5が広がる。こうして、アレイ中心部の半径が約1
0μmの半球状構造体となるまで第1のメッキ層5を成
長させる。アレイ中心部において半球状構造体の半径が
約10μmのとき、アレイ周辺部においては半径が最大
約15μmの半球状構造体が形成された。
Using this substrate 1 as a work, the electrode layer 2
Using a nickel plating bath composed of nickel sulfate, nickel chloride, boric acid and a brightener, with the
Ni plating is performed at 50 ° C. and a cathode current density of 40 A / dm 2 . The first plating layer 5 made of Ni is
And the first plating layer 5 spreads on the first mask layer 3 as well. Thus, the radius of the center of the array is about 1
The first plating layer 5 is grown until a hemispherical structure of 0 μm is formed. When the radius of the hemispherical structure was about 10 μm at the center of the array, a hemispherical structure having a maximum radius of about 15 μm was formed at the periphery of the array.

【0074】次に、アセトンとN,N-ジメチルホルムア
ミドで第1のマスク層3を除去する。そして、ポジ型フ
ォトレジスト(AzP4620:クライアント社製)を
塗布、露光、現像し、アレイ周辺部を除いた8箇所の1
064×808個の領域とそれぞれに対応する8組のア
ライメントマーカー(第1、第2の実施例で示したよう
なもの)に対応する位置に成長した第1のメッキ層5上
に、選択的に第2のマスク層6を設ける。ここで、アラ
イメントマーカー用に設けた開口部4による電流密度分
布への影響は殆どなく、8箇所の1064×808個の
領域の第2のマスク層6に覆われた領域の第1のメッキ
層5の直径の面内分布は5%以内であった。
Next, the first mask layer 3 is removed with acetone and N, N-dimethylformamide. Then, a positive photoresist (AzP4620: manufactured by Client Co.) is applied, exposed and developed, and one of eight locations excluding the periphery of the array is removed.
On the first plating layer 5 grown at the position corresponding to the 064 × 808 regions and the eight sets of alignment markers (as shown in the first and second embodiments) respectively corresponding to the regions, Is provided with a second mask layer 6. Here, the current density distribution is hardly affected by the openings 4 provided for the alignment markers, and the first plating layer in the area covered with the second mask layer 6 in eight 1064 × 808 areas is provided. The in-plane distribution of the diameter of 5 was within 5%.

【0075】続いて、過酸化水素と塩酸と水を含み液組
成が過酸化水素水15%、塩酸10%からなるエッチン
グ液を用い、第2のマスク層6から露出したニッケルよ
りなる第1のメッキ層5をエッチング除去する。これに
より、第2のマスク層6から露出したニッケルよりなる
第1のメッキ層5は完全に除去することができた。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は腐蝕されなかった。エッチングは、第2のマスク層
6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5が消費された時点で停止した。
Subsequently, an etching solution containing hydrogen peroxide, hydrochloric acid and water and having a liquid composition of 15% of hydrogen peroxide solution and 10% of hydrochloric acid is used, and the first mask made of nickel exposed from the second mask layer 6 is used. The plating layer 5 is removed by etching. As a result, the first plating layer 5 made of nickel exposed from the second mask layer 6 could be completely removed. Here, the electrode layer 2 was not corroded by using Pt as the electrode layer 2. The etching was stopped when the first plating layer 5 made of Ni existing in a region not covered by the second mask layer 6 was consumed.

【0076】次に、アセトンとN,N-ジメチルホルムア
ミドで第2のマスク層7を除去することにより、8箇所
の1064×808個の第1のメッキ層5のアレイと、
8組のアライメントマーカー用構造を形成することがで
きた。このとき、それぞれの個所の第1のメッキ層5の
半径の面内分布は5%以内であった。
Next, by removing the second mask layer 7 with acetone and N, N-dimethylformamide, an array of 1064 × 808 first plating layers 5 at eight locations is obtained.
Eight sets of alignment marker structures could be formed. At this time, the in-plane distribution of the radius of the first plating layer 5 at each location was within 5%.

【0077】このとき、それぞれのアライメントマーカ
ー用構造8は、適当なパターンのマーカーおよび/或い
はその組み合わせであるため、それぞれ異なるアライメ
ントマーカー用構造となっている。
At this time, since each alignment marker structure 8 is a marker having an appropriate pattern and / or a combination thereof, they have different alignment marker structures.

【0078】次に、次亜リン酸塩の還元剤を含む無電解
Niメッキ液(アルニックCT、パックス社製)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7を形成する。これによって、第1のメッキ層5
は電極層2上に強固に固定され、第2のメッキ層形成に
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20μmであり、曲率半径の分布は±1μm以下に
収まり、均一な形状を有す金型を形成できた。さらに、
8個所のマイクロレンズ群の領域にあるメッキ層とアラ
イメントマーカー用構造に相当するメッキ層の高さの面
内分布は5%以内であった(図8参照)。
Then, Ni electroless plating was performed at a bath temperature of 90 ° C. using an electroless Ni plating solution (Alnic CT, manufactured by Pax) containing a reducing agent for hypophosphite to form a second plating layer. 7 is formed. Thereby, the first plating layer 5
Was firmly fixed on the electrode layer 2, and the electroless plating was used to form the second plating layer, whereby a mold for a microlens array having high gloss was obtained. Further, the radius of curvature in the diagonal direction and the horizontal direction of each plating layer was almost the same, the average radius of curvature was 20 μm, the distribution of the radius of curvature was within ± 1 μm, and a mold having a uniform shape could be formed. . further,
The in-plane distribution of the heights of the plating layers corresponding to the structures for the alignment markers and the plating layers in the eight microlens group regions was within 5% (see FIG. 8).

【0079】以上、本実施例により、一枚の基板から、
各レンズの大きさの面内分布を容易に小さくでき、さら
に高精度な位置合わせを実現するアライメントマーカー
を具備したマイクロレンズアレイ用の金型を8個ないし
8種類製造できる方法を実現することができた。
As described above, according to the present embodiment, a single substrate
It is possible to realize a method capable of easily reducing the in-plane distribution of the size of each lens and manufacturing eight to eight types of molds for a microlens array equipped with an alignment marker for realizing highly accurate alignment. did it.

【0080】次に、上記の方法で作製された金型マスタ
ー上に電鋳用離型剤を塗布する。そして、この基板を陰
極とし、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/dm でNi電気メッキを行な
って金型を形成する。その後、基板から金型を離型して
マイクロレンズアレイ用金型を形成する。
Next, the mold master manufactured by the above method is used.
-Apply a mold release agent for electroforming on top. And shade this board
Poles, nickel sulfamate and nickel bromide
Using Ni plating bath consisting of acid and brightener, bath temperature 50
° C, cathode current density 5A / dm 2Perform Ni electroplating with
To form a mold. Then, release the mold from the substrate
A mold for a microlens array is formed.

【0081】このマイクロレンズアレイ用金型に紫外線
硬化樹脂を塗布後、支持基板となるガラス基板をその上
に載せる。この樹脂を紫外線照射により硬化させた後に
剥離し切り取ることにより、一枚の金型から8個ないし
8種類のアライメントマーカーを具備した凸型マイクロ
レンズアレイを作製できる。各マイロレンズアレイは高
精度な位置合わせを実現するアライメントマーカーを具
備しており、さらにレンズ直径の面内分布は5%以内で
あった。
After applying the ultraviolet curing resin to the microlens array mold, a glass substrate serving as a support substrate is mounted thereon. The resin is cured by irradiation with ultraviolet light and then peeled off and cut off, whereby a convex microlens array having eight to eight types of alignment markers can be manufactured from one mold. Each myro lens array was provided with an alignment marker for realizing highly accurate alignment, and the in-plane distribution of lens diameter was within 5%.

【0082】[0082]

【発明の効果】以上に説明したように、本発明により、
作製プロセスが容易であり、制御性が高く、曲率半径が
小さくかつアレイにおける面内分布の小さいマイクロ構
造体も実現でき、更に高精度な位置合わせを実現できる
アライメントマーカーを具備したマイクロ構造体アレイ
を作製可能にしたマイクロ構造体アレイ用金型などの作
製方法を実現することができた。この際、過酸化水素と
塩酸と水を含むエッチング液を用いることによりエッチ
ング不良はなくなり、歩留まりが向上した。
As described above, according to the present invention,
A microstructure array having an alignment marker that is easy to manufacture, has high controllability, has a small radius of curvature, and can realize a microstructure having a small in-plane distribution in the array, and can realize high-precision alignment. A method of manufacturing a mold for a microstructure array that can be manufactured was realized. At this time, the use of an etching solution containing hydrogen peroxide, hydrochloric acid and water eliminated etching defects and improved the yield.

【0083】さらに、一枚の基板面内に、レンズなどの
マイクロ構造体の大きさのばらつきの抑制されたマイク
ロレンズアレイなどのマイクロ構造体アレイ用の金型を
複数種形成することができた。これらのマイクロレンズ
アレイ用金型から得られたマイクロレンズアレイの頂点
の高さとアライメントマーカーの頂点の高さはほぼ等し
い平面内にあって両方共にアライナー側のレンズ系の焦
点深度内に来るため、高精度な位置合わせを実現でき
る。これによって、TFT基板などとの重ね合わせ精度
が向上し画素部などとマイクロレンズとの整合が向上
し、画素開口率およびマイクロレンズの集光率を向上さ
せる効果が奏される。
Further, a plurality of types of molds for a micro-structure array such as a micro-lens array in which variation in the size of a micro-structure such as a lens was suppressed could be formed on one substrate surface. . Since the height of the apex of the microlens array obtained from these microlens array molds and the height of the apex of the alignment marker are in substantially the same plane and both come within the focal depth of the aligner-side lens system, Highly accurate alignment can be realized. Thereby, the overlay accuracy with the TFT substrate or the like is improved, the alignment between the pixel portion and the like and the microlens is improved, and the effect of improving the pixel aperture ratio and the light collection ratio of the microlens is achieved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1実施例によるマイクロレンズアレ
イ用金型の製造工程を示す断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of a microlens array mold according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1の工程(a)の上面図である。FIG. 2 is a top view of the step (a) of FIG.

【図3】図1の工程(b)の上面図である。FIG. 3 is a top view of step (b) in FIG. 1;

【図4】図1の工程(c)の上面図である。FIG. 4 is a top view of the step (c) in FIG. 1;

【図5】図1の工程(d)の上面図である。FIG. 5 is a top view of step (d) in FIG. 1;

【図6】図1の工程(e)の上面図である。FIG. 6 is a top view of step (e) in FIG. 1;

【図7】図1の工程(f)の上面図である。FIG. 7 is a top view of step (f) in FIG. 1;

【図8】本発明の第3実施例によるマイクロレンズアレ
イ用金型を示す上面図である。
FIG. 8 is a top view showing a microlens array mold according to a third embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 基板 2 電極層 3 第1のマスク層 4 開口部 5 第1のメッキ層 6 第2のマスク層 7 第2のメッキ層 8 アライメントマーカー DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate 2 Electrode layer 3 1st mask layer 4 Opening 5 1st plating layer 6 2nd mask layer 7 2nd plating layer 8 Alignment marker

Claims (14)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】導電性部を有する基板を用い、 (1)前記導電性部上に絶縁性の第1のマスク層を形成
する工程、 (2)第1のマスク層に所望のマイクロ構造体アレイ配
列に対応した間隔で複数のマイクロ構造体用開口部を形
成する工程、 (3)前記導電性部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、 (4)前記基板及び第1のメッキ層の所望のマイクロ構
造体アレイ領域の第1のメッキ層上に第2のマスク層を
形成する工程、 (5)前記第2のマスク層の形成されていない領域の第
1のメッキ層を化学エッチングによって除去する工程、 (6)第2のマスク層を除去する工程、 を有するマイクロ構造体アレイの作製方法であって、工
程(5)における化学エッチングが過酸化水素水と塩酸
の混合水溶液からなるエッチング液を用いることを特徴
とするマイクロ構造体アレイの作製方法。
1. A substrate having a conductive portion, (1) a step of forming an insulating first mask layer on the conductive portion, (2) a desired microstructure on the first mask layer Forming a plurality of microstructure openings at intervals corresponding to the array arrangement; (3) forming a plurality of microstructure openings on the openings and the first mask layer through the openings by electroplating using the conductive portions as cathodes; (4) forming a second mask layer on a first plating layer in a desired microstructure array region of the substrate and the first plating layer; A step of removing the first plating layer in a region where the second mask layer is not formed by chemical etching; and (6) a step of removing the second mask layer. , The chemical edge in step (5) A method for manufacturing a microstructure array, wherein the etching uses an etching solution comprising a mixed aqueous solution of hydrogen peroxide and hydrochloric acid.
【請求項2】更に、(7)前記工程(3)の後に第1の
マスク層を除去する工程を有することを特徴とする請求
項1に記載のマイクロ構造体アレイの作製方法。
2. The method according to claim 1, further comprising the step of: (7) removing the first mask layer after the step (3).
【請求項3】更に、(8)第1のメッキ層から導電性部
または第1のマスク層にわたり第2のメッキ層ないし電
着層を形成する工程を有することを特徴とする請求項1
または2に記載のマイクロ構造体アレイの作製方法。
3. The method according to claim 1, further comprising the step of: (8) forming a second plating layer or an electrodeposition layer from the first plating layer to the conductive portion or the first mask layer.
Or the method for producing a microstructure array according to 2.
【請求項4】前記工程(4)において、前記マイクロ構
造体アレイ領域外のアライメントマーカー領域の第1の
メッキ層上にも第2のマスク層を形成することを特徴と
する請求項1、2または3に記載のマイクロ構造体アレ
イの作製方法。
4. The method according to claim 1, wherein in the step (4), a second mask layer is formed also on the first plating layer in the alignment marker area outside the microstructure array area. Or the method for producing a microstructure array according to item 3.
【請求項5】前記工程(4)における前記アライメント
マーカー領域の第2のマスク層で覆われた第1のメッキ
層からアライメントマーカー用構造を形成することを特
徴とする請求項4に記載のマイクロ構造体アレイの作製
方法。
5. The microstructure according to claim 4, wherein a structure for an alignment marker is formed from a first plating layer covered with a second mask layer in the alignment marker region in the step (4). Method for producing structure array.
【請求項6】前記工程(5)におけるエッチング液が過
酸化水素と塩酸と水を含み、液組成が過酸化水素水10
から15%、塩酸10から25%であることを特徴とす
る請求項1乃至5のいずれかに記載のマイクロ構造体ア
レイの作製方法。
6. The etching solution in the step (5) contains hydrogen peroxide, hydrochloric acid and water, and has a liquid composition of 10% hydrogen peroxide solution.
The method for producing a microstructure array according to any one of claims 1 to 5, wherein the concentration is 10 to 25% and the hydrochloric acid is 10 to 25%.
【請求項7】前記工程(3)の電気メッキが電気銅メッ
キによって行なわれることを特徴とする請求項1乃至6
のいずれかに記載のマイクロ構造体アレイの作製方法。
7. The method according to claim 1, wherein the electroplating in the step (3) is performed by electrolytic copper plating.
The method for producing a microstructure array according to any one of the above.
【請求項8】前記工程(3)の電気メッキが電気ニッケ
ルメッキによって行なわれることを特徴とする請求項1
乃至6のいずれかに記載のマイクロ構造体アレイの作製
方法。
8. The method according to claim 1, wherein the electroplating in the step (3) is performed by electronickel plating.
7. The method for producing a microstructure array according to any one of items 1 to 6.
【請求項9】前記導電性部として白金の電極層を用いる
ことを特徴とする請求項1乃至8のいずれかに記載のマ
イクロ構造体アレイの作製方法。
9. The method for manufacturing a microstructure array according to claim 1, wherein an electrode layer of platinum is used as said conductive portion.
【請求項10】前記工程(2)において、前記開口部が
円形であることを特徴とする請求項1乃至9のいずれか
に記載のマイクロ構造体アレイの作製方法。
10. The method according to claim 1, wherein in the step (2), the opening is circular.
【請求項11】前記工程(2)において、前記開口部が
左右、上下に等間隔で配列されることを特徴とする請求
項1乃至10のいずれかに記載のマイクロ構造体アレイ
の作製方法。
11. The method of manufacturing a microstructure array according to claim 1, wherein, in the step (2), the openings are arranged at equal intervals vertically and horizontally.
【請求項12】前記工程(8)において、第2のメッキ
層を無電解メッキによって形成することを特徴とする請
求項3乃至11のいずれかに記載のマイクロ構造体アレ
イの作製方法。
12. The method according to claim 3, wherein in the step (8), the second plating layer is formed by electroless plating.
【請求項13】マイクロ構造体アレイはマイクロ構造体
アレイ用金型であることを特徴とする請求項1乃至12
のいずれかに記載のマイクロ構造体アレイの作製方法。
13. The microstructure array is a microstructure array mold.
The method for producing a microstructure array according to any one of the above.
【請求項14】マイクロ構造体アレイ用金型はマイクロ
レンズアレイ用金型であることを特徴とする請求項13
に記載のマイクロ構造体アレイの作製方法。
14. The microstructure array mold is a microlens array mold.
3. The method for producing a microstructure array according to item 1.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113073363A (en) * 2021-03-11 2021-07-06 卓外(上海)医疗电子科技有限公司 Chemical bonding method suitable for endoscope structure

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