JP2002113724A - Microstructure array and method for manufacturing the same - Google Patents

Microstructure array and method for manufacturing the same

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JP2002113724A
JP2002113724A JP2000312166A JP2000312166A JP2002113724A JP 2002113724 A JP2002113724 A JP 2002113724A JP 2000312166 A JP2000312166 A JP 2000312166A JP 2000312166 A JP2000312166 A JP 2000312166A JP 2002113724 A JP2002113724 A JP 2002113724A
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Japan
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substrate
microlens array
microstructure array
etching
mold
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JP2000312166A
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Japanese (ja)
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Takashi Ushijima
隆志 牛島
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Canon Inc
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a microstructure array capable of being reduced in its in-plane distribution and capable of being easily manufactured relatively inexpensively, and a method for manufacturing the same. SOLUTION: The microstructure array 9 is manufactured by forming a mask layer 6 on the flat surface of a substrate 5 and forming a plurality of aperture parts 7 in the mask layer 6, and the substrate 5 in etched through the aperture parts 7 to form the substrate 5 having fine projections and removing the mask layer 6 to form a precipitation layer 6 on the substrate 5 using a chemical precipitation method.

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、それを作
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)などのマイクロ構造体アレイ、その
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 microlens array used in the field of optoelectronics and the like, and a mold for producing the same (herein, the term "mold" is used unless otherwise specified). The present invention relates to a microstructure array such as a mold and a mold master), a method of manufacturing the same, 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。
[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.

【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
精細且つ高輝度の液晶ディスプレイの開発も盛んに行わ
れている。この様なディスプレイにおいては、輝度向上
の役割を果たす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 display devices such as those described above have been actively conducted, and high-definition and high-brightness liquid crystal displays have also been actively developed. In such a display, there is a demand for a low-cost, large-area microlens array that plays a role in improving luminance.

【0007】[0007]

【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
製造方法や、感光性ガラスの熱処理において未感光部が
結晶化して表面が膨張するのを利用する方法が知られて
いる。しかしながら、これらの方法では、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。
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. Also, a method is known which utilizes the fact that the unexposed part is crystallized and the surface expands during the heat treatment of the photosensitive glass. However, in these methods, 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.

【0008】また、大面積のマイクロレンズアレイを作
製するには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。さらに、これらの方法は、
基板材料がガラスに限定され、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。
Further, a large-scale manufacturing apparatus is required to manufacture a large-area microlens array, and there is a problem that manufacturing is not easy. In addition, these methods
The substrate material is limited to glass, and the thermal expansion coefficient of the glass substrate itself is significantly different from the thermal expansion coefficient of the substrate of the light receiving device or light emitting device. Misalignment occurs.

【0009】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。さらに、面発光レーザー等の素子上に直接レジス
トをパターニングしてリフローさせることによって、直
接素子上にマイクロレンズアレイを形成することがで
き、マイクロレンズアレイと素子との接合によるアライ
メント工程が省略できる。
As another method, a registry flow method (D. Daly, et al., Proc. MicrolensArrays 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. Furthermore, by patterning and reflowing a resist directly on an element such as a surface emitting laser, a microlens array can be formed directly on the element, and an alignment step by joining the microlens array and the element can be omitted.

【0010】しかしながら、この方法では、マイクロレ
ンズアレイ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、単一の基板内
の作業再現性は高いが、ロット毎のばらつきが発生しや
すい。
However, in this method, the shape of the microlens array strongly depends on the thickness of the resin, the wettability between the substrate and the resin, and the heating temperature, and the work reproducibility in a single substrate is high. In addition, variations among lots are 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1−261601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、10c
m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。
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 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 generation 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,
Because the electron beam lithography system is expensive and requires a large amount of capital investment, and the drawing area is limited, 10 c
There is a problem that it is difficult to produce a master having a large area of m square or more.

【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場合、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。
In the etching method, when isotropic etching mainly using a chemical reaction is used, etching is continued unless water is washed immediately 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】さらに他の金型の作製法として、電気メッ
キを用いて金型を作製する方法(特開昭64-10169号公報)
がある。これは、基板上に機械加工法、フォトエッチン
グ法、電気メッキ法の何れかにより微細突起を形成し、
これに電気メッキを施してメッキ層を凸状に成長させ、
それを金型とする方法である。しかしながら、電気メッ
キでは、通常、電極の端の部分で電流が集中するので、
広い面積に渡って均一厚さの金属を析出させることが困
難である。よって、上記作製法において、例えば、図10
に示すようにアレイパターンの周辺部で電流が集中して
メッキ成長が促進され、メッキ層である半球状構造体4
に面内分布が生じる恐れがある。更に、微細突起の形状
によっては、メッキ層4の凸形状の曲率半径が一様とな
らない。これらの結果、これを原版としてマイクロレン
ズアレイを複製した場合、個々のレンズの光学特性仕様
にばらつきが生じるという問題が生じる恐れがある。
As still another method of manufacturing a mold, a method of manufacturing a mold using electroplating (Japanese Patent Laid-Open No. Sho 64-10169).
There is. This is to form fine projections on the substrate by any of machining method, photo etching method, electroplating method,
This is electroplated to grow the plating layer into a convex shape,
It is a method of using it as a mold. However, in electroplating, current usually concentrates at the end of the electrode,
It is difficult to deposit a metal of uniform thickness over a large area. Therefore, in the above manufacturing method, for example, FIG.
As shown in the figure, the current is concentrated at the periphery of the array pattern to promote plating growth, and the hemispherical structure 4 as a plating layer is formed.
May have an in-plane distribution. Further, depending on the shape of the fine projection, the radius of curvature of the convex shape of the plating layer 4 is not uniform. As a result, when the microlens array is duplicated using the original as a master, there is a possibility that a problem may occur in that the optical characteristic specifications of individual lenses vary.

【0014】また、マイクロレンズの作製方法として
は、石英ガラスに凸部を形成し、これに対してCVD法(Ch
emical Vapor deposition method)を行うことでマイ
クロレンズを作製する方法(特開平11-119004号公報)が
あるが、この場合、エッチングにより形成される凸部の
頂上には平坦な面が存在する。これにCVDを行って得ら
れるマイクロレンズは、初期凸部形状によっては、曲率
が一様なものを得ることが困難である。
As a method of manufacturing a microlens, a convex portion is formed on quartz glass, and a CVD method (Ch
There is a method of manufacturing a microlens by performing an emical vapor deposition method (Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-119004). In this case, a flat surface exists on the top of a convex portion formed by etching. It is difficult to obtain a microlens obtained by performing CVD on the microlens having a uniform curvature depending on an initial convex shape.

【0015】本発明は、上記従来技術の有する問題点に
鑑み成されたものであり、その目的は、(1)マイクロ構
造体の面内分布が低減でき、(2)作製が容易で、(3)比較
的安価に作製可能な、マイクロレンズアレイ金型、マイ
クロレンズアレイなどのマイクロ構造体アレイ、その作
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 in-plane distribution of microstructures can be reduced, (2) fabrication is easy, and 3) An object of the present invention is to provide a microlens array mold and a microstructure array such as a microlens array which can be manufactured relatively inexpensively, and a method for 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
る本発明のマイクロ構造体アレイの作製方法は、(1)基
板の面(典型的には、平坦な面)上にマスク層を形成す
る工程、(2)マスク層に複数の開口部を形成する工程、
(3)開口部より基板のエッチングを行うことにより、微
小突起を有する基板を形成する工程、(4)マスク層を除
去する工程、(5)化学的析出法を用い、基板上に析出層
を形成する工程を有することを特徴とする。この作製方
法では、マスク層に開口部を柔軟な設計でパターニング
でき、その開口部を通じて等方的エッチングなどで基板
を適当な程度にエッチングした後に化学的析出層を適当
に制御しつつ形成できるので、マイクロ構造体の面内分
布が低減できた構造なども、比較的容易且つ比較的安価
に高い制御性をもって作製可能である。更に、非球面な
いし非円筒面を持つマイクロ構造体なども容易に形成で
きる。
The method for fabricating a microstructure array according to the present invention, which achieves the above object, comprises the following steps: (1) forming a mask layer on a substrate surface (typically, a flat surface); (2) forming a plurality of openings in the mask layer,
(3) a step of forming a substrate having fine projections by etching the substrate from the opening, (4) a step of removing the mask layer, (5) using a chemical deposition method to form a deposited layer on the substrate. It is characterized by having a forming step. In this manufacturing method, the opening can be patterned in the mask layer with a flexible design, and the substrate can be etched to an appropriate degree through the opening by isotropic etching or the like. Also, a structure in which the in-plane distribution of the microstructure can be reduced can be manufactured relatively easily and relatively inexpensively with high controllability. Further, a microstructure having an aspherical surface or a non-cylindrical surface can be easily formed.

【0017】上記基本構成に基づいて、以下の如き、よ
り具体的な態様が採り得る。工程(3)のエッチングは、
典型的には、等方的エッチングである。これは、エッチ
ング時間を制御すればエッチング形状が確実に安定的に
決まるので、制御容易なエッチング方法である。
Based on the above basic configuration, the following more specific modes can be adopted. Etching in step (3)
Typically, it is an isotropic etching. This is an easy-to-control etching method because the etching shape is reliably and stably determined by controlling the etching time.

【0018】工程(2)において、開口部は円形形状、ス
リット形状などである。これらの場合、工程(3)のエッ
チング形状が半球形状、半円筒形状などになる。
In the step (2), the opening has a circular shape, a slit shape or the like. In these cases, the etching shape in the step (3) becomes a hemispherical shape, a semicylindrical shape, or the like.

【0019】工程(3)において、好適には、エッチング
により得られる微小突起先端に平坦な面が含まれない。
これにより、半球ないし半円筒形状を有する析出層や半
球ないし半円筒形状及び非球面ないし非円筒形状を有す
る析出層などが安定的に作製できる。
In the step (3), preferably, a flat surface is not included at the tip of the minute projection obtained by etching.
Thus, a deposition layer having a hemispherical or semi-cylindrical shape, a deposition layer having a hemispherical or semi-cylindrical shape, and an aspherical or non-cylindrical shape can be stably produced.

【0020】工程(3)において、先端に平坦な面が含ま
れない微小突起が得られた時点でエッチングを終了した
り、先端に平坦な面が含まれない微小突起が得られた時
点より更に適当量エッチングを続けてからエッチングを
終了したりする。前者の場合、工程(5)において、微小
突起を有する基板上に形成される析出層が半球ないし半
円筒形状を有する様に確実にでき、また、後者の場合、
微小突起を有する基板上に形成される析出層が半球ない
し半円筒形状及び非球面ないし非円筒形状を有する様に
確実にできる。
In the step (3), the etching is terminated at the time when the micro projections having no flat surface at the tip are obtained. The etching may be terminated after an appropriate amount of etching is continued. In the former case, in step (5), it can be ensured that the deposited layer formed on the substrate having the fine projections has a hemispherical or semicylindrical shape, and in the latter case,
It can be ensured that the deposited layer formed on the substrate having the fine projections has a hemispherical or semicylindrical shape and an aspherical or noncylindrical shape.

【0021】前記工程(5) の析出層は、時間と温度を制
御することで厚さを容易に制御できる無電解メッキによ
って形成されたり、成長速度を精密に制御できてマイク
ロ構造体の曲率等を容易に且つ高精度に制御できる化学
堆積法(CVD)によって形成されたりする。
The deposited layer in the step (5) is formed by electroless plating in which the thickness can be easily controlled by controlling time and temperature, and the growth rate can be precisely controlled to control the curvature of the microstructure. Is formed by a chemical deposition method (CVD) that can easily and precisely control the temperature.

【0022】前記工程(2)において、開口部の形状や配
列は用途に応じて自由に設定できる。例えば、全て同一
形状に形成されたり、規則的(例えば、左右上下に等間
隔な配列)に配列されたりする。
In the step (2), the shape and arrangement of the openings can be freely set according to the application. For example, they may all be formed in the same shape, or may be arranged regularly (for example, arranged at equal intervals in the left, right, up, and down directions).

【0023】マイクロ構造体アレイは、マイクロレンズ
アレイ用金型などのマイクロ構造体アレイ用金型であっ
たり、マイクロレンズアレイであったりする。
The microstructure array may be a microstructure array mold such as a microlens array mold, or a microlens array.

【0024】更に、上記目的を達成する本発明のマイク
ロ構造体アレイは、先端に平坦な面が含まれない微小突
起を有する基板と、該微小突起を有する基板上に化学的
析出法により形成されて成る析出層を含むことを特徴と
する。
Further, the microstructure array of the present invention that achieves the above object has a substrate having fine projections without a flat surface at the tip and a chemical deposition method formed on the substrate having the fine projections. And a precipitation layer comprising:

【0025】マイクロ構造体アレイをマイクロレンズア
レイなどにするには、基板及び化学的析出法により形成
されて成る析出層が透光性であったりする。
In order to make the microstructure array into a microlens array or the like, the substrate and the deposited layer formed by the chemical deposition method may be translucent.

【0026】前記析出層は、典型的には、半球ないし半
円筒形状を有したり、半球ないし半円筒形状及び該形状
の裾野部分に形成された非球面ないし非円筒形状を有し
たりする。
The deposition layer typically has a hemispherical or semi-cylindrical shape, or has a hemispherical or semi-cylindrical shape and an aspherical or non-cylindrical shape formed at the base of the shape.

【0027】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.

【0028】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及びそれ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
体アレイ用金型などの作製方法にも適用できる。
A typical example of a method of manufacturing a microstructure array, which is typically a microlens array, and a mold therefor 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 a method for manufacturing another mold for a microstructure array.

【0029】本発明の作製方法では、基板上に設けたマ
スク層に微小ないし微細な開口部を形成し、開口部より
等方的に基板にエッチングを行って微小突起を有する基
板を形成し、これに化学的析出法よりなる析出層を形成
して半球状ないし半円筒状等の構造体を得る(以下で
は、半球状構造体で代表する)。
In the manufacturing method of the present invention, a fine or fine opening is formed in a mask layer provided on a substrate, and the substrate is etched isotropically from the opening to form a substrate having fine projections. A deposition layer formed by a chemical deposition method is formed thereon to obtain a structure having a hemispherical or semicylindrical shape (hereinafter, represented by a hemispherical structure).

【0030】基板面内のマスク層に配列された開口部よ
り等方的にエッチングを行うと、基板はほぼ半球形状に
エッチングされ、開口部間の間隙にあたる部分の中心部
分が最終的に取り残されて、図1 (c)、図2 (c)、図3
(c)に示すような微小突起が形成される。これに無電解
メッキ若しくはCVDを行うと、図8、図9に示すように、
析出層は基板5の形状に対して等方的に成長する為、微
小突起先端部分から成長する化学的析出法により成る析
出層は図1 (f)、図2 (f)、図3 (f)に示すような半球状
構造体9、11、16となる。
When the isotropic etching is performed from the openings arranged in the mask layer in the substrate surface, the substrate is etched into a substantially hemispherical shape, and the central portion corresponding to the gap between the openings is finally left. Fig. 1 (c), Fig. 2 (c), Fig. 3
Fine projections are formed as shown in FIG. When this is subjected to electroless plating or CVD, as shown in FIGS. 8 and 9,
Since the deposited layer grows isotropically with respect to the shape of the substrate 5, the deposited layer formed by the chemical deposition method growing from the tip of the microprojection is shown in FIGS. 1 (f), 2 (f), 3 (f). ) Are hemispherical structures 9, 11, and 16.

【0031】この場合、各半球状構造体が互いに対角方
向に接するまで成長させても、等方成長が進行する為、
一様な曲率半径の半球状構造体を得ることができる。ま
た、図4、図5、図6に示すように、エッチングの深さを
制御することで、半球状構造体21、23、28に非球面性を
持たせることが可能である。
In this case, even if each hemispherical structure is grown so as to be in contact with each other diagonally, isotropic growth proceeds,
A hemispherical structure having a uniform radius of curvature can be obtained. In addition, as shown in FIGS. 4, 5 and 6, by controlling the etching depth, the hemispherical structures 21, 23 and 28 can have asphericity.

【0032】また、等方性エッチングでは、開口部直下
のエッチング面の曲率はエッチングサイド面の曲率に対
して若干小さくなるが、本発明は微小突起への析出層形
成により半球状構造体を形成するものである為、開口部
直下のエッチング面の曲率は、形成される半球状構造体
の曲率に影響を与えない。更に、この場合、微小突起の
先端部は、四方からの等方性エッチングによりエッチン
グされるので、突起上部の平坦面をほぼ無くすことが可
能である為、先端部より得られるマイクロ構造体9はほ
ぼ半球形状となる。
In the isotropic etching, the curvature of the etching surface immediately below the opening is slightly smaller than the curvature of the etching side surface. However, in the present invention, a hemispherical structure is formed by forming a deposition layer on minute projections. Therefore, the curvature of the etched surface immediately below the opening does not affect the curvature of the formed hemispherical structure. Furthermore, in this case, since the tip of the microprojection is etched by isotropic etching from all sides, it is possible to almost eliminate the flat surface on the top of the projection, so that the microstructure 9 obtained from the tip is It has a substantially hemispherical shape.

【0033】これらの場合、エッチングも化学的析出も
面内均一に進行する為、半球状構造体の形状ばらつきが
少ないマイクロレンズアレイ金型又はマイクロレンズア
レイを得ることができる。ここで、化学的析出法として
は、無電解メッキ、CVD等を用いることができるが、化
学的な析出が可能である手法であればこれらに限らな
い。
In these cases, since both etching and chemical deposition proceed in-plane uniformly, a microlens array mold or a microlens array with little variation in the shape of the hemispherical structure can be obtained. Here, as the chemical deposition method, electroless plating, CVD, and the like can be used, but the method is not limited to these as long as the chemical deposition is possible.

【0034】無電解メッキの材料としては、Ni,Cr,Au,A
g,Cu,Co等、及びこれらの合金等を用いることができ
る。CVDの手法としては、熱-CVD、LP(Liquid Phase)-C
VD、プラズマ-CVD等を用いることができ、これらの手法
により、金属の炭化物、ホウ化物、窒化物、酸化物等を
析出させることができる。
As materials for the electroless plating, Ni, Cr, Au, A
g, Cu, Co, etc., and alloys thereof can be used. Thermal CVD, LP (Liquid Phase) -C
VD, plasma-CVD, and the like can be used, and by these methods, metal carbide, boride, nitride, oxide, and the like can be deposited.

【0035】これらの場合、化学的析出法より形成され
た析出層の表面に、更にCr等の耐食性、耐摩耗性、即
ち、機械的、化学的特性に優れた材料を形成すること
で、耐食性、耐摩耗性等を向上させることができる。
In these cases, by forming a material having excellent corrosion resistance and abrasion resistance, such as Cr, on the surface of the deposited layer formed by the chemical deposition method, ie, a material excellent in mechanical and chemical properties, the corrosion resistance is improved. , Abrasion resistance and the like can be improved.

【0036】本発明では、上記化学的析出法により形成
される析出層の析出形態を利用し、マイクロレンズアレ
イ金型などのマイクロ構造体アレイの作製方法、及びこ
れを用いて作製されるマイクロレンズアレイ金型などの
マイクロ構造体アレイを実現するものであるが、本発明
により得られるマイクロレンズアレイ金型を用いて、モ
ールディングにより作製されるマイクロレンズアレイの
形状は、析出層の形状がそのまま反転したものとなる。
更に、本発明において、基板及びCVD析出材料に透光性
のものを用いた場合、これをマイクロレンズアレイとし
て直接用いることが可能である。
In the present invention, a method of manufacturing a microstructure array such as a microlens array mold using a deposition form of a deposition layer formed by the chemical deposition method, and a microlens manufactured by using the same A microstructure array such as an array mold is realized, but the shape of the microlens array produced by molding using the microlens array mold obtained by the present invention is the same as that of the deposited layer. It will be.
Further, in the present invention, when a light transmitting material is used for the substrate and the CVD deposition material, it can be directly used as a microlens array.

【0037】上記マイクロレンズアレイ金型を無電解メ
ッキを用いて作製する場合、高価な設備を必要とせず、
低コストで作製でき、また容易に大判化することも可能
である。更に、無電解メッキを用いる場合、温度、時間
等により析出量を高精度に制御できる為、任意に半球状
構造体の形状を制御できる。よって、本発明により得ら
れる金型より作製されるマイクロレンズアレイは、容易
に且つ高精度にレンズの形状を制御できる。
When the microlens array mold is manufactured using electroless plating, expensive equipment is not required.
It can be manufactured at low cost and can be easily enlarged. Further, in the case of using electroless plating, the amount of deposition can be controlled with high accuracy by temperature, time, and the like, so that the shape of the hemispherical structure can be arbitrarily controlled. Therefore, the microlens array manufactured from the mold obtained by the present invention can easily and accurately control the shape of the lens.

【0038】上記マイクロレンズアレイ金型等をCVDを
用いて作製する場合にも、析出量を高精度に制御できる
為、任意に半球状構造体の形状を制御できる。よって、
本手法により得られる金型より作製されるマイクロレン
ズアレイも、容易に且つ高精度にレンズの形状を制御で
きる。また、透光性の基板と、透光性の材料をソースと
して用いるCVDとの組み合わせにより得られる半球状構
造体は、そのままマイクロレンズとして用いられ、効果
も上記と同様である。
Even when the microlens array mold and the like are manufactured by CVD, since the amount of deposition can be controlled with high precision, the shape of the hemispherical structure can be arbitrarily controlled. Therefore,
A microlens array manufactured from a mold obtained by this method can also easily and accurately control the shape of a lens. Further, a hemispherical structure obtained by a combination of a light-transmitting substrate and CVD using a light-transmitting material as a source is directly used as a microlens, and the effect is the same as described above.

【0039】上記したように、無電解メッキでは、メッ
キ時間、メッキ温度を制御してメッキ層の厚さを容易に
制御できる。無電解メッキの種類では、Ni,Au,Ag,Cu,Co
等があり、合金ではCo-Fe,Co-W,Ni-Co,Ni-Fe,Ni-W等が
ある。還元剤としては、次亜リン酸ナトリウム、次亜リ
ン酸カリウム、水素化ホウ素ナトリウム、水素化ホウ素
カリウム、ヒドラジン、ホルマリン、酒石酸等がある。
なお、ここで還元剤として次亜リン酸ナトリウム、次亜
リン酸カリウムを用いると、形成される無電解メッキ層
はリンを含有するようになり、耐蝕性、耐摩耗性が向上
する。また、無電解メッキを所望の大きさの直前で止
め、その上に更に耐食性、硬度、剥離性等に優れた材料
を無電解メッキ法、電気メッキ法、スパッタリング法、
CVD法等の薄膜形成法を用いて形成すれば、耐食性、硬
度、剥離性等に優れたマイクロレンズアレイ金型などを
作製できる。
As described above, in the electroless plating, the thickness of the plating layer can be easily controlled by controlling the plating time and the plating temperature. For the types of electroless plating, Ni, Au, Ag, Cu, Co
And alloys such as Co-Fe, Co-W, Ni-Co, Ni-Fe, and Ni-W. Examples of the reducing agent include sodium hypophosphite, potassium hypophosphite, sodium borohydride, potassium borohydride, hydrazine, formalin, tartaric acid and the like.
Here, when sodium hypophosphite and potassium hypophosphite are used as the reducing agent, the formed electroless plating layer contains phosphorus, and the corrosion resistance and the wear resistance are improved. Further, the electroless plating is stopped immediately before the desired size, and a material having further excellent corrosion resistance, hardness, peelability, etc. is further electrolessly plated, electroplated, sputtered,
When formed using a thin film forming method such as a CVD method, a microlens array mold excellent in corrosion resistance, hardness, peelability, and the like can be manufactured.

【0040】同じく上記したように、CVDには、例えば
熱-CVD、LP-CVD、プラズマ-CVD法等があり、これらの手
法を用いる場合、得られる析出物の成長速度はnmのオー
ダーで制御することができる為、曲率等を容易に且つ高
精度に制御できる。析出物としては、金属の炭化物、ホ
ウ化物、窒化物、酸化物等を得ることができる。また、
CVDでも、所望の大きさの直前で止め、その上に更に耐
食性、硬度、剥離性等に優れた材料を無電解メッキ法、
電気メッキ法、スパッタリング法、CVD法等の薄膜形成
法を用いて形成すれば、耐食性、硬度、剥離性等に優れ
たマイクロレンズアレイ金型などを作製できる。更に、
この場合にも、例えば、基板として透明な材料を用い、
CVDによりSi02を析出させることで、様々に曲率の制御
された半球形状、又は半球形状と非球面形状を有するマ
イクロレンズなどを作製することも可能である。また、
CVD材料、基板の屈折率、およびこれらの厚みを制御す
ることで、焦点の距離と位置の制御も可能となる。
As described above, CVD includes, for example, thermal-CVD, LP-CVD, and plasma-CVD, and when these methods are used, the growth rate of the obtained precipitate is controlled in the order of nm. Therefore, the curvature and the like can be easily and accurately controlled. As the precipitate, metal carbide, boride, nitride, oxide, and the like can be obtained. Also,
Even in CVD, stop just before the desired size, and further electroless plating a material with excellent corrosion resistance, hardness, peelability, etc.,
When formed using a thin film forming method such as an electroplating method, a sputtering method, or a CVD method, a microlens array mold excellent in corrosion resistance, hardness, peelability, and the like can be manufactured. Furthermore,
Also in this case, for example, using a transparent material for the substrate,
By CVD by precipitating Si0 2, it is also possible to produce a like variety of curvature of controlled hemispherical shape, or micro lenses having a hemispherical shape and aspheric shape. Also,
By controlling the CVD material, the refractive index of the substrate, and their thickness, the focal length and position can also be controlled.

【0041】[0041]

【発明の実施の形態】図面に沿って具体的な発明の実施
の形態を説明する。本発明のマイクロレンズアレイ金型
などのマイクロ構造体アレイの作製方法、及びこれを用
いて作製されるマイクロレンズアレイ金型、マイクロレ
ンズアレイなどの詳細を図1〜図9を用いて以下に説明す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Specific embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. A method for manufacturing a microstructure array such as a microlens array mold of the present invention, and details of a microlens array mold and a microlens array manufactured using the same will be described below with reference to FIGS. 1 to 9. I do.

【0042】図1〜図6を用いて、マイクロレンズアレイ
金型又はマイクロレンズアレイの作製工程を示す。先
ず、図1〜図6 (a)に示す基板5,12,17,24上に、微小な開
口部を形成できる半導体リソグラフィープロセス及び必
要に応じてエッチングのプロセスを用いて、開口部7,1
4,19,26を有するマスク層6,13,18,25を形成する。この
場合、マスク層6,13,18,25は、基板をエッチングする溶
液又は気体に対して耐性があることが必要である。これ
は、基板に対して、開口部より露出する被エッチング部
分以外の部分を、エッチングから保護する材料であれば
よく、無機マスク層、有機マスク層の何れも用いること
ができる。
The steps of manufacturing a microlens array mold or a microlens array will be described with reference to FIGS. First, the openings 7, 1 are formed on the substrates 5, 12, 17, 24 shown in FIGS. 1 to 6 (a) by using a semiconductor lithography process capable of forming a minute opening and, if necessary, an etching process.
A mask layer 6, 13, 18, 25 having 4, 19, 26 is formed. In this case, the mask layers 6, 13, 18, and 25 need to be resistant to a solution or gas for etching the substrate. This may be any material that protects the substrate from the portion other than the portion to be etched exposed from the opening from etching, and either an inorganic mask layer or an organic mask layer can be used.

【0043】上記マスク層を有する基板を開口部より等
方的にエッチングを行うと、図1(b)〜図6 (b)に示すよ
うな微小突起を必要数作製することができる。ここで、
図1〜図6に示す概略図は、図7に示すような、対角方向
A−A’の断面を示したものである。
When the substrate having the mask layer is isotropically etched from the opening, the required number of minute projections as shown in FIGS. 1 (b) to 6 (b) can be produced. here,
The schematic diagrams shown in FIGS. 1 to 6 show cross sections in the diagonal direction AA ′ as shown in FIG.

【0044】図1に沿って無電解メッキの概略を説明す
る。エッチングにより得られた複数個の微小突起に無電
解メッキ液29を用いて無電解メッキを行い、所望の曲率
半径が得られるまで無電解メッキ層8を成長させる。こ
の場合、図8に示すように、微少突起の先端から無電解
メッキにより等方的に成長するので、半球状構造体9を
得られる。これをマイクロレンズアレイ金型等として用
いる。
The outline of the electroless plating will be described with reference to FIG. Electroless plating is performed on a plurality of microprojections obtained by etching using an electroless plating solution 29, and an electroless plating layer 8 is grown until a desired radius of curvature is obtained. In this case, as shown in FIG. 8, the hemispherical structure 9 can be obtained because it grows isotropically by electroless plating from the tip of the minute projection. This is used as a microlens array mold or the like.

【0045】また、図4(c)に示すように、エッチング形
状が半球の状態より更にエッチングがなされた形態の基
板17を用いて無電解メッキ層20を形成すると、図4 (e)
に示すように、半球状構造体の裾野の部分が非球面化さ
れた構造体21を得ることが可能となる。これは非球面マ
イクロレンズアレイ金型などとして用いられる。
Further, as shown in FIG. 4C, when the electroless plating layer 20 is formed by using the substrate 17 in which the etching shape is further etched than a hemispherical state,
As shown in (1), it is possible to obtain a structure 21 in which the skirt portion of the hemispherical structure is aspheric. This is used as an aspherical microlens array mold or the like.

【0046】これらの場合、基板の物性に応じて、必要
があれば、基板に活性化処理を施すことで、無電解メッ
キ層の密着性や基板面内の均一な析出を促すことができ
る。活性化の方法としては、活性化溶液への浸積や、基
板表面への金属膜の形成などが上げられるが、無電解メ
ッキを促すものであれば、これらに限らない。基板をそ
のまま無電解メッキに用いられる場合、活性化処理は必
要無い。
In these cases, depending on the physical properties of the substrate, the substrate may be subjected to an activation treatment, if necessary, to promote the adhesion of the electroless plating layer and the uniform deposition on the substrate surface. Examples of the activation method include immersion in an activation solution and formation of a metal film on the substrate surface. However, the method is not limited thereto as long as it promotes electroless plating. When the substrate is used for electroless plating as it is, no activation treatment is required.

【0047】他方、図2にCVDの概略を示す。エッチング
により得られた複数個の微小突起にCVDを行い、所望の
曲率半径が得られるまでCVD析出層10を成長させる。こ
の場合、図9に示すように、微小突起の先端からCVDによ
り、蒸気化された析出材料30を等方的に成長するので、
極めて半球に近い構造体11が形成される。これをマイク
ロレンズアレイ金型などとして用いることができる。
FIG. 2 shows an outline of CVD. CVD is performed on a plurality of microprojections obtained by etching, and a CVD deposition layer 10 is grown until a desired radius of curvature is obtained. In this case, as shown in FIG. 9, since the vaporized deposition material 30 is isotropically grown from the tip of the microprojection by CVD,
A structure 11 that is very close to a hemisphere is formed. This can be used as a microlens array mold or the like.

【0048】また、図5(c)に示すように、エッチング形
状が半球の状態より更にエッチングがなされた形態の基
板17を用いてCVD析出層22を形成すると、図5 (e)に示す
ように、半球状構造体の裾野の部分が非球面化された構
造体23が得られる。これは非球面マイクロレンズアレイ
金型などとして用いることができる。
As shown in FIG. 5 (c), when the CVD deposition layer 22 is formed using the substrate 17 in which the etching shape is further etched than a hemispherical state, as shown in FIG. 5 (e). In addition, a structure 23 in which the skirt portion of the hemispherical structure is made aspherical is obtained. This can be used as an aspherical microlens array mold or the like.

【0049】次に、図3に沿って別のCVDの概略を説明す
る。透光性基板12に対するエッチングにより得られた複
数個の微小突起にCVDを行い、所望の曲率半径が得られ
るまでCVD析出層15を成長させる。この場合、図9に示す
ように、微小突起の先端からCVDにより等方的に成長す
るので、極めて半球に近い構造体11が形成される。この
場合、基板12、析出層15ともに透光性を有するので、こ
れをマイクロレンズアレイ16としてそのまま用いること
ができる。
Next, another CVD will be outlined with reference to FIG. CVD is performed on a plurality of microprojections obtained by etching the translucent substrate 12, and a CVD deposition layer 15 is grown until a desired radius of curvature is obtained. In this case, as shown in FIG. 9, the structure 11 grows isotropically from the tip of the microprojection by CVD, so that the structure 11 very close to a hemisphere is formed. In this case, since both the substrate 12 and the deposition layer 15 have translucency, they can be used as they are as the microlens array 16.

【0050】また、図6に示すように、エッチング形状
が半球の状態より更にエッチングがなされた形態の透光
性基板24を用いてCVD析出層27を形成すると、図6 (e)に
示すように、半球状構造体の裾野の部分が非球面化され
た構造体28を得られる。これは非球面マイクロレンズア
レイなどとして用いることができる。更に、この場合、
透光性基板24とその上に形成されるCVD材料それぞれの
屈折率、厚みを制御することで、焦点の距離と位置を制
御できる。
Further, as shown in FIG. 6, when the CVD deposition layer 27 is formed by using the translucent substrate 24 in which the etching shape is further etched than in the state of the hemisphere, as shown in FIG. Then, a structure 28 is obtained in which the skirt portion of the hemispherical structure is made aspherical. This can be used as an aspherical microlens array or the like. Furthermore, in this case,
The distance and position of the focal point can be controlled by controlling the refractive index and the thickness of each of the translucent substrate 24 and the CVD material formed thereon.

【0051】上記において、作製するマイクロレンズア
レイ金型、マイクロレンズアレイなどのサイズとして
は、典型的には、数μmから数100μmの範囲であり、所
望のサイズとピッチに応じて配列された開口部をマスク
層に形成し、これより基板を等方的にエッチングを行う
ことで、微小突起を形成する。そして、これに無電解メ
ッキ若しくはCVDを行うことでマイクロレンズアレイ金
型、マイクロレンズアレイなどを作製する。この場合、
開口部のサイズが小さい程エッチング形状が半球ないし
半円筒に近づくので、開口部のサイズは、エッチングが
可能な限りにおいて小さいのがよい。
In the above description, the size of the microlens array mold and the microlens array to be manufactured is typically in the range of several μm to several hundred μm, and the apertures are arranged in accordance with the desired size and pitch. The portions are formed on the mask layer, and the substrate is isotropically etched from the portions to form minute projections. Then, a microlens array mold, a microlens array, and the like are manufactured by performing electroless plating or CVD on this. in this case,
Since the etching shape approaches a hemisphere or a semi-cylinder as the size of the opening is smaller, the size of the opening is preferably as small as possible.

【0052】基板の材料としては、等方的にエッチング
されるものであればよ<、例えば、Si,Ni,Al,Cu,Cr等を
用いることができるが、等方的にエッチングが可能なも
のであればこれに限らない。また、マイクロレンズアレ
イなどを作製しようとする場合は、透光性基板を用いる
ことが必要であり、例えばSi02、樹脂等が用いられる
が、透光性を有し、等方的にエッチングできるものであ
ればこれに限らない。この場合、エッチングの方法とし
ては気相系、液相系のどちらを用いることもでき、例え
ば、プラズマエッチング、酸エッチング、アルカリエッ
チング等を用いられる。エッチング条件、時間等により
基板のエッチング量を制御できる。また、電気を通す基
板材料ならば、電解エッチング法により等方的に基板を
エッチングすることも可能である。
Any material can be used for the substrate as long as it is isotropically etched. For example, Si, Ni, Al, Cu, Cr, etc. can be used. If it is a thing, it is not limited to this. When a microlens array or the like is to be manufactured, a light-transmitting substrate needs to be used. For example, SiO 2 , resin, or the like is used. If it is a thing, it is not limited to this. In this case, any of a gas phase system and a liquid phase system can be used as an etching method. For example, plasma etching, acid etching, alkali etching, or the like is used. The etching amount of the substrate can be controlled by the etching conditions, time, and the like. In addition, if the substrate is a material that conducts electricity, the substrate can be isotropically etched by an electrolytic etching method.

【0053】微小突起が得られた基板が無電解メッキに
不都合な場合は、表面に金属相を形成するか、若しくは
PdやAu等の貴金属触媒の溶液に浸積する等のことをして
表面に活性化処理を施して、無電解メッキを行う。
When the substrate on which the fine projections are obtained is not suitable for electroless plating, a metal phase is formed on the surface, or
Electroless plating is performed by activating the surface by immersing it in a solution of a noble metal catalyst such as Pd or Au.

【0054】本発明において、開口部の形状を細長く形
成し、これを、1次元若しくは2次元に配列させた基板
を、上記マイクロレンズアレイ金型、マイクロレンズア
レイなどの作製方法に用いることにより、マイクロレン
チキュラレンズアレイ金型、マイクロレンチキュラレン
ズアレイなどを実現できる。
In the present invention, the shape of the opening is formed to be elongated, and a substrate having the shape formed one-dimensionally or two-dimensionally is used in the above-described method for manufacturing the microlens array mold and the microlens array. A micro lenticular lens array mold, a micro lenticular lens array, etc. can be realized.

【0055】上記のマイクロレンズアレイ金型よりマイ
クロレンズを作製する工程の一例の概略を以下に説明す
る。
An outline of an example of a process for manufacturing a microlens from the above-described microlens array mold will be described below.

【0056】まず、マイクロレンズアレイ金型として用
いる場合の一例を説明する。この金型は凸型となってい
る。前述した工程で得られた金型上に、紫外線硬化型の
樹脂を塗布し、次いでガラスを該樹脂の上に載せてガラ
ス側から紫外線を照射して樹脂を硬化する。硬化後に、
ガラスと樹脂を金型から剥離することで、ガラス上にメ
ッキ層の形状を反転した樹脂から成る凹型のマイクロレ
ンズアレイが形成される。この凹型のマイクロレンズア
レイ上に前記樹脂より高屈折率の樹脂を塗布し、該樹脂
を硬化して平坦化することにより、マイクロレンズアレ
イが作製できる。この様な方法を用いてマイクロレンズ
アレイ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、マイクロレンズアレ
イ、支持基板の材料に対する制限が少なくなる。
First, an example in the case of using as a microlens array mold will be described. This mold has a convex shape. An ultraviolet-curable resin is applied onto the mold obtained in the above-described process, and then the glass is placed on the resin and irradiated with ultraviolet rays from the glass side to cure the resin. After curing,
By peeling the glass and the resin from the mold, a concave microlens array made of a resin whose shape of the plating layer is inverted on the glass is formed. A resin having a higher refractive index than the resin is applied on the concave microlens array, and the resin is cured and flattened, whereby a microlens array can be manufactured. When a microlens array is manufactured by using such a method, alkali glass is not indispensable, and the restrictions on the materials of the microlens array and the support substrate are reduced as compared with the ion exchange method.

【0057】紫外線硬化型の樹脂を用いたマイクロレン
ズアレイの作製例を示したが、従来の熱可塑性の樹脂を
用いて金型を加熱してスタンプする、金型上に熱硬化樹
脂を塗布し加熱して樹脂を硬化する、あるいは電子線硬
化樹脂に電子線照射し硬化する等のことで凹型マイクロ
レンズアレイを作製してもよい。更に、得られた凹型の
構造に金属膜を成膜することで、凹型のマイクロレンズ
アレイ金型として用いることもできる。
Although an example of manufacturing a microlens array using an ultraviolet-curable resin has been described, the mold is heated and stamped using a conventional thermoplastic resin, and a thermosetting resin is applied on the mold. The concave microlens array may be produced by curing the resin by heating, or by irradiating the electron beam-curable resin with an electron beam. Further, by forming a metal film on the obtained concave structure, it can be used as a concave microlens array mold.

【0058】次に、前述した工程で得られたメッキ層を
形成した基板をマイクロレンズアレイ金型マスターとし
て用い、マイクロレンズアレイを作製する場合の一例を
説明する。
Next, an example of manufacturing a microlens array using the substrate on which the plating layer obtained in the above-described process is formed as a microlens array mold master will be described.

【0059】この金型マスターに、反転金型用電極を形
成し、該金型用電極上に電気メッキを行い、金型として
利用可能な厚みまでメッキ層を成長させ、これを剥離す
ることで電鋳品が得られる。この電鋳品は、凹型のマイ
クロレンズアレイ金型として用いられる。
An electrode for a reversing mold is formed on the mold master, electroplating is performed on the electrode for the mold, a plating layer is grown to a thickness usable as a mold, and this is peeled off. An electroformed product is obtained. This electroformed product is used as a concave microlens array mold.

【0060】この凹型のマイクロレンズアレイ金型を用
いたマイクロレンズアレイの作製工程の一例を以下に説
明する。紫外線硬化樹脂、熱硬化樹脂、電子線硬化樹脂
等を金型に塗布し、夫々の樹脂に紫外線、熱、電子線等
を当てて硬化し、金型と該樹脂等を剥離することで凸型
のマイクロレンズアレイを作製する。熱可塑性樹脂を用
いて金型を加熱しスタンプして凸型のマイクロレンズア
レイを作製することも可能である。また、リフロー法を
用いてガラスに直接転写することで、ガラス基板上に直
接マイクロレンズアレイを作製することも可能である。
An example of a manufacturing process of a microlens array using this concave microlens array mold will be described below. An ultraviolet curing resin, a thermosetting resin, an electron beam curing resin, etc. are applied to a mold, and each resin is cured by applying an ultraviolet ray, heat, an electron beam, and the like, and the mold is separated from the resin to form a convex mold. Is manufactured. It is also possible to heat and mold the mold using a thermoplastic resin to produce a convex microlens array. In addition, by directly transferring the microlens array to glass using a reflow method, a microlens array can be manufactured directly on a glass substrate.

【0061】以下に、図面を参照しつつ発明の実施例を
詳細に説明する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

【0062】(第1実施例)図1の作製工程図を用いて、本
実施例のマイクロレンズアレイ金型及びマイクロレンズ
アレイの作製例を説明する。
(First Embodiment) A manufacturing example of a microlens array mold and a microlens array of this embodiment will be described with reference to the manufacturing process diagram of FIG.

【0063】ソースとして2クロロシランとアンモニア
を用いるLP-CVDを用いて、両面に窒化珪素膜を1μm成膜
した縦1.5インチ×横1インチのシリコンウエハを基板5
として用いる。この基板5上に、フォトリソグラフイプ
ロセスによりフォトレジスト(図示せず)を塗布、露光、
現像し、窒化珪素膜上のフォトレジスト中に開口部を形
成する。この開口部は円形をしており、その直径は5μm
である。開口部は700×700のマトリックスで18μmの等
間隔で配置されている。この場合、基板5裏面の窒化珪
素膜がエッチングされるのを防ぐ為に、裏面にもフォト
レジストをコートする。
A 1.5-inch by 1-inch silicon wafer having a silicon nitride film of 1 μm on both surfaces was formed on a substrate 5 by LP-CVD using 2 chlorosilane and ammonia as a source.
Used as On this substrate 5, a photoresist (not shown) is applied by a photolithography process, exposed,
Develop to form openings in the photoresist on the silicon nitride film. This opening is circular and its diameter is 5 μm
It is. The openings are arranged at equal intervals of 18 μm in a 700 × 700 matrix. In this case, to prevent the silicon nitride film on the back surface of the substrate 5 from being etched, the back surface is also coated with a photoresist.

【0064】ここでフォトレジストの開口部より露出し
ている窒化珪素膜を、CF4をエッチングガスとして用い
る反応性イオンエッチングにより除去することで、窒化
珪素膜中に開口部7を形成する。ここで、上記フォトレ
ジストを除去することで、窒化珪素膜をマスク層6とす
る図1(a)に示すような基板5を作製できる。
Here, the opening 7 is formed in the silicon nitride film by removing the silicon nitride film exposed from the opening of the photoresist by reactive ion etching using CF 4 as an etching gas. Here, the substrate 5 as shown in FIG. 1A using the silicon nitride film as the mask layer 6 can be manufactured by removing the photoresist.

【0065】次に、この基板5をフッ硝酸、酢酸よりな
るエッチング溶液に浸し、基板5のシリコンを開口部7よ
り等方的にエッチング除去する。エッチングが開口部7
の対角方向で合流した時点でエッチングを終了し、図1
(b)に示すような半球形状にエッチングされた基板5を作
製する。
Next, the substrate 5 is immersed in an etching solution composed of hydrofluoric nitric acid and acetic acid, and silicon of the substrate 5 is isotropically removed from the opening 7. Etching is opening 7
Etching ends when they merge in the diagonal direction of
A substrate 5 etched into a hemispherical shape as shown in FIG.

【0066】これに、CF4をエッチングガスとして用い
る反応性イオンエッチングを行うことで、窒化珪素膜6
を除去し、図1(c)に示すような基板5を作製する。更
に、この基板5に、スパッタリング法を用いてAlを1μm
形成して、活性化処理をする。
The silicon nitride film 6 is subjected to reactive ion etching using CF 4 as an etching gas.
Is removed to produce a substrate 5 as shown in FIG. 1 (c). Further, Al was added to this substrate 5 by 1 μm using a sputtering method.
After forming, an activation process is performed.

【0067】続いて、この基板5に対して、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
ン株式会社製)を用いて90℃で無電解Niメッキを行い、
無電解メッキ層8を形成する。更に、所望のサイズまで
メッキ層8を成長させることで、図1(f)に示すような半
球状構造体9を得られ、マイクロレンズアレイ金型マス
ターを得ることができた。
Subsequently, the substrate 5 was subjected to electroless Ni plating at 90 ° C. using an electroless Ni plating solution containing a hypophosphite reducing agent (S-780, manufactured by Nippon Kanigen Co., Ltd.). Do
An electroless plating layer 8 is formed. Further, by growing the plating layer 8 to a desired size, a hemispherical structure 9 as shown in FIG. 1 (f) was obtained, and a microlens array mold master was obtained.

【0068】アレイ中心に位置するメッキ層8の曲率半
径を測定したところ、15μm以下で、アレイ端部に位置
するメッキ層8の曲率半径の面内分布は約13%であった。
このことより、等方性エッチングと無電解メッキを組み
合わせることで、面内分布の低減されて光沢性の高い、
半球に近い形状を有するマイクロレンズアレイ金型マス
ターを得ることができた。
When the radius of curvature of the plating layer 8 located at the center of the array was measured, it was found to be 15 μm or less, and the in-plane distribution of the radius of curvature of the plating layer 8 located at the end of the array was about 13%.
From this, by combining isotropic etching and electroless plating, in-plane distribution is reduced and glossiness is high,
A microlens array mold master having a shape close to a hemisphere was obtained.

【0069】更に、これに電鋳を行うことで、マイクロ
レンズアレイ金型を作製することができる。上記マイク
ロレンズアレイ金型マスター、マイクロレンズアレイ金
型それぞれにUV硬化樹脂を塗布し、次いでガラスを該樹
脂上に載せ、ガラス側から紫外線を照射して樹脂を硬化
させ、ガラスと樹脂を剥離することで、それぞれ凹型の
マイクロレンズアレイと凸型のマイクロレンズアレイを
作製することができた。
Further, by performing electroforming on this, a microlens array mold can be manufactured. A UV curable resin is applied to each of the microlens array mold master and the microlens array mold, then the glass is placed on the resin, and the resin is cured by irradiating ultraviolet rays from the glass side, and the glass and the resin are separated. As a result, a concave microlens array and a convex microlens array could be produced.

【0070】(第2実施例)図4の作製工程図を用いて、本
実施例のマイクロレンズアレイ金型の作製例を説明す
る。
(Second Embodiment) A manufacturing example of the microlens array mold of this embodiment will be described with reference to the manufacturing process diagram of FIG.

【0071】ソースとして2クロロシランとアンモニア
を用いるLP-CVDを用いて、両面に窒化珪素膜を1μm成膜
した縦1.5インチ×横1インチのシリコンウエハを基板17
として用いる。この基板17上に、フォトリソグラフィプ
ロセスによりフォトレジスト(図示せず)を塗布、露光、
現像し、窒化珪素膜上にフォトレジストよりなる開口部
を形成する。ここでも開口部は円形をしており、その直
径は5μmである。開口部は700×700のマトリックスで18
μm間隔で配置されている。この場合にも、基板裏面の
窒化珪素膜がエッチングされるのを防ぐ為に、裏面にも
フォトレジストをコートする。
Using a LP-CVD method using 2 chlorosilane and ammonia as a source, a silicon wafer having a length of 1.5 inches × 1 inch and having a silicon nitride film formed on both sides at 1 μm was formed on a substrate 17.
Used as On this substrate 17, a photoresist (not shown) is applied by a photolithography process, exposed,
Develop to form openings made of photoresist on the silicon nitride film. Here, too, the opening is circular and its diameter is 5 μm. Openings are 18 in a 700 x 700 matrix
They are arranged at intervals of μm. Also in this case, the back surface is coated with a photoresist in order to prevent the silicon nitride film on the back surface of the substrate from being etched.

【0072】次に、この開口部より露出している窒化珪
素膜を、CF4をエッチングガスとして用いる反応性イオ
ンエッチングにより除去することで、開口部19を形成す
る。更に、フォトレジストを除去することで、窒化珪素
膜をマスク層18とする図4(a)に示すような基板を作製す
る。
Next, the opening 19 is formed by removing the silicon nitride film exposed from the opening by reactive ion etching using CF 4 as an etching gas. Further, by removing the photoresist, a substrate as shown in FIG. 4A using the silicon nitride film as the mask layer 18 is manufactured.

【0073】続いて、これをフッ硝酸、酢酸よりなるエ
ッチング溶液に浸し、シリコンを開口部19より等方的に
エッチング除去する。エッチングが開口部19の対角方向
で合流した点より更に、等方的に2μm深くエッチングし
た時点で、エッチングを終了して、図4(b)に示すような
基板17を作製する。これにCF4をエッチングガスとして
用いる反応性イオンエッチングを行うことで、窒化珪素
膜18を除去し、図4(c)に示すような基板17を作製でき
た。
Subsequently, this is immersed in an etching solution composed of hydrofluoric nitric acid and acetic acid, and silicon is isotropically etched through the opening 19. When the etching is isotropically etched 2 μm deeper than the point where the etching merges in the diagonal direction of the opening 19, the etching is terminated, and the substrate 17 as shown in FIG. By performing reactive ion etching using CF 4 as an etching gas, the silicon nitride film 18 was removed, and a substrate 17 as shown in FIG. 4 (c) was produced.

【0074】次に、この基板17に、スパッタリング法を
用いてAlを1μm形成する。これに対して、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
株式会社製)を用いて90℃で無電解Niメッキを行い、無
電解メッキ層20を形成する。更に、所望のサイズまでメ
ッキ層20を成長させることで、図4(e)に示すような半球
状構造体21を得て、その裾野に非球面形状を有するマイ
クロレンズアレイ金型マスターを得ることができた。
Next, 1 μm of Al is formed on the substrate 17 by using a sputtering method. In contrast, electroless Ni plating was performed at 90 ° C. using an electroless Ni plating solution containing a hypophosphite reducing agent (S-780, manufactured by Nippon Kanigen Co., Ltd.), and the electroless plating layer 20 was formed. Form. Furthermore, by growing the plating layer 20 to a desired size, a hemispherical structure 21 as shown in FIG. 4 (e) is obtained, and a microlens array mold master having an aspherical shape at the base thereof is obtained. Was completed.

【0075】アレイ中心に位置するメッキ層20の頂部近
傍の曲率半径を測定したところ、15μm以下で、アレイ
端部に位置するメッキ層の頂部近傍の曲率半径の面内分
布は約13%であった。このことより、等方性エッチング
と無電解メッキを組み合わせることで、面内分布の低減
されて光沢性の高い、半球に近い形状を有するマイクロ
レンズアレイ金型マスターを得ることができた。
When the radius of curvature near the top of the plating layer 20 located at the center of the array was measured, it was found to be 15 μm or less, and the in-plane distribution of the radius of curvature near the top of the plating layer located at the end of the array was about 13%. Was. Thus, by combining isotropic etching and electroless plating, it was possible to obtain a microlens array mold master with reduced in-plane distribution, high gloss, and a shape close to a hemisphere.

【0076】第1実施例と同様に、更に、これに電鋳を
行うことで、マイクロレンズアレイ金型を作製すること
ができる。また、これらマイクロレンズアレイ金型マス
ター、マイクロレンズアレイ金型を用いて、それぞれ凹
型のマイクロレンズアレイ、凸型のマイクロレンズアレ
イを作製することができる。
As in the case of the first embodiment, a microlens array mold can be manufactured by further performing electroforming. Also, a concave microlens array and a convex microlens array can be manufactured using the microlens array mold master and the microlens array mold, respectively.

【0077】(第3実施例)図2の作製工程図を用いて、本
実施例のマイクロレンズアレイ金型の作製例を説明す
る。
(Third Embodiment) A manufacturing example of the microlens array mold of this embodiment will be described with reference to the manufacturing process diagram of FIG.

【0078】上記実施例と同じく、ソースとして2クロ
ロシランとアンモニアを用いるLP-CVDを用いて、両面に
窒化珪素膜を1μm成膜した縦1.5インチ×横1インチのシ
リコンウエハを基板5として用いる。この基板5に、上記
実施例と同様に、開口部7を形成する。こうして、窒化
珪素膜をマスク層6とする図2(a)に示すような基板5を作
製する。
As in the above embodiment, a 1.5 inch × 1 inch silicon wafer having a silicon nitride film of 1 μm on both surfaces is used as the substrate 5 by LP-CVD using 2 chlorosilane and ammonia as a source. An opening 7 is formed in the substrate 5 as in the above embodiment. Thus, a substrate 5 as shown in FIG. 2A using the silicon nitride film as the mask layer 6 is manufactured.

【0079】これをフッ硝酸、酢酸よりなるエッチング
溶液に浸し、シリコンを開口部7より等方的にエッチン
グ除去する。エッチングが開口部7の対角方向で合流し
た点でエッチングを終了し、図2(b)に示すような半球形
状にエッチングされた基板5を作製する。これにCF4をエ
ッチングガスとして用いる反応性イオンエッチングを行
うことで、窒化珪素膜6を除去し、図2(c)に示すような
基板5を作製する。
This is immersed in an etching solution consisting of hydrofluoric nitric acid and acetic acid, and silicon is isotropically etched through the opening 7. The etching is terminated at a point where the etching merges in the diagonal direction of the opening 7, and a substrate 5 etched into a hemispherical shape as shown in FIG. 2 (b) is produced. By performing reactive ion etching using CF 4 as an etching gas, the silicon nitride film 6 is removed, and a substrate 5 as shown in FIG. 2C is manufactured.

【0080】この基板5に、プラズマCVD法を用いてSi02
10を所望のサイズまで成長させることで、図2(f)に示す
ような半球状構造体11を得ることができる。こうして、
マイクロレンズアレイ金型マスターを得ることができ
た。
The substrate 5 was coated with SiO 2 by plasma CVD.
By growing 10 to a desired size, a hemispherical structure 11 as shown in FIG. 2 (f) can be obtained. Thus,
A microlens array mold master was obtained.

【0081】アレイ中心に位置するSi02層10の曲率半径
を測定したところ、15μm以下で、アレイ端部に位置す
るメッキ層の曲率半径の面内分布は約11%であった。こ
のことより、等方性エッチングとCVDを組み合わせるこ
とで、面内分布の低減されて光沢性の高い、半球に近い
形状を有するマイクロレンズアレイ金型マスターを得る
ことができた。
When the radius of curvature of the SiO 2 layer 10 located at the center of the array was measured, it was 15 μm or less, and the in-plane distribution of the radius of curvature of the plating layer located at the end of the array was about 11%. Thus, by combining isotropic etching and CVD, it was possible to obtain a microlens array mold master with reduced in-plane distribution, high gloss, and a shape close to a hemisphere.

【0082】この実施例でも、第1実施例と同様に、更
にこれに電鋳を行うことで、マイクロレンズアレイ金型
を作製することができる。また、これらマイクロレンズ
アレイ金型マスター、マイクロレンズアレイ金型を用い
て、それぞれ凹型のマイクロレンズアレイ、凸型のマイ
クロレンズアレイを作製することができる。
In this embodiment, similarly to the first embodiment, a microlens array mold can be manufactured by further performing electroforming. Also, a concave microlens array and a convex microlens array can be manufactured using the microlens array mold master and the microlens array mold, respectively.

【0083】(第4実施例)図3の作製工程図を用いて、本
実施例のマイクロレンズアレイの作製例を説明する。
(Fourth Embodiment) An example of manufacturing a microlens array according to the present embodiment will be described with reference to the manufacturing process shown in FIG.

【0084】本実施例では、電子ビーム蒸着法を用いて
両面にCr膜を1μm成膜した縦1.5インチ×横1インチのSi
02を透明性基板12として用いる。この基板12上に、フォ
トリソグラフィプロセスによりフォトレジスト(図示せ
ず)を塗布、露光、現像し、Cr膜上にフォトレジストよ
りなる開口部を形成する。この開口部は円形をしてお
り、その直径は5μmである。開口部は700×700のマトリ
ックスで18μm間隔で配置されている。この場合、裏面
のCr膜がエッチングされるのを防ぐ為に、裏面にもフォ
トレジストをコートする。
In this embodiment, a 1.5-inch long × 1-inch wide Si film is formed by depositing a 1 μm Cr film on both surfaces by using an electron beam evaporation method.
0 2 is used as a transparent substrate 12. A photoresist (not shown) is applied, exposed, and developed on the substrate 12 by a photolithography process to form an opening made of the photoresist on the Cr film. This opening is circular and has a diameter of 5 μm. The openings are arranged in a 700 × 700 matrix at intervals of 18 μm. In this case, a photoresist is coated on the back surface to prevent the Cr film on the back surface from being etched.

【0085】これを、6硝酸2アンモンセリウムと過塩素
酸の混合溶液よりなるエッチング溶液を用い、フォトレ
ジストの開口部より露出しているCr膜13をエッチング除
去することで、開口部14を形成する。更に、フォトレジ
ストを除去することで、Cr膜をマスク層13とする図3(a)
に示すような基板12を作製する。
The opening 14 is formed by etching and removing the Cr film 13 exposed from the opening of the photoresist using an etching solution composed of a mixed solution of diammonium cerium 6 nitrate and perchloric acid. I do. Further, by removing the photoresist, the Cr film becomes the mask layer 13 (FIG. 3A)
A substrate 12 as shown in FIG.

【0086】次に、この基板12をフッ化水素酸溶液より
なるエッチング溶液に浸し、Si02基板12を開口部14より
等方的にエッチング除去する。エッチングは開口部14の
対角方向で合流した点で終了し、図3(b)に示すような半
球形状にエッチングされた基板12を作製する。これを、
6硝酸2アンモンセリウムと過塩素酸の混合溶液よりなる
エッチング溶液に浸してCr膜13を除去し、図3(c)に示す
ような基板12を作製する。
Next, the substrate 12 is immersed in an etching solution composed of a hydrofluoric acid solution, and the SiO 2 substrate 12 is isotropically removed from the opening 14. The etching is completed at a point where the openings 14 meet in a diagonal direction, and a hemispherically etched substrate 12 as shown in FIG. 3B is produced. this,
The Cr film 13 is removed by immersion in an etching solution composed of a mixed solution of diammonium cerium nitrate 6 and perchloric acid, and a substrate 12 as shown in FIG.

【0087】続いて、この基板12に、プラズマCVD法を
用いて、Si0215を所望のサイズまで成長させることで、
図3(f)に示すようなマイクロレンズアレイ16を得ること
ができる。
Subsequently, SiO 2 15 is grown to a desired size on the substrate 12 by using the plasma CVD method.
A microlens array 16 as shown in FIG. 3 (f) can be obtained.

【0088】アレイ中心に位置するメッキ層の曲率半径
を測定したところ、15μm以下であり、アレイ端部に位
置するメッキ層の曲率半径の面内分布は約11%であっ
た。このことより、等方性エッチングとCVDを組み合わ
せることで、面内分布の低減された、半球形状を有する
マイクロレンズアレイを得ることができた。
The radius of curvature of the plating layer located at the center of the array was measured to be 15 μm or less, and the in-plane distribution of the radius of curvature of the plating layer located at the end of the array was about 11%. Thus, by combining isotropic etching and CVD, a hemispherical microlens array with reduced in-plane distribution could be obtained.

【0089】(第5実施例)図5の作製工程図を用いて、本
実施例のマイクロレンズアレイ金型の作製例を説明す
る。
(Fifth Embodiment) A manufacturing example of the microlens array mold of the present embodiment will be described with reference to the manufacturing process diagram of FIG.

【0090】本実施例では、縦1.5インチ×横1インチの
Alを基板17として用いる。この基板17上にフォトリソグ
ラフィプロセスによりフォトレジスト18を塗布、露光、
現像し、フォトレジスト中に開口部19を形成する。開口
部19は円形をしており、その直径は5μmである。開口部
19は700×700のマトリックスで18μm間隔で配置されて
いる。この場合、裏面のAlがエッチングされるのを防ぐ
為に裏面にもフォトレジストをコートする。
In this embodiment, 1.5 inches long × 1 inch wide
Al is used as the substrate 17. A photoresist 18 is applied on this substrate 17 by a photolithography process, exposed,
Develop to form openings 19 in the photoresist. The opening 19 has a circular shape and a diameter of 5 μm. Aperture
Reference numeral 19 denotes a 700 × 700 matrix arranged at intervals of 18 μm. In this case, the back surface is also coated with a photoresist in order to prevent Al on the back surface from being etched.

【0091】これを、リン酸、硝酸、酢酸の混合溶液よ
りなるAlのエッチング溶液を用い、開口部19より露出し
ているAlを等方的エッチング除去する。エッチングが開
口部19の対角方向で合流した点より更に、等方的に2μm
深くエッチングした時点で、エッチングを終了し、図5
(b)に示すような基板17を作製する。フォトレジスト18
を除去し、図5(c)に示すような基板17を作製する。
The Al exposed from the opening 19 is isotropically removed by using an Al etching solution comprising a mixed solution of phosphoric acid, nitric acid and acetic acid. 2 μm isotropic, further from the point where the etching merges in the diagonal direction of the opening 19
At the point of deep etching, the etching is completed, and FIG.
A substrate 17 as shown in FIG. Photoresist 18
Is removed to produce a substrate 17 as shown in FIG. 5 (c).

【0092】この基板17に、プラズマCVD法を用いてSi0
222を所望のサイズまで成長させることで、図5(e)に示
すような半球状構造体23を得る。こうして、半球状構造
体23の裾野に非球面形状を有するマイクロレンズアレイ
金型マスターを得ることができた。
The substrate 17 is coated with Si0
2 22 by growing to the desired size to obtain the hemispherical structure 23, as shown in FIG. 5 (e). Thus, a microlens array mold master having an aspherical shape at the foot of the hemispherical structure 23 was obtained.

【0093】アレイ中心に位置するSi02層の頂部近傍の
曲率半径を測定したところ、15μm以下で、アレイ端部
に位置するSi02層の頂部近傍の曲率半径の面内分布は約
11%であった。このことより、等方性エッチングとCVDを
組み合わせることで、面内分布の低減されて光沢性の高
い、半球に近い形状を有するマイクロレンズアレイ金型
マスターを得ることができた。
When the radius of curvature near the top of the SiO 2 layer located at the center of the array was measured, the in-plane distribution of the radius of curvature near the top of the SiO 2 layer located at the end of the array was less than 15 μm.
11%. Thus, by combining isotropic etching and CVD, it was possible to obtain a microlens array mold master with reduced in-plane distribution and high gloss and having a shape close to a hemisphere.

【0094】この実施例でも、第1実施例と同様に、更
にこれに電鋳を行うことで、マイクロレンズアレイ金型
を作製することができる。また、これらマイクロレンズ
アレイ金型マスター、マイクロレンズアレイ金型を用い
て、それぞれ凹型のマイクロレンズアレイ、凸型のマイ
クロレンズアレイを作製することができる。
In this embodiment, similarly to the first embodiment, a microlens array mold can be manufactured by further performing electroforming. Also, a concave microlens array and a convex microlens array can be manufactured using the microlens array mold master and the microlens array mold, respectively.

【0095】[0095]

【発明の効果】以上説明したように、本発明のマイクロ
レンズアレイ金型、マイクロレンズアレイなどの作製方
法、及びこれを用いて作製されるマイクロレンズアレイ
金型、マイクロレンズアレイなどでは、エッチングによ
り作製した微小突起より、化学的析出法を用いて析出層
を形成することにより、面内分布の低減された半球形状
等に近いマイクロレンズアレイ金型等のマイクロ構造体
アレイを制御性良く得ることができる。
As described above, the method of manufacturing the microlens array mold and the microlens array of the present invention, and the microlens array mold and the microlens array manufactured by using the microlens array mold and the microlens array are manufactured by etching. By forming a deposition layer from the produced micro projections using a chemical deposition method, it is possible to obtain a microstructure array such as a microlens array mold close to a hemispherical shape with reduced in-plane distribution with good controllability. Can be.

【0096】これがマイクロレンズアレイ金型マスター
である場合、これに電鋳を行うことで、マイクロレンズ
アレイ金型を作製することができる。これらより、凹型
のマイクロレンズアレイ、凸型のマイクロレンズアレイ
を作製することができる。また、透光性基板とCVDなど
を組み合わせることにより、直接マイクロレンズアレイ
などを作製することもできる。
If this is a microlens array mold master, a microlens array mold can be manufactured by electroforming the master. From these, a concave microlens array and a convex microlens array can be manufactured. In addition, a microlens array or the like can be directly manufactured by combining a light-transmitting substrate with CVD or the like.

【0097】本作製方法により得られる半球状等の構造
体を金型マスターとして電鋳法により金型を作製する場
合、低コスト且つ容易に金型の作製が可能である。ま
た、この金型より作製されるマイクロレンズアレイなど
は、金型マスターと同一形状のものを得られ、1つの金
型より、少なくとも1000枚以上のマイクロレンズアレイ
などの作製が可能である為、再現性良く且つ大量生産が
可能である。
When a mold such as a hemispherical structure obtained by this production method is used as a mold master and a mold is produced by electroforming, the mold can be produced easily at low cost. In addition, a microlens array or the like manufactured from this mold has the same shape as the mold master, and it is possible to manufacture at least 1,000 or more microlens arrays from one mold. Mass production is possible with good reproducibility.

【0098】更に、本発明では、エッチングの量と析出
量を制御することで、非球面形状を有するマイクロレン
ズアレイ金型、マイクロレンズアレイなども作製するこ
とができる。これより得られる非球面形状等の構造体を
金型マスターとして用いて電鋳法により金型を作製する
場合も、低コスト且つ容易に非球面形状を有する金型の
作製が可能である。また、この金型より作製されるマイ
クロレンズアレイも、金型マスターと同一形状のものを
得られ、1つの金型より、少なくとも1000枚以上の非球
面形状を有するマイクロレンズアレイなどの作製が可能
である為、この場合も、再現性良く且つ大量生産が可能
である。
Further, in the present invention, a microlens array mold, a microlens array, etc. having an aspherical shape can be manufactured by controlling the amount of etching and the amount of deposition. Even when a mold is manufactured by an electroforming method using a structure having an aspherical shape or the like obtained as a mold master, a mold having an aspherical shape can be easily manufactured at low cost. In addition, the microlens array manufactured from this mold also has the same shape as the mold master, and it is possible to fabricate at least 1000 or more aspherical microlens arrays from one mold. Therefore, also in this case, mass production can be performed with good reproducibility.

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

【図1】本発明の第1実施例に用いた基板の構成とマイ
クロレンズアレイ金型の作製方法の工程を示す断面図で
ある。
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a substrate used in a first embodiment of the present invention and a process of a method of manufacturing a microlens array mold.

【図2】本発明の第3実施例に用いた基板の構成とマイク
ロレンズアレイ金型の作製方法の工程を示す断面図であ
る。
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a substrate used in a third embodiment of the present invention and a process of a method of manufacturing a microlens array mold.

【図3】本発明の第4実施例に用いた基板の構成とマイク
ロレンズアレイの作製方法の工程を示す断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a substrate used in a fourth embodiment of the present invention and a process of a method for manufacturing a microlens array.

【図4】本発明の第2実施例に用いた基板の構成とマイク
ロレンズアレイ金型の作製方法の工程を示す断面図であ
る。
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a substrate used in a second embodiment of the present invention and a process of a method of manufacturing a microlens array mold.

【図5】本発明の第5実施例に用いた基板の構成とマイク
ロレンズアレイ金型の作製方法の工程を示す断面図であ
る。
FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a substrate used in a fifth embodiment of the present invention and a process of a method of manufacturing a microlens array mold.

【図6】本発明の非球面形状を持つマイクロレンズアレ
イの作製方法の工程を示す断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a step of a method for manufacturing a microlens array having an aspheric shape according to the present invention.

【図7】本発明に用いた基板の構成を示す(a)平面図と
(b)断面図である。
FIG. 7A is a plan view showing a configuration of a substrate used in the present invention;
(b) It is sectional drawing.

【図8】本発明の無電解メッキによる半球状等の構造体
の作製原理を説明する図である。
FIG. 8 is a diagram illustrating the principle of producing a structure such as a hemisphere by electroless plating according to the present invention.

【図9】本発明のCVDによる半球状等の構造体の作製原理
を説明する図である。
FIG. 9 is a diagram illustrating the principle of manufacturing a structure such as a hemisphere by CVD of the present invention.

【図10】従来工程で作製されるマイクロレンズアレイ金
型の(a)断面図及び(b)上面図の模式図である。
FIG. 10 is a schematic view of (a) a sectional view and (b) a top view of a microlens array mold manufactured in a conventional process.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,5,17 基板 2 電極層 3 絶縁性マスク層 4 半球状構造体 6,13,18,25 マスク層 16,28 マイクロレンズアレイ 7,14,19,26 開口部 29 金属イオンを含む無電解メッキ層 8,20 無電解メッキ層 30 蒸気化された析出材料 9,11,21,23 本発明の半球状構造体 10,15,22,27 CVD析出層 12,24 透光性基板 1,5,17 Substrate 2 Electrode layer 3 Insulating mask layer 4 Hemispherical structure 6,13,18,25 Mask layer 16,28 Microlens array 7,14,19,26 Opening 29 Electroless containing metal ions Plating layer 8,20 Electroless plating layer 30 Vaporized deposition material 9,11,21,23 Hemispherical structure of the present invention 10,15,22,27 CVD deposition layer 12,24 Translucent substrate

Claims (26)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】マイクロ構造体アレイの作製方法であっ
て、 (1)基板の面上にマスク層を形成する工程、 (2)マスク層に複数の開口部を形成する工程、 (3)開口部より基板のエッチングを行うことにより、微
小突起を有する基板を形成する工程、 (4)マスク層を除去する工程、 (5)化学的析出法を用い、基板上に析出層を形成する工
程を有す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 method for manufacturing a microstructure array, comprising: (1) forming a mask layer on a surface of a substrate; (2) forming a plurality of openings in the mask layer; Forming a substrate having fine projections by etching the substrate from the part, (4) removing the mask layer, and (5) forming a deposited layer on the substrate using a chemical deposition method. A method for manufacturing a microstructure array, comprising:
【請求項2】工程(3)のエッチングが等方的エッチングで
あ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 for producing a microstructure array according to claim 1, wherein the etching in the step (3) is isotropic etching.
【請求項3】工程(2)において、開口部が円形形状である
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, wherein in the step (2), the opening has a circular shape.
【請求項4】工程(3)のエッチング形状が半球形状である
ことを特徴とする請求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 3, wherein the etching shape in the step (3) is a hemispherical shape.
【請求項5】工程(3)において、エッチングにより得られ
る微小突起先端に平坦な面が含まれないことを特徴とす
る請求項1乃至4の何れかに記載のマイクロ構造体アレイ
の作製方法。
5. The method for manufacturing a microstructure array according to claim 1, wherein in step (3), a flat surface is not included at a tip of the minute projection obtained by etching.
【請求項6】工程(3)において、先端に平坦な面が含まれ
ない微小突起が得られた時点でエッチングを終了するこ
とを特徴とする請求項5に記載のマイクロ構造体アレイ
の作製方法。
6. The method of manufacturing a microstructure array according to claim 5, wherein, in the step (3), the etching is terminated when a minute projection having no flat surface at the tip is obtained. .
【請求項7】工程(3)において、先端に平坦な面が含まれ
ない微小突起が得られた時点より更に適当量エッチング
を続けてからエッチングを終了することを特徴とする請
求項5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 5, wherein, in the step (3), the etching is continued after an appropriate amount is further continued from a point in time when a minute projection not including a flat surface at the tip is obtained. The method for producing the microstructure array of the above.
【請求項8】工程(5)において、微小突起を有する基板上
より形成される析出層が半球ないし半円筒形状を有する
ことを特徴とする請求項6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 6, wherein in the step (5), the deposited layer formed on the substrate having the fine projections has a hemispherical or semicylindrical shape.
【請求項9】工程(5)において、微小突起を有する基板上
より形成される析出層が半球ないし半円筒形状及び非球
面ないし非円筒形状を有することを特徴とする請求項7
に記載のマイクロ構造体アレイの作製方法。
9. The method according to claim 5, wherein in the step (5), the deposited layer formed on the substrate having the fine projections has a hemispherical or semicylindrical shape and an aspherical or noncylindrical shape.
3. The method for producing a microstructure array according to item 1.
【請求項10】前記工程(5) の析出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1乃至9の何れかに
記載のマイクロ構造体アレイの作製方法。
10. The method for producing a microstructure array according to claim 1, wherein the deposition layer in the step (5) is formed by electroless plating.
【請求項11】前記工程(5) の析出層を化学堆積法(CVD)
によって形成することを特徴とする請求項1乃至9の何れ
かに記載のマイクロ構造体アレイの作製方法。
11. The method according to claim 5, wherein the deposit in the step (5) is formed by chemical deposition (CVD)
10. The method for manufacturing a microstructure array according to claim 1, wherein the microstructure array is formed.
【請求項12】前記工程(2)において、開口部の形状が全
て同一に形成されることを特徴とする請求項1乃至11の
何れかに記載のマイクロ構造体アレイの作製方法。
12. The method of manufacturing a microstructure array according to claim 1, wherein, in the step (2), all the openings have the same shape.
【請求項13】前記工程(2)において、開口部が規則的に
配列されることを特徴とする請求項1乃至12の何れかに
記載のマイクロ構造体アレイの作製方法。
13. The method according to claim 1, wherein the openings are regularly arranged in the step (2).
【請求項14】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13の何
れかに記載のマイクロ構造体アレイの作製方法。
14. The method for manufacturing a microstructure array according to claim 1, wherein the microstructure array is a mold for a microstructure array.
【請求項15】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14に記
載のマイクロ構造体アレイの作製方法。
15. The method according to claim 14, wherein the mold for a microstructure array is a mold for a microlens array.
【請求項16】マイクロ構造体アレイはマイクロレンズア
レイであることを特徴とする請求項1乃至13の何れかに
記載のマイクロ構造体アレイの作製方法。
16. The method for manufacturing a microstructure array according to claim 1, wherein the microstructure array is a microlens array.
【請求項17】先端に平坦な面が含まれない微小突起を有
する基板と、該微小突起を有する基板上に化学的析出法
により形成されて成る析出層を含むことを特徴とするマ
イクロ構造体アレイ。
17. A microstructure, comprising: a substrate having fine projections at the tip not including a flat surface; and a deposition layer formed on the substrate having the fine projections by a chemical deposition method. array.
【請求項18】基板が透光性であることを特徴とする請求
項17に記載のマイクロ構造体アレイ。
18. The microstructure array according to claim 17, wherein the substrate is translucent.
【請求項19】化学的析出法により形成されて成る析出層
が透光性であることを特徴とする請求項17または18に記
載のマイクロ構造体アレイ。
19. The microstructure array according to claim 17, wherein a deposition layer formed by a chemical deposition method is translucent.
【請求項20】前記析出層が半球ないし半円筒形状を有す
ることを特徴とする請求項17乃至19の何れかに記載のマ
イクロ構造体アレイ。
20. The microstructure array according to claim 17, wherein the deposition layer has a hemispherical or semicylindrical shape.
【請求項21】前記析出層が半球ないし半円筒形状及び該
形状の裾野部分に形成された非球面ないし非円筒形状を
有することを特徴とする請求項17乃至19の何れかに記載
のマイクロ構造体アレイ。
21. The microstructure according to claim 17, wherein the deposited layer has a hemispherical or semicylindrical shape and an aspherical or noncylindrical shape formed at a foot portion of the shape. Body array.
【請求項22】前記析出層が無電解メッキ層であることを
特徴とする請求項17乃至21の何れかに記載のマイクロ構
造体アレイ。
22. The microstructure array according to claim 17, wherein the deposition layer is an electroless plating layer.
【請求項23】前記析出層がCVD層であることを特徴とす
る請求項17乃至21の何れかに記載のマイクロ構造体アレ
イ。
23. The microstructure array according to claim 17, wherein the deposition layer is a CVD layer.
【請求項24】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17乃至23の何れかに記載のマイクロ構
造体アレイ。
24. The microstructure array according to claim 17, which is a mold for a microstructure array.
【請求項25】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24に記載のマイクロ構造体アレイ。
25. The microstructure array according to claim 24, wherein the microstructure array is a mold for a microlens array.
【請求項26】マイクロレンズアレイであることを特徴と
する請求項17乃至23の何れかに記載のマイクロ構造体ア
レイ。
26. The microstructure array according to claim 17, wherein the microstructure array is a microlens array.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20100036192A (en) * 2008-09-29 2010-04-07 스미또모 가가꾸 가부시키가이샤 Method for producing mold and method for producing anti-glare film
JP2010076386A (en) * 2008-09-29 2010-04-08 Sumitomo Chemical Co Ltd Method for manufacturing mold and method for manufacturing antiglare film using the mold
CN116224476A (en) * 2023-03-22 2023-06-06 苏州汉骅半导体有限公司 Microlens array and method for manufacturing same

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20100036192A (en) * 2008-09-29 2010-04-07 스미또모 가가꾸 가부시키가이샤 Method for producing mold and method for producing anti-glare film
JP2010076386A (en) * 2008-09-29 2010-04-08 Sumitomo Chemical Co Ltd Method for manufacturing mold and method for manufacturing antiglare film using the mold
KR101588460B1 (en) 2008-09-29 2016-01-25 스미또모 가가꾸 가부시키가이샤 Method for producing mold and method for producing anti-glare film
CN116224476A (en) * 2023-03-22 2023-06-06 苏州汉骅半导体有限公司 Microlens array and method for manufacturing same
CN116224476B (en) * 2023-03-22 2024-03-08 苏州汉骅半导体有限公司 Microlens array and method for manufacturing same

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