JP2004240287A - マイクロレンズアレイの製法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】透光性基板の一方の主面に形成したポジレジスト層R0に露光・現像処理を施して所定の接近間隔Dで接近配置された円形状のレジスト層R1〜R4を形成する際に、レジスト層R1〜R4を接近間隔Dに等しい幅Wでそれぞれ円環状に取囲む円環連鎖形状の孔Nが生ずるような露光パターンで露光した後、現像を行なう。R1等の各レジスト層の外周に沿って孔Nの幅Wが一定であるため、各レジスト層の外周に沿うすべての位置で均等に露光できる。レジスト層R1〜R4に加熱リフロー処理により凸レンズ形状を付与した後、レジスト層R0〜R4をマスクとするドライエッチング処理によりレジスト層R1〜R4の凸レンズ形状を基板に転写して凸レンズを有するマイクロレンズアレイを形成する。
【選択図】 図5
Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、レジストパターンをエッチングにより透光性基板に転写するマイクロレンズアレイの製法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、この種のマイクロレンズアレイの製法としては、円形状のポジレジスト層に加熱リフロー処理により凸レンズ形状を付与した後、ポジレジスト層の凸レンズ形状をドライエッチング処理により基板に転写するものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
この製法では、図7に示すように石英基板1の一方の主面に互いに接近配置された円形状のポジレジスト層2a〜2dをホトリソグラフィ処理により形成する。次に、レジスト層2a〜2dには、加熱リフロー処理によりそれぞれ凸レンズ形状(球面状凸形状)を付与する。この後、レジスト層2a〜2dの凸レンズ形状をドライエッチング処理により基板1の一方の主面に転写する。この結果、レジスト層2a〜2dにそれぞれ対応する一次元配置の円形状の凸レンズを基板1上に有するマイクロレンズアレイが得られる。
【0004】
【特許文献1】
特開平7−174903号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、ポジレジスト層に露光・現像処理を施してレジストパターンを形成する場合、露光線幅が狭い程大きな露光エネルギーを必要とする。図7に示す例では、レジスト層2a〜2dの中心を通る中心線Lcに近いほど大きな露光エネルギーが必要となるので、中心線Lc上で適切なレジストパターンが得られるように露光エネルギーを決定して露光を行なう。このようにすると、中心線Lcに沿うX方向では適切な露光が行なわれるものの、X方向に直交するY方向では中心線Lcから離れるにつれて露光線幅が広くなるため、露光過多となり、適切なレジストパターンが得られない。
【0006】
図8は、上記した製法によりレジスト層2aに対応して基板1上に形成された凸レンズLaを示すもので、Lx,Lyは、レンズLaのX方向及びY方向の断面をそれぞれ示す。上記したようにレジスト層2aがX方向で適切に露光されても、Y方向で露光過多となるため、レンズLaは、真円状とならず、X方向の曲率半径に比べてY方向の曲率半径が小さくなり、Y方向の焦点位置Pyは、X方向の焦点位置Pxより基板1に近くなる。従って、サジタル方向(X方向)及びメリジオナル方向(Y方向)の焦点距離の差(非点収差)が大きくなり、光学特性の悪化を招く。
【0007】
この発明の目的は、レンズ形状を真円状とすることができる新規なマイクロレンズアレイの製法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るマイクロレンズアレイの製法は、
透光性基板の一方の主面にポジレジスト層を形成する工程と、
前記ポジレジスト層に露光・現像処理を施して所定の接近間隔で接近配置された複数の円形状のレジスト層を形成する工程であって、前記複数のレジスト層を前記接近間隔に等しい幅でそれぞれ円環状に取囲む円環連鎖形状の孔が生ずるような露光パターンで露光を行なった後、現像を行なうものと、
前記複数のレジスト層に加熱リフロー処理により凸レンズ形状を付与する工程と、
前記複数のレジスト層の凸レンズ形状をドライエッチング処理により前記透光性基板の一方の主面に転写することにより前記複数のレジスト層にそれぞれ対応する円形状の凸レンズを前記透光基板の一方の主面に有するマイクロレンズアレイを形成する工程と
を含むものである。
【0009】
この発明のマイクロレンズアレイの製法によれば、ポジレジスト層に露光・現像処理を施して所定の接近間隔で接近配置された複数の円形状のレジスト層を形成する際に、複数のレジスト層を接近間隔に等しい幅でそれぞれ円環状に取囲む円環連鎖形状の孔が生ずるような露光パターンで露光を行なった後、現像を行なうようにしたので、各レジスト層の外周に沿う露光線幅は接近間隔に対応して一定となり、この一定の露光線幅に応じて決定した露光エネルギーにより各レジスト層の外周に沿って均等に露光することができる。従って、各レジスト層としては、真円状のパターンを有するものが得られる。
【0010】
加熱リフロー処理により各レジスト層に凸レンズ形状を付与した後、各レジスト層をマスクとするドライエッチング処理により各レジスト層の凸レンズ形状を基板表面に転写するので、基板表面には、真円状の凸レンズが形成される。この凸レンズは、レンズ中心線方向及びその他の径方向で等しい曲率半径を有するため、径方向の違いによる焦点距離のばらつきはない。
【0011】
【発明の実施の形態】
図1〜4は、この発明の一実施形態に係るマイクロレンズアレイの製法を示すもので、各々の図に対応する工程(1)〜(4)を順次に説明する。図1〜4は、図5のR−R’線に沿う断面に相当する。
【0012】
(1)石英基板10の一方の主面に回転塗布法等によりポジレジスト層R0を形成した後、ポジレジスト層R0に露光マスク12を用いて縮小投影露光装置により露光処理を施す。露光マスク12は、図5に示す円環連鎖形状の孔Nに対応する透光部Tを有するもので、透光部Tの一部T1は、ポジレジスト層R1,R2の接近部間の孔Nの一部N1に対応し、透光部Tの他の一部T2は、ポジレジスト層R2,R3の接近部間の孔Nの他の一部N2に対応する。
【0013】
ポジレジスト層R0は、露光マスク12の透光部Tに対応する露光パターンで露光される。ポジレジスト層R0において、Eは、透光部Tに対応する露光部であり、E1,E2は、透光部Tの部分T1,T2にそれぞれ対応する露光部である。図5に示す孔Nに対応する円環連鎖形状の露光部Eは、ポジレジスト層R0の部分R1〜R4をそれぞれ円環状に取囲む。
【0014】
(2)露光処理を受けたポジレジスト層R0に現像処理を施すことにより露光部Eのレジストを除去する。この結果、図2,5に示すようにポジレジスト層R0〜R4からなるレジストパターンが得られ、このレジストパターンは、露光部Eに対応する円環連鎖形状の孔Nを有する。
【0015】
レジスト層R1〜R4は、所定の接近間隔Dで接近配置されており、レジスト層R1,R2の接近部間の間隔、レジスト層R2,R3間の接近部間の間隔及びレジスト層R3、R4の接近部間の間隔は、いずれもDである。孔Nは、レジスト層R1〜R4を接近間隔Dに等しい幅Wでそれぞれ円環状に取囲んでいる。一例として、長方形状の基板10の長さA及び幅Bをそれぞれ3mm及び1.5mmとした場合、D=W=8μmとすることができ、R1等の各レジスト層の直径は、496μmとすることができる。
【0016】
図1に示した露光工程では、円環連鎖形状の孔Nが生ずるような露光パターンで露光を行なうので、R1等の各レジスト層の外周に沿う露光線幅は接近間隔Dに対応して一定となり、この一定の露光線幅に応じて決定した露光エネルギーにより各レジスト層の外周に沿うすべての位置で均等に(過不足なく)露光することができる。レジスト層R1〜R4の中心を通る中心線の方向をX方向とし、このX方向に直交する方向をY方向とすると、R1等の各レジスト層としては、X方向及びY方向で直径が等しい真円状のレジスト層が得られる。
【0017】
(3)レジスト層R0〜R4に加熱リフロー処理を施してレジスト層R1〜R4にそれぞれ凸レンズ形状を付与する。このとき、レジスト層R1〜R4は、いずれも表面張力の働きにより頂部がレジスト層R0の上面レベルより若干高くなる。
【0018】
(4)レジスト層R0〜R4をマスクとし、CF4,CHF3等のガスを用いるドライエッチング処理によりレジスト層R1〜R4の凸レンズ形状を基板10の一方の主面に転写することによりレジスト層R1〜R4にそれぞれ対応する一次元配置の4つの凸レンズを基板10の一方の主面に有するマイクロレンズアレイを形成する。図4には、4つの凸レンズのうち3つの凸レンズL11〜L13を示す。このようにして得られる各凸レンズは、R1等の各レジスト層の真円状パターンに対応して真円状であり、X方向及びY方向で曲率半径が等しいと共に、サジタル方向及びメリジオナル方向で焦点距離が等しい。従って、光学特性が良好な一次元マイクロレンズアレイが得られる。
【0019】
図6は、二次元マイクロレンズアレイを製作する際に用いられるレジストパターンを示すものである。二次元マイクロレンズアレイは、図1〜5に関して前述した一次元マイクロレンズアレイの製法において、石英基板10のサイズやレジストパターンを変更するだけで簡単に製作することができる。
【0020】
基板10としては、例えば一辺の長さKが6mmの正方形状の石英基板を用いることができる。基板10の一方の主面には、図1に関して前述したと同様にしてポジレジスト層R10を形成する。そして、ポジレジスト層R10に露光・現像処理を施すことにより二次元配置(行列状配置)の16個のレジスト層R11〜R14、R21〜R24、R31〜R34、R41〜R44を形成する。レジスト層R11〜R44は、いずれも円形状のものである。
【0021】
レジスト層R11〜R14は、X方向に沿って接近間隔Dで接近配置され、レジスト層R21〜R24、R31〜R34、R41〜R44もそれぞれレジスト層R11〜R14と同様に接近配置されている。また、レジスト層R11〜R41は、X方向に直交するY方向に沿って接近間隔Dで接近配置され、レジスト層R12〜R42、R13〜R43、R14〜R44もそれぞれレジスト層R11〜R41と同様に接近配置されている。露光・現像処理において、レジスト層R11〜R44を接近間隔Dに等しい幅Wでそれぞれ円環状に取囲む円環連鎖形状の孔N’が生ずるような露光パターンで露光を行なった後、現像を行なうことによりレジスト層R11〜R44の平面形状をいずれも真円状とすることができる。一例として、D=W=10μmとし、R11等の各レジスト層の直径を990μmとすることができる。
【0022】
次に、レジスト層R10〜R44に加熱リフロー処理を施してレジスト層R11〜R44にそれぞれ凸レンズ形状を付与する。そして、レジスト層R11〜R44の凸レンズ形状をドライエッチング処理により基板10の一方の主面に転写することによりレジスト層R11〜R44にそれぞれ対応する二次元配置の16個の凸レンズを基板10の一方の主面に有するマイクロレンズアレイを形成する。このようにして得られる各凸レンズは、R11等の各レジスト層の真円状のパターンに対応して真円状であり、X方向及びY方向で曲率半径が等しいと共に、サジタル方向及びメリジオナル方向で焦点距離が等しい。従って、光学特性が良好な二次元マイクロレンズアレイが得られる。
【0023】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、ポジレジスト層に露光・現像処理を施して所定の接近間隔で接近配置された複数の円形状のレジスト層を形成する際に、複数のレジスト層を接近間隔に等しい幅でそれぞれ円環状に取囲む円環連鎖形状の孔が生ずるような露光パターンで露光を行なった後、現像を行なうことにより各レジスト層として真円状のレジスト層を得、各レジスト層に加熱リフロ−処理により凸レンズ形状を付与し、各レジスト層の凸レンズ形状をドライエッチング処理により基板表面に転写するようにしたので、基板表面には、真円状の凸レンズを形成することができる。従って、サジタル方向及びメリジオナル方向の焦点距離の差が大幅に低減され、良好な光学特性を有するマイクロレンズアレイを実現できる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施形態に係るマイクロレンズアレイの製法における露光工程を示す断面図である。
【図2】図1の工程に続く現像工程を示す断面図である。
【図3】図2の工程に続く加熱リフロー工程を示す断面図である。
【図4】図3の工程に続くエッチング工程を示す断面図である。
【図5】図2の工程におけるレジストパターンを示す平面図である。
【図6】二次元マイクロレンズアレイを製作する際に用いられるレジストパターンを示す平面図である。
【図7】従来のマイクロレンズアレイの製法におけるレジストパターンを示す平面図である。
【図8】図7のレジストパターンを用いて製作されるレンズを示す断面図である。
【符号の説明】
10:石英基板、12:露光マスク、R0〜R4,R10〜R44:ポジレジスト層、N,N’:円環連鎖形状の孔、L11〜L13:凸レンズ。
Claims (1)
- 透光性基板の一方の主面にポジレジスト層を形成する工程と、
前記ポジレジスト層に露光・現像処理を施して所定の接近間隔で接近配置された複数の円形状のレジスト層を形成する工程であって、前記複数のレジスト層を前記接近間隔に等しい幅でそれぞれ円環状に取囲む円環連鎖形状の孔が生ずるような露光パターンで露光を行なった後、現像を行なうものと、
前記複数のレジスト層に加熱リフロー処理により凸レンズ形状を付与する工程と、
前記複数のレジスト層の凸レンズ形状をドライエッチング処理により前記透光性基板の一方の主面に転写することにより前記複数のレジスト層にそれぞれ対応する円形状の凸レンズを前記透光基板の一方の主面に有するマイクロレンズアレイを形成する工程と
を含むマイクロレンズアレイの製法。
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