KR20070082853A - 마이크로 렌즈용 몰드의 제조방법 - Google Patents

마이크로 렌즈용 몰드의 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20070082853A
KR20070082853A KR1020070004858A KR20070004858A KR20070082853A KR 20070082853 A KR20070082853 A KR 20070082853A KR 1020070004858 A KR1020070004858 A KR 1020070004858A KR 20070004858 A KR20070004858 A KR 20070004858A KR 20070082853 A KR20070082853 A KR 20070082853A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
mask layer
mold
circular
silicon substrate
microlens
Prior art date
Application number
KR1020070004858A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100815221B1 (ko
Inventor
이리조 나니와
시게오 나카무라
마사토시 가나마루
Original Assignee
가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼 filed Critical 가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼
Publication of KR20070082853A publication Critical patent/KR20070082853A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100815221B1 publication Critical patent/KR100815221B1/ko

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C33/00Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor
    • B29C33/38Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor characterised by the material or the manufacturing process
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29DPRODUCING PARTICULAR ARTICLES FROM PLASTICS OR FROM SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE
    • B29D11/00Producing optical elements, e.g. lenses or prisms
    • B29D11/00009Production of simple or compound lenses
    • B29D11/00365Production of microlenses
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29DPRODUCING PARTICULAR ARTICLES FROM PLASTICS OR FROM SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE
    • B29D11/00Producing optical elements, e.g. lenses or prisms
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81BMICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B7/00Microstructural systems; Auxiliary parts of microstructural devices or systems
    • B81B7/04Networks or arrays of similar microstructural devices
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C33/00Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor
    • B29C33/38Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor characterised by the material or the manufacturing process
    • B29C33/3842Manufacturing moulds, e.g. shaping the mould surface by machining
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C33/00Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor
    • B29C33/56Coatings, e.g. enameled or galvanised; Releasing, lubricating or separating agents

Abstract

본 발명은 임의의 비구면을 가지는 표면이 평활한 마이크로 렌즈로서, 렌즈지름이 1 mm 이하이고, 두께가 0.5 mm 이상이라는 치수를 가지는 비구면 마이크로 렌즈를 제조하기 위한 몰드의 제조방법을 제공하는 것이다.
이를 위하여 본 발명에서는 단결정 실리콘 기판 위에, 2층의 마스크층을 형성하고, 제 1 마스크층을 사용하여 이방성 에칭 및 등방성 에칭을 행하여 원하는 마이크로 렌즈용 몰드보다 약간 지름이 작은 오목부를 형성한 후에, 제 2 마스크층을 사용하여 등방성 에칭을 행하여 그 오목부를 확대함으로써, 원하는 치수의 마이크로 렌즈용 몰드를 얻는다.

Description

마이크로 렌즈용 몰드의 제조방법{METHOD FOR PRODUCING FOR THE MICROLENS MOLD}
도 1은 본 발명의 마이크로 렌즈용 몰드의 제조방법에서의 제조공정의 흐름을 개략적으로 나타내는 도,
도 2는 본 발명의 다른 실시형태로서, 마이크로 렌즈용 몰드의 제조공정의 흐름을 개략적으로 나타내는 도,
도 3은 본 발명의 마이크로 렌즈용 몰드를 사용하여 마이크로 렌즈를 성형하는 공정을 개략적으로 나타내는 도,
도 4는 본 발명의 마이크로 렌즈용 몰드를 사용하여 마이크로 렌즈를 성형하는 공정을 개략적으로 나타내는 도면이다.
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 단결정 실리콘 기판 2 : 제 1 마스크층
3 : 제 2 마스크층 4 : 원형 개구부
5 : 구멍 6 : 렌즈의 오목형
7 : 실리콘을 에칭하는 가스 또는 액체에 부식되기 어려운 보호막
8 : 렌즈재에 대하여 박리성이 좋은 막
10 : 렌즈재 11 : 조합기구
12 : 정밀 위치맞춤기구
본 발명은, 마이크로 렌즈를 성형하기 위한 몰드를 제조하는 방법에 관한 것으로, 특히 렌즈지름 1 mm 이하의 미소한 비구면 마이크로 렌즈의 성형에 사용하는 몰드의 제조방법에 관한 것이다.
종래, 마이크로 렌즈용 몰드의 제조방법에 관한 공지기술로서는, 예를 들면 유리 평판 표면에 마스크층을 형성하고, 제작하는 렌즈 갯수와 같은 수의 원형의 미세한 개구부를, 제작하는 렌즈위치에 대응하여 상기 마스크층에 설치하고, 상기 개구부를 화학적으로 에칭함으로써 대략 반구면형상의 오목부를 형성한 후, 상기 마스크층을 모두 제거하고, 상기 오목부가 형성된 평판 표면에 다시 마스크층을 형성하고, 상기 오목부에 대응하는 위치에, 상기 오목부 개구 지름보다 큰 원형의 개구부를 상기 마스크층에 설치하고, 상기 개구부를 통하여 평판 표면을 더욱 에칭하여 상기 마스크층을 제거한 후, 평판 표면 전체를 에칭하여 제조한다는 방법이 알려져 있다(특허문헌 1 참조). 이에 의하여 표면이 평활한 복합 구면을 가지는 마이크로 렌즈용 몰드를 고정밀도로 제조할 수 있다. 또 마스크층을 형성하는 횟수를 늘리면, 더욱 많은 구면을 가지는 것이 가능해진다.
한편으로 비구면 마이크로 렌즈의 제조방법에 관한 공지기술로서는, 예를 들 면 SiO2 기판 위에 Nb2O5막을 스퍼터 증착하고, 이 Nb2O5막의 위에 포토 레지스트로 원통형상의 패턴을 형성하고, 포스트 베이크를 행하여 상기 원통형상의 패턴을 반구형상으로 변화시킨 후, 에칭가스의 혼합비를 조정하면서 플라즈마 에칭을 행함으로써 Nb2O5막에 렌즈형상을 전사한다는 방법이 알려져 있다(비특허문헌 1 참조).
[특허문헌 1]
일본국 특개평7-63904호 공보
[비특허문헌 1]
OplusE Vol.24, No7(2002년 7월) P719∼P723
최근에는 광디스크의 고기록밀도화, 광디스크장치의 소형화가 진행되는 중에서 렌즈 지름이 미소하고 또한 두께가 있는 비구면의 마이크로 렌즈의 제조가 기대되고 있다. 구체적으로는 렌즈지름이 1 mm 이하이고 두께가 0.5 mm 이상이라는 치수를 가지는 비구면 마이크로 렌즈가 실현되는 것이 바람직하다고 되어 있다.
그러나, 상기 특허문헌 1에 기재된 마이크로 렌즈용 몰드의 제조방법에서는, 렌즈 1개에 대하여 1개의 개구부를 설치하고, 그곳으로부터 등방적으로 에칭을 행하여 반구면형상의 오목부를 형성하고, 이 반구면형상의 오목부를 렌즈형으로 하는 제법이기 때문에, 구면 수차를 보정하는 데 우수한 비구면 렌즈의 몰드를 제조할 수 없다. 또 비특허문헌 1에 기재한 비구면 마이크로 렌즈의 제조방법에서는, 렌즈지름 300 mm에 대하여 두께가 50 mm 정도의 얇은 렌즈밖에 제조할 수 없다.
일반적으로, 마이크로 렌즈는 성형용 몰드를 사용하여 제조되는 것이나, 상 기한 바와 같은 마이크로 렌즈의 치수에 대응하는 몰드를 제조하는 기술은 현재확립되어 있지 않다.
따라서 본 발명의 목적은, 임의의 비구면을 가지는 표면이 평활한 마이크로 렌즈로서, 렌즈지름이 1 mm 이하이고, 두께가 0.3 mm 이상이라는 치수를 가지는 비구면 마이크로 렌즈를 제조하기 위한 몰드를 제조하는 방법을 제공하고자 하는 것이다.
상기 해결과제를 감안하여 예의연구의 결과, 본 발명자는 단결정 실리콘 기판 위에 2층의 마스크층을 형성하고, 제 1 마스크층을 사용하여 이방성 에칭 및 등방성 에칭을 행하여 원하는 마이크로 렌즈용 몰드보다 약간 지름이 작은 오목부를 형성한 후에, 제 2 마스크층을 사용하여 등방성 에칭을 행하여 그 오목부를 확대함으로써 원하는 치수의 마이크로 렌즈용 몰드가 얻어지는 것에 상도하였다.
즉, 본 발명은 임의의 비구면을 가지고, 또한 두께가 렌즈 구경의 절반보다 큰 마이크로 렌즈를 제조하기 위한 몰드의 제조방법으로서, 실리콘 기판 위에 상기 몰드의 오목부보다 지름이 작은 원형영역을 포위하는 형상의 하나의 마스크층을 형성하고, 또한 상기 원형영역 위에 지름이 다른 복수의 원형 개구부를 가지는 다른 마스크층을 형성하고, 상기 복수의 원형 개구부를 통하여, 상기 원형영역 내의 실리콘 기판에 대하여 이방성 드라이 에칭을 행함으로써, 상기 실리콘 기판에 각 원형 개구부의 지름을 따른 깊이의 복수의 구멍을 형성하고, 상기 복수의 원형 개구 부를 통하여, 상기 원형영역 내의 실리콘 기판에 대하여 등방성 에칭을 행함으로써 상기 복수의 구멍의 측벽을 제거하여 구멍끼리를 융합하고, 상기 다른 마스크층을 제거한 후에, 상기 하나의 마스크층의 상기 원형영역을 통하여 상기 구멍끼리가 융합하여 형성된 오목부에 대하여 등방성 에칭을 행함으로써, 상기 오목부를 확대시킴과 동시에 표면을 평활화한 후, 상기 하나의 마스크층을 제거하는 것을 포함하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은, 또 임의의 비구면을 가지고, 또한 두께가 렌즈 구경의 절반보다 큰 마이크로 렌즈를 제조하기 위한 몰드의 제조방법으로서, 실리콘 기판 위에 상기 몰드의 오목부보다 지름이 작은 원형영역을 포위하는 형상의 하나의 마스크층을 형성하고, 또한 상기 원형영역 위에 지름이 다른 복수의 원형 개구부를 가지는 다른 마스크층을 형성하여, 상기 복수의 원형 개구부를 통하여 상기 원형영역 내의 실리콘 기판에 대하여 이방성 드라이 에칭을 행함으로써, 상기 실리콘 기판에 각 원형 개구부의 지름을 따른 깊이의 복수의 구멍을 형성하고, 상기 다른 마스크층을 제거한 후에, 상기 하나의 마스크층의 상기 원형영역을 통하여 등방성 에칭을 행함으로써, 상기 복수의 구멍의 측벽을 제거하여 구멍끼리를 융합하여 오목부를 형성하고, 상기 오목부가 형성된 후, 상기 하나의 마스크층을 제거하는 것을 포함하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 마이크로 렌즈용 몰드의 제조방법에서는, 상기 하나의 마스크층을 제거한 후에, 상기 마이크로 렌즈용 몰드의 표면에 렌즈재에 대하여 박리성이 좋은 막을 형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 마이크로 렌즈용 몰드의 제조방법에서는, 상기 하나의 마스크층을 제거한 후에, 상기 마이크로 렌즈용 몰드의 표면에 몰드재인 실리콘을 에칭하는 가스 또는 액체에 부식되기 어려운 막을 형성하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 마이크로 렌즈용 몰드의 제조방법에 의하여 제조된 마이크로 렌즈용 몰드를 사용하여, 마이크로 렌즈를 성형하는 방법으로서, 상기 마이크로 렌즈용 몰드의 임의의 비구면을 가지는 표면의 형상을 렌즈재에 전사한 후, 상기 마이크로 렌즈용 몰드의 상기 표면과는 반대측 면에 대하여 에칭을 행하여 실리콘 기판을 제거하고, 다시 상기 표면에 형성된 막을 제거함으로써 마이크로 렌즈를 성형하는 방법이 제공된다.
이하, 첨부도면을 참조하면서 본 발명의 마이크로 렌즈용 몰드의 제조방법을 실시하기 위한 최선의 형태를 상세하게 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시형태로서, 마이크로 렌즈용 몰드의 제조공정의 흐름을 개략적으로 나타내는 도면이다.
먼저, 도 1(a)에 나타내는 바와 같이 단결정 실리콘 기판(1) 위에, 제 1 마스크층(2) 및 제 2 마스크층(3)으로 이루어지는 2층의 에칭용 마스크를 형성한다. 먼저 단결정 실리콘 기판(1) 위에, 알루미늄의 스퍼터 증착막으로 이루어지는 제 2 마스크층(3)을 형성하고, 다시 실리콘의 산화막으로 이루어지는 제 1 마스크층(2)을 형성한다. 여기서 제 2 마스크층(3)은, 실리콘 기판(1) 위의 몰드를 제조하려고 하고 있는 영역보다 지름이 작은 원형영역을 포위하도록 하여 형성한다. 제 1 마스크층(2)은, 이 원형영역 및 주위에 형성된 제 2 마스크층(3)의 위에 형성된다. 그후, 상기 원형영역의 위에 제 1 마스크층(2)이 형성된 영역에, 포토리소그래피에 의하여 렌즈 1개에 대하여 지름이 다른 복수의 원형 개구부를 가지는 레지스트 패턴을 형성하고, 이 레지스트 패턴을 사용하여 제 1 마스크층(2)의 에칭을 행하고, 렌즈 1개에 대하여 지름이 다른 복수의 원형 개구부(4)를 형성한다.
다음에, 도 1(b)에 나타내는 바와 같이, 단결정 실리콘 기판(1)의 마스크층이 형성된 면을 가공면으로 하고, 제 1 마스크층(2)에 형성된 원형 개구부(4)의 개구 패턴을 사용하여 이방성 드라이 에칭으로 실리콘 기판(1)에 복수의 구멍(5)을 형성한다. 이때 마이크로 로딩효과에 의하여 구멍의 깊이는 대응하는 마스크층의 원형 개구부의 지름이 클 수록 깊어지고, 장시간 에칭할 수록 원형 개구부의 지름의 크기에 의한 구멍의 깊이의 차는 커진다. 이 때문에 제 1 마스크층(2)에 형성하는 원형 개구부(4)는, 렌즈 중심부에 대응하는 장소일 수록 지름이 큰 치수를 가지도록 설계하고 있다. 이 마이크로 로딩효과는, 마스크층의 원형 개구부(4)의 지름이 어느 일정한 크기 이상이 되면 발생하지 않는다. 본 실시형태에서는 원형 개구부(4)의 지름은, 5 ㎛ 내지 40㎛로 하고 있다.
본 실시형태에서의 이방성 드라이 에칭의 조건은, 이하와 같다.
에칭가스(SF6)유량 : 120 sccm 측벽 보호막 형성가스(C4F8) 유량 : 80 sccm, 벤트 개구율 55%, 주플라즈마 전원 : 1000 W, 바이어스 110 W, 챔버 내 압력 : 1.7∼1.8 Pa, 에칭시간과 보호막 형성시간의 비 7 : 3.
이 이방성 드라이 에칭을, 렌즈 중심부에 대응하는 장소의 가장 깊은 구멍과 렌즈 바깥 가장자리부에 대응하는 장소의 가장 얕은 구멍과의 깊이의 차가 200㎛ 이상이 될 때까지 행하는 것이 바람직하다.
본 실시형태에서는, 제 1 마스크층에 실리콘의 산화막, 제 2 마스크층에 알루미늄을 사용하고 있으나, 제 1 마스크층에 알루미늄, 제 2 마스크층에 실리콘의 산화막 또는 실리콘의 질화막을 사용하여도 동일한 결과를 얻을 수 있다.
또, 본 실시형태에서는, 제 1 마스크층과 제 2 마스크층을 겹쳐 형성하고 있으나, 먼저 알루미늄으로 제 1 마스크층만을 형성하고, 이방성 드라이 에칭과 등방성 드라이 에칭을 행하여, 제 1 마스크층을 제거한 후에, 알루미늄으로 제 2 마스크층을 형성하고, 등방성 드라이 에칭을 행하는 것에 의해서도, 동일한 결과를 얻을 수 있다. 또 이때 제 2 마스크를 금으로 형성하여 등방성 웨트 에칭을 행하여도 동일한 결과를 얻을 수 있다.
다음에 도 1(c)에 나타내는 바와 같이 등방성 에칭을 행하여, 전공정이 이방성 드라이 에칭으로 실리콘 기판(1)에 형성한 깊이가 다른 복수의 구멍의 측벽을 제거하여 구멍끼리를 융합한다. 본 실시형태에서의 등방성 드라이 에칭의 조건은, 이하와 같다.
에칭가스(SF6) 유량 : 100 sccm, 벤트 개구율 55%, 주플라즈마 전원 : 900 W, 바이어스 20 W, 챔버 내 압력 : 1.7∼1.8 Pa.
본 공정은, 등방성 드라이 에칭으로 행하는 외에, 플루오르산, 질산, 아세트산의 혼합액 등에 의한 단결정 실리콘의 등방성 웨트 에칭으로 행하는 것도 가능하 다.
다음에, 도 1(d)에 나타내는 바와 같이 제 1 마스크층(2)을 제거하고, 몰드 표면을 평활화하기 위하여 스무딩처리를 행한다. 이 스무딩처리는, 예를 들면 등방성 드라이 에칭이나 등방성 웨트 에칭에 의하여 행할 수 있다.
다음에, 도 1(e)에 나타내는 바와 같이 등방성 에칭을 행하여 렌즈의 오목형(6)을 형성한다. 이 렌즈의 오목형(6)은, 도 1(d)의 공정에서 형성한 오목부보다 지름이 커져 있다.
다음에, 도 1(f)에 나타내는 바와 같이 제 2 마스크층(3)을 제거하고, 렌즈의 오목형(6)의 표면에 실리콘을 에칭하는 가스 또는 액체에 부식되기 어려운 보호막(7)을 형성한다. 보호막(7)은 예를 들면 알루미늄이나 산화 실리콘 등으로 형성할 수 있다.
다음에, 도 1(g)에 나타내는 바와 같이 렌즈의 오목형(6)의 표면에 렌즈재에 대하여 박리성이 좋은 막(8)을 형성한다. 예를 들면 렌즈재가 유리인 경우에는 막(8)을 카본으로 형성하면 좋다. 이것에 의하여 전사한 후에 마이크로 렌즈를 벗기는 것이 용이한 마이크로 렌즈용 몰드를 얻을 수 있다.
도 2는 본 발명의 다른 실시형태로서, 마이크로 렌즈용 몰드의 제조공정의 흐름을 개략적으로 나타내는 도면이다.
먼저, 도 2(a)에 나타내는 바와 같이 단결정 실리콘 기판(1) 위에, 제 1 마스크층(2) 및 제 2 마스크층(3)으로 이루어지는 2층의 에칭용 마스크를 형성한다. 구체적으로는 단결정 실리콘 기판(1) 위에, 알루미늄의 증착막으로 이루어지는 제 2 마스크층(3)을 형성하고, 다시 실리콘 산화막으로 이루어지는 제 1 마스크층(2)을 형성한다. 여기서, 제 2 마스크층(3)은 실리콘 기판(1) 위의 몰드를 제조하려고 하고 있는 원형영역 위에 지름이 다른 복수의 원형 개구부를 가지도록형성한다. 제 1 마스크층(2)에는 이 원형영역 내의 바깥 둘레부에 존재하는 복수의 원형 개구부를 덮도록 제 2 마스크층(3)의 위에 형성된다.
다음에 도 2(b)에 나타내는 바와 같이 단결정 실리콘 기판(1)의 마스크층이 형성된 면을 가공면으로 하여, 제 2 마스크층(3)에 형성된 원형 개구부 중, 제 1 마스크층(2)에 덮여져 있지 않은 복수의 원형 개구부(4)를 통하여 이방성 드라이 에칭으로 각 원형 개구부(4)의 지름에 따른 깊이의 복수의 구멍(5)을 실리콘 기판(1)에 형성한다. 본 실시형태에서는 원형 개구부(4)의 지름은 5 ㎛ 내지 40㎛로 하고 있다. 본 실시형태에서의 이방성 드라이 에칭의 조건은, 상기한 실시형태와 동일하다.
다음에, 도 2(c)에 나타내는 바와 같이 제 1 마스크층(2)을 제거하고, 제 2 마스크층(3)의 모든 원형 개구부를 개방하여, 이들 원형 개구부와 앞서 형성한 복수의 구멍(5)을 통하여 이방성 드라이 에칭에 의하여 렌즈형 중심부와 바깥 둘레부의 구멍 깊이의 차가 커진다. 제 1 마스크층(2)은, 이 원형영역 내의 바깥 둘레부에 존재하는 복수의 원형 개구부를 덮도록 제 2 마스크층(3)의 위에 형성된다.
다음에, 도 2(d)에 나타내는 바와 같이 등방성 에칭을 행하고, 상기 공정의 이방성 드라이 에칭으로 실리콘 기판(1)에 형성한 깊이가 다른 복수의 구멍의 측벽을 제거하여 구멍끼리를 융합한다. 본 실시형태에서의 등방성 드라이 에칭의 조건 은, 상기한 실시형태와 동일하다.
다음에 도 2(e)에 나타내는 바와 같이, 제 2 마스크층(3)을 제거하고, 몰드 표면을 평활화하기 위하여 스무딩처리를 행한다.
다음에 도 2(f)에 나타내는 바와 같이, 렌즈 오목형(6)의 표면에 몰드를 경화시키는 보호막(7)을 형성한다. 보호막은 예를 들면 산화 실리콘 등으로 형성한다.
다음에 도 2(g)에 나타내는 바와 같이, 렌즈 오목형(6)의 표면에 렌즈재에 대하여 박리성이 좋은 막(8)을 형성한다. 예를 들면 렌즈재가 유리인 경우에는 막(8)을 카본계의 재질로 형성하면 좋다.
이와 같이 하여 제조된 마이크로 렌즈용 몰드를 사용하여, 다음 순서에서 마이크로 렌즈를 성형할 수 있다. 도 3(a)에 나타내는 바와 같이, 실리콘 기판(1)에 형성한 마이크로 렌즈용 몰드에 렌즈재(10)를 전사한 후에, 도 3(b)에 나타내는 바와 같이 실리콘 기판(1)을 몰드 뒷면에서 에칭하고, 계속해서 도 3 (c)에 나타내는 바와 같이 보호막(7)을 제거함으로써, 마이크로 렌즈를 마이크로 렌즈용 몰드로부터 박리하지 않고 렌즈 표면을 노출시킬 수 있다. 이에 의하여 렌즈 표면을 상처를 입히는 일 없이 마이크로 렌즈의 성형을 행하는 것이 가능해진다.
또, 이와 같이 하여 제조된 마이크로 렌즈용 몰드를 사용하여, 다음 순서에서 마이크로 렌즈를 성형할 수 있다. 도 4에 나타내는 바와 같이 실리콘 기판으로 형성한 2매의 몰드로 렌즈재(10)를 끼운다. 이때 조합기구(11)와 정밀 위치 맞춤 기구(12)를 사용하여, 양면의 렌즈 중심축이 맞도록 가열하면서 프레스한다. 정밀 위치맞춤기구(12)는, 렌즈형을 형성할 때에 실리콘 기판에 에칭으로 형성할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태에서는 제 2 마스크층(3)에 형성하는 원형 개구부(4)의 지름과 그것들의 배치, 제 2 마스크층(3)에 의하여 포위하는 원형영역의 지름, 각 에칭공정의 시간을 적절하게 설계함으로써, 임의의 비구면을 가지고, 또한 원하는 두께의 마이크로 렌즈를 성형하기 위한 몰드를 형성할 수 있다. 구체적으로는 렌즈 지름이 1 mm 이하이고, 두께가 0.3 mm 이상이라는 치수를 가지는 비구면 마이크로 렌즈를 성형하기 위한 몰드를 제조할 수 있다. 또 상기 스무딩처리에 의하여 표면이 평활한 마이크로 렌즈용 몰드를 얻을 수 있다.
이상, 본 발명의 마이크로 렌즈용 몰드의 제조방법에 대하여, 구체적인 실시형태를 나타내고 설명하였으나, 본 발명은 이들에 한정되는 것이 아니다. 당업자이면 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위 내에서, 상기 각 실시형태 또는 다른 실시형태에 관한 발명의 구성 및 기능에 여러가지 변경·개량을 가하는 것이 가능하다.
이상, 설명한 바와 같이 본 발명의 마이크로 렌즈용 몰드의 제조방법에 의하면, 종래 실현 불가능하였던 임의의 비구면을 가지는 표면이 평활한 마이크로 렌즈로서, 렌즈지름이 1 mm 이하이고, 두께가 0.3 mm 이상이라는 치수를 가지는 비구면 마이크로 렌즈를 제조하는 것이 가능하게 된다.

Claims (6)

  1. 임의의 비구면을 가지고, 또한 두께가 렌즈 구경의 절반보다 큰 마이크로 렌즈를 제조하기 위한 몰드의 제조방법에 있어서,
    실리콘 기판 위에 상기 몰드의 오목부보다 지름이 작은 원형영역을 포위하는 형상의 하나의 마스크층을 형성하고, 또한 상기 원형영역 위에 지름이 다른 복수의 원형 개구부를 가지는 다른 마스크층을 형성하고,
    상기 복수의 원형 개구부를 통하여, 상기 원형영역 내의 실리콘 기판에 대하여 이방성 드라이 에칭을 행함으로써, 상기 실리콘 기판에 각 원형 개구부의 지름을 따른 깊이의 복수의 구멍을 형성하고,
    상기 복수의 원형 개구부를 통하여, 상기 원형영역 내의 실리콘 기판에 대하여 등방성 에칭을 행함으로써, 상기 복수의 구멍의 측벽을 제거하여 구멍끼리를 융합하고,
    상기 다른 마스크층을 제거한 후에, 상기 하나의 마스크층의 상기 원형영역을 통하여, 상기 구멍끼리가 융합하여 형성된 오목부에 대하여 등방성 에칭을 행함으로써, 상기 오목부를 확대시킴과 동시에 표면을 평활화한 후, 상기 하나의 마스크층을 제거하는 것을 포함하는 방법.
  2. 임의의 비구면을 가지고, 또한 두께가 렌즈구경의 절반보다 큰 마이크로 렌즈를 제조하기 위한 몰드의 제조방법에 있어서,
    실리콘 기판 위에 상기 몰드의 오목부보다 지름이 작은 원형영역을 포위하는 형상의 하나의 마스크층을 형성하고, 다시 상기 원형영역 위에 지름이 다른 복수의 원형 개구부를 가지는 다른 마스크층을 형성하고,
    상기 복수의 원형 개구부를 통하여, 상기 원형영역 내의 실리콘 기판에 대하여 이방성 드라이 에칭을 행함으로써, 상기 실리콘 기판에 각 원형 개구부의 지름을 따른 깊이의 복수의 구멍을 형성하고,
    상기 다른 마스크층을 제거한 후에, 상기 하나의 마스크층의 상기 원형영역을 통하여 등방성 에칭을 행함으로써, 상기 복수의 구멍의 측벽을 제거하여 구멍끼리를 융합하여 오목부를 형성하고,
    상기 오목부가 형성된 후, 상기 하나의 마스크층을 제거하는 것을 포함하는 방법.
  3. 임의의 비구면을 가지고, 또한 두께가 렌즈 구경의 절반보다 큰 마이크로 렌즈를 제조하기 위한 몰드의 제조방법에 있어서,
    실리콘 기판 위에 상기 몰드의 오목부에 대응하는 원형영역 위에 지름이 다른 복수의 원형 개구부를 가지는 하나의 마스크층을 형성하고, 또한 상기 원형영역 내의 바깥 둘레부에 존재하는 복수의 원형 개구부를 덮는 다른 마스크층을 형성하고,
    상기 복수의 원형 개구부 중, 상기 다른 마스크층에 덮여져 있지 않은 복수의 원형 개구부를 통하여, 상기 원형영역 내의 실리콘 기판에 대하여 이방성 드라 이 에칭을 행함으로써, 상기 실리콘 기판에 각 원형 개구부의 지름을 따른 깊이의 복수의 구멍을 형성하고,
    상기 다른 마스크층을 제거한 후에, 상기 원형영역 내의 모든 원형 개구부를 통하여, 또한 상기 원형영역 내의 실리콘 기판에 대하여 이방성 드라이 에칭을 행함으로써, 상기 실리콘 기판에 깊이가 다른 복수의 구멍을 형성하고,
    상기 복수의 원형 개구부를 통하여, 상기 원형영역 내의 실리콘 기판에 대하여 등방성 에칭을 행함으로써, 상기 복수의 구멍의 측벽을 제거하여 구멍끼리를 융합하고,
    상기 하나의 마스크층을 제거한 후에, 등방성 에칭에 의하여 상기 융합한 구멍의 표면을 평활화하는 것을 포함하는 방법.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하나의 마스크층을 제거한 후에, 상기 마이크로 렌즈용 몰드의 표면에 렌즈재에 대하여 박리성이 좋은 막을 형성하는 것을 특징으로 하는 마이크로 렌즈용 몰드의 제조방법.
  5. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하나의 마스크층을 제거한 후에, 상기 마이크로 렌즈용 몰드의 표면에 몰드재인 실리콘을 에칭하는 가스 또는 액체에 부식되기 어려운 막을 형성하는 것을 특징으로 하는 마이크로 렌즈용 몰드의 제조방법.
  6. 제 5항에 기재된 마이크로 렌즈용 몰드의 제조방법에 의하여 제조된 마이크로 렌즈용 몰드를 사용하여, 마이크로 렌즈를 성형하는 방법에 있어서,
    상기 마이크로 렌즈용 몰드의 임의의 비구면을 가지는 표면의 형상을 렌즈재에 전사한 후, 상기 마이크로 렌즈용 몰드의 상기 표면과는 반대측 면에 대하여 에칭을 행하여 실리콘 기판을 제거하고, 다시 상기 표면에 형성된 막을 제거함으로써 마이크로 렌즈를 성형하는 방법.
KR1020070004858A 2006-02-17 2007-01-16 마이크로 렌즈용 몰드의 제조방법 KR100815221B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2006-00041346 2006-02-17
JP2006041346A JP2007219303A (ja) 2006-02-17 2006-02-17 マイクロレンズ用型の製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20070082853A true KR20070082853A (ko) 2007-08-22
KR100815221B1 KR100815221B1 (ko) 2008-03-19

Family

ID=38427374

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020070004858A KR100815221B1 (ko) 2006-02-17 2007-01-16 마이크로 렌즈용 몰드의 제조방법

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20070194472A1 (ko)
JP (1) JP2007219303A (ko)
KR (1) KR100815221B1 (ko)
CN (1) CN101025445A (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130128340A (ko) * 2012-05-16 2013-11-26 신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤 몰드 제작용 블랭크 및 몰드의 제조 방법

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101545993B (zh) * 2008-03-26 2012-04-18 江苏宜清光电科技有限公司 复眼透镜模具及其制造工艺
EP2226689A1 (fr) * 2009-03-02 2010-09-08 Montres Breguet SA Pont ou platine pour un mouvement d'horlogerie
CN101885577A (zh) * 2009-05-14 2010-11-17 鸿富锦精密工业(深圳)有限公司 压印成型微小凹透镜阵列的模仁、模压装置及方法
KR101711646B1 (ko) * 2009-12-11 2017-03-03 엘지디스플레이 주식회사 임프린트용 몰드의 제조방법 및 임프린트용 몰드를 이용한 패턴 형성방법
KR101255726B1 (ko) 2012-03-14 2013-04-17 한국기계연구원 전사를 이용한 나노/마이크로 렌즈몰드 및 렌즈 제작방법
CN102621604A (zh) * 2012-04-13 2012-08-01 中国科学院光电技术研究所 亚微米尺度球面或者柱面微透镜阵列的制备方法
CN102662305B (zh) * 2012-05-28 2013-09-25 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 微透镜模具结构及其制作方法
KR101387694B1 (ko) 2013-03-29 2014-04-21 우리로광통신주식회사 평면 광도파로 소자의 반사면 형성 방법
US20150175467A1 (en) * 2013-12-23 2015-06-25 Infineon Technologies Austria Ag Mold, method for producing a mold, and method for forming a mold article
FI127168B (en) 2014-05-20 2017-12-29 Murata Manufacturing Co Process for preparing a MEMS structure and using the method
CN104117832B (zh) * 2014-07-15 2016-08-24 厦门理工学院 一种半球透镜模具的制作方法
CN107818918B (zh) * 2017-09-18 2019-11-05 杭州电子科技大学 一种深硅刻蚀制作高精度通孔的方法
CN114355489B (zh) * 2022-01-13 2023-05-16 西华大学 一种基于dmd数字光刻的曲面复眼透镜及其制备方法
CN117572547A (zh) * 2023-12-05 2024-02-20 苏州苏纳光电有限公司 槽中微透镜结构的制备方法及槽中微透镜结构

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05150103A (ja) * 1991-11-29 1993-06-18 Asahi Glass Co Ltd 非球面マイクロレンズアレイの製造方法
JPH11326603A (ja) * 1998-05-19 1999-11-26 Seiko Epson Corp マイクロレンズアレイ及びその製造方法並びに表示装置
JP2004099394A (ja) 2002-09-11 2004-04-02 Toshiba Mach Co Ltd マイクロレンズアレイ用金型の製作方法
KR100492533B1 (ko) * 2002-10-31 2005-06-02 엘지전자 주식회사 이방성 식각을 이용한 다단계 구조물 제조방법 및 다단계구조물
JP4285373B2 (ja) * 2004-09-01 2009-06-24 セイコーエプソン株式会社 マイクロレンズの製造方法、マイクロレンズ及びマイクロレンズアレイ、並びに電気光学装置及び電子機器
US7029944B1 (en) * 2004-09-30 2006-04-18 Sharp Laboratories Of America, Inc. Methods of forming a microlens array over a substrate employing a CMP stop
JP4345729B2 (ja) * 2005-08-31 2009-10-14 セイコーエプソン株式会社 マイクロレンズ基板、液晶パネルおよび投射型表示装置
KR100643684B1 (ko) * 2005-11-04 2006-11-10 한국과학기술원 폴리머 또는 레지스트 패턴 및 이를 이용한 금속 박막패턴, 금속 패턴, 플라스틱 몰드 및 이들의 형성방법
JP2007133153A (ja) * 2005-11-10 2007-05-31 Hitachi Ltd マイクロレンズ用型の製造方法
US7352511B2 (en) * 2006-04-24 2008-04-01 Micron Technology, Inc. Micro-lenses for imagers

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130128340A (ko) * 2012-05-16 2013-11-26 신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤 몰드 제작용 블랭크 및 몰드의 제조 방법

Also Published As

Publication number Publication date
US20070194472A1 (en) 2007-08-23
CN101025445A (zh) 2007-08-29
JP2007219303A (ja) 2007-08-30
KR100815221B1 (ko) 2008-03-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100815221B1 (ko) 마이크로 렌즈용 몰드의 제조방법
KR100895367B1 (ko) 마이크로 렌즈용 형의 제조 방법
US7691696B2 (en) Hemi-spherical structure and method for fabricating the same
US7843649B2 (en) Microlens, method of manufacturing microlens, and photomask used for manufacturing method
KR20130130681A (ko) 만곡된 압전막을 갖는 장치의 형성
US8158048B2 (en) Mold for fine pattern transfer and method for forming resin pattern using same
JP2007219303A5 (ko)
JP2007133153A5 (ko)
JP2011165855A (ja) パターン形成方法
TWI293374B (en) Micro-lens and micro-lens fabrication method
CN112034540A (zh) 微凸透镜阵列结构的加工方法
JPH0990104A (ja) 光学部品およびその製造方法
JP4899638B2 (ja) モールドの製造方法
JP2004099394A (ja) マイクロレンズアレイ用金型の製作方法
JP2021532407A (ja) 少なくとも1つの湾曲したパターンを有する構造体を製造するための方法
JPH081810A (ja) 等方性エッチングにより形成する微小レンズ
JP2010044229A (ja) マイクロレンズアレイシート用成形型の製造方法
JP6794308B2 (ja) マイクロレンズアレイ製造用金型の作製方法
EP2133307A2 (en) Manufacturing method of a three-dimensional microstructure
JP4108722B2 (ja) 光学素子および光学素子製造方法
JP2006337956A (ja) マイクロレンズアレイの製造方法
US20210223441A1 (en) Micro-lens structure and manufacturing method therefor
JP4029128B2 (ja) マイクロレンズの製造方法
KR20200095215A (ko) 저곡률 폴리머 렌즈 어레이 제조 방법
KR100507542B1 (ko) 마이크로 렌즈주형 제조방법 및, 이에 의해 제조되어진마이크로 렌즈주형

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee