JPH04147101A - マイクロレンズアレイ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、光読取装置、光書込み装置等の集積光学装置
として用いられるマイクロレンズアレイ、及びその製造
方法に関する。

［従来の技術］ 従来、集積光学装置として用いられるマイクロレンズア
レイとしては、極めて微小な球レンズや凸レンズを一直
線上に配設してアレイ状にしたものや、セルフォックレ
ンズに代表される屈折率分布型レンズを千鳥状に配設し
てアレイ状にしたものがあった。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記のようなマイクロレンズア確に位置
合わせしながら並列させる必要があるためその製造が煩
雑であり、かつ、部材の単価も高いといった問題点があ
った。

本発明は、上述した問題点を解決するためになされたも
のであり、製造が容易で、かつ、安価に製造できるとい
ったマイクロレンズアレイ、及びその製造方法を提供す
ることを目的とする。

［課題を解決するための手段］ この目的を達成するために、本発明に係るマイクロレン
ズアレイの製造方法は、フォトリソグラフィー手法によ
り、平板上に、熱に溶融しやすいフォトレジストによる
柱形状を有した突起部を多数形成する工程と、全体を加
熱することによって前記突起部の表面の平滑化を行うと
同時に形状を略半球状に変化させた後に冷却して硬化さ
せ、マイクロレンズアレイのマザーを形成する工程と、
前記マザーを用いて型を形成する工程と、該型を用いて
透光性材料からなるマイクロレンズアレイを得る工程と
を有する。

［作用コ 上記の構成を有する本発明においては、フォトリソグラ
フィー手法により形成されたフォトレジストによる突起
部は、全体を一定時間加熱することによって半溶融状態
となり、材料の表面張力により突起部の表面は平滑化さ
れて表面粗さは０．０１μｍ以内になり、また、その形
状を略半球状に変化させる。この半球状の突起部が冷却
されることにより、マザーが形成される。このマザーを
用いて型を形成し、型を用いて透光性材料からなるマイ
クロレンズアレイを得る。フォトリソグラフィー手法よ
り柱形状の突起部の位置を正確に容易に決めることがで
き、従来のように個々のレンズを正確に位置合わせする
必要がない。

［実施例］ 以下、本発明を具体化した一実施例を図面を参照して説
明する。

第１図は、本発明に係るマイクロレンズアレイの製造方
法のうち、フォトリソグラフィー手法によりマザーを形
成するまでの工程を図中（１）〜（５）の順に示すもの
である。

第１図（１）ニレジスト塗布工程として、まず、シリコ
ンウェハまたはガラスからなる平板２１の片側の表面に
、スピンコード法によってフォトレジスト２２を層厚３
０μｍに塗布する。フォトレジストの材料としては、厚
膜ポジタイプフォトレジストを用いる。

第１図（２）：マスク露光工程として前記フォトレジス
ト２２の層にマスク２３を上乗せして、紫外光照射する
。本実施例のマスク２３の形状としては、直径５０μｍ
の円形遮光部が、８５μｍピッチで直線状に並列してい
るものが挙げられる。

第１図（３）：次に、現像工程として、上記フォトレジ
スト２２を現像剤に浸すと、光照射されたフォトレジス
ト２２が選択的に溶解され、平板が露出する。

第１図（４）：リンス工程として前記フォトレジスト２
２を純水で洗い流す。これによって平板２１上にフォト
レジスト２２の層から作られた略円柱状の形状を有した
突起部２６が形成される。突起部２６の表面粗さは１μ
ｍ以内である。したがって、このままでは光学素子とし
ては非常に粗い表面となる。

第１図（５）：ボストベーク工程として、前記平板２１
上の突起部２６を高温で一定時間過熱する。例えば、１
３５℃で３０分間加熱するものである。これによって突
起部は、熱による溶融のため、その表面張力によって表
面積を小さ（するように力が働くため、時間の経過とと
もに形状が変化し、ついには表面粗さ０．０１μｍ以内
で、かつその形状が略半球状となる。本工程を経た突起
部２６及び平板２］をまとめてマザー３０と称する。

第２図は本発明に係るマイクロレンズアレイの製造法の
うち、マザー３０から型であるスタンパ４０を形成する
までの工程を（１）〜（３）の順に示すものである。

第２図（１）：導電膜形成工程として、前記マザー３０
の表面にスパッタ法によりニッケル導電膜３１を膜厚０
．１μｍ程度で形成する。

第２図（２）：電鋳工程として、前記ニッケル導電膜３
１が形成されたマザー３０に対して、電鋳法により３０
０μｍ程度のニッケル層３２を形成する。

第２図（３）ニスタンパ形成工程として、前記ニッケル
層３２より平板２１を剥離する。その後、ニッケル層３
２に残留した突起部２６の材料をアセトン超音波洗浄に
より完全に除去する。これによって、マザー３０が完全
にニッケル層３２に反転転写された形となり、これを金
型３３に固定したものをもってスタンパ４０と称し、型
として用いる。スタンパ４０は、従って、半球状の窪み
を多数有し、その部位の表面粗さは、マザー３０と等し
く０．０１μｍ以下である。

第３図は本発明に係るマイクロレンズアレイの製造法の
うち、型であるスタンパ４０から注型法により最終的に
マイクロレンズアレイ５０を製造するまでの工程を（１
）、　（２）の順に示すものである。

まず、前記スタンパ４０の表面に、２００μｍ程度の微
小距離の空隙をもって、厚さ０．３ｍｍ程度の透明板４
１を面平行に位置させる。次いで、この空隙に紫外光硬
化樹脂４２を充填する。次いで、前記透明板４１を介し
て紫外光（ＵＶ）を照射し、紫外光硬化樹脂４２を完全
に硬化させる。次いで、スタンパ４０を前記透明板４１
及び紫外光硬化樹脂４２から剥離することによって、球
状の凸部４３を多数有したマイクロレンズアレイ５０を
得ることができる。

紫外光硬化樹脂４２としては、無色透明なアクリル系樹
脂を用いた。また、透明板４１としては、密着性を高め
るためにＵＶ−０Ｓアツシング処理したほうケイ酸ガラ
スやポリカーボネイト等の樹脂板が挙げられる。また、
上記注型工程は、紫外光硬化樹脂４２の嫌気性を考慮し
て窒素雰囲気下で行うことも必要である。

以上のプロセスを経て製造されたマイクロレンズアレイ
は、個々の球状の凸部４３において、その表面粗さが０
．０１１１ｍ以下と非常に滑らかであり、光はそこで散
乱を受けず理想的に屈折し、かつ、それが半球形状を有
していることから凸レンズとしても働（ものである。ま
た、個々の凸部４３の位置は、マスクの形状によって一
意に決まることから、微小レンズの正確な位置合わせ、
すなわち、従来のように個々側々の微小レンズを正確に
位置合わせしながら配列させなければならないといった
問題点もない。さらに、透明材料４１の厚さを調整する
ことで、ある光出射端からマイクロレンズアレイまでの
ギャップを、正確に決めることができる。また、マスク
２３の円形遮光部の径とフォトレジスト２２の塗布厚さ
と、ポストベーク工程における加熱温度及び時間によっ
て、略半球状の凸部４３の曲率を制御することができる
。例えば、上記の条件でマイクロレンズアレイの製造を
行ったとき、個々の凸部４３の表面の曲率半径は２５μ
ｍとなった・ なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではな
（、適宜変更を加えることが可能である。例えば、紫外
光硬化樹脂４２としては前記の材料に限らず、アクリル
ウレタン系樹脂、フッ素系樹脂等、自由に選んでよい。

また、上記の型であるスタンパ４０を用いて射出成形法
によって上記のマイクロレンズアレイを形成することも
可能である。また、フォトリソグラフィー手法により形
成される突起部は必ずしも略円柱形状に限らず、略四角
柱等の柱状であってもよい。この場合でも、加熱する温
度あるいは時間を大きく取ることで、略半球状の突起部
にすることが可能である。

［発明の効果］ 以上詳述したことから明らかなように、本発明によれば
、フォトリソグラフィー手法により、多数のレンズに相
当する突起を正確に容易に位置合わせしてマザーを形成
でき、このマザーを用いて型を取り、この型を用いてマ
イクロレンズアレイを得ることができるので、製造が容
易で、かつ、安価に構成できるといったマイクロレンズ
アレイを得ることができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図から第３図までは具体化した実施例を示すもので
、第１図（１）〜（５）はマザー形成工程を示す説明図
、第２図（１）、　（２）、　（３）はスタンパ型形成
工程を示す説明図、第３図（１）、　（２）は注型法に
よりスタンパ型からマイクロレンズアレイを形成する工
程を示す説明図である。 ２１・・・平板、２２・・・フォトレジスト、２６・・
・突起部、３０・・・マザー、 ４２・・・透光性材料、 ５０・・・マイクロレンズアレイ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）均質な透光性材料を用いて形成されるマイクロレ
   ンズアレイの製造方法において、フォトリソグラフィー
   手法により、平板上に、熱に溶融しやすいフォトレジス
   トによる柱形状を有した突起部を多数形成する工程と、 全体を加熱することによって前記突起部の表面の平滑化
   を行うと同時に形状を略半球状に変化させた後に冷却し
   て硬化させ、マイクロレンズアレイのマザーを形成する
   工程と、 前記マザーを用いて型を形成する工程と、 該型を用いて透光性材料からなるマイクロレンズアレイ
   を得る工程と を有することを特徴とするマイクロレンズアレイの製造
   方法。
2. （２）前記型を用いてマイクロレンズアレイを得る方法
   として、注型法または射出成形法を用いることを特徴と
   する請求項１に記載のマイクロレンズアレイの製造方法
   。
3. （３）請求項１または２のいずれかに記載の製造方法に
   よって製造されたことを特徴とするマイクロレンズアレ
   イ。