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JP2006126243A - Exposure mask, microlens array and manufacturing method therefor - Google Patents

Exposure mask, microlens array and manufacturing method therefor Download PDF

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JP2006126243A
JP2006126243A JP2004310573A JP2004310573A JP2006126243A JP 2006126243 A JP2006126243 A JP 2006126243A JP 2004310573 A JP2004310573 A JP 2004310573A JP 2004310573 A JP2004310573 A JP 2004310573A JP 2006126243 A JP2006126243 A JP 2006126243A
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JP
Japan
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light
exposure mask
microlens
photoresist
opening
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Withdrawn
Application number
JP2004310573A
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Inventor
Isao Tsuruma
功 鶴間
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Fujifilm Holdings Corp
Original Assignee
Fuji Photo Film Co Ltd
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  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain an exposure mask for patterning a light-shielding film, the exposure mask which can be easily aligned to a microlens of a microlens array or to an exposure mask for lens patterning to form the microlens. <P>SOLUTION: The exposure mask 15 for patterning a light-shielding film is used to irradiate a photoresist for forming a light-shielding film which is layered on the substrate surface for a microlens array, having microlenses 10b of a prescribed size fabricated in a plurality of arrays on a transparent substrate 10, with a light in each portion where the microlens 10b is present through an opening 15c basically being smaller than the lens 10b. At least two openings 15d of the openings are formed, in such a form that when the exposure mask 15 is superposed on the transparent substrate 10 with each center of the opening 15d and the microlens 10b coinciding with each other, at least a part of the edge 10d of the microlens is visible through the opening 15d. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、マイクロレンズが複数アレイ状に形成されてなるマイクロレンズアレイに遮光膜を形成するための露光マスク、およびそれを用いた露光方法に関するものである。   The present invention relates to an exposure mask for forming a light-shielding film on a microlens array in which a plurality of microlenses are formed in an array, and an exposure method using the exposure mask.

また本発明は、上述のような露光方法によって形成されるマイクロレンズアレイに関するものである。   The present invention also relates to a microlens array formed by the exposure method as described above.

従来、例えば特許文献1に示されるように、凸形状を有する直径数百μm以下程度のマイクロレンズが複数、透明基板上にアレイ状に形成されてなるマイクロレンズアレイが公知となっている。この種のマイクロレンズアレイは、液晶表示装置や固体撮像装置、光通信システム、光ディスク用ピックアップ等を構成する光学部品として、近年幅広い分野で利用されてきている。このマイクロレンズアレイは、マイクロレンズのサイズが微小であることから、半導体微細加工技術を応用して作製されることが一般的となっている。   2. Description of the Related Art Conventionally, as shown in Patent Document 1, for example, a microlens array in which a plurality of convex microlenses having a diameter of about several hundred μm or less are formed in an array on a transparent substrate is known. In recent years, this type of microlens array has been used in a wide range of fields as an optical component constituting a liquid crystal display device, a solid-state imaging device, an optical communication system, an optical disk pickup, and the like. This microlens array is generally manufactured by applying a semiconductor microfabrication technique because the size of the microlens is very small.

具体的にその作製方法としては、例えば上記特許文献1にも示されるように、透明基板上にフォトリソグラフィによりレジストパターンを形成した後、レジストが軟化する温度以上に加熱することで表面張力により凸曲面形状を形成し、更にドライエッチングにより凸曲面形状を基板に転写することでマイクロレンズとする方法が知られている。   Specifically, as shown in Patent Document 1, for example, a resist pattern is formed on a transparent substrate by photolithography, and then heated to a temperature higher than the temperature at which the resist softens, thereby causing convexity due to surface tension. A method is known in which a curved surface shape is formed and a convex curved surface shape is transferred to a substrate by dry etching to form a microlens.

このマイクロレンズアレイにおいては、平坦な基板表面とレンズ曲面形成部分とが存在することから、平坦面を透過する透過光や、アレイ状にレンズを配置した場合に他のレンズから入って来る迷光など、光学性能を低下させる要因が存在する。   In this microlens array, there is a flat substrate surface and a lens curved surface forming part, so transmitted light that passes through the flat surface, stray light that enters from other lenses when the lenses are arranged in an array, etc. There are factors that degrade optical performance.

従来、このような迷光をカットするために、透明基板のマイクロレンズ形成部分以外の領域に、あるいはその領域にマイクロレンズの周縁近傍部分を加えた領域に遮光膜を設けることが考えられており、そのような遮光膜を持つマイクロレンズアレイの作製方法も種々提案されている。例えば特許文献2には、フォトリソグラフィにより遮光膜を形成した上に樹脂を加熱溶融してマイクロレンズを形成する方法が、また特許文献3には、マイクロレンズの表面にフォトリソグラフィにより遮光膜をパターニングする方法が、さらに特許文献4には、レンズ形成部以外をメッキすることで遮光膜を形成する方法が開示されている。
特開平6−194502号公報 特開平7−174902号公報 特開平8−313706号公報 特開平10−160905号公報
Conventionally, in order to cut such stray light, it has been considered to provide a light-shielding film in a region other than the microlens forming portion of the transparent substrate, or in a region in which the peripheral portion of the microlens is added to the region. Various methods for producing such a microlens array having a light shielding film have also been proposed. For example, Patent Document 2 discloses a method of forming a microlens by heating and melting a resin after forming a light-shielding film by photolithography, and Patent Document 3 patterns the light-shielding film by photolithography on the surface of the microlens. Further, Patent Document 4 discloses a method of forming a light shielding film by plating other than the lens forming portion.
JP-A-6-194502 JP-A-7-174902 JP-A-8-313706 Japanese Patent Laid-Open No. 10-160905

ところで、上記のようにフォトリソグラフィを適用して遮光膜を作製する場合は、より詳しく説明すると、透明基板に形成されたマイクロレンズの上に金属膜、ポジ型フォトレジストをこの順に積層し、その上に開口を有する金属製露光マスクを配し、その露光マスク越しにフォトレジストを露光し、次にフォトレジストを現像して上記開口から覗いていた部分のフォトレジストを除去し、次にこのフォトレジスト越しにエッチングを行って金属膜の上記開口に対応する部分を除去して該金属膜を遮光膜とする、という工程が多く適用される。   By the way, when producing a light shielding film by applying photolithography as described above, in more detail, a metal film and a positive photoresist are laminated in this order on a microlens formed on a transparent substrate. A metal exposure mask having an opening is arranged on the top, the photoresist is exposed through the exposure mask, the photoresist is then developed to remove the portion of the photoresist that has been viewed through the opening, and then the photo Many processes are used in which etching is performed through a resist to remove a portion corresponding to the opening of the metal film and to use the metal film as a light-shielding film.

その場合、マイクロレンズよりも、その上に配される露光マスクの開口が小さい場合には、つまり遮光膜をマイクロレンズの周縁近傍領域も覆う形状とする場合は、露光マスクの位置合わせ(アライメント)の対象となるマイクロレンズが露光マスクの陰になるため、この露光マスクをその開口の中心がマイクロレンズの中心と一致するように両者を正確に位置合わせすることが難いという問題が認められる。図6は、上述の状態を示すものである。図中100で示すのがマイクロレンズ、101がその周縁、102で示すのが露光マスク、103がその開口である。   In that case, when the opening of the exposure mask disposed on the microlens is smaller than that of the microlens, that is, when the light shielding film has a shape covering the peripheral area of the microlens, alignment of the exposure mask is performed. Since the target microlens is behind the exposure mask, it is difficult to accurately align the exposure mask so that the center of the opening coincides with the center of the microlens. FIG. 6 shows the above-described state. In the figure, reference numeral 100 denotes a microlens, 101 denotes a peripheral edge thereof, 102 denotes an exposure mask, and 103 denotes an opening thereof.

また上述とは反対に、透明基板の上に遮光膜、マイクロレンズをこの順に形成する場合は、透明基板の上に、アレイ状に配列した開口を有する遮光膜を形成し、この遮光膜の上にポジ型のフォトレジストを塗布し、その上に、マイクロレンズ形状に対応した、上記露光マスクの開口よりも大きい遮光部を有するレンズパターニング用露光マスクを配置し、このレンズパターニング用露光マスクを介して上記フォトレジストに露光光を照射した後、このフォトレジストを現像処理して上記レンズパターニング用露光マスクの遮光部に覆われていた部分のみフォトレジストを残し、この残ったフォトレジストを軟化させてマイクロレンズの形状に対応した形状を有する樹脂パターンを形成し、次いでこの樹脂パターン側から透明基板をドライエッチングすることにより、該樹脂パターンの形状を透明基板に転写してアレイ状に配列したマイクロレンズを形成する、という工程が多く適用される。   Contrary to the above, when the light shielding film and the microlens are formed in this order on the transparent substrate, a light shielding film having openings arranged in an array is formed on the transparent substrate. A positive type photoresist is applied to the lens, and a lens patterning exposure mask having a light-shielding portion larger than the opening of the exposure mask corresponding to the microlens shape is disposed thereon, and the lens patterning exposure mask is interposed therebetween. After irradiating the photoresist with exposure light, the photoresist is developed to leave the photoresist only in the portion covered by the light-shielding portion of the lens patterning exposure mask, and the remaining photoresist is softened. A resin pattern having a shape corresponding to the shape of the microlens is formed, and then the transparent substrate is dry-etched from the resin pattern side. By ring, to form a micro lens arranged in an array shape is transferred to the transparent substrate of the resin patterns, processes are often applied as.

その場合も、遮光膜パターニング用露光マスクの開口が、形成しようとするマイクロレンズより小さいときには、この開口とほぼ同じ大きさに形成された遮光膜の開口がレンズパターニング用露光マスクの遮光部(その大きさは、形成しようとするマイクロレンズとほぼ等しい)に隠されてしまうので、このレンズパターニング用露光マスクをその遮光部の中心が遮光膜の開口中心と一致するように両者を正確に位置合わせすることが難いという問題が認められる。図7は、上述の状態を示すものである。図中200で示すのが遮光膜、201がその開口、202で示すのがレンズパターニング用露光マスクを構成する透明部材(遮光膜200はこの透明部材を通して見える)、203がそこにアレイ状に保持された遮光部である。   Also in this case, when the opening of the exposure mask for patterning the light-shielding film is smaller than the microlens to be formed, the opening of the light-shielding film formed to be approximately the same size as this opening is the light shielding portion of the exposure mask for lens patterning (that The lens pattern exposure mask is precisely aligned so that the center of the light-shielding part coincides with the center of the opening of the light-shielding film. The problem is difficult to do. FIG. 7 shows the above-described state. In the figure, 200 indicates a light-shielding film, 201 indicates an opening thereof, 202 indicates a transparent member constituting the exposure mask for lens patterning (the light-shielding film 200 can be seen through this transparent member), and 203 is held in an array. It is the light-shielding part.

このため、位置合わせが必要な2つの部材に別途アライメントマークを形成し、それを基準に位置合わせする手法が一般に採用されているが、通常のフォトマスク作製ではアライメントマークはマイクロレンズや遮光膜等の光学要素を作製するためのデータとは別のデータとして形成されるため、光学要素とアライメントマークの描画時に、描画装置のステージ精度に起因するパターン配列誤差が生じてしまうという問題がある。また、アライメントマークは実際に使用するマイクロレンズアレイ領域以外の離れた位置に形成されるが、熱工程や遮光膜を形成したことによる基板の収縮や反りにより、実際のレンズパターンとズレが生じてしまう場合もある。   For this reason, a method is generally employed in which alignment marks are separately formed on two members that require alignment, and alignment is performed based on the alignment marks. However, in normal photomask fabrication, alignment marks are microlenses, light-shielding films, and the like. Since the optical element is formed as data different from the data for producing the optical element, there is a problem that a pattern arrangement error due to the stage accuracy of the drawing apparatus occurs when drawing the optical element and the alignment mark. In addition, the alignment mark is formed at a position apart from the microlens array area that is actually used, but due to the shrinkage and warpage of the substrate due to the thermal process and the formation of the light-shielding film, there is a deviation from the actual lens pattern. Sometimes it ends up.

さらには、前記特許文献4に示されるように、セルフアライメントによる遮光膜形成方法も提案されているが、そのような方法においては、工程が複雑になるといった問題や、レンズ形状に開口形状が依存してしまい、ビーム成形の自由度が小さくなるなどの問題が認められる。   Furthermore, as shown in Patent Document 4, a method for forming a light-shielding film by self-alignment has also been proposed. However, in such a method, the process is complicated, and the aperture shape depends on the lens shape. Therefore, problems such as a reduction in the degree of freedom of beam shaping are recognized.

本発明は上記の事情に鑑みて、マイクロレンズアレイのマイクロレンズや、あるいはそれを形成するためのレンズパターニング用露光マスクの遮光部との位置合わせを簡単に行うことができる、遮光膜パターニング用露光マスクを提供することを目的とする。   In view of the above circumstances, the present invention provides a light-shielding film patterning exposure that can be easily aligned with a microlens of a microlens array or a light-shielding portion of a lens patterning exposure mask for forming the microlens array. The object is to provide a mask.

また本発明は、そのような露光マスクを用いて、マイクロレンズと遮光マスクの開口部とが正確に位置合わせされたマイクロレンズアレイを作製することができる方法を提供することを目的とする。   Another object of the present invention is to provide a method capable of producing a microlens array in which the microlens and the opening of the light shielding mask are accurately aligned using such an exposure mask.

本発明による第1の露光マスクは、基板上に形成されたマイクロレンズの上に遮光膜を形成する場合に適用されるものであって、
透明基板上に所定サイズのマイクロレンズが複数アレイ状に形成されてなるマイクロレンズアレイに対して、基板表面に層状に形成された遮光膜形成用フォトレジストを露光する光を、マイクロレンズが有る部分毎に該レンズよりも基本的に小さな開口を通して照射させる遮光膜パターニング用露光マスクにおいて、
前記開口のうちの少なくとも2つが、該開口と前記マイクロレンズの各中心が一致する状態に露光マスクが透明基板と重ねられた状態下で、該開口を通してマイクロレンズの周縁の少なくとも一部が見える形状とされていることを特徴とするものである。
The first exposure mask according to the present invention is applied when a light shielding film is formed on a microlens formed on a substrate,
The part where the microlens has the light for exposing the light-shielding film forming photoresist formed in a layer on the surface of the microlens array in which a plurality of microlenses of a predetermined size are formed in an array on a transparent substrate In an exposure mask for patterning a light-shielding film that is irradiated through an opening basically smaller than the lens every time,
At least two of the openings have a shape in which at least a part of the periphery of the microlens can be seen through the opening in a state where the exposure mask is superimposed on the transparent substrate so that the centers of the openings and the microlenses coincide with each other. It is characterized by being said.

なお上記開口がマイクロレンズよりも「基本的に小さい」とは、マイクロレンズの周縁の少なくとも一部が見える形状とされた少なくとも2つの開口は、後述の通りマイクロレンズより大きいこともあるが、その他のほとんど全ての開口はマイクロレンズよりも小さくなっている、ということを意味するものである。   The above-mentioned opening is “essentially smaller” than the microlens. At least two openings formed so that at least a part of the periphery of the microlens can be seen may be larger than the microlens as described later. This means that almost all of the apertures are smaller than the microlenses.

上記第1の露光マスクにおいて、上述のようにマイクロレンズの周縁の少なくとも一部が見える形状とされた開口は、より具体的には、マイクロレンズよりも全体的に大きく形成されたものであることが望ましい。また、それらの開口は、マイクロレンズアレイの実使用されない領域に形成されたマイクロレンズに整合する位置に設けられていることが望ましい。   In the first exposure mask, as described above, the opening in which at least a part of the periphery of the microlens can be seen is more specifically formed larger than the microlens. Is desirable. In addition, it is desirable that the openings are provided at positions that match the microlenses formed in the area where the microlens array is not actually used.

また、本発明による第2の露光マスクは、基板上に遮光膜を形成してからその上にマイクロレンズを形成する場合に適用されるものであって、
レンズ形状に対応した遮光部を有するレンズパターニング用露光マスクを用いて、所定サイズのマイクロレンズが複数アレイ状に形成される透明基板に対して、基板表面に層状に形成された遮光膜形成用フォトレジストを露光する光を、マイクロレンズが形成される部分毎に前記遮光部よりも基本的に小さな開口を通して照射させる遮光膜パターニング用露光マスクにおいて、
前記開口のうちの少なくとも2つが、該開口と前記遮光部の各中心が一致するようにして遮光膜パターニング用露光マスク上に前記レンズパターニング用露光マスクが重ねられたときに、該開口の少なくとも一部が前記遮光部からはみ出して見える形状とされていることを特徴とするものである。
Further, the second exposure mask according to the present invention is applied when a microlens is formed on a light shielding film formed on a substrate,
Using a lens patterning exposure mask having a light-shielding part corresponding to the lens shape, a light-shielding film forming photo formed in layers on the substrate surface against a transparent substrate on which a plurality of microlenses of a predetermined size are formed in an array In a light-shielding film patterning exposure mask that irradiates light for exposing a resist through an opening basically smaller than the light-shielding portion for each portion where a microlens is formed,
When at least two of the openings are overlaid with the lens patterning exposure mask on the light-shielding film patterning exposure mask so that the centers of the openings and the light-shielding portions coincide with each other, at least one of the openings. The portion is shaped to appear to protrude from the light shielding portion.

なお、上記開口がレンズパターニング用露光マスクの遮光部よりも「基本的に小さい」とは、上記遮光部からはみ出して見える形状とされた少なくとも2つの開口は、後述の通り遮光部より大きいこともあるが、その他のほとんど全ての開口は遮光部よりも小さくなっている、ということを意味するものである。   Note that “the opening is“ essentially smaller ”than the light shielding part of the exposure mask for lens patterning” means that at least two openings that appear to protrude from the light shielding part are larger than the light shielding part as described later. However, it means that almost all other openings are smaller than the light shielding portion.

また、この本発明による第2の遮光膜パターニング用露光マスクを用いてマイクロレンズアレイを作製する工程においては、通常、上述のように該露光マスクの上に直接レンズパターニング用露光マスクが重ねられることはない。上述した「該開口の少なくとも一部が前記遮光部からはみ出して見える」とは、もし両マスクを重ね合わせたとしたらそのようになる、ということを意味するものである。   In addition, in the step of producing a microlens array using the second exposure mask for patterning a light shielding film according to the present invention, the exposure mask for lens patterning is usually superimposed directly on the exposure mask as described above. There is no. The above-mentioned “at least a part of the opening appears to protrude from the light shielding portion” means that if both masks are overlapped, it becomes so.

上記第2の露光マスクにおいて、一部が前記遮光部からはみ出して見える形状とされた開口は、より具体的には、該遮光部よりも全体的に大きく形成されたものであることが望ましい。また、それらの開口は、マイクロレンズアレイの実使用されない領域に形成されたマイクロレンズに整合する位置に設けられていることが望ましい。   In the second exposure mask, it is desirable that the opening having a part that appears to protrude from the light shielding portion is more specifically formed larger than the light shielding portion. In addition, it is desirable that the openings are provided at positions that match the microlenses formed in the area where the microlens array is not actually used.

他方、本発明による第1のマイクロレンズアレイの作製方法は、基板上に、マイクロレンズ、遮光膜をこの順に形成するものであって、
透明基板上に所定サイズのマイクロレンズを複数アレイ状に形成し、
前記マイクロレンズが形成されている側の透明基板の表面に金属膜、ポジ型フォトレジストをこの順に積層し、
上述した本発明による第1の露光マスクを、前記開口と、それよりも大きいマイクロレンズの各中心が一致するように位置合わせして前記フォトレジストの上に配置し、
この露光マスクを介して前記フォトレジストに露光光を照射し、
このフォトレジストを現像処理して、前記露光マスクの開口を通して露光光が照射された部分のフォトレジストを除去し、
残った前記フォトレジストをエッチングマスクとして前記金属膜をエッチングすることにより、前記開口に対応する部分が除去された金属膜からなる遮光膜を形成することを特徴とするものである。
On the other hand, in the first method for producing a microlens array according to the present invention, a microlens and a light shielding film are formed in this order on a substrate.
A plurality of microlenses of a predetermined size are formed in an array on a transparent substrate,
A metal film and a positive photoresist are laminated in this order on the surface of the transparent substrate on which the microlenses are formed,
The first exposure mask according to the present invention described above is arranged on the photoresist so that the opening and each center of a microlens larger than the opening are aligned with each other.
Irradiating the photoresist with exposure light through this exposure mask,
The photoresist is developed to remove the portion of the photoresist irradiated with exposure light through the opening of the exposure mask,
The metal film is etched using the remaining photoresist as an etching mask to form a light-shielding film made of a metal film from which a portion corresponding to the opening is removed.

また、本発明による第2のマイクロレンズアレイの作製方法も上記と同様、基板上に、マイクロレンズ、遮光膜をこの順に形成するものであって、
透明基板上に所定サイズのマイクロレンズを複数アレイ状に形成し、
前記マイクロレンズが形成されている側の透明基板の表面にネガ型フォトレジストを積層し、
上述した本発明による第1の露光マスクを、前記開口と、それよりも大きいマイクロレンズの各中心が一致するように位置合わせして前記フォトレジストの上に配置し、
この露光マスクを介して前記フォトレジストに露光光を照射し、
このフォトレジストを現像処理して、前記露光マスクの開口を通して露光光が照射された部分以外のフォトレジストを除去し、
残った前記フォトレジストおよび前記透明基板の上に金属膜を積層し、
次いで前記フォトレジストをリフトオフすることにより、前記開口に対応する部分が除去された金属膜からなる遮光膜を形成することを特徴とするものである。
Also, the second microlens array manufacturing method according to the present invention is similar to the above, in which a microlens and a light shielding film are formed in this order on a substrate,
A plurality of microlenses of a predetermined size are formed in an array on a transparent substrate,
Laminating a negative photoresist on the surface of the transparent substrate on which the microlenses are formed,
The first exposure mask according to the present invention described above is arranged on the photoresist so that the opening and each center of a microlens larger than the opening are aligned with each other.
Irradiating the photoresist with exposure light through this exposure mask,
This photoresist is developed to remove the photoresist other than the portion irradiated with the exposure light through the opening of the exposure mask,
Laminating a metal film on the remaining photoresist and the transparent substrate,
Next, the photoresist is lifted off to form a light-shielding film made of a metal film from which a portion corresponding to the opening is removed.

また、本発明による第3のマイクロレンズアレイの作製方法は、基板上に、遮光膜、マイクロレンズをこの順に形成するものであって、
透明基板上に金属膜、ポジ型の第1のフォトレジストをこの順に積層し、
上述した本発明による第2の露光マスクを前記第1のフォトレジストの上に配置し、
この露光マスクを介して前記第1のフォトレジストに露光光を照射し、
この第1のフォトレジストを現像処理して、前記露光マスクの開口を通して露光光が照射された部分のフォトレジストを除去し、
残った第1のフォトレジストをエッチングマスクとして前記金属膜をエッチングすることにより、前記開口に対応する部分が除去された金属膜からなる遮光膜を形成し、
この遮光膜の上からポジ型の第2のフォトレジストを塗布し、
その上に、レンズ形状に対応した、前記露光マスクの開口よりも大きい遮光部を有するレンズパターニング用露光マスクを、該遮光部と前記遮光膜に形成された開口の各中心が一致するように位置合わせして配置し、
このレンズパターニング用露光マスクを介して前記第2のフォトレジストに露光光を照射し、
この第2のフォトレジストを現像処理して、前記レンズパターニング用露光マスクの遮光部に覆われていた部分のみ該第2のフォトレジストを残し、
この残った第2のフォトレジストを軟化させて、マイクロレンズの形状に対応した形状を有する樹脂パターンを形成し、
次いでこの樹脂パターン側から前記透明基板をドライエッチングすることにより、該樹脂パターンの形状を透明基板に転写してアレイ状に配列したマイクロレンズを形成することを特徴とするものである。
The third method for producing a microlens array according to the present invention is to form a light shielding film and a microlens in this order on a substrate,
A metal film and a positive first photoresist are laminated in this order on a transparent substrate,
Disposing the second exposure mask according to the present invention as described above on the first photoresist;
Irradiating exposure light to the first photoresist through the exposure mask,
The first photoresist is developed to remove a portion of the photoresist irradiated with the exposure light through the opening of the exposure mask,
Etching the metal film using the remaining first photoresist as an etching mask to form a light-shielding film made of a metal film from which a portion corresponding to the opening has been removed,
Apply a positive type second photoresist on the light shielding film,
In addition, the lens patterning exposure mask corresponding to the lens shape and having a light shielding part larger than the opening of the exposure mask is positioned so that the centers of the light shielding part and the opening formed in the light shielding film coincide with each other. Put together,
Irradiating the second photoresist with exposure light through the lens patterning exposure mask,
The second photoresist is developed to leave the second photoresist only in the portion covered by the light-shielding portion of the lens patterning exposure mask,
The remaining second photoresist is softened to form a resin pattern having a shape corresponding to the shape of the microlens,
Next, the transparent substrate is dry-etched from the resin pattern side to transfer the shape of the resin pattern to the transparent substrate to form microlenses arranged in an array.

また本発明は、上記各方法によって作製された遮光膜付きマイクロレンズアレイを提供するものであり、本発明による第1のマイクロレンズアレイは、上記第1の方法によって作製されたものであって、
透明基板上に、アレイ状に形成された所定サイズの複数のマイクロレンズが形成されるとともに、その上に、マイクロレンズよりも基本的に小さくて該マイクロレンズと整合する開口を有する遮光膜が形成され、
前記開口のうちの少なくとも2つが、該開口を通してマイクロレンズの周縁の少なくとも一部が見える形状となっていることを特徴とするものである。
The present invention also provides a microlens array with a light-shielding film produced by the above methods, and the first microlens array according to the present invention is produced by the first method,
A plurality of microlenses of a predetermined size formed in an array are formed on a transparent substrate, and a light-shielding film having openings that are basically smaller than the microlenses and aligned with the microlenses is formed thereon. And
At least two of the openings are shaped so that at least a part of the periphery of the microlens can be seen through the openings.

また、本発明による第2のマイクロレンズアレイは、上記第2の方法によって作製されたものであって、
透明基板上に、アレイ状に形成された所定サイズの複数のマイクロレンズが形成されるとともに、該マイクロレンズと基板との間に、マイクロレンズよりも基本的に小さくて該マイクロレンズと整合する開口を有する遮光膜が形成され、
前記開口のうちの少なくとも2つが、その少なくとも一部がマイクロレンズの周縁からはみ出した形状となっていることを特徴とするものである。
The second microlens array according to the present invention is manufactured by the second method,
A plurality of microlenses having a predetermined size formed in an array are formed on a transparent substrate, and an opening between the microlens and the substrate that is basically smaller than the microlens and aligns with the microlens. A light-shielding film having
At least two of the openings have a shape in which at least a part thereof protrudes from the periphery of the microlens.

本発明による第1の露光マスクは、開口のうちの少なくとも2つが、該開口とマイクロレンズの各中心が一致する状態に該露光マスクが透明基板と重ねられた状態下で、それらの開口を通してマイクロレンズの周縁の少なくとも一部が見える形状とされているので、この露光マスクを透明基板の上に配置してそれら両者が上記状態あるいはそれに近い状態になったときには、開口を通してマイクロレンズの位置を確認可能となる。そこで露光マスクを透明基板に対して、上記開口とマイクロレンズの各中心が一致する状態に正確に位置合わせすることが可能となる。   In the first exposure mask according to the present invention, at least two of the openings are microscopic through the openings under the condition that the exposure mask is overlapped with the transparent substrate in a state where the centers of the openings and the microlenses coincide with each other. Since the lens is shaped so that at least a part of the periphery of the lens can be seen, when the exposure mask is placed on a transparent substrate and both of them are in the above state or a state close thereto, the position of the microlens is confirmed through the opening. It becomes possible. Therefore, it is possible to accurately align the exposure mask with respect to the transparent substrate so that the apertures and the centers of the microlenses coincide.

本発明による第1および第2のマイクロレンズアレイの作製方法は、上述の通りの本発明による第1の露光マスクを用いるものであるから、マイクロレンズと遮光膜の各中心が正確に一致したマイクロレンズアレイを作製可能となる。   Since the first and second microlens array fabrication methods according to the present invention use the first exposure mask according to the present invention as described above, the microlenses in which the centers of the microlens and the light-shielding film are precisely coincident with each other. A lens array can be produced.

また本発明による第2の露光マスクは、その開口とレンズパターニング用露光マスクの遮光部の各中心が一致するようにしてその上にレンズパターニング用露光マスクが重ねられたときに、それらの開口のうちの少なくとも2つが、該開口の少なくとも一部がレンズパターニング用露光マスクの遮光部からはみ出して見える形状とされているので、実際に形成された遮光膜(その開口は、位置も大きさも該第2の露光マスクの開口とほぼ一致している)の上にフォトレジストを塗布し、その上にレンズパターニング用露光マスクを配置した際には、遮光膜の開口の少なくとも一部がレンズパターニング用露光マスクの遮光部からはみ出して見えるようになる。そこで、このレンズパターニング用露光マスクを遮光膜に対して、その遮光部と遮光膜の開口の各中心が一致する状態に正確に位置合わせすることが可能となる。   In addition, the second exposure mask according to the present invention is arranged such that when the lens patterning exposure mask is superimposed on the opening and the lens patterning exposure mask so that the centers of the light shielding portions of the lens patterning exposure mask coincide with each other. At least two of them have a shape in which at least a part of the opening appears to protrude from the light shielding portion of the exposure mask for lens patterning. 2 is substantially coincident with the opening of the exposure mask 2), and when the lens patterning exposure mask is disposed thereon, at least a part of the opening of the light shielding film is exposed to the lens patterning. It appears to protrude from the shading part of the mask. Therefore, the lens patterning exposure mask can be accurately aligned with respect to the light shielding film so that the centers of the light shielding portion and the opening of the light shielding film coincide with each other.

本発明による第3のマイクロレンズアレイの作製方法は、上述の通りの本発明による第2の露光マスクを用いるものであるから、この場合も、マイクロレンズと遮光膜の各中心が正確に一致したマイクロレンズアレイを作製可能となる。   Since the third microlens array manufacturing method according to the present invention uses the second exposure mask according to the present invention as described above, the centers of the microlens and the light-shielding film also coincide with each other in this case. A microlens array can be produced.

以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は、本発明の第1の実施形態の方法によってマイクロレンズアレイを作製する工程を概略的に示すものである。まず同図(1)に示すように、例えばSiO2ガラス等からなる透明基板10の一表面10a上に、ポジ型フォトレジスト11を塗布し、乾燥した後その上に、レンズパターニング用露光マスク12を配置する。このレンズパターニング用露光マスク12は、透明基板12a上に、作製しようとするマイクロレンズの平面形状(例えば円形)通りの遮光部12bがアレイ状に形成されてなるものである。 FIG. 1 schematically shows a process of producing a microlens array by the method of the first embodiment of the present invention. First, as shown in FIG. 1 (1), a positive photoresist 11 is applied on one surface 10a of a transparent substrate 10 made of, for example, SiO 2 glass and the like, dried, and then exposed to an exposure mask 12 for lens patterning. Place. This lens patterning exposure mask 12 is formed by forming, on an transparent substrate 12a, light-shielding portions 12b having the same planar shape (for example, circular shape) as the microlenses to be manufactured in an array.

次に上記露光マスク12を通してフォトレジスト11を露光し、現像することにより、同図(2)に示すように、遮光部12bが存在した位置に、レンズ形状に対応した形のフォトレジスト11を残す。   Next, the photoresist 11 is exposed through the exposure mask 12 and developed to leave the photoresist 11 having a shape corresponding to the lens shape at the position where the light shielding portion 12b is present, as shown in FIG. .

次に、フォトレジスト11が軟化する温度(130〜150゜C)に基板10を加熱することにより、同図(3)に示すようにフォトレジストからなる凸状の樹脂パターン11′を形成する。この樹脂パターン11′は、作製しようとするマイクロレンズの立体形状に対応した形状とされる。   Next, the substrate 10 is heated to a temperature (130 to 150 ° C.) at which the photoresist 11 is softened, thereby forming a convex resin pattern 11 ′ made of photoresist as shown in FIG. The resin pattern 11 ′ has a shape corresponding to the three-dimensional shape of the microlens to be manufactured.

次に、例えばCF4、CHF3、C26、SF6等のフッ素系ガスを用いたドライエッチングにより、透明基板10を樹脂パターン11′側からエッチングし、該樹脂パターン11′の形状を透明基板10に転写する。それにより、同図(4)に示すように、透明基板10に多数のマイクロレンズ10bがアレイ状に形成される。 Next, the transparent substrate 10 is etched from the resin pattern 11 ′ side by dry etching using a fluorine-based gas such as CF 4 , CHF 3 , C 2 F 6 , SF 6, etc., and the shape of the resin pattern 11 ′ is changed. Transfer to the transparent substrate 10. As a result, a large number of microlenses 10b are formed in an array on the transparent substrate 10, as shown in FIG.

上記ドライエッチングの方法としては、ICPやECRなどの高密度プラズマで、バイアスを独立に制御できる方法を採用することが望ましい。これらの方法においては、エッチング条件を適当に設定することで、樹脂パターン11′と透明基板10のエッチングレートを制御し、透明基板10に所望のレンズ形状を形成することができる。また、エッチング中に条件を変化させることで、樹脂パターン11′と透明基板10のエッチングレートの差を時間的に変化させ、非球面レンズを作製することも可能である。   As the dry etching method, it is desirable to adopt a method in which the bias can be independently controlled with high-density plasma such as ICP or ECR. In these methods, by appropriately setting the etching conditions, the etching rate of the resin pattern 11 ′ and the transparent substrate 10 can be controlled, and a desired lens shape can be formed on the transparent substrate 10. It is also possible to change the etching rate difference between the resin pattern 11 ′ and the transparent substrate 10 over time by changing the conditions during etching, and to manufacture an aspheric lens.

次に同図(5)に示すように、上記マイクロレンズ10bの上に、Cr等の遮光性の金属をスパッタ成膜して膜厚50〜200nm程度の金属膜13を形成し、さらにその上にポジ型フォトレジスト14を塗布し、乾燥させる。   Next, as shown in FIG. 5 (5), a light-shielding metal such as Cr is formed on the microlens 10b by sputtering to form a metal film 13 having a thickness of about 50 to 200 nm. The positive photoresist 14 is applied to the substrate and dried.

次に同図(6)に示すように、ポジ型フォトレジスト14の上に、本発明による遮光膜パターニング用露光マスク15を配置する。この露光マスク15は、透明基板15aの上に遮光部15bが形成されてなるものであり、該遮光部15bは、各マイクロレンズ10bに対応させてそれよりもやや小さい径の円形の開口15cを持つ形状にパターニングされている。このとき露光マスク15は、遮光部15bの各開口15cの中心がマイクロレンズ10bの中心と一致するように位置合わせされるが、その点については後に詳しく説明する。   Next, as shown in FIG. 6 (6), an exposure mask 15 for patterning a light-shielding film according to the present invention is disposed on the positive photoresist 14. The exposure mask 15 has a light shielding portion 15b formed on a transparent substrate 15a. The light shielding portion 15b has a circular opening 15c having a slightly smaller diameter corresponding to each microlens 10b. It is patterned to have a shape. At this time, the exposure mask 15 is aligned so that the center of each opening 15c of the light shielding portion 15b coincides with the center of the microlens 10b, which will be described in detail later.

次に上記露光マスク15を介してポジ型フォトレジスト14を露光し、現像すると、同図(7)に示すように、開口15cを通して露光された部分のみが除去されて、ポジ型フォトレジスト14に円形の開口14aが形成される。   Next, when the positive photoresist 14 is exposed through the exposure mask 15 and developed, only the exposed portion is removed through the opening 15c as shown in FIG. A circular opening 14a is formed.

次にポジ型フォトレジスト14を介して金属膜13をウエットエッチングまたはドライエッチングすると、ポジ型フォトレジスト14の開口14aに対応する部分のみ金属膜13が除去され、その後ポジ型フォトレジスト14を除去すると、同図(8)に示すように、開口13aを持つ金属膜からなる遮光膜13′が形成される。この遮光膜13′の開口13aはマイクロレンズ10bよりもやや径が小さいものとなり、よってマイクロレンズ10bの周囲部分、およびマイクロレンズ10bの周縁に近い部分がこの遮光膜13′によって覆われることになる。   Next, when the metal film 13 is wet-etched or dry-etched through the positive photoresist 14, the metal film 13 is removed only at a portion corresponding to the opening 14a of the positive photoresist 14, and then the positive photoresist 14 is removed. As shown in FIG. 8 (8), a light shielding film 13 'made of a metal film having an opening 13a is formed. The opening 13a of the light shielding film 13 'is slightly smaller in diameter than the microlens 10b, so that the peripheral portion of the microlens 10b and the portion near the periphery of the microlens 10b are covered with the light shielding film 13'. .

次に、必要に応じて透明基板10の両表面に反射防止コーティング等を施すと、遮光膜付きマイクロレンズアレイ20が完成する。このマイクロレンズアレイ20においては、上述のようにして形成された遮光膜13′が、マイクロレンズ10bの外側の透明基板10およびマイクロレンズ10bの周縁近傍部分を通過した光を遮断する作用を果たす。なおこれは、集光対象の光が図1(8)中で下側から上方に向かってマイクロレンズアレイ20を通過する場合の説明であるが、反対に光が下方に向かってマイクロレンズアレイ20を通過する場合にも、遮光膜13′により同様の遮光作用が得られる。   Next, if necessary, antireflection coating or the like is applied to both surfaces of the transparent substrate 10 to complete the microlens array 20 with a light shielding film. In the microlens array 20, the light shielding film 13 'formed as described above functions to block light that has passed through the transparent substrate 10 outside the microlens 10b and the vicinity of the periphery of the microlens 10b. This is an explanation of the case where the light to be condensed passes through the microlens array 20 from the lower side to the upper side in FIG. 1 (8). The same light shielding action can be obtained by the light shielding film 13 'even when passing through.

次に、図1(6)に示す遮光膜パターニング用露光マスク15を、その各開口15cの中心がマイクロレンズ10bの中心と一致するように位置合わせする点について説明する。図2は、この位置合わせがなされたときの露光マスク15と透明基板10との相対位置関係を示す平面図である。露光マスク15の各開口15cは基本的にマイクロレンズ10bよりも小さいので、露光マスク15が透明基板10に対して本図の状態あるいはそれに近い状態に配置されたとき、マイクロレンズ10bの周縁10dは露光マスク15に隠れて確認不能となる。   Next, description will be made on the alignment of the light-shielding film patterning exposure mask 15 shown in FIG. 1 (6) so that the center of each opening 15c coincides with the center of the microlens 10b. FIG. 2 is a plan view showing the relative positional relationship between the exposure mask 15 and the transparent substrate 10 when this alignment is performed. Since each opening 15c of the exposure mask 15 is basically smaller than the microlens 10b, the peripheral edge 10d of the microlens 10b is located when the exposure mask 15 is arranged in the state shown in FIG. It is hidden behind the exposure mask 15 and cannot be confirmed.

しかしここで、本来上記開口15cが有るべき位置において露光マスク15の遮光部15bには、マイクロレンズ周縁10dが全部見える大きさの、一例として正方形の開口15dが形成されている。なおこの場合、マイクロレンズ10bの上にはその形状に倣って盛り上がる形で金属膜13が形成されているので、マイクロレンズ周縁10dが「見える」ということは、該周縁10dが直接見えるということではなく、金属膜13の盛り上がっている部分の周縁(これはマイクロレンズ周縁10dと対応している)が見えるということを意味するものである。   However, here, as an example, a square opening 15d is formed in the light-shielding portion 15b of the exposure mask 15 at a position where the opening 15c should originally be provided. In this case, since the metal film 13 is formed on the microlens 10b so as to follow the shape, the fact that the peripheral edge 10d of the microlens is “visible” means that the peripheral edge 10d is directly visible. In other words, it means that the peripheral edge of the raised portion of the metal film 13 (which corresponds to the microlens peripheral edge 10d) can be seen.

透明基板10上においてマイクロレンズ10bは2次元アレイ状に多数設けられているが、一般にそれらは全て実使用される訳ではなく、透明基板10の辺縁部に近い領域は余剰配列部とされ、該領域に形成されたマイクロレンズ10bは実使用されない。上記正方形の開口15dは、この余剰配列部に形成された1つのマイクロレンズ10bに整合させて設けられている。また同図ではこの開口15dを1個だけ示してあるが、実使用されるマイクロレンズ10bが多数形成されている実使用領域を間に挟んで反対側に有る図示外の余剰配列部に形成された1つのマイクロレンズ10bに整合する位置にも、同様の正方形の開口15d(図示せず)が形成されている。   A large number of microlenses 10b are provided in a two-dimensional array on the transparent substrate 10, but in general, not all of them are actually used, and an area close to the edge of the transparent substrate 10 is a surplus array portion. The microlens 10b formed in the region is not actually used. The square opening 15d is provided in alignment with one microlens 10b formed in the surplus array portion. Although only one opening 15d is shown in the figure, it is formed in a surplus array portion (not shown) on the opposite side across an actual use region where a large number of actually used microlenses 10b are formed. A similar square opening 15d (not shown) is also formed at a position aligned with one microlens 10b.

以上のように露光マスク15に、マイクロレンズ周縁10dが全部見える大きさの開口15dが2個設けられていると、作業者は、該露光マスク15と透明基板10とを上述のように位置合わせしようとする際に、それらの開口15dを各々通して合計2個のマイクロレンズの周縁10dを見ることができる。そこで作業者は、見えるマイクロレンズ周縁10dの位置を参考にして露光マスク15と透明基板10とを、露光マスク開口15cの中心がマイクロレンズ10bの中心と一致するように、容易に位置合わせ可能となる。   As described above, when the exposure mask 15 is provided with two openings 15d large enough to see the entire periphery 10d of the microlens, the operator aligns the exposure mask 15 and the transparent substrate 10 as described above. In trying, a total of two microlens perimeters 10d can be seen through each of these openings 15d. Therefore, the operator can easily align the exposure mask 15 and the transparent substrate 10 with reference to the position of the visible microlens periphery 10d so that the center of the exposure mask opening 15c coincides with the center of the microlens 10b. Become.

なお、上述の大きな開口15dは基本的には2個設けるだけでよいが、3個以上設けられてもよい。   Note that only two large openings 15d are basically provided, but three or more may be provided.

またそのような開口15dは、透明基板10の実使用領域に形成されたマイクロレンズ10bに整合する位置に設けられても構わない。そのようにする場合、それらの開口15dに基づいて形成された遮光膜13′(図1の(8)参照)の開口は、マイクロレンズ10bより大きくなるので、そのマイクロレンズ10bの周囲部分を遮光する本来の作用は得られない。しかし、マイクロレンズアレイ20を使用するに当たり、例えば該マイクロレンズアレイ20を通した光により画像露光する場合などにおいては、画像データを補正することにより、そのようなマイクロレンズ10bを通過した光が利用されないようにすることができる。また、特にそのような処置はしないで、そのまま普通にマイクロレンズアレイ20を使用しても構わない。   Further, such an opening 15d may be provided at a position aligned with the microlens 10b formed in the actual use region of the transparent substrate 10. In such a case, since the opening of the light shielding film 13 '(see (8) in FIG. 1) formed based on these openings 15d is larger than the microlens 10b, the surrounding portion of the microlens 10b is shielded from light. The original effect is not obtained. However, when the microlens array 20 is used, for example, when image exposure is performed with light passing through the microlens array 20, the light that has passed through the microlens 10b is used by correcting the image data. Can be prevented. Further, the microlens array 20 may be used as it is without any particular treatment.

さらに、露光マスク15に設ける大きな開口は、上述のようにマイクロレンズ周縁10dが全部見える開口15dに限らず、該周縁10dの少なくとも一部が見えるその他の形状とされてもよい。図8は、そのような他の開口形状例を示すものである。同図(1)に示す露光マスク15に設けられた開口15eは、上記開口15dと同様に正方形のものであるが、マイクロレンズ周縁10dが4箇所断片的に見えるだけの大きさとされている。このような開口15eであっても、それとマイクロレンズの中心が互いに揃っているか否かを確認可能である。   Further, the large opening provided in the exposure mask 15 is not limited to the opening 15d where the entire periphery 10d of the microlens can be seen as described above, but may have other shapes where at least a part of the periphery 10d can be seen. FIG. 8 shows another example of such an opening shape. The opening 15e provided in the exposure mask 15 shown in FIG. 1A is a square shape like the opening 15d, but is sized so that the peripheral edge 10d of the microlens can be seen as four pieces. Even with such an opening 15e, it can be confirmed whether or not the center of the microlens is aligned with each other.

また同図(2)に示す露光マスク15に設けられた開口15fは、ある程度の幅を有する十字型のものとされている。このような開口15fであっても、それとマイクロレンズの中心が互いに揃っているか否かを確認可能である。   Also, the opening 15f provided in the exposure mask 15 shown in FIG. 2B is a cross shape having a certain width. Even with such an opening 15f, it is possible to confirm whether or not the center of the microlens is aligned with each other.

また同図(3)に示す露光マスク15に設けられた開口15gは、外形が正方形で、中心部がマイクロレンズ周縁10dよりもやや小さい円形の遮光膜で埋められた形とされている。このような開口15gであっても、それとマイクロレンズの中心が互いに揃っているか否かを確認可能である。   The opening 15g provided in the exposure mask 15 shown in FIG. 3 (3) has a square outer shape and a central portion filled with a circular light shielding film slightly smaller than the peripheral edge 10d of the microlens. Even with such an opening 15g, it can be confirmed whether the center of the microlens and the center of the microlens are aligned with each other.

なお本実施形態では、レンズ形状をした樹脂パターン11′の形成方法として、フォトレジスト11を軟化させて表面張力により曲面を形成する方法を採用しているが、それ以外の公知の方法、例えば、グレースケールマスクを用いたフォトリソグラフィによる方法、樹脂モールドによるレンズ形状転写などの方法を使用することもできる。   In this embodiment, as a method for forming the lens-shaped resin pattern 11 ′, a method of softening the photoresist 11 and forming a curved surface by surface tension is employed, but other known methods such as, for example, A photolithography method using a gray scale mask, a lens shape transfer method using a resin mold, or the like can also be used.

一方、基板10としては透明基板であれば他のものも使用可能で、光学ガラスや透明樹脂等からなる基板を適宜用いることができる。また遮光膜13′を構成する金属膜13も、Cr以外のAlやNi,Ti,Mo,Ta,W等の金属や合金、その積層膜などから形成することが可能である。さらに、最適なドライエッチングの条件を得るには、基板の種類と遮光膜の種類に応じて、エッチングガス種等のエッチング条件を適宜変更すればよい。   On the other hand, as the substrate 10, any other substrate can be used as long as it is a transparent substrate, and a substrate made of optical glass, transparent resin, or the like can be appropriately used. The metal film 13 constituting the light-shielding film 13 'can also be formed from Al other than Cr, metals such as Ni, Ti, Mo, Ta, and W, alloys thereof, or a laminated film thereof. Furthermore, in order to obtain optimum dry etching conditions, etching conditions such as an etching gas type may be appropriately changed according to the type of the substrate and the type of the light shielding film.

次に、本発明の第2の実施形態について説明する。図3は、本発明の第2の実施形態の方法によってマイクロレンズアレイ20を作製する工程を概略的に示すものである。本実施形態は、第1の実施形態においてポジ型フォトレジスト14をマスクとして金属膜13をエッチングすることの代わりに、ネガ型フォトレジストを用いて金属膜13をリフトオフすることにより、該金属膜13をパターニングするようにしたものであり、ここでも、同図(1)に示すように、まず透明基板10に多数のマイクロレンズ10bがアレイ状に形成される。これらのマイクロレンズ10bは、例えば図1(1)〜(4)に示したのと同じ工程によって形成される。   Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 3 schematically shows a process of manufacturing the microlens array 20 by the method of the second embodiment of the present invention. In the present embodiment, instead of etching the metal film 13 using the positive photoresist 14 as a mask in the first embodiment, the metal film 13 is lifted off by using a negative photoresist. In this case, too, as shown in FIG. 1A, first, a large number of microlenses 10b are formed on the transparent substrate 10 in an array. These microlenses 10b are formed by the same process as shown in FIGS. 1 (1) to (4), for example.

次に図3(2)に示すように、透明基板10の、マイクロレンズ10bが形成されている側の表面にネガ型フォトレジスト44を塗布し、乾燥させる。次に同図(3)に示すようにネガ型フォトレジスト44の上に、第1実施形態で用いたのと同様の遮光膜パターニング用露光マスク15を配置する。このとき露光マスク15は、遮光部15bの円形の各開口15cの中心がマイクロレンズ10bの中心と一致するように位置合わせされる。   Next, as shown in FIG. 3B, a negative photoresist 44 is applied to the surface of the transparent substrate 10 on the side where the microlenses 10b are formed, and dried. Next, as shown in FIG. 3C, a light-shielding film patterning exposure mask 15 similar to that used in the first embodiment is disposed on the negative photoresist 44. At this time, the exposure mask 15 is aligned so that the center of each circular opening 15c of the light shielding portion 15b coincides with the center of the microlens 10b.

次に上記露光マスク15を介してネガ型フォトレジスト44を露光し、現像すると、同図(4)に示すように、開口15cを通して露光された円形部分44aのみが残り、その他の部分が除去される。このようにネガ型フォトレジスト44をパターニングした後、その上から、同図(5)に示すように、Cr等の遮光性の金属をスパッタ成膜して膜厚50〜200nm程度の金属膜13を形成する。   Next, when the negative photoresist 44 is exposed and developed through the exposure mask 15, only the circular portion 44a exposed through the opening 15c remains and the other portions are removed as shown in FIG. The After patterning the negative photoresist 44 in this way, a light-shielding metal such as Cr is sputtered from above to form a metal film 13 having a thickness of about 50 to 200 nm, as shown in FIG. Form.

その後、円形に残っているネガ型フォトレジスト44を溶解させて金属膜13をリフトオフすると、同図(6)に示すように、開口13aを持つ金属膜からなる遮光膜13′が形成される。この遮光膜13′の開口13aはマイクロレンズ10bよりもやや径が小さいものとなり、よってマイクロレンズ10bの周囲部分、およびマイクロレンズ10bの周縁に近い部分がこの遮光膜13′によって覆われることになる。   Thereafter, when the negative photoresist 44 remaining in a circular shape is dissolved and the metal film 13 is lifted off, a light shielding film 13 'made of a metal film having an opening 13a is formed, as shown in FIG. The opening 13a of the light shielding film 13 'is slightly smaller in diameter than the microlens 10b, so that the peripheral portion of the microlens 10b and the portion near the periphery of the microlens 10b are covered with the light shielding film 13'. .

次に、必要に応じて透明基板10の両表面に反射防止コーティング等を施すと、遮光膜付きマイクロレンズアレイ20が完成する。このマイクロレンズアレイ20は、結果的に、第1実施形態の方法によって作製されるものと同じものとなる。   Next, if necessary, antireflection coating or the like is applied to both surfaces of the transparent substrate 10 to complete the microlens array 20 with a light shielding film. As a result, the microlens array 20 is the same as that produced by the method of the first embodiment.

本実施形態においても、図3(3)に示す遮光膜パターニング用露光マスク15を、その各開口15cの中心がマイクロレンズ10bの中心と一致するように位置合わせする必要が有るが、ここでも第1実施形態で用いたものと同様の、マイクロレンズ周縁10dが全部見える大きさの開口15dが2個設けられている(図2参照)遮光膜パターニング用露光マスク15を用いていることにより、該開口15dを通してマイクロレンズ周縁10dを観察しながら、その位置合わせを正確に行うことができる。   Also in this embodiment, it is necessary to align the light shielding film patterning exposure mask 15 shown in FIG. 3C so that the center of each opening 15c coincides with the center of the microlens 10b. Similar to the one used in the embodiment, two openings 15d having a size that allows the entire periphery of the microlens 10d to be seen are provided (see FIG. 2). While observing the peripheral edge 10d of the microlens through the opening 15d, the alignment can be performed accurately.

次に、本発明の第3の実施形態について説明する。図4は、本発明の第3の実施形態の方法によってマイクロレンズアレイを作製する工程を概略的に示すものである。まず同図(1)に示すように、例えばSiO2ガラス等からなる透明基板10の一表面10a上に、遮光性の金属をスパッタ成膜して金属膜30を形成し、さらにその上にポジ型の第1のフォトレジスト31を塗布し、乾燥させる。なお金属膜30は例えばCrから形成され、その膜厚は50〜200nm程度とされる。 Next, a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 4 schematically shows a process of manufacturing a microlens array by the method of the third embodiment of the present invention. First, as shown in FIG. 1A, a metal film 30 is formed by sputtering a light-shielding metal on one surface 10a of a transparent substrate 10 made of, for example, SiO 2 glass. A mold first photoresist 31 is applied and dried. The metal film 30 is made of, for example, Cr and has a thickness of about 50 to 200 nm.

次に同図(2)に示すように、遮光膜パターニング用露光マスク32を配置する。この遮光膜パターニング用露光マスク32は、透明基板32a上に遮光部32bが層成され、この遮光部32bに、開口32cがアレイ状に形成されてなるものである。それらの開口32cの各々は、作製しようとする遮光膜の開口と同じ大きさで、作製しようとするマイクロレンズよりも基本的にやや小さい形とされて、アレイ状に配置しようとする複数のマイクロレンズの位置に対応する位置に形成されている。   Next, as shown in FIG. 2B, a light-shielding film patterning exposure mask 32 is disposed. The light-shielding film patterning exposure mask 32 has a light-shielding portion 32b formed on a transparent substrate 32a, and openings 32c are formed in an array in the light-shielding portion 32b. Each of the openings 32c has the same size as the opening of the light shielding film to be manufactured and is basically slightly smaller than the microlens to be manufactured, and a plurality of micros to be arranged in an array. It is formed at a position corresponding to the position of the lens.

次に上記露光マスク32を通して第1のフォトレジスト31を露光し、現像することにより、同図(3)に示すように、露光マスク32の開口32cが存在した位置に、レンズ形状に対応した形の開口31aを形成する。   Next, by exposing and developing the first photoresist 31 through the exposure mask 32, a shape corresponding to the lens shape is formed at the position where the opening 32c of the exposure mask 32 exists, as shown in FIG. The opening 31a is formed.

次に、上記第1のフォトレジスト31をエッチングマスクとして金属膜30をウエットエッチングまたはドライエッチングすると、第1のフォトレジスト31の開口31aに対応する部分のみ金属膜30が除去され、その後第1のフォトレジスト31を除去すると、同図(4)に示すように、開口30aを持つ金属膜からなる遮光膜30′が形成される。   Next, when the metal film 30 is wet-etched or dry-etched using the first photoresist 31 as an etching mask, only the portion corresponding to the opening 31a of the first photoresist 31 is removed, and then the first film 31 is removed. When the photoresist 31 is removed, a light shielding film 30 ′ made of a metal film having an opening 30a is formed as shown in FIG.

次に同図(5)に示すように、遮光膜30′の上から透明基板10にポジ型の第2のフォトレジスト33を塗布し、乾燥させる。次いでその上に、同図(6)に示すように、レンズパターニング用露光マスク34を配置する。このレンズパターニング用露光マスク34は、透明基板34a上に、作製しようとするマイクロレンズの平面形状(例えば円形)通りの遮光部34bがアレイ状に形成されてなるものである。このレンズパターニング用露光マスク34は、その各遮光部34bの中心が、遮光膜30′に形成された各開口30aの中心と一致するように位置合わせされるが、その点については後に詳しく説明する。   Next, as shown in FIG. 5 (5), a positive type second photoresist 33 is applied to the transparent substrate 10 from above the light shielding film 30 'and dried. Next, an exposure mask 34 for lens patterning is arranged thereon as shown in FIG. The exposure mask 34 for lens patterning is formed by forming, on an transparent substrate 34a, light-shielding portions 34b having a planar shape (for example, circular shape) of microlenses to be manufactured in an array. The lens patterning exposure mask 34 is aligned so that the center of each light shielding portion 34b coincides with the center of each opening 30a formed in the light shielding film 30 ', which will be described in detail later. .

次に上記レンズパターニング用露光マスク34を通して第2のフォトレジスト33を露光し、現像することにより、同図(7)に示すように、遮光膜30′の開口30aが存在した位置にレンズ形状に対応した形のフォトレジスト33を残す。なお、こうして残すフォトレジストパターンは、遮光膜30′の開口30aより大きなものとなる。   Next, the second photoresist 33 is exposed through the lens patterning exposure mask 34 and developed, so that the lens shape is formed at the position where the opening 30a of the light shielding film 30 'exists as shown in FIG. Leave the corresponding shape of photoresist 33. Note that the remaining photoresist pattern is larger than the opening 30a of the light shielding film 30 '.

次に、第2のフォトレジスト33が軟化する温度(130〜150゜C)に基板10を加熱することにより、同図(8)に示すようにフォトレジストからなる凸状の樹脂パターン33′を形成する。この樹脂パターン33′は、作製しようとするマイクロレンズの形状に対応した形状とされる。   Next, by heating the substrate 10 to a temperature (130 to 150 ° C.) at which the second photoresist 33 is softened, a convex resin pattern 33 ′ made of photoresist is formed as shown in FIG. Form. The resin pattern 33 'has a shape corresponding to the shape of the microlens to be manufactured.

次に、例えばCF4、CHF3、C26、SF6等のフッ素系ガスを用いたドライエッチングにより、透明基板10を樹脂パターン33′側からエッチングし、該樹脂パターン33′の形状を透明基板10に転写する。それにより、同図(9)に示すように、透明基板10に多数のマイクロレンズ10bがアレイ状に形成される。 Next, the transparent substrate 10 is etched from the resin pattern 33 'side by dry etching using a fluorine-based gas such as CF 4 , CHF 3 , C 2 F 6 , SF 6, etc., and the shape of the resin pattern 33 ′ is changed. Transfer to the transparent substrate 10. Thereby, as shown in FIG. 9 (9), a large number of microlenses 10b are formed in an array on the transparent substrate 10.

なおこの際、Crからなる遮光膜30′をエッチングしないように、酸素ガスは添加しない。そこで、遮光膜開口30aの直下部分のみにレンズ形状が転写される。ドライエッチングの方法としては、ICPやECRなどの高密度プラズマでバイアスを独立に制御できる方法を採用することが望ましい。   At this time, oxygen gas is not added so as not to etch the light shielding film 30 'made of Cr. Therefore, the lens shape is transferred only to the portion directly under the light shielding film opening 30a. As a dry etching method, it is desirable to adopt a method in which the bias can be independently controlled by high-density plasma such as ICP or ECR.

この方法においては、上記エッチングの条件を適当に設定することで、樹脂パターン33′と透明基板10のエッチングレートを制御し、透明基板10に所望のレンズ形状を形成することができる。また、エッチング中に条件を変化させることで、樹脂パターン33′と透明基板10のエッチングレートの差を時間的に変化させ、非球面レンズを作製することも可能である。   In this method, by appropriately setting the etching conditions, the etching rate of the resin pattern 33 'and the transparent substrate 10 can be controlled, and a desired lens shape can be formed on the transparent substrate 10. It is also possible to change the etching rate difference between the resin pattern 33 ′ and the transparent substrate 10 over time by changing the conditions during etching, and to manufacture an aspherical lens.

次に必要に応じて透明基板10の両表面に反射防止コーティング等を施すと、遮光膜付きマイクロレンズアレイ40が完成する。このマイクロレンズアレイ40は、各マイクロレンズ10bの周囲部分に遮光膜30′が形成され、該遮光膜30′が、マイクロレンズ10b以外の部分の透明基板10を通過した光を遮断する。なおこれは、集光対象の光が図3中で下側から上方に向かってマイクロレンズアレイ40を通過する場合の説明であるが、反対に光が下方に向かってマイクロレンズアレイ40を通過する場合にも、遮光膜30′により同様の遮光作用が得られる。   Next, if necessary, an antireflection coating or the like is applied to both surfaces of the transparent substrate 10 to complete the microlens array 40 with a light shielding film. In the microlens array 40, a light shielding film 30 'is formed around each microlens 10b, and the light shielding film 30' blocks light that has passed through the transparent substrate 10 in portions other than the microlens 10b. This is an explanation of the case where the light to be condensed passes through the microlens array 40 from the lower side to the upper side in FIG. 3. On the contrary, the light passes through the microlens array 40 downward. Even in this case, the same light shielding effect can be obtained by the light shielding film 30 '.

ここで、上記マイクロレンズ10bは遮光膜30′の開口30aと中心が揃った状態に形成されなければならず、そのためには、図4(6)に示したレンズパターニング用露光マスク34を、その各遮光部34bの中心が、遮光膜30′に形成された各開口30aの中心と正確に一致するように位置合わせする必要がある。以下、この位置合わせについて詳しく説明する。   Here, the microlens 10b must be formed so that the center of the microlens 10b is aligned with the opening 30a of the light shielding film 30 '. To that end, the lens patterning exposure mask 34 shown in FIG. It is necessary to align the centers of the respective light shielding portions 34b so as to exactly coincide with the centers of the respective openings 30a formed in the light shielding film 30 '. Hereinafter, this alignment will be described in detail.

図5は、この位置合わせがなされたときのレンズパターニング用露光マスク34と透明基板10との相対位置関係を示す平面図である。透明基板10上の遮光膜30′の開口30aは基本的にレンズパターニング用露光マスク34の遮光部34bよりも小さいので、レンズパターニング用露光マスク34が透明基板10に対して本図の状態あるいはそれに近い状態に置かれたとき、開口30aは遮光部34bに隠れて確認不能となる。   FIG. 5 is a plan view showing the relative positional relationship between the lens patterning exposure mask 34 and the transparent substrate 10 when this alignment is performed. Since the opening 30a of the light shielding film 30 'on the transparent substrate 10 is basically smaller than the light shielding portion 34b of the lens patterning exposure mask 34, the lens patterning exposure mask 34 is in the state shown in FIG. When placed in a close state, the opening 30a is hidden behind the light shielding portion 34b and cannot be confirmed.

しかしここで、本来上記開口30aが有るべき位置において透明基板10上の遮光膜30′には、遮光部34bから全部がはみ出す大きさの、一例として正方形の開口30dが形成されている。このような開口30dは、図4(2)に示した遮光膜パターニング用露光マスク32の遮光部32bにおいて、本来円形の開口32cを形成すべき位置に、該開口30dと同形状の開口を設けておくことにより形成されたものである。   However, here, as an example, a square opening 30d is formed in the light shielding film 30 ′ on the transparent substrate 10 at a position where the opening 30a should originally exist, and has a size that protrudes entirely from the light shielding portion 34b. Such an opening 30d is provided in the light shielding portion 32b of the light shielding film patterning exposure mask 32 shown in FIG. 4B at the position where the originally circular opening 32c is to be formed. It is formed by keeping.

透明基板10上においてマイクロレンズ10bは2次元アレイ状に多数設けられているが、一般にそれらは全て実使用される訳ではなく、透明基板10の辺縁部に近い領域は余剰配列部とされ、該領域に形成されたマイクロレンズ10bは実使用されない。上記正方形の開口30dは、この余剰配列部に形成される1つのマイクロレンズ10bと整合する位置に設けられている。また同図ではこの開口30dを1個だけ示してあるが、実使用されるマイクロレンズ10bが多数形成される実使用領域を間に挟んで反対側に存在することになる図示外の余剰配列部に形成された1つのマイクロレンズ10bと整合するようになる位置にも、同様の正方形の開口30d(図示せず)が形成されている。   A large number of microlenses 10b are provided in a two-dimensional array on the transparent substrate 10, but in general, not all of them are actually used, and an area close to the edge of the transparent substrate 10 is a surplus array portion. The microlens 10b formed in the region is not actually used. The square opening 30d is provided at a position aligned with one microlens 10b formed in the surplus array portion. Although only one opening 30d is shown in the figure, the surplus arrangement portion (not shown) that exists on the opposite side across the actual use region in which a large number of actually used microlenses 10b are formed. A similar square opening 30d (not shown) is also formed at a position where it is aligned with one microlens 10b.

以上のように、透明基板10上の遮光膜30′に、遮光部34bから全部がはみ出す大きさの開口30dが形成されていると、作業者は、レンズパターニング用露光マスク34と透明基板10とを上述のように位置合わせしようとする際に、それら2個の開口30dを、該マスク34の透明基板34aを通して見ることができる。そこで作業者は、見える2個の開口30dの位置を参考にしてレンズパターニング用露光マスク34と透明基板10とを、該マスク34の各遮光部34bの中心が、遮光膜30′の各開口30aの中心と正確に一致するように、容易に位置合わせ可能となる。   As described above, when the opening 30d is formed in the light-shielding film 30 'on the transparent substrate 10 so as to protrude from the light-shielding portion 34b, the operator can use the lens patterning exposure mask 34, the transparent substrate 10, and the like. These two apertures 30d can be viewed through the transparent substrate 34a of the mask 34 when attempting to align them as described above. Therefore, the operator refers to the positions of the two visible openings 30d, the lens patterning exposure mask 34 and the transparent substrate 10, and the center of each light shielding portion 34b of the mask 34 is each opening 30a of the light shielding film 30 '. It is possible to easily align the positions so as to be exactly coincident with the center.

なお、上述の大きな開口30dは基本的には2個設けるだけでよいが、3個以上設けられてもよい。   Note that only two large openings 30d are basically provided, but three or more may be provided.

またそのような開口30dは、透明基板10の実使用領域に形成されたマイクロレンズ10bと整合することになる位置に設けられても構わない。そうする場合、開口30dは、遮光部34bに基づいて形成されるマイクロレンズ10bよりも大きくなるので、該開口30dの周りの遮光膜30′がマイクロレンズ10bの周囲を遮光する本来の作用は得られない。しかし、マイクロレンズアレイ40を使用するに当たり、例えば該マイクロレンズアレイ40を通した光により画像露光する場合などにおいては、画像データを補正することにより、そのようなマイクロレンズ10bを通過した光が利用されないようにすることができる。また、特にそのような処置はしないで、そのまま普通にマイクロレンズアレイ40を使用しても構わない。   Further, such an opening 30d may be provided at a position that is aligned with the microlens 10b formed in the actual use region of the transparent substrate 10. In this case, the opening 30d is larger than the microlens 10b formed on the basis of the light shielding portion 34b, so that the original action of the light shielding film 30 'around the opening 30d to shield the periphery of the microlens 10b is obtained. I can't. However, when the microlens array 40 is used, for example, when image exposure is performed with light passing through the microlens array 40, the light that has passed through the microlens 10b is used by correcting the image data. Can be prevented. Further, the microlens array 40 may be used as it is without any particular treatment.

なお、透明基板10上の遮光膜30′に設ける大きな開口は(つまり図4(2)に示した遮光膜パターニング用露光マスク32の遮光部32bに設ける大きな開口は)、上述のようにレンズパターニング用露光マスク34の遮光部34bから完全にはみ出す開口30dに限らず、少なくとも一部が遮光部34bからはみ出して見えるその他の形状とされてもよい。具体的には、図8の(1)、(2)および(3)にそれぞれ示した開口15e、15fおよび15gと同様の形状がここでも採用可能である。   The large opening provided in the light shielding film 30 'on the transparent substrate 10 (that is, the large opening provided in the light shielding portion 32b of the light shielding film patterning exposure mask 32 shown in FIG. 4B) is lens patterning as described above. The exposure mask 34 is not limited to the opening 30d that completely protrudes from the light shielding portion 34b, but may have other shapes that at least partially appear to protrude from the light shielding portion 34b. Specifically, shapes similar to the openings 15e, 15f, and 15g shown in (1), (2), and (3) of FIG. 8 can also be adopted here.

また本実施形態では、レンズ形状をした樹脂パターン33′の形成方法として、フォトレジスト33を軟化させて表面張力により曲面を形成する方法を採用しているが、それ以外の公知の方法、例えば、グレースケールマスクを用いたフォトリソグラフィによる方法、樹脂モールドによるレンズ形状転写などの方法を使用することもできる。   Further, in the present embodiment, as a method of forming the resin pattern 33 ′ having a lens shape, a method of softening the photoresist 33 and forming a curved surface by surface tension is employed, but other known methods, for example, A photolithography method using a gray scale mask, a lens shape transfer method using a resin mold, or the like can also be used.

一方、基板10としては透明基板であれば他のものも使用可能で、光学ガラスや透明樹脂等からなる基板を適宜用いることができる。また遮光膜30′も、Cr以外のAlやNi,Ti,Mo,Ta,W等の金属や合金、その積層膜などから形成することが可能である。さらに、最適なドライエッチングの条件を得るには、基板の種類と遮光膜の種類に応じて、エッチングガス種等のエッチング条件を適宜変更すればよい。   On the other hand, as the substrate 10, any other substrate can be used as long as it is a transparent substrate, and a substrate made of optical glass, transparent resin, or the like can be appropriately used. The light-shielding film 30 'can also be formed from Al other than Cr, metals and alloys such as Ni, Ti, Mo, Ta, and W, or a laminated film thereof. Furthermore, in order to obtain optimum dry etching conditions, etching conditions such as an etching gas type may be appropriately changed according to the type of the substrate and the type of the light shielding film.

本発明の第1の実施形態の方法によってマイクロレンズアレイを作製する工程を示す概略図Schematic which shows the process of producing a microlens array by the method of the 1st Embodiment of this invention. 図1に示す方法に適用される露光マスクと透明基板との相対位置関係を示す平面図The top view which shows the relative positional relationship of the exposure mask and transparent substrate applied to the method shown in FIG. 本発明の第2の実施形態の方法によってマイクロレンズアレイを作製する工程を示す概略図Schematic which shows the process of producing a microlens array by the method of the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態の方法によってマイクロレンズアレイを作製する工程を示す概略図Schematic which shows the process of producing a microlens array by the method of the 3rd Embodiment of this invention. 図4に示す方法に適用されるレンズパターニング用露光マスクと透明基板との相対位置関係を示す平面図The top view which shows the relative positional relationship of the exposure mask for lens patterning applied to the method shown in FIG. 4, and a transparent substrate 従来の露光マスクを使用する場合の問題点を説明する概略図Schematic explaining the problems when using a conventional exposure mask 従来の露光マスクを使用する場合の別の問題点を説明する概略図Schematic explaining another problem when using a conventional exposure mask 本発明の露光マスクに適用される開口の形状例を示す平面図The top view which shows the example of the shape of the opening applied to the exposure mask of this invention

符号の説明Explanation of symbols

10 透明基板
10a 透明基板の一表面
10b マイクロレンズ
11 ポジ型フォトレジスト
11′ 樹脂パターン
12 レンズパターニング用露光マスク
13′ 遮光膜
13a 遮光膜の開口
14 ポジ型フォトレジスト
15 遮光膜パターニング用露光マスク
15b 遮光部
15c、15d、15e、15f、15g 露光マスクの開口
20、40 マイクロレンズアレイ
30′ 遮光膜
30a 遮光膜の開口
31 ポジ型の第1のフォトレジスト
31a フォトレジストの開口
32 遮光膜パターニング用露光マスク
32c 露光マスクの開口
33 ポジ型の第2のフォトレジスト
33′ 樹脂パターン
34 レンズパターニング用露光マスク
34b 露光マスクの遮光部
44 ネガ型フォトレジスト
10 Transparent substrate
10a One surface of transparent substrate
10b Micro lens
11 Positive photoresist
11 ′ resin pattern
12 Exposure mask for lens patterning
13 'light shielding film
13a Opening of light shielding film
14 Positive photoresist
15 Exposure mask for light shielding film patterning
15b Shading part
15c, 15d, 15e, 15f, 15g Exposure mask opening
20, 40 micro lens array
30 'light shielding film
30a Opening of light shielding film
31 Positive type first photoresist
31a Opening of photoresist
32 Exposure mask for light shielding film patterning
32c Exposure mask opening
33 Positive second photoresist
33 ′ resin pattern
34 Exposure mask for lens patterning
34b Shading part of exposure mask
44 Negative photoresist

Claims (11)

透明基板上に所定サイズのマイクロレンズが複数アレイ状に形成されてなるマイクロレンズアレイに対して、基板表面に層状に形成された遮光膜形成用フォトレジストを露光する光を、マイクロレンズが有る部分毎に該レンズよりも基本的に小さな開口を通して照射させる遮光膜パターニング用露光マスクにおいて、
前記開口のうちの少なくとも2つが、該開口と前記マイクロレンズの各中心が一致する状態に露光マスクが透明基板と重ねられた状態下で、該開口を通してマイクロレンズの周縁の少なくとも一部が見える形状とされていることを特徴とする露光マスク。
The part where the microlens has the light for exposing the light-shielding film forming photoresist formed in a layer on the surface of the microlens array in which a plurality of microlenses of a predetermined size are formed in an array on a transparent substrate In an exposure mask for patterning a light-shielding film that is irradiated through an opening basically smaller than the lens every time,
At least two of the openings have a shape in which at least a part of the periphery of the microlens can be seen through the opening in a state where the exposure mask is superimposed on the transparent substrate so that the centers of the openings and the microlenses coincide with each other. An exposure mask characterized by that.
前記マイクロレンズの周縁の少なくとも一部が見える形状とされた開口が、前記マイクロレンズよりも全体的に大きく形成されたものであることを特徴とする請求項1記載の露光マスク。   2. The exposure mask according to claim 1, wherein an opening having a shape in which at least a part of a peripheral edge of the microlens can be seen is formed to be larger than the microlens as a whole. 前記マイクロレンズの周縁の少なくとも一部が見える形状とされた開口が、マイクロレンズアレイの実使用されない領域に形成されたマイクロレンズに整合する位置に設けられていることを特徴とする請求項1または2記載の露光マスク。   2. An opening having a shape in which at least a part of a peripheral edge of the microlens can be seen is provided at a position matching a microlens formed in a region where the microlens array is not actually used. 2. The exposure mask according to 2. レンズ形状に対応した遮光部を有するレンズパターニング用露光マスクを用いて、所定サイズのマイクロレンズが複数アレイ状に形成される透明基板に対して、基板表面に層状に形成された遮光膜形成用フォトレジストを露光する光を、マイクロレンズが形成される部分毎に前記遮光部よりも基本的に小さな開口を通して照射させる遮光膜パターニング用露光マスクにおいて、
前記開口のうちの少なくとも2つが、該開口と前記遮光部の各中心が一致するようにして遮光膜パターニング用露光マスク上に前記レンズパターニング用露光マスクが重ねられたときに、該開口の少なくとも一部が前記遮光部からはみ出して見える形状とされていることを特徴とする露光マスク。
Using a lens patterning exposure mask having a light-shielding part corresponding to the lens shape, a light-shielding film forming photo formed in layers on the substrate surface against a transparent substrate on which a plurality of microlenses of a predetermined size are formed in an array In a light-shielding film patterning exposure mask that irradiates light for exposing a resist through an opening basically smaller than the light-shielding portion for each portion where a microlens is formed,
When at least two of the openings are overlaid with the lens patterning exposure mask on the light-shielding film patterning exposure mask so that the centers of the openings and the light-shielding portions coincide with each other, at least one of the openings. An exposure mask characterized in that the portion is shaped to protrude from the light shielding portion.
前記一部が前記遮光部からはみ出して見える形状とされた開口が、前記遮光部よりも全体的に大きく形成されたものであることを特徴とする請求項4記載の露光マスク。   The exposure mask according to claim 4, wherein the opening in which the part is seen to protrude from the light shielding part is formed larger than the light shielding part as a whole. 前記一部が前記遮光部からはみ出して見える形状とされた開口が、マイクロレンズアレイの実使用されない領域に形成されるマイクロレンズに整合する位置に設けられていることを特徴とする請求項4または5記載の露光マスク。   The opening having a shape in which the part is seen to protrude from the light-shielding portion is provided at a position matching a microlens formed in a region where the microlens array is not actually used. 5. The exposure mask according to 5. 透明基板上に所定サイズのマイクロレンズを複数アレイ状に形成し、
前記マイクロレンズが形成されている側の透明基板の表面に金属膜、ポジ型フォトレジストをこの順に積層し、
請求項1から3いずれか1項記載の露光マスクを、前記開口と、それよりも大きいマイクロレンズの各中心が一致するように位置合わせして前記フォトレジストの上に配置し、
この露光マスクを介して前記フォトレジストに露光光を照射し、
このフォトレジストを現像処理して、前記露光マスクの開口を通して露光光が照射された部分のフォトレジストを除去し、
残った前記フォトレジストをエッチングマスクとして前記金属膜をエッチングすることにより、前記開口に対応する部分が除去された金属膜からなる遮光膜を形成することを特徴とする遮光膜付きマイクロレンズアレイの作製方法。
A plurality of microlenses of a predetermined size are formed in an array on a transparent substrate,
A metal film and a positive photoresist are laminated in this order on the surface of the transparent substrate on which the microlenses are formed,
The exposure mask according to any one of claims 1 to 3, wherein the exposure mask is positioned on the photoresist so that the openings and the centers of the microlenses larger than the openings are aligned,
Irradiating the photoresist with exposure light through this exposure mask,
The photoresist is developed to remove the portion of the photoresist irradiated with exposure light through the opening of the exposure mask,
Etching the metal film using the remaining photoresist as an etching mask to form a light-shielding film made of a metal film from which a portion corresponding to the opening has been removed. Fabrication of a microlens array with a light-shielding film Method.
透明基板上に所定サイズのマイクロレンズを複数アレイ状に形成し、
前記マイクロレンズが形成されている側の透明基板の表面にネガ型フォトレジストを積層し、
請求項1から3いずれか1項記載の露光マスクを、前記開口と、それよりも大きいマイクロレンズの各中心が一致するように位置合わせして前記フォトレジストの上に配置し、
この露光マスクを介して前記フォトレジストに露光光を照射し、
このフォトレジストを現像処理して、前記露光マスクの開口を通して露光光が照射された部分以外のフォトレジストを除去し、
残った前記フォトレジストおよび前記透明基板の上に金属膜を積層し、
次いで前記フォトレジストをリフトオフすることにより、前記開口に対応する部分が除去された金属膜からなる遮光膜を形成することを特徴とする遮光膜付きマイクロレンズアレイの作製方法。
A plurality of microlenses of a predetermined size are formed in an array on a transparent substrate,
Laminating a negative photoresist on the surface of the transparent substrate on which the microlenses are formed,
The exposure mask according to any one of claims 1 to 3, wherein the exposure mask is positioned on the photoresist so that the openings and the centers of the microlenses larger than the openings are aligned,
Irradiating the photoresist with exposure light through this exposure mask,
This photoresist is developed to remove the photoresist other than the portion irradiated with the exposure light through the opening of the exposure mask,
Laminating a metal film on the remaining photoresist and the transparent substrate,
Next, a method of manufacturing a microlens array with a light-shielding film is formed by lifting off the photoresist to form a light-shielding film made of a metal film from which a portion corresponding to the opening is removed.
透明基板上に金属膜、ポジ型の第1のフォトレジストをこの順に積層し、
請求項4から6いずれか1項記載の露光マスクを前記第1のフォトレジストの上に配置し、
この露光マスクを介して前記第1のフォトレジストに露光光を照射し、
この第1のフォトレジストを現像処理して、前記露光マスクの開口を通して露光光が照射された部分のフォトレジストを除去し、
残った第1のフォトレジストをエッチングマスクとして前記金属膜をエッチングすることにより、前記開口に対応する部分が除去された金属膜からなる遮光膜を形成し、
この遮光膜の上からポジ型の第2のフォトレジストを塗布し、
その上に、レンズ形状に対応した、前記露光マスクの開口よりも大きい遮光部を有するレンズパターニング用露光マスクを、該遮光部と前記遮光膜に形成された開口の各中心が一致するように位置合わせして配置し、
このレンズパターニング用露光マスクを介して前記第2のフォトレジストに露光光を照射し、
この第2のフォトレジストを現像処理して、前記レンズパターニング用露光マスクの遮光部に覆われていた部分のみ該第2のフォトレジストを残し、
この残った第2のフォトレジストを軟化させて、マイクロレンズの形状に対応した形状を有する樹脂パターンを形成し、
次いでこの樹脂パターン側から前記透明基板をドライエッチングすることにより、該樹脂パターンの形状を透明基板に転写してアレイ状に配列したマイクロレンズを形成することを特徴とする遮光膜付きマイクロレンズアレイの作製方法。
A metal film and a positive first photoresist are laminated in this order on a transparent substrate,
An exposure mask according to any one of claims 4 to 6 is disposed on the first photoresist,
Irradiating exposure light to the first photoresist through the exposure mask,
The first photoresist is developed to remove a portion of the photoresist irradiated with the exposure light through the opening of the exposure mask,
Etching the metal film using the remaining first photoresist as an etching mask to form a light-shielding film made of a metal film from which a portion corresponding to the opening has been removed,
Apply a positive type second photoresist on the light shielding film,
In addition, the lens patterning exposure mask corresponding to the lens shape and having a light shielding part larger than the opening of the exposure mask is positioned so that the centers of the light shielding part and the opening formed in the light shielding film coincide with each other. Put together,
Irradiating the second photoresist with exposure light through the lens patterning exposure mask,
The second photoresist is developed to leave the second photoresist only in the portion covered by the light-shielding portion of the lens patterning exposure mask,
The remaining second photoresist is softened to form a resin pattern having a shape corresponding to the shape of the microlens,
Next, by dry etching the transparent substrate from the resin pattern side, the shape of the resin pattern is transferred to the transparent substrate to form microlenses arranged in an array. Manufacturing method.
請求項7または8記載の方法によって作製されたマイクロレンズアレイであって、
透明基板上に、アレイ状に形成された所定サイズの複数のマイクロレンズが形成されるとともに、その上に、マイクロレンズよりも基本的に小さくて該マイクロレンズと整合する開口を有する遮光膜が形成され、
前記開口のうちの少なくとも2つが、該開口を通してマイクロレンズの周縁の少なくとも一部が見える形状となっていることを特徴とするマイクロレンズアレイ。
A microlens array produced by the method according to claim 7 or 8,
A plurality of microlenses of a predetermined size formed in an array are formed on a transparent substrate, and a light-shielding film having openings that are basically smaller than the microlenses and aligned with the microlenses is formed thereon. And
At least two of the openings have a shape in which at least a part of the periphery of the microlens can be seen through the openings.
請求項9記載の方法によって作製されたマイクロレンズアレイであって、
透明基板上に、アレイ状に形成された所定サイズの複数のマイクロレンズが形成されるとともに、該マイクロレンズと基板との間に、マイクロレンズよりも基本的に小さくて該マイクロレンズと整合する開口を有する遮光膜が形成され、
前記開口のうちの少なくとも2つが、その少なくとも一部がマイクロレンズの周縁からはみ出した形状となっていることを特徴とするマイクロレンズアレイ。
A microlens array produced by the method of claim 9,
A plurality of microlenses having a predetermined size formed in an array are formed on a transparent substrate, and an opening between the microlens and the substrate that is basically smaller than the microlens and aligns with the microlens. A light-shielding film having
At least two of the openings have a shape in which at least a part thereof protrudes from the periphery of the microlens.
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