JP2009012319A - パターン形成体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、凹部の形状を、高い自由度で設計可能なパターン形成体の製造方法を提供することを主目的とする。
【解決手段】本発明は、基板上に、開口部を有するマスク層を形成するマスク層形成工程と、上記開口部を介して、上記基板をエッチングすることにより、凹部および凹部間平坦部を形成する第一のエッチング工程と、上記開口部を介して、上記凹部の表面に保護部を形成する保護部形成工程と、上記保護部を形成した後に、上記マスク層を剥離するマスク層剥離工程と、上記マスク層を剥離することにより露出する上記凹部間平坦部をエッチングする第二のエッチング工程と、を有することを特徴とするパターン形成体の製造方法を提供することにより、上記課題を解決する。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば光学素子やナノインプリント用テンプレートに有用なパターン形成体を得ることができるパターン形成体の製造方法に関する。

例えば半導体集積回路やマイクロレンズを作製する際に、現在、フォトリソグラフィ法が広く使用されている。一方、このようなフォトリソグラフィ法と比較して、安価に凹凸パターンを形成する方法として、インプリント法が知られている。インプリント法とは、表面に予め所望の凹凸パターンを有するテンプレートを、被転写樹脂を有する被転写体と密着させ、熱や光等の外部刺激を与えることによって、被転写樹脂の表面に凹凸パターンを転写する方法である。

インプリント法により得られるマイクロレンズ等の形状は、通常、用いられるテンプレートの凹部の形状により規定される。そのため、直径が小さく、なめらかな曲面構造を有するマイクロレンズを得るためには、用いられるテンプレートの凹部が、同様に直径が小さく、なめらかな曲面構造を有する必要がある。しかしながら、小さな直径を有し、かつ、なめらかな曲面構造を有する凹部を備えたテンプレートを作製するためには、技術的困難を伴うことが多かった。

マイクロレンズ形成用テンプレートの製造方法として、例えば図３に示すように、基板１の表面に、開口部２を有するマスク層３を形成し（図３（ａ））、次に、開口部２を介して基板１をウェットエッチングすることにより、凹部４を形成する方法（図３（ｂ））が知られている。しかしながら、この方法では、形成される凹部の形状が、開口部の大きさやマスク層の膜厚等のパラメータによって規定され、限定された曲率や深さの凹部しか形成することができないという問題があった。つまり、設計自由度が低いという問題があった。

なお、本発明においては、後述するようにシランカップリング剤を用いて保護部を形成することができるが、特許文献１においては、シランカップリング剤を用いる単分子膜のパターン形成方法が開示されている。
特開平５−１５０１０２号公報

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、凹部の形状を、高い自由度で設計可能なパターン形成体の製造方法を提供することを主目的とする。

上記課題を解決するために、本発明においては、基板上に、開口部を有するマスク層を形成するマスク層形成工程と、上記開口部を介して、上記基板をエッチングすることにより、凹部および凹部間平坦部を形成する第一のエッチング工程と、上記開口部を介して、上記凹部の表面に保護部を形成する保護部形成工程と、上記保護部を形成した後に、上記マスク層を剥離するマスク層剥離工程と、上記マスク層を剥離することにより露出する上記凹部間平坦部をエッチングする第二のエッチング工程と、を有することを特徴とするパターン形成体の製造方法を提供する。

本発明によれば、２回のエッチング工程を行うことにより、凹部の曲率および深さを別々に制御することができ、その結果、凹部の設計自由度を向上させることができる。そのため、例えば本発明により得られたナノインプリント用テンプレートを用いることにより、集光効率が優れたマイクロレンズ等を得ることができる。

上記発明においては、上記第二のエッチング工程の後に、上記保護部を除去する保護部除去工程を有することが好ましい。保護部の種類によっては、保護部が凹部に残留していることで、パターン形成体を使用する際に、他の部材に悪影響を与える可能性があるからである。また、保護部を除去することにより、凹部の形状をより正確に制御することができる。

上記発明においては、上記基板が、石英であることが好ましい。より微細な寸法の加工が可能だからである。

上記発明においては、上記保護部をシランカップリング剤により形成することが好ましい。石英等の表面の官能基と反応することにより、エッチング耐性に優れた保護部を得ることができるからである。

また、本発明においては、上述したパターン形成体の製造方法により得られるパターン形成体をナノインプリント用テンプレートとして用い、上記ナノインプリント用テンプレートと、被転写樹脂層を有する被転写体とを密着させ、上記ナノインプリント用テンプレートの凹凸パターンを、上記被転写樹脂層に転写する転写工程を有することを特徴とするマイクロレンズ付基板の製造方法を提供する。

本発明によれば、上述したパターン形成体の製造方法により得られるパターン形成体をナノインプリント用テンプレートとして用いることにより、例えば集光効率に優れたマイクロレンズを備えたマイクロレンズ付基板を得ることができる。

本発明においては、凹部の形状を、高い自由度で設計できるという効果を奏する。これにより、例えば集光効率に優れたマイクロレンズを形成可能なナノインプリント用テンプレート等を得ることができる。

以下、本発明のパターン形成体の製造方法、およびマイクロレンズの製造方法について詳細に説明する。

Ａ．パターン形成体の製造方法
まず、本発明のパターン形成体の製造方法について説明する。本発明のパターン形成体の製造方法は、基板上に、開口部を有するマスク層を形成するマスク層形成工程と、上記開口部を介して、上記基板をエッチングすることにより、凹部および凹部間平坦部を形成する第一のエッチング工程と、上記開口部を介して、上記凹部の表面に保護部を形成する保護部形成工程と、上記保護部を形成した後に、上記マスク層を剥離するマスク層剥離工程と、上記マスク層を剥離することにより露出する上記凹部間平坦部をエッチングする第二のエッチング工程と、を有することを特徴とするものである。

本発明によれば、２回のエッチング工程を行うことにより、凹部の曲率および深さを別々に制御することができ、その結果、凹部の設計自由度を向上させることができる。上述したように、１回のエッチング工程のみで凹部を形成しようとすると、等方的なエッチングが行われるため、限定された曲率や深さの凹部しか形成することができなかった。これに対して、本発明においては、第一のエッチング工程で主に凹部の曲率の制御を行い、第二のエッチング工程で主に凹部の深さの制御を行うことで、設計自由度を向上させることができるのである。その結果、例えば本発明により得られたナノインプリント用テンプレートを用いることにより、固体撮像素子等の構造に応じて集光効率が最適化されたマイクロレンズを得ることができる。

次に、本発明のパターン形成体の製造方法について図面を用いて説明する。図１は、本発明のパターン形成体の製造方法の一例を示す概略断面図である。図１に示されるパターン形成体の製造方法においては、まず、石英（基板１）上に開口部２を有するクロム層（マスク層３）を形成する（図１（ａ））。次に、開口部２を介して、基板１をフッ酸でウェットエッチングすることにより、凹部４と、凹部間平坦部５とを形成する（図１（ｂ））。なお、本発明において、凹部間平坦部５とは、隣接する凹部４の間に形成され、エッチング液によりエッチングされていない平坦な基板１の領域をいう。次に、開口部２を介して、凹部４の表面に、シランカップリング剤を塗布して保護部６を形成し（図１（ｃ））、その後、マスク層３を剥離する（図１（ｄ））。次に、マスク層３を剥離することにより露出する凹部間平坦部５を、再びフッ酸を用いてエッチングし（図１（ｅ））、最後に、保護部６を酸素プラズマ等により除去することによって、パターン形成体１０を得る。

本発明のパターン形成体の製造方法は、少なくともマスク層形成工程、第一のエッチング工程、保護部形成工程、マスク層剥離工程、および第二のエッチング工程を有するものである。さらに、必要に応じて保護部除去工程を有していても良い。以下、本発明のパターン形成体の製造方法について、工程ごとに説明する。

１．マスク層形成工程
まず、本発明におけるマスク層形成工程について説明する。本発明におけるマスク層形成工程は、基板上に、開口部を有するマスク層を形成する工程である。

本発明に用いられる基板は、後述するエッチング工程（第一のエッチング工程および第二エッチング工程）によりエッチングされるものであれば特に限定されるものではない。上記基板の材料としては、例えば、石英およびソーダライムガラス等のガラス；シリコン（Ｓｉ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）およびガリウム砒素（ＧａＡｓ）等の半導体；ニッケル（Ｎｉ）およびアルミニウム（Ａｌ）等の金属；窒化シリコン（ＳｉＮ）、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）および炭化シリコン（ＳｉＣ）等のセラミックス；ダイヤモンド、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）および立方晶窒化ホウ素（ＣＢＮ）等を挙げることができる。中でも、より微細な寸法の加工が可能であるという観点から、石英およびシリコン（Ｓｉ）がより好ましく、石英が特に好ましい。

上記基板の膜厚としては、基板の種類等により異なるものであり、特に限定されるものではないが、例えば１０μｍ〜１０ｍｍの範囲内である。

本発明に用いられるマスク層は、第一のエッチング工程に用いられるエッチング液に対して耐性を有するものであれば特に限定されるものではない。また、上記マスク層は、基板に浸透しないものであることが好ましい。上記マスク層の材料としては、例えば、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｌ等の金属単体、これらの金属酸化物、金属窒化物および金属酸化窒化物等を挙げることができ、中でもＣｒ単体、ＣｒＮおよびＣｒＯが好ましく、特にＣｒ単体およびＣｒＮが好ましい。また、本発明において、基板として金属を用いる場合は、その金属表面を酸化処理し、得られた酸化皮膜をマスク層として使用しても良い。

本発明においては、上記マスク層の膜厚が、ウェットエッチング時に自己支持性を維持できる膜厚であることが好ましい。自己支持性を維持できないと、ウェットエッチングの途中で、マスク層の断片が凹部に落ち込み、等方的なウェットエッチングを行えない可能性があるからである。また、そのような膜厚は、マスク層の材料等により異なるため、それらを考慮して適宜選択することが好ましい。

上記マスク層の膜厚としては、特に限定されるものではないが、例えば、５ｎｍ〜８０ｎｍの範囲内、中でも１０ｎｍ〜７０ｎｍの範囲内、特に１５ｎｍ〜５０ｎｍの範囲内であることが好ましい。マスク層の膜厚が上記範囲内であれば、自己支持性を確保でき、さらに、基板に対してエッチング液が回り込み易くなり、微小な凹部を形成することができるからである。

上記マスク層は、凹部を形成するための開口部を有する。上記開口部の直径としては、後述する第一のエッチング工程により所望の大きさを有する凹部を形成できれば特に限定されるものではないが、例えば、６０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲内、中でも８０ｎｍ〜７００ｎｍの範囲内、特に９０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲内であることが好ましい。開口部の直径が上記範囲内であれば、直径がより小さく、よりなめらかな曲面構造を有する凹部を形成することができるからである。

本発明においては、後述する第一のエッチング工程で形成する凹部の直径を１とした場合に、上記開口部の直径が、例えば０．１５〜０．５の範囲内、中でも０．２〜０．３の範囲内であることが好ましい。
本発明においては、上述したマスク層の膜厚と開口部の直径との比（膜厚：開口部直径）が、例えば１：２〜１５の範囲内、中でも１：６〜１０の範囲内であることが好ましい。上記比率の範囲内であれば、基板に対してエッチング液が回り込み易くなり、微小な凹部を形成することができるからである。

上記開口部の形状としては、特に限定されるものではなく、任意の形状を取ることができるが、中でも、本発明においては、上記開口部の形状が、円、楕円または四角形であることが好ましく、円または楕円であることがより好ましい。

基板上にマスク層を形成する方法としては、上述した膜厚のマスク層を形成することができる方法であれば特に限定されるものではないが、例えば、スパッタリング法、イオンプレーティング法、真空蒸着法等のＰＶＤ(Physical Vapor Deposite)法；ＣＶＤ(Chemical Vapor Deposite)法等を挙げることができ、中でもスパッタリング法および真空蒸着法が好ましい。

マスク層に開口部を形成する方法としては、例えば、上記マスク層上にレジスト膜を形成するレジスト膜形成処理と、上記レジスト膜に電子線描画を行い、上記レジスト膜に潜像パターンを形成する露光処理と、上記潜像パターンに沿って現像を行う現像処理と、上記現像処理により露出したマスク層をドライエッチングし、開口部を形成するドライエッチング処理と、を行う方法等を挙げることができる。

レジスト膜形成処理において、形成されるレジスト膜の種類、膜厚、形成方法等については、所望の大きさを有する開口部を形成することができれば特に限定されるものではなく、一般的な電子線描画法と同様である。露光処理において、電子線照射の加速電圧としては、特に限定されるものではないが、通常５ｋＶ〜５００ｋＶの範囲内、中でも１０ｋＶ〜２００ｋＶの範囲内であることが好ましい。また、電子線照射は、一般的な電子線描画機により行うことができる。

現像処理において、潜像パターンに沿って現像を行う方法としては、例えばアルカリ現像液または酸現像液を用いたウェットエッチング現像等を挙げることができる。上記アルカリ現像液としては、例えば、テトラメチルアンモニウム水溶液、水酸化カリウム水溶液、水酸化ナトリウム水溶液、炭酸ナトリウム水溶液等を挙げることができる。上記酸現像液としては、例えば、塩酸水溶液、酢酸水溶液、硫酸水溶液、リン酸水溶液等を挙げることができる。ドライエッチング処理において、用いられるエッチングガスとしては、例えば、ＣＦ_４、ＣＨＦ_３、Ｃｌ_２、ＳＦ_６等を挙げることができる。

２．第一のエッチング工程
次に、本発明における第一のエッチング工程について説明する。本発明における第一のエッチング工程は、上記開口部を介して、上記基板をエッチングすることにより、凹部および凹部間平坦部を形成する工程である。本工程により、主に凹部の曲率の制御を行う。後述する第二のエッチング工程により、主に凹部の深さの制御を行う。なお、本工程においては、基板をエッチングする方法として、ウェットエッチングであっても良く、ドライエッチングであっても良いが、中でもウェットエッチングであることが好ましい。

本工程に用いられるエッチング液としては、用いられる基板をエッチング可能なものであれば特に限定されるものではない。エッチング液の種類は、用いられる基板の種類に応じて異なるものであるが、例えば基板として石英等のガラスを用いた場合には、エッチング液として、フッ酸、緩衝フッ酸、ＫＯＨ水溶液等のアルカリ性水溶液を用いることができる。また、例えば基板としてＳｉを用いた場合には、エッチング液として、水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）等のアルカリ水溶液を用いることができる。

本発明においては、エッチング液を基板に塗布することにより、ウェットエッチングを行っても良く、エッチング液に基板を浸漬することにより、ウェットエッチングを行っても良い。本発明においては、凹部の直径や深さが後述する所定の大きさとなるように、ウェットエッチングを行うことが好ましい。また、ウェットエッチングを行う時間は、基板がエッチングされるエッチングレートを参考にして、所望の形状となるように適宜調整する。

本工程により得られる凹部の直径は、特に限定されるものではないが、３００ｎｍ以上が好ましく、４００ｎｍ以上がより好ましく、５００ｎｍ以上がさらに好ましい。一方、上記凹部の直径は、特に限定されるものではないが、３μｍ以下が好ましく、２μｍ以下がより好ましく、１μｍ以下がさらに好ましく、８００ｎｍ以下が特に好ましい。

なお、本発明において、「凹部の直径」とは、凹部の立体形状を、基板表面と平行の平面で切断した時に形成される断面の直径をいう。断面が円ではない場合、例えば楕円である場合には、その断面における最長の長さをいうこととする。

本工程により得られる凹部の深さは、特に限定されるものではないが、例えば、４０ｎｍ〜２０００ｎｍの範囲内であり、中でも３００ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲内であることが好ましい。

本発明において、上記凹部は、すべて曲面から構成されたものであることが好ましい。「すべて曲面から構成された」とは、凹部の形状に、平面部分を有しないことをいう。本発明のように、開口部を介してウェットエッチングを行うと、基板が等方的にエッチングされるため、形成される凹部は、すべて曲面から構成されたものとなる。

上記凹部の形状としては、例えば、球を任意の平面で切断した一部の形状、回転楕円体を長軸または短軸に沿って平行に切断した一部の形状等を挙げることができる。中でも、本発明においては、上記凹部の形状が、半球状、半楕円球状であることが好ましい。また、本発明においては、すべて曲面から構成された均一な凹部を有していることが好ましい。なお、凹部の形状、深さ、直径等については、例えば走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により、観察、測定することができる。

本発明における凹部間平坦部は、隣接する凹部の間に形成され、エッチング液によりエッチングされていない平坦な基板の領域である。凹部間平坦部の大きさ（例えば、図１（ｂ）のＡで表される大きさ）は、得られるパターン形成体の用途等により異なるものであるが、例えば０．０５μｍ〜１０μｍの範囲内、中でも０．１μｍ〜１μｍの範囲内であることが好ましい。

３．保護部形成工程
次に、本発明における保護部形成工程について説明する。本発明における保護部形成工程は、上記開口部を介して、上記凹部の表面に保護部を形成する工程である。

本発明における保護部は、後述する第二のエッチング工程でのエッチング対して、耐性を有するものであれば特に限定されるものではない。本発明においては、保護部が形成されている領域でのエッチングレートが、保護部が形成されていない領域でのエッチングレートよりも小さくなれば良いが、中でも、保護部が形成されている領域でのエッチングレートが、実質的に０であることが好ましい。また、本発明における保護部は、凹部の表面に形成されるものであっても良く、凹部全体を埋めるように形成されるものであっても良い。得られるパターン形成体の用途に応じて、適宜選択することが好ましい。

本発明において、凹部の表面に保護部を形成する方法は、液相処理により保護部を形成する方法と、気相処理により保護部を形成する方法とに大別することができる。液相処理により保護部を形成する方法は、保護部形成用材料を、液体の状態で凹部の表面に接触させることにより、保護部を形成する方法である。液相処理に用いられる保護部形成用材料としては、例えば、シランカップリング剤、硬化性樹脂等を挙げることができる。

上記保護部をシランカップリング剤により形成する方法としては、例えば、シランカップリング剤を凹部表面の官能基と反応させて単分子膜の保護部を形成する方法、およびシランカップリング剤を凹部表面の官能基と反応させるとともに、ゾルゲル反応等により加水分解、重縮合させて保護部を形成する方法等を挙げることができ、中でも、シランカップリング剤を凹部表面の官能基と反応させて単分子膜の保護部を形成する方法が好ましい。なお、シランカップリング剤を用いて単分子膜を形成する方法としては、例えば特許第３２９０７４５号に記載された方法等を挙げることができる。

上記シランカップリング剤としては、具体的には、Ｃ_３Ｈ_６ＮＨ_２Ｓｉ（ＣＨ_３Ｏ）_３（例えば信越シリコーン社製 ＫＢＭ９０３）、Ｃ_３Ｈ_６ＮＨＣ_２Ｈ_４ＮＨ_２Ｓｉ（ＣＨ_３Ｏ）_３（例えば信越シリコーン社製 ＫＢＭ６０３）、ＣＦ_３Ｓｉ（ＯＣＨ_２ＣＨ_３）_３（例えばＡｌｄｒｉｃｈ社製 ４１９９８２）、ＣＦ_３（ＣＦ_２）_５ＣＨ_２ＣＨ_２Ｓｉ（ＯＣＨ_２ＣＨ_３）_３（例えば東京化成工業社製 Ｔ１７７０）、ＣＨ_３（ＣＨ_２）_５Ｓｉ（ＯＣＨ_３）_３（例えば東京化成工業社製 Ｈ０８７９）、およびダイキン社製 ＯＰＴＯＯＬ ＤＳＸ等を挙げることができる。

上記保護部を硬化性樹脂により形成する方法は、通常、硬化前の低粘度の硬化性樹脂を含有する塗工液を、凹部に塗布し硬化させる方法である。上記硬化性樹脂は、光硬化性樹脂および熱硬化性樹脂のいずれであっても良い。特に、本発明においては、無溶媒タイプの硬化性樹脂塗工液を用いることが好ましい。溶媒除去の必要がなくなり、凹部の表面に均一に保護部を形成することができるからである。

本発明において、保護部形成用材料を含有する保護部形成用塗工液の粘度は、低いことが好ましい。粘度が高すぎると、保護部形成用塗工液が、マスク層の開口部を通過しにくくなるからである。保護部形成用塗工液の粘度としては、例えば１０ｃＰ以下であることが好ましい。

一方、気相処理により保護部を形成する方法は、保護部形成用材料を、気体の状態で凹部の表面に接触させることにより、保護部を形成する方法である。気相処理により保護部を形成する方法としては、例えば、スパッタリング法、イオンプレーティング法、真空蒸着法等のＰＶＤ(Physical Vapor Deposite)法；ＣＶＤ(Chemical Vapor Deposite)法、化学吸着法等を挙げることができる。

気相処理に用いられる保護部形成用材料としては、例えば、シランカップリング剤、フッ素系のガス、テフロン（登録商標）のようなフッ素を含有するポリマー等を挙げることができる。

４．マスク層剥離工程
次に、本発明におけるマスク層剥離工程について説明する。本発明におけるマスク層剥離工程は、上記保護部を形成した後に、上記マスク層を剥離する工程である。基板からマスク層を除去することにより、凹部間平坦部が露出し、この凹部間平坦部は、後述する第二のエッチング工程でエッチングされる部分である。

マスク層を除去する方法としては、特に限定されるものではないが、例えば、剥離液を用いる方法等を挙げることができる。上記剥離液の種類は、マスク層の種類に応じて適宜選択することが好ましい。例えばマスク層がクロム薄膜である場合は、硝酸セリウムアンモニウムと過塩素酸との混合溶液等を挙げることができる。また、剥離液を用いてマスク層を除去する方法としては、例えば、剥離液を基板に塗布する方法、および剥離液に基板を浸漬させる方法等を挙げることができる。

５．第二のエッチング工程
次に、本発明における第二のエッチング工程について説明する。本発明における第二のエッチング工程は、上記マスク層を剥離することにより露出する上記凹部間平坦部をエッチングする工程である。本工程により、第一のエッチング工程により得られた凹部の曲率とは独立に、凹部の深さを制御することができ、設計自由度が向上する。

上記凹部間平坦部をエッチングする方法は、ウェットエッチング法およびドライエッチング法のいずれであっても良い。ウェットエッチング法に用いられるエッチング液は、基板をエッチングできるものであれば特に限定されるものではなく、上述した第一のエッチング工程に用いられるものと同様のものを用いることができる。本発明においては、第一のエッチング工程に用いられるエッチング液と、第二のエッチング工程に用いられるエッチング液とが同一であることが好ましい。コストの低減を図ることができるからである。

一方、ドライエッチング法により凹部間平坦部をエッチングする場合は、保護部が充分な耐性を有していることが必要である。ドライエッチング法に用いられるエッチングガスとしては、例えば、ＣＦ_４、ＣＨＦ_３、Ｃｌ_２、ＳＦ_６等を挙げることができる。

本工程により得られる凹部の直径は、特に限定されるものではないが、例えば４０ｎｍ以上が好ましく、２００ｎｍ以上がより好ましく、１０００ｎｍ以上がさらに好ましい。

本発明により得られるパターン形成体は、凹部の表面に保護部を有するものであっても良く、後述する保護部除去工程を行うことにより、保護部を除去したものであっても良い。パターン形成体の用途等に応じて適宜選択することができる。例えば、本発明により得られるパターン形成体がナノインプリント用テンプレートであって、保護部がインプリントに悪影響を与えない場合は、保護部を有していても良い。

６．保護部除去工程
次に、本発明における保護部除去工程について説明する。本発明における保護部除去工程は、上記第二のエッチング工程の後に、上記保護部を除去する工程である。保護部が、パターン形成体の使用時に悪影響を与える場合は、保護部を除去することが好ましい。

上記保護部を除去する方法は、上記保護部を除去でき、上記凹部をエッチングしない方法であれば特に限定されるものではない。例えば、保護部がシランカップリング剤等の有機物である場合は、酸素プラズマ等を用いることができる。また、例えば、保護部がフルオロシラン等である場合も、酸素プラズマ等を用いることができる。

７．パターン形成体
次に、本発明により得られるパターン形成体について説明する。本発明により得られるパターン形成体の用途としては、例えば、マイクロレンズアレイ、フォトニッククリスタル、反射板、導光板等の光学素子、およびナノインプリント用テンプレート等を挙げることができる。上記ナノインプリント用テンプレートは、光ナノインプリント用のテンプレートであっても良く、熱ナノインプリント用のテンプレートであっても良い。また、本発明においては、上記ナノインプリント用テンプレートが、発光ダイオードのヘッド部に設けられ、かつ、光の取出し効率を向上させるマイクロレンズアレイを形成するために用いられるものであることが好ましい。

Ｂ．マイクロレンズ付基板の製造方法
次に、本発明のマイクロレンズ付基板の製造方法について説明する。本発明のマイクロレンズ付基板の製造方法は、上述したパターン形成体の製造方法により得られるパターン形成体をナノインプリント用テンプレートとして用い、上記ナノインプリント用テンプレートと、被転写樹脂層を有する被転写体とを密着させ、上記ナノインプリント用テンプレートの凹凸パターンを、上記被転写樹脂層に転写する転写工程を有することを特徴とするものである。

本発明によれば、上述したパターン形成体の製造方法により得られるパターン形成体をナノインプリント用テンプレートとして用いることにより、例えば集光効率に優れたマイクロレンズを備えたマイクロレンズ付基板を得ることができる。

次に、本発明のマイクロレンズ付基板の製造方法について図面を用いて説明する。図２は、本発明のマイクロレンズの製造方法の一例を示す概略断面図である。図２に示されるマイクロレンズ付基板の製造方法においては、まず、上述したパターン形成体の製造方法により得られたナノインプリント用テンプレート１０と、被転写基板１１および被転写樹脂層１２を有する被転写体１３とを用意する（図２（ａ））。次に、ナノインプリント用テンプレート１０の凹凸パターンが形成されている表面と、被転写体１３の被転写樹脂層１２とを密着させる（図２（ｂ））。次に、被転写樹脂層１２に対して、光１４を照射することにより、被転写樹脂層１２を硬化させる（図（ｃ））。最後に、ナノインプリント用テンプレート１０を剥離することにより、被転写基板１１と、マイクロレンズ１２´とを有するマイクロレンズ付基板が得られる（図２（ｄ））。

本発明における転写工程は、ナノインプリント用テンプレートと、被転写樹脂層を有する被転写体とを密着させ、ナノインプリント用テンプレートの凹凸パターンを、被転写樹脂層に転写する工程である。なお、本発明に用いられるナノインプリント用テンプレートは、上記「Ａ．パターン形成体の製造方法」に記載した方法に得られるものである。

本発明に用いられる被転写基板は、得られるマイクロレンズを支持するものである。上記被転写基板としては、マイクロレンズの用途等により異なるものであるが、例えば、石英ガラス、無アルカリガラス、鉛ガラス（青板ガラス）等の透明ガラス基板等を挙げることができる。また、上記被転写基板として、マイクロレンズ形成前の固体撮像素子（固体撮像素子用材料）を用いることもできる。例えば、固体撮像素子用材料を構成する平坦化層上にマイクロレンズを形成することで、固体撮像素子を得ることができる。

本発明に用いられる被転写樹脂層は、ナノインプリント用テンプレートの凹凸パターンが転写され、マイクロレンズとなる層である。上記被転写樹脂層を構成する被転写樹脂の材料としては、例えば、光硬化性樹脂および熱硬化性樹脂等の硬化性樹脂を挙げることができ、中でも光硬化性樹脂が好ましい。上記光硬化性樹脂としては、例えば、アクリル樹脂等を挙げることができる。具体的には、ＰＡＫ−０１（東亜合成株式会社製）、ＮＩＰ−Ｋ（Zen Photonics製）、およびＴＳＲ−８２０（帝人製機製）等を挙げることができる。一方、上記熱硬化性樹脂としては、例えば、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリスチレン（ＰＳ）、およびポリカーボネート（ＰＣ）等を挙げることができる。

上記被転写樹脂層の膜厚としては、マイクロレンズの用途等に応じて異なるものであるが、通常０．１μｍ〜１００μｍの範囲内である。また、被転写基板上に被転写樹脂層を形成する方法としては、例えばスピンコート法等を挙げることができる。

本発明においては、ナノインプリント用テンプレートの凹凸パターンが形成されている表面と、被転写基板上に形成された被転写樹脂層とを密着させる。その後、被転写樹脂層の種類に応じて、光照射や加熱を行うことにより、被転写樹脂を硬化させる。最後に、密着させたナノインプリント用テンプレートを剥離することにより、被転写基板と、マイクロレンズとを有するマイクロレンズ付基板が得られる。本発明における光照射や加熱の条件、およびその他の事項については、一般的なインプリント法における条件等と同様であるので、ここでの説明は省略する。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と、実質的に同一の構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなる場合であっても本発明の技術的範囲に包含される。

以下、実施例を用いて、本発明をさらに具体的に説明する。
［実施例１］
６０２５石英基板上に、スパッタリングにより膜厚１５ｎｍの窒化クロム層（マスク層）を形成した。この窒化クロム層の全面に、電子ビームレジストを塗布し、電子線描画装置で直径１００ｎｍ、ピッチ１μｍのアレイを描画し現像した。その後、窒化クロム層を塩素ガスを用いてドライエッチングし、開口部を形成した。次に、開口部が形成された窒化クロム層を有する石英基板を、５％のフッ酸溶液に浸漬し、深さ４００ｎｍになるまで、石英基板をエッチングした。その後、得られた石英基板を、ダイキン社製ＯＰＴＯＯＬ、ＤＳＸの１％溶液（溶媒パーフルオロヘキサン中）に浸漬し、引き上げ乾燥し、その後、７０℃でベークし、エッチングされた石英部分のみにシランカップリング処理を行った。その後、硝酸セリウムアンモニウム溶液中で窒化クロム層をエッチングし、引き続き、得られた石英基板を５％フッ酸溶液に浸漬した。これにより、深さ３００ｎｍ、レンズ間ギャップ５０ｎｍのレンズアレイを作製できた。

本発明のパターン形成体の製造方法の一例を示す概略断面図である。 本発明のマイクロレンズ付基板の製造方法の一例を示す概略断面図である。 本発明のパターン形成体の製造方法を説明する説明図である。

符号の説明

１ … 基板
２ … 開口部
３ … マスク層
４ … 凹部
５ … 凹部間平坦部
６ … 保護部
１０ … パターン形成体

Claims (5)

1. 基板上に、開口部を有するマスク層を形成するマスク層形成工程と、
   前記開口部を介して、前記基板をエッチングすることにより、凹部および凹部間平坦部を形成する第一のエッチング工程と、
   前記開口部を介して、前記凹部の表面に保護部を形成する保護部形成工程と、
   前記保護部を形成した後に、前記マスク層を剥離するマスク層剥離工程と、
   前記マスク層を剥離することにより露出する前記凹部間平坦部をエッチングする第二のエッチング工程と、
   を有することを特徴とするパターン形成体の製造方法。
2. 前記第二のエッチング工程の後に、前記保護部を除去する保護部除去工程を有することを特徴とする請求項１に記載のパターン形成体の製造方法。
3. 前記基板が、石英であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のパターン形成体の製造方法。
4. 前記保護部をシランカップリング剤により形成することを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれかの請求項に記載のパターン形成体の製造方法。
5. 請求項１から請求項４までのいずれかの請求項に記載のパターン形成体の製造方法により得られるパターン形成体をナノインプリント用テンプレートとして用い、
   前記ナノインプリント用テンプレートと、被転写樹脂層を有する被転写体とを密着させ、前記ナノインプリント用テンプレートの凹凸パターンを、前記被転写樹脂層に転写する転写工程を有することを特徴とするマイクロレンズ付基板の製造方法。

Images