JP3681101B2 - マイクロレンズアレイ用金型マスターの作製方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光エレクトロニクス分野等で使用されるマイクロレンズアレイを作製するためのマイクロレンズアレイ用金型マスターの作製方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
マイクロレンズアレイは、直径数μｍから数１００μｍの微小な略半球状のレンズを複数配置したものであり、液晶表示装置、受光装置、光通信システムにおけるファイバー間接続等の様々な用途に使用される様になってきている。
【０００３】
一方、発光素子間隔を狭くできアレイ化が容易な面発光レーザー等の開発が進み、レンズアレイの間隔を狭くでき開口数（ＮＡ）の大きなマイクロレンズの要求が高まっている。
【０００４】
受光素子においても同様に、半導体プロセス技術の発達に伴い、素子間隔が狭まり、ＣＣＤ等に見られる様に、ますます受光素子の小型化がなされている。この結果、ここでも、レンズ間隔の狭い、開口数の大きなマイクロレンズアレイが必要となっている。この様なマイクロレンズでは、レンズ面に入射する光の利用効率が高い高集光率のマイクロレンズが望まれている。
【０００５】
さらに、今後、期待される光情報処理分野である光並列処理・演算、光インターコネクション等においても、同様の要望がある。
【０００６】
また、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）等の自発光型のディスプレイ装置の研究開発も盛んに行われ、高精細且つ高輝度のディスプレイの提案がなされている。この様なディスプレイにおいては、小型且つ開口数の大きなマイクロレンズアレイに加えて、低コストで大面積のマイクロレンズアレイへの要求がある。
【０００７】
以上の様な状況において、従来、イオン交換法（Ｍ． Ｏｉｋａｗａ， ｅｔａｌ．， Ｊｐｎ． Ｊ． Ａｐｐｌ． Ｐｈｙｓ． ２０（４） Ｌ５１−５４， １９８１）を用いて多成分ガラスからなる基板上の複数の箇所を高屈折率化して、複数のレンズを形成する様にしたマイクロレンズアレイの作製方法が知られている。しかしながら、この方法では、レンズ同士の間隔に比べてレンズ径を大きくとれず、開口数の大きなレンズの設計が困難であった。また、大面積のマイクロレンズアレイを作製するにはイオン拡散装置等の大規模な製造装置が必要とされ、製造が容易でないという問題もあった。また、金型を用いたモールディングに比べてガラス毎にイオン交換工程を施す必要があり、製造装置の作製条件管理を十分に行わないと、レンズの品質、例えば焦点距離のばらつきがロット間で大きくなるという問題があった。また、この方法は、金型を用いた方法に比べて、割高となる。
【０００８】
さらに、イオン交換法では、ガラス基板中に被イオン交換用のアルカリイオンが必須となり、基板材料がアルカリガラスに限定されアルカリイオンフリーを前提とする半導体をベースとする素子との適合性が悪い。さらに、ガラス基板そのものの熱膨張係数が受光装置や発光装置の基板の熱膨張係数と大きく異なる為に、素子の集積密度が増加するに伴い、熱膨張係数の不整合によるミスアライメントが発生する。また、元来、ガラス表面のイオン交換法は表面に圧縮歪みを残すことが知られており、これによりガラスが反り、マイクロレンズアレイが大判化するに従い、受光装置や発光装置との接着・接合が困難となっている。
【０００９】
他の方法としては、レジストリフロー法（Ｄ． Ｄａｌｙ， ｅｔ ａｌ．，Ｐｒｏｃ． Ｍｉｃｒｏｌｅｎｓ Ａｒｒａｙ Ｔｅｄｄｉｎｇｔｏｎ．， ｐ２３−３４， １９９１）がある。この方法では、基板上に形成した樹脂をフォトリソグラフィプロセスを利用して円筒状にパターニングし、これを加熱しリフローさせてマイクロレンズアレイを作製する。この方法により、様々な形状のレンズが低コストで作製することが可能である。また、イオン交換法に比べて、熱膨張係数や反り等の問題がない。しかしながら、この方法は、マイクロレンズの形状が樹脂の厚み、基板と樹脂との濡れ性状態、及び加熱温度に強く依存しおり、単―基板面内の作製再現性は高いが、ロット毎のばらつきが発生しやすい。また、隣接するレンズ同士がリフローにより接触すると表面張力により所望のレンズ形状を保つことができなくなる。すなわち、隣接するレンズを接触させレンズ間の光未使用領域を小さくし高集光率化することが困難である。
【００１０】
また、数１０〜数１００μｍ程度のレンズ径を得ようとすると、リフローにより球面化するに十分な厚みの樹脂を塗布することになるが、所望の光学特性（屈折率、高光透過率）を有する樹脂材料を均―に厚く塗布することが困難である。すなわち、大きな曲率を持ちレンズ径が大きなマイクロレンズを作製することが難しい。
【００１１】
他の方法としては、マイクロレンズアレイの原版を作製し、原版にレンズ材料を塗布し、塗布したレンズ材料を剥離して作製する方法がある。原版となる金型の作製に当たっては、電子ビームを用いて描画する方法（特開平１−２３１６０１号公報）、金属板の―部をエッチングし形成する方法（特開平５−３０３００９号公報）がある。これらの方法は、モールディングにてマイクロレンズを複製することができ、ロット毎のばらつきが発生しにくく、また低コストにてマイクロレンズを作製することが可能である。また、イオン交換法に比べて熱膨張係数差に伴うアライメント誤差の発生や反り等の問題を回避できる。しかしながら、電子ビームを用いる方法では、電子ビーム描画装置が高価であり多額の設備投資が必要となる、描画面積が制限されているために、１０ｃｍ角以上の大面積の原版を作製することが困難である等の問題がある。
【００１２】
また、エッチングする方法では、主として化学反応を利用した等方性エッチングを用いるため金属板の組成や結晶構造が僅かでも変化すると、所望の形状にエッチングできなくなるという問題がある。また、エッチングする方法では、所望の形状が得られた時点で直ちに水洗しないとエッチングが継続する。微小なマイクロレンズを形成する場合には、所望の形状が得られた時点から水洗に至るまでの時間に進行するエッチングにより、所望の形状から逸脱する場合がある。
【００１３】
上記問題点を解決する方法としては、電気メッキにより半球状構造体アレイを作製し、これを原版としてマイクロレンズ用金型を作製し、さらにこの金型よりマイクロレンズアレイを作製する方法が考案されている（特公昭６４−１０１６９号公報）。この方法によると、大判化が容易で、作製プロセスが容易で、制御性が高く、且つ安価にマイクロレンズ用金型が作製できる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この方法では、メッキ時の開口部１０６の形状に起因して電流密度に分布が発生し、図１１に示すように使用領域１０５のアレイパターンの周辺部で電界が集中し、メッキ成長が促進され、半球状構造体１０８の大きさに面内分布が生ずる。
【００１５】
本発明は、上記従来技術が有する問題点に鑑みて成されたものである。その目的は、（１）大判化が容易で、（２）作製プロセスが容易で、制御性が高く、（３）比較的安価で、（４）面内分布の小さい、（５）同一基板面内に複数個又は複数種のレンズパターンを有し得るマイクロレンズアレイ用金型マスターの作製方法を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段と作用】
上記目的を達成するための本発明のマイクロレンズアレイ用金型マスターの作製方法は、
（１）少なくとも一部に導電性部分を有する基板（導電性基板、電極層を有する基板等）を用意する工程、
（２）前記基板上に絶縁性の第１のマスク層を形成する工程、
（３）第１のマスク層に複数の適当形状の開口部を形成して導電性部分を露出する工程、
（４）前記導電性部分を陰極として電気メッキにより前記開口部を通じて前記開口部及び前記第１のマスク層上に第１のメッキ層を形成する工程、
（５）前記開口部及び第１のメッキ層の選択された領域上に絶縁性の第２のマスク層を形成する工程、
（６）前記導電性部分を陽極とし電圧を印加することによって第２のマスク層の形成されていない領域の第１のメッキ層を電解エッチングによって除去する工程、
を有し、前記工程（６）の後に、
（７）第２のマスク層を除去した後、第１のマスク層を全面的に除去する工程、
または、
（８）第２のマスク層を残したまま第２のマスク層に覆われていない第１のマスク層を除去した後、第２のマスク層を除去する工程、
のいずれかの工程と、
（９）第１のメッキ層から導電性部分にわたり第２のメッキ層ないし電着層を形成する工程と、
を更に有することを特徴とする。
【００１７】
上記の基本構成に基づいて以下の如き、より具体的な態様も可能である。
前記工程（６）の後、（７）第２のマスク層を除去する工程、（８）第１のマスク層を全面的に除去する工程、（９）第１のメッキ層から導電性部分にわたり第２のメッキ層ないし電着層を形成する工程を更に有する方法は、後記の第１実施例に対応するものである。第２の層は、第１の電気メッキ層を固定できて滑らかに形成されればよいので、電気メッキ（直流メッキ、パルスメッキ等）の他に、電着、無電解メッキなどでも形成できる。また、電気メッキ浴にＡｌ_２Ｏ_３、ＴｉＯ_２、ＰＴＦＥ等の分散粒子を付加することによる分散メッキも利用できる。分散粒子により、凸型構造体の機械的強度、耐食性を向上することが可能となる。電着では、電着性有機化合物（アニオン型電着のアクリル系カルボン酸樹脂、カチオン型電着のエポキシ系樹脂等）を電流を用いて第１のメッキ層上に電着できる。このことは、後の態様においても同様である。
【００１８】
前記工程（６）の後、（７）第２のマスク層を残したまま第２のマスク層に覆われていない第１のマスク層を除去する工程、（８）第２のマスク層を除去する工程を更に有する方法は、後記の図９の実施例に対応するものである。この場合、前記工程（８）の後、（９）第１のメッキ層から導電性部分にわたり第２のメッキ層ないし電着層を形成する工程を更に有してもよい。この態様では、第１のマスク層が基板の導電性部分と充分密着性の良い材料（ＰＳＧ等）で形成されれば、第２のメッキ層ないし電着層を形成しない状態においても金型マスターとして使用し得る。
【００１９】
第２のメッキ層は電気メッキ或は光沢度を高くする無電解メッキにより形成され得ることは既に述べたが、この場合、第２のメッキ層がニッケルメッキ層からなったり、第２のニッケルメッキ層に耐食生を高める為にリンが含有されていたりする。
【００２０】
前記開口部は基板面内で周期的な繰り返し配列パターン（２次元マトリックス配列パターン等）で配列され得る。この周期的繰り返し配列パターンは、その中に単位となる配列パターンがあってそれが繰り返されるというものではなく、全体として均一の配列であり、どこにも単位となる配列パターンが見出されないようなものである（逆に言えば、取ろうとすれば単位となる配列パターンがどこにも取り得るようなもの）。なぜなら、単位となる配列パターンが存在すれば、その中で電流密度に分布が生じ、単位となる配列パターンの周囲で電界が集中して不具合が生じるからである。
【００２１】
前記工程（４）において第１のメッキ層がそれぞれ分離されて形成され得る。こうすれば、第１のマスク層を全面的に除去するときに確実に除去できる。
【００２２】
前記工程（５）において第２のマスク層は複数の領域に形成され得る。この場合、前記工程（５）において第２のマスク層の複数の領域は夫々同一の配列の第１のメッキ層を覆う複数の領域を含む様にしたり、第２のマスク層の複数の領域は夫々異なる配列の第１のメッキ層を覆う複数の領域を含む様にしたりできる。
【００２３】
前記工程（５）において第２のマスク層で覆われない第１のメッキ層の領域の幅は、該マスク層で覆われる第１のメッキ層の領域の周囲２ｍｍ以上であるとよい。こうすると、前記工程（５）において第２のマスク層で覆われる領域の第１のメッキ層の直径の面内分布が５％以内である様に容易にし得る。これは、マイクロレンズアレイとして充分な性能を実現するものである。
【００２４】
前記第２のマスク層で覆われる第１のメッキ層の領域の一部が、アライメント用のマーカーとなる第１のメッキ層を形成する為のものである態様も採り得る。これは、後工程でアライメントマークとして用いられる。
【００２５】
前記電解エッチングは工程（４）で用いたようなメッキ浴中において行なわれ得る。
【００２６】
前記電極として働く導電性部分の材料と工程（４）において形成される第１のメッキ層の材料が、合金層を形成しない材料であり得る。こうすれば、不必要な部分の第１のメッキ層を除去するときに完全に除去されて、突起が残る様なことがなくなり、第２のメッキ層ないし電着層を形成したときに不要な突起（アライメント用のマーカーと見間違う様なことが起こり得る）が形成されない。前記電極として働く導電性部分の材料と工程（４）において形成される第１のメッキ層の材料が、該導電性部分材料が該第１のメッキ層側に拡散して合金層を形成しない様な材料であっても、同様な効果がある。例えば、第１のメッキ層がＮｉで、導電性部分がＡｕであると、Ａｕが第１のメッキ層側に拡散して合金層を形成して、第１のメッキ層を除去したときに合金層の突起が残ることになる。
【００２７】
しかし、前記電極として働く導電性部分の材料と工程（４）において形成される第１のメッキ層の材料が、該第１のメッキ層材料が該導電性部分側に拡散して合金層を形成する様な材料である場合はよい。なぜなら、この場合は、第１のメッキ層が導電性部分側に拡散して合金層を形成するので、第１のメッキ層を除去したときに合金層が残っても、これは突起にならないからである。例えば、第１のメッキ層がＡｕで、導電性部分がＮｉであると、Ａｕが導電性部分側に拡散して合金層を形成するが、これは問題にならない。
【００３０】
以上が本発明の基本的及びより具体的な構成要素であり、その詳細及び作用について典型的な例に沿って以下に説明する。まず、半球状等の第１のメッキ層の構造体の形成原理について述べる。
【００３１】
導電性基板又は電極層を有する基板上に形成された絶縁性のマスク層の微小な開口部に電気メッキを行うと、まず開口部内にメッキ層が析出し、さらに電気メッキを行うと開口部及びマスク層上に第１のメッキ層が成長し始める。電気メッキの陽極に比べて開口部寸法が十分に小さいと、第１のメッキ層は開口部の中心ないし中心線に対して等方的に成長し、半球状等の第１のメッキ層が開口部及びマスク層上に形成される。開口部形状を円形にすることにより、第１のメッキ層はマスク層上に等方的に半球状に成長できる。
【００３２】
エッチングにより原版を形成する方法に比べて、所望の形状が得られた時点で陽極と陰極との間に流れる電流を停止すればメッキの析出を停止できるために、水洗までの時間でエッチングされてしまう様な不測の形状誤差を回避でき、作製の制御性が良い。
【００３３】
次に、マイクロレンズアレイ用金型又は金型マスターの作製方法を示す。まず、導電性基板又は電極層を有する基板上に第１のマスク層を形成する。メッキ用基板材料としては、金属、半導体、絶縁体の何れの材料でもよく、平坦性の良好な金属板、ガラス基板、シリコンウエハ等を使用することが可能である。メッキ用基板として金属材料を使用するのであれば、電極層を形成する必要はない。また、半導体を用いる場合、電気メッキが可能な程度の導電性を有するのであれば、必ずしも電極層を形成する必要はない。電極層としては、メッキ液に晒される為に、使用するメッキ液に腐蝕されない材料より選択される。但し、後の工程でこの電極層の上に形成された第１のメッキ層を電解エッチングして除去するので、第１のメッキ層と合金層を形成しない材料が好ましい。
【００３４】
また、電極層は前記メッキ液中でも電解エッチングされない材料が好ましい。第１のマスク層は絶縁性を有する材料であればよく、無機絶縁体、有機絶縁体のいずれも使用することができる。電極層及び第１のマスク層の形成方法としては、真空蒸着方法、スピンコート法、ディップ法、化学堆積法（ＣＶＤ）等の薄膜形成方法を用いる。
【００３５】
次に、第１のマスク層に開口部アレイを形成する。開口部形状は円形が望ましい。開口部形成に当たっては、微小な開口を形成することが可能な半導体フォトリソグラフィプロセスとエッチングにより開口部を形成する。第１のマスク層として、フォトレジストを用いるとエッチングの工程を省略できる。
【００３６】
次に、メッキ用基板をワークとして金属イオンを含むメッキ液に漬け、陽極板との間に外部電源を繋げて電流を流し、開口部に第１のメッキ層を形成する。開口部にメッキが形成され、さらにメッキを続けることで第１のマスク層上にも第１のメッキ層が広がり半球状等の構造体が形成される。作製するマイクロレンズアレイ用金型又は金型マスターが形成するマイクロレンズの径としては数μｍから数１００μｍの範囲であり、この為、開口部の大きさは所望のマイクロレンズアレイ用金型又は金型マスターが形成するマイクロレンズの径よりも小さくする必要がある。メッキ成長が等方的となる為には開口部の寸法は半球状構造体の直径に比して小さい程、半球状構造体の形状は真球に近づく。半球状構造体はメッキ浴中の金属イオンが電気化学反応により析出することにより形成される。
【００３７】
電気メッキでは、メッキ時間、メッキ温度を制御して第１のメッキ層の厚さを容易に制御することが可能である。主な、メッキの金属としては、単金属では、Ｎｉ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｚｎ等、合金では、Ｃｕ−Ｚｎ、Ｓｎ−Ｃｏ、Ｎｉ−Ｆｅ、Ｚｎ−Ｎｉ等が使用可能である。他の電気メッキが可能な材料であれば用いることは可能であるが、前記電極層と合金層を形成しない材料が好ましい。
【００３８】
ここで形成される第１のメッキ層はアレイ周辺部が中心部分よりも大きく成長する。それは電流分布が均一でなく電極の端の部分で電流が集中するからである。しかし、本発明の方法ではアレイ周辺部の中心部分よりも大きく成長した第１のメッキ層を選択的に電解エッチングによって取り除くことによって、ほぼ均一な大きさの第１のメッキ層のアレイを得ることができる。
【００３９】
すなわち、その方法は、ほぼ均一な大きさの第１のメッキ層が形成されている領域上に第２のマスク層を形成する。第２のマスク層は絶縁性を有する材料であればよく、無機絶縁体、有機絶縁体のいずれも使用することができる。第２のマスク層の絶縁層の形成方法としては、真空蒸着方法、スピンコート法、ディップ法等の薄膜形成方法を用いる。選択的な領域のみに絶縁層を形成するに当たっては、半導体フォトリソグラフィープロセスとエッチングにより形成する。第２のマスク層として、フォトレジストを用いるとエッチングの工程を省略できる。
【００４０】
次に、この基板をワークとして、先に第１のメッキ層を形成したメッキ液に漬け、第１のメッキ層を形成した場合と逆に陰極と陽極を繋ぎ外部電源から電流を流す。これによって、中心部分よりも大きく成長した第１のメッキ層は選択的に電解エッチングによって除去される。ここで電極層が前記メッキ液で電解されず且つ第１のメッキ層と合金層を形成しない材料であれば、電解エッチング後に電極層の平らな面が得られる。
【００４１】
残された第２のマスク層に覆われた第１のメッキ層は、ほぼ均一な大きさであり、直径の面内分布が小さい半球状構造体アレイとなる。ここで除去された第１のメッキ層の金属はメッキ液中或いは対極の金属板に回収でき、高価な金属材料であっても無駄なく使用できる。
【００４２】
さらに任意の位置に存在する第１のメッキ層上に第２のマスク層を形成すれば、後の工程でも電解エッチングされずに第１のメッキ層からなるアライメント用のマーカーを形成することが可能となる。この際、除去するメッキ層は一部がメッキ液中に露出していれば電解エッチング除去することが可能である。
【００４３】
更に、この方法では基板内に複数の第２のマスク層を設けることにより、１枚の基板から複数個或いは複数種の第１のメッキ層の直径の大きさの面内分布が小さいマイクロレンズアレイ用金型又は金型マスターを得ることも可能となる。これは、第１のメッキ層を形成後、アレイパターンの周辺部を除いた第１のメッキ層の直径の大きさの面内分布の小さい領域に選択的に第２のマスク層を形成することができるからである。
【００４４】
次に、第１及び第２のマスク層を除去し、第１のメッキ層から電極層にかけて第２のメッキ層を形成する。これによって、第１のメッキ層は電極層上に強固に固定され、その後の工程において第１のメッキ層が脱落することが防止でき、マイクロレンズアレイ用金型又は金型マスターの耐久性が良くなる。
【００４５】
マイクロレンズアレイ用金型は、上記マイクロレンズアレイ用金型マスター（原版）に金型材料を形成した後、金型を剥離することで得られる。マイクロレンズアレイ用金型は、電気メッキにて形成した原版から直接形成できるために、高価な設備を必要とせず、低コストで作製できる。剥離の方法としては、機械的に原版と基板を剥離すればよい。しかしながら、大判化すると剥離時に変形する場合がある為、基板、電極層、第１及び第２のメッキ層を順次裏面よりエッチング除去する方法を取っても良い。
【００４６】
基板及び第２のメッキ層上に犠牲層を設けた後に金型を形成する場合には、犠牲層を除去することにより金型と基板を剥離することが可能である。この場合、犠牲層をエッチングするエッチャントにより金型が腐蝕されないような犠牲層の材料を選ぶ。犠牲層をエッチングするエッチャントにより第１及び第２のメッキ層及び基板も腐蝕されない場合、第１及び第２のメッキ層を形成した基板を原版として、複数回使用することが可能であり、金型が複数回の使用により傷、汚れ等により使用できなくなった場合に、同様の方法により金型を容易に作製することができる。
【００４７】
マイクロレンズ用金型の材料としては、第１及び第２のメッキ層を形成した基板上に形成でき、かつ剥離できるものであれば樹脂、金属、絶縁体等の何れの材料も用いることができる。
【００４８】
簡略な金型の形成方法としては、樹脂や金属、ガラスの溶融または溶解した溶液を第１及び第２のメッキ層が形成された基板上に塗布し硬化した後に、上述した剥離の方法により剥離して形成する。この場合、金型材料としては基板や第２のメッキ層と合金化しない材料を選択する。
【００４９】
他の方法としては、基板を陰極として第２のメッキ層及び基板の電極層上に金型を電気メッキして形成する。犠牲層を用いるのであれば、犠牲層上に金型用電極層を形成し該金型用電極層を陰極として電気メッキを行う。
【００５０】
さらに上記マイクロレンズアレイ用金型上にマイクロレンズとなる材料を形成した後、これを剥離することによりマイクロレンズアレイを形成することができる。これにより、低コストで且つ容易に、同一の形状のマイクロレンズを作製することが可能となる。マイクロレンズの材料としては、マイクロレンズ用金型との剥離性が容易な材料が用いられる。マイクロレンズ材料として樹脂を用いる場合は、光透過性の熱硬化樹脂、紫外線硬化樹脂、電子線硬化樹脂等をマイクロレンズアレイ用金型上に塗布した後、紫外光照射、電子線照射等により硬化させる。硬化時には、気泡が形成されないようにする。樹脂を塗布する場合には、脱気を行うとよい。硬化後に、樹脂は金型から剥離されマイクロレンズアレイが形成される。マイクロレンズアレイとなる樹脂としては、マイクロレンズを用いる受光、または発光装置が利用する光の波長領域で光透過可能な材料を用いる。
【００５１】
上記方法でマイクロレンズを作製する場合には、アルカリガラスが必須とはならず、イオン交換法と比べて、マイクロレンズ、支持基板の材料の制限を少なくすることができる。樹脂の代わりに溶融したガラスを使用すれば、ガラスのマイクロレンズアレイを作製できる。
【００５２】
勿論、本発明の金型は、適用可能であれば、マイクロレンズアレイに限らず、どの様な構造を作製するのにも使用し得る。
【００５３】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照しつつ発明の実施の形態を説明する。
【００５４】
（第１実施例）
第１実施例は、本発明によるマイクロレンズアレイ用金型又は金型マスター及びマイクロレンズアレイの製造方法の第１態様である。図１を用いてその製造方法を説明する。
【００５５】
図１から図５の作製工程図を用いて説明する。酸化ガスを用いて熱酸化し、両面に１μｍ厚の二酸化シリコン膜が形成された２インチφのシリコンウエハを、図１に示す基板１として用いる。このウエハ１に、薄膜形成法の１つである真空スパッタ法によりＴｉとＰｔを夫々５０Å、５００Å連続して成膜し、電極層２を形成する。その上にポジ型フォトレジスト（Ａｚ１５００： Ｈｏｅｃｈｓｔ社製）を塗布し第１のマスク層３を形成する。
【００５６】
次に、第１のマスク層３上にフォトレジストを成膜し、フォトリソグラフィーにより該フォトレジストを露光、現像し、これをマスクとしてエッチングして電極層２を部分的に露出させ、開口部４を形成する。開口部４は円形をしており、その直径は５μｍであり、隣接する開口部４との間隔は２５μｍである。また、本実施例では全体で８６０×８６０個の開口部４を設けた（図１（ａ）参照）。
【００５７】
この基板１をワークとして用いて、電極層２を陰極として、硫酸ニッケルと塩化ニッケルとほう酸及び光沢剤からなるＮｉメッキ浴を用いて、浴温６０℃、陰極電流密度４０Ａ／ｄｍ^２でＮｉメッキを行なう。Ｎｉからなる第１のメッキ層６はまず開口部４から析出、成長し、第１のマスク層３上にも第１のメッキ層６が広がり、アレイ中心部の半径が約１０μｍの半球状構造体８となるまで第１のメッキ層６を成長させた（図１（ｂ）参照）。
【００５８】
図２は図１（ｂ）における半球状構造体８の面内分布を示す図であり、図２（ａ）が断面図、図２（ｂ）が上面図である。アレイ中心部において半球状構造体８の半径が約１０μｍのとき、アレイ周辺部５においては半径が最大約１５μｍの半球状構造体８が形成された。
【００５９】
次に、ポジ型フォトレジスト（ＡｚＰ４６２０：Ｈｏｅｃｈｓｔ社製）を塗布、露光、現像し、アレイ周辺部５の２ｍｍの幅を除いた７００×７００個の領域に選択的に第２のマスク層７を設ける。これによってアレイ周辺部５の第１のメッキ層６は露出された（図１（ｃ））。図３（ａ）が断面図、図３（ｂ）が上面図である。ここで、第２のマスク層７に覆われた領域の第１のメッキ層６の直径の面内分布は５％以内であった。
【００６０】
この基板１をワークとして用いて、それを陽極として、硫酸ニッケルと塩化ニッケルとほう酸及び光沢剤からなるＮｉメッキ浴を用いて、浴温６０℃、陽極電流密度８Ａ／ｄｍ^２で、露出した第１のメッキ層６の電解エッチングを行なう（図１（ｄ））。ここで、電極層２としてＰｔを用いていたことにより、電極層２は腐蝕されない。そして、電解エッチングは第２のマスク層７に覆われていない領域に存在するＮｉからなる第１のメッキ層６が消費された時点で停止した。
【００６１】
次に、アセトンとジメチルホルムアミドで第１及び第２のマスク層３、７を除去することにより、７００×７００個の半球状構造体８を有する半球状構造体アレイを形成することができる（図１（ｅ）参照）。図４は図１（ｅ）における半球状構造体８の面内分布を示す図であり、図４（ａ）が断面図、図４（ｂ）が上面図である。半球状構造体８の半径の面内分布は５％以内であった。
【００６２】
次に、電極層２を陰極として、硫酸ニッケルと塩化ニッケルとほう酸及び光沢剤からなるＮｉメッキ浴を用いて、浴温６０℃、陰極電流密度８Ａ／ｄｍ^２で、Ｎｉメッキを行ない第２のメッキ層９を形成する（図１（ｆ））。これによって、第１のメッキ層６は電極層２上に強固に固定されたマイクロレンズアレイ用金型又は金型マスターが得られる。
【００６３】
以上、本実施例により、マイクロレンズアレイ用金型又は金型マスターにおいて、半球状構造体の大きさの面内分布を容易に小さくすることができる製造方法を提供することができた。
【００６４】
次に、以上の製法で形成された構造をマスターとして用いて金型を作る工程を説明する。常圧ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により、ＰＳＧ（Ｐｈｏｓｐｈｏｓｉ１ｉｃａｔｅ ｇｌａｓｓ）を３５０℃にて１μｍ成膜し、犠牲層１０を形成する（図５（ａ））。続いて、電子ビーム蒸着法により、ＴｉとＡｕを夫々１０ｎｍ、２００ｎｍ連続して成膜し、金型用電極層１１を形成する（図５（ｂ））。
【００６５】
この金型をワークとして用いて、金型用電極層１１を陰極として、スルファミン酸ニッケルと臭化ニッケルとほう酸及び光沢剤からなるＮｉメッキ浴を用いて、浴温５０℃、陰極電流密度５Ａ／ｄｍ^２で、Ｎｉ電気メッキを行ない金型２０を形成する（図５（ｃ））。
【００６６】
次に、フッ酸とフッ化アンモニウムとの混合水溶液に基板を浸漬して犠牲層１０であるＰＳＧをエッチング除去し、基板と金型２０を剥離する。この時、金型用電極層１１のＴｉも同時に除去される。この後に、金型用電極層１１のＡｕを、沃素と沃化カリウムの混合水溶液によりエッチング除去し、凸型マイクロレンズアレイ用金型２０を形成する（図５（ｄ））。
【００６７】
この金型２０を用いてマイクロレンズアレイを作製する。凸型マイクロレンズアレイ用金型２０に紫外線硬化樹脂１２を塗布後、支持基板１３となるガラス基板をその上に載せる（図５（ｅ））。紫外線照射により樹脂１２を硬化させた後に剥離することにより、凸型マイクロレンズアレイ１５を作製した（図５（ｆ））。この凸型マイクロレンズアレイにおいてもレンズ直径の面内分布は５％以内であった。
【００６８】
（第２実施例）
図１、図５乃至図９の作製工程図を用いて第２実施例を説明する。図１（ａ）に示す開口部４を形成するまでの過程は第１実施例と同じに行なう。第２実施例では、隣接する開口部４の間隔は１８μｍである。また、本実施例では全体で２０００×２０００個の開口部４を設けた（図１（ａ）参照）。アレイ中心部の半径が約１０μｍの半球状構造体８となるまで第１のメッキ層６を成長させる工程も第１実施例と同じに行なう（図１（ｂ）参照）。
【００６９】
図２は図１（ｂ）における半球状構造体８の面内分布を示す図であり、図２（ａ）が断面図、図２（ｂ）が上面図である。アレイ中心部において半球状構造体８の半径が約１０μｍの時、アレイ周辺部５においては半径が最大約１５μｍの半球状構造体８が形成された。
【００７０】
次に、ポジ型フォトレジスト（ＡｚＰ４６２０： Ｈｏｅｃｈｓｔ社製）からなる第２のマスク層７を形成する。この第２のマスク層７上に塗布したフォトレジストを露光、現像し、アレイ周辺部５を除いた１０６４×８０６個の領域に選択的に第２のマスク層７を設ける（図１（ｃ））。ここで、本実施例においては、貼り合わせ等の位置合わせに用いるマーカー１４を形成する為に、前記１０６４×８０６個の領域以外の任意の２つの位置にも第２のマスク層７を形成する（図６）。
【００７１】
次に、基板１をワークとして用いて、それを陽極として硫酸ニッケルと塩化ニッケルとほう酸及び光沢剤からなるＮｉメッキ浴を用いて、浴温６０℃、陽極電流密度８Ａ／ｄｍ^２で、露出した第１のメッキ層６（部分的に露出しているものも含む）の電解エッチングを行なう。ここで、電極層２としてＰｔを用いていたことにより電極層２は腐蝕されない。そして、電解エッチングは第２のマスク層７に完全に覆われていない領域に存在するＮｉからなる第１のメッキ層６が消費された時点で停止する。
【００７２】
次に、アセトンとジメチルホルムアミドで第１及び第２のマスク層３、７を除去することにより、１０６４×８０６個の半球状構造体８と第１のメッキ層６からなるマーカー１４を有する半球状構造体アレイを形成することができる。図７は上面図であり、半球状構造体８の半径の面内分布は５％以内であった。
【００７３】
ここで、電極層２を陰極として硫酸ニッケルと塩化ニッケルとほう酸及び光沢剤からなるＮｉメッキ浴を用いて、浴温６０℃、陰極電流密度８Ａ／ｄｍ^２でＮｉメッキを行ない第２のメッキ層９を形成する。これによって、第１のメッキ層８（マーカー１４を含む）が電極層２上に強固に固定されたマイクロレンズアレイ用金型又は金型マスターが得られる。この時の使用領域におけるメッキ層８の曲率半径は約２５μｍであり曲率半径の分布は５％以内であった。
【００７４】
以上、本実施例により、マーカー１４付き半球状マイクロ構造体アレイにおいて、使用領域の半球状構造体８の大きさの面内分布を容易に小さくすることができる製造方法を提供することができた。
【００７５】
凸型マイクロレンズアレイ用金型は第１実施例と同様に形成できる。この場合、この金型にも、凸型マーカー１４の逆転した形状の凹型マーカーが形成されている。この金型凸型マイクロレンズアレイ用金型に紫外線硬化樹脂１２を塗布後、支持基板１３となるガラス基板１３をその上に載せる。紫外線照射により硬化させた後に樹脂１２を剥離することにより、アライメント用の凸型マーカー１４を有する凸型マイクロレンズアレイ１５を作製できる（図８）。この凸型マイクロレンズアレイ１５においても、レンズ曲率半径の面内分布は５％以内であった。
【００７６】
続いて、ＴＦＴ液晶基板に形成されたマーカーに凸型マイクロレンズアレイ１５のマーカー１４を合わせて両者を貼り付けることにより、各画素に対応した位置にマイクロレンズを配置することができた。これらを駆動回路に繋ぎ液晶プロジェクターとして駆動させたところ、入射光はマイクロレンズによって集光され明るい表示画像を得ることができた。
【００７７】
（第３実施例）
第３実施例を、図１の作製工程図を用いて説明する。開口部４を形成するまでは第１実施例と同じである。開口部４はシリコンウエハ面内の９５０ｍｍφの領域内にアレイ状に設ける。基板１をワークとして用いて、アレイ中心部の半径が約１０μｍの半球状構造体８となるまで第１のメッキ層６を成長させるのも、第１実施例と同じである（図１（ｂ）参照）。
【００７８】
次に、ボジ型フォトレジスト（ＡｚＰ４６２０：Ｈｏｅｃｈｓｔ社製）からなるマスク層７を形成する（図１（ｃ））。フォトレジストを露光、現像し、ウエハの周辺部５を除いた領域上に選択的に第２のマスク層７を設ける。ここで第２のマスク層７は、７００×７００個の領域で同一面内に４ケ所設ける。
【００７９】
続いて、基板１をワークとして用いて、それを陽極として硫酸ニッケルと塩化ニッケルとほう酸及び光沢剤からなるＮｉメッキ浴を用いて、浴温６０℃、陽極電流密度８Ａ／ｄｍ２で、露出した第１のメッキ層６の電解エッチングを行なう。
【００８０】
次に、アセトンとジメチルホルムアミドで第１及び第２のマスク層３、７を除去することにより、７００×７００個の半球状構造体８を同一面内に４ヶ所有する半球状構造体アレイを形成することができた。このとき、それぞれの領域内および領域間での半球状構造体８の半径の面内分布は５％以内であった。
【００８１】
以上、本実施例により、同一構造の複数領域を有するマイクロレンズアレイ用金型又は金型マスターにおいて、半球状構造体８の大きさの面内分布を容易に小さくすることができる製造方法を提供することができた。
【００８２】
ここで、凸型マイクロレンズアレイ用金型を第１実施例と同様に形成することができる（図５（ａ）〜（ｄ）参照）。そして、凸型マイクロレンズアレイ用金型２０に紫外線硬化樹脂１２を塗布後、支持基板１３となるガラス基板をその上に載せ、紫外線照射により硬化させた後に剥離し、更に各領域を切り取ることにより、一枚の金型２０から４個の凸型マイクロレンズアレイ１５を作製することができた（図５（ｅ）、（ｆ）参照）。この各凸型マイクロレンズアレイ１５においてもレンズ直径の面内分布は５％以内であった。
【００８３】
（第４実施例）
第４実施例を、図１の作製工程図を用いて説明する。開口部４を形成するまでは第１実施例と同じである。開口部は、シリコンウエハ面内の９５０ｍｍφの領域内にアレイ状に設ける。基板１をワークとして用いて、アレイ中心部の半径が約１０μｍの半球状構造体８となるまで第１のメッキ層６を成長させるのも、第１実施例と同じである（図１（ｂ）参照）。
【００８４】
次に、ボジ型フォトレジスト（ＡｚＰ４６２０：Ｈｏｅｃｈｓｔ社製）からなるマスク層７を形成する（図１（ｃ））。フォトレジストを露光、現像し、ウエハの周辺部５を除いた領域上に選択的に第２のマスク層７を設ける。ここで第２のマスク層７は、第１のメッキ層６の数が７００×７００個、１０２４×７６８個、７００×３５０個と３種類の領域を同一面内に設ける。
【００８５】
続いて、基板１をワークとして用いて、それを陽極として硫酸ニッケルと塩化ニッケルとほう酸及び光沢剤からなるＮｉメッキ浴を用いて、浴温６０℃、陽極電流密度８Ａ／ｄｍ^２で、露出した第１のメッキ層６の電解エッチングを行なう。
【００８６】
次に、アセトンとジメチルホルムアミドで第１及び第２のマスク層３、７を除去することにより、７００×７００個、１０２４×７６８個、７００×３５０個と３種類の半球状構造体８の領域を同一面内に有する半球状構造体アレイを形成することができた。
【００８７】
このとき、それぞれの領域内および領域間での半球状構造体８の半径の面内分布は５％以内であった。
【００８８】
以上、本実施例により、異種構造の複数領域を有するマイクロレンズアレイ用金型又は金型マスターにおいて、半球状構造体８の大きさの面内分布を容易に小さくすることができる製造方法を提供することができた。
【００８９】
ここで、凸型マイクロレンズアレイ用金型を第１実施例と同様に形成することができる（図５（ａ）〜（ｄ）参照）。そして、凸型マイクロレンズアレイ用金型２０に紫外線硬化樹脂１２を塗布後、支持基板１３となるガラス基板をその上に載せ、紫外線照射により硬化させた後に剥離し、更に各領域を切り取ることにより、一枚の金型２０から３種類の凸型マイクロレンズアレイ１５を作製することができた（図５（ｅ）、（ｆ）参照）。この各凸型マイクロレンズアレイにおいても、レンズ直径の面内分布は５％以内であった。
【００９０】
（第５実施例）
第５実施例を、図９の作製工程図を用いて説明する。酸化ガスを用いて熱酸化し、両面に１μｍ厚の二酸化シリコン膜が形成された４インチφのシリコンウエハを、図９に示す基板１として用いる。このウエハに、薄膜形成法の１つである真空スパッタ法によりＴｉとＮｉ夫々５０Å、５００Å連続して成膜し、電極層２を形成する。その上に、常圧ＣＶＤ法により、ＰＳＧを３５０℃にて１μｍ成膜し、第１のマスク層３を形成する。ここで、電極層２のＮｉと第１のマスク層３のＰＳＧの密着性は強固である。
【００９１】
次に、第１のマスク層３上にフォトリソグラフィによりボジ型フォトレジスト（Ａｚ１５００： Ｈｏｅｃｈｓｔ社製）を塗布、露光、現像して開口部を設け、四フッ化炭素を用いた反応性イオンエッチングによりフォトレジストの開口部のマスク層３をエッチング除去する。こうして、電極層２を部分的に露出させ、開口部４を形成する。開口部４は円形をしており、その直径は５μｍであり、隣接する開口部４との間隔は２５μｍである。また、本実施例では、全体で８６０×８６０個の開口部４を設けた（図９（ａ）参照）。
【００９２】
この基板１をワークとして用いて、電極層２を陰極として硫酸ニッケルと塩化ニッケルとほう酸及び光沢剤からなるＮｉメッキ浴を用いて、浴温６０℃、陰極電流密度４０Ａ／ｄｍ^２で、Ｎｉメッキを行なう。Ｎｉからなる第１のメッキ層６はまず開口部４から析出、成長し、第１のマスク層３上にも広がり、アレイ中心部の半径が約１０μｍの半球状構造体８となるまで、第１のメッキ層６を成長させる（図９（ｂ）参照）。アレイ中心部において半球状構造体８の半径が約１０μｍのとき、アレイ周辺部５においては半径が最大約１５μｍの半球状構造体８が形成された。
【００９３】
次に、ボジ型フォトレジスト（ＡｚＰ４６２０： Ｈｏｅｃｈｓｔ社製）を塗布、露光、現像し、アレイ周辺部５の２ｍｍの幅を除いた７００×７００個の領域に選択的に第２のマスク層７を設ける。これによってアレイ周辺部５の第１のメッキ層６は露出される（図９（ｃ））。ここで、第２のマスク層７に覆われた領域の第１のメッキ層６の直径の面内分布は５％以内であった。
【００９４】
続いて、基板１をワークとして用いて、それを陽極として硫酸ニッケルと塩化ニッケルとほう酸及び光沢剤からなるＮｉメッキ浴を用いて、浴温６０℃、陽極電流密度８Ａ／ｄｍ^２で、露出した第１のメッキ層６の電解エッチングを行なう。ここで、電極層２としてＮｉを用いていたことにより電極層２の一部も電解エッチングされる（図９（ｄ））。
【００９５】
次に、第２のマスク層７で覆われていない領域の第１のマスク層３をフッ酸とフッ化アンモニウムとの混合水溶液で除去する（図９（ｅ））。更に、アセトンとジメチルホルムアミドで第２のマスク層７を除去する。
【００９６】
本実施例で用いた材料では、この段階でマスク層６は比較的強固に電極層２に固定されているので、これを金型或は金型マスターとして用いることができる。
【００９７】
しかし、本実施例では次の段階に進ませた。その基板（使用領域内のＰＳＧのマスク層３は、その後の工程で支障がなく、むしろ半球状構造体８の固定を強固にするので、除去してない）について再び、硫酸ニッケルと塩化ニッケルとほう酸及び光沢剤からなるＮｉメッキ浴を用いて、浴温６０℃、陰極電流密度４０Ａ／ｄｍ^２で、Ｎｉメッキを行ない、隣接する第１のメッキ層６同士が完全に繋がるまで成長させる。こうすることにより、７００×７００個の半球状構造体８を有する半球状構造体アレイを形成することができた（図９（ｆ））。半球状構造体８の曲率半径の面内分布は５％以内であった。
【００９８】
その後、第１実施例と同様に図５に示す工程にてマイクロレンズアレイ用金型又は金型マスターを作製し、凸型マイクロレンズアレイ１５を作製した。この凸型マイクロレンズアレイ１５においてもレンズ直径の面内分布は５％以内であった。
【００９９】
（第６実施例）
第６実施例を、図１の作製工程図を用いて説明する。開口部４を形成するまでは第１実施例と同じである。開口部４は円形をしており、その直径は５μｍであり、隣接する開口部４との間隔は１８μｍである。本実施例では全体で３９００×３９００個の開口部４を設けた（図１（ａ）参照）。
【０１００】
基板１をワークとして用いて、アレイ中心部の半径が約１０μｍの半球状構造体８となるまで第１のメッキ層６を成長させるのも、第１実施例と同じである（図１（ｂ）参照）。
【０１０１】
次に、ボジ型フォトレジスト（ＡｚＰ４６２０：Ｈｏｅｃｈｓｔ社製）からなるマスク層７を形成する（図１（ｃ））。フォトレジストを露光、現像し、ウエハの周辺部５を除いた１０６４×８０８個の領域上に選択的に第２のマスク層７を設ける。
【０１０２】
続いて、基板１をワークとして用いて、それを陽極として硫酸ニッケルと塩化ニッケルとほう酸及び光沢剤からなるＮｉメッキ浴を用いて、浴温６０℃、陽極電流密度８Ａ／ｄｍ^２で、露出した第１のメッキ層６の電解エッチングを行なう。
【０１０３】
次に、アセトンとジメチルホルムアミドで第１及び第２のマスク層３、７を除去することにより、１０６４×８０８個の半球状構造体８を有する半球状構造体アレイを形成することができた（図１（ｅ）参照）。このとき、半球状構造体８の半径の面内分布は５％以内であった。
【０１０４】
次に、次亜リン酸塩の還元剤を含む無電解Ｎｉメッキ液（Ｓ−７８０： 日本カニゼン社製）を用いて、浴温９０℃で、Ｎｉ無電解メッキを行ない、第２のメッキ層９を形成する（図１（ｆ）参照）。これによって、第１のメッキ層６は電極層２上に強固に固定され、第２のメッキ層９の形成に無電解メッキを用いることにより光沢度の高いマイクロレンズアレイ用金型又は金型マスターが得られた。また、各メッキ層の対角方向と水平方向での曲率半径はほぼ等しく平均曲率半径は２０μｍであり、曲率半径の分布は±１μｍ以下に収まり、均一な形状の半球状構造体８を有する金型マスターを形成できた。
【０１０５】
以上、本実施例により、無電解メッキを利用したマイクロレンズアレイ用金型又は金型マスターにおいて、半球状構造体８の大きさの面内分布を容易に小さくすることができる製造方法を提供することができた。
【０１０６】
次に、金型用離型剤（ニッカノンタック： 日本化学産業製）を塗布する。この基板を陰極として、スルファミン酸ニッケルと臭化ニッケルとほう酸及び光沢剤からなるＮｉメッキ浴を用いて、浴温５０℃、陰極電流密度５Ａ／ｄｍ^２でＮｉ電気メッキを行ない、金型を形成する。その後、基板から金型を離型しマイクロレンズアレイ用金型を形成する。
【０１０７】
このマイクロレンズアレイ用金型に紫外線硬化樹脂１２を塗布後、支持基板１３となるガラス基板をその上に載せ、紫外線照射により硬化させた後に剥離することにより、凸型マイクロレンズアレイ１５を作製することができた（図５（ｅ）、（ｆ）参照）。この凸型マイクロレンズアレイにおいても、レンズ直径の面内分布は５％以内であった。
【０１０８】
（第７実施例）
第７実施例を、図１から図４の作製工程図を用いて説明する。酸化ガスを用いて熱酸化し、両面に１μｍ厚の二酸化シリコン膜が形成された５インチφのシリコンウエハを図１に示す基板として用いる。このウエハに薄膜形成法の１つである真空スパッタ法によりＴｉとＰｔを夫々５０％、５００Å連続して成膜し、電極層２を形成する。その上にポジ型フオトレジスト（Ａｚ１５００： Ｈｏｅｃｈｓｔ社製）を塗布し、第１のマスク層３を形成する。
【０１０９】
次に、フォトリソグラフィーによりフォトレジスト３を露光、現像し、電極層２を部分的に露出させ、開口部４を形成する。開口部４は円形をしており、その直径は５μｍで、隣接する開口部４との間隔は１８μｍであり、シリコンウエハ面内の１４５ｍｍφの領域内にアレイ状に設けた。
【０１１０】
この基板１をワークとして用いて、電極層２を陰極として硫酸ニッケルと塩化ニッケルとほう酸及び光沢剤からなるＮｉメッキ浴を用いて、浴温６９℃、陰極電流密度４０Ａ／ｄｍ^２でＮｉメッキを行なう。Ｎｉからなる第１のメッキ層６はまず開口部４から析出、成長し、第１のマスク層３上にも広がり、第１のメッキ層６の形成面の中心において半径が約１０μｍの半球状構造体８となるまで第１のメッキ層６を成長させる。
【０１１１】
次に、ポジ型フォトレジスト（ＡｚＰ４６２０： Ｈｏｅｃｈｓｔ社製）からなるマスク層７を形成する（図１（ｃ））。フォトレジストを露光、現像し、ウエハの周辺部５を除いた領域上に選択的に第２のマスク層７を設ける。ここで、図１０に示す様に、第２のマスク層７は１０６４×８０８個の領域で同一面内に８個所、１．８ｍｍの間隔２５で設け、さらに貼り合わせ等の位置合わせに用いるマーカー１４形成用として前記１０６４×８０８個の領域以外の任意の位置にも第２のマスク層７を形成する。図１０において、マーカー１４形成用の第２のマスク層７は、各領域の４隅近くに４箇所設けられている。従って、間隔２５の所では、図１０では見ずらいが、マーカー１４形成用の第２のマスク層７は４つ形成されている。
【０１１２】
この基板１をワークとして用いて、それを陽極として硫酸ニッケルと塩化ニッケルとほう酸及び光沢剤からなるＮｉメッキ浴を用いて、浴温６０℃、陽極電流密度８Ａ／ｄｍ^２で、露出した第１のメッキ層６の電解エッチングを行なう（図１（ｄ））。
【０１１３】
次に、アセトンとジメチルホルムアミドで第１及び第２のマスク層３、７を除去することにより、１０６４×８０８個の半球状構造体８と第１のメッキ層６からなるマーカー１４を同一面内に８個所有する半球状構造体アレイを形成することができた。このとき、それぞれの領域内および領域間での半球状構造体８の半径の面内分布は５％以内であった。
【０１１４】
次に、次亜リン酸塩の還元剤を含む無電解Ｎｉメッキ液（Ｓ−７８０： 日本カニゼン社製）を用いて、浴温９０℃で、Ｎｉ無電解メッキを行ない、第２のメッキ層９を形成する（図１（ｆ））。これによって、第１のメッキ層８は電極層２上に強固に固定され、第２のメッキ層９の形成に無電解メッキを用いることにより、光沢度の高いマイクロレンズアレイ用金型又は金型マスターが得られた。また、各メッキ層の対角方向と水平方向での曲率半径はほぼ等しく、平均曲率半径は２０μｍであり、曲率半径の分布は±１μｍ以下に収まり、均一な形状の半球状構造体８を有する金型マスターを形成できた（図１０参照）。
【０１１５】
以上、本実施例により、複数領域をマーカーと共に形成し無電解メッキを利用したマイクロレンズアレイ用金型又は金型マスターにおいて、半球状構造体の大きさの面内分布を容易に小さくすることができる製造方法を提供することができた。
【０１１６】
次に、電鋳用離型剤（ニッカノンタック： 日本化学産業製）を塗布する。この基板を陰極として、スルファミン酸ニッケルと臭化ニッケルとほう酸及び光沢剤からなるＮｉメッキ浴を用いて、浴温５０℃、陰極電流密度５Ａ／ｄｍ^２で、Ｎｉ電気メッキを行ない金型を形成する。その後、基板から金型を離型しマイクロレンズアレイ用金型を形成した。これにより、１つの金型からマーカー１４を有する８個の凸型マイクロレンズアレイを形成することができるマイクロレンズアレイ用金型が形成できた。
【０１１７】
このマイクロレンズアレイ用金型に紫外線硬化樹脂１２を塗布後、支持基板１３となるガラス基板をその上に載せ、紫外線照射により硬化させた後に剥離して、各領域を切り取ることにより、一枚の金型から８個の凸型マイクロレンズアレイ１５を作製することができる（図５（ｅ）、（ｆ）参照）。この凸型マイクロレンズアレイにおいてもレンズ直径の面内分布は５％以内であった。
【０１１８】
【発明の効果】
以上説明した様に、本発明により、大判化が容易で、作製プロセスが容易であり、制御性が高く、安価であり、かつアレイにおける面内分布の小さい、マイクロレンズアレイ用金型又は金型マスター及びその作製方法を提供することができた。
【０１１９】
また、電解エッチングによって除去された第１のメッキ層はメッキ液中或いは対極金属材料に回収でき、高価な金属材料であっても、無駄無く利用でき、低コスト化が実現できた。また、１枚の基板面内に、各レンズ形成用半球状構造体の大きさのばらつきの抑制されたマイクロレンズアレイ用金型又は金型マスターを単数、複数個、または複数種形成することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例等によるマイクロレンズアレイ用金型又は金型マスター等の製造工程を示す断面図である。
【図２】図１の工程（ｂ）の断面の様子及び上面の様子を示す図である。
【図３】図１の工程（ｃ）の断面の様子及び上面の様子を示す図である。
【図４】図１の工程（ｅ）の断面の様子及び上面の様子を示す図である。
【図５】本発明の第１実施例等によるマイクロレンズアレイ金型、金型マスター及びマイクロレンズアレイ等の製造工程を示す断面図である。
【図６】本発明の第２実施例によるマイクロレンズアレイ用金型又は金型マスター等の製造工程の一部を示す上面図である。
【図７】本発明の第２実施例によるマイクロレンズアレイ用金型又は金型マスター等の製造工程の一部を示す上面図である。
【図８】本発明の第２実施例によるマーカー付き凸型マイクロレンズアレイを示す一部破断した上面図である。
【図９】本発明の第５実施例によるマイクロレンズアレイ用金型又は金型マスター等の製造工程を示す断面図である。
【図１０】本発明の第７実施例によるマイクロレンズアレイ用金型又は金型マスター等の製造工程の一部を示す上面図である。
【図１１】従来技術によるマイクロレンズアレイ用金型を説明する図である。
【符号の説明】
１ 基板
２ 電極層
３ 第１のマスク層
４ 開口部
５ アレイ周辺部
６ 第１のメッキ層
７ 第２のマスク層
８ 半球状構造体
９ 第２のメッキ層
１０ 犠牲層
１１ 金型形成用電極層
１２ 紫外線硬化樹脂
１３ 支持基板
１４ マーカー
１５ 凸型マイクロレンズアレイ
２０ 金型
２５ 間隔

Claims (18)

1. マイクロレンズアレイ用金型マスターの作製方法であって、
   （１）少なくとも一部に導電性部分を有する基板を用意する工程、
   （２）前記基板上に絶縁性の第１のマスク層を形成する工程、
   （３）第１のマスク層に複数の適当形状の開口部を形成して導電性部分を露出する工程、
   （４）前記導電性部分を陰極として電気メッキにより前記開口部を通じて前記開口部及び前記第１のマスク層上に第１のメッキ層を形成する工程、
   （５）前記開口部及び第１のメッキ層の選択された領域上に絶縁性の第２のマスク層を形成する工程、
   （６）前記導電性部分を陽極とし電圧を印加することによって第２のマスク層の形成されていない領域の第１のメッキ層を電解エッチングによって除去する工程、
   を有し、前記工程（６）の後に、
   （７）第２のマスク層を除去した後、第１のマスク層を全面的に除去する工程、
   または、
   （８）第２のマスク層を残したまま第２のマスク層に覆われていない第１のマスク層を除去した後、第２のマスク層を除去する工程、
   のいずれかの工程と、
   （９）第１のメッキ層から導電性部分にわたり第２のメッキ層ないし電着層を形成する工程と、
   を更に有するマイクロレンズアレイ用金型マスターの作製方法。
2. 第１のマスク層はＰＳＧである請求項１に記載のマイクロレンズアレイ用金型マスターの作製方法。
3. 第２のメッキ層は電解メッキ或は無電解メッキにより形成する請求項１に記載のマイクロレンズアレイ用金型マスターの作製方法。
4. 第２のメッキ層がニッケルメッキ層からなる請求項１に記載のマイクロレンズアレイ用金型マスターの作製方法。
5. 第２のニッケルメッキ層が無電解メッキ層からなる請求項４に記載のマイクロレンズアレイ用金型マスターの作製方法。
6. 第２のニッケルメッキ層にリンが含有されている請求項４又は５に記載のマイクロレンズアレイ用金型マスターの作製方法。
7. 前記開口部が基板面内で周期的な繰り返し配列パターンで配列される請求項１乃至６の何れかに記載のマイクロレンズアレイ用金型マスターの作製方法。
8. 前記工程（４）において第１のメッキ層がそれぞれ分離されて形成される請求項１乃至７の何れかに記載のマイクロレンズアレイ用金型マスターの作製方法。
9. 前記工程（５）において第２のマスク層が複数の領域に形成される請求項１乃至８の何れかに記載のマイクロレンズアレイ用金型マスターの作製方法。
10. 前記工程（５）において第２のマスク層の複数の領域は夫々同一の配列の第１のメッキ層を覆う複数の領域を含む請求項９に記載のマイクロレンズアレイ用金型マスターの作製方法。
11. 前記工程（５）において第２のマスク層の複数の領域は夫々異なる配列の第１のメッキ層を覆う複数の領域を含む請求項９に記載のマイクロレンズアレイ用金型マスターの作製方法。
12. 前記工程（５）において第２のマスク層で覆われない第１のメッキ層の領域の幅が該マスク層で覆われる第１のメッキ層の領域の周囲２ｍｍ以上である請求項１乃至１１の何れかに記載のマイクロレンズアレイ用金型マスターの作製方法。
13. 前記工程（５）において第２のマスク層で覆われる領域の第１のメッキ層の直径の面内分布が５％以内である請求項１乃至１２の何れかに記載のマイクロレンズアレイ用金型マスターの作製方法。
14. 前記第２のマスク層で覆われる第１のメッキ層の領域の一部が、アライメント用のマーカーとなる第１のメッキ層を形成する為のものである請求項１乃至１３の何れかに記載のマイクロレンズアレイ用金型マスターの作製方法。
15. 前記電解エッチングが工程（４）で用いたようなメッキ浴中において行なわれる請求項１乃至１４の何れかに記載のマイクロレンズアレイ用金型マスターの作製方法。
16. 前記電極として働く導電性部分の材料と工程（４）において形成される第１のメッキ層の材料が、合金層を形成しない材料である請求項１乃至１５の何れかに記載のマイクロレンズアレイ用金型マスターの作製方法。
17. 前記電極として働く導電性部分の材料と工程（４）において形成される第１のメッキ層の材料が、該導電性部分材料が該第１のメッキ層側に拡散して合金層を形成しない様な材料である請求項１乃至１６の何れかに記載のマイクロレンズアレイ用金型マスターの作製方法。
18. 前記電極として働く導電性部分の材料と工程（４）において形成される第１のメッキ層の材料が、該第１のメッキ層材料が該導電性部分側に拡散して合金層を形成する様な材料である請求項１乃至１５の何れかに記載のマイクロレンズアレイ用金型マスターの作製方法。

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