2017 Fiscal Year Research-status Report
Research on fabrication technology of micro-lens arrays utilizing cross section profile control of thick resist patterns
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17K05021
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| Research Institution | Tokyo Denki University |
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Principal Investigator |
堀内 敏行 東京電機大学, 工学部, 教授 (00297582)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | マイクロレンズ / レンズアレイ / レジスト / 投影露光 / リソグラフィ / 側壁制御 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
まず、ネガレジストに50μmラインアンドスペースパターンをぼかして露光し、蒲鉾型に密接したレンズアレイパターンのレンズアレイをうまく形成できることが分かった。デフォーカス量と露光時間の調整により、曲率半径を100～300μmのかなり広い範囲で制御できることも分かった。蒲鉾型に密接したレンズアレイはピッチが250～500μm程度のものがレンチキュラーレンズとして2画面切り替えに用いられているため、短ピッチ化によって画面解像度の向上が図れるのではないかと考え、応用するための検討も進めた。
一方、低開口数にして焦点深度を深くした投影露光装置を用いて、ポジレジストに大きくデフォーカスしてぼかした光照射を行うことにより、1回のリソグラフィにより凹面形状のレジストパターンを形成し、それを雌型として透明樹脂を流し込んでマイクロレンズアレイを作る研究を進めた。まず、凹面形状のレジストパターンの断面形状をレーザ顕微鏡で観察し、要素レンズの形状を把握した。そして、その断面曲線を機械製図(CAD: Computer Aided Design)ソフトの作画画面に貼り付け、レンズ形状を円弧などで近似できないかを検討した。その結果、レンズの中央部を凸円弧、周辺部を凹円弧で近似し、その間を共通接線デ結べば、うまくフィッティングできることが分かった。CADソフトを用いて測定曲線に合わせて円弧を描き、曲率半径を推定する方法の再現性は1.8～2.1%であり、かなり良い精度で測定できることが分かった。また、円弧と直線でレンズ形状を表せば、光線追跡を行うことができる。光線屈折の法則に基づいて屈折角を計算し、CAD画面上に描き、集光状況を検討することができた。製作したレンズアレイに平行光束を入れると、光スポットアレイができることも確かめた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
レンチキュラーレンズパターンはデフォーカス条件と露光時間により形状(レンズの曲率半径)が変化する。デフォーカスをウエハがレンズから遠ざかる方向に増やすと曲率半径が小さくなり、露光時間を増やすと曲率半径が大きくなる傾向があることが分かった。曲率半径を様々に変えても常に隣接するレンズパターンどうしが比較的シャープに形成できており、レンチキュラーレンズに応用できる形状であると思われる。
凹面レジストパターンを雌型として透明樹脂を流し込んでマイクロレンズアレイを製作する研究は、考えていた方法により実際に製作できることが分かった。また、製作できたレンズアレイに平行光束を入れると光スポットアレイができることも確認できた。機械製図CADを用いてレジストパターン形状を円弧と直線で近似する方法も便利に活用できることが分かった。
簡易クリーンルーム内で実験しているため、環境が変化する影響が予想以上に大きいことが、若干障害になっているが、うまく進捗している。
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| Strategy for Future Research Activity |
レンチキュラーレンズについては、うまく形成できることが分かったが、2画面切り替えに用いるときに短ピッチ化によって画面解像度が向上するかどうかをまず検討する。そのため、薄い石英板上にほぼ透明なレジストで形成したパターンをそのままレンズとして用い、使えるかどうかと効果があるかどうかを確かめる予定で研究を進めている。
凹面レジストパターンを雌型として透明樹脂を流し込んでマイクロレンズアレイを製作する研究については、うまくレンズができ、平行光束を入れると光スポットアレイに絞れることも分かった。今後は、レジスト雌型パターン形状と転写したレンズ形状の寸法差、レジスト雌型パターン形状にフィッティングしたレンズ形状からの光スポット位置や分布の計算などを行う予定である。
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| Causes of Carryover |
(理由)
年度末に成果発表のため、米国で開催の国際会議に出席した。宿泊費や現地交通費が現地払いとなるため、レートの変動を考慮して少し予算を残した。また、薬品など必需品の補充に備えて少し予算を残した。
(使用計画)
消耗品(現像液、ガーゼ、手袋、容器、薬品、電池など)の購入に充てる。初年度から非常に多くの新たな知見が得られており、順次データや検討を追加して成果を公表する予定である。国際会議、国内学会に参加するための旅費が必要であり、30年度、31年度とも当初計画より比率が若干高くなることが予想されるので、場合によっては旅費に充てる。
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Research Products
(4 results)
