JP2003172804A - マイクロレンズアレイ及びその製造方法 - Google Patents
マイクロレンズアレイ及びその製造方法Info
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- JP2003172804A JP2003172804A JP2001373033A JP2001373033A JP2003172804A JP 2003172804 A JP2003172804 A JP 2003172804A JP 2001373033 A JP2001373033 A JP 2001373033A JP 2001373033 A JP2001373033 A JP 2001373033A JP 2003172804 A JP2003172804 A JP 2003172804A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 集光効果の高いマイクロレンズアレイを提供
する。 【解決手段】 縦横方向にマイクロレンズが複数配列さ
れてなるマイクロレンズアレイの製造方法であって、平
坦な透明膜の上に熱変形性の感光性材料からなる膜を均
一な膜厚で形成し、前記感光性材料からなる膜をマイク
ロレンズの形成領域毎に分離独立させた形状にパターニ
ングした後、前記パターニングされた感光性材料を加熱
することで凸状のマイクロレンズを形成し、その後マイ
クロレンズの配列面に対してドライエッチングを行うこ
とで、前記マイクロレンズのレンズ間ギャップ部の平坦
部を除去し、前記マイクロレンズのレンズ間ギャップ部
には平坦部が存在しないマイクロレンズアレイとする。
する。 【解決手段】 縦横方向にマイクロレンズが複数配列さ
れてなるマイクロレンズアレイの製造方法であって、平
坦な透明膜の上に熱変形性の感光性材料からなる膜を均
一な膜厚で形成し、前記感光性材料からなる膜をマイク
ロレンズの形成領域毎に分離独立させた形状にパターニ
ングした後、前記パターニングされた感光性材料を加熱
することで凸状のマイクロレンズを形成し、その後マイ
クロレンズの配列面に対してドライエッチングを行うこ
とで、前記マイクロレンズのレンズ間ギャップ部の平坦
部を除去し、前記マイクロレンズのレンズ間ギャップ部
には平坦部が存在しないマイクロレンズアレイとする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、固体撮像素子ある
いは液晶表示装置などに用いられるマイクロレンズアレ
イ及びその製造方法に関するものである。
いは液晶表示装置などに用いられるマイクロレンズアレ
イ及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】マイクロレンズアレイについて固体撮像
素子を例に説明する。図６は、従来の一般的な固体撮像
素子の断面図である。図６に示すように固体撮像素子
は、半導体基板２０１の上に受光部２０２、ポリシリコ
ン電極２０３、メタル遮光膜２０４、素子表面保護膜２
０５、平坦化膜２０６、カラーフィルター２０７、アク
リル平坦化膜２０８、マイクロレンズ２０９から形成さ
れている。なお、２１０はレンズ間ギャップ部である。
この固体撮像素子は、前記受光部２０２に多くの光を集
光させることで高感度の固体撮像素子となる。
素子を例に説明する。図６は、従来の一般的な固体撮像
素子の断面図である。図６に示すように固体撮像素子
は、半導体基板２０１の上に受光部２０２、ポリシリコ
ン電極２０３、メタル遮光膜２０４、素子表面保護膜２
０５、平坦化膜２０６、カラーフィルター２０７、アク
リル平坦化膜２０８、マイクロレンズ２０９から形成さ
れている。なお、２１０はレンズ間ギャップ部である。
この固体撮像素子は、前記受光部２０２に多くの光を集
光させることで高感度の固体撮像素子となる。
【０００３】また、図７は、一般的な固体撮像素子の平
面図である。図７において、３０１はアクリル平坦化
膜、３０２はマイクロレンズ、３０３は水平・垂直方向
のレンズ間ギャップ部、３０４は対角方向のレンズ間ギ
ャップ部である。一般的に、マイクロレンズ３０２のレ
ンズ間ギャップ部３０３、３０４を小さくすることと、
凸状のマイクロレンズ３０２の曲率を最適化すること
で、前記受光部２０２に多くの光を集めて高集光化を図
っている。
面図である。図７において、３０１はアクリル平坦化
膜、３０２はマイクロレンズ、３０３は水平・垂直方向
のレンズ間ギャップ部、３０４は対角方向のレンズ間ギ
ャップ部である。一般的に、マイクロレンズ３０２のレ
ンズ間ギャップ部３０３、３０４を小さくすることと、
凸状のマイクロレンズ３０２の曲率を最適化すること
で、前記受光部２０２に多くの光を集めて高集光化を図
っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】このように固体撮像素
子の小型化と高画素化が進み、セルサイズが小さくなる
ほどマイクロレンズの間のギャップを小さくすることが
必須となってくる。しかし、マイクロレンズの間のギャ
ップを小さくしすぎると隣接するマイクロレンズが相互
に接触してしまい、マイクロレンズの最適曲率が確立で
きず、固体撮像素子の感度が低下するという問題があっ
た。
子の小型化と高画素化が進み、セルサイズが小さくなる
ほどマイクロレンズの間のギャップを小さくすることが
必須となってくる。しかし、マイクロレンズの間のギャ
ップを小さくしすぎると隣接するマイクロレンズが相互
に接触してしまい、マイクロレンズの最適曲率が確立で
きず、固体撮像素子の感度が低下するという問題があっ
た。
【０００５】本発明は、前記従来の問題を解決するため
になされたものであり、集光効果の高いマイクロレンズ
アレイを提供することを目的とする。
になされたものであり、集光効果の高いマイクロレンズ
アレイを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明のマイクロレンズアレイは、縦横方向にマイ
クロレンズが複数配列されてなるマイクロレンズアレイ
であって、前記マイクロレンズのレンズ間ギャップ部に
は平坦部が存在しないことを特徴とする。これにより、
隣接するマイクロレンズを相互に接触させずにレンズ間
ギャップ部を小さくすることができ、高集光化を実現で
きる。
め、本発明のマイクロレンズアレイは、縦横方向にマイ
クロレンズが複数配列されてなるマイクロレンズアレイ
であって、前記マイクロレンズのレンズ間ギャップ部に
は平坦部が存在しないことを特徴とする。これにより、
隣接するマイクロレンズを相互に接触させずにレンズ間
ギャップ部を小さくすることができ、高集光化を実現で
きる。
【０００７】また、本発明のマイクロレンズアレイは、
前記マイクロレンズの下地平坦化層の屈折率と前記マイ
クロレンズの屈折率とが異なることが好ましい。これに
より、下地平坦化層に入射した光も受光部に集めること
が可能となり、より集光効果の高いマイクロレンズアレ
イを提供できる。
前記マイクロレンズの下地平坦化層の屈折率と前記マイ
クロレンズの屈折率とが異なることが好ましい。これに
より、下地平坦化層に入射した光も受光部に集めること
が可能となり、より集光効果の高いマイクロレンズアレ
イを提供できる。
【０００８】また、本発明のマイクロレンズアレイの製
造方法は、縦横方向にマイクロレンズが複数配列されて
なるマイクロレンズアレイの製造方法であって、平坦な
透明膜の上に熱変形性の感光性材料からなる膜を均一な
膜厚で形成し、前記感光性材料からなる膜をマイクロレ
ンズの形成領域毎に分離独立させた形状にパターニング
した後、前記パターニングされた感光性材料を加熱する
ことで凸状のマイクロレンズを形成し、その後前記マイ
クロレンズの配列面に対してドライエッチングを行うこ
とで、前記マイクロレンズのレンズ間ギャップ部の平坦
部を除去することを特徴とする。これにより、マイクロ
レンズの形状を最適化し、また、集光効果の高いマイク
ロレンズアレイを容易に製造できる。
造方法は、縦横方向にマイクロレンズが複数配列されて
なるマイクロレンズアレイの製造方法であって、平坦な
透明膜の上に熱変形性の感光性材料からなる膜を均一な
膜厚で形成し、前記感光性材料からなる膜をマイクロレ
ンズの形成領域毎に分離独立させた形状にパターニング
した後、前記パターニングされた感光性材料を加熱する
ことで凸状のマイクロレンズを形成し、その後前記マイ
クロレンズの配列面に対してドライエッチングを行うこ
とで、前記マイクロレンズのレンズ間ギャップ部の平坦
部を除去することを特徴とする。これにより、マイクロ
レンズの形状を最適化し、また、集光効果の高いマイク
ロレンズアレイを容易に製造できる。
【０００９】また、本発明のマイクロレンズアレイの製
造方法は、前記透明膜のドライエッチングレートが、前
記凸状のマイクロレンズのドライエッチングレートより
大きいことが好ましい。これにより、前記ドライエッチ
ングを行ってもマイクロレンズの形状を確実に保持でき
る。即ち、前記透明膜のドライエッチングレートが前記
凸状のマイクロレンズのドライエッチングレートより大
きいため、前記透明膜が主としてエッチングされ、前記
マイクロレンズはほとんどエッチングされずに当初の形
状を維持できる。
造方法は、前記透明膜のドライエッチングレートが、前
記凸状のマイクロレンズのドライエッチングレートより
大きいことが好ましい。これにより、前記ドライエッチ
ングを行ってもマイクロレンズの形状を確実に保持でき
る。即ち、前記透明膜のドライエッチングレートが前記
凸状のマイクロレンズのドライエッチングレートより大
きいため、前記透明膜が主としてエッチングされ、前記
マイクロレンズはほとんどエッチングされずに当初の形
状を維持できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態につい
て、図面を参照しながら説明する。
て、図面を参照しながら説明する。
【００１１】図１は、本発明のマイクロレンズアレイの
製造方法を説明する工程断面図である。図１において、
アクリル樹脂からなる平坦な透明膜１０１の上に熱変形
性のフェノール系の感光性材料１０２を回転塗布するこ
とで、透明膜１０１の上に感光性材料１０２からなる膜
を均一な膜厚で形成する（図１（ａ））。次に、前記感
光性材料からなる膜１０２に対して光を照射した後にア
ルカリ現像することで、マイクロレンズの形成領域毎に
感光性材料１０２を分離独立させた形状にパターニング
する（図１（ｂ））。その後、パターニングされた感光
性材料１０２をホットプレート上で１００〜２００℃の
間で加熱することで、凸状のマイクロレンズ１０３を形
成する（図１（ｃ））。このとき図２に示すように、凸
状のマイクロレンズ１０３は、水平・垂直方向のマイク
ロレンズ１０３と接しており、対角方向に位置するマイ
クロレンズ１０３とは分離独立している。なお、前記熱
変形性の感光性材料はスチレン系であってもよく、光照
射はｇ線、ｋｒＦであっても問題はない。
製造方法を説明する工程断面図である。図１において、
アクリル樹脂からなる平坦な透明膜１０１の上に熱変形
性のフェノール系の感光性材料１０２を回転塗布するこ
とで、透明膜１０１の上に感光性材料１０２からなる膜
を均一な膜厚で形成する（図１（ａ））。次に、前記感
光性材料からなる膜１０２に対して光を照射した後にア
ルカリ現像することで、マイクロレンズの形成領域毎に
感光性材料１０２を分離独立させた形状にパターニング
する（図１（ｂ））。その後、パターニングされた感光
性材料１０２をホットプレート上で１００〜２００℃の
間で加熱することで、凸状のマイクロレンズ１０３を形
成する（図１（ｃ））。このとき図２に示すように、凸
状のマイクロレンズ１０３は、水平・垂直方向のマイク
ロレンズ１０３と接しており、対角方向に位置するマイ
クロレンズ１０３とは分離独立している。なお、前記熱
変形性の感光性材料はスチレン系であってもよく、光照
射はｇ線、ｋｒＦであっても問題はない。
【００１２】次に、図３及び図４に示すように、前記凸
状のマイクロレンズ１０３及び透明膜１０１を酸素ガス
及びＣＦ系ガスでドライエッチングする。図３（ａ）は
図２のＩ−Ｉ’の断面図であり、図４（ａ）は図２のＩ
Ｉ−ＩＩ’の断面図である。また、図５は、ドライエッ
チングした後のマイクロレンズアレイの平面図であり、
図３（ｂ）は図５のＩＩＩ−ＩＩＩ’の断面図であり、
図４（ｂ）は図５のＩＶ−ＩＶ’の断面図である。
状のマイクロレンズ１０３及び透明膜１０１を酸素ガス
及びＣＦ系ガスでドライエッチングする。図３（ａ）は
図２のＩ−Ｉ’の断面図であり、図４（ａ）は図２のＩ
Ｉ−ＩＩ’の断面図である。また、図５は、ドライエッ
チングした後のマイクロレンズアレイの平面図であり、
図３（ｂ）は図５のＩＩＩ−ＩＩＩ’の断面図であり、
図４（ｂ）は図５のＩＶ−ＩＶ’の断面図である。
【００１３】ここで、ドライエッチング剤としては、酸
素とフロロカーボン（ＣＦ4、ＣＨＦ3等）の混合ガスを
使用することが好ましい。即ち、前記マイクロレンズの
下地平坦化層を確実にドライエッチングしてレンズ間ギ
ャップ部を鋭角化するにはＨ（水素）が必要であるが、
上記混合ガスでドライエッチングすると、ＨＦ分子が形
成され、ＨＦ分子以外の分子が下地平坦化層の側壁に堆
積しながらエッチングされるので、レンズ間ギャップ部
をより確実に鋭角化できる。
素とフロロカーボン（ＣＦ4、ＣＨＦ3等）の混合ガスを
使用することが好ましい。即ち、前記マイクロレンズの
下地平坦化層を確実にドライエッチングしてレンズ間ギ
ャップ部を鋭角化するにはＨ（水素）が必要であるが、
上記混合ガスでドライエッチングすると、ＨＦ分子が形
成され、ＨＦ分子以外の分子が下地平坦化層の側壁に堆
積しながらエッチングされるので、レンズ間ギャップ部
をより確実に鋭角化できる。
【００１４】図３（ａ）の凸状のマイクロレンズ１０３
がドライエッチングされることで、湾曲して接していた
凸状のマイクロレンズ１０３を図３（ｂ）のようにマイ
クロレンズのレンズ間ギャップ部がないの凸状のマイク
ロレンズ１０３Ａを形成することができる。更に、図４
（ａ）の凸状のマイクロレンズ１０３がドライエッチン
グの条件によっては、図４（ｂ）のようにマイクロレン
ズの対角方向のレンズ間ギャップ部１０４が鋭角化した
り、対角方向のレンズ間ギャップ部１０４を前記平坦な
透明膜１０１に対して垂直化したりでき、特開平２００
０−２０６３１０号公報で公知な高集光なマイクロレン
ズを確立することができる。
がドライエッチングされることで、湾曲して接していた
凸状のマイクロレンズ１０３を図３（ｂ）のようにマイ
クロレンズのレンズ間ギャップ部がないの凸状のマイク
ロレンズ１０３Ａを形成することができる。更に、図４
（ａ）の凸状のマイクロレンズ１０３がドライエッチン
グの条件によっては、図４（ｂ）のようにマイクロレン
ズの対角方向のレンズ間ギャップ部１０４が鋭角化した
り、対角方向のレンズ間ギャップ部１０４を前記平坦な
透明膜１０１に対して垂直化したりでき、特開平２００
０−２０６３１０号公報で公知な高集光なマイクロレン
ズを確立することができる。
【００１５】また、平坦な透明膜１０１のドライエッチ
ングレートを凸状のマイクロレンズ１０３のドライエッ
チレートより大きくすることにより、より確実に前記マ
イクロレンズのレンズ間ギャップ部の平坦部を除去する
ことができる。
ングレートを凸状のマイクロレンズ１０３のドライエッ
チレートより大きくすることにより、より確実に前記マ
イクロレンズのレンズ間ギャップ部の平坦部を除去する
ことができる。
【００１６】なお、ドライエッチングの条件によっては
水平、垂直方向及び対角方向の曲率が異なる凸状のマイ
クロレンズ、もしくは水平、垂直方向及び対角方向の曲
率が同じであるマイクロレンズを形成することができ
る。
水平、垂直方向及び対角方向の曲率が異なる凸状のマイ
クロレンズ、もしくは水平、垂直方向及び対角方向の曲
率が同じであるマイクロレンズを形成することができ
る。
【００１７】このように、平坦な透明膜１０１とこの透
明膜１０１の上に熱変形性の感光性材料からなる膜１０
２を均一な膜厚で形成し、前記感光性材料からなる膜１
０２をマイクロレンズの形成領域毎に分離独立させた形
状にパターニングし、更にパターニングされた感光性材
料１０２を加熱することで凸状のマイクロレンズ１０３
を形成し、前記分離独立された凸状のマイクロレンズ１
０３の配列面に対してドライエッチングを行うことで、
前記凸状のマイクロレンズ１０３を転写し、ドライエッ
チングの条件によりレンズ間ギャップ部を任意に制御す
ることで、マイクロレンズのレンズ間ギャップ部には平
坦部が存在しないマイクロレンズアレイを製造でき、高
集光のマイクロレンズアレイを確立することができる。
明膜１０１の上に熱変形性の感光性材料からなる膜１０
２を均一な膜厚で形成し、前記感光性材料からなる膜１
０２をマイクロレンズの形成領域毎に分離独立させた形
状にパターニングし、更にパターニングされた感光性材
料１０２を加熱することで凸状のマイクロレンズ１０３
を形成し、前記分離独立された凸状のマイクロレンズ１
０３の配列面に対してドライエッチングを行うことで、
前記凸状のマイクロレンズ１０３を転写し、ドライエッ
チングの条件によりレンズ間ギャップ部を任意に制御す
ることで、マイクロレンズのレンズ間ギャップ部には平
坦部が存在しないマイクロレンズアレイを製造でき、高
集光のマイクロレンズアレイを確立することができる。
【００１８】本実施の形態ではマイクロレンズの熱変形
時に、水平、垂直方向のマイクロレンズが互いに接して
いる場合について説明したが、互いに離れていて、その
間の平坦部を後のドライエッチングで除去することもで
きる。
時に、水平、垂直方向のマイクロレンズが互いに接して
いる場合について説明したが、互いに離れていて、その
間の平坦部を後のドライエッチングで除去することもで
きる。
【００１９】
【発明の効果】以上のように本発明は、縦横方向にマイ
クロレンズが複数配列されてなるマイクロレンズアレイ
の製造方法にあたって、平坦な透明膜の上に熱変形性の
感光性材料からなる膜を均一な膜厚で形成し、前記感光
性材料からなる膜をマイクロレンズの形成領域毎に分離
独立させた形状にパターニングした後、前記パターニン
グされた感光性材料を加熱することで凸状のマイクロレ
ンズを形成し、その後マイクロレンズの配列面に対して
ドライエッチングを行うことで、前記マイクロレンズの
レンズ間ギャップ部の平坦部を除去し、前記マイクロレ
ンズのレンズ間ギャップ部には平坦部が存在しない、集
光効果の高いマイクロレンズアレイを提供することがで
きる。
クロレンズが複数配列されてなるマイクロレンズアレイ
の製造方法にあたって、平坦な透明膜の上に熱変形性の
感光性材料からなる膜を均一な膜厚で形成し、前記感光
性材料からなる膜をマイクロレンズの形成領域毎に分離
独立させた形状にパターニングした後、前記パターニン
グされた感光性材料を加熱することで凸状のマイクロレ
ンズを形成し、その後マイクロレンズの配列面に対して
ドライエッチングを行うことで、前記マイクロレンズの
レンズ間ギャップ部の平坦部を除去し、前記マイクロレ
ンズのレンズ間ギャップ部には平坦部が存在しない、集
光効果の高いマイクロレンズアレイを提供することがで
きる。
【図１】本発明のマイクロレンズアレイの製造方法を説
明する工程断面図である。
明する工程断面図である。
【図２】図１（ｃ）の平面図である。
【図３】本発明のマイクロレンズアレイをドライエッチ
ングにより製造している状態の工程断面図である。
ングにより製造している状態の工程断面図である。
【図４】本発明のマイクロレンズアレイをドライエッチ
ングにより製造している状態の工程断面図である。
ングにより製造している状態の工程断面図である。
【図５】ドライエッチングした後の本発明のマイクロレ
ンズアレイの平面図である。
ンズアレイの平面図である。
【図６】従来の一般的な固体撮像素子の断面図である。
【図７】従来の一般的な固体撮像素子の平面図である。
１０１ 透明膜
１０２ 感光性材料
１０３ マイクロレンズ
１０４ レンズ間ギャップ
２０１ 半導体基板
２０２ 受光部
２０３ ポリシリコン電極
２０４ メタル遮光膜
２０５ 素子表面保護膜
２０６ 平坦化膜
２０７ カラーフィルター
２０８ アクリル平坦化膜
２０９ マイクロレンズ
２１０ レンズ間ギャップ部
３０１ アクリル平坦化膜
３０２ マイクロレンズ
３０３ 水平・垂直方向のレンズ間ギャップ部
３０４ 対角方向のレンズ間ギャップ部
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 4M118 AA10 AB01 CA40 EA01 GC07
GD04
5C024 CY47 EX43
Claims (4)
- 【請求項１】 縦横方向にマイクロレンズが複数配列さ
れてなるマイクロレンズアレイであって、前記マイクロ
レンズのレンズ間ギャップ部には平坦部が存在しないこ
とを特徴とするマイクロレンズアレイ。 - 【請求項２】 前記マイクロレンズの下地平坦化層の屈
折率と前記マイクロレンズの屈折率とが異なる請求項１
に記載のマイクロレンズアレイ。 - 【請求項３】 縦横方向にマイクロレンズが複数配列さ
れてなるマイクロレンズアレイの製造方法であって、平
坦な透明膜の上に熱変形性の感光性材料からなる膜を均
一な膜厚で形成し、前記感光性材料からなる膜をマイク
ロレンズの形成領域毎に分離独立させた形状にパターニ
ングした後、前記パターニングされた感光性材料を加熱
することで凸状のマイクロレンズを形成し、その後マイ
クロレンズの配列面に対してドライエッチングを行うこ
とで、前記マイクロレンズのレンズ間ギャップ部の平坦
部を除去することを特徴とするマイクロレンズアレイの
製造方法。 - 【請求項４】 前記透明膜のドライエッチングレート
が、前記凸状のマイクロレンズのドライエッチングレー
トより大きい請求項３に記載のマイクロレンズアレイの
製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001373033A JP2003172804A (ja) | 2001-12-06 | 2001-12-06 | マイクロレンズアレイ及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001373033A JP2003172804A (ja) | 2001-12-06 | 2001-12-06 | マイクロレンズアレイ及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003172804A true JP2003172804A (ja) | 2003-06-20 |
Family
ID=19181817
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001373033A Pending JP2003172804A (ja) | 2001-12-06 | 2001-12-06 | マイクロレンズアレイ及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003172804A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006140370A (ja) * | 2004-11-15 | 2006-06-01 | Oki Electric Ind Co Ltd | マイクロレンズの製造方法 |
| WO2007007467A1 (ja) * | 2005-07-08 | 2007-01-18 | Nikon Corporation | 固体撮像素子 |
| KR100672671B1 (ko) | 2004-12-29 | 2007-01-24 | 동부일렉트로닉스 주식회사 | 씨모스 이미지 센서 및 그 제조방법 |
| KR100731132B1 (ko) * | 2005-12-29 | 2007-06-22 | 동부일렉트로닉스 주식회사 | Ｃｍｏｓ 이미지 센서 및 그 제조 방법 |
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2001
- 2001-12-06 JP JP2001373033A patent/JP2003172804A/ja active Pending
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