JP2012004365A - マイクロレンズの製造に用いられるマスク、および、それを用いたマイクロレンズの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】従来と同様の製造プロセスを用いた場合でも、従来よりも間隔の狭い（各マイクロレンズ間のスペースが少ない）マイクロレンズを得ることのできる製造方法を提供すること。
【解決手段】本発明は、マイクロレンズの製造において、基板上の感光性のマイクロレンズ材料に、パターン化された光線を照射するためのマスクであって、メインレイアウト、および、該メインレイアウトの周囲に設けられたサブレイアウトを有し、該マスクに光線を照射したときに、前記メインレイアウトによってマイクロレンズの中央部に相当する位置に第１の光線パターンが得られ、前記サブレイアウトによって前記第１の光線パターンの周囲に前記第１の光線パターンとは分離された（解像された）第２の光線パターンが得られることを特徴とするマスクである。
【選択図】図２

Description

本発明は、撮像素子やイメージセンサ等として用いられるマイクロレンズの製造に用いられるマスク、および、それを用いたマイクロレンズの製造方法に関する。

従来のマイクロレンズの製造方法を図１１と図１２を用いて説明する。なお、従来のマイクロレンズの製造方法は、特開平４−１２５６８号公報（特許文献１）にも開示されている。

まず、感光性のマイクロレンズ材料２０を基板１上に塗布する（図１１（ａ））。次に、所望のレンズを得るためのマスク３０を通して、マイクロレンズ材料２０に光線４１（例えば、Ｉ線）を照射する（図１１（ｂ））。ここで用いられるマスク３０は、図１２に示されるような遮光領域３１（黒色の部分）が配列されたレイアウトを有しており、この遮光領域３１を通して光線４１がマイクロレンズ材料２０に照射される。

次に、現像液で現像することにより感光部２１を除去し、レンズの元になるパターン２２を形成する（図１１（ｃ））。図１１（ｃ）のパターン２２は、マスク３０の遮光領域３１が転写された形となる。

次に、パターン２２が形成された基板１の全面に、光線４２（例えば、Ｉ線を含む光線）を照射する（図１１（ｄ））。この処理により、パターン２２は、内部にある感光基が反応して耐熱性が低下する。次に、パターン２２に加熱処理（ベーク処理）を行うことにより、熱だれ（材料が軟化し、その軟化のレベルに応じて、重力と表面張力が均衡するような形状に変化すること）がおこり、マイクロレンズ２４の形状となる（図１０（ｅ））。熱だれ後のマイクロレンズ２４を冷却することにより、基板の上に複数のマイクロレンズが製造される。

このようにして得られるマイクロレンズは、例えば、撮像素子に用いられる場合、撮像素子のフォトダイオードに効率よく外部の光を取り込めることが要求される。そのためには、基板上の各レンズの間のスペースをできるだけ少なく（間隔を狭く）することが望ましい。

上述のような従来の製造方法においては、マスクを通してパターン化された光線の照射（パターニング露光）によって得られるマイクロレンズ材料の各パターンの間隔が熱だれによって狭くなることを考慮した上で、マスクの遮光領域の間隔をマイクロレンズ同士が接触しない範囲で出来る限り狭く設定することで、余分なスペースが少ないマイクロレンズを得ている。このような方法でマイクロレンズを製造する場合、各々のマイクロレンズを再現性よく解像（分離）できるような最小の間隔は、熱だれの際にマイクロレンズ材料が広がる範囲の精度に左右される。

しかしながら、従来の方法において、熱だれの際にマイクロレンズ材料が広がる範囲を高精度に管理するためには、加熱処理の温度プロファイルや温度分布、マイクロレンズ材料の組成の均一性などを厳密に管理する必要があり、このような管理は、実生産においては限界があり、また、極めて複雑な工程管理となる。したがって、従来の方法によりマイクロレンズの間隔を狭くすることには限界があった。実際には、使用する光線の波長やマイクロレンズ材料の種類にもよるが、マスクの遮光領域の間隔が０．５μｍ程度になると、得られるマイクロレンズ間の間隔が急に狭くなってマイクロレンズ同士がブリッジしてしまう現象が起こる。

また、従来の製造方法において、マイクロレンズ間の距離を狭くするためには、熱だれによる基板界面での材料の広がりを大きくする必要があるため、熱だれによって得られるマイクロレンズの高さは低くなる。このため、図１３の（ａ）ように下地基板と接触角が極めて小さいか、図１３（ｂ）のような形状であり、図１３（ｃ）に示されるような接触角が大きく、かつ高さが確保された理想的な形状のマイクロレンズを得るのは難しかった。なお、接触角を大きくしてマイクロレンズ自体の高さを確保する、すなわち曲率半径を小さくする方が、広い範囲の光を集光できるため、マイクロレンズの形状として望ましい。

なお、特許文献２には、メイン遮光領域と、その周辺にメイン遮光領域から遠くなるほど光の透過度が高くなるように形成される補助遮光領域とを有するマイクロレンズパターン用マスクを用いて（特許文献２の請求項１、図７，９等を参照）、マイクロレンズの曲率半径を大きくし、長方形のレンズの横方向と縦方向の曲率半径を同一にすることのできるマイクロレンズの製造方法が開示されている。しかしながら、かかる製造方法において使用されるマスクは、極めて複雑なレイアウトとなり、且つ正確な設計が必要とされるため、マスクの製造に多くのコストを要するという問題があった。また、特許文献２に開示された製造方法は、マイクロレンズの間隔を狭くすることを目的とするものではない。

特開平４−１２５６８号公報 特開平１０−７４９２７号公報

本発明は、従来と同様の製造プロセスを用いた場合でも、従来よりも間隔の狭い（各マイクロレンズ間のスペースが少ない）マイクロレンズを得ることのできる製造方法の提供を目的とする。また、理想的な接触角を有する形状のマイクロレンズを得ることのできる製造方法の提供を目的とする。

本発明は、マイクロレンズの製造において、基板上の感光性のマイクロレンズ材料に、パターン化された光線を照射するためのマスクであって、
メインレイアウト、および、該メインレイアウトの周囲に設けられたサブレイアウトを有し、
該マスクに光線を照射したときに、前記メインレイアウトによってマイクロレンズの中央部に相当する位置に第１の光線パターンが得られ、前記サブレイアウトによって前記第１の光線パターンの周囲に前記第１の光線パターンとは分離された（解像された）第２の光線パターンが得られることを特徴とするマスクである。

前記メインレイアウトおよび前記サブレイアウトは、遮光領域からなり、
前記第１の光線パターンおよび前記第２の光線パターンは、光線の照射されない領域（非照射領域）からなることが好ましい。

また、マイクロレンズの製造に使用するマイクロレンズ材料の感光特性によっては、前記メインレイアウトおよび前記サブレイアウトは、透光領域からなり、
前記第１の光線パターンおよび前記第２の光線パターンは、光線の照射される領域（照射領域）からなるようにしてもよい。

また、本発明は、上記のマスクを用いて、基板上の感光性のマイクロレンズ材料に、パターン化された光線を照射する工程を含む、マイクロレンズの製造方法にも関する。

本発明の製造方法は、
感光性のマイクロレンズ材料を基板上に塗布する工程、
前記マイクロレンズ材料に前記パターン化された光線を照射する工程、
前記マイクロレンズ材料を現像する工程、
前記マイクロレンズ材料の全面に光線を照射する工程、および、
前記マイクロレンズ材料を加熱する工程をこの順で含むことが好ましい。

また、本発明の製造方法は、
マイクロレンズ材料を基板上に塗布する工程、
前記マイクロレンズ材料の上に感光性のフォトレジスト材料を塗布する工程、
前記フォトレジスト材料に前記パターン化された光線を照射する工程、
前記フォトレジスト材料を現像する工程、
前記フォトレジスト材料の全面に光線を照射する工程、
前記フォトレジスト材料を加熱する工程、および、
エッチングにより、前記フォトレジスト材料から得られたフォトレジストの形状を前記マイクロレンズ材料に転写する工程をこの順で含むことが好ましい。

また、本発明は、上記のマイクロレンズの製造方法により製造されたマイクロレンズを備えた撮像素子にも関する。

マイクロレンズの製造工程において、本発明のマスクを用いてパターン化された光線を照射することにより、従来と同様の製造プロセスを用いた場合でも、従来よりも間隔の狭い（各マイクロレンズ間のスペースが少ない）マイクロレンズを得ることができる。また、マイクロレンズの高さを確保しつつ基板との高い接触角を有する形状のマイクロレンズを得ることができる。

実施形態１のマイクロレンズの製造方法を説明するためのフロー図である。 実施形態１で用いられるマスクの一例を示す模式図である。 実施形態１で用いられるマスクの別の例を示す模式図である。 実施形態１で用いられるマスクのさらに別の例を示す模式図である。 （ａ）は、本発明のマスクの形状と該マスクを透過した光線の強度の関係を示す模式図である。（ｂ）〜（ｄ）は、従来のマスクの形状と該マスクを透過した光線の強度の関係を示す模式図である。 実施形態２のマイクロレンズの製造方法を説明するためのフロー図である。 本発明の製造方法によって得られたマイクロレンズを備えた撮像素子を示す模式断面図である。 （ａ）は、実施例１で得られたマイクロレンズの写真を示す図である。（ｂ）は、実施例１で用いたマスクのレイアウトを示す模式図である。 比較例１で得られたマイクロレンズの一例の写真を示す図である。 実施例１および比較例１におけるマスクの遮光領域の間隔と得られたマイクロレンズの間隔との関係を示すグラフである。 従来のマイクロレンズの製造方法を説明するためのフロー図である。 従来のマスクの一例を示す模式図である。 （ａ）、（ｂ）は、従来のマイクロレンズの形状を示す模式図である。（ｃ）は、望ましいマイクロレンズの形状を示す模式図である。

（実施形態１）
本発明の一実施形態を図１、図２を用いて説明する。図１は、本実施形態のプロセスフローを説明するための断面模式図であり、図２は、実施形態１で用いられるマスクの一例を示す模式図である。

まず、感光性のマイクロレンズ材料２０を基板１上に塗布する（図１（ａ））。マイクロレンズ材料２０としては、マイクロレンズの製造に用いられる種々公知の材料で感光性を有するものを用いることができ、例えば、アクリル系樹脂やフェノール系樹脂とキノンジアジド基含有の感光剤を含む材料が挙げられる。

次に、マスク３を通して、マイクロレンズ材料２０に光線（例えば、Ｉ線）４１を照射する（図１（ｂ））。ここで用いられるマスク３は、図２に示されるように、遮光領域（黒色の部分）３１からなるメインレイアウトおよび遮光領域３２からなるサブレイアウトを有している。この遮光領域３１，３２によって、光線４１が部分的に遮蔽され（パターン化され）た状態でマイクロレンズ材料２０に照射される。

次に、現像液（例えば、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドの水溶液）で現像することにより感光部２１を除去することにより、レンズの元となるパターン２２，２３が形成される（図１（ｃ））。図１（ｃ）のパターン２２，２３は、マスク３の遮光領域３１，３２が転写された形となる。

次に、パターン２２，２３が形成された基板１の全面に、光線４２（Ｉ線を含む光線）を照射する（図１（ｄ））。この処理により、パターン２２，２３は、内部にある感光基が反応して耐熱性が低下する。次に、パターン２２，２３に加熱処理を行うことにより熱だれを起こさせ、マイクロレンズ２４の形状とする（図１（ｅ））。

このとき、体積の大きいパターン２２が先に熱だれを起こすため、熱だれを起こしにくいパターン２３によって、パターン２２の熱だれの範囲が一定の範囲に制限される。これにより、熱だれの範囲を厳密に制御することができるため、従来よりも狭い間隔のレイアウトを有するマイクロレンズを製造することが可能となる。なお、体積の小さいパターン２３の熱だれがパターン２２の熱だれよりも遅くなる原因は、体積の小さいパターンの場合、基板界面での材料の流動にかかる力（押し出す力）が体積の大きいパターンと比較して小さいことが上げられる。また、加熱の初期の段階でパターン２３の表面に皮膜のようなものが形成されることが観察されることより、さらに流動に対して保護されていると推測されるが、これについては詳細は明らかではない。

このようにして形成された熱だれ後のマイクロレンズ２４を冷却することにより、基板の上に複数のマイクロレンズが製造される。

本発明のプロセスフローは、基本的に従来法と同じであるが、用いるマスクのレイアウトが従来のマスクとは異なっている。本発明のマスクは、該マスクに光線を照射したときに、メインレイアウトによってマイクロレンズの中央部に相当する位置に第１の光線パターンが得られ、サブレイアウトによって第１の光線パターンの周囲に前記第１の光線パターンとは分離された（解像された）第２の光線パターンが得られることを特徴とするマスクである。

上述の本実施形態に用いられるマスクは、矩形の遮光領域３１からなるメインレイアウトを有し、その周囲に別途細いライン状の遮光領域３２からなるサブレイアウトを有している。かかるマスクを用いて、マイクロレンズ材料に（遮光領域３１に対応する第１の非照射領域、および、遮光領域３２に対応する第２の非照射領域を有する）パターン化された光線を照射することにより、マイクロレンズ材料からなるパターン２２，２３の各々が分離される（解像される）。

このことを図５を用いて具体的に説明する。図５は、本発明のマスク（図５（ａ））、一般的な従来のマスク（図５（ｂ））、および、特許文献２で用いられている従来のマスク（図５（ｃ）、図５（ｄ））を用いてパターニング露光を行った場合における、マスク３，３０の形状に対応した光学強度（縦軸）の分布を示す。

図５（ａ）に示されるように、本発明のマスク３による光学強度は、メインレイアウト（遮光領域３１）とサブレイアウト（遮光領域３２）に対応する部分とそれ以外の部分との光学強度のコントラストが大きくなっている。このため、かかるマスクを用いた露光および現像後に基板上に形成されるマイクロレンズ材料のパターン（図１のパターン２２，２３）は、個々のマイクロレンズ（画素）について各々分離されることとなる（２つのパターン２２、２３が１つのマイクロレンズに対応している）。

このような各パターンの分離のためには、メインレイアウト（遮光領域３１）とサブレイアウト（遮光領域３２）と間に一定以上の間隔を有する必要がある。パターン２２，２３の各々が分離されるためには、例えば、遮光領域３１（メインレイアウト）と遮光領域３２（サブレイアウト）との間隔が、光線４１の波長の０．７倍以上であることが好ましく、より好ましくは１．０倍以上である。ただし、間隔を広げすぎると、メインレイアウトにより形成されるパターンが、熱だれ後の基板との接触角が小さい状態、もしくはレンズ高さを確保できない状態で、サブレイアウトの熱だれとマージされるため、まるいお椀型のレンズにならない。

本発明のマスクにおいて、メインレイアウト（遮光領域３１）とサブレイアウト（遮光領域３２）との間の最適な間隔は、使用する光線の波長や、使用するマイクロレンズ材料（後述のフォトレジスト材料）などに応じて決定される。例えば、Ｉ線（波長）を用いる場合、０．３〜０．５μｍの間隔が好ましい。

一方、図５（ｂ）は、一般的な従来例のマスクを用いた場合の光学強度の分布を示す。かかるマスクを用いた露光および現像後に基板上に形成されるマイクロレンズ材料のパターンは、マイクロレンズ（画素）１個につき１つとなる。

また、図５（ｃ）、図５（ｄ）は、特許文献２（特開平１０−７４９２７号公報）で用いられている従来のマスクを用いた場合の光学強度の分布を示す。図５（ｃ）のマスク３０は、遮光領域３１と、その周辺に遮光領域３１から遠くなるほど光の透過度が高くなるように形成される遮光領域３２とを有するマスクである。図５（ｄ）のマスク３０は、図５（ｃ）のマスクと同様の効果（光強度分布）を呈するハーフトーンマスクである。図５（ｃ）および図５（ｄ）に示されるように、これらのマスクを用いた場合の光強度分布は、図５（ｂ）とは異なっているが、図５（ｂ）の一般的な従来のマスクを用いた場合と同様に、露光および現像後に基板上に形成されるマイクロレンズ材料のパターンは、マイクロレンズ（画素）１個につき１つとなる。

本発明のマスクを用いてパターン化された光線をマイクロレンズ材料に照射し、現像することにより、マイクロレンズ材料の分離したパターン（図１のパターン２２，２３）を形成した場合、熱だれ時に各々のパターンが、互いに影響することなく独立して熱だれ現象が起こる。熱だれの現象の特徴として、材料の軟化点より充分に高くない温度では、一定の時間での、個々のパターンの体積や幅の違いによって熱だれ量が異なり、体積が大きく幅が大きいパターンほど熱だれ量が大きくなる。

したがって、本実施形態においては、図２に示されるマスク３の遮光領域３１の面積が遮光領域３２の面積より大きいことが好ましい。すなわち、本発明に用いられるマスクは、光線を照射した際にメインレイアウトによって得られる第１の光線パターン（例えば、第１の非照射領域）の面積が、サブレイアウトによって得られる第２の光線パターン（例えば、第２の非照射領域）の面積よりも大きいかことが好ましい。もしくは、第１の光線パターンの幅が第２の光線パターンの幅よりも大きいことが好ましい。

このようなマスクを用いてパターニング露光を行った場合、パターン２２の面積はパターン２３の面積よりも大きくなるが、内側の熱だれ量の大きいパターン２２は直ぐに外側のパターン２３にくっつくが、外側の熱だれ量の小さいパターン２３がパターン２２の液だれの範囲を制限する堤防の役割を担い、徐々にマイクロレンズ間の間隔を縮め、マイクロレンズの寸法精度を向上させることができる。また、得られるマイクロレンズのエッジ部分の形状を、基板に対する接触角が小さくならないように保つことができる。

これらの効果は、樹脂や溶媒を含む混合物の熱による軟化が寄与するため、材料の化学的性質より物理的性質に因るところが大きく、材料組成および熱処理条件により熱だれ量を制御できるものである。従って、上述のアクリル系樹脂とキノンジアジド含有の感光剤から構成される感光剤を含む感光性マイクロレンズ材料に限らず、フェノール樹脂系など他の樹脂系と感光剤との組み合わせからなる感光性マイクロレンズ材料を用いることもできる。

本発明のマイクロレンズ材料に照射される光線としては、Ｉ線、ＫｒＦ線、Ｇ線などが挙げられるが、好ましくはＩ線である。本発明によれば、Ｉ線を用いた場合に得られる熱だれ前のマイクロレンズの解像力（マイクロレンズの最小の間隔）は約０．３５μｍであり、条件の最適化により０．２μｍ以下とすることも可能である。また、ＫｒＦ線を用いた場合に得られるマイクロレンズの解像力は約０．２μｍであり、条件の最適化により０．１２μｍ以下とすることも可能である。

（マスクの他の形態）
本実施形態で用いられるマスクとしては、図２に示されるマスク以外にも、図３、図４に示されるようなレイアウトを有するマスクを用いることができる。

図３に示されるマスクは、矩形の遮光領域３１の周囲に棒状の遮光領域３２が配置されたレイアウトを有する。マイクロレンズのレイアウトの都合により、各マイクロレンズの間の隙間が交差する部分のスペースを広くしたい場合などに、かかるレイアウトのマスクを用いることが有用である。

図４に示されるマスクは、図２に示されるマスクと比べて、遮光領域３２の角が面取された形状である点が異なっている。このようなレイアウトを有するマスクを用いることも、最終的に得られるマイクロレンズのレイアウトを制御する上で有用である。

なお、本発明のマスクは、マイクロレンズに要求される様々なレイアウトに対応するために、マスク上にサイズ・形状の異なる様々なパターンが配置されたレイアウトとしてもよい。かかるレイアウトを有するマスクは、マイクロレンズ以外にも、他のパターン形状をコントロールすることにも応用することができる。

さらに、上記以外にも、サブレイアウトの周囲にさらに別のサブレイアウトが配置されているような、複数のサブレイアウトがメインレイアウトの周囲に多重に配置されたマスクも本発明に包含される。ただし、この場合でも、かかるマスクに光線を照射したときに、メインレイアウトによってマイクロレンズの中央部に相当する位置に得られる第１の光線パターン（例えば、第１の非照射領域）と、少なくとも最も外側に配置されたサブレイアウトによって得られる第２の光線パターン（例えば、第２の非照射領域）とは、分離され（解像され）ていることが必要である。

（実施形態２）
実施形態１では、感光性マイクロレンズ材料を直接パターニングする例について述べたが、本実施形態では、マイクロレンズ材料の塗膜の上に所望のマイクロレンズと同じ形状のフォトレジストを形成された後に、該フォトレジストをマスクに用いたエッチングによりマイクロレンズが製造される。

具体的には、基板上にマイクロレンズ材料の塗膜を形成した後に、さらにその上に感光性のフォトレジスト材料の塗膜を形成する。そして、該フォトレジスト材料の塗膜を、実施形態１と同様のマスクを用いたプロセスフローによって所望のマイクロレンズと同じ形状のフォトレジストを作成する。このフォトレジストを用いて下層のマイクロレンズ材料をエッチングすることにより、該フォトレジストと同様のパターン形状をマイクロレンズ材料に転写することができる。

本実施形態を図６を用いてより詳細に説明する。図６は、本実施形態のプロセスフローを説明するための断面模式図である。

まず、非感光性のマイクロレンズ材料２０を基板１上に塗布し、さらにその上にフォトレジスト材料５０を塗布する（図６（ａ））。マイクロレンズ材料２０としては、実施形態１と同様の材料を用いることもできるが、その場合にはマイクロレンズ内の感光基に光をあてることにより脱色させる必要がある。

次に、マスク３を通して、フォトレジスト材料５０に光線（例えば、Ｉ線）４１を照射する（図６（ｂ））。ここで用いられるマスク３は、実施形態１と同様のメインレイアウトおよびサブレイアウトを有するマスクである。この遮光領域３１，３２によって、光線４１が部分的に遮蔽され（パターン化され）た状態でフォトレジスト材料５０に照射される。

次に、現像液で現像し感光部５１を除去することにより、フォトレジストの元となるパターン５２，５３が形成される（図６（ｃ））。図６（ｃ）のパターン５２，５３は、マスク３の遮光領域が転写された形となる。

次に、パターン５２，５３が形成された基板１の全面に、光線４２（例えば、Ｉ線を含む光線）を照射する（図６（ｄ））。この処理により、パターン５２，５３は、内部にある感光基が反応して耐熱性が低下する。次に、パターン５２，５３に加熱処理を行うことにより熱だれを起こさせ、所望のマイクロレンズと同じ形状のフォトレジスト５４が形成される（図１（ｅ））。

このとき、体積の大きいパターン５２が先に熱だれを起こすため、熱だれを起こしにくいパターン５３によって、パターン２２の熱だれの範囲が一定の範囲に制限される。これにより、熱だれの範囲を厳密に制御することができるため、従来よりも狭い間隔のレイアウトを有するマイクロレンズと同じ形状のフォトレジストを製造することが可能となる。なお、体積の小さいパターン５３の熱だれがパターン５２の熱だれよりも遅くなる原因は、体積の小さいパターンの場合、基板界面での材料の流動にかかる力（押し出す力）が体積の大きいパターンと比較して小さいことが挙げられる。また、加熱の初期の段階でパターン５３の表面に皮膜のようなものが形成されることが観察されることより、さらに流動に対して保護されていると推測されるが、これについては詳細は明らかではない。

このようにして形成された熱だれ後のフォトレジスト５４を冷却することにより、マイクロレンズ材料２０の上に所望のマイクロレンズと同形状のフォトレジスト５４が製造される。

かかるフォトレジスト５４を用いて、種々公知のエッチング技術により、フォトレジスト５４の形状をマイクロレンズ材料２０に転写することで、フォトレジスト５４と同じ形状のマイクロレンズ２４が製造される。したがって、本実施形態においても、実施形態１と同様に、従来よりも狭い間隔のレイアウトを有するマイクロレンズを製造することが可能となる。

（実施形態３）
以下、上述の実施形態１および２などの本発明の製造方法によって得られたマイクロレンズを備えた撮像素子の一実施形態について、図７を用いて説明する。

図７に示される撮像素子は、フォトダイオード１０１を有するフォトダイオード基板１０の上に、配線１１１を有する配線層１１、カラーフィルタ１２、および、平坦化層１３をこの順で備えた基板１を含んでなる。本発明の製造方法を用いて、かかる基板１の上（平坦化層１３側）に、フォトダイオード１０１、配線１１、カラーフィルタ１２のレイアウトに応じた所望のレイアウトを有するマイクロレンズを形成することができる。

（実施例１）
本実施例では、図２と同様の図８に示されるマスクを用いて、実施形態１の製造方法に従ってマイクロレンズを製造した。

マイクロレンズ材料としては、アクリル系樹脂とキノンジアジド基含有の感光剤を含む感光性マイクロレンズ材料を使用した。該マイクロレンズ材料を基板上に膜厚２μｍで塗布した。

図８に示されるマスクは、外側のライン状の遮光領域３２の幅が０．５μｍであり、外枠の一辺が５．０μｍであり、内側の矩形（正方形）の遮光領域３１の一辺が３．２μｍであり、遮光領域３１と遮光領域３２の間隔が０．４μｍであるマスクを用いた（図８（ｂ）参照）。なお、隣り合う遮光領域３２同士の間隔は０．５μｍである。この場合、同じ熱処理を行っても、得られるマイクロレンズ材料の外側のパターン２３（ライン状の遮光領域３２に対応する）の熱だれ量は少なく、内側のパターン２２（矩形の遮光領域３１に対応する）の熱だれ量が大きくなる。

マイクロレンズ材料に照射する光線としてはＩ線を用いた。マイクロレンズ材料のパターンを形成した後、全面に光線（Ｉ線）を照射した後、ホットプレートで１５０℃〜２００℃の加熱処理（ベーク処理）を８分間行った。

このようにして形成された図１（ｅ）に示される状態のマイクロレンズを、基板上面から走査型電子顕微鏡で観察したときの写真を図８（ａ）に示す。このときのマイクロレンズの間隔は０．１μｍとなっていた。

（比較例１）
比較例１では、図１２に示される従来のマスクを用いた以外は、実施例１と同様にして、マイクロレンズを製造した。なお、図１２に示す遮光領域３１（黒パターン）の形状が４．９μｍ×４．９μｍの正方形であり、遮光領域３１のピッチが５．５μｍ（遮光領域３１の間隔が０．６μｍ）であるマスクを使用した。

図１１（ｅ）に示される状態のマイクロレンズを、基板上面から走査型電子顕微鏡で観察したときの写真を図９に示す。図９に示されるように、マイクロレンズの間隔は約０．２μｍであった。また、マイクロレンズ間のスペースの交差部分において、さらに間隔が広くなっていた。

同様にして、図１２に示す遮光領域３１の形状が５．０μｍ×５．０μの正方形であり、遮光領域３１の間隔が０．４、０．５、０．６、０．７、０．８、０．９および１．０μｍである（遮光領域３１のピッチは５．４、５．５、５．６、５．７、５．８、５．９、６．０μｍ）マスクを使用して、マイクロレンズを製造し、得られたマイクロレンズの間隔を測定した。

実施例１および比較例１において使用した各マスクの遮光領域の間隔と、得られたマイクロレンズの間隔との関係を図１０に示す。図１０に示されるように、比較例１においては、マスクの遮光領域の間隔が０．６μｍから０．５μｍになるところで、得られるマイクロレンズの間隔が急に狭くなり、マイクロレンズ同士がブリッジしてしまう現象が起こるため、マイクロレンズの間隔を０．２μｍより狭くすることは難しい。これに対して、実施例１においては、マスクの遮光領域の間隔を０．５μｍとした場合でも、マイクロレンズ同士がブリッジすることなく、マイクロレンズの間隔を０．１μｍとすることが可能であることが分かる。

１ 基板、１０ フォトダイオード基板、１０１ フォトダイオード、１１ 配線層、１１１ 配線、１２ カラーフィルタ、１３ 平坦化層、２０ マイクロレンズ材料、２１ 感光部、２２，２３ パターン、２４ マイクロレンズ、３，３０ マスク、３１ 遮光領域（メインレイアウト）、３２ 遮光領域（サブレイアウト）、４１，４２ 光線、５０ フォトレジスト材料、５１ 感光部、５２，５３ パターン、５４ マイクロレンズ状フォトレジスト。

Claims (6)

1. マイクロレンズの製造において、基板上の感光性のマイクロレンズ材料に、パターン化された光線を照射するためのマスクであって、
   メインレイアウト、および、該メインレイアウトの周囲に設けられたサブレイアウトを有し、
   該マスクに光線を照射したときに、前記メインレイアウトによってマイクロレンズの中央部に相当する位置に第１の光線パターンが得られ、前記サブレイアウトによって前記第１の光線パターンの周囲に前記第１の光線パターンとは分離された第２の光線パターンが得られることを特徴とするマスク。
2. 前記メインレイアウトおよび前記サブレイアウトが、遮光領域からなり、
   前記第１の光線パターンおよび前記第２の光線パターンが、光線の照射されない領域からなる、請求項１に記載のマスク。
3. 請求項１または２に記載のマスクを用いて、基板上の感光性のマイクロレンズ材料に、パターン化された光線を照射する工程を含む、マイクロレンズの製造方法。
4. 感光性のマイクロレンズ材料を基板上に塗布する工程、
   前記マイクロレンズ材料に前記パターン化された光線を照射する工程、
   前記マイクロレンズ材料を現像する工程、
   前記マイクロレンズ材料の全面に光線を照射する工程、および、
   前記マイクロレンズ材料を加熱する工程をこの順で含む、
   請求項３に記載のマイクロレンズの製造方法。
5. マイクロレンズ材料を基板上に塗布する工程、
   前記マイクロレンズ材料の上に感光性のフォトレジスト材料を塗布する工程、
   前記フォトレジスト材料に前記パターン化された光線を照射する工程、
   前記フォトレジスト材料を現像する工程、
   前記フォトレジスト材料の全面に光線を照射する工程、
   前記フォトレジスト材料を加熱する工程、および、
   エッチングにより、前記フォトレジスト材料から得られたフォトレジストの形状を前記マイクロレンズ材料に転写する工程をこの順で含む、
   請求項３に記載のマイクロレンズの製造方法。
6. 請求項３〜５のいずれか一つに記載のマイクロレンズの製造方法により製造されたマイクロレンズを備えた撮像素子。