JP3158296B2 - 微小集光レンズの形成方法 - Google Patents
微小集光レンズの形成方法Info
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- Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えばＣＣＤイメージ
センサ等における微小集光レンズの形成方法に関する。
センサ等における微小集光レンズの形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＣＣＤイメージセンサにおいては、各受
光部（画素）に対応して微小集光レンズを形成してい
る。図５はこのＣＣＤイメージセンサにおける微小集光
レンズの形成方法を示す一例である。
光部（画素）に対応して微小集光レンズを形成してい
る。図５はこのＣＣＤイメージセンサにおける微小集光
レンズの形成方法を示す一例である。
【０００３】同図において、１はＣＣＤイメージセンサ
本体を示し、これは例えばシリコンウェーハ２の主面上
に画素となる複数の受光部３（本例ではフォトダイオー
ド）を形成し、受光部３の信号電荷を読み出す転送領域
に転送電極（ゲート電極）４を形成して構成されてい
る。５は絶縁膜である。
本体を示し、これは例えばシリコンウェーハ２の主面上
に画素となる複数の受光部３（本例ではフォトダイオー
ド）を形成し、受光部３の信号電荷を読み出す転送領域
に転送電極（ゲート電極）４を形成して構成されてい
る。５は絶縁膜である。
【０００４】従来においては、まず、図５Ａに示すよう
に、ＣＣＤイメージセンサ本体１上に平坦化されたレン
ズ用樹脂層（例えばポリスチレン系樹脂層）６を形成
し、この樹脂層６上にレジスト膜（感光性樹脂）を塗布
し、さらに所定パターンのフォトマスク（図示せず）を
介して露光し、現像処理して各受光部３に対応する位置
にレジストパターン７を形成する。
に、ＣＣＤイメージセンサ本体１上に平坦化されたレン
ズ用樹脂層（例えばポリスチレン系樹脂層）６を形成
し、この樹脂層６上にレジスト膜（感光性樹脂）を塗布
し、さらに所定パターンのフォトマスク（図示せず）を
介して露光し、現像処理して各受光部３に対応する位置
にレジストパターン７を形成する。
【０００５】次に、熱処理を施す。この熱処理によっ
て、図５Ｂに示すように、レジストパターン７は熱流動
を起こし、凸レンズ形状となる。
て、図５Ｂに示すように、レジストパターン７は熱流動
を起こし、凸レンズ形状となる。
【０００６】次に、図５Ｃに示すように、例えば反応性
イオンエッチング（ＲＩＥ）によるエッチバックを行っ
て、レンズ形成用樹脂層６の各受光部３に対応する位置
に微小集光レンズ９を形成するようになす。
イオンエッチング（ＲＩＥ）によるエッチバックを行っ
て、レンズ形成用樹脂層６の各受光部３に対応する位置
に微小集光レンズ９を形成するようになす。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来の微小集光レンズの形成方法においては、レジストパ
ターン７を熱流動によって凸レンズ形状とするために、
各凸レンズ形状のレジストパターン７間にある程度の間
隔ｄを設ける必要がある。このような間隔ｄを設けてお
かないと、図６に示すように隣り合うレジストパターン
７同士が接触し一体化してしまい、微小集光レンズとし
て設計通りの形状にすることができない。したがって、
最終的に各レンズ９間に間隔ｄをとることになり、各受
光部３において、開口率の向上をはかるときの妨げにな
っていた。
来の微小集光レンズの形成方法においては、レジストパ
ターン７を熱流動によって凸レンズ形状とするために、
各凸レンズ形状のレジストパターン７間にある程度の間
隔ｄを設ける必要がある。このような間隔ｄを設けてお
かないと、図６に示すように隣り合うレジストパターン
７同士が接触し一体化してしまい、微小集光レンズとし
て設計通りの形状にすることができない。したがって、
最終的に各レンズ９間に間隔ｄをとることになり、各受
光部３において、開口率の向上をはかるときの妨げにな
っていた。
【０００８】ＣＣＤイメージセンサの感度を向上させる
ためには、受光部３の開口率を上げる必要があり、その
ためには各レンズ９間の間隔ｄをなくしていく必要があ
る。
ためには、受光部３の開口率を上げる必要があり、その
ためには各レンズ９間の間隔ｄをなくしていく必要があ
る。
【０００９】本発明は、上述の点に鑑み、良好な微小集
光レンズを形成することができる微小集光レンズの形成
方法を提供するものである。
光レンズを形成することができる微小集光レンズの形成
方法を提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、微小集光レン
ズの形成方法において、平坦化されたレンズ用樹脂層６
上にレジスト膜２２を塗布し、光透過性支持体１１上に
ドット密度を段階的に変化させた遮光パターン１３を形
成してなるフォトマスク１４を用いて、レジスト膜２２
を露光、現像し、レンズ形状にパターニングした後、エ
ッチバックしてレジスト膜２２を除去すると同時に、レ
ンズ用樹脂層６にレンズ２４を形成するようになす。
ズの形成方法において、平坦化されたレンズ用樹脂層６
上にレジスト膜２２を塗布し、光透過性支持体１１上に
ドット密度を段階的に変化させた遮光パターン１３を形
成してなるフォトマスク１４を用いて、レジスト膜２２
を露光、現像し、レンズ形状にパターニングした後、エ
ッチバックしてレジスト膜２２を除去すると同時に、レ
ンズ用樹脂層６にレンズ２４を形成するようになす。
【００１１】
【作用】本発明に係る微小集光レンズの形成方法におい
ては、平坦化されたレンズ用樹脂層６上にレジスト膜２
２を、ドット１２の密度を段階的に変化させたフォトマ
スク１４を用いて露光、現像することにより、レジスト
膜２２が段階的に変化する露光密度に応じてレンズ状に
パターニングされる。即ち、従来の熱処理を施すことな
く、パターニングの時点でレンズ形状のレジストパター
ン２３が形成できる。このように熱処理を行わないで直
接レンズ形状のレジストパターン２３が形成できるの
で、隣り合うレジストパターン２３間の間隔をあけるこ
となくレジストパターン２３の形成が可能になる。従っ
て、その後のエッチバックにより、隣り合う間隔をでき
るだけ少なくした微小集光レンズ２４が形成される。
ては、平坦化されたレンズ用樹脂層６上にレジスト膜２
２を、ドット１２の密度を段階的に変化させたフォトマ
スク１４を用いて露光、現像することにより、レジスト
膜２２が段階的に変化する露光密度に応じてレンズ状に
パターニングされる。即ち、従来の熱処理を施すことな
く、パターニングの時点でレンズ形状のレジストパター
ン２３が形成できる。このように熱処理を行わないで直
接レンズ形状のレジストパターン２３が形成できるの
で、隣り合うレジストパターン２３間の間隔をあけるこ
となくレジストパターン２３の形成が可能になる。従っ
て、その後のエッチバックにより、隣り合う間隔をでき
るだけ少なくした微小集光レンズ２４が形成される。
【００１２】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。
する。
【００１３】先ず、本発明に係る微小集光レンズの形成
に適用されるフォトマスク及びこれを用いたレジストの
パターニング方法について説明する。図１は本発明に適
用されるフォトマスクの一例である。本例においては、
光透過性支持体１１上に、選択的に描画したドットパタ
ーン即ちドット１２の密度を段階的に変化させた所望の
ドットパターンによる遮光パターン１３を形成してフォ
トマスク１４を構成する。この場合、ドット１２は一定
の形状、本例では同一の正方形に形成される。
に適用されるフォトマスク及びこれを用いたレジストの
パターニング方法について説明する。図１は本発明に適
用されるフォトマスクの一例である。本例においては、
光透過性支持体１１上に、選択的に描画したドットパタ
ーン即ちドット１２の密度を段階的に変化させた所望の
ドットパターンによる遮光パターン１３を形成してフォ
トマスク１４を構成する。この場合、ドット１２は一定
の形状、本例では同一の正方形に形成される。
【００１４】そして、本例では中心から横方向の両端に
向かって漸次ドット１２の密度が疎になるように、すな
わち中心付近が最も密度が高く、左右両端に向かって段
階的に密度が疎になるようにドット１２を分布して構成
するものである。ドット１２の横方向の密度は計算によ
って求めてあり、縦方向には恣意的な配列にならぬよ
う、ランダムに配置してある。
向かって漸次ドット１２の密度が疎になるように、すな
わち中心付近が最も密度が高く、左右両端に向かって段
階的に密度が疎になるようにドット１２を分布して構成
するものである。ドット１２の横方向の密度は計算によ
って求めてあり、縦方向には恣意的な配列にならぬよ
う、ランダムに配置してある。
【００１５】図１では左右方向にそのドット密度が変化
する遮光パターンとしたが、その他、中心より同心円状
に周辺に向ってドット密度が変化するように形成するこ
とも可能であり、その遮光パターンのドット分布密度は
必要に応じて適宜選択することができる。
する遮光パターンとしたが、その他、中心より同心円状
に周辺に向ってドット密度が変化するように形成するこ
とも可能であり、その遮光パターンのドット分布密度は
必要に応じて適宜選択することができる。
【００１６】レジスト膜をパターニングするリソグラフ
ィ工程に上記のフォトマスク１４を利用した例を図２に
示す。所定の基板２１上にレジスト膜（ポジ型の感光性
樹脂膜）２２を形成し、図１のフォトマスク１４を介し
て露光２６を行う。この場合、フォトマスク１４におけ
るドット１２の密度が中心付近から左右両端に向かって
疎に変化するのに伴って、露光量が中心付近では少な
く、左右両端に向かうにしたがって漸次多くなるように
変化する。即ち、フォトマスク１４によって、レジスト
膜２２に対する露光密度が制御される。したがって、現
像処理したときに、レジストパターン２２Ａの中心付近
は厚く残り、左右両端に向かうに従って漸次薄くなる。
その結果、図２Ｂに示すように表面が曲面となるような
レジストパターン２２Ａが形成される。
ィ工程に上記のフォトマスク１４を利用した例を図２に
示す。所定の基板２１上にレジスト膜（ポジ型の感光性
樹脂膜）２２を形成し、図１のフォトマスク１４を介し
て露光２６を行う。この場合、フォトマスク１４におけ
るドット１２の密度が中心付近から左右両端に向かって
疎に変化するのに伴って、露光量が中心付近では少な
く、左右両端に向かうにしたがって漸次多くなるように
変化する。即ち、フォトマスク１４によって、レジスト
膜２２に対する露光密度が制御される。したがって、現
像処理したときに、レジストパターン２２Ａの中心付近
は厚く残り、左右両端に向かうに従って漸次薄くなる。
その結果、図２Ｂに示すように表面が曲面となるような
レジストパターン２２Ａが形成される。
【００１７】尚、フォトマスク１４のドットパターンに
応じて、現像後のレジストパターン２２Ａとして表面が
傾斜面またはほぼ円形もしくはその両者を有するような
レジストパターンを形成することができる。
応じて、現像後のレジストパターン２２Ａとして表面が
傾斜面またはほぼ円形もしくはその両者を有するような
レジストパターンを形成することができる。
【００１８】次に、図３及び図４を参照して本発明によ
る微小集光レンズの一例を説明する。本例は、上述のフ
ォトマスク１４及びレジストのパターニング方法を用い
てＣＣＤイメージセンサにおける微小集光レンズの形成
に適用した場合である。
る微小集光レンズの一例を説明する。本例は、上述のフ
ォトマスク１４及びレジストのパターニング方法を用い
てＣＣＤイメージセンサにおける微小集光レンズの形成
に適用した場合である。
【００１９】同図において、１はＣＣＤイメージセンサ
本体を示し、之は前述と同様に例えばシリコンウェーハ
２の主面上に画素となる複数の受光部３（本例ではフォ
トダイオード）を形成し、受光部３の信号電荷を読み出
す転送領域に転送電極（ゲート電極）４を形成して構成
されている。５は絶縁膜である。
本体を示し、之は前述と同様に例えばシリコンウェーハ
２の主面上に画素となる複数の受光部３（本例ではフォ
トダイオード）を形成し、受光部３の信号電荷を読み出
す転送領域に転送電極（ゲート電極）４を形成して構成
されている。５は絶縁膜である。
【００２０】本例においては、図３Ａに示すように、Ｃ
ＣＤイメージセンサ本体１上に表面を平坦化したレンズ
用樹脂層（例えばポリスチレン系の樹脂層）６を形成
し、このレンズ用樹脂層６上にポジ型のレジスト膜（感
光性樹脂膜）２２を形成する。そして、図１に示すフォ
トマスク、即ち各画素に対応する部分を夫々図１に示す
遮光パターン１３としたフォトマスク１４を配置し、こ
のフォトマスク１４を介して露光する。この遮光パター
ン１３は最終的に円筒レンズ形状のレジストパターンが
残るような露光分布が得られるドット密度分布（図４の
曲線Ｉ参照）を有して成る。
ＣＤイメージセンサ本体１上に表面を平坦化したレンズ
用樹脂層（例えばポリスチレン系の樹脂層）６を形成
し、このレンズ用樹脂層６上にポジ型のレジスト膜（感
光性樹脂膜）２２を形成する。そして、図１に示すフォ
トマスク、即ち各画素に対応する部分を夫々図１に示す
遮光パターン１３としたフォトマスク１４を配置し、こ
のフォトマスク１４を介して露光する。この遮光パター
ン１３は最終的に円筒レンズ形状のレジストパターンが
残るような露光分布が得られるドット密度分布（図４の
曲線Ｉ参照）を有して成る。
【００２１】このフォトマスク１４を介しての露光によ
って図４に示すようにレジスト膜２２は各受光部３に対
応する部分において、ドット分布密度（曲線Ｉ）に応じ
て中央部は露光量が少なく、左右両側に向かって露光量
が多くなるように露光される。
って図４に示すようにレジスト膜２２は各受光部３に対
応する部分において、ドット分布密度（曲線Ｉ）に応じ
て中央部は露光量が少なく、左右両側に向かって露光量
が多くなるように露光される。
【００２２】次に、現像処理することによって、図３Ｂ
に示すように、各受光部３に対し、円筒レンズ形状のレ
ジストパターン２３が形成される。
に示すように、各受光部３に対し、円筒レンズ形状のレ
ジストパターン２３が形成される。
【００２３】次に、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）
によってエッチバックしてレジスト膜を除去すると同時
に、レンズ用樹脂層６を選択エッチングする。これによ
って円筒レンズ形状のレジストパターン２３の形状に沿
ってレンズ用樹脂層６がエッチングされ、図３Ｃに示す
ように、各受光部３に対応して微小集光レンズすなわち
円筒レンズ２４が形成される。
によってエッチバックしてレジスト膜を除去すると同時
に、レンズ用樹脂層６を選択エッチングする。これによ
って円筒レンズ形状のレジストパターン２３の形状に沿
ってレンズ用樹脂層６がエッチングされ、図３Ｃに示す
ように、各受光部３に対応して微小集光レンズすなわち
円筒レンズ２４が形成される。
【００２４】上述のレンズ形成方法によれば、ドットパ
ターンの分布をレンズ形状にしたがって疎密にしたフォ
トマスク１４を用いてレンズ用樹脂層６上のポジ型レジ
スト膜２２を露光することにより、熱処理を行わずに、
現像処理した時点でレンズ形状のレジストパターン２３
を形成することができる。従って、隣り合う間隔をでき
るだけ小さく（可及的に零）にした状態でレンズ形状の
レジストパターン２３を形成することができる。
ターンの分布をレンズ形状にしたがって疎密にしたフォ
トマスク１４を用いてレンズ用樹脂層６上のポジ型レジ
スト膜２２を露光することにより、熱処理を行わずに、
現像処理した時点でレンズ形状のレジストパターン２３
を形成することができる。従って、隣り合う間隔をでき
るだけ小さく（可及的に零）にした状態でレンズ形状の
レジストパターン２３を形成することができる。
【００２５】従って、エッチバックによって隣り合う間
隔を最小（可及的に零）にした微小集光レンズ２４を各
受光部３上に形成することができる。その結果、ＣＣＤ
イメージセンサーの各受光部３の開口率を向上すること
ができる。
隔を最小（可及的に零）にした微小集光レンズ２４を各
受光部３上に形成することができる。その結果、ＣＣＤ
イメージセンサーの各受光部３の開口率を向上すること
ができる。
【００２６】尚、上例のレンズは図１に示すストライプ
パターンのフォトマスク１４を用いて形成したが、その
他、ドットパターンの分布を球面レンズ形状にしたがい
同心円的に疎密とするフォトマスクを用いれば、最終的
に各受光部３上に球面凸レンズの微小集光レンズを形成
することができる。
パターンのフォトマスク１４を用いて形成したが、その
他、ドットパターンの分布を球面レンズ形状にしたがい
同心円的に疎密とするフォトマスクを用いれば、最終的
に各受光部３上に球面凸レンズの微小集光レンズを形成
することができる。
【００２７】また、レジスト膜、及びフォトマスクの解
像度を考慮すると、ドットパターンの密度分布とレジス
ト膜の厚さとが１：１に対応するとは限らないが、相関
関係よりドットパターンを適切に配置することで所望の
レンズ形状を作成できる。
像度を考慮すると、ドットパターンの密度分布とレジス
ト膜の厚さとが１：１に対応するとは限らないが、相関
関係よりドットパターンを適切に配置することで所望の
レンズ形状を作成できる。
【００２８】また、このプロセスではレンズ表面の形状
に凹凸が生じることが考えられるが、しかしレジスト膜
の解像度及びドットパターンのサイズ等を適当に選ぶこ
とで改善される。
に凹凸が生じることが考えられるが、しかしレジスト膜
の解像度及びドットパターンのサイズ等を適当に選ぶこ
とで改善される。
【００２９】
【発明の効果】本発明によれば、熱処理を行わず、隣り
合うレンズ間隔を可及的に零にできる微小集光レンズを
形成することができる。従って、例えばＣＣＤイメージ
センサにおける微小集光レンズの形成に適用した場合、
隣り合うレンズ間の間隔を可及的に無くすことができ、
各受光部の開口率を向上して、ＣＣＤセンサーの感度を
向上させることができる。
合うレンズ間隔を可及的に零にできる微小集光レンズを
形成することができる。従って、例えばＣＣＤイメージ
センサにおける微小集光レンズの形成に適用した場合、
隣り合うレンズ間の間隔を可及的に無くすことができ、
各受光部の開口率を向上して、ＣＣＤセンサーの感度を
向上させることができる。
【図１】本発明のフォトマスクの例を示す平面図であ
る。
る。
【図２】本発明のレジストのパターニング方法の例を示
す工程図である。
す工程図である。
【図３】本発明の微小集光レンズの形成方法の例を示す
製造工程図である。
製造工程図である。
【図４】微小集光レンズの形成工程の説明図である。
【図５】従来の微小集光レンズの形成方法の製造工程図
である。
である。
【図６】従来の微小集光レンズ形成方法に係る説明図で
ある。
ある。
１ ＣＣＤイメージセンサ本体 ２ シリコンウェーハ ３ 受光部（フォトダイオード） ４ 転送電極（ゲート電極） ６ レンズ用樹脂層 ７、２２Ａ、２３ レジストパターン ９、２４ 微小集光レンズ １１ 光透過性支持体 １２ ドット １３ 遮光パターン １４ フォトマスク ２２ ポジ型のレジスト膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G03F 1/08 H01L 27/14
Claims (1)
- 【請求項１】 平坦化されたレンズ用樹脂層上にレジス
ト膜を塗布し、 光透過性支持体にドット密度を段階的に変化させた遮光
パターンを形成してなるフォトマスクを用いて、前記レ
ジスト膜を露光、現像し、レンズ形状にパターニングし
た後、 エッチバックして前記レジスト膜を除去すると同時に、
前記レンズ用樹脂層にレンズを形成することを特徴とす
る微小集光レンズの形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30331191A JP3158296B2 (ja) | 1991-11-19 | 1991-11-19 | 微小集光レンズの形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30331191A JP3158296B2 (ja) | 1991-11-19 | 1991-11-19 | 微小集光レンズの形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05142752A JPH05142752A (ja) | 1993-06-11 |
| JP3158296B2 true JP3158296B2 (ja) | 2001-04-23 |
Family
ID=17919439
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30331191A Expired - Fee Related JP3158296B2 (ja) | 1991-11-19 | 1991-11-19 | 微小集光レンズの形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3158296B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW575786B (en) * | 2000-03-14 | 2004-02-11 | Takashi Nishi | Exposure controlling photomask and production method thereof |
| JP4281041B2 (ja) | 2001-10-01 | 2009-06-17 | セイコーエプソン株式会社 | 位相格子マスク |
| JP5031173B2 (ja) * | 2003-03-26 | 2012-09-19 | 大日本印刷株式会社 | 撮像装置と撮像装置におけるマイクロレンズの形成方法 |
| JP4708721B2 (ja) * | 2004-03-09 | 2011-06-22 | キヤノン株式会社 | 固体撮像素子 |
| JP4489471B2 (ja) * | 2004-03-15 | 2010-06-23 | 大日本印刷株式会社 | マイクロレンズアレイの形成方法 |
| JP2005272912A (ja) * | 2004-03-24 | 2005-10-06 | ▲ぎょく▼徳科技股▲ふん▼有限公司 | ハーフトーン技術で導光板のスタンパーを製作する方法 |
| JP2007053318A (ja) * | 2005-08-19 | 2007-03-01 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 固体撮像装置及びその製造方法 |
| US7945873B2 (en) | 2007-04-17 | 2011-05-17 | Canon Kabushiki Kaisha | Mask pattern data generating method, information processing apparatus, photomask fabrication system, and image sensing apparatus |
| JP2011107587A (ja) * | 2009-11-20 | 2011-06-02 | Toppan Printing Co Ltd | イメージセンサ用フォトマスクの描画データ作成方法およびイメージセンサ用フォトマスク |
| JP6953109B2 (ja) * | 2015-09-24 | 2021-10-27 | ウシオ電機株式会社 | 基板上構造体の製造方法 |
| WO2017099762A1 (en) | 2015-12-09 | 2017-06-15 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Media registration with puller clamp |
| WO2018016485A1 (ja) * | 2016-07-21 | 2018-01-25 | 凸版印刷株式会社 | フォトマスク、フォトマスク製造方法、及びフォトマスクを用いたカラーフィルタの製造方法 |
-
1991
- 1991-11-19 JP JP30331191A patent/JP3158296B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05142752A (ja) | 1993-06-11 |
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