JP4742890B2

JP4742890B2 - マイクロレンズ評価基板

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Publication number: JP4742890B2
Application number: JP2006020742A
Authority: JP
Inventors: 幸司吉田; 栗原　　正彰; 勝敏鈴木; 真阿部
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Priority date: 2006-01-30
Filing date: 2006-01-30
Publication date: 2011-08-10
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Description

本発明は、マイクロレンズの集光状態を正確に評価できるマイクロレンズ評価基板に関するものである。

近年急速に普及しているデジタルカメラの本体には、被写体光を光信号に変換して画像を記録するＣＣＤ（Charge Coupled Device）、あるいはＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサ等の固体撮像素子が組み込まれている。このような固体撮像素子は、一般的に、被写体光を受光して光電信号に変換する受光素子と、この受光素子上に形成されたカラーフィルタと、受光素子への集光率を向上させるためのマイクロレンズと、を有している。

このような固体撮像素子において、マイクロレンズの性能は固体撮像素子の性能を決める大きな要因となっている。従来、マイクロレンズの性能は、一度マイクロレンズや受光素子を用いて固体撮像素子等を作製し、その固体撮像素子等に光を照射し、受光素子によって変換された光信号を評価するという間接的な方法が取られていた。しかしながら、このような方法では、受光素子や信号読出回路の性能や品質の差（ばらつき）によって、評価結果が異なる可能性があり、マイクロレンズの性能のみを正確に評価することができない場合があった。

また、マイクロレンズの評価方法ではないものの、特許文献１においては、カラー分離フィルタを用いたホログラムカラーフィルタの評価方法が開示されている。特許文献１においては、ホログラムカラーフィルタを構成するホログラムレンズ層の焦点位置に、カラー分離フィルタの開口スリットを配し、スリットを透過する色光の評価を行っている。しかしながら、レンズ評価という観点から考えた場合、特許文献１においては、開口スリットを用いることから、レンズの集光性能の評価には適さないという問題があった。さらに、特許文献１においては、別体のカラー分離フィルタを用いることから、短焦点のレンズには適用しにくいという問題があった。

特開２００１−３４３５３０公報

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、マイクロレンズの集光状態を正確に評価できるマイクロレンズ評価基板を提供することを主目的とするものである。

上記課題を解決するために、本発明においては、透明基板と、上記透明基板上に形成された遮光層と、上記遮光層上に形成された焦点距離調整層と、上記焦点距離調整層上に形成されたマイクロレンズとを有し、上記遮光層には、上記マイクロレンズに対して光を照射した際に、上記マイクロレンズにより集光された光が通過する位置に、測定用開口部が形成されていることを特徴とするマイクロレンズ評価基板を提供する。

本発明によれば、マイクロレンズ評価基板のマイクロレンズ側から光照射を行い、透明基板側から出射する光を測定することにより、マイクロレンズの評価を直接的に行うことができる。従って、従来のように一度固体撮像素子を作製し、受光素子によって変換された光信号を評価するという間接的なマイクロレンズの評価方法に比べて、より正確にマイクロレンズの評価を行うことができる。

また、上記発明においては、全ての上記マイクロレンズに対し、上記測定用開口部が形成されていることが好ましい。マイクロレンズアレイ全体としてのマクロな評価を行うことができ、ＳＮ比の良い計測が可能となるからである。

また、上記発明においては、上記焦点距離調整層の厚みが、上記マイクロレンズの焦点距離に一致していることが好ましい。実際の固体撮像素子等においては、通常、マイクロレンズの焦点距離と、マイクロレンズから受光素子までの距離とは一致しており、このような距離でマイクロレンズの評価を行うことで、より実用的なマイクロレンズの評価を行うことができるからである。

また、上記発明においては、上記焦点距離調整層と上記マイクロレンズとの間に、カラーフィルタ層を有することが好ましい。カラーフィルタ層を設けることで、マイクロレンズの評価に加えて、カラーフィルタ層の評価についても行うことができるからである。

また、上記発明においては、上記カラーフィルタ層は複数色の着色層からなり、上記測定用開口部は上記複数色の着色層のうちの一色の着色層に対する位置にのみ形成されていることが好ましい。特定の着色層の分光透過率等を測定することができるからである。

本発明においては、上記マイクロレンズ評価基板と、上記マイクロレンズ評価基板のマイクロレンズ側から光を照射する照射機構と、上記マイクロレンズ評価基板の透明基板側から出射する光を検出する検出機構と、を有することを特徴とするマイクロレンズ評価装置を提供する。

本発明によれば、上記マイクロレンズ評価基板を用いることによって、より正確にマイクロレンズの評価を行うことができる。

本発明においては、上記マイクロレンズ評価基板を用いたことを特徴とするマイクロレンズの評価方法を提供する。

本発明においては、上記マイクロレンズ評価基板を、設計段階で用いたことを特徴とするマイクロレンズの製造方法を提供する。

本発明によれば、設計段階で上記マイクロレンズ評価基板を用いることによって、より高品質なマイクロレンズを得ることができる。

本発明においては、マイクロレンズの集光状態を正確に評価できるという効果を奏する。

以下、本発明のマイクロレンズ用評価基板、マイクロレンズ評価装置、マイクロレンズ評価方法、およびマイクロレンズの製造方法について詳細に説明する。

Ａ．マイクロレンズ用評価基板
まず、本発明のマイクロレンズ評価基板について説明する。本発明のマイクロレンズ評価基板は、透明基板と、上記透明基板上に形成された遮光層と、上記遮光層上に形成された焦点距離調整層と、上記焦点距離調整層上に形成されたマイクロレンズとを有し、上記遮光層には、上記マイクロレンズに対して光を照射した際に、上記マイクロレンズにより集光された光が通過する位置に、測定用開口部が形成されていることを特徴とするものである。

さらに、マイクロレンズ評価基板の測定用開口部の位置、大きさ、形状、および配置パターン等を適宜選択することにより、後述するような種々の評価を行うことができる。例えば、測定用開口部の大きさをマイクロレンズの集光スポット径と同様の大きさにすることによって、マイクロレンズの集光の程度を評価することができる。また、測定用開口部の大きさを、実際に使用するデバイスの受光素子と同様の大きさにすることによって、デバイスを形成した際の感度の予測を行うことができる。

また、従来においては、例えば、上述したように別体のカラー分離フィルタを用いた場合、ホログラムカラーフィルタの支持体（薄板ガラス等）の膜厚よりも小さい焦点距離を有するレンズの評価を行うことは不可能であった。これに対して、本発明のマイクロレンズ評価基板は、遮光層とマイクロレンズとを一体化したものであるため、数μｍ程度の短焦点レンズの集光状態の評価を行うことができるという利点を有する。また、本発明のマイクロレンズ評価基板は、通常、複数のマイクロレンズを有するため、マイクロレンズアレイ全体としてのマクロな評価を行うことができ、ＳＮ比の良い計測が可能となる。さらに、位置、大きさ、および形状等の異なる測定用開口部を、同一の遮光層に複数形成することによって、マイクロレンズの集光状態を効率良く評価することができる。

次に、本発明のマイクロレンズ評価基板について図面を用いて説明する。図１は、本発明のマイクロレンズ評価基板の一例を示す概略断面図である。図１に示すように、本発明のマイクロレンズ評価基板は、透明基板１と、透明基板１上に形成された遮光層２と、遮光層２上に形成された焦点距離調整層３と、焦点距離調整層３上に形成されたマイクロレンズ４とを有し、遮光層２には、マイクロレンズ４に対して光を照射した際に、マイクロレンズ４により集光された光が通過する位置に、測定用開口部５が形成されている。

さらに、図１においては、焦点距離調整層３の厚みが、マイクロレンズ４の焦点距離に一致している。そのため、マイクロレンズ４に平行光６を照射した場合、その焦点が遮光層２近傍となる。この際、例えばマイクロレンズ４の中心位置と、測定用開口部５の中心位置とを平面視上重なるように配置し、測定用開口部５の大きさや形状をマイクロレンズ４の集光スポット径と同様にすることによって、マイクロレンズの集光状態を正確に評価することができる。

また、本発明のマイクロレンズ評価基板は、焦点距離調整層とマイクロレンズとの間にカラーフィルタ層を有していても良い。カラーフィルタ層を有するマイクロレンズ評価基板としては、例えば図２に示すように、透明基板１と、透明基板１上に形成され、測定用開口部５を有する遮光層２と、遮光層２上に形成された焦点距離調整層３と、焦点距離調整層３上に形成された第一平坦化層７と、第一平坦化層７上に形成されたカラーフィルタ層８と、カラーフィルタ層８上に形成された第二平坦化層９と、第二平坦化層９上に形成されたマイクロレンズ４とを有するもの等を挙げることができる。

以下、本発明のマイクロレンズ評価基板の各構成について説明する。

１．遮光層
まず、本発明に用いられる遮光層について説明する。本発明に用いられる遮光層は、透明基板上に形成されるものである。本発明においては、遮光層が少なくとも一つの測定用開口部を有するものであれば良いが、通常、複数の測定用開口部を有することが好ましい。複数の測定用開口部を有していれば、複数のマイクロレンズの評価を行うことができ、マイクロレンズアレイ全体としてのマクロな評価を行うことができ、ＳＮ比の良い計測が可能となるからである。

上記測定用開口部の形状は、特に限定されるものではなく、マイクロレンズ評価基板を用いた評価方法に応じて、適宜選択することが好ましい。具体的には、円形、楕円形、正方形、長方形、矩形枠等を挙げることができる。

また、上記測定用開口部の位置および大きさは、特に限定されるものではなく、マイクロレンズ評価基板を用いた評価方法に応じて、適宜選択することが好ましい。例えば、上述した図１のように、焦点距離調整層３の厚みが、マイクロレンズ４の焦点距離と一致しているマイクロレンズ評価基板である場合は、例えばマイクロレンズ４の中心位置と、測定用開口部５の中心位置とを平面視上重なるように配置し、測定用開口部５の大きさや形状をマイクロレンズ４の集光スポット径と同様にすることによって、マイクロレンズ４の集光状態を正確に評価することができる。また、例えば測定用開口部の位置、大きさおよび形状を、実際に使用する受光素子と同様にすることで、デバイスを形成した際の感度の予測を行うことができる。

また、上記遮光層の材料としては、光を遮光することができる材料であれば特に限定されるものではないが、例えばクロム、モリブデン、アルミニウム、タングステン、タンタル、金属シリサイド等を挙げることができ、中でもクロムが好ましい。遮光性および加工性等に優れているからである。具体的には、上記遮光層が、クロム、酸化クロム、窒化クロム、酸化窒化クロム、クロム酸化窒化炭化物等のクロム系層であることが好ましい。

上記遮光層の厚みとしては、光学濃度として３以上の光を遮光することができる厚みであれば特に限定されるものではないが、例えば０.１〜０．５μｍの範囲内、中でも０．１〜０．２μｍの範囲内であることが好ましい。上記範囲に満たない場合は、充分な遮光性を得ることができない可能性があり、上記範囲を超える場合は、遮光層の厚みによって正確なマイクロレンズの評価を行うことができない可能性があるからである。

２．焦点距離調整層
次に、本発明に用いられる焦点距離調整層について説明する。本発明に用いられる焦点距離調整層は、上述した遮光層上に形成される層である。さらに、上記焦点距離調整層は通常、透明性に優れる。

上記焦点距離調整層の厚みは、特に限定されるものではなく、マイクロレンズ評価基板を用いた評価方法に応じて、適宜選択することが好ましい。本発明においては、上記焦点距離調整層の厚みが、マイクロレンズの焦点距離と一致している場合、マイクロレンズの焦点距離よりも小さい場合、マイクロレンズの焦点距離よりも大きい場合のいずれの場合であっても良い。中でも、本発明においては、焦点距離調整層の厚みが、マイクロレンズの焦点距離に一致していることが好ましい。実際の固体撮像素子等においては、通常、マイクロレンズの焦点距離と、マイクロレンズから受光素子までの距離とは一致しており、このような距離でマイクロレンズの評価を行うことで、より実用的なマイクロレンズの評価を行うことができるからである。なお、「一致している」とは、焦点距離調整層の厚みとマイクロレンズの焦点距離との比が、１０：９〜１１の範囲内にあることをいう。

また、上記焦点距離調整層の材料としては、透明性、平坦性および耐熱性等に優れたものであれば特に限定されるものではないが、例えば、ＳｉＯ_２等の無機系材料；およびアクリル系、シロキサン系およびウレタン系樹脂等の有機系材料等を挙げることができる。なお、レンズ材との屈折率差がある場合、屈折角が材料の界面で変わる可能性があるため、実際にデバイスで使用する材料を用いることが望ましい。

３．マイクロレンズ
次に、本発明に用いられるマイクロレンズについて説明する。本発明に用いられるマイクロレンズは、上述した焦点距離調整層上に形成されるものである。本発明においては、マイクロレンズ評価基板が少なくとも一つのマイクロレンズを有するものであれば良いが、通常、複数のマイクロレンズを有することが好ましい。複数のマイクロレンズを有していれば、マイクロレンズアレイ全体としてのマクロな評価を行うことができ、ＳＮ比の良い計測が可能となるからである。

上記マイクロレンズの種類としては、特に限定されるものではないが、例えば球面型、回折型、屈折率分布型等を挙げることができる。

また、上記マイクロレンズの焦点距離としては、特に限定されるものではないが、遮光層上に焦点距離調整層を形成し、この焦点距離層上にマイクロレンズを形成する本発明においては、通常１００μｍ以下であり、中でも１μｍ〜１０μｍの範囲内であることが好ましい。また、上記マイクロレンズの直径としては、特に限定されるものではないが、中でも１０μｍ以下であることが好ましい。

上記マイクロレンズの材料としては、特に限定されるものではなく、一般的なマイクロレンズと同様の材料を用いることができる。例えば、アクリル系、シロキサン系、ウレタン系樹脂等の有機系材料；ＳｉおよびＳｉＯ_２等の無機系材料等が挙げられる。

４．透明基板
次に、本発明に用いられる透明基板について説明する。本発明に用いられる透明基板は、上記遮光層等を保持するものである。また、本発明のマイクロレンズ評価基板を用いたマイクロレンズの評価方法においては、透明基板から出射する光を測定することによって、マイクロレンズの評価を行う。

上記透明基板の厚みとしては、特に限定されるものではないが、例えば０．５〜１０ｍｍの範囲内、中でも０．５〜１ｍｍの範囲内であることが好ましい。

また、上記透明基板の材料としては、使用波長領域における透明性、および耐熱性等に優れた材料であれば特に限定されるものではないが、例えば可視光領域においては、石英、パイレックス（登録商標）、ボロシリケートクラウンガラス（ＢＫ７）等のガラス材料等を挙げることができる。

５．カラーフィルタ層
次に、本発明に用いられるカラーフィルタ層について説明する。本発明のマイクロレンズ評価基板は、焦点距離調整層とマイクロレンズとの間に、カラーフィルタ層を有していても良い。カラーフィルタ層を設けることで、マイクロレンズの評価に加えて、カラーフィルタ層の評価についても行うことができるからである。

本発明に用いられるカラーフィルタ層としては、特に限定されるものではなく、一般的な固体撮像素子等に用いられるものを用いることができる。

また、本発明においては、上記カラーフィルタ層は複数色の着色層からなり、上記測定用開口部は、上記複数色の着色層のうちの一色の着色層に対する位置にのみ形成されていることが好ましい。特定の着色層の分光透過率等を測定することができるからである。このようなマイクロレンズ評価基板を用いることによって、後述する「カラーフィルタ層の分光透過率の評価」や「光学的クロストーク（他画素への光のもれ）の評価」等を行うことができる。

なお、本発明のマイクロレンズ評価基板は、マイクロレンズを必須の構成要素とするものであるが、単にカラーフィルタ層の分光透過率等を評価する場合は、マイクロレンズを有していなくても、カラーフィルタ層の性能評価を行うことは可能である。

６．その他
本発明のマイクロレンズ評価基板は、マイクロレンズの評価の精度を高めるために、平坦化層を有していても良い。例えば、本発明のマイクロレンズ評価基板がカラーフィルタ層を有する場合は、カラーフィルタ層と焦点距離調整層との間、およびカラーフィルタ層とマイクロレンズとの間に平坦化層を設けることができる。一方、本発明のマイクロレンズ評価基板がカラーフィルタ層を有しない場合は、焦点距離調整層とマイクロレンズとの間に平坦化層を設けることができる。なお、平坦化層としては、一般的な固体撮像素子等に用いられるものを用いることができる。

７．マイクロレンズ評価基板
本発明のマイクロレンズ評価基板は、上述した、透明基板、測定用開口部を有する遮光層、焦点距離調整層およびマイクロレンズを有するものであるが、本発明においては、全ての上記マイクロレンズに対し、上記測定用開口部が形成されていることが好ましい。マイクロレンズアレイ全体としてのマクロな評価を行うことができ、ＳＮ比の良い計測が可能となるからである。

また、本発明のマイクロレンズ評価基板の製造方法としては、上述したマイクロレンズ評価基板を得ることができる方法であれば特に限定されるものではなく、一般的な固体撮像素子等と同様の方法で製造することができる。

８．マイクロレンズの評価方法
次に、本発明のマイクロレンズの評価方法について説明する。本発明のマイクロレンズの評価方法は、上記マイクロレンズ評価基板を用いたことを特徴とするものである。具体的には、上記マイクロレンズ評価基板を用い、上記マイクロレンズ評価基板のマイクロレンズ側から光を照射し、上記マイクロレンズの透明基板側から出射する光を測定することによって、マイクロレンズの評価を行う。

以下、本発明のマイクロレンズの評価方法について、幾つか例を挙げて説明する。

（１）焦点距離調整層の厚みがマイクロレンズの焦点距離に一致しているマイクロレンズ評価基板を用いた集光状態の評価
この評価方法においては、例えば図３（ａ）に示すように、透明基板１と、透明基板１上に形成され、測定用開口部５を有する遮光層２と、遮光層２上に形成された焦点距離調整層３と、焦点距離調整層３上に形成されたマイクロレンズ４とを有し、焦点距離調整層３の厚みが、マイクロレンズ４の焦点距離に一致しているマイクロレンズ評価基板を使用する。

実際の固体撮像素子等においては、通常、マイクロレンズの焦点距離と、マイクロレンズから受光素子までの距離とは一致しており、このような距離でマイクロレンズの評価を行うことで、より実用的なマイクロレンズの評価を行うことができる。この際、例えばマイクロレンズの中心位置と、測定用開口部の中心位置とを平面視上重なるように配置し、測定用開口部の大きさや形状をマイクロレンズの集光スポット径と同様にすることによって、マイクロレンズの集光状態を正確に評価することができる。また、例えば測定用開口部の位置、大きさおよび形状を、実際に使用する受光素子と同様にすることで、デバイスを形成した際の感度の予測を行うことができる。

さらに、上記マイクロレンズ評価基板は、例えば図３（ｂ）に示すように、全てのマイクロレンズ４に対し、測定用開口部５が形成されていることが好ましい。なお、図３（ｂ）においては、便宜上、焦点距離調整層を省略してある。図５〜８における平面図においても同様である。マイクロレンズアレイ全体としてのマクロな評価を行うことができ、ＳＮ比の良い計測が可能となるからである。

（２）焦点距離調整層の厚みがマイクロレンズの焦点距離に一致していないマイクロレンズ評価基板を用いた集光状態の評価
この評価方法においては、例えば図４（ａ）に示すように、透明基板１と、透明基板１上に形成され、測定用開口部５を有する遮光層２と、遮光層２上に形成された焦点距離調整層３と、焦点距離調整層３上に形成されたマイクロレンズ４とを有し、焦点距離調整層３の厚みが、マイクロレンズ４の焦点距離よりも大きいマイクロレンズ評価基板を使用する。または、例えば図４（ｂ）に示すように、焦点距離調整層３の厚みが、マイクロレンズ４の焦点距離よりも小さいマイクロレンズ評価基板を使用する。

この評価方法によれば、焦点距離調整層の厚みとマイクロレンズの焦点距離とを敢えて異なるものにすることにより、光軸方向におけるマイクロレンズの集光状態を評価することができる。

（３）マイクロレンズの中心位置と測定用開口部の中心位置とを平面視上ずらした場合における位置ずれの影響の評価
この評価方法においては、例えば図５に示すように、マイクロレンズ４の中心位置（線分Ａ上に形成された中心位置）と、測定用開口部５の中心位置（線分Ｂ上に形成された中心位置）とを平面視上ずらしたマイクロレンズ評価基板を使用する。

この評価方法によれば、マイクロレンズと測定用開口部との位置ずれに対する透過率の影響を評価することができる。

（４）画素ずらしによるシェーディングの評価
この評価方法においては、例えば、図６に示すように、マイクロレンズ４の中心位置に対して、測定用開口部５の中心位置を、平面視上、行方向および列方向に連続的にずらしたマイクロレンズ評価基板を使用する。

この評価方法によれば、例えば、入射光の直径を絞り、その入射位置を変えながら、マイクロレンズ評価基板の中心部および周辺部の透過光量の大きさを連続的に計測することにより、画素ずらしの影響を評価することができる。

（５）カラーフィルタ層の分光透過率の評価
この評価方法においては、カラーフィルタ層を有するマイクロレンズ評価基板を使用する。具体的には、図７（ａ）に示すように、透明基板１と、透明基板１上に形成され、測定用開口部５を有する遮光層２と、遮光層２上に形成された焦点距離調整層３と、焦点距離調整層３上に形成された第一平坦化層７と、第一平坦化層７上に形成されたカラーフィルタ層８と、カラーフィルタ層８上に形成された第二平坦化層９と、第二平坦化層９上に形成されたマイクロレンズ４とを有するマイクロレンズ評価基板等を使用する。

さらに、カラーフィルタ層の特定の着色層の分光透過率を評価する場合は、例えば図７（ｂ）に示すように、所定パターンの測定用開口部５を有する遮光層２を用い、この遮光層２上に、図７（ｃ）に示すように、赤色層１０、緑色層１１、および青色層１２の複数の着色層からなるカラーフィルタ層を設置し、特定の着色層（図７（ｃ）においては青色層１２）に対する位置にのみ測定用開口部５が形成されたマイクロレンズ評価基板を使用する。このようなマイクロレンズ評価基板に対して、例えば、白色光を分光器を介して入射することにより、青色層１２の分光透過率を評価することができる。

（６）光学的クロストーク（他画素への光のもれ）の評価
この評価方法においては、マイクロレンズが集光する領域以外の領域に測定用開口部を有するマイクロレンズ評価基板を用いることによって、他画素への光のもれを評価する。なお、この評価方法においては、カラーフィルタ層を有しないマイクロレンズ評価基板を用いても良く、カラーフィルタ層を有するマイクロレンズ評価基板を用いても良い。これらのマイクロレンズ評価基板の概略断面図については、上述した図３（ａ）および図７（ａ）等と同様であるので、ここでの説明は省略する。

カラーフィルタ層の特定の着色層の光学的クロストークを評価する場合は、例えば図８（ａ）に示すように、矩形枠の測定用開口部５が所定パターンに配置された遮光層２を用い、この遮光層２上に、図８（ｂ）に示すように、赤色層１０、緑色層１１、および青色層１２の複数の着色層からなるカラーフィルタ層を設置し、特定の着色層（図８（ｃ）においては青色層１２）に対する位置にのみ測定用開口部５が形成されたマイクロレンズ評価基板を使用する。なお、図８（ｃ）に示すように、長方形の測定用開口部５が所定パターンに配置された遮光層２を用いて、図８（ｄ）のようにカラーフィルタ層を設置したマイクロレンズ評価基板を使用しても良い。また、各着色層の配列方向性を選択することにより、異方性の評価を行うことができる。

Ｂ．マイクロレンズ評価装置
次に、本発明のマイクロレンズ評価装置について説明する。本発明のマイクロレンズ評価装置は、上記マイクロレンズ評価基板と、上記マイクロレンズ評価基板のマイクロレンズ側から光を照射する照射機構と、上記マイクロレンズ評価基板の透明基板側から出射する光を検出する検出機構と、を有することを特徴とするものである。

次に、本発明のマイクロレンズ評価装置について図面を用いて説明する。図９は、本発明のマイクロレンズ評価装置の一例を示す説明図である。図９に示すように、本発明のマイクロレンズ評価装置は、マイクロレンズ評価基板２１と、光源２２および光調整部２３を有し、マイクロレンズ２１のマイクロレンズ側から光を照射する照射機構２４と、マイクロレンズ評価基板の透明基板側から出射する光を検出する、積分球等の検出機構２５と、を有するものである。

以下、本発明のマイクロレンズ評価装置の各構成について説明する。

１．マイクロレンズ評価基板
本発明に用いられるマイクロレンズ評価基板は、上記「Ａ．マイクロレンズ評価基板」に記載した内容と同様であるので、ここでの説明は省略する。

２．照射機構
次に、本発明に用いられる照射機構について説明する。本発明に用いられる照射機構は、マイクロレンズ評価基板のマイクロレンズ側から光を照射する機構である。また、照射機構は、通常、光源と、上記光源の光を調整する光調整部とを有する。

上記光源としては、特に限定されるものではないが、例えばハロゲンランプ等を挙げることができる。

また、上記光調整部としては、光源からの光を所望の光に調整することができるものであれば特に限定されるものではない。例えば、図１０（ａ）に示すように、上記光調整部は、光源２２の光を、絞り２６、凸レンズ２７、絞り２６´の順に通過させるもの等を挙げることができる。このような光調整部を設けることにより、マイクロレンズ評価基板に対して、平行光を照射することができる。また、図１０（ｂ）に示すように、上記光調整部は、光源２２の光を、絞り２６、凸レンズ２７、絞り２６´、凸レンズ２７´の順に通過させるものであっても良い。このような光調整部を設けることにより、入射光のＦ値を変えることができ、マイクロレンズの入射光Ｆ値依存性を評価することができる。さらには、図１０（ｃ）に示すように、上記光調整部は、光源２２の光を、分光器２８、凸レンズ２７、絞り２６の順に通過させるものであっても良い。このような光調整部を設けることにより、上述した「カラーフィルタ層の分光透過率の評価」等を行うことができる。

また、上記照射機構は、回転手段を有していても良い。例えば、図１１に示すように、照射機構１２か水平方向に回転することによって、マイクロレンズ評価基板２１に対して、様々な角度から光を照射でき、マイクロレンズの入射角度依存性を評価することができる。

３．検出機構
次に、本発明に用いられる検出機構について説明する。本発明に用いられる検出機構は、マイクロレンズ評価基板の透明基板側から出射する光を検出する機構である。

上記検出機構としては、マイクロレンズ評価基板の透明基板側から出射する光を集光し、光強度を検出することができるものであれば、特に限定されるものではないが、例えば集光系では、レンズおよび積分球等；検出系では、半導体検出器および光電子増倍管等を挙げることができ、中でも、測定用開口部を透過した広い出射角度を持つ光に対応できるという観点から、積分球が好ましい。

Ｃ．マイクロレンズの製造方法
次に、本発明のマイクロレンズの製造方法について説明する。本発明のマイクロレンズの製造方法は、上記マイクロレンズ評価基板を用いたことを特徴とするものである。

本発明によれば、設計段階で上記マイクロレンズ評価基板を用いることによって、より高品質なマイクロレンズを得ることができる。より具体的には、設計段階において、マイクロレンズ評価基板を用いて種々の評価方法を行うことにより、より効果的に、高品質なマイクロレンズを得ることができる。

なお、本発明に用いられるマイクロレンズ評価基板は、上記「Ａ．マイクロレンズ評価基板」に記載した内容と同様であるので、ここでの説明は省略する。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と、実質的に同一の構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなる場合であっても本発明の技術的範囲に包含される。

以下、実施例を用いて、本発明をさらに具体的に説明する。

先ず、マイクロレンズ評価基板、ここでは焦点距離調整層の厚みが、マイクロレンズの焦点距離に一致し、マイクロレンズの集光位置と測定用開口部の位置とが基板面内において一致しているマイクロレンズの集光度を評価する基板を作製した。

マイクロレンズ評価基板の測定用開口部は、クロム膜が０．１μｍ成膜された厚さ０．７ｍｍの6インチ石英ガラス基板に、レジストをスピンコート法により塗布し、パターニングマスクを介して露光、エッチングすることにより形成した。測定用開口部は、１．５μｍ×１．５μｍの正方形で、３．２μｍピッチで１５００×１５００個並べ、４．８ｍｍ角の２次元アレイ状に形成した。さらに、ガラス基板面内に、上記の４．８ｍｍ角の測定用開口部群を６ｍｍピッチで１５×１５個並べ、そのうち、1箇所を参照用として、測定用開口パターンの無い、４．８ｍｍ角の開口部とした。

次に、焦点距離調整層を形成した。焦点距離調整層の厚さは、マイクロレンズの焦点距離の設計値である５μｍであった。尚、この値は、固体撮像素子のフォトダイオード上に形成されている配線層の厚さ、平坦化層の厚さ、カラーフィルタ層の厚さによって決められる。材料は、平坦化層として実際に用いられる透明な感光性材料を用い、スピンコート法で塗布した。

次にマイクロレンズを形成した。マイクロレンズは、屈折型のレンズであり、例えば特開２００４−７００８７公報に記載されているような、露光波長では解像しない微細なドットパターンの分布状態により、露光する際の透過光量（露光量）を制御するフォトマスクを介して、感光性レジスト材料に露光して形成した。マイクロレンズは、測定用開口部と数、位置が整合するよう３．２μｍピッチで配置されたものであった。以上の工程によりマイクロレンズ評価基板を得た。なお、１５×１５個の４．８ｍｍ角の測定用開口部群を、露光量、露光時のフォーカス等の条件を適宜変えて作製することにより、各パラメータの変化に対するマイクロレンズの集光状態の変化を観測することが可能である。

次に、マイクロレンズの評価装置を作製した。光源はライトガイド（光ファイバ束）を備えたハロゲンランプを使用した。ライトガイドの光出射端に絞りを置き、絞りを透過した広がりをもつ光を、レンズを用いて平行光にした。さらに、１〜２ｍｍ程度の絞りを通過させ、マイクロレンズ評価基板に入射する光を整形した。検出機構としては、光強度センサを備えた積分球を使用した。マイクロレンズ評価基板と積分球の入射ポートとを約０．５ｍｍ程度に接近させ、マイクロレンズ評価基板からの出射光を受光した。これにより、マイクロレンズ、並びに測定用開口部を通過した広がりのもつ光を効果的に検出することができた。

マイクロレンズの集光の程度は、上述した測定用開口パターンの無い、４．８ｍｍ角の開口部を透過した光を参照とし、測定用開口部を透過した光との強度比をとることにより求めることができる。各パラメータの変化に対応したマイクロレンズを計測することにより、各パラメータの変化に対する集光状態の変化を観測できる。

本発明のマイクロレンズ評価基板の一例を示す概略断面図である。本発明のマイクロレンズ評価基板の他の例を示す概略断面図である。本発明のマイクロレンズ評価基板を例示する説明図である。本発明のマイクロレンズ評価基板を例示する概略断面図である。本発明のマイクロレンズ評価基板を例示する説明図である。本発明のマイクロレンズ評価基板を例示する説明図である。本発明のマイクロレンズ評価基板を例示する説明図である。本発明のマイクロレンズ評価基板を例示する説明図である。本発明のマイクロレンズ評価装置の一例を示す説明図である。本発明に用いられる照射機構を例示する説明図である。本発明のマイクロレンズ評価装置の他の例を示す説明図である。

符号の説明

１ … 透明基板
２ … 遮光層
３ … 焦点距離調整層
４ … マイクロレンズ
５ … 測定用開口部
６ … 平行光
７ … 第一平坦化層
８ … カラーフィルタ層
９ … 第二平坦化層
１０ … 赤色層
１１ … 緑色層
１２ … 青色層

Claims

受光素子を有さず、マイクロレンズの評価を直接的に行うために用いられ、透明基板と、前記透明基板上に形成された遮光層と、前記遮光層上に形成された焦点距離調整層と、前記焦点距離調整層上に形成され、前記焦点距離調整層とは別体のマイクロレンズとを有し、前記遮光層には、前記マイクロレンズに対して光を照射した際に、前記マイクロレンズにより集光された光が通過する位置に、測定用開口部が形成されているマイクロレンズ評価基板と、
前記マイクロレンズ評価基板のマイクロレンズ側から光を照射する照射機構と、
前記マイクロレンズ評価基板の透明基板側から出射する光を検出し、前記マイクロレンズ評価基板とは別体の検出機構と、
を有することを特徴とするマイクロレンズ評価装置。
全ての前記マイクロレンズに対し、前記測定用開口部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のマイクロレンズ評価装置。
前記焦点距離調整層の厚みが、前記マイクロレンズの焦点距離に一致していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のマイクロレンズ評価装置。
前記焦点距離調整層と前記マイクロレンズとの間に、カラーフィルタ層を有することを特徴とする請求項１に記載のマイクロレンズ評価装置。
前記カラーフィルタ層は複数色の着色層からなり、前記測定用開口部は前記複数色の着色層のうちの一色の着色層に対する位置にのみ形成されていることを特徴とする請求項４に記載のマイクロレンズ評価装置。