JPH04359472A - マイクロレンズ形成方法 - Google Patents
マイクロレンズ形成方法Info
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Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
可塑性樹脂からなるマイクロレンズを形成する方法に関
する。さらに詳しくは、この発明は、固体撮像素子上に
熱可塑性樹脂からなるマイクロレンズを0.5μm以下
の微細なパターンであっても高精度に形成できるように
するマイクロレンズの形成方法に関する。
ンズを形成する場合、比較的位置精度のよい形成方法と
して、レンズ材料として熱可塑性樹脂を用いて固体撮像
素子上にレンズを直接形成し、所謂オンチップレンズと
することがなされている。このような熱可塑性樹脂から
なるオンチップレンズの形成方法については種々の提案
がなされているが、レンズ材料とする熱可塑性樹脂とし
てフォトレジスト材料を使用する場合には、光に対する
高い安定性を得るためにネガ型レジストが用いられてい
る。
固体撮像素子1上にネガ型レジスト2とポジ型レジスト
3を順次積層し、(b)レジストパターンニングし、(
c)上層のポジ型レジスト3を除去し、(d)固体撮像
素子上のネガ型レジスト2を半球状に熱変形させてマイ
クロレンズとする方法が知られている。
撮像素子1上に形成したネガ型レジスト2の上にポジ型
レジスト3をパターンニングし、(ii)パターンニン
グした上層のポジ型レジスト3を熱変形させてレンズ形
状とし、(iii )エッチングすることによりこの上
層のポジ型レジスト3のレンズ形状を下層のネガ型レジ
スト2に転写する方法も知られている。
ストでパターンニングすることなく、直接ネガ型レジス
トをパターンニングし、次いでそのネガ型レジストを半
球状に熱変形させてマイクロレンズとする方法も知られ
ている。
レジストをパターンニングする場合、現像液として有機
溶媒が使用されるが、ネガ型レジストのパターン部分は
架橋反応により形成されるため、現像時にそのパターン
が現像液で膨潤し、高精度のパターンニングをすること
ができない。そのため、0.5μm程度の微細なパター
ンを形成し、高解像度を得ることが困難となっている。 たとえば、遠紫外線用ネガ型レジストとして汎用されて
いるCMS(クロロメチル化ポリスチレン)をパターン
ニングする場合、現像液として一般にキシレンとMIB
Kとの混合溶媒が用いられるが、この場合にもパターン
が膨潤するため、1.0μmのパターンを形成すること
も困難となっている。これに対して、近年高解像度のネ
ガ型レジストが市販されているが、この高解像度のネガ
型レジストは一般に表面硬化型のレジストとなっている
ので、後の行程でパターンニングしたレジストを熱変形
させてレンズ形状にしようとしても所望のレンズ形状を
得ることができない。
2とポジ型レジスト3を積層させてパターンニングする
と、そのエッチング時に図中(b)の破線部で示したよ
うにネガ型レジスト2にアンダーカットが生じるので、
後に熱変形させてもレンズを所定の曲率に形成すること
ができない。
ズ形状を下層のネガ型レジストに転写する方法でも、エ
ッチングの不均一性等のために上層のポジ型レジストの
レンズ形状をそのまま再現性よく下層のネガ型レジスト
に転写することは困難となっている。
ロレンズを高精度に均一に形成することが困難であり、
最近の固体撮像素子で要求される0.5μm以下の微細
なパターンを高精度に形成することができないという問
題があった。
解決しようとするものであり、固体撮像素子上に熱可塑
性樹脂からなるマイクロレンズを形成するにあたり、所
望の形状のレンズを高精度に均一に形成できるようにし
、0.5μm以下の微細なパターンも得られるようにす
ることを目的としている。
めに、この発明は、固体撮像素子上に熱可塑性樹脂から
なるマイクロレンズを形成する方法において、固体撮像
素子上のマイクロレンズを形成する部分に開口部を有す
るレジストパターンを形成する工程、該開口部に熱可塑
性樹脂を埋め込む工程、該レジストパターンを除去する
工程、および該開口部上の熱可塑性樹脂を熱変形させる
工程を含むことを特徴とするマイクロレンズ形成方法を
提供する。
を図面に基づいて具体的に説明する。なお、図中、同一
符号は同一または同等の構成要素を表している。
ンズの製造行程の説明図である。
いては、まず、固体撮像素子1の下地上にレジスト3a
をコーティングし、マイクロレンズを形成する部分を開
口部4として残すようにレジストパターニングする(図
中(A))。このようなレジストパターニングに使用す
るレジスト3aとしてはポジ型レジストを使用すること
が好ましく、特に、微細なパターンを得る場合には、高
解像度のi線用ポジ型レジストなどを使用することが好
ましい。このようなレジストパターニングは通常のリソ
グラフィー技術により行えばよい。
固体撮像素子1には、必要に応じて、保護膜、固体撮像
素子の表面を平坦化しあるいはレンズの焦点距離を調整
する透明材料層、カラー固体撮像素子用のカラーフィル
ター等が形成されていてもよい。
塑性樹脂2aをコーテイングし(図中(B))、エッチ
バックによりレジスト3aの表面が現れるようにし、こ
れによりレジスト3aのパターニングの開口部4に熱可
塑性樹脂2aを埋め込む(図中(C))。ここで、埋め
込んだ熱可塑性樹脂2aは後述するように熱変形させて
レンズに成形することから、この熱可塑性樹脂2aとし
ては十分に熱フローする熱可塑性樹脂を使用する。また
、光に対する高い安定性および固体撮像素子の用途に応
じた所定の光透過性を有する材料とすることが好ましく
、たとえば、可視光に透明なネガ型レジストを使用する
ことができる。
に熱可塑性樹脂2aをレジスト3aのパターニングの開
口部4に埋め込むために、熱可塑性樹脂2aをレジスト
3aのパターニング上からコーテイングし、次いでエッ
チバックするという工程を踏むようにしたが、熱可塑性
樹脂2aをレジスト3aのパターニングの開口部4内に
埋め込むことができるかぎりこのような工程に限定され
ることはない。熱可塑性樹脂2aが当初からレジスト3
aのパターニングを覆うことなく開口部4内のみに埋め
込まれるようにしてもよい。
ニングの開口部4に埋め込んだ後は、レジスト3aのパ
ターンを除去する(図中(D))。この場合のレジスト
パターンの除去方法としては、たとえばレジスト3aと
してポジ型レジストを使用した場合には、そのポジ型レ
ジストが感光する波長の光で全面を一括露光し、現像処
理すればよい。
熱可塑性樹脂2aを熱処理し、ほぼ半球状に変形させて
レンズとする(図中(E))。
ロレンズが固体撮像素子1上に高精度に形成される。
、レンズのパターニングに際して、ポジ型レジスト等の
高解像度のレジストを使用し、マイクロレンズを形成す
る部分を開口部として残すようにパターニングする。 このため、解像度の低いネガ型レジスト等はレンズのパ
ターニングには関与させないようにすることができ、微
細なレンズのパターンを高精度に形成することが可能と
なる。
トパターニングの開口部にネガ型レジスト等の熱可塑性
樹脂を埋め込み、熱変形することによりなされるので、
従来法のようなエッチングによるレンズの球面形状の転
写が不要となるため、マイクロレンズの形状の均一性が
向上する。
成方法によれば、0.5μm以下の微細なパターンのレ
ンズも高精度に均一に形成することが可能となる。
する。
スト(NPR−Λ18SHI、長瀬電子化学製)を厚さ
1μmコーティングした。次いで、図1の(A)のよう
に、マイクロレンズを形成する部分を直径5μmの開口
部として残すと共に、隣り合う開口部の間の幅が0.5
μmとなるように、フォトリソグラフィによりレジスト
パターニングした。この場合、露光装置にはFPA−2
000iI(キャノン製)を使用し、現像にはTMAH
(2.38%)を現像液として1分間のディップ現像を
行った。
ロメチルポリスチレン)をスピンコートにより厚さ1.
2μmコーティングし、さらにベーキングして図1の(
B)のようにi線用ポジ型レジストのパターニングを覆
った。
2RIE、0.3Torr、1分間)することにより図
1の(C)のようにi線用ポジ型レジストの表面が出る
ようにした。
1の(D)のようにi線用ポジ型レジストのパターンを
除去した。この場合、露光装置としてはPLA−521
F(キャノン製)を使用し、300〜400nmを10
秒間照射した。また、現像液としてはTMAH(2.3
8%)を使用した。
ったCMSに対して150℃、20分間の熱処理をし、
CMSを熱フローさせてレンズ形状とした。
0.5μmの微細なレンズパターンのマイクロレンズを
高精度に均一に形成することができた。
れば、0.5μm以下の微細なパターンであっても所望
の形状のレンズを高精度に均一に形成することが可能と
なる。
製造工程の説明図である。
工程の説明図である。
工程の説明図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 固体撮像素子上に熱可塑性樹脂からな
るマイクロレンズを形成する方法において、固体撮像素
子上のマイクロレンズを形成する部分に開口部を有する
レジストパターンを形成する工程、該開口部に熱可塑性
樹脂を埋め込む工程、該レジストパターンを除去する工
程、および該開口部上の熱可塑性樹脂を熱変形させる工
程を含むことを特徴とするマイクロレンズ形成方法。 - 【請求項2】 前記レジストパターンの形成にポジ型
レジストを使用し、開口部に埋め込む熱可塑性樹脂とし
てネガ型レジストを使用する請求項1記載のマイクロレ
ンズ形成方法。
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