JPH06140611A - オンチップマイクロレンズ及びその作製方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】異なる方向における曲率半径が最適化されたオ
ンチップマイクロレンズ及びその作製方法を提供する。 【構成】オンチップマイクロレンズは、垂直方向に組み
合わされた２つ以上のレンズ部３２，４２を有する。そ
の作製方法は、（イ）下地材料層上に第１の熱変形樹脂
層を形成した後、第１の熱変形樹脂層をパターニング
し、次いで加熱処理を施して、第１の熱変形樹脂層から
所定のレンズ形状を有する下側レンズ部３２を形成し、
（ロ）下側レンズ部３２の上に第２の熱変形樹脂層を形
成した後、第２の熱変形樹脂層をパターニングして下側
レンズ部の所定領域上に第２の熱変形樹脂層を残し、次
いで加熱処理を施して、かかる第２の熱変形樹脂層から
所定のレンズ形状を有する上側レンズ部４２を形成する
工程から成る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば固体撮像素子あ
るいは液晶表示素子上に形成されるオンチップマイクロ
レンズ及びその作製方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、固体撮像素子には複数のオンチ
ップマイクロレンズが備えられている。オンチップマイ
クロレンズは固体撮像素子の受光部分の上方に形成さ
れ、受光部分への集光効率を高める機能を有する。

【０００３】通常、オンチップマイクロレンズは、以下
の工程によって作製することができる。尚、各工程を説
明するためのオンチップマイクロレンズの模式的な一部
断面図を図３３に示す。尚、図面において、縦方向断面
とは受光部分の中心を通る受光部分の縦方向の断面を意
味し、横方向断面とは受光部分の中心を通る受光部分の
横方向の断面を意味する。

【０００４】［工程−１０］受光部分１０や電荷転送部
分が形成された固体撮像素子上に、平坦化及び焦点距離
調節用の透明平坦化層１００を形成する（図３３の
（Ａ）参照）。かかる透明平坦化層１００は透明樹脂か
ら構成され、固体撮像素子の凹凸の平坦化のために形成
されている。尚、全ての図面において、受光部分１０の
領域を模式的に表し、電荷転送部分の図示は省略した。

【０００５】［工程−２０］次に、透明平坦化層１００
表面に、オンチップマイクロレンズの材料であるレンズ
材層１０２を形成する（図３３の（Ｂ）参照）。かかる
レンズ材層は、フォトレジスト等の熱変形樹脂から成
る。

【０００６】［工程−３０］次いで、従来のフォトリソ
グラフィ技術によってレンズ材層１０２をパターニング
して、受光部分１０の上方に、パターニングされたレン
ズ材層１０２を形成する（図３３の（Ｃ）参照）。

【０００７】［工程−４０］その後、加熱処理を施し、
パターニングされたレンズ材層１０２を変形（リフロ
ー）させて、受光部分１０の上方に凸状のレンズ形状の
レンズ部１０４（オンチップマイクロレンズ）を形成す
る（図３３の（Ｄ）参照）。

【０００８】あるいは又、特開昭６４−１０６６６号公
報に開示されたオンチップマイクロレンズの作製方法
は、以下の工程から成る。尚、各工程を説明するための
オンチップマイクロレンズの模式的な一部断面図を図３
４に示す。

【０００９】［工程−１０Ａ］受光部分１０や電荷転送
部分（図示せず）が形成された固体撮像素子上に、平坦
化及び焦点距離調節用の透明平坦化層１００を形成す
る。かかる透明平坦化層１００は透明樹脂から構成さ
れ、固体撮像素子の凹凸の平坦化のために形成されてい
る。

【００１０】［工程−２０Ａ］次に、透明平坦化層１０
０の上に透明材料層１０６を形成する（図３４の（Ａ）
参照）。透明材料層１０６は、透明樹脂、酸化シリコ
ン、窒化シリコン等から構成することができる。透明材
料層１０６が、オンチップマイクロレンズの材料である
レンズ材層に相当する。

【００１１】［工程−３０Ａ］次に、透明材料層１０６
表面に熱変形樹脂層１０８を形成する（図３４の（Ｂ）
参照）。熱変形樹脂層１０８は、フォトレジスト等の熱
変形樹脂から成る。この熱変形樹脂層１０８は、透明材
料層１０６をレンズ状に加工するためのマスクとして機
能する。

【００１２】［工程−４０Ａ］次いで、従来のフォトリ
ソグラフィ技術によって熱変形樹脂層１０８をパターニ
ングして、受光部分１０の上方に、パターニングされた
熱変形樹脂層１０８を形成する。

【００１３】［工程−５０Ａ］その後、加熱処理を施
し、パターニングされた熱変形樹脂層１０８を変形（リ
フロー）させて、受光部分１０の上方に凸状のレンズ形
状の熱変形樹脂層１０８Ａを形成する（図３４の（Ｃ）
参照）。

【００１４】［工程−６０Ａ］次に、レンズ形状の熱変
形樹脂層１０８Ａをマスクとして、透明材料層１０６の
垂直方向の選択的なエッチングを行う。エッチングは、
例えば酸素を用いたリアクティブ・イオン・エッチング
（ＲＩＥ）等の異方性エッチングとすることができる。
これによって、透明材料層１０６は、熱変形樹脂層１０
８Ａのレンズ形状を反映しながらエッチングされてい
く。この状態を図３４の（Ｄ）に示す。熱変形樹脂層１
０８Ａの全部又は一部が除去され、透明材料層１０６が
所定の形状に加工された時点でエッチングを終了させ
る。こうして、透明材料層１０６から成り凸状のレンズ
形状を有するオンチップマイクロレンズが形成される。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】オンチップマイクロレ
ンズのレンズ形状は、レンズ材層１０２又は熱変形樹脂
層１０８（以下、単に、熱変形樹脂層等ともいう）のパ
ターニング及び加熱処理によって決定される。固体撮像
素子のアスペクト比は、例えば４：３であり、そして、
例えば２５万程度の画素から構成されており、１つの受
光部分の面積は１つの画素の面積の３０％程度である。
そして、一般に、受光部分の平面形状は長方形である。
そのため、オンチップマイクロレンズの平面形状も、受
光部分の平面形状と相似形の略長方形あるいはドーム状
である。従って、オンチップマイクロレンズの或る方向
（例えば、横方向）の曲率半径とその方向と直角方向
（例えば、縦方向）の曲率半径は、一般に等しくない。

【００１６】例えば、受光部分の横方向の集光効率が最
適となるように、オンチップマイクロレンズの平面形状
及び横方向の曲率半径を設定した場合、オンチップマイ
クロレンズの縦方向の曲率半径は自動的に決定されてし
まい、縦方向に関しては最適な曲率半径とはならない。
従って、受光部分の縦方向の集光効率の最適化が図れな
い。その結果、受光部分の縦方向にはオンチップマイク
ロレンズによって完全に集光されず、図３５に模式的に
図示するように、ケラレが生じる。このような場合、固
体撮像素子の撮像出力にシェーディング現象が生じた
り、十分な固体撮像素子の感度向上が得られない。

【００１７】通常、横方向及び縦方向にアレイ状に配列
された固体撮像素子の画素の受光部分に対応して、複数
のオンチップマイクロレンズがアレイ状に配列されてお
り、オンチップマイクロレンズアレイを構成する。そし
て、個々のオンチップマイクロレンズのレンズ形状は同
一である。テレセントリックにオンチップマイクロレン
ズに入射する光に対しては、オンチップマイクロレンズ
アレイのどの部分に位置するオンチップマイクロレンズ
も同じように集光するので、受光部分の感度等は均一で
ある。

【００１８】ところが、オンチップマイクロレンズから
出射される光の経路は、例えばＦ値や射出瞳距離に依存
して変化する。即ち、オンチップマイクロレンズアレイ
の中央部を介して受光部分に入射する光と、オンチップ
マイクロレンズアレイの周辺部を介して受光部分に入射
する光では、受光部分への入射角が異なる。通常、オン
チップマイクロレンズアレイの周辺部を介して受光部分
に入射する光の入射角は大きくなり、オンチップマイク
ロレンズの集光点が受光部分の外側にずれる（図３６参
照）。

【００１９】その結果、オンチップマイクロレンズアレ
イの周辺部に対応する受光部分においては、受光部分に
入射する光にケラレが生じる。この現象は、オンチップ
マイクロレンズのＦ値が小さいほど、また射出瞳距離が
短いほど、顕著になる。そして、この場合、固体撮像素
子の撮像出力にシェーディング現象が生じたり、十分な
固体撮像素子の感度向上が得られない。

【００２０】以上のように、従来のオンチップマイクロ
レンズは、例えば、その横方向と縦方向における曲率半
径の最適化がなされておらず、また、オンチップマイク
ロレンズアレイにおける個々のオンチップマイクロレン
ズは同一レンズ形状を有しているため、上述したケラ
レ、シェーディング現象、スミアといった問題が発生す
る。

【００２１】従って、本発明の第１の目的は、異なる方
向における曲率半径が最適化されたオンチップマイクロ
レンズ及びその作製方法を提供することにある。

【００２２】又、本発明の第２の目的は、個々のオンチ
ップマイクロレンズのレンズ形状が最適化されたオンチ
ップマイクロレンズアレイ及びその作製方法を提供する
ことにある。

【００２３】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の態様にか
かるオンチップマイクロレンズは、上記の目的を達成す
るために、垂直方向に組み合わされた２つ以上のレンズ
部を有することを特徴とする。尚、垂直方向とはオンチ
ップマイクロレンズの光軸に平行な方向を意味する。

【００２４】この第１の態様にかかるオンチップマイク
ロレンズにおいては、下側レンズ部の形状は円筒状であ
り、上側レンズ部の形状はドーム状であることが好まし
い。あるいは又、下側レンズ部及び上側レンズ部の各々
の形状はドーム状であることが好ましい。

【００２５】本発明の第２の態様にかかるオンチップマ
イクロレンズは、上記の目的を達成するために、水平方
向に組み合わされた２つ以上のレンズ部を有することを
特徴とする。尚、水平方向とはオンチップマイクロレン
ズの光軸に垂直な方向を意味する。

【００２６】本発明のオンチップマイクロレンズアレイ
は、上記の目的を達成するために、複数のオンチップマ
イクロレンズが配列されており、オンチップマイクロレ
ンズアレイの中央部から周辺部に向かってオンチップマ
イクロレンズの焦点距離が変化していることを特徴とす
る。

【００２７】本発明のオンチップマイクロレンズアレイ
においては、少なくともオンチップマイクロレンズアレ
イの周辺部に配置されたオンチップマイクロレンズは、
垂直方向に組み合わされた２つ以上のレンズ部を有する
ことが好ましい。あるいは又、少なくともオンチップマ
イクロレンズアレイの周辺部に配置されたオンチップマ
イクロレンズは、水平方向に組み合わされた２つ以上の
レンズ部を有することが望ましい。

【００２８】本発明の第１の態様にかかるオンチップマ
イクロレンズの作製方法は、上記の目的を達成するため
に、（イ）下地材料層上に第１の熱変形樹脂層を形成し
た後、第１の熱変形樹脂層をパターニングし、次いで加
熱処理を施して、第１の熱変形樹脂層から所定のレンズ
形状を有する下側レンズ部を形成する工程と、（ロ）下
側レンズ部の上に第２の熱変形樹脂層を形成した後、第
２の熱変形樹脂層をパターニングして下側レンズ部の所
定領域上に第２の熱変形樹脂層を残し、次いで加熱処理
を施して、かかる第２の熱変形樹脂層から所定のレンズ
形状を有する上側レンズ部を形成する工程、から成るこ
とを特徴とし、垂直方向に組み合わされた下側及び上側
レンズ部を有するオンチップマイクロレンズが作製され
る。

【００２９】本発明の第１の態様にかかるオンチップマ
イクロレンズの作製方法においては、下側レンズ部の所
定のレンズ形状は円筒状であり、上側レンズ部の所定の
レンズ形状はドーム状であることが望ましい。あるいは
又、下側レンズ部及び上側レンズ部の所定のレンズ形状
はドーム状であることが望ましい。

【００３０】本発明の第２の態様にかかるオンチップマ
イクロレンズの作製方法は、上記の目的を達成するため
に、（イ）レンズ材層上に第１の熱変形樹脂層を形成し
た後、第１の熱変形樹脂層をパターニングし、次いで加
熱処理を施して、第１の熱変形樹脂層を所定のレンズ形
状にする工程と、（ロ）レンズ状の第１の熱変形樹脂層
の上に第２の熱変形樹脂層を形成した後、第２の熱変形
樹脂層をパターニングして第１の熱変形樹脂層の所定領
域上に第２の熱変形樹脂層を残し、次いで加熱処理を施
して、かかる第２の熱変形樹脂層を所定のレンズ形状に
する工程と、（ハ）垂直方向に組み合わされた第１及び
第２の熱変形樹脂層をマスクとして、レンズ材層をエッ
チングする工程、から成ることを特徴とし、レンズ材層
から構成され、垂直方向に組み合わされた下側及び上側
レンズ部を有するオンチップマイクロレンズが作製され
る。

【００３１】この第２の態様にかかるオンチップマイク
ロレンズの作製方法が第１の態様と相違する点は、オン
チップマイクロレンズがレンズ材層から形成される点に
ある。

【００３２】本発明の第３の態様にかかるオンチップマ
イクロレンズの作製方法は、上記の目的を達成するため
に、（イ）レンズ材層上に第１の熱変形樹脂層を形成し
た後、第１の熱変形樹脂層をパターニングし、次いで加
熱処理を施して、第１の熱変形樹脂層を所定のレンズ形
状にする工程と、（ロ）第１の熱変形樹脂層をマスクと
して、レンズ材層をエッチングして、レンズ材層から下
側レンズ部を形成する工程と、（ハ）下側レンズ部の上
に第２の熱変形樹脂層を形成した後、第２の熱変形樹脂
層をパターニングして下側レンズ部の所定領域上に第２
の熱変形樹脂層を残し、次いで加熱処理を施して、かか
る第２の熱変形樹脂層を所定のレンズ形状にする工程、
から成ることを特徴とし、垂直方向に組み合わされた下
側及び上側レンズ部を有するオンチップマイクロレンズ
が作製される。

【００３３】この第３の態様にかかるオンチップマイク
ロレンズの作製方法が第２の態様と相違する点は、オン
チップマイクロレンズの上側レンズ部が熱変形樹脂層か
ら形成され、下側レンズ部がレンズ材層から形成される
点にある。

【００３４】本発明の第３の態様にかかるオンチップマ
イクロレンズの作製方法においては、前記（ハ）の工程
の後、（ニ）前記第２の熱変形樹脂層をマスクとして、
レンズ材層をエッチングして、レンズ材層から上側レン
ズ部を形成する工程、を加えることができる。この態様
による作製方法が上記第３の態様と相違する点は、オン
チップマイクロレンズの上側レンズ部もレンズ材層から
形成される点にあり、上記第２の態様と相違する点は、
上側レンズ部の形成手順にある。

【００３５】更に、本発明の第４の態様にかかるオンチ
ップマイクロレンズの作製方法は、上記の目的を達成す
るために、（イ）下地材料層上に第１の熱変形樹脂層を
形成した後、第１の熱変形樹脂層をパターニングする工
程と、（ロ）第１の熱変形樹脂層の上に第２の熱変形樹
脂層を形成した後、第２の熱変形樹脂層をパターニング
して、第１の熱変形樹脂層に隣接した第２の熱変形樹脂
層を形成する工程と、（ハ）第１及び第２の熱変形樹脂
層に加熱処理を施して、第１の熱変形樹脂層から所定の
レンズ形状を有する第１のレンズ部を形成し、且つ第２
の熱変形樹脂層から所定のレンズ形状を有する第２のレ
ンズ部を形成する工程、から成ることを特徴とし、水平
方向に組み合わされた第１及び第２のレンズ部を有する
オンチップマイクロレンズが作製される。

【００３６】本発明の第４の態様にかかるオンチップマ
イクロレンズの作製方法においては、加熱処理時の粘度
が異なる材料から構成された第１の熱変形樹脂層及び第
２の熱変形樹脂層を使用することが望ましい。あるいは
又、パターニングされた第１の熱変形樹脂層の厚さと、
パターニングされた第２の熱変形樹脂層の厚さが異なる
ことが望ましい。

【００３７】第４の態様にかかるオンチップマイクロレ
ンズの作製方法が第１の態様と相違する点は、オンチッ
プマイクロレンズが水平方向に組み合わされたレンズ部
から形成される点にある。

【００３８】更に、本発明の第５の態様にかかるオンチ
ップマイクロレンズの作製方法は、上記の目的を達成す
るために、（イ）レンズ材層上に第１の熱変形樹脂層を
形成した後、第１の熱変形樹脂層をパターニングする工
程と、（ロ）第１の熱変形樹脂層の上に第２の熱変形樹
脂層を形成した後、第２の熱変形樹脂層をパターニング
して、第１の熱変形樹脂層に隣接した第２の熱変形樹脂
層を形成する工程と、（ハ）第１及び第２の熱変形樹脂
層に加熱処理を施して、第１の熱変形樹脂層を所定のレ
ンズ形状にし、且つ第２の熱変形樹脂層を所定のレンズ
形状にする工程と、（ニ）水平方向に組み合わされた第
１及び第２の熱変形樹脂層をマスクとして、レンズ材層
をエッチングする工程、から成ることを特徴とし、レン
ズ材層から構成され、水平方向に組み合わされた第１及
び第２のレンズ部を有するオンチップマイクロレンズが
作製される。

【００３９】本発明の第５の態様にかかるオンチップマ
イクロレンズの作製方法においては、加熱処理時の粘度
が異なる材料から構成された第１の熱変形樹脂層及び第
２の熱変形樹脂層を使用することが望ましい。あるいは
又、パターニングされた第１の熱変形樹脂層の厚さと、
パターニングされた第２の熱変形樹脂層の厚さが異なる
ことが望ましい。

【００４０】第５の態様にかかるオンチップマイクロレ
ンズの作製方法が第４の態様と相違する点は、オンチッ
プマイクロレンズがレンズ材層から形成される点にあ
る。

【００４１】

【作用】本発明のオンチップマイクロレンズは、垂直方
向あるいは水平方向に組み合わされた２つ以上のレンズ
部を有しているので、１つのオンチップマイクロレンズ
は、正確に制御された複数の焦点距離を有することがで
きる。

【００４２】本発明のオンチップマイクロレンズアレイ
は、オンチップマイクロレンズアレイの中央部から周辺
部に向かってオンチップマイクロレンズの焦点距離が変
化しているので、周辺部においてもオンチップマイクロ
レンズによって受光部分に確実に集光させることができ
る。

【００４３】本発明の第１乃至第５の態様にかかるオン
チップマイクロレンズの作製方法により、本発明のオン
チップマイクロレンズあるいはオンチップマイクロレン
ズアレイを容易に且つ正確に制御された状態で作製する
ことができる。

【００４４】

【実施例】以下、実施例に基づき、本発明を図面を参照
して説明する。尚、実施例の各図において、同一参照番
号は同一の要素を指す。

【００４５】（実施例−１）実施例−１のオンチップマ
イクロレンズは、本発明のオンチップマイクロレンズの
第１の態様に関し、垂直方向に組み合わされた２つのレ
ンズ部を有する。下側レンズ部の形状は円筒状であり、
上側レンズ部の形状はドーム状である。下側及び上側レ
ンズ部は、熱変形樹脂層から成る。

【００４６】実施例−１のオンチップマイクロレンズに
おける、受光部分１０と下側レンズ部３２と上側レンズ
部４２の配置関係を、図１の平面図に模式的に示す。
尚、図１において、受光部分１０を破線で示した。下側
レンズ部３２の母線の方向は図１の縦方向である。

【００４７】また、図１の線ＩＩ（Ａ）−ＩＩ（Ａ）に
沿ったオンチップマイクロレンズの１つの模式的な断面
図を図２の（Ａ）に、図１の線ＩＩ（Ｂ）−ＩＩ（Ｂ）
に沿ったオンチップマイクロレンズの１つの模式的な断
面図を図２の（Ｂ）に、図１の線ＩＩ（Ｃ）−ＩＩ
（Ｃ）に沿ったオンチップマイクロレンズの１つの模式
的な断面図を図２の（Ｃ）に、それぞれ示す。尚、図２
の（Ａ）は縦方向の断面図であり、図２の（Ｂ）及び
（Ｃ）は横方向の断面図である。図２において、１は固
体撮像素子、１０は受光部分、２０は下地材料層、３２
は下側レンズ部、４２は上側レンズ部、３４及び４４は
保護膜である。

【００４８】実施例−１のオンチップマイクロレンズ
は、第１の態様のオンチップマイクロレンズの作製方法
によって作製することができる。即ち、（イ）下地材料
層２０上に第１の熱変形樹脂層３０を形成した後、第１
の熱変形樹脂層３０をパターニングし、次いで加熱処理
を施して、第１の熱変形樹脂層から所定のレンズ形状を
有する下側レンズ部３２を形成し、その後、（ロ）下側
レンズ部３２の上に第２の熱変形樹脂層４０を形成した
後、第２の熱変形樹脂層４０をパターニングして下側レ
ンズ部３２の所定領域上に第２の熱変形樹脂層４０を残
し、次いで加熱処理を施して、かかる第２の熱変形樹脂
層４０から所定のレンズ形状を有する上側レンズ部４２
を形成することによって作製することができる。

【００４９】以下、模式的な断面図である図３及び図４
を参照して、実施例−１のオンチップマイクロレンズの
作製方法を説明する。尚、図３、図４及び図５におい
て、縦方向断面とは、図１の線ＩＩ（Ａ）−ＩＩ（Ａ）
に沿ったオンチップマイクロレンズの断面を意味する。
また、図３、図４及び図５において、横方向断面とは、
図１の線ＩＩ（Ｂ）−ＩＩ（Ｂ）に沿ったオンチップマ
イクロレンズの断面を意味する。

【００５０】［工程−１００］受光部分１０や電荷転送
部分（図示せず）が形成された固体撮像素子１上に、平
坦化及び焦点距離調節用の透明平坦化層２０を形成する
（図３の（Ａ）参照）。かかる透明平坦化層２０が下地
材料層に相当し、透明樹脂から構成され、固体撮像素子
の凹凸の平坦化のために形成されている。

【００５１】［工程−１１０］次に、透明平坦化層２０
の表面に、オンチップマイクロレンズの材料である第１
の熱変形樹脂層３０を形成する（図３の（Ｂ）参照）。
かかる第１の熱変形樹脂層３０は、フォトレジスト等の
熱変形樹脂から成る。

【００５２】［工程−１２０］次いで、従来のフォトリ
ソグラフィ技術によって第１の熱変形樹脂層３０を帯状
にパターニングして、少なくとも受光部分１０の上方に
帯状の第１の熱変形樹脂層３０を形成する（図３の
（Ｃ）参照）。

【００５３】［工程−１３０］その後、加熱処理を施
し、帯状にパターニングされた第１の熱変形樹脂層３０
を変形（リフロー）させて、少なくとも受光部分１０の
上方に円筒レンズ形状の下側レンズ部３２を形成する。
その後、全面を保護膜３４で被覆する（図４の（Ａ）参
照）。尚、下側レンズ部３２の母線の方向は図１の縦方
向である。

【００５４】［工程−１４０］次に、全面に、オンチッ
プマイクロレンズの材料である第２の熱変形樹脂層４０
を形成する（図４の（Ｂ）参照）。かかる第２の熱変形
樹脂層４０は、フォトレジスト等の熱変形樹脂から成
る。

【００５５】［工程−１５０］次いで、従来のフォトリ
ソグラフィ技術によって第２の熱変形樹脂層４０を楕円
形にパターニングする（図４の（Ｃ）参照）。楕円形の
パターンは、円筒レンズ形状の下側レンズ部３２の上に
形成される。実施例−１においては、各々の下側レンズ
部３２上の同じ位置（領域）に第２の熱変形樹脂層４０
を形成した。

【００５６】［工程−１６０］その後、加熱処理を施
し、楕円形にパターニングされた第２の熱変形樹脂層４
０を変形（リフロー）させて、下側レンズ部３２の上に
ドーム形状の上側レンズ部４２を形成する。次いで、全
面を保護膜４４で被覆する。こうして、図１及び図２に
示したオンチップマイクロレンズを作製することができ
る。下側及び上側レンズ部３２，４２が垂直方向に組み
合わされており、下側レンズ部３２の形状は円筒状であ
り、上側レンズ部４２の形状はドーム状である。下側及
び上側レンズ部３２，４２は熱変形樹脂層３０，４０か
ら構成されている。

【００５７】下側レンズ部３２の形状が円筒状であるた
め、下側レンズ部３２に関しては、母線方向を含む面内
では屈折作用がなく、母線に垂直な面内では屈折作用を
有する。従って、下側及び上側レンズ部３２，４２が組
み合わされたオンチップマイクロレンズにおいては、母
線方向を含む面内（図１の縦方向）における焦点距離
と、母線に垂直な面内（図１の横方向）における焦点距
離を変えることができる。

【００５８】それ故、例えば、受光部分の横方向及び縦
方向の集光効率が最適となるように、オンチップマイク
ロレンズの焦点距離を設計することが可能になる。その
結果、図５に模式的に図示するように、オンチップマイ
クロレンズによって、受光部分の横方向及び縦方向にお
ける集光を効果的に行うことができ、ケラレの発生を効
果的に防止することができる。

【００５９】（実施例−２）実施例−２のオンチップマ
イクロレンズも、垂直方向に組み合わされた２つのレン
ズ部を有し、実施例−１と同様に、下側レンズ部の形状
は円筒状であり、上側レンズ部の形状はドーム状であ
る。実施例−１におけるオンチップマイクロレンズが熱
変形樹脂層から形成されるのに対して、実施例−２にお
いては、オンチップマイクロレンズの下側及び上側レン
ズ部はレンズ材層から形成される。第１及び第２の熱変
形樹脂層は、レンズ材層のエッチング時のマスクとして
機能する。

【００６０】実施例−２のオンチップマイクロレンズに
おける、受光部分１０と下側レンズ部６０と上側レンズ
部６２の配置関係を図６の平面図に模式的に示す。尚、
図６において、受光部分１０を破線で示した。下側レン
ズ部６０の母線の方向は図６の縦方向である。

【００６１】また、図６の線ＶＩＩ（Ａ）−ＶＩＩ
（Ａ）に沿ったオンチップマイクロレンズの１つの模式
的な断面図を図７の（Ａ）に、図６の線ＶＩＩ（Ｂ）−
ＶＩＩ（Ｂ）に沿ったオンチップマイクロレンズの１つ
の模式的な断面図を図７の（Ｂ）に、図６の線ＶＩＩ
（Ｃ）−ＶＩＩ（Ｃ）に沿ったオンチップマイクロレン
ズの１つの模式的な断面図を図７の（Ｃ）に、それぞれ
示す。尚、図７の（Ａ）は縦方向の断面図であり、図７
の（Ｂ）及び（Ｃ）は横方向の断面図である。図７にお
いて、１は固体撮像素子、１０は受光部分、２０は下地
材料層、２２はレンズ材層、６０は下側レンズ部、６２
は上側レンズ部、６４は保護膜である。

【００６２】実施例−２のオンチップマイクロレンズ
は、第２の態様のオンチップマイクロレンズの作製方法
によって作製することができる。即ち、（イ）レンズ材
層２２上に第１の熱変形樹脂層５０を形成した後、第１
の熱変形樹脂層５０をパターニングし、次いで加熱処理
を施して、第１の熱変形樹脂層５０を所定のレンズ形状
にし、次いで、（ロ）レンズ状の第１の熱変形樹脂層５
０の上に第２の熱変形樹脂層５２を形成した後、第２の
熱変形樹脂層５２をパターニングして第１の熱変形樹脂
層５０の所定領域上に第２の熱変形樹脂層５２を残し、
次いで加熱処理を施して、かかる第２の熱変形樹脂層５
２を所定のレンズ形状にし、その後、（ハ）垂直方向に
組み合わされた第１及び第２の熱変形樹脂層５０，５２
をマスクとして、レンズ材層２２をエッチングすること
によって作製することができる。

【００６３】以下、模式的な断面図である図８及び図９
を参照して、実施例−２のオンチップマイクロレンズの
作製方法を説明する。尚、図８及び図９において、縦方
向断面とは、図６の線ＶＩＩ（Ａ）−ＶＩＩ（Ａ）に沿
ったオンチップマイクロレンズの断面を意味する。ま
た、図８及び図９において、横方向断面とは、図６の線
ＶＩＩ（Ｂ）−ＶＩＩ（Ｂ）に沿ったオンチップマイク
ロレンズの断面を意味する。

【００６４】［工程−２００］受光部分１０や電荷転送
部分（図示せず）が形成された固体撮像素子１上に、平
坦化及び焦点距離調節用の透明平坦化層２０を形成す
る。かかる透明平坦化層は透明樹脂から構成され、固体
撮像素子の凹凸の平坦化のために形成されている。次い
で、透明平坦化層２０の上にレンズ材層２２を形成する
（図８の（Ａ）参照）。このレンズ材層２２が後の工程
で加工されてオンチップマイクロレンズとなる。

【００６５】［工程−２１０］次に、レンズ材層２２の
表面に、第１の熱変形樹脂層５０を形成する。かかる第
１の熱変形樹脂層５０は、フォトレジスト等の熱変形樹
脂から成る。次いで、従来のフォトリソグラフィ技術に
よって第１の熱変形樹脂層５０を帯状にパターニングし
て、少なくとも受光部分１０の上方に帯状の第１の熱変
形樹脂層５０を形成する（図８の（Ｂ）参照）。

【００６６】［工程−２２０］その後、加熱処理を施
し、帯状にパターニングされた第１の熱変形樹脂層５０
を変形（リフロー）させて、少なくとも受光部分１０の
上方に円筒レンズ形状の第１の熱変形樹脂層５０を形成
する（図８の（Ｃ）参照）。尚、円筒レンズ形状の第１
の熱変形樹脂層５０の母線の方向は図６の縦方向であ
る。

【００６７】［工程−２３０］次に、全面に、第２の熱
変形樹脂層５２を形成する。かかる第２の熱変形樹脂層
５２は、フォトレジスト等の熱変形樹脂から成る。次い
で、従来のフォトリソグラフィ技術によって第２の熱変
形樹脂層５２を楕円形にパターニングする（図９の
（Ａ）参照）。楕円形のパターンは、第１の熱変形樹脂
層５０の上に形成される。実施例−２においては、各熱
変形樹脂層５０上の同じ位置（領域）に第２の熱変形樹
脂層５２を形成した。

【００６８】［工程−２４０］その後、加熱処理を施
し、楕円形にパターニングされた第２の熱変形樹脂層５
２を変形（リフロー）させて、第１の熱変形樹脂層５０
の上にドーム形状の第２の熱変形樹脂層５２を形成する
（図９の（Ｂ）参照）。この加熱処理時、第１の熱変形
樹脂層５０の熱変形が生じないように、第２の熱変形樹
脂層の加熱処理条件を選択する。あるいは又、この加熱
処理時、第１の熱変形樹脂層５０の熱変形が生じないよ
うに、第１及び第２の熱変形樹脂層を構成する材料を選
択する。

【００６９】［工程−２５０］次いで、垂直方向に組み
合わされた第１及び第２の熱変形樹脂層５０，５２をマ
スクとして、レンズ材層２２の垂直方向の選択的なエッ
チングを行う。エッチングは、例えば酸素を用いたＲＩ
Ｅ等の異方性エッチングとすることができる。これによ
って、レンズ材層２２は、第１及び第２の熱変形樹脂層
５０，５２の形状を反映しながらエッチングされてい
く。この状態を図９の（Ｃ）に示す。第１及び第２の熱
変形樹脂層５０，５２の全部又は一部が除去され、レン
ズ材層２２が所定の形状に加工された時点でエッチング
を終了させる。

【００７０】こうして、レンズ材層２２から成り、垂直
方向に組み合わされた下側レンズ部６０及び上側レンズ
部６２を有するオンチップマイクロレンズが形成され
る。２つのレンズ形状が組み合わされた熱変形樹脂層が
エッチング時のマスクとして機能する。形成された実施
例−２のオンチップマイクロレンズにおいては、下側レ
ンズ部６０の母線方向を含む面内（図６の縦方向）にお
ける焦点距離と、母線に垂直な面内（図６の横方向）に
おける焦点距離を変えることができる。

【００７１】それ故、例えば、受光部分の横方向及び縦
方向の集光効率が最適となるように、オンチップマイク
ロレンズの焦点距離を設計することが可能になる。その
結果、オンチップマイクロレンズによって、受光部分の
横方向及び縦方向における集光を効果的に行うことがで
き、ケラレの発生を効果的に防止することができる。

【００７２】（実施例−３）実施例−３のオンチップマ
イクロレンズは、実施例−２で説明したオンチップマイ
クロレンズと概ね同様の構造を有するが、その作製方
法、及び上側レンズ部の材質が異なる。第１の熱変形樹
脂層は、第１のレンズ部を形成するためのレンズ材層の
エッチング時、マスクとして機能する。第２の熱変形樹
脂層は上側レンズ部を構成する。

【００７３】実施例−３のオンチップマイクロレンズ
は、第３の態様のオンチップマイクロレンズの作製方法
によって作製することができる。即ち、（イ）レンズ材
層２２上に第１の熱変形樹脂層５０を形成した後、第１
の熱変形樹脂層５０をパターニングし、次いで加熱処理
を施して、第１の熱変形樹脂層５０を所定のレンズ形状
とし、次いで、（ロ）第１の熱変形樹脂層５０をマスク
として、レンズ材層２２をエッチングして、レンズ材層
２２から下側レンズ部６０を形成し、その後、（ハ）下
側レンズ部６０の上に第２の熱変形樹脂層５２を形成し
た後、第２の熱変形樹脂層５２をパターニングして下側
レンズ部６０の所定領域上に第２の熱変形樹脂層５２を
残し、次いで加熱処理を施して、かかる第２の熱変形樹
脂層５２を所定のレンズ形状にすることによって作製す
ることができる。

【００７４】以下、模式的な断面図である図１０を参照
して、実施例−３のオンチップマイクロレンズの作製方
法を説明する。尚、図１０において、縦方向断面とは、
図６の線ＶＩＩ（Ａ）−ＶＩＩ（Ａ）に沿ったオンチッ
プマイクロレンズの断面を意味する。また、横方向断面
とは、図６の線ＶＩＩ（Ｂ）−ＶＩＩ（Ｂ）に沿ったオ
ンチップマイクロレンズの断面を意味する。

【００７５】［工程−３００］受光部分１０や電荷転送
部分が形成された固体撮像素子１上に、透明平坦化層２
０を形成し、次いで、その上にレンズ材層２２を形成す
る。このレンズ材層２２が後の工程で加工されてオンチ
ップマイクロレンズの一部分となる。次に、レンズ材層
２２の表面に、第１の熱変形樹脂層５０を形成した後、
従来のフォトリソグラフィ技術によって第１の熱変形樹
脂層５０を帯状にパターニングして、少なくとも受光部
分１０の上方に帯状の第１の熱変形樹脂層５０を形成す
る。その後、加熱処理を施し、帯状にパターニングされ
た第１の熱変形樹脂層５０を変形（リフロー）させて、
少なくとも受光部分１０の上方に円筒レンズ形状の第１
の熱変形樹脂層５０を形成する（図８の（Ｃ）参照）。
以上の工程は、実施例−２の［工程−２００］から［工
程−２２０］と同様とすることができる。

【００７６】［工程−３１０］次に、第１の熱変形樹脂
層５０をマスクとして、レンズ材層２２の垂直方向の選
択的なエッチングを行う。エッチングは、例えば酸素を
用いたＲＩＥ等の異方性エッチングとすることができ
る。これによって、レンズ材層２２は、第１の熱変形樹
脂層５０の形状を反映しながらエッチングされていく。
この状態を図１０の（Ａ）に示す。第１の熱変形樹脂層
５０の全部又は一部が除去され、レンズ材層２２が所定
の形状に加工された時点でエッチングを終了させる。こ
うして、レンズ材層２２に下側レンズ部６０が形成され
る。

【００７７】［工程−３２０］次に、全面に、第２の熱
変形樹脂層５２を形成する。かかる第２の熱変形樹脂層
５２は、フォトレジスト等の熱変形樹脂から成る。尚、
実施例−３においては、第２の熱変形樹脂層５２はオン
チップマイクロレンズの上側レンズ部を構成する。次い
で、従来のフォトリソグラフィ技術によって第２の熱変
形樹脂層５２を楕円形にパターニングする。楕円形のパ
ターンは、下側レンズ部６０の上に形成される。実施例
−３においては、各下側レンズ部６０上の同じ位置（領
域）に第２の熱変形樹脂層５２を形成した。

【００７８】［工程−３３０］その後、加熱処理を施
し、楕円形にパターニングされた第２の熱変形樹脂層５
２を変形（リフロー）させて、下側レンズ部６０の上に
ドーム形状の第２の熱変形樹脂層５２を形成する（図１
０の（Ｂ）参照）。このドーム形状の第２の熱変形樹脂
層５２が上側レンズ部６２に相当する。次いで、全面に
保護膜（図示せず）を形成する。

【００７９】こうして、レンズ材層２２から構成された
下側レンズ部６０と、第２の熱変形樹脂層５２から構成
された上側レンズ部６２を有し、これらのレンズ部が垂
直方向に組み合わされたオンチップマイクロレンズが作
製できる。

【００８０】（実施例−４）実施例−４は実施例−３で
説明したオンチップマイクロレンズの作製方法の変形で
ある。実施例−４においては、実施例−３で説明した工
程に、更に、第２の熱変形樹脂層５２をマスクとして、
レンズ材層２２をエッチングして、レンズ材層２２から
上側レンズ部６２を形成する工程が含まれる。実施例−
４においては、第１及び第２の熱変形樹脂層は、レンズ
材層のエッチング時のマスクとして機能する。上側レン
ズ部６２は、レンズ材層２２から構成される。

【００８１】実施例−４においては、実施例−３の［工
程−３００］から［工程−３３０］までは同様の工程を
経る。［工程−３３０］の後、以下に説明する工程が追
加される。

【００８２】［工程−４００］ ［工程−３３０］の後、第２の熱変形樹脂層５２をマス
クとして、レンズ材層２２の垂直方向の選択的なエッチ
ングを行う。エッチングは、例えば酸素を用いたＲＩＥ
等の異方性エッチングとすることができる。これによっ
て、レンズ材層２２は、下側レンズ部６０の形状及び第
２の熱変形樹脂層５２の形状を反映しながらエッチング
されていく。この状態を図１１に示す。第２の熱変形樹
脂層５２の全部又は一部が除去され、レンズ材層２２が
所定の形状に加工された時点でエッチングを終了させ
る。こうして、垂直方向に組み合わされた下側レンズ部
６０及び上側レンズ部６２を有するオンチップマイクロ
レンズが形成される。その後、全面に保護膜（図示せ
ず）を形成する。実施例−４においては、実施例−３と
異なり、下側及び上側レンズ部６０，６２は、レンズ材
層２２から成る。

【００８３】（実施例−５）実施例−５は、複数のオン
チップマイクロレンズが配列されたオンチップマイクロ
レンズアレイに関する。実施例−５のオンチップマイク
ロレンズの模式的な平面図を図１２に示す。実施例−５
のオンチップマイクロレンズアレイの少なくとも周辺部
において、オンチップマイクロレンズは垂直方向に組み
合わされた２つのレンズ部３２，４２を有する。下側レ
ンズ部３２及び上側レンズ部４２の形状はドーム状であ
る。下側レンズ部３２及び上側レンズ部４２は熱変形樹
脂層から構成される。

【００８４】受光部分１０と下側レンズ部３２と上側レ
ンズ部４２の配置関係を図１２の（Ｂ）〜（Ｅ）に示
す。尚、図１２において、受光部分１０を破線で示し
た。また、下側レンズ部３２を明確に表示するため実線
で示した。図１２の（Ａ）において、７０Ａで示す円で
囲まれた領域がオンチップマイクロレンズアレイの中央
部に相当し、７０Ｃあるいは７０Ｄで示す円で囲まれた
領域がオンチップマイクロレンズアレイの周辺部に相当
する。また、７０Ｂで示す円で囲まれた領域はオンチッ
プマイクロレンズアレイの中間部に相当する。尚、図１
２の（Ａ）中、オンチップマイクロレンズの図示は省略
した。

【００８５】図１２の（Ｂ）に、７０Ａで示す円で囲ま
れた領域内のオンチップマイクロレンズの平面図を示
す。図１２の（Ｃ）に、７０Ｂで示す円で囲まれた領域
内のオンチップマイクロレンズの平面図を示す。図１２
の（Ｄ）に、７０Ｃで示す円で囲まれた領域内のオンチ
ップマイクロレンズの平面図を示す。図１２の（Ｅ）
に、７０Ｄで示す円で囲まれた領域内のオンチップマイ
クロレンズの平面図を示す。

【００８６】図１２の（Ｂ）の線ＸＩＩＩ（Ａ）−ＸＩ
ＩＩ（Ａ）に沿ったオンチップマイクロレンズの１つの
模式的な断面図を図１３の（Ａ）に、図１２の（Ｄ）の
線ＸＩＩＩ（Ｂ）−ＸＩＩＩ（Ｂ）に沿ったオンチップ
マイクロレンズの１つの模式的な断面図を図１３の
（Ｂ）に、それぞれ示す。尚、図１３において、１は固
体撮像素子、１０は受光部分、２０は下地材料層、３２
は下側レンズ部、４２は上側レンズ部、３４及び４４は
保護膜である。

【００８７】実施例−５のオンチップマイクロレンズア
レイの少なくとも周辺部に位置するオンチップマイクロ
レンズは、実施例−１で説明した方法と同様の方法で作
製することができる。

【００８８】実施例−５のオンチップマイクロレンズア
レイの中央部に位置するオンチップマイクロレンズは、
例えば、下地材料層２０上に第１の熱変形樹脂層３０を
形成した後、第１の熱変形樹脂層３０をパターニング
し、次いで加熱処理を施して、第１の熱変形樹脂層３０
から所定のレンズ形状を有する下側レンズ部３２を形成
することによって作製することができる。

【００８９】オンチップマイクロレンズアレイの中央部
７０Ａから周辺部７０Ｃ，７０Ｄ等に向かってオンチッ
プマイクロレンズの焦点距離が変化している。具体的に
は、オンチップマイクロレンズアレイの中心点と１つの
オンチップマイクロレンズの中心点（１つのオンチップ
マイクロレンズの平面射影図形における重心点）を含む
平面でこのオンチップマイクロレンズを垂直に切断した
と仮定する。そして、この切断面（以下、仮想切断面と
もいう）における、オンチップマイクロレンズアレイの
中心点から遠い方のオンチップマイクロレンズの領域に
おける焦点距離ｆ_bが、オンチップマイクロレンズの中
心点に近いオンチップマイクロレンズの領域における焦
点距離はｆ_aよりも短い。

【００９０】オンチップマイクロレンズアレイを構成す
るオンチップマイクロレンズの数を適宜設定することが
できる。オンチップマイクロレンズアレイの中央部から
周辺部に向かって、ｆ_b／ｆ_aの値を概ね漸次減少させて
もよい。あるいは又、オンチップマイクロレンズアレイ
を複数の領域に分け、各領域におけるｆ_b／ｆ_aを概ね一
定とし、各領域がオンチップマイクロレンズアレイの中
心点から離れるに従い、ｆ_b／ｆ_aの値を小さくすること
もできる。ｆ_b／ｆ_aの減少割合は、オンチップマイクロ
レンズの集光点が受光部分の外側に大幅にずれないよう
に、適宜設定することができる。

【００９１】以下、オンチップマイクロレンズアレイの
周辺部に位置するオンチップマイクロレンズの模式的な
断面図である図１４及び図１５を参照して、実施例−５
のオンチップマイクロレンズの作製方法を説明する。
尚、図１４、図１５及び図１６において、図１２の
（Ｄ）の線ＸＩＩＩ（Ｂ）−ＸＩＩＩ（Ｂ）に沿った１
つのオンチップマイクロレンズの模式的な断面を示す。

【００９２】［工程−５００］受光部分１０や電荷転送
部分（図示せず）が形成された固体撮像素子１上に、平
坦化及び焦点距離調節用の透明平坦化層２０を形成する
（図１４の（Ａ）参照）。かかる透明平坦化層２０が下
地材料層に相当し、透明樹脂から構成され、固体撮像素
子の凹凸の平坦化のために形成されている。

【００９３】［工程−５１０］次に、透明平坦化層２０
の表面に、オンチップマイクロレンズの材料である第１
の熱変形樹脂層３０を形成する（図１４の（Ｂ）参
照）。かかる第１の熱変形樹脂層３０は、フォトレジス
ト等の熱変形樹脂から成る。

【００９４】［工程−５２０］次いで、従来のフォトリ
ソグラフィ技術によって第１の熱変形樹脂層３０を楕円
形にパターニングし、少なくとも受光部分１０の上方
に、楕円形にパターニングされた第１の熱変形樹脂層３
０を形成する（図１４の（Ｃ）参照）。

【００９５】［工程−５３０］その後、加熱処理を施
し、楕円形にパターニングされた第１の熱変形樹脂層３
０を変形（リフロー）させて、少なくとも受光部分１０
の上方にドーム状の下側レンズ部３２を形成する。その
後、全面を保護膜３４で被覆する（図１５の（Ａ）参
照）。

【００９６】［工程−５４０］次に、全面に、オンチッ
プマイクロレンズの材料である第２の熱変形樹脂層４０
を形成する。かかる第２の熱変形樹脂層４０は、フォト
レジスト等の熱変形樹脂から成る。

【００９７】［工程−５５０］次いで、従来のフォトリ
ソグラフィ技術によって第２の熱変形樹脂層４０を楕円
形にパターニングする（図１５の（Ｂ）参照）。楕円形
のパターンは、ドーム形状の下側レンズ部３２の上に形
成される。

【００９８】実施例−５においては、オンチップマイク
ロレンズアレイの中心点から遠い方のレンズ部３２の領
域３２Ｂ上に第２の熱変形樹脂層４０を形成した。尚、
オンチップマイクロレンズアレイを複数の領域に分け、
各領域内においては、下側レンズ部３２の領域３２Ｂ上
の第２の熱変形樹脂層４０の大きさを概ね等しくし、周
辺部に近いオンチップマイクロレンズアレイの領域ほど
第２の熱変形樹脂層４０の大きさを大きくした。あるい
は又、オンチップマイクロレンズアレイの中央部から周
辺部に向かうに従い、第２の熱変形樹脂層４０の大きさ
を漸次大きくすることもできる。オンチップマイクロレ
ンズアレイの中央部には第２の熱変形樹脂層４０を形成
しなくともよい。

【００９９】［工程−５６０］その後、加熱処理を施
し、楕円形にパターニングされた第２の熱変形樹脂層４
０を変形（リフロー）させて、下側レンズ部３２の上に
ドーム形状の上側レンズ部４２を形成する。次いで、全
面を保護膜４４で被覆する。こうして、図１２及び図１
３に示したオンチップマイクロレンズを作製することが
できる。

【０１００】下側及び上側レンズ部が垂直方向に組み合
わされており、下側レンズ部３２及び上側レンズ部４２
の形状はドーム状である。オンチップマイクロレンズア
レイの中心点から遠いオンチップマイクロレンズの領域
３２Ｂにおける焦点距離ｆ_bは、オンチップマイクロレ
ンズの中心点に近いオンチップマイクロレンズの領域３
２Ａにおける焦点距離ｆ_aよりも短い。従って、下側及
び上側レンズ部が組み合わされたオンチップマイクロレ
ンズにおいては、オンチップマイクロレンズの仮想切断
面を含む平面における焦点距離と、かかる仮想切断面と
は異なる平面における焦点距離を変えることができる。

【０１０１】それ故、オンチップマイクロレンズアレイ
の中央部と周辺部における受光部分の集光効率が最適と
なるように、オンチップマイクロレンズアレイの各部分
（各領域）におけるオンチップマイクロレンズの焦点距
離を設計することが可能になる。その結果、図１６に模
式的に図示するように、オンチップマイクロレンズによ
って、オンチップマイクロレンズアレイの中央部と周辺
部における集光を効果的に行うことができ、ケラレの発
生を効果的に防止することができる。

【０１０２】（実施例−６）実施例−６も、実施例−５
と同様の複数のオンチップマイクロレンズが配列された
オンチップマイクロレンズアレイに関する。実施例−６
のオンチップマイクロレンズアレイの少なくとも周辺部
に位置するオンチップマイクロレンズは、実施例−２で
説明した方法と同様の方法で作製することができる。

【０１０３】実施例−５におけるオンチップマイクロレ
ンズが熱変形樹脂層から形成されるのに対して、実施例
−６においては、オンチップマイクロレンズはレンズ材
層から形成される。第１及び第２の熱変形樹脂層は、レ
ンズ材層のエッチング時のマスクとして機能する。実施
例−６のオンチップマイクロレンズにおける、受光部分
１０と下側レンズ部６０と上側レンズ部６２の配置関係
を図１７の（Ｂ）〜（Ｅ）の平面図に模式的に示す。図
１７において、受光部分１０を破線で示し、下側レンズ
部６０及び上側レンズ部６２を、明確化するために、実
線で示した。

【０１０４】図１７の（Ａ）において、７０Ａで示す円
で囲まれた領域がオンチップマイクロレンズアレイの中
央部に相当し、７０Ｃあるいは７０Ｄで示す円で囲まれ
た領域がオンチップマイクロレンズアレイの周辺部に相
当する。また、７０Ｂで示す円で囲まれた領域はオンチ
ップマイクロレンズアレイの中間部に相当する。尚、図
１７の（Ａ）中、オンチップマイクロレンズの図示は省
略した。

【０１０５】図１７の（Ｂ）に、７０Ａで示す円で囲ま
れた領域内のオンチップマイクロレンズの平面図を示
す。図１７の（Ｃ）に、７０Ｂで示す円で囲まれた領域
内のオンチップマイクロレンズの平面図を示す。図１７
の（Ｄ）に、７０Ｃで示す円で囲まれた領域内のオンチ
ップマイクロレンズの平面図を示す。図１７の（Ｅ）
に、７０Ｄで示す円で囲まれた領域内のオンチップマイ
クロレンズの平面図を示す。

【０１０６】また、図１７の（Ｂ）の線ＸＶＩＩＩ
（Ａ）−ＸＶＩＩＩ（Ａ）に沿った１つのオンチップマ
イクロレンズの模式的な断面図を図１８の（Ａ）に、図
１７の（Ｄ）の線ＸＶＩＩＩ（Ｂ）−ＸＶＩＩＩ（Ｂ）
に沿った１つのオンチップマイクロレンズの模式的な断
面図を図１８の（Ｂ）に、それぞれ示す。尚、図１７に
おいて、１は固体撮像素子、１０は受光部分、２０は下
地材料層、２２はレンズ材層、６０は下側レンズ部、６
２は上側レンズ部、６４は保護膜である。

【０１０７】実施例−６のオンチップマイクロレンズア
レイの中央部に位置するオンチップマイクロレンズは、
例えば、（Ａ）レンズ材層２２上に第１の熱変形樹脂層
５０を形成した後、第１の熱変形樹脂層５０をパターニ
ングし、次いで加熱処理を施して、第１の熱変形樹脂層
５０を所定のレンズ形状にし、その後、（Ｂ）第１の熱
変形樹脂層５０をマスクとして、レンズ材層２２をエッ
チングすることによって作製することができる。

【０１０８】以下、オンチップマイクロレンズアレイの
周辺部に位置するオンチップマイクロレンズの模式的な
断面図である図１９及び図２０を参照して、実施例−６
のオンチップマイクロレンズの作製方法を説明する。
尚、図１９及び図２０において、図１７の線ＸＶＩＩＩ
（Ｂ）−ＸＶＩＩＩ（Ｂ）に沿った１つのオンチップマ
イクロレンズの模式的な断面を示す。

【０１０９】［工程−６００］受光部分１０や電荷転送
部分（図示せず）が形成された固体撮像素子１上に、平
坦化及び焦点距離調節用の透明平坦化層２０を形成す
る。かかる透明平坦化層は透明樹脂から構成され、固体
撮像素子の凹凸の平坦化のために形成されている。次い
で、透明平坦化層２０の上にレンズ材層２２を形成する
（図１９の（Ａ）参照）。このレンズ材層２２が後の工
程で加工されてオンチップマイクロレンズとなる。

【０１１０】［工程−６１０］次に、レンズ材層２２の
表面に、第１の熱変形樹脂層５０を形成する。かかる第
１の熱変形樹脂層５０は、フォトレジスト等の熱変形樹
脂から成る。次いで、従来のフォトリソグラフィ技術に
よって第１の熱変形樹脂層５０を楕円形にパターニング
して、少なくとも受光部分１０の上方に楕円形の第１の
熱変形樹脂層５０を形成する（図１９の（Ｂ）参照）。

【０１１１】［工程−６２０］その後、加熱処理を施
し、楕円形にパターニングされた第１の熱変形樹脂層５
０を変形（リフロー）させて、少なくとも受光部分１０
の上方にドーム形状の第１の熱変形樹脂層５０を形成す
る（図１９の（Ｃ）参照）。

【０１１２】［工程−６３０］次に、全面に、第２の熱
変形樹脂層５２を形成する。かかる第２の熱変形樹脂層
５２は、フォトレジスト等の熱変形樹脂から成る。その
後、従来のフォトリソグラフィ技術によって第２の熱変
形樹脂層５２を楕円形にパターニングする（図２０の
（Ａ）参照）。楕円形のパターンは、第１の熱変形樹脂
層５０の上に形成される。

【０１１３】実施例−６においては、オンチップマイク
ロレンズアレイの中心点から遠い方の第１の熱変形樹脂
層５０の領域５０Ｂ上に第２の熱変形樹脂層５２を形成
した。尚、オンチップマイクロレンズアレイを複数の領
域に分け、各領域内においては、第１の熱変形樹脂層５
０の領域５０Ｂ上の第２の熱変形樹脂層５２の大きさを
概ね等しくし、周辺部に近いオンチップマイクロレンズ
アレイの領域ほど第２の熱変形樹脂層５２の大きさを大
きくした。あるいは又、オンチップマイクロレンズアレ
イの中央部から周辺部に向かうに従い、第２の熱変形樹
脂層５２の大きさを漸次大きくすることもできる。オン
チップマイクロレンズアレイの中央部には第２の熱変形
樹脂層５２を形成しなくともよい。

【０１１４】［工程−６４０］その後、加熱処理を施
し、楕円形にパターニングされた第２の熱変形樹脂層５
２を変形（リフロー）させて、第１の熱変形樹脂層５０
の上にドーム形状の第２の熱変形樹脂層５２を形成する
（図２０の（Ｂ）参照）。

【０１１５】［工程−６５０］次いで、垂直方向に組み
合わされた第１及び第２の熱変形樹脂層５０，５２をマ
スクとして、レンズ材層２２の垂直方向の選択的なエッ
チングを行う。エッチングは、例えば酸素を用いたＲＩ
Ｅ等の異方性エッチングとすることができる。これによ
って、レンズ材層２２は、第１及び第２の熱変形樹脂層
５０，５２の形状を反映しながらエッチングされてい
く。この状態を図２０の（Ｃ）に示す。第１及び第２の
熱変形樹脂層５０，５２の全部又は一部が除去され、レ
ンズ材層２２が所定の形状に加工された時点でエッチン
グを終了させる。

【０１１６】こうして、レンズ材層２２から成り、垂直
方向に組み合わされた下側レンズ部６０及び上側レンズ
部６２を有するオンチップマイクロレンズが形成され
る。２つのレンズ形状が組み合わされた熱変形樹脂層を
マスクとして形成された実施例−６のオンチップマイク
ロレンズにおいては、オンチップマイクロレンズの仮想
切断面を含む平面における焦点距離と、かかる仮想切断
面とは異なる平面における焦点距離を変えることができ
る。

【０１１７】（実施例−７）実施例−７のオンチップマ
イクロレンズアレイは、実施例−６説明したオンチップ
マイクロレンズアレイと概ね同様の構造を有するが、そ
の作製方法及び上側レンズ部の材質が異なる。第１の熱
変形樹脂層は、第１のレンズ部を形成するためのレンズ
材層のエッチング時、マスクとして機能する。第２の熱
変形樹脂層は、上側レンズ部を構成する。

【０１１８】実施例−７のオンチップマイクロレンズア
レイの少なくとも周辺部に位置するオンチップマイクロ
レンズは、実施例−３で説明した方法と同様の方法で作
製することができる。

【０１１９】以下、オンチップマイクロレンズアレイの
周辺部に位置するオンチップマイクロレンズの模式的な
断面図である図２１を参照して、実施例−７のオンチッ
プマイクロレンズアレイの作製方法を説明する。

【０１２０】［工程−７００］受光部分１０や電荷転送
部分が形成された固体撮像素子１上に、透明平坦化層２
０を形成し、次いで、その上にレンズ材層２２を形成す
る。このレンズ材層２２が後の工程で加工されてオンチ
ップマイクロレンズの一部分となる。次に、レンズ材層
２２の表面に、第１の熱変形樹脂層５０を形成した後、
従来のフォトリソグラフィ技術によって第１の熱変形樹
脂層５０を楕円形にパターニングして、少なくとも受光
部分１０の上方に楕円形の第１の熱変形樹脂層５０を形
成する。その後、加熱処理を施し、楕円形にパターニン
グされた第１の熱変形樹脂層５０を変形（リフロー）さ
せて、少なくとも受光部分１０の上方にドーム状の第１
の熱変形樹脂層５０を形成する（図１９の（Ｃ）参
照）。以上の工程は、実施例−３の［工程−３００］と
同様とすることができる。

【０１２１】［工程−７１０］次に、第１の熱変形樹脂
層５０をマスクとして、レンズ材層２２の垂直方向の選
択的なエッチングを行う。エッチングは、例えば酸素を
用いたＲＩＥ等の異方性エッチングとすることができ
る。これによって、レンズ材層２２は、第１の熱変形樹
脂層５０の形状を反映しながらエッチングされていく。
この状態を図２１の（Ａ）に示す。第１の熱変形樹脂層
５０の全部又は一部が除去され、レンズ材層２２が所定
の形状に加工された時点でエッチングを終了させる。こ
うして、レンズ材層２２に下側レンズ部６０が形成され
る。

【０１２２】［工程−７２０］次に、全面に、第２の熱
変形樹脂層５２を形成する。かかる第２の熱変形樹脂層
５２は、フォトレジスト等の熱変形樹脂から成る。次い
で、従来のフォトリソグラフィ技術によって第２の熱変
形樹脂層５２を楕円形にパターニングする。楕円形のパ
ターンは、下側レンズ部６０の上に形成される。実施例
−７における第２の熱変形樹脂層５２のパターニング
は、実施例−６の［工程−６３０］と同様とすることが
できる。

【０１２３】［工程−７３０］その後、加熱処理を施
し、楕円形にパターニングされた第２の熱変形樹脂層５
２を変形（リフロー）させて、下側レンズ部６０の上に
ドーム形状の第２の熱変形樹脂層５２を形成する（図２
１の（Ｂ）参照）。この第２の熱変形樹脂層５２が上側
レンズ部６２に相当する。

【０１２４】こうして、垂直方向に組み合わされた下側
レンズ部６０及び上側レンズ部６２を有するオンチップ
マイクロレンズが形成される。下側レンズ部６０は熱変
形樹脂層から構成され、上側レンズ部６２はレンズ材層
２２から構成されている。

【０１２５】（実施例−８）実施例−８は実施例−７で
説明したオンチップマイクロレンズの作製方法の変形で
あり、実施例−４と同様の方法である。実施例−８にお
いては、実施例−７で説明した工程に、更に、第２の熱
変形樹脂層５２をマスクとして、レンズ材層２２をエッ
チングして、レンズ材層２２から上側レンズ部６２を形
成する工程が含まれる。第１及び第２の熱変形樹脂層５
０，５２は、レンズ材層２２のエッチング時のマスクと
して機能する。実施例−７と異なり、上側レンズ部６２
はレンズ材層２２から構成される。

【０１２６】実施例−８においては、実施例−７の［工
程−７００］から［工程−７３０］までは同様の工程を
経る。［工程−７３０］の後、以下に説明する工程が追
加される。

【０１２７】［工程−８００］ ［工程−７３０］の後、第２の熱変形樹脂層５２をマス
クとして、レンズ材層２２の垂直方向の選択的なエッチ
ングを行う。エッチングは、例えば酸素を用いたＲＩＥ
等の異方性エッチングとすることができる。これによっ
て、レンズ材層２２は、下側レンズ部６０の形状及び第
２の熱変形樹脂層５２の形状を反映しながらエッチング
されていく。この状態を図２２に示す。第２の熱変形樹
脂層５２の全部又は一部が除去され、レンズ材層２２が
所定の形状に加工された時点でエッチングを終了させ
る。こうして、垂直方向に組み合わされた下側レンズ部
６０及び上側レンズ部６２を有するオンチップマイクロ
レンズが形成される。

【０１２８】（実施例−９）実施例−９は、複数のオン
チップマイクロレンズが配列されたオンチップマイクロ
レンズアレイに関し、オンチップマイクロレンズアレイ
の少なくとも周辺部において、オンチップマイクロレン
ズは、水平方向に組み合わされた２つのレンズ部を有す
る。２つのレンズ部は熱変形樹脂層から成る。

【０１２９】実施例−９のオンチップマイクロレンズに
おける、受光部分１０と第１のレンズ部９０と第２のレ
ンズ部９２の配置関係を模式的な平面図である図２３に
示す。尚、図２３の（Ａ）において、７０Ａ，７０Ｂ，
７０Ｃ，７０Ｄで示す円で囲まれた領域は、図１２の
（Ａ）と同様の領域である。図２３の（Ｂ）に、７０Ａ
で示す円で囲まれた領域内のオンチップマイクロレンズ
の平面図を示す。図２３の（Ｃ）に、７０Ｂで示す円で
囲まれた領域内のオンチップマイクロレンズの平面図を
示す。図２３の（Ｄ）に、７０Ｃで示す円で囲まれた領
域内のオンチップマイクロレンズの平面図を示す。図２
３の（Ｅ）に、７０Ｄで示す円で囲まれた領域内のオン
チップマイクロレンズの平面図を示す。

【０１３０】また、図２３の（Ｂ）の線ＸＸＩＶ（Ａ）
−ＸＸＩＶ（Ａ）に沿った１つのオンチップマイクロレ
ンズの模式的な断面図を図２４の（Ａ）に、図２３の
（Ｄ）の線ＸＸＩＶ（Ｂ）−ＸＸＩＶ（Ｂ）に沿った１
つのオンチップマイクロレンズの模式的な断面図を図２
４の（Ｂ）に、それぞれ示す。尚、図２４において、１
は固体撮像素子、１０は受光部分、２０は下地材料層、
９０は第１のレンズ部、９２は第２のレンズ部、９４は
保護膜である。

【０１３１】実施例−９のオンチップマイクロレンズア
レイの少なくとも周辺部に位置するオンチップマイクロ
レンズは、第４の態様のオンチップマイクロレンズの作
製方法によって作製することができる。即ち、（イ）下
地材料層２０上に第１の熱変形樹脂層８０を形成した
後、第１の熱変形樹脂層８０をパターニングし、次い
で、（ロ）第１の熱変形樹脂層８０の上に第２の熱変形
樹脂層８２を形成した後、第２の熱変形樹脂層８２をパ
ターニングして、第１の熱変形樹脂層８０に隣接した第
２の熱変形樹脂層８２を形成し、その後、（ハ）第１及
び第２の熱変形樹脂層に加熱処理を施して、第１の熱変
形樹脂層から所定のレンズ形状を有する第１のレンズ部
を形成し、且つ第２の熱変形樹脂層から所定のレンズ形
状を有する第２のレンズ部を形成することによって作製
することができる。尚、実施例−９においては、加熱処
理時の粘度が異なる材料から構成された第１の熱変形樹
脂層及び第２の熱変形樹脂層を使用する。

【０１３２】実施例−９のオンチップマイクロレンズア
レイの中央部に位置するオンチップマイクロレンズは、
例えば、下地材料層２０上に第１の熱変形樹脂層８０を
形成した後、第１の熱変形樹脂層８０をパターニング
し、次いで加熱処理を施して、第１の熱変形樹脂層８０
から所定のレンズ形状を有する第１のレンズ部９０を形
成することによって作製することができる。

【０１３３】オンチップマイクロレンズアレイの中央部
７０Ａから周辺部７０Ｃ，７０Ｄ等に向かってオンチッ
プマイクロレンズの焦点距離が変化している。具体的に
は、仮想切断面における、オンチップマイクロレンズア
レイの中心点から遠い方のオンチップマイクロレンズの
領域に形成された第２のレンズ部９２の焦点距離ｆ
_bは、オンチップマイクロレンズの中心点に近いオンチ
ップマイクロレンズの領域に形成された第１のレンズ部
９０の焦点距離ｆ_aよりも短い。

【０１３４】オンチップマイクロレンズアレイを構成す
るオンチップマイクロレンズの数を適宜設定することが
できる。オンチップマイクロレンズアレイの中央部から
周辺部に向かって、ｆ_b／ｆ_aの値を概ね漸次減少させて
もよい。あるいは又、オンチップマイクロレンズアレイ
を複数の領域に分け、各領域におけるｆ_b／ｆ_aを概ね一
定とし、各領域がオンチップマイクロレンズアレイの中
心点から離れるに従い、ｆ_b／ｆ_aの値を小さくすること
もできる。ｆ_b／ｆ_aの減少割合は、オンチップマイクロ
レンズの集光点が受光部分の外側に大幅にずれないよう
に、適宜設定することができる。

【０１３５】実施例−９においては、第１の熱変形樹脂
層を構成する材料の加熱処理時の粘度よりも高い粘度を
有する材料から構成された第２の熱変形樹脂層を使用し
た。これによって、加熱処理工程において熱変形樹脂層
を変形（リフロー）させたとき、第２の熱変形樹脂層９
２から形成された第２のレンズ部９２の曲率半径の方
が、第１の熱変形樹脂層９０から形成された第１のレン
ズ部９０レンズ形状の曲率半径よりも小さくなる。その
結果、第２のレンズ部９２の焦点距離ｆ_bの方が、第１
のレンズ部９０の焦点距離ｆ_aよりも短くなる。

【０１３６】以下、オンチップマイクロレンズアレイの
周辺部に位置するオンチップマイクロレンズの模式的な
断面図である図２５及び図２６を参照して、実施例−９
のオンチップマイクロレンズの作製方法を説明する。
尚、図２５、図２６及び図２７においては、図２３の線
ＸＸＩＶ（Ｂ）−ＸＸＩＶ（Ｂ）に沿った１つのオンチ
ップマイクロレンズの模式的な断面を示す。

【０１３７】［工程−９００］受光部分１０や電荷転送
部分（図示せず）が形成された固体撮像素子１上に、平
坦化及び焦点距離調節用の透明平坦化層２０を形成する
（図２５の（Ａ）参照）。かかる透明平坦化層２０が下
地材料層に相当し、透明樹脂から構成され、固体撮像素
子の凹凸の平坦化のために形成されている。

【０１３８】［工程−９１０］次に、透明平坦化層２０
の表面に、オンチップマイクロレンズの材料である第１
の熱変形樹脂層８０を形成する（図２５の（Ｂ）参
照）。かかる第１の熱変形樹脂層８０は、フォトレジス
ト等の熱変形樹脂から成る。

【０１３９】［工程−９２０］次いで、従来のフォトリ
ソグラフィ技術によって第１の熱変形樹脂層８０をパタ
ーニングし、少なくとも受光部分１０の上方に、パター
ニングされた第１の熱変形樹脂層８０を形成する（図２
５の（Ｃ）参照）。第１の熱変形樹脂層８０の形状を、
例えば楕円を適切な形状に切断した形状とすることがで
きる。

【０１４０】［工程−９３０］次に、透明平坦化層２０
の表面に、オンチップマイクロレンズの材料である第２
の熱変形樹脂層８２を形成する（図２６の（Ａ）参
照）。かかる第２の熱変形樹脂層８２は、フォトレジス
ト等の熱変形樹脂から成る。第２の熱変形樹脂層８２と
第１の熱変形樹脂層８０の厚さを概ね等しくする。尚、
第１の熱変形樹脂層を構成する材料の加熱処理時の粘度
とは異なる粘度を有する材料から構成された第２の熱変
形樹脂層を使用する。実施例−９においては、第２の熱
変形樹脂層を構成する材料の加熱処理時の粘度が、第１
の熱変形樹脂層を構成する材料の加熱処理時の粘度より
も高い。また、第２の熱変形樹脂層の形成時及び加熱処
理時、第１の熱変形樹脂層と第２の熱変形樹脂層が互い
に混ざり合わないことが望ましい。

【０１４１】［工程−９４０］次いで、従来のフォトリ
ソグラフィ技術によって第２の熱変形樹脂層８２をパタ
ーニングする（図２６の（Ｂ）参照）。第２の熱変形樹
脂層８２の形状は、例えば楕円を適切な形状に切断した
形状とすることができ、第１の熱変形樹脂層８０と第２
の熱変形樹脂層８２とは、各々の切断部分において接し
ている。

【０１４２】実施例−９においては、オンチップマイク
ロレンズアレイの中心点から遠い方の領域に第２の熱変
形樹脂層８２を形成した。尚、オンチップマイクロレン
ズアレイを複数の領域に分け、各領域内においては、
（第１の熱変形樹脂層８０の大きさ）／（第２の熱変形
樹脂層８２の大きさ）の値（以下、面積比とも呼ぶ）を
概ね等しくし、周辺部に近いオンチップマイクロレンズ
アレイの領域ほどかかる面積比を小さくした。あるいは
又、オンチップマイクロレンズアレイの中央部から周辺
部に向かうに従い、面積比を概ね漸次小さくすることも
できる。オンチップマイクロレンズアレイの中央部には
第２の熱変形樹脂層８２を形成しなくてよい。

【０１４３】［工程−９５０］その後、加熱処理を施
し、パターニングされた第１の熱変形樹脂層８０及び第
２の熱変形樹脂層８２を変形（リフロー）させて、第１
の熱変形樹脂層８０から第１のレンズ部９０を形成し、
第２の熱変形樹脂層８２から第２のレンズ部９２を形成
する。その後、全面を保護膜（図示せず）で被覆する
（図２６の（Ｃ）参照）。

【０１４４】こうして、図２３及び図２４に示したオン
チップマイクロレンズを作製することができる。第１及
び第２のレンズ部９０，９２が水平方向に組み合わされ
ており、第１及び第２のレンズ部９０，９２の形状は半
ドーム状である。

【０１４５】オンチップマイクロレンズアレイの中心点
から遠いオンチップマイクロレンズの領域に第２のレン
ズ部９２（焦点距離はｆ_bである）を形成し、オンチッ
プマイクロレンズの中心点に近いオンチップマイクロレ
ンズの領域に第１のレンズ部９０（焦点距離はｆ_aであ
る。但し、ｆ_a＞ｆ_b）を形成した。従って、第１及び第
２のレンズ部が水平方向に組み合わされたオンチップマ
イクロレンズにおいては、オンチップマイクロレンズの
仮想切断面を含む平面における焦点距離と、かかる仮想
切断面とは異なる平面における焦点距離を変えることが
できる。

【０１４６】それ故、オンチップマイクロレンズアレイ
の中央部と周辺部における受光部分の集光効率が最適と
なるように、オンチップマイクロレンズの各部分におけ
るオンチップマイクロレンズの焦点距離を設計すること
が可能になる。その結果、図２７に模式的に図示するよ
うに、オンチップマイクロレンズによって、オンチップ
マイクロレンズアレイの中央部と周辺部における集光を
効果的に行うことができ、ケラレの発生を効果的に防止
することができる。

【０１４７】（実施例−１０）実施例−１０も、実施例
−９と同様に、複数のオンチップマイクロレンズが配列
されたオンチップマイクロレンズアレイに関する。実施
例−１０が実施例−９と相違する点は、その作製方法に
ある。実施例−９においては、加熱処理時の粘度が異な
る材料から構成された第１の熱変形樹脂層８０及び第２
の熱変形樹脂層８２を使用した。これに対して、実施例
−１０においては、パターニングされた第１の熱変形樹
脂層８０の厚さと、パターニングされた第２の熱変形樹
脂層８２の厚さが異なる。

【０１４８】例えば、第２の熱変形樹脂層の厚さを、第
１の熱変形樹脂層の厚さよりも厚くすれば、第２のレン
ズ部の曲率半径は第１のレンズ部の曲率半径よりも小さ
くなり、第２のレンズ部の焦点距離ｆ_bは第１のレンズ
部の焦点距離ｆ_aよりも短くなる。

【０１４９】以下、オンチップマイクロレンズアレイの
周辺部に位置するオンチップマイクロレンズの模式的な
断面図である図２８を参照して、実施例−１０のオンチ
ップマイクロレンズの作製方法を説明する。尚、図２８
に、図２３の線ＸＸＩＶ（Ｂ）−ＸＸＩＶ（Ｂ）に沿っ
た１つのオンチップマイクロレンズの模式的な断面を示
す。尚、実施例−１０のオンチップマイクロレンズの作
製方法の内、実施例−９の［工程−９００］〜［工程−
９２０］、及び［工程−９５０］で説明した工程は同じ
であり、詳細な説明は省略する。実施例−１０において
は、実施例−９と相違する工程のみを説明する。

【０１５０】［工程−１０００］実施例−９の［工程−
９２０］の後、全面に、オンチップマイクロレンズの材
料である第２の熱変形樹脂層８２を形成する（図２８の
（Ａ）参照）。かかる第２の熱変形樹脂層８２は、フォ
トレジスト等の熱変形樹脂から成る。第１の熱変形樹脂
層を構成する材料の加熱処理時の粘度と、第２の熱変形
樹脂層を構成する材料の加熱処理時の粘度は、同じであ
っても異なっていてもよい。尚、第２の熱変形樹脂層の
形成時及び加熱処理時、第１の熱変形樹脂層と第２の熱
変形樹脂層が互いに混ざり合わないことが望ましい。

【０１５１】［工程−１０１０］次いで、従来のフォト
リソグラフィ技術によって第２の熱変形樹脂層８２をパ
ターニングする（図２８の（Ｂ）参照）。オンチップマ
イクロレンズアレイの中心点から遠い方のオンチップマ
イクロレンズの領域に第２の熱変形樹脂層８２を形成し
た。第２の熱変形樹脂層８２の形状は、例えば楕円を適
切な形状に切断した形状とすることができ、第１の熱変
形樹脂層８０と第２の熱変形樹脂層８２とは、各々の切
断部分において接している。パターニングされた第２の
熱変形樹脂層の厚さは、パターニングされた第１の熱変
形樹脂層の厚さよりも厚い。

【０１５２】以降、実施例−９の［工程−９５０］と同
様に、加熱処理を施し、パターニングされた第１の熱変
形樹脂層８０及び第２の熱変形樹脂層８２を変形（リフ
ロー）させて、第１の熱変形樹脂層８０から第１のレン
ズ部９０を形成し、第２の熱変形樹脂層８２から第２の
レンズ部９２を形成する。その後、全面を保護膜（図示
せず）で被覆する。

【０１５３】こうして、図２８の（Ｃ）に示したオンチ
ップマイクロレンズを作製することができる。第１及び
第２のレンズ部が水平方向に組み合わされており、第１
及び第２のレンズ部９０，９２の形状は半ドーム状であ
る。

【０１５４】実施例−１０においては、パターニングさ
れた第２の熱変形樹脂層の厚さが、パターニングされた
第１の熱変形樹脂層の厚さより厚い。これによって、加
熱処理工程において熱変形樹脂層を変形（リフロー）さ
せたとき、第２の熱変形樹脂層９２から形成された第２
のレンズ部９２の曲率半径の方が、第１の熱変形樹脂層
９０から形成された第１のレンズ部９０レンズ形状の曲
率半径よりも小さくなる。その結果、第２のレンズ部９
２の焦点距離ｆ_bの方が、第１のレンズ部９０の焦点距
離ｆ_aよりも短くなる。

【０１５５】（実施例−１１）実施例−１１は、複数の
オンチップマイクロレンズが配列されたオンチップマイ
クロレンズアレイに関する。実施例−１１のオンチップ
マイクロレンズは、オンチップマイクロレンズアレイの
少なくとも周辺部において、水平方向に組み合わされた
２つのレンズ部を有する。実施例−１１は、２つのレン
ズ部がレンズ材層から成る点において、実施例−９と異
なる。また、実施例−１１におけるオンチップマイクロ
レンズの作製方法は実施例−９と異なる。第１及び第２
の熱変形樹脂層は、レンズ材層のエッチング時のマスク
として機能し、第１及び第２のレンズ部９０，９２はレ
ンズ材層２２から構成される。

【０１５６】実施例−１１のオンチップマイクロレンズ
における、受光部分１０と第１のレンズ部９０と第２の
レンズ部９２の配置関係は図２３と同様である。またオ
ンチップマイクロレンズの断面を図２９の（Ａ）及び
（Ｂ）に示す。図２９の（Ａ）は、図２３の（Ｂ）の線
ＸＸＩＶ（Ａ）−ＸＸＩＶ（Ａ）に沿った１つのオンチ
ップマイクロレンズの模式的な断面図であり、図２９の
（Ｂ）は、図２３の（Ｄ）の線ＸＸＩＶ（Ｂ）−ＸＸＩ
Ｖ（Ｂ）に沿った１つのオンチップマイクロレンズの模
式的な断面図である。尚、図２９において、１は固体撮
像素子、１０は受光部分、２０は下地材料層、２２はレ
ンズ材層、９０は第１のレンズ部、９２は第２のレンズ
部、９４は保護膜である。

【０１５７】実施例−１１のオンチップマイクロレンズ
アレイの少なくとも周辺部に位置するオンチップマイク
ロレンズは、第５の態様のオンチップマイクロレンズの
作製方法によって作製することができる。即ち、（イ）
レンズ材層２２上に第１の熱変形樹脂層８０を形成した
後、第１の熱変形樹脂層８０をパターニングし、次い
で、（ロ）第１の熱変形樹脂層８０の上に第２の熱変形
樹脂層８２を形成した後、第２の熱変形樹脂層８２をパ
ターニングして、第１の熱変形樹脂層８０に隣接した第
２の熱変形樹脂層８２を形成し、その後、（ハ）第１及
び第２の熱変形樹脂層８０，８２に加熱処理を施して、
第１の熱変形樹脂層を所定のレンズ形状にし、且つ第２
の熱変形樹脂層を所定のレンズ形状にし、次いで、
（ニ）水平方向に組み合わされた第１及び第２の熱変形
樹脂層８０，８２をマスクとして、レンズ材層２２をエ
ッチングすることによって作製することができる。

【０１５８】実施例−１１においては、加熱処理時の粘
度が異なる材料から構成された第１の熱変形樹脂層及び
第２の熱変形樹脂層を使用する。これによって、加熱処
理工程において熱変形樹脂層を変形（リフロー）させた
とき、レンズ形状の第２の熱変形樹脂層８２の曲率半径
の方が、レンズ形状の第１の熱変形樹脂層８０の曲率半
径よりも小さくなる。その結果、レンズ材層２２をエッ
チングして形成される第２のレンズ部９２の焦点距離ｆ
_bの方が、第１のレンズ部９０の焦点距離ｆ_aよりも短く
なる。

【０１５９】以下、オンチップマイクロレンズアレイの
周辺部に位置するオンチップマイクロレンズの模式的な
断面図である図３０及び図３１を参照して、実施例−１
１のオンチップマイクロレンズの作製方法を説明する。
尚、図３０及び図３１において、図２３の（Ｄ）の線Ｘ
ＸＩＶ（Ｂ）−ＸＸＩＶ（Ｂ）に沿った１つのオンチッ
プマイクロレンズの模式的な断面を示す。

【０１６０】［工程−１１００］受光部分１０や電荷転
送部分（図示せず）が形成された固体撮像素子１上に、
平坦化及び焦点距離調節用の透明平坦化層２０を形成す
る。かかる透明平坦化層は透明樹脂から構成され、固体
撮像素子の凹凸の平坦化のために形成されている。次い
で、透明平坦化層２０の上にレンズ材層２２を形成する
（図３０の（Ａ）参照）。このレンズ材層２２が後の工
程で加工されてオンチップマイクロレンズとなる。

【０１６１】［工程−１１１０］次に、レンズ材層２２
の表面に、エッチング時のマスクとして機能する第１の
熱変形樹脂層８０を形成する。かかる第１の熱変形樹脂
層８０は、フォトレジスト等の熱変形樹脂から成る。

【０１６２】［工程−１１２０］次いで、従来のフォト
リソグラフィ技術によって第１の熱変形樹脂層８０をパ
ターニングし、少なくとも受光部分１０の上方に、パタ
ーニングされた第１の熱変形樹脂層８０を形成する（図
３０の（Ｂ）参照）。第１の熱変形樹脂層８０の形状
を、例えば楕円を適切な形状に切断した形状とすること
ができる。

【０１６３】［工程−１１３０］次に、レンズ材層２２
の表面に、エッチング時のマスクとして機能する第２の
熱変形樹脂層８２を形成する。かかる第２の熱変形樹脂
層８２は、フォトレジスト等の熱変形樹脂から成る。第
２の熱変形樹脂層８２の厚さと第１の熱変形樹脂層８０
の厚さを概ね等しくする。尚、第１の熱変形樹脂層を構
成する材料の加熱処理時の粘度と異なる粘度を有する材
料から構成された第２の熱変形樹脂層を使用する。実施
例−１１においては、第２の熱変形樹脂層を構成する材
料の加熱処理時の粘度が、第１の熱変形樹脂層を構成す
る材料の加熱処理時の粘度よりも高い。また、第２の熱
変形樹脂層の形成時及び加熱処理時、第１の熱変形樹脂
層と第２の熱変形樹脂層が互いに混ざり合わないことが
望ましい。

【０１６４】［工程−１１４０］次いで、従来のフォト
リソグラフィ技術によって第２の熱変形樹脂層８２をパ
ターニングする（図３０の（Ｃ）参照）。第２の熱変形
樹脂層８２の形状は、例えば楕円を適切な形状に切断し
た形状とすることができ、第１の熱変形樹脂層８０と第
２の熱変形樹脂層８２とは、各々の切断部分において接
している。実施例−１１においては、実施例−９と同様
に、オンチップマイクロレンズアレイの中心点から遠い
方の領域に第２の熱変形樹脂層８２を形成した。

【０１６５】［工程−１１５０］その後、加熱処理を施
し、パターニングされた第１の熱変形樹脂層８０及び第
２の熱変形樹脂層８２を変形（リフロー）させて、第１
の熱変形樹脂層８０及び第２の熱変形樹脂層８２をレン
ズ形状にする（図３１の（Ａ）参照）。実施例−１１に
おいては、加熱処理時の粘度が異なる材料から構成され
た第１の熱変形樹脂層及び第２の熱変形樹脂層を使用す
るので、レンズ形状の第２の熱変形樹脂層８２の曲率半
径の方が、レンズ形状の第１の熱変形樹脂層８０の曲率
半径よりも小さくなる。

【０１６６】［工程−１１６０］次いで、水平方向に組
み合わされた第１及び第２の熱変形樹脂層８０，８２を
マスクとして、レンズ材層２２の垂直方向の選択的なエ
ッチングを行う。エッチングは、例えば酸素を用いたＲ
ＩＥ等の異方性エッチングとすることができる。これに
よって、レンズ材層２２は、第１及び第２の熱変形樹脂
層８０，８２の形状を反映しながらエッチングされてい
く。この状態を図３１の（Ｂ）に示す。第１及び第２の
熱変形樹脂層８０，８２の全部又は一部が除去され、レ
ンズ材層２２が所定の形状に加工された時点でエッチン
グを終了させる。

【０１６７】こうして、レンズ材層２２から成り、水平
方向に組み合わされた第１のレンズ部９０及び第２のレ
ンズ部９２を有するオンチップマイクロレンズが形成さ
れる。第１及び第２のレンズ部９０，９２の形状は半ド
ーム状である。２つのレンズ形状が組み合わされた熱変
形樹脂層をエッチングマスクに用いて形成された実施例
−１１のオンチップマイクロレンズにおいては、オンチ
ップマイクロレンズの仮想切断面を含む平面における焦
点距離と、かかる仮想切断面とは異なる平面における焦
点距離を変えることができる。

【０１６８】（実施例−１２）実施例−１２も、実施例
−１１と同様に、複数のオンチップマイクロレンズが配
列されたオンチップマイクロレンズアレイに関する。実
施例−１２が実施例−１１と相違する点は、その作製方
法にある。実施例−１１においては、加熱処理時の粘度
が異なる材料から構成された第１の熱変形樹脂層及び第
２の熱変形樹脂層を使用した。これに対して、実施例−
１２においては、パターニングされた第１の熱変形樹脂
層の厚さと、パターニングされた第２の熱変形樹脂層の
厚さが異なる。第１及び第２の熱変形樹脂層は、レンズ
材層のエッチング時のマスクとして機能する。

【０１６９】例えば、第２の熱変形樹脂層の厚さを、第
１の熱変形樹脂層の厚さよりも厚くすれば、エッチング
によって得られた第２のレンズ部の曲率半径は第１のレ
ンズ部の曲率半径よりも小さくなり、第２のレンズ部の
焦点距離ｆ_bは第１のレンズ部の焦点距離ｆ_aよりも短く
なる。

【０１７０】以下、オンチップマイクロレンズアレイの
周辺部に位置するオンチップマイクロレンズの模式的な
断面図である図３２を参照して、実施例−１２のオンチ
ップマイクロレンズの作製方法を説明する。図２３の線
ＸＸＩＶ（Ｂ）−ＸＸＩＶ（Ｂ）に沿った１つのオンチ
ップマイクロレンズの模式的な断面を図３２に示す。
尚、実施例−１２のオンチップマイクロレンズの作製方
法の内、実施例−１１の［工程−１１００］〜［工程−
１１２０］、及び［工程−１１５０］〜［工程−１１６
０］で説明した工程は同じであり、詳細な説明は省略す
る。実施例−１２においては、実施例−１１と相違する
工程のみを説明する。

【０１７１】［工程−１２００］実施例−１１の［工程
−１１２０］の後、全面に、オンチップマイクロレンズ
の材料である第２の熱変形樹脂層８２を形成する。かか
る第２の熱変形樹脂層８２は、フォトレジスト等の熱変
形樹脂から成る。第１の熱変形樹脂層を構成する材料の
加熱処理時の粘度と、第２の熱変形樹脂層を構成する材
料の加熱処理時の粘度は、同じであっても異なっていて
もよい。尚、第２の熱変形樹脂層の形成時及び加熱処理
時、第１の熱変形樹脂層と第２の熱変形樹脂層が互いに
混ざり合わないことが望ましい。

【０１７２】［工程−１２１０］次いで、従来のフォト
リソグラフィ技術によって第２の熱変形樹脂層８２をパ
ターニングする（図３２の（Ａ）参照）。オンチップマ
イクロレンズアレイの中心点から遠い方のオンチップマ
イクロレンズの領域に第２の熱変形樹脂層８２を形成し
た。第２の熱変形樹脂層８２の形状は、例えば楕円を適
切な形状に切断した形状とすることができる。第１の熱
変形樹脂層８０と第２の熱変形樹脂層８２とは、各々の
切断部分において接している。パターニングされた第２
の熱変形樹脂層の厚さは、パターニングされた第１の熱
変形樹脂層の厚さよりも厚い。

【０１７３】以降、実施例−１１の［工程−１１５０］
及び［工程−１１６０］と同様に、加熱処理を施し、パ
ターニングされた第１の熱変形樹脂層８０及び第２の熱
変形樹脂層８２を変形（リフロー）させた後（図３２の
（Ｂ）参照）、第１及び第２の熱変形樹脂層８０，８２
をマスクとしてレンズ材層２２をエッチングして、レン
ズ材層から第１のレンズ部９０及び第２のレンズ部９２
を形成する。レンズ材層２２のエッチング途中の状態を
図３２の（Ｃ）に示す。その後、全面を保護膜（図示せ
ず）で被覆する。

【０１７４】こうして、第１及び第２のレンズ部が水平
方向に組み合わされており、第１及び第２のレンズ部９
０，９２の形状は半ドーム状である、オンチップマイク
ロレンズを作製することができる。

【０１７５】実施例−１２においては、パターニングさ
れた第２の熱変形樹脂層の厚さが、パターニングされた
第１の熱変形樹脂層の厚さより厚い。これによって、加
熱処理工程において熱変形樹脂層を変形（リフロー）さ
せたとき、第２の熱変形樹脂層８２のレンズ形状の曲率
半径の方が、第１の熱変形樹脂層８０のレンズ形状の曲
率半径よりも小さくなる。その結果、第２の熱変形樹脂
層８２から形成された第２のレンズ部９２の曲率半径の
方が、第１の熱変形樹脂層８０から形成された第１のレ
ンズ部９０レンズ形状の曲率半径よりも小さくなる。そ
れ故、第２のレンズ部９２の焦点距離ｆ_bの方が、第１
のレンズ部９０の焦点距離ｆ_aよりも短くなる。

【０１７６】以上、本発明を好ましい実施例に基づき説
明したが、本発明はこれらの実施例に限定されるもので
はない。オンチップマイクロレンズは、垂直方向あるい
は水平方向に組み合わされた２つのレンズ部を有するも
のとして説明したが、垂直方向あるいは水平方向に組み
合わされた３つ以上のレンズ部を有していてもよい。

【０１７７】例えば、実施例−１にて説明した円筒状の
下側レンズ部とドーム状の上側レンズを有するオンチッ
プマイクロレンズの上に、実施例−５にて説明したドー
ム状の上側レンズ部を形成することによって、３層のレ
ンズ部から構成されたオンチップマイクロレンズ及びか
かるオンチップマイクロレンズを少なくとも周辺部に有
するオンチップマイクロレンズアレイを作製することが
できる。

【０１７８】更に、例えば、オンチップマイクロレンズ
は、下側レンズ部の上に、２つのレンズ部が水平方向に
組み合わされた上側レンズ部を有していてもよい。

【０１７９】下側レンズ部並びに上側レンズ部、あるい
は第１並びに第２のレンズ部の材質、レンズ形状は例示
であり、適宜変更することができる。また、これらのレ
ンズ部の形成方法の組み合わせを適宜変更することがで
きる。オンチップマイクロレンズアレイの各領域毎に、
オンチップマイクロレンズの大きさを変化させることも
できる。また、各レンズ部の平面射影形状を、例えば円
形や多角形等、適宜選択することができる。下側レンズ
部と上側レンズ部の間に、適切な透明材料層を設けるこ
とも可能である。レンズ部の形状が円筒状の場合、母線
方向にレンズ部が不連続であってもよい。更に、各オン
チップマイクロレンズは受光部分の中心を通る法線上に
なくともよい。

【０１８０】

【発明の効果】本発明のオンチップマイクロレンズは、
例えば横方向及び縦方向における曲率半径を独立して最
適化し得るので、正確に制御され最適化された複数の焦
点距離を有することができる。それ故、固体撮像素子の
受光部分の最大集光効率を達成することができ、受光部
分におけるケラレを効果的に防止することができ、シェ
ーディング現象、スミアといった問題が発生することを
抑制することができる。

【０１８１】本発明のオンチップマイクロレンズアレイ
は、オンチップマイクロレンズアレイの中央部から周辺
部に向かってオンチップマイクロレンズの焦点距離が変
化しているので、周辺部においてもオンチップマイクロ
レンズによって受光部分に確実に集光させることがで
き、固体撮像素子の受光部分におけるケラレを効果的に
防止することができ、シェーディング現象、感度低下と
いった問題が発生することを抑制することができる。

【０１８２】本発明の第１乃至第５の態様にかかるオン
チップマイクロレンズの作製方法により、本発明のオン
チップマイクロレンズあるいはオンチップマイクロレン
ズアレイを容易に且つ正確に制御された状態で作製する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例−１のオンチップマイクロレンズの模式
的な一部平面図である。

【図２】実施例−１のオンチップマイクロレンズの模式
的な一部断面図である。

【図３】実施例−１のオンチップマイクロレンズの作製
工程を説明するための、オンチップマイクロレンズの模
式的な一部断面図である。

【図４】図３に引き続き、実施例−１のオンチップマイ
クロレンズの作製工程を説明するための、オンチップマ
イクロレンズの模式的な一部断面図である。

【図５】実施例−１のオンチップマイクロレンズにおけ
る集光状態を説明するための模式図である。

【図６】実施例−２のオンチップマイクロレンズの模式
的な一部平面図である。

【図７】実施例−２のオンチップマイクロレンズの模式
的な一部断面図である。

【図８】実施例−２のオンチップマイクロレンズの作製
工程を説明するための、オンチップマイクロレンズの模
式的な一部断面図である。

【図９】図８に引き続き、実施例−２のオンチップマイ
クロレンズの作製工程を説明するための、オンチップマ
イクロレンズの模式的な一部断面図である。

【図１０】実施例−３のオンチップマイクロレンズの作
製工程を説明するための、オンチップマイクロレンズの
模式的な一部断面図である。

【図１１】実施例−４のオンチップマイクロレンズの作
製工程を説明するための、オンチップマイクロレンズの
模式的な一部断面図である。

【図１２】実施例−５のオンチップマイクロレンズの模
式的な一部平面図である。

【図１３】実施例−５のオンチップマイクロレンズの模
式的な一部断面図である。

【図１４】実施例−５のオンチップマイクロレンズの作
製工程を説明するための、オンチップマイクロレンズの
模式的な一部断面図である。

【図１５】図１４に引き続き、実施例−５のオンチップ
マイクロレンズの作製工程を説明するための、オンチッ
プマイクロレンズの模式的な一部断面図である。

【図１６】実施例−５のオンチップマイクロレンズにお
ける集光状態を説明するための模式図である。

【図１７】実施例−６のオンチップマイクロレンズの模
式的な一部平面図である。

【図１８】実施例−６のオンチップマイクロレンズの模
式的な一部断面図である。

【図１９】実施例−６のオンチップマイクロレンズの作
製工程を説明するための、オンチップマイクロレンズの
模式的な一部断面図である。

【図２０】図１９に引き続き、実施例−６のオンチップ
マイクロレンズの作製工程を説明するための、オンチッ
プマイクロレンズの模式的な一部断面図である。

【図２１】実施例−７のオンチップマイクロレンズの作
製工程を説明するための、オンチップマイクロレンズの
模式的な一部断面図である。

【図２２】実施例−８のオンチップマイクロレンズの作
製工程を説明するための、オンチップマイクロレンズの
模式的な一部断面図である。

【図２３】実施例−９のオンチップマイクロレンズの模
式的な一部平面図である。

【図２４】実施例−９のオンチップマイクロレンズの模
式的な一部断面図である。

【図２５】実施例−９のオンチップマイクロレンズの作
製工程を説明するための、オンチップマイクロレンズの
模式的な一部断面図である。

【図２６】図２５に引き続き、実施例−９のオンチップ
マイクロレンズの作製工程を説明するための、オンチッ
プマイクロレンズの模式的な一部断面図である。

【図２７】実施例−９のオンチップマイクロレンズにお
ける集光状態を説明するための模式図である。

【図２８】実施例−１０のオンチップマイクロレンズの
作製工程を説明するための、オンチップマイクロレンズ
の模式的な一部断面図である。

【図２９】実施例−１０のオンチップマイクロレンズの
模式的な一部断面図である。

【図３０】実施例−１１のオンチップマイクロレンズの
作製工程を説明するための、オンチップマイクロレンズ
の模式的な一部断面図である。

【図３１】図３１に引き続き、実施例−１１のオンチッ
プマイクロレンズの作製工程を説明するための、オンチ
ップマイクロレンズの模式的な一部断面図である。

【図３２】実施例−１２のオンチップマイクロレンズの
作製工程を説明するための、オンチップマイクロレンズ
の模式的な一部断面図である。

【図３３】従来のオンチップマイクロレンズの作製工程
を説明するための、オンチップマイクロレンズの模式的
な一部断面図である。

【図３４】図３３に示したとは別の、従来のオンチップ
マイクロレンズの作製工程を説明するための、オンチッ
プマイクロレンズの模式的な一部断面図である。

【図３５】従来のオンチップマイクロレンズの問題点を
説明するための模式図である。

【図３６】従来のオンチップマイクロレンズの別の問題
点を説明するための模式図である。

【符号の説明】

１ 固体撮像素子 １０ 受光部分 ２０ 下地材料層 ２２ レンズ材層 ３０，５０，８０ 第１の熱変形樹脂層 ３２，６０ 下側レンズ部 ４０，５２，８２ 第２の熱変形樹脂層 ４２，６２ 上側レンズ部 ３４，４４，６４ 保護膜 ７０Ａ，７０Ｂ，７０Ｃ，７０Ｄ オンチップマイクロ
レンズアレイの領域 ９０ 第１のレンズ部 ９２ 第２のレンズ部

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】垂直方向に組み合わされた２つ以上のレン
   ズ部を有することを特徴とするオンチップマイクロレン
   ズ。
2. 【請求項２】下側レンズ部の形状は円筒状であり、上側
   レンズ部の形状はドーム状であることを特徴とする請求
   項１に記載のオンチップマイクロレンズ。
3. 【請求項３】下側レンズ部及び上側レンズ部の各々の形
   状はドーム状であることを特徴とする請求項１に記載の
   オンチップマイクロレンズ。
4. 【請求項４】水平方向に組み合わされた２つ以上のレン
   ズ部を有することを特徴とするオンチップマイクロレン
   ズ。
5. 【請求項５】複数のオンチップマイクロレンズが配列さ
   れたオンチップマイクロレンズアレイであって、オンチ
   ップマイクロレンズアレイの中央部から周辺部に向かっ
   てオンチップマイクロレンズの焦点距離が変化している
   ことを特徴とするオンチップマイクロレンズアレイ。
6. 【請求項６】少なくともオンチップマイクロレンズアレ
   イの周辺部に配置されたオンチップマイクロレンズは、
   垂直方向に組み合わされた２つ以上のレンズ部を有する
   ことを特徴とする請求項５に記載のオンチップマイクロ
   レンズアレイ。
7. 【請求項７】少なくともオンチップマイクロレンズアレ
   イの周辺部に配置されたオンチップマイクロレンズは、
   水平方向に組み合わされた２つ以上のレンズ部を有する
   ことを特徴とする請求項５に記載のオンチップマイクロ
   レンズアレイ。
8. 【請求項８】（イ）下地材料層上に第１の熱変形樹脂層
   を形成した後、該第１の熱変形樹脂層をパターニング
   し、次いで加熱処理を施して、該第１の熱変形樹脂層か
   ら所定のレンズ形状を有する下側レンズ部を形成する工
   程と、 （ロ）下側レンズ部の上に第２の熱変形樹脂層を形成し
   た後、該第２の熱変形樹脂層をパターニングして下側レ
   ンズ部の所定領域上に第２の熱変形樹脂層を残し、次い
   で加熱処理を施して、かかる第２の熱変形樹脂層から所
   定のレンズ形状を有する上側レンズ部を形成する工程、 から成ることを特徴とする、垂直方向に組み合わされた
   下側及び上側レンズ部を有するオンチップマイクロレン
   ズの作製方法。
9. 【請求項９】前記下側レンズ部の所定のレンズ形状は円
   筒状であり、前記上側レンズ部の所定のレンズ形状はド
   ーム状であることを特徴とする請求項８に記載のオンチ
   ップマイクロレンズの作製方法。
10. 【請求項１０】前記下側レンズ部及び上側レンズ部の所
    定のレンズ形状はドーム状であることを特徴とする請求
    項８に記載のオンチップマイクロレンズの作製方法。
11. 【請求項１１】（イ）レンズ材層上に第１の熱変形樹脂
    層を形成した後、該第１の熱変形樹脂層をパターニング
    し、次いで加熱処理を施して、該第１の熱変形樹脂層を
    所定のレンズ形状にする工程と、 （ロ）レンズ状の第１の熱変形樹脂層の上に第２の熱変
    形樹脂層を形成した後、該第２の熱変形樹脂層をパター
    ニングして第１の熱変形樹脂層の所定領域上に第２の熱
    変形樹脂層を残し、次いで加熱処理を施して、かかる第
    ２の熱変形樹脂層を所定のレンズ形状にする工程と、 （ハ）垂直方向に組み合わされた該第１及び第２の熱変
    形樹脂層をマスクとして、レンズ材層をエッチングする
    工程、 から成ることを特徴とする、レンズ材層から構成され、
    垂直方向に組み合わされた下側及び上側レンズ部を有す
    るオンチップマイクロレンズの作製方法。
12. 【請求項１２】（イ）レンズ材層上に第１の熱変形樹脂
    層を形成した後、該第１の熱変形樹脂層をパターニング
    し、次いで加熱処理を施して、該第１の熱変形樹脂層を
    所定のレンズ形状にする工程と、 （ロ）該第１の熱変形樹脂層をマスクとして、レンズ材
    層をエッチングして、レンズ材層から下側レンズ部を形
    成する工程と、 （ハ）下側レンズ部の上に第２の熱変形樹脂層を形成し
    た後、該第２の熱変形樹脂層をパターニングして下側レ
    ンズ部の所定領域上に第２の熱変形樹脂層を残し、次い
    で加熱処理を施して、かかる第２の熱変形樹脂層を所定
    のレンズ形状にする工程、 から成ることを特徴とする、垂直方向に組み合わされた
    下側及び上側レンズ部を有するオンチップマイクロレン
    ズの作製方法。
13. 【請求項１３】前記（ハ）の工程の後、 （ニ）前記第２の熱変形樹脂層をマスクとして、レンズ
    材層をエッチングして、レンズ材層から上側レンズ部を
    形成する工程、 から更に成ることを特徴とする、請求項１２に記載のオ
    ンチップマイクロレンズの作製方法。
14. 【請求項１４】（イ）下地材料層上に第１の熱変形樹脂
    層を形成した後、該第１の熱変形樹脂層をパターニング
    する工程と、 （ロ）該第１の熱変形樹脂層の上に第２の熱変形樹脂層
    を形成した後、該第２の熱変形樹脂層をパターニングし
    て、第１の熱変形樹脂層に隣接した第２の熱変形樹脂層
    を形成する工程と、 （ハ）該第１及び第２の熱変形樹脂層に加熱処理を施し
    て、該第１の熱変形樹脂層から所定のレンズ形状を有す
    る第１のレンズ部を形成し、且つ該第２の熱変形樹脂層
    から所定のレンズ形状を有する第２のレンズ部を形成す
    る工程、 から成ることを特徴とする、水平方向に組み合わされた
    第１及び第２のレンズ部を有するオンチップマイクロレ
    ンズの作製方法。
15. 【請求項１５】加熱処理時の粘度が異なる材料から構成
    された第１の熱変形樹脂層及び第２の熱変形樹脂層を使
    用することを特徴とする請求項１４に記載のオンチップ
    マイクロレンズの作製方法。
16. 【請求項１６】パターニングされた第１の熱変形樹脂層
    の厚さと、パターニングされた第２の熱変形樹脂層の厚
    さが異なることを特徴とする請求項１４に記載のオンチ
    ップマイクロレンズの作製方法。
17. 【請求項１７】（イ）レンズ材層上に第１の熱変形樹脂
    層を形成した後、該第１の熱変形樹脂層をパターニング
    する工程と、 （ロ）該第１の熱変形樹脂層の上に第２の熱変形樹脂層
    を形成した後、該第２の熱変形樹脂層をパターニングし
    て、第１の熱変形樹脂層に隣接した第２の熱変形樹脂層
    を形成する工程と、 （ハ）該第１及び第２の熱変形樹脂層に加熱処理を施し
    て、該第１の熱変形樹脂層を所定のレンズ形状にし、且
    つ該第２の熱変形樹脂層を所定のレンズ形状にする工程
    と、 （ニ）該第１及び第２の熱変形樹脂層をマスクとして、
    レンズ材層をエッチングする工程、 から成ることを特徴とする、レンズ材層から構成され、
    水平方向に組み合わされた第１及び第２のレンズ部を有
    するオンチップマイクロレンズの作製方法。
18. 【請求項１８】加熱処理時の粘度が異なる材料から構成
    された第１の熱変形樹脂層及び第２の熱変形樹脂層を使
    用することを特徴とする請求項１７に記載のオンチップ
    マイクロレンズの作製方法。
19. 【請求項１９】パターニングされた第１の熱変形樹脂層
    の厚さと、パターニングされた第２の熱変形樹脂層の厚
    さが異なることを特徴とする請求項１７に記載のオンチ
    ップマイクロレンズの作製方法。