JPH11186530A - マイクロレンズの形成方法 - Google Patents
マイクロレンズの形成方法Info
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- JPH11186530A JPH11186530A JP9356575A JP35657597A JPH11186530A JP H11186530 A JPH11186530 A JP H11186530A JP 9356575 A JP9356575 A JP 9356575A JP 35657597 A JP35657597 A JP 35657597A JP H11186530 A JPH11186530 A JP H11186530A
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Classifications
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14683—Processes or apparatus peculiar to the manufacture or treatment of these devices or parts thereof
- H01L27/14685—Process for coatings or optical elements
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 マイクロレンズの集光位置による感度不均一
性を改善することのできる、マイクロレンズの形成方法
の提供が望まれている。 【解決手段】 多数の画素からなる画素面上に、各画素
毎に独立してマイクロレンズを設けるとともに、マイク
ロレンズを、射出瞳補正を行って形成するマイクロレン
ズの形成方法である。まずレジストを画素面上に塗布し
てレジスト層を形成し、次にレジスト層をパターニング
してレジストパターンを射出瞳補正した状態に形成する
とともに、レジストパターン２１ａ、２１ｂ、２１ｃ
を、画素面の中央部では互いに隣り合うレジストパター
ン間の間隔を広くし、画素面の周辺部にいくに連れて、
互いに隣り合うレジストパターン間の間隔を徐々に狭く
して形成し、その後レジストパターンをリフロー処理し
て凸状マイクロレンズを形成するとともに、その曲率半
径を画素面の中央部から周辺にいくに連れて徐々に大き
くする。
性を改善することのできる、マイクロレンズの形成方法
の提供が望まれている。 【解決手段】 多数の画素からなる画素面上に、各画素
毎に独立してマイクロレンズを設けるとともに、マイク
ロレンズを、射出瞳補正を行って形成するマイクロレン
ズの形成方法である。まずレジストを画素面上に塗布し
てレジスト層を形成し、次にレジスト層をパターニング
してレジストパターンを射出瞳補正した状態に形成する
とともに、レジストパターン２１ａ、２１ｂ、２１ｃ
を、画素面の中央部では互いに隣り合うレジストパター
ン間の間隔を広くし、画素面の周辺部にいくに連れて、
互いに隣り合うレジストパターン間の間隔を徐々に狭く
して形成し、その後レジストパターンをリフロー処理し
て凸状マイクロレンズを形成するとともに、その曲率半
径を画素面の中央部から周辺にいくに連れて徐々に大き
くする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、多数の画素からな
る画素面上に、各画素毎に独立してマイクロレンズを形
成する方法に関する。
る画素面上に、各画素毎に独立してマイクロレンズを形
成する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種のマイクロレンズを備えた
ものとして、固体撮像素子やエリアセンサ、リニアセン
サ等のイメージセンサ、液晶表示素子などが知られてい
る。中でも固体撮像素子は、その集光効率を高めて感度
向上を図るべく、近年ではマイクロレンズを設けるのが
普通になってきている。
ものとして、固体撮像素子やエリアセンサ、リニアセン
サ等のイメージセンサ、液晶表示素子などが知られてい
る。中でも固体撮像素子は、その集光効率を高めて感度
向上を図るべく、近年ではマイクロレンズを設けるのが
普通になってきている。
【０００３】ところで、このような固体撮像素子におい
ては、これへの入射光が、チップ中央部、すなわち多数
の画素からなる画素面の中央部では画面に対して垂直と
なり、周辺側にいくに連れて垂直から角度をもった斜め
光へと変化する。図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、各光
学系における固体撮像素子への結像モデルを示す図であ
り、図５（ａ）に示すテレセントリック光学系の場合を
除き、図５（ｂ）に示す射出瞳がマイナスである光学系
の場合、あるいは図５（ｃ）に示す射出瞳がプラスであ
る光学系の場合では、固体撮像素子の画素面上への光の
入射角は、その画素面の位置によって変わってくる。
ては、これへの入射光が、チップ中央部、すなわち多数
の画素からなる画素面の中央部では画面に対して垂直と
なり、周辺側にいくに連れて垂直から角度をもった斜め
光へと変化する。図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、各光
学系における固体撮像素子への結像モデルを示す図であ
り、図５（ａ）に示すテレセントリック光学系の場合を
除き、図５（ｂ）に示す射出瞳がマイナスである光学系
の場合、あるいは図５（ｃ）に示す射出瞳がプラスであ
る光学系の場合では、固体撮像素子の画素面上への光の
入射角は、その画素面の位置によって変わってくる。
【０００４】したがって、近年の固体撮像素子では、各
単位画素における受光センサ部上にマイクロレンズを形
成する場合、画素面全域での感度の均一化を図るため、
画素面の周辺側にいくに連れてマイクロレンズの中心を
受光センサ部の中心からずらすことにより、斜めの入射
光も受光センサ部に確実に入射するように工夫されてい
る。なお、このようにマイクロレンズの中心と受光セン
サ部の中心とをずらし、斜め入射光を確実に受光センサ
部に入射させることを、本明細書では射出瞳補正と称す
る。
単位画素における受光センサ部上にマイクロレンズを形
成する場合、画素面全域での感度の均一化を図るため、
画素面の周辺側にいくに連れてマイクロレンズの中心を
受光センサ部の中心からずらすことにより、斜めの入射
光も受光センサ部に確実に入射するように工夫されてい
る。なお、このようにマイクロレンズの中心と受光セン
サ部の中心とをずらし、斜め入射光を確実に受光センサ
部に入射させることを、本明細書では射出瞳補正と称す
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図５（ｂ）
に示したような射出瞳マイナス光学系では、前記射出瞳
補正を行った従来の固体撮像素子のマイクロレンズでの
集光が図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示す通りとなる。
ここで、図６（ａ）は、固体撮像素子の画素面を示す側
面図である図７の、画素面１の中央部Ａでのマイクロレ
ンズ集光状態を示し、同様に図６（ｂ）は図７における
中央部Ａより周辺部側のＢでのマイクロレンズ集光状態
を示し、図６（ｃ）は図７における周辺部Ｃでのマイク
ロレンズ集光状態を示している。なお、図６（ａ）、
（ｂ）、（ｃ）中において符号２は受光センサ部、３は
マイクロレンズ、４は遮光膜であり、固体撮像素子の画
素面上に入射した光は、これらの図に示すようにマイク
ロレンズ３で集光されてこれの下方に位置する受光セン
サ部２に入射するようになっている。
に示したような射出瞳マイナス光学系では、前記射出瞳
補正を行った従来の固体撮像素子のマイクロレンズでの
集光が図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示す通りとなる。
ここで、図６（ａ）は、固体撮像素子の画素面を示す側
面図である図７の、画素面１の中央部Ａでのマイクロレ
ンズ集光状態を示し、同様に図６（ｂ）は図７における
中央部Ａより周辺部側のＢでのマイクロレンズ集光状態
を示し、図６（ｃ）は図７における周辺部Ｃでのマイク
ロレンズ集光状態を示している。なお、図６（ａ）、
（ｂ）、（ｃ）中において符号２は受光センサ部、３は
マイクロレンズ、４は遮光膜であり、固体撮像素子の画
素面上に入射した光は、これらの図に示すようにマイク
ロレンズ３で集光されてこれの下方に位置する受光セン
サ部２に入射するようになっている。
【０００６】図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すよう
に、画素面１上に形成されたマイクロレンズ３はいずれ
も同じ曲率であり、したがって同一の曲率半径Ｒを有し
ているものの、斜め光に対する集光効率をよくするた
め、画素面中心から周辺にいくに連れてマイクロレンズ
３の中心が受光センサ部２の中心より画素面中心にずれ
るように射出瞳補正されている。（ＬA ＝０＜ＬB ＜Ｌ
C ；ただし、ＬA 、ＬB 、ＬC はマイクロレンズ３の中
心と受光センサ部２の中心との距離）。
に、画素面１上に形成されたマイクロレンズ３はいずれ
も同じ曲率であり、したがって同一の曲率半径Ｒを有し
ているものの、斜め光に対する集光効率をよくするた
め、画素面中心から周辺にいくに連れてマイクロレンズ
３の中心が受光センサ部２の中心より画素面中心にずれ
るように射出瞳補正されている。（ＬA ＝０＜ＬB ＜Ｌ
C ；ただし、ＬA 、ＬB 、ＬC はマイクロレンズ３の中
心と受光センサ部２の中心との距離）。
【０００７】したがって、該マイクロレンズ３で受ける
入射光の光束の量は、図８に示すように像面照度におけ
る「ＣＯＳＩＮ４乗則」にしたがい、画素面１の中央部
Ａから周辺部Ｃにいくに連れ、ＷA 、ＷB 、ＷC の順に
小さくなる。なお、「ＣＯＳＩＮ４乗則」は、図８から
以下のように示される。 Ｅ＝Ｅ0 ×ＣＯＳ4 ω ただし、Ｅ ：光軸外の放射照度〔１ｍ／ｍ2 〕 Ｅ0 ：光軸上の放射照度〔１ｍ／ｍ2 〕 ω ：被写体の主光線が光軸となす角
入射光の光束の量は、図８に示すように像面照度におけ
る「ＣＯＳＩＮ４乗則」にしたがい、画素面１の中央部
Ａから周辺部Ｃにいくに連れ、ＷA 、ＷB 、ＷC の順に
小さくなる。なお、「ＣＯＳＩＮ４乗則」は、図８から
以下のように示される。 Ｅ＝Ｅ0 ×ＣＯＳ4 ω ただし、Ｅ ：光軸外の放射照度〔１ｍ／ｍ2 〕 Ｅ0 ：光軸上の放射照度〔１ｍ／ｍ2 〕 ω ：被写体の主光線が光軸となす角
【０００８】このように射出瞳補正のみでは、画素面１
の中央部Ａから周辺部Ｃにいくに連れて入射光の光束の
量が少なくなるので、画素面１内で均一な放射強度をも
つ平面物体を撮像したとき、得られる表示画面は図９に
示すように中央部で明るく周辺側にいくに連れて徐々に
暗くなり、感度シェーディング（不具合）が発生して実
物とは異なってしまうのである。
の中央部Ａから周辺部Ｃにいくに連れて入射光の光束の
量が少なくなるので、画素面１内で均一な放射強度をも
つ平面物体を撮像したとき、得られる表示画面は図９に
示すように中央部で明るく周辺側にいくに連れて徐々に
暗くなり、感度シェーディング（不具合）が発生して実
物とは異なってしまうのである。
【０００９】本発明は前記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、マイクロレンズの集光位
置による感度不均一性を改善することのできる、マイク
ロレンズの形成方法を提供することにある。
で、その目的とするところは、マイクロレンズの集光位
置による感度不均一性を改善することのできる、マイク
ロレンズの形成方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明のマイクロレンズ
の形成方法では、多数の画素からなる画素面上に、各画
素毎に独立してマイクロレンズを設けるとともに、該マ
イクロレンズを、前記画素面の中心部では該マイクロレ
ンズ中心とこれに対応する単一画素の中心とを一致さ
せ、画素面の周辺部にいくに連れて、漸次マイクロレン
ズ中心と画素中心とをずらす射出瞳補正を行って形成す
るに際し、まず、マイクロレンズ材料であるレジストを
前記画素面上に塗布してレジスト層を形成し、次に、前
記レジスト層をパターニングして各画素毎にそれぞれ独
立したレジストパターンを射出瞳補正した状態に形成す
るとともに、該レジストパターンを、前記画素面の中央
部では互いに隣り合うレジストパターン間の間隔を広く
し、画素面の周辺部にいくに連れて、互いに隣り合うレ
ジストパターン間の間隔を徐々に狭くして形成し、その
後、前記レジストパターンをリフロー処理して上に凸の
凸状マイクロレンズを形成するとともに、該凸状マイク
ロレンズの曲率半径を前記画素面の中央部から周辺にい
くに連れて徐々に大きくすることを前記課題の解決手段
とした。
の形成方法では、多数の画素からなる画素面上に、各画
素毎に独立してマイクロレンズを設けるとともに、該マ
イクロレンズを、前記画素面の中心部では該マイクロレ
ンズ中心とこれに対応する単一画素の中心とを一致さ
せ、画素面の周辺部にいくに連れて、漸次マイクロレン
ズ中心と画素中心とをずらす射出瞳補正を行って形成す
るに際し、まず、マイクロレンズ材料であるレジストを
前記画素面上に塗布してレジスト層を形成し、次に、前
記レジスト層をパターニングして各画素毎にそれぞれ独
立したレジストパターンを射出瞳補正した状態に形成す
るとともに、該レジストパターンを、前記画素面の中央
部では互いに隣り合うレジストパターン間の間隔を広く
し、画素面の周辺部にいくに連れて、互いに隣り合うレ
ジストパターン間の間隔を徐々に狭くして形成し、その
後、前記レジストパターンをリフロー処理して上に凸の
凸状マイクロレンズを形成するとともに、該凸状マイク
ロレンズの曲率半径を前記画素面の中央部から周辺にい
くに連れて徐々に大きくすることを前記課題の解決手段
とした。
【００１１】この形成方法によれば、射出瞳補正を行う
だけでなく、その曲率半径を画素面の中央部から周辺に
いくに連れて徐々に大きくしてマイクロレンズを形成す
るので、得られるマイクロレンズはその集光位置による
感度不均一性が改善されたものとなる。
だけでなく、その曲率半径を画素面の中央部から周辺に
いくに連れて徐々に大きくしてマイクロレンズを形成す
るので、得られるマイクロレンズはその集光位置による
感度不均一性が改善されたものとなる。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明は、多数の画素からなる画
素面上に、各画素毎に独立してマイクロレンズを形成す
る方法であり、詳しくは、射出瞳補正を行うとともに、
画素面の中央部から周辺側にいくに連れて曲率半径を徐
々に大きくしてマイクロレンズを形成する方法である。
素面上に、各画素毎に独立してマイクロレンズを形成す
る方法であり、詳しくは、射出瞳補正を行うとともに、
画素面の中央部から周辺側にいくに連れて曲率半径を徐
々に大きくしてマイクロレンズを形成する方法である。
【００１３】このようにして形成されるマイクロレンズ
としては、種々のものに適用可能であり、具体的には固
体撮像素子やエリアセンサ、リニアセンサ等のイメージ
センサ、さらには液晶表示素子などにも用いられる。な
お、液晶表示素子としては、点光源から発せられる光を
各画素がマイクロレンズで集め、映し出すタイプのもの
はもちろん、バックライト付きのものにも適用すること
ができる。
としては、種々のものに適用可能であり、具体的には固
体撮像素子やエリアセンサ、リニアセンサ等のイメージ
センサ、さらには液晶表示素子などにも用いられる。な
お、液晶表示素子としては、点光源から発せられる光を
各画素がマイクロレンズで集め、映し出すタイプのもの
はもちろん、バックライト付きのものにも適用すること
ができる。
【００１４】以下、本発明のマイクロレンズの形成方法
を、固体撮像素子のマイクロレンズの形成に適用した例
を基に詳しく説明するが、これに先立ち、本発明方法が
適用される固体撮像素子の概略構成について説明する。
図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明が適用された固
体撮像素子の一例を示す図であり、（ａ）は固体撮像素
子の平面図、（ｂ）は図４（ａ）中ｂで示す位置におけ
る単位画素部の、水平方向（Ｈ方向）での側断面図、
（ｃ）は図４（ａ）中ｃで示す位置における単位画素部
の、垂直方向（Ｖ方向）での側断面図である。
を、固体撮像素子のマイクロレンズの形成に適用した例
を基に詳しく説明するが、これに先立ち、本発明方法が
適用される固体撮像素子の概略構成について説明する。
図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明が適用された固
体撮像素子の一例を示す図であり、（ａ）は固体撮像素
子の平面図、（ｂ）は図４（ａ）中ｂで示す位置におけ
る単位画素部の、水平方向（Ｈ方向）での側断面図、
（ｃ）は図４（ａ）中ｃで示す位置における単位画素部
の、垂直方向（Ｖ方向）での側断面図である。
【００１５】図４（ｂ）、（ｃ）において符号１０は固
体撮像素子、１１はシリコン基板である。シリコン基板
１１には、その表層部に光電変換をなす受光センサ部１
２が形成されており、その一方の側には読み出しゲート
（図示略）を介して垂直転送部１３（図４（ｂ）参照）
が、また他方の側にはチャネルストップ（図示略）を介
して別の垂直転送部１３が形成されている。なお、受光
センサ部１２が一つ形成されることにより、基本的にこ
の箇所にて独立した単一の画素が構成されるようになっ
ている。シリコン基板１１の表面部にはＳｉＯ2 からな
る絶縁膜１４が形成されており、この絶縁膜１４の上に
は第１ポリシリコンからなる第１転送電極１５と第２ポ
リシリコンからなる第２転送電極１６（図４（ｃ）参
照）とが一部重なり合う状態で形成されている。
体撮像素子、１１はシリコン基板である。シリコン基板
１１には、その表層部に光電変換をなす受光センサ部１
２が形成されており、その一方の側には読み出しゲート
（図示略）を介して垂直転送部１３（図４（ｂ）参照）
が、また他方の側にはチャネルストップ（図示略）を介
して別の垂直転送部１３が形成されている。なお、受光
センサ部１２が一つ形成されることにより、基本的にこ
の箇所にて独立した単一の画素が構成されるようになっ
ている。シリコン基板１１の表面部にはＳｉＯ2 からな
る絶縁膜１４が形成されており、この絶縁膜１４の上に
は第１ポリシリコンからなる第１転送電極１５と第２ポ
リシリコンからなる第２転送電極１６（図４（ｃ）参
照）とが一部重なり合う状態で形成されている。
【００１６】これら第１転送電極１５、第２転送電極１
６上にはこれらを覆って絶縁膜（図示略）が形成されて
おり、該絶縁膜上には前記受光センサ部１２の直上部の
一部を開口した状態に遮光膜１７が形成されている。遮
光膜１７の上にはこれを覆って保護膜１８が形成され、
さらにその上にはカラーフィルタ層１９を介してマイク
ロレンズ２０が形成されている。ここで、このマイクロ
レンズ２０は、本発明の方法によって形成されたものと
なっているのである。
６上にはこれらを覆って絶縁膜（図示略）が形成されて
おり、該絶縁膜上には前記受光センサ部１２の直上部の
一部を開口した状態に遮光膜１７が形成されている。遮
光膜１７の上にはこれを覆って保護膜１８が形成され、
さらにその上にはカラーフィルタ層１９を介してマイク
ロレンズ２０が形成されている。ここで、このマイクロ
レンズ２０は、本発明の方法によって形成されたものと
なっているのである。
【００１７】このマイクロレンズ２０を形成するには、
まず図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、図４
（ｂ）、（ｃ）においてカラーフィルタ層１９までを形
成したもののカラーフィルタ層１９上に、すなわち各受
光センサ部１２毎に単一画素が形成されてなる画素面上
に、マイクロレンズ材料であるレジストを塗布してレジ
スト層を形成し、さらに、このレジスト層をパターニン
グして各画素毎にそれぞれ独立した矩形状のレジストパ
ターン２１ａ、２１ｂ、２１ｃを形成する。ここで、図
１（ａ）は前記図７に示した、画素面１の中央部Ａに形
成したレジストパターン２１ａを示し、図１（ｂ）は図
７における中央部Ａより周辺部側のＢに形成したレジス
トパターン２１ｂを示し、図６（ｃ）は図７における周
辺部Ｃに形成したレジストパターン２１ｃを示してい
る。
まず図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、図４
（ｂ）、（ｃ）においてカラーフィルタ層１９までを形
成したもののカラーフィルタ層１９上に、すなわち各受
光センサ部１２毎に単一画素が形成されてなる画素面上
に、マイクロレンズ材料であるレジストを塗布してレジ
スト層を形成し、さらに、このレジスト層をパターニン
グして各画素毎にそれぞれ独立した矩形状のレジストパ
ターン２１ａ、２１ｂ、２１ｃを形成する。ここで、図
１（ａ）は前記図７に示した、画素面１の中央部Ａに形
成したレジストパターン２１ａを示し、図１（ｂ）は図
７における中央部Ａより周辺部側のＢに形成したレジス
トパターン２１ｂを示し、図６（ｃ）は図７における周
辺部Ｃに形成したレジストパターン２１ｃを示してい
る。
【００１８】このようなレジストパターン２１ａ、２１
ｂ、２１ｃの形成に際しては、従来と同様にこれらレジ
ストパターン２１ａ、２１ｂ、２１ｃを射出瞳補正する
とともに、該レジストパターン２１ａ、２１ｂ、２１ｃ
を、図７に示した画素面１の中央部Ａでは図１（ａ）に
示すように互いに隣り合うレジストパターン２１ａ、２
１ａ間の間隔ＧA を広くし、以下、画素面の周辺部にい
くに連れて、互いに隣り合うレジストパターン間の間隔
を徐々に狭くして形成する。
ｂ、２１ｃの形成に際しては、従来と同様にこれらレジ
ストパターン２１ａ、２１ｂ、２１ｃを射出瞳補正する
とともに、該レジストパターン２１ａ、２１ｂ、２１ｃ
を、図７に示した画素面１の中央部Ａでは図１（ａ）に
示すように互いに隣り合うレジストパターン２１ａ、２
１ａ間の間隔ＧA を広くし、以下、画素面の周辺部にい
くに連れて、互いに隣り合うレジストパターン間の間隔
を徐々に狭くして形成する。
【００１９】すなわち、図７に示した画素面１のＢで
は、図１（ｂ）に示すようにレジストパターン２１ｂ、
２１ｂ間の間隔ＧB を前記ＧA より狭くし、さらに図７
に示した画素面１の周辺部Ｃでは、図１（ｃ）に示すよ
うにレジストパターン２１ｃ、２１ｃ間の間隔ＧC を前
記ＧB より狭くする。このようにして画素面１の中央部
から周辺側にいくに連れてレジストパターン間の間隔を
徐々に狭くしていくと、レジストパターン自体は中央部
から周辺側にいくに連れてその体積が徐々に増加してい
く。
は、図１（ｂ）に示すようにレジストパターン２１ｂ、
２１ｂ間の間隔ＧB を前記ＧA より狭くし、さらに図７
に示した画素面１の周辺部Ｃでは、図１（ｃ）に示すよ
うにレジストパターン２１ｃ、２１ｃ間の間隔ＧC を前
記ＧB より狭くする。このようにして画素面１の中央部
から周辺側にいくに連れてレジストパターン間の間隔を
徐々に狭くしていくと、レジストパターン自体は中央部
から周辺側にいくに連れてその体積が徐々に増加してい
く。
【００２０】なお、これらレジストパターン２１ａ、２
１ｂ、２１ｃについては、従来と同様に射出瞳補正を行
うべく、画素面１の中央部から周辺部にいくに連れて、
各レジストパターンの中心とこれの直下に位置する受光
センサ部１２の中心とを徐々にずらして形成する。した
がって、レジストパターン形成に用いる露光用のマスク
については、射出瞳補正がなされると同時に、レジスト
パターン間の距離が徐々に狭くなるように予め設計され
作製されている。
１ｂ、２１ｃについては、従来と同様に射出瞳補正を行
うべく、画素面１の中央部から周辺部にいくに連れて、
各レジストパターンの中心とこれの直下に位置する受光
センサ部１２の中心とを徐々にずらして形成する。した
がって、レジストパターン形成に用いる露光用のマスク
については、射出瞳補正がなされると同時に、レジスト
パターン間の距離が徐々に狭くなるように予め設計され
作製されている。
【００２１】また、レジストパターン間の距離が徐々に
狭くなる度合いについては、後述するように該レジスト
パターン間の距離の差により形成されるレジストパター
ンの体積に差が生じ、これによって得られるマイクロレ
ンズの曲率半径に差が生じ、このため各マイクロレンズ
に入射する斜め光の光束の量が画素面１の中央部と周辺
部とで同じになるように調整される。
狭くなる度合いについては、後述するように該レジスト
パターン間の距離の差により形成されるレジストパター
ンの体積に差が生じ、これによって得られるマイクロレ
ンズの曲率半径に差が生じ、このため各マイクロレンズ
に入射する斜め光の光束の量が画素面１の中央部と周辺
部とで同じになるように調整される。
【００２２】このようにしてレジストパターン２１ａ、
２１ｂ、２１ｃを形成したら、これらレジストパターン
２１ａ、２１ｂ、２１ｃをリフローベーク処理し、図２
（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように上に凸の凸状マイ
クロレンズ２０ａ、２０ｂ、２０ｃを形成する。形成さ
れたマイクロレンズ２０ａ、２０ｂ、２０ｃは、射出瞳
補正されて形成されているのはもちろん、レジストパタ
ーン自体が中央部から周辺側にいくに連れてその体積が
増加していることにより、その曲率半径も画素面１の中
央部から周辺部にいくに連れて徐々に大きくなってい
る。
２１ｂ、２１ｃを形成したら、これらレジストパターン
２１ａ、２１ｂ、２１ｃをリフローベーク処理し、図２
（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように上に凸の凸状マイ
クロレンズ２０ａ、２０ｂ、２０ｃを形成する。形成さ
れたマイクロレンズ２０ａ、２０ｂ、２０ｃは、射出瞳
補正されて形成されているのはもちろん、レジストパタ
ーン自体が中央部から周辺側にいくに連れてその体積が
増加していることにより、その曲率半径も画素面１の中
央部から周辺部にいくに連れて徐々に大きくなってい
る。
【００２３】すなわち、このように本発明によって得ら
れたマイクロレンズ２０ａ、２０ｂ、２０ｃは、図３
（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、斜め光に対する
集光効率をよくするため、画素面中心から周辺にいくに
連れてマイクロレンズの中心が受光センサ部１２の中心
より画素面中心にずれて射出瞳補正されている（ＬA ＝
０＜ＬB ＜ＬC ；ただし、ＬA 、ＬB 、ＬC はマイクロ
レンズの中心と受光センサ部１２の中心との距離）だけ
でなく、その曲率半径がｒA 、ｒB 、ｒC の順に徐々に
大きくなっているのである（ｒA ＜ｒB ＜ｒC ）。した
がって、これらマイクロレンズ２０ａ、２０ｂ、２０ｃ
で受ける入射光の光束の量は、図３（ａ）、（ｂ）、
（ｃ）に示したように同じＷに統一され、これにより各
画素の受光センサ部１２で取り込む光が同じになり、よ
って放射強度が均一なものについては均一に表示（絵出
し）することができるようになる。
れたマイクロレンズ２０ａ、２０ｂ、２０ｃは、図３
（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、斜め光に対する
集光効率をよくするため、画素面中心から周辺にいくに
連れてマイクロレンズの中心が受光センサ部１２の中心
より画素面中心にずれて射出瞳補正されている（ＬA ＝
０＜ＬB ＜ＬC ；ただし、ＬA 、ＬB 、ＬC はマイクロ
レンズの中心と受光センサ部１２の中心との距離）だけ
でなく、その曲率半径がｒA 、ｒB 、ｒC の順に徐々に
大きくなっているのである（ｒA ＜ｒB ＜ｒC ）。した
がって、これらマイクロレンズ２０ａ、２０ｂ、２０ｃ
で受ける入射光の光束の量は、図３（ａ）、（ｂ）、
（ｃ）に示したように同じＷに統一され、これにより各
画素の受光センサ部１２で取り込む光が同じになり、よ
って放射強度が均一なものについては均一に表示（絵出
し）することができるようになる。
【００２４】よって、本発明のマイクロレンズの形成方
法にあっては、射出瞳補正を行うだけでなく、その曲率
半径ｒA 、ｒB 、ｒC を画素面の中央部から周辺にいく
に連れて徐々に大きくなるようにマイクロレンズ２０
ａ、２０ｂ、２０ｃを形成するので、その集光位置によ
る感度不均一性を改善し、したがって画素面の中央部と
周辺部とで画質に差のない表示が可能となるようにマイ
クロレンズを形成することができる。また、このように
して得られた固体撮像素子にあっては、従来の構成から
なるマイクロレンズを用いた固体撮像素子では射出瞳距
離プラスまたはマイナスの場合に、撮像エリア（画素
面）中心から周辺側にいくに連れて集光ポイントが受光
面からその上側に移動する現象があったが、これを抑制
することもできる。
法にあっては、射出瞳補正を行うだけでなく、その曲率
半径ｒA 、ｒB 、ｒC を画素面の中央部から周辺にいく
に連れて徐々に大きくなるようにマイクロレンズ２０
ａ、２０ｂ、２０ｃを形成するので、その集光位置によ
る感度不均一性を改善し、したがって画素面の中央部と
周辺部とで画質に差のない表示が可能となるようにマイ
クロレンズを形成することができる。また、このように
して得られた固体撮像素子にあっては、従来の構成から
なるマイクロレンズを用いた固体撮像素子では射出瞳距
離プラスまたはマイナスの場合に、撮像エリア（画素
面）中心から周辺側にいくに連れて集光ポイントが受光
面からその上側に移動する現象があったが、これを抑制
することもできる。
【００２５】なお、本発明はこのような固体撮像素子の
マイクロレンズの形成に限定されることなく、前述した
ようにエリアセンサ、リニアセンサ等のイメージセンサ
や、液晶表示素子にも適用される。例えば液晶表示素子
に適用すれば、画像を映し出す液晶表示素子の光源から
遠くなるほどマイクロレンズを大きくし、光源から発せ
られる光を各画素毎にマイクロレンズで集めることによ
り、画面を同一輝度にすることができる。
マイクロレンズの形成に限定されることなく、前述した
ようにエリアセンサ、リニアセンサ等のイメージセンサ
や、液晶表示素子にも適用される。例えば液晶表示素子
に適用すれば、画像を映し出す液晶表示素子の光源から
遠くなるほどマイクロレンズを大きくし、光源から発せ
られる光を各画素毎にマイクロレンズで集めることによ
り、画面を同一輝度にすることができる。
【００２６】
【発明の効果】以上説明したように本発明のマイクロレ
ンズの形成方法は、射出瞳補正を行うだけでなく、その
曲率半径を画素面の中央部から周辺にいくに連れて徐々
に大きくしてマイクロレンズを形成する方法であるか
ら、得られるマイクロレンズについて、その集光位置に
よる感度不均一性を改善することができる。したがっ
て、本発明を例えば固体撮像素子の製造に適用した場合
に、ＣＯＳＩＮＥ４乗則に伴う像面照度不均一性を改善
することができ、さらに、射出瞳距離がプラスまたはマ
イナスの光学系である場合に、固体撮像素子の撮像エリ
ア中心から周辺にかけてマイクロレンズの集光ポイント
が変化することによる、感度不均一性を改善することが
できる。
ンズの形成方法は、射出瞳補正を行うだけでなく、その
曲率半径を画素面の中央部から周辺にいくに連れて徐々
に大きくしてマイクロレンズを形成する方法であるか
ら、得られるマイクロレンズについて、その集光位置に
よる感度不均一性を改善することができる。したがっ
て、本発明を例えば固体撮像素子の製造に適用した場合
に、ＣＯＳＩＮＥ４乗則に伴う像面照度不均一性を改善
することができ、さらに、射出瞳距離がプラスまたはマ
イナスの光学系である場合に、固体撮像素子の撮像エリ
ア中心から周辺にかけてマイクロレンズの集光ポイント
が変化することによる、感度不均一性を改善することが
できる。
【図１】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明を固体撮像
素子のマイクロレンズの形成に適用した場合の例を説明
するための図であり、レジストパターンを形成した状態
を表す要部側面図である。
素子のマイクロレンズの形成に適用した場合の例を説明
するための図であり、レジストパターンを形成した状態
を表す要部側面図である。
【図２】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明を固体撮像
素子のマイクロレンズの形成に適用した場合の例を説明
するための図であり、図１に続いてマイクロレンズを形
成した状態を表す要部側面図である。
素子のマイクロレンズの形成に適用した場合の例を説明
するための図であり、図１に続いてマイクロレンズを形
成した状態を表す要部側面図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明を固体撮像
素子のマイクロレンズの形成に適用した場合の例を説明
するための図であり、形成されたマイクロレンズの状態
を説明するための要部側面図である。
素子のマイクロレンズの形成に適用した場合の例を説明
するための図であり、形成されたマイクロレンズの状態
を説明するための要部側面図である。
【図４】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明が適用され
た固体撮像素子の一例を示す図であり、（ａ）は固体撮
像素子の平面図、（ｂ）は（ａ）中ｂで示す位置におけ
る単位画素部の、水平方向（Ｈ方向）での側断面図、
（ｃ）は（ａ）中ｃで示す位置における単位画素部の、
垂直方向（Ｖ方向）での側断面図である。
た固体撮像素子の一例を示す図であり、（ａ）は固体撮
像素子の平面図、（ｂ）は（ａ）中ｂで示す位置におけ
る単位画素部の、水平方向（Ｈ方向）での側断面図、
（ｃ）は（ａ）中ｃで示す位置における単位画素部の、
垂直方向（Ｖ方向）での側断面図である。
【図５】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、各光学系における
固体撮像素子への結像モデルを示す図であり、（ａ）は
テレセントリック光学系の場合を示す図、（ｂ）は射出
瞳がマイナスである光学系の場合を示す図、（ｃ）は射
出瞳がプラスである光学系の場合を示す図である。
固体撮像素子への結像モデルを示す図であり、（ａ）は
テレセントリック光学系の場合を示す図、（ｂ）は射出
瞳がマイナスである光学系の場合を示す図、（ｃ）は射
出瞳がプラスである光学系の場合を示す図である。
【図６】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、従来の固体撮像素
子におけるマイクロレンズの形成方法を説明するための
図であり、形成されたマイクロレンズの状態を説明する
ための要部側面図である。
子におけるマイクロレンズの形成方法を説明するための
図であり、形成されたマイクロレンズの状態を説明する
ための要部側面図である。
【図７】固体撮像素子の画素面を示す側面図である。
【図８】ＣＯＳＩＮ４乗則の説明図である。
【図９】感度シューディングが発生した表示画面の様子
を模式的に示す図である。
を模式的に示す図である。
２０ａ，２０ｂ，２０ｃ…マイクロレンズ、２１ａ，２
１ｂ，２１ｃ…レジストパターン
１ｂ，２１ｃ…レジストパターン
Claims (4)
- 【請求項１】 多数の画素からなる画素面上に、各画素
毎に独立してマイクロレンズを設けるとともに、該マイ
クロレンズを、前記画素面の中心部では該マイクロレン
ズ中心とこれに対応する単一画素の中心とを一致させ、
画素面の周辺部にいくに連れて、漸次マイクロレンズ中
心と画素中心とをずらす射出瞳補正を行って形成するマ
イクロレンズの形成方法であって、 マイクロレンズ材料であるレジストを前記画素面上に塗
布してレジスト層を形成する工程と、 前記レジスト層をパターニングして各画素毎にそれぞれ
独立したレジストパターンを射出瞳補正した状態に形成
するとともに、該レジストパターンを、前記画素面の中
央部では互いに隣り合うレジストパターン間の間隔を広
くし、画素面の周辺部にいくに連れて、互いに隣り合う
レジストパターン間の間隔を徐々に狭くして形成する工
程と、 前記レジストパターンをリフロー処理して上に凸の凸状
マイクロレンズを形成するとともに、該凸状マイクロレ
ンズの曲率半径を前記画素面の中央部から周辺にいくに
連れて徐々に大きくする工程と、を備えてなることを特
徴とするマイクロレンズの形成方法。 - 【請求項２】 前記マイクロレンズが固体撮像素子の画
素面上に設けられることを特徴とする請求項１記載のマ
イクロレンズの形成方法。 - 【請求項３】 前記マイクロレンズがイメージセンサの
画素面上に設けられることを特徴とする請求項１記載の
マイクロレンズの形成方法。 - 【請求項４】 前記マイクロレンズが液晶表示素子の画
素面上に設けられることを特徴とする請求項１記載のマ
イクロレンズの形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35657597A JP3677977B2 (ja) | 1997-12-25 | 1997-12-25 | マイクロレンズの形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35657597A JP3677977B2 (ja) | 1997-12-25 | 1997-12-25 | マイクロレンズの形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11186530A true JPH11186530A (ja) | 1999-07-09 |
| JP3677977B2 JP3677977B2 (ja) | 2005-08-03 |
Family
ID=18449715
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35657597A Expired - Fee Related JP3677977B2 (ja) | 1997-12-25 | 1997-12-25 | マイクロレンズの形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3677977B2 (ja) |
Cited By (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005327921A (ja) * | 2004-05-14 | 2005-11-24 | Sony Corp | 固体撮像装置 |
| JP2006012910A (ja) * | 2004-06-22 | 2006-01-12 | Sony Corp | 固体撮像装置 |
| JP2006114592A (ja) * | 2004-10-13 | 2006-04-27 | Sony Corp | 固体撮像素子 |
| JP2007157743A (ja) * | 2005-11-30 | 2007-06-21 | Fujifilm Corp | 固体撮像素子及び固体撮像素子の製造方法 |
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| US7289251B2 (en) | 2001-07-25 | 2007-10-30 | Hynix Semiconductor Inc. | Image sensor |
| WO2008032502A1 (fr) | 2006-09-11 | 2008-03-20 | Sony Corporation | Système d'imagerie solide |
| US7403228B2 (en) | 1999-06-02 | 2008-07-22 | Sharp Kabushiki Kaisha | Solid-state camera device and method of manufacturing the same, and method of making mask for manufacturing the device |
| US7476562B2 (en) * | 2003-10-09 | 2009-01-13 | Aptina Imaging Corporation | Gapless microlens array and method of fabrication |
| US7476566B2 (en) | 2002-06-19 | 2009-01-13 | Foster-Miller, Inc. | Electronic and optoelectronic component packaging technique |
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| US7663084B2 (en) | 2005-06-17 | 2010-02-16 | Panasonic Corporation | Solid-state imager and solid-state imaging apparatus having a modulated effective refractive index distribution and manufacturing method thereof |
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| JP5022601B2 (ja) * | 2003-12-18 | 2012-09-12 | パナソニック株式会社 | 固体撮像装置 |
| US8795559B2 (en) | 2003-10-09 | 2014-08-05 | Micron Technology, Inc. | Method for forming imagers |
| JP2017011091A (ja) * | 2015-06-22 | 2017-01-12 | 凸版印刷株式会社 | 固体撮像素子および電子機器 |
| WO2020189103A1 (ja) * | 2019-03-19 | 2020-09-24 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | センサチップ及び電子機器 |
-
1997
- 1997-12-25 JP JP35657597A patent/JP3677977B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (29)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US11601624B2 (en) | 2010-02-25 | 2023-03-07 | Nikon Corporation | Backside illumination image sensor and image-capturing device |
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| JPH06112454A (ja) | マイクロレンズの製造方法および半導体装置の製造方法 |
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