WO2007132584A1

WO2007132584A1 - マイクロレンズの製造方法

Info

Publication number: WO2007132584A1
Application number: PCT/JP2007/054275
Authority: WO
Inventors: Takayuki Kawasaki
Original assignee: Sharp Kabushiki Kaisha
Priority date: 2006-05-12
Filing date: 2007-03-06
Publication date: 2007-11-22
Also published as: JP2007305867A; TW200812075A; US8075810B2; US20090121371A1; JP4212606B2; TWI373841B

Abstract

　マイクロレンズ形成工程は、熱により隆起部（ＢＧ）に支えられるレンズ材料膜（３２）を溶かし、溝部（ＤＨ）にレンズ材料膜（３２）の一部を流し込むことで、隆起部（ＢＧ）に支えられるレンズ材料膜（３２）の形状を変化させ、マイクロレンズ（ＭＳ）を生じさせている。

Description

明細書

マイクロレンズの製造方法

技術分野

[0001] 本発明は、マイクロレンズを有するレンズ層を備える撮像素子等に関するものである。詳説すると、撮像素子等に含まれるレンズ層をマイクロレンズに変化させる方法（マイクロレンズの製造方法）に関するものでもある。

背景技術

[0002] 以降に、図面を用いて背景技術を説明する。なお、図面によっては便宜上、部材番号等を省略する場合もあるが、かかる場合、他の図面を参照するものとする。また、理解を容易にすべくハッチングを省略して、る場合もある。

[0003] 通常、撮像素子 (光電変換素子）は、光を電気信号に変換させる。そのため、図 22 の平面図に示すように、撮像素子 dveは、光を検出するフォトダイオード pdを含んでいる（なお、破線 gは 1画素を示す区切り）。そして、このフォトダイオード pdにて検出される光量が多いほど、撮像素子 dveの感度 (性能）が向上するので望ましい。

[0004] しかし、小型な撮像素子 dveにお、て、フォトダイオード pdの受光部分を広大化するには限界がある。そこで、光をフォトダイオード pdに集光させるマイクロレンズを備える撮像素子 dveが種々開発されている。なお、マイクロレンズは、図 22では、破線 gにて示される 1画素とほぼ同サイズにて形成されている。そのため、撮像素子 dveを断面でみると、図 23Aおよび図 23B (図 22の P— P'線矢視断面および Q— Q '線矢視断面図）のように示される。なお、便宜上、 1画素面内における長手の方向を長手方向 ld、短手の方向を短手方向 sdと称す。

[0005] [第 1の製造方法]

そして、図 22、図 23Aおよび図 23Bに示されるような撮像素子 dveは、図 24に示すようなスリット stを有するマスク mkを用いて製造される（なお、スリット幅を dlと称す)。この製造方法を図 25A〜図 25Dを用いて詳説する。なお、図 25Aおよび図 25Cは図 22の P— P'線矢視断面図になっており（すなわち、長手方向 Idに沿う撮像素子 ds eの断面図になっており）、図 25Bおよび図 25Dは図 22の Q— Q '線矢視断面図である（すなわち、短手方向 sdに沿う撮像素子 dseの断面図になっている)。

[0006] 図 25Aおよび図 25Bに示すように、撮像素子 dveには、フォトダイオード pdを含む基板 111を有する基板ユニット scuが有る。そして、この基板ユニット scuに重なるように、平担ィ匕膜 131が設けられ、さら〖こ、マイクロレンズ msの材料となるレンズ材料膜 1 32が設けられている（これらの平担化膜 131とレンズ材料膜 132とをマイクロレンズュニット msuと称す)。そして、このレンズ材料膜 132は、マスク mkを介した露光の後に現像されることで、溝 (除去溝) jdを含むようになる。そして、除去溝 jdを有するレンズ材料膜 132は、図 25Cおよび図 25Dに示すように、熱処理されることで軟化および溶融する。そのため、レンズ材料膜 132が除去溝 jdに流れ込むようになり、マイクロレンズ msが生じるようになる。

[0007] しかし、このような製造方法の場合、 1画素の長手および短手の長さが相異なっていると、 1画素の長手および短手に対応するマイクロレンズ msの長手方向 Idおよび短手方向 sdの曲率も相異なる。なぜなら、軟ィ匕および溶融によって流動するレンズ材料膜 132の流動特性は、流れる方向の長さ（すなわち、マイクロレンズの長手方向 1 dおよび短手方向 sdの長さ）に依存するためである。

[0008] そして、長手方向 Idおよび短手方向 sdで相異なる曲率を有するマイクロレンズ ms が形成されると、例えば図 26Aおよび図 26B (図 23Aおよび図 23Bに示す撮像素子 dseでの光路図）に示すような現象が生じる。具体的には、マイクロレンズ msの長手方向 Idに対応する曲面を通過する光はフォトダイオード pdに集光するものの、マイク口レンズ msの短手方向 sdに対応する曲面を通過する光がフォトダイオード pdの受光面の面前にて集光してしまう現象である。このような現象が生じると、フォトダイオード pdの受光量が低下し、撮像素子 dseの感度が低下するという問題につながる。

[0009] [第 2の製造方法]

この問題を解決するために、図 27に示すようなマスク mkを用いる製造方法が挙げられる（特許文献 1)。このマスク mkは、 1画素の短手同士の間隔に対応するスリット幅 d2を比較的広めるとともに、 1画素の長手同士に対応するスリット幅を設けない。ただし、マスク mk内に 1画素の隅部に対応する切欠スリット ctが設けられている。そして、このマスク mkを用いて撮像素子 dseを製造すると、製造工程は図 28A〜図 28Dのように示される。

[0010] なお、図 28Aおよび図 28Cは 1画素の長手方向 Idに沿う撮像素子 dseの断面図になっており、図 28Bおよび図 28Dは 1画素の短手方向 sdに沿う撮像素子 dseの断面図になっている。

[0011] そして、図 28Aに示すように、スリット幅 d2を通過してくる光によって、レンズ材料膜 132は露光され、その後現像されることで、 1画素の長手方向 Idにおけるレンズ材料膜 132には除去溝 jdが生じる。そして、除去溝 jdを有するレンズ材料膜 132は、熱処理されることで、軟ィ匕および溶融し、 1画素の長手方向 Idにおいて曲面を生じさせる（図 28C参照）。

[0012] 一方、図 28Bに示すように、 1画素の短手方向 sdにおけるレンズ材料膜 132には除去溝は生じない。しかし、マスク mkの切欠スリット ctに対応する開口（不図示）がレンズ材料膜 132に形成されており、その開口にレンズ材料膜 132が流れ込むことで、 1 画素の短手方向 sdにお、て曲面を生じさせる（図 28D参照)。

[0013] つまり、特許文献 1の製造方法は、スリット幅 d2および切欠スリット ctのサイズを調整することで、マイクロレンズ msの長手方向 Idおよび短手方向 sdに該当するレンズ材料膜 132の流動性を調整し、ひいてはマイクロレンズ msの曲率を調整している。ただし、スリット幅 d2を比較的広めていることから、マイクロレンズ msの長手が 1画素の長手よりも短くなる。そのため、図 28Cに示すように、平坦ィ匕膜 131上にマイクロレンズ msの存在しない部分 (非レンズ領域 na)が生じてしまい、この部分に入射してくる光力 Sフォトダイオード pdに導かれにくくなる。したがって、この方法で製造される撮像素子 dseの感度は高!、と!/、1/、がた!/、。

[0014] [第 3の製造方法]

そこで、非レンズ領域を生じさせない撮像素子 dseの製造方法として、例えば、図 2 9A〜図 29Gに示すような特許文献 2の製造方法が挙げられる。この製造方法は、まず、平坦化膜 131に溝パターン ptを有するレジスト膜 133を設けるとともに（図 29A 参照）、エッチングすることで、溝パターン ptに応じた溝部 dhを平坦ィ匕膜 131に形成させる（図 29B参照； 1回目のパターンニング）。

[0015] その後、この製造方法は、レジスト膜 133を除去した後に、平坦ィ匕膜 131上にレンズ材料膜 132を設け、溝パターン ptの幅長 (すなわち溝部 dhの幅長)よりも長い幅長のスリット stを有するマスク mkで露光する（図 29C参照）。そのため、現像すると、平担ィ匕膜 131の溝部 dhに対応するように、レンズ材料膜 132に除去溝 jdが生じる（図 2 9D参照； 2回目のパターンユング）。

[0016] ただし、この除去溝 jdは、スリット stの幅長 (スリット幅）に起因して、溝部 dhの幅長よりも長い幅長を有するようになる。すると、溝部 dhの底力もレンズ材料膜 132の表面に至るまでの間に、溝部 dhの側壁と平担ィ匕膜 131の表面とから成る段差が生じる。そのため、レンズ材料膜 132を軟ィ匕および溶融させた場合、流動化するレンズ材料膜 132の動きは、段差と表面張力とによって規制される。その結果、図 29Eに示すように、段差を周縁とするマイクロレンズ（主マイクロレンズ；凸レンズ) msが形成される。

[0017] ただし、図 29Eに示す溝部 dhが非レンズ領域になるのを防止すベぐ新たなレンズ材料膜 132を成膜した後にパターンユング (3回目のノターニング)することで、溝部 dhにレンズ材料膜 132を残すようにする（図 29F参照）。すると、このレンズ材料膜 13 2を軟ィ匕および溶融させれば、図 29Gに示すように、溝部 dhにもマイクロレンズ（副マイク口レンズ；凹レンズ) _msが生じるようになる。したがって、この特許文献 2の製造方法では、非レンズ領域を生じさせなヽ撮像素子 dseが完成することになる。

[0018] [第 4の製造方法]

また、非レンズ領域を生じさせない撮像素子 dseの製造方法として、例えば図 30に示すようなマスク mkを使用する製造方法もある。このマスク mkは、画素の短手同士の間隔に対応するスリット幅 d4と画素の長手同士の間隔に対応するスリット幅 d3とに大小関係（d3く d4)をもたせている。そして、このマスク mkを用いて撮像素子 dseを製造すると、図 31A〜図 31Dのように示される。なお、図 31A〜図 31Dは、図 28A 〜図 28Dと同様の表現になって!/、る。

[0019] 図 31Aおよび図 31Bに示すように、スリット幅 d3 'd4を通過してくる光によって、レンズ材料膜 132は露光され、その後現像されることで、 1画素の長手方向 Idおよび短手方向 sdに対応するレンズ材料膜 132には除去溝 jdが生じる。そして、除去溝 jdを有するレンズ材料膜 132は、熱処理されることで、軟化および溶融し、 1画素の長手方向 Idおよび短手方向 sdにおいて曲面を生じさせる（図 31 C '図 31 D参照）。 [0020] ただし、スリット幅 d3に対応して生じる除去溝 jdの幅長は、マイクロレンズ msの長手方向 Idにおける周縁が平坦ィ匕膜 131の面に接しながらつながるように調整されている（図 31C参照)。一方、スリット幅 d4に対応して生じる除去溝 jdの幅長は、マイクロレンズ msの短手方向 sdにおける周縁が平坦ィ匕膜 131の面よりも乖離してつながるように調整されている（図 31D参照）。その結果、マイクロレンズ msの長手方向 Idおよび短手方向 sdの曲率が相違し、さらに、非レンズ領域を生じさせない撮像素子 dseが完成すること〖こなる。

[0021] [第 5の製造方法]

なお、図 32に示すようなマスク mkを使用する特許文献 3の製造方法であっても、図 31Cおよび図 31Dに示されるようなマイクロレンズ msを有する撮像素子 dseが製造される。すなわち、非レンズ領域を生じさせない撮像素子 dseが完成することになる。

[0022] [第 6の製造方法]

また、非レンズ領域を生じさせず、かつ曲率の微妙な調整を実現する撮像素子 dse の製造方法としては、図 33に示される製造方法が挙げられる。なお、図 33A、図 33 C、および図 33Eは 1画素の長手方向 Idに沿う撮像素子 dseの断面図になっており、図 33B、図 33D、および図 33Fは 1画素の短手方向 sdに沿う撮像素子 dseの断面図になっている。

[0023] この製造方法は、レンズ材料膜 132上に感光性のレジスト膜 133を形成後、図 30 に示されるマスク mkを介して露光し、さらに熱処理する（図 33Aおよび図 33B参照）。すると、図 33Cおよび図 33Dに示すように、マイクロレンズ形状を有するレジスト膜 1 33が生じることになる。そして、このレジスト膜 133とレンズ材料膜 132とに対するエツチングレートを調整することで、選択比をほぼ「1」にしたドライエッチングを行うと、レジスト膜 133のマイクロレンズ ms形状力レンズ材料膜 132に転写されるようになる。

[0024] すると、この製造方法であれば、選択比（レジスト膜 133に対するエッチングレート Zレンズ材料膜 132に対するエッチングレート)を「1」よりも若干大きくしてやることで、レジスト膜 133のマイクロレンズ msの曲率を変化させつつ、レンズ材料膜 132にマイク口レンズ _msの形状を転写できる（図 33Eおよび図 33F参照）。したがって、この製造方法でも、マイクロレンズ msの長手方向 Idおよび短手方向 sdの曲率が相違し、非レンズ領域を生じさせない撮像素子 dseが完成することになる。

特許文献 1：特開平 7— 113983号公報 (上記の第 2の製造方法）

特許文献 2：特開 2000— 260970号公報 (上記の第 3の製造方法）

特許文献 3：特開平 8 - 288481号公報 (上記の第 5の製造方法）

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0025] 以上のように、種々の撮像素子 dseの製造方法が存在する。そして、これらの製造方法で、マイクロレンズ msの形状を決定付けるパラメータとしては、少なくとも、下記のようなちのが挙げられる。

[0026] 〇第 1〜第 5の製造方法の場合

(1)レンズ材料膜 132の膜厚

(2)レンズ材料膜 132に設けられる除去溝 jdの幅長

(3)レンズ材料膜 132に対する熱処理条件 (温度等）

(4)レンズ材料膜 132の材質

〇第 6の製造方法の場合

(1)レンズ材料膜 132の膜厚

(2)レジスト膜に設けられる溝 (レジスト溝)の幅長

(3)レンズ材料膜 132に対する熱処理条件 (温度等）

(4)レンズ材料膜 132の材質

(5)エッチングレート

[0027] そして、一般的に、マイクロレンズ msの曲率を強めたい場合、レンズ材料膜 132の成膜時に膜厚を厚くし、マイクロレンズ msの曲率を弱めたい場合、レンズ材料膜 132 に設けられる除去溝 jd (第 6の製造方法の場合、レジスト膜 133に設けられるレジスト溝)の幅長を狭めればょ、とされる。

[0028] ただし、マイクロレンズ msにおける種々の方向毎（例えば長手方向 Idおよび短手方向 )の曲率調整は、除去溝 jd (またはレジスト溝)の幅長の調整でしか対応できない。なぜなら、上記（1) · (3)〜（5)のパラメータは、レンズ材料膜 132自体の特性に変化を与えるパラメータのためである。 [0029] すると、除去溝 jd (またはレジスト溝)の幅長は、極めて高精度に設定されなくてはならない。例えば上記の第 4の製造方法において、図 34Aに示すように、過剰に除去溝 jdの幅長が長くなると、マイクロレンズ ms同士に間隔（すなわち非レンズ領域 na )が生じるおそれがある一方（図 34C参照）、図 34Bに示すように、過剰に除去溝 jdの幅長が短くなると、マイクロレンズ msの曲率が弱まり過ぎて、レンズ面が平坦ィ匕するおそれが生じてしまうためである（図 34D参照)。

[0030] し力しながら、撮像素子 dseの製造では、微妙な製造誤差が生じることがある。そのために、レンズ材料膜 132の除去溝 jd (または、レジスト膜 133のレジスト溝）が所望の幅長にならない事態が生じ得る。すると、上記の第 4〜第 6の製造方法で調整されたマイクロレンズ msの例えば長手方向 Idおよび短手方向 sdの曲率は、製造誤差に起因して、所望の曲率になりづらいといえる。

[0031] そこで、本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものである。つまり、本発明は、所望の曲率を有するマイクロレンズの製造方法を提供することにあり、その目的を詳説すると、下記のようになる。

〇製造誤差の影響をうけにくいマイクロレンズの製造方法の提供

〇マイクロレンズの曲率設定の自由度を高めた、すなわち曲率設定に要するパラメータを増加させたマイクロレンズの製造方法の提供

課題を解決するための手段

[0032] 本発明は、基板に支えられる下地層の面内に隣り合うように形成されている隆起部および溝部のうち、隆起部に支えられているレンズ層を用いてマイクロレンズを生じさせるマイクロレンズの製造方法である。そして、この製造方法では、熱により隆起部に支えられるレンズ層を溶かし、溝部にレンズ層の一部を流し込むことで、隆起部に支えられるレンズ層の形状を変化させ、マイクロレンズを生じさせるマイクロレンズ形成工程が、少なくとも含まれている。

[0033] このように、溝部にレンズ層が流れ込むと、隆起部に支えられて、る均一な厚みを有するレンズ層に厚みの差異が生じる。そして、このような差異が生じると、平面状のレンズ層に曲面（マイクロレンズ）力生ること〖こなる。すると、溝部がマイクロレンズの形状設定のパラメータとして利用できることになる。 [0034] なお、マイクロレンズの一例である凸レンズは、マイクロレンズ形成工程で、熱により優先して溶け出すレンズ層の表面であり、かつ、隆起部に支えられるレンズ層の周縁を下地層の溝部に流し込ませることで、隆起部に支えられるレンズ層の周縁の厚みを、隆起部の面内中心のレンズ層の厚みよりも薄くすれば、隆起部上に形成される。

[0035] そして、マイクロレンズ形成工程では、下地層にお、て複数ある溝部の溝幅力複数種類に設定されていると望ましい。なぜなら、溝部の溝幅に応じてレンズ層の流れ込み方等が変化し、さらに、その変化に起因して種々の曲率を有するマイクロレンズが形成されるためである。

[0036] 例えば、溝幅を異にする複数の溝部力溝幅の大小関係を交互に異ならせるようにして並列されているとする。すると、大の溝幅と小の溝幅とに隣り合う隆起部に支えられるレンズ層は、大の溝幅に依存する曲率と小の溝幅に依存する曲率を有するマイクロレンズになる。

[0037] さらに、溝幅を異にする溝部が交互に並列する方向とは異なる方向（例えば、交互に並列する方向に対して垂直方向）に、さらに異なる溝幅を有する溝部を並列させているとする。すると、大の溝幅と小の溝幅とに隣り合う隆起部は、新たな別の溝幅にも隣接していることになるので、少なくとも 3種の曲率を有するマイクロレンズが製造される。

[0038] また、溝幅を相異ならせる溝部を第 1溝部および第 2溝部とする場合、第 1溝部が一方向に並列される一方、第 2溝部が一方向とは異なる方向（例えば、一方向に対して直交方向）に並列されているとする。すると、マイクロレンズにおける例えば交差する方向毎において、異なる曲率が生じるようになる。つまり、交差方向毎に応じた曲率を有するマイクロレンズが製造される。

[0039] なお、マイクロレンズ形成工程では、溝部の溝幅が、流れ込むレンズ層を溝部の側壁をったわせ、溝部の底面における中心に向力うように浸入させ、底面の中心に滞留するレンズ層の厚みを、底面の外縁に滞留するレンズ層の厚みよりも薄くするように設定されていても望ましい。このようになっていれば、力かる溝部には外部に向けて窪んだ（凹状の）マイクロレンズが生じるためである。

[0040] また、溝幅以外にも、溝部の深さや体積によっても、マイクロレンズの形状が変化する。そのため、下地層において複数ある溝部の深さが、複数種類に設定されていると望ましい。さらには、溝の深さが、溝部の溝幅に応じて異なっていても望ましい。また、下地層において複数ある溝部の体積力複数種類に設定されていてもよいといえる。

[0041] なお、溝部の開口面における外縁を隆起部の面内中心に向力つて延出させることで、開口面における外縁と隆起部に支えられるレンズ層の周縁とを重ならないようにして、ると、隆起部に支えられて、るレンズ層が溝部に流れ落ちやす!/、ため望ま、といえる。

発明の効果

[0042] 本発明によれば、下地層の溝部という存在が、マイクロレンズの形状設定（曲率設定)のための新たなパラメータとなる。そのため、マイクロレンズの形状設定の自由度が高まる。その上、従来に比べてパラメータの数が増加しているため、製造誤差の影響をうけにく、マイクロレンズの製造方法にもなつて、る。

図面の簡単な説明

[0043] [図 lA]CMOSセンサにおけるマイクロレンズユニットの製造工程での 1工程を示す断面図である。

[図 lB]CMOSセンサにおけるマイクロレンズユニットの製造工程での 1工程を示す断面図である。

[図 lC]CMOSセンサにおけるマイクロレンズユニットの製造工程での 1工程を示す断面図である。

[図 lD]CMOSセンサにおけるマイクロレンズユニットの製造工程での 1工程を示す断面図である。

[図 lE]CMOSセンサにおけるマイクロレンズユニットの製造工程での 1工程を示す断面図である。

[図 lF]CMOSセンサにおけるマイクロレンズユニットの製造工程での 1工程を示す断面図である。

[図 2A]図 1とは異なる方向からみた CMOSセンサにおけるマイクロレンズユニットの製造工程での 1工程を示す断面図である。 [図 2B]図 1とは異なる方向からみた CMOSセンサにおけるマイクロレンズユニットの製造工程での 1工程を示す断面図である。

[図 2C]図 1とは異なる方向からみた CMOSセンサにおけるマイクロレンズユニットの製造工程での 1工程を示す断面図である。

[図 2D]図 1とは異なる方向からみた CMOSセンサにおけるマイクロレンズユニットの製造工程での 1工程を示す断面図である。

[図 2E]図 1とは異なる方向からみた CMOSセンサにおけるマイクロレンズユニットの製造工程での 1工程を示す断面図である。

[図 2F]図 1とは異なる方向からみた CMOSセンサにおけるマイクロレンズユニットの製造工程での 1工程を示す断面図である。

[図 3]CMOSセンサおけるマイクロレンズユニットの製造工程で使用するマスクの平面図である。

[図 4]CMOSセンサの平面図である。

[図 5A]CMOSセンサを一方向からみた断面図である。

[図 5B]図 5Bでの一方向とは異なる方向からみた CMOSセンサの断面図である。

[図 6A]図 5Aに示される CMOSセンサにおける光路を示した光路図である。

[図 6B]図 5Bに示される CMOSセンサにおける光路を示した光路図である。

[図 7]CCDセンサの平面図である。

[図 8A]CCDセンサを一方向力もみた断面図である。

[図 8B]図 8Aでの一方向とは異なる方向からみた CCDセンサの断面図である。

[図 9A]図 8Aに示される CCDセンサにおける光路を示した光路図である。

[図 9B]図 8Bに示される CCDセンサにおける光路を示した光路図である。

[図 10A]CCDセンサにおけるマイクロレンズユニットの製造工程での 1工程を示す断面図である。

[図 10B]CCDセンサにおけるマイクロレンズユニットの製造工程での 1工程を示す断面図である。

[図 10C]CCDセンサにおけるマイクロレンズユニットの製造工程での 1工程を示す断面図である。 [図 10D]CCDセンサにおけるマイクロレンズユニットの製造工程での 1工程を示す断面図である。

[図 10E]CCDセンサにおけるマイクロレンズユニットの製造工程での 1工程を示す断面図である。

[図 10F]CCDセンサにおけるマイクロレンズユニットの製造工程での 1工程を示す断面図である。

[図 11A]図 10とは異なる方向からみた CCDセンサにおけるマイクロレンズユニットの製造工程での 1工程を示す断面図である。

[図 11B]図 10とは異なる方向からみた CCDセンサにおけるマイクロレンズユニットの製造工程での 1工程を示す断面図である。

[図 11C]図 10とは異なる方向からみた CCDセンサにおけるマイクロレンズユニットの製造工程での 1工程を示す断面図である。

[図 11D]図 10とは異なる方向からみた CCDセンサにおけるマイクロレンズユニットの製造工程での 1工程を示す断面図である。

[図 11E]図 10とは異なる方向からみた CCDセンサにおけるマイクロレンズユニットの製造工程での 1工程を示す断面図である。

[図 11F]図 10とは異なる方向からみた CCDセンサにおけるマイクロレンズユニットの製造工程での 1工程を示す断面図である。

[図 12]CCDセンサおけるマイクロレンズユニットの製造工程で使用するマスクの平面図である。

[図 13A]図 5Aの別例を示す断面図である。

[図 13B]図 5Bの別例を示す断面図である。

[図 14A]図 8Aの別例を示す断面図である。

[図 14B]図 8Bの別例を示す断面図である。

[図 15]過剰に狭、溝幅の溝部にレンズ材料膜を流し込まな、場合の CMOSセンサの平面図および断面図である。

[図 16]図 15とは異なる CMOSセンサの平面図および断面図である。

[図 17]図 16の CMOSセンサにおける光路図である。 [図 18A]図 5Aの詳細な断面図である。

[図 18B]図 5Bの詳細な断面図である。

[図 19A]図 8Aの詳細な断面図である。

[図 19B]図 8Bの詳細な断面図である。

[図 20A]図 5Α·図 13Aの別例を示す断面図である。

[図 20Β]図 5Β ·図 13Βの別例を示す断面図である。

[図 21A]図 8Α·図 14Aの別例を示す断面図である。

[図 21B]図 8Β·図 14Bの別例を示す断面図である。

[図 22]従来の撮像素子の平面図である。

[図 23Α]図 22の撮像素子を一方向からみた断面図である。

[図 23Β]図 23Αでの一方向とは異なる方向力もみた図 22の撮像素子の断面図である

[図 24]図 22の撮像素子の製造工程で使用するマスクの平面図である。

圆 25Α]図 22の撮像素子の製造工程を示す断面図であり、撮像素子を図 23Αでの一方向からみた場合での断面図である。

圆 25Β]図 22の撮像素子の製造工程を示す断面図であり、撮像素子を図 23Βでの異なる方向からみた場合での断面図である。

圆 25C]図 22の撮像素子の製造工程を示す断面図であり、撮像素子を図 23Αでの一方向からみた場合での断面図である。

圆 25D]図 22の撮像素子の製造工程を示す断面図であり、撮像素子を図 23Βでの異なる方向からみた場合での断面図である。

[図 26Α]図 22の撮像素子における光路を示した光路図であり、撮像素子を図 23Αでの一方向力みた場合での光路図である。

[図 26Β]図 22の撮像素子における光路を示した光路図であり、撮像素子を図 23Βでの異なる方向からみた場合での断面図である。

[図 27]従来の撮像素子の製造方法に使用するマスクの平面図である。

圆 28Α]図 27のマスクを用いた撮像素子の製造方法を示す断面図であり、撮像素子を一方向からみた場合での断面図である。圆 28B]図 27のマスクを用いた撮像素子の製造方法を示す断面図であり、撮像素子を図 28Aの一方向とは異なる方向からみた場合での断面図である。

圆 28C]図 27のマスクを用いた撮像素子の製造方法を示す断面図であり、撮像素子を一方向からみた場合での断面図である。

圆 28D]図 27のマスクを用いた撮像素子の製造方法を示す断面図であり、撮像素子を図 28Cの一方向とは異なる方向からみた場合での断面図である。

[図 29A]従来の撮像素子の製造方法における 1製造工程を示す断面図である。圆 29B]従来の撮像素子の製造方法における 1製造工程を示す断面図である。圆 29C]従来の撮像素子の製造方法における 1製造工程を示す断面図である。圆 29D]従来の撮像素子の製造方法における 1製造工程を示す断面図である。圆 29E]従来の撮像素子の製造方法における 1製造工程を示す断面図である。圆 29F]従来の撮像素子の製造方法における 1製造工程を示す断面図である。圆 29G]従来の撮像素子の製造方法における 1製造工程を示す断面図である。

[図 30]図 27とは異なるマスクの平面図である。

圆 31A]図 30のマスクを用いた撮像素子の製造方法を示す断面図であり、撮像素子を一方向からみた場合での断面図である。

圆 31B]図 30のマスクを用いた撮像素子の製造方法を示す断面図であり、撮像素子を図 31Aの一方向とは異なる方向からみた場合での断面図である。

圆 31C]図 30のマスクを用いた撮像素子の製造方法を示す断面図であり、撮像素子を一方向からみた場合での断面図である。

圆 31D]図 30のマスクを用いた撮像素子の製造方法を示す断面図であり、撮像素子を図 31Cの一方向とは異なる方向からみた場合での断面図である。

[図 32]図 31とは異なる従来の製造方法に使用するマスクの平面図である。

圆 33A]その他の従来の撮像素子の製造方法における 1製造工程を示す断面図である。

圆 33B]その他の従来の撮像素子の製造方法における 1製造工程を示す断面図である。

[図 33C]その他の従来の撮像素子の製造方法における 1製造工程を示す断面図である。

圆 33D]その他の従来の撮像素子の製造方法における 1製造工程を示す断面図である。

圆 33E]その他の従来の撮像素子の製造方法における 1製造工程を示す断面図である。

圆 33F]その他の従来の撮像素子の製造方法における 1製造工程を示す断面図である。

[図 34A]図 30に示すマスクのスリット幅が過剰に広い場合を示す断面図である。

[図 34B]図 30に示すマスクのスリット幅が過剰に狭い場合を示す断面図である。

[図 34C]図 34Aでのマスクを用いた製造方法を示す断面図である。

[図 34D]図 34Bでのマスクを用いた製造方法を示す断面図である。

符号の説明

11 基板

31 平担化膜 (下地層）

32 レンズ材料膜 (レンズ層）

PD フォトダイオード (受光部)

MS マイクロレンズ

BG 隆起部

DH 溝部

D' 溝幅

JD 除去溝

MK マスク

ST スリット

D スリット幅

scu 基板ユニット

MSU マイクロレンズユニット

DVE 撮像素子

DVE[CS] CMOSセンサ（撮像素子) DVE[CC] CCDセンサ (撮像素子）

HD 横方向（一方向、または一方向とは異なる方向）

VD 縦方向（一方向とは異なる方向、または一方向）

LD 長手方向（一方向、または一方向とは異なる方向）

SD 短手方向（一方向とは異なる方向、または一方向）

W 垂直方向

E 乖離間隔

J 隙間間隔

発明を実施するための最良の形態

[0045] [実施の形態 1]

本発明の実施の一形態について、図面に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、図面によっては便宜上、部材番号等を省略する場合もある力かかる場合、他の図面を参照するものとする。また、理解を容易にすべくハッチングを省略している場合ちある。

[0046] 撮像素子の種類は、種々存在するが、主流な撮像素子としては、 CMOS(Comple mentary Metal Oxide Semiconductor)を用ヽる撮像素子と CCD(Charge Coupled Device)を用いる撮像素子とが挙げられる。そして、図 4は、 CMOSを用いた撮像素子 DVE (CMOSセンサ DVE[CS])の平面図になっている。なお、図 4における破線 Gは 1画素の区切りを示している。

[0047] [1. CMOSを用いた撮像素子について]

この図 4に示すように、 CMOSセンサ DVE[CS]は、 1画素に応じて 1個のフォトダイオード PDを有している。また、 CMOSセンサ DVE[CS]は、フォトダイオード PDに外部光を集光させるマイクロレンズ MSも有している（図 4では不図示)。そこで、マイクロレンズ MSの形状を理解しやすいように図示した図 5Aおよび図 5Bを用いて、この C MOSセンサ DVE[CS]について説明する。

[0048] ただし、この CMOSセンサ DVE[CS]は、 2個のフォトダイオード PDに対して 1個の電荷検出部（不図示）を有する。そのため、 2個のフォトダイオード PDが比較的近づいた配置になる。そこで、フォトダイオード PDが近づき合う方向を便宜的に横方向 H Dと称するとともに、 1画素面内で横方向 HDに垂直な方向を縦方向 VDと称す。

[0049] なお、 1画素における横方向 HDおよび縦方向 VDの比率は 1： 1になっている。また、横方向 HDにおいて、フォトダイオード PD同士が比較的近づいている箇所を箇所 DN、フォトダイオード PD同士が比較的離れている箇所を箇所 DWとする。また、縦方向 VDにおけるフォトダイオード PD同士の離れている箇所を箇所 DMとする。

[0050] そして、図 5Aは図 4の A— A'線矢視断面図であり、 1画素面内における横方向 H Dに沿う CMOSセンサ DVE[CS]の断面図を示している。一方、図 5Bは図 4の B— B' 線矢視断面図であり、 1画素面内における縦方向 VDに沿う CMOSセンサ DVE[CS] の断面図を示している。

[0051] [1 - 1. CMOSを用いた撮像素子の構造について]

図 5Aおよび図 5Bに示される CMOSセンサ DVE[CS]は、フォトダイオード PDを備える基板 11を有する基板ユニット (基板構造) SCUと、マイクロレンズ MSを支える平担化膜 31を有するマイクロレンズユニット (複層構造) MSUと、を含んで、る。

[0052] [1 - 1 - 1.基板ユニットにつヽて]

基板ユニット SCUは、基板 11、フォトダイオード PD、トランジスタ、メタル配線層 21 、層間絶縁膜 22 (22a ' 22b ' 22c)、および離間絶縁膜 23を含む。

[0053] 基板 11は、例えばシリコン力成る板状の半導体基板である。そして、この基板 11 には、例えば N型不純物層をイオン注入することにより、フォトダイオード PDが形成されている。なお、 2個のフォトダイオード PDが比較的近づいた箇所には、不純物注入により分離層 12が形成されることで、フォトダイオード PD同士の接触を防止している

[0054] トランジスタは、例えば薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor; TFT)であり、画素選択用のアクティブ素子 (スイッチング素子）として、ソース電極 13 ·ドレイン電極 14· ゲート電極 15を含んでいる。そして、ソース電極 13およびドレイン電極 14はヒ素等の不純物注入により形成され、ゲート電極 15は、ポリシリコンまたは高融点金属のシリサイド等により形成されている。

[0055] なお、トランジスタは、 2個のフォトダイオード PDが比較的離れた箇所に形成されている。ただし、そのトランジスタとフォトダイオード PDとの接触を防止すベぐ両者（トランジスタとフォトダイオード PDと）の間にシリコン酸ィ匕膜層 17が設けられている。

[0056] メタル配線層 21は種々の電荷を伝達させるものであり、レイアウトの関係上、複層になっている。また、メタル配線層 21間を絶縁するために、例えば、シリコン酸化膜ゃシリコン窒化膜から成る層間絶縁膜 22が設けられている。なお、メタル配線層 21が複層になって、ることから、層間絶縁膜 22 (22a · 22b · 22c)も複層になって、る。

[0057] 離間絶縁膜 23は、メタル配線層 21を含む層間絶縁膜 22とトランジスタとを乖離させる絶縁膜である。ただし、少なくとも 1層の層間絶縁膜 22には、コンタクト孔 24が設けられ、ゲート電極 15とメタル配線層 21とを接続できるようにしている。

[0058] [1 - 1 - 2.マイクロレンズユニットについて]

マイクロレンズユニット MSUは、基板ユニット SCUに重なるように設けられており、平担化膜 (下地層） 31とレンズ材料膜 (レンズ層） 32とを含む。

[0059] 平担ィ匕膜 31は、最上の層間絶縁膜 22cを覆うことで、平坦性を確保するものである。ただし、平担ィ匕膜 31には、レンズ材料膜 32が流入する溝部 DHが設けられている。そして、この溝部 DH力レンズ材料膜 32をマイクロレンズ MSの形状を調整する場合に要するものになって、る。

[0060] なお、カラー撮影に対応する CMOSセンサ DVE[CS]の場合、平担化膜 31内には、カラーフィルタ層が形成されるようになっている。また、平担ィ匕膜 31の材料としては、非感光性のアクリル榭脂等である有機材料が挙げられる。

[0061] レンズ材料膜 32は、マイクロレンズ MSの原料となる膜である。そのため、レンズ材料膜 32は、マイクロレンズ MSの形状 (例えば、凸状または凹状）になりやすい材料で形成されている。例えば熱を加えた場合に軟化および溶融することで、形状調整しやすい材料 (レンズ材料)である。また、レンズ材料膜 32に対して露光や現像することもあるので、感光性を有する材料であると望ましい。すると、レンズ材料膜 32の材料の一例としては、感光性のアクリル榭脂の有機材料が挙げられる。

[0062] そして、マイクロレンズ MSの形状は、溝部 DHに対するレンズ材料膜 32の流れ込み方等によって変化する（調整される)。特に、この流れ込み方等は、溝部 DHの幅（溝幅）、溝部 DHの深さ (溝深長）、あるいは溝部 DHの体積によって変わってくる。したがって、溝部 DHの幅、深さ、および体積の少なくとも 1つを変化させることで、マイクロレンズ MSの形状は変化するといえる（なお、マイクロレンズ MSを有するようになつたレンズ材料膜 32をマイクロレンズアレイと称してもよ!、）。

[0063] そして、適切にマイクロレンズ MSの形状 (例えばレンズ面の曲率等）を決定すれば、図 6Aおよび図 6B (図 5Aおよび図 5Bに対応した光路図）に示すように、フォトダイオード PDの受光面に外部光 (一点鎖線矢印）を導けるようになる (集光させることができる)。

[0064] [1 - 2. CMOSを用いた撮像素子の製造方法について]

ここで、 CMOSセンサ DVE[CS]の製造方法について図 1A〜図 1Fおよび図 2A〜図 2Fを用いて説明する。特に、平担ィ匕膜 31に溝部 DHを設けることで、所望の曲率を有するマイクロレンズ MSを製造する製造方法である。そのため、基板ユニット SC Uの製造工程は省略し、マイクロレンズユニット MSUの製造工程を重点的に説明していく。

[0065] なお、図 1A〜図 1Fは 1画素面内における横方向 HDに沿う CMOSセンサ DVE[C S]の断面を示しており、図 5Aに対応する。一方、図 2A〜図 2Fは、 1画素面内における縦方向 VDに沿う CMOSセンサ DVE[CS]の断面を示しており、図 5Bに対応する

[0066] 図 1Aおよび図 2Aは、基板ユニット SCUを示している。そして、図 1Bおよび図 2B に示すように、この基板ユニット SCU (具体的には最上の層間絶縁膜 22c)に対して、アクリル榭脂等をスピンコート等により吹き付け、さらに熱処理によって硬化させることで、平担化膜 31が形成される [平担化膜形成工程]。

[0067] そして、平担ィ匕膜 31に対して、感光性を有するアクリル榭脂等をスピンコート等により吹き付ける。すると、図 1Cおよび図 2Cに示すように、レンズ材料膜 32が形成される [レンズ材料膜形成工程]。その後、図 3に示すようなスリット STを有するマスク MKを用いて、露光し、さらに現像を行う。すると、図 1Dおよび図 2Dに示すように、マスク M Kのスリット STの幅 (スリット幅）に応じた溝 (除去溝) JDが生じる [除去溝形成工程]。

[0068] なお、このマスク MKは、 3種類のスリット幅 D (Dl < D2< D3)を有する。そして、横方向 HDにおいて、フォトダイオード PDが比較的近づいた箇所（箇所 DN)に重なつて位置するレンズ材料膜 32には、最も狭いスリット幅 D1のスリット STを通過する光が照射するようにする。また、横方向 HDにおいて、フォトダイオード PDが比較的離れた箇所 (箇所 DW)に重なって位置するレンズ材料膜 32には、最も広いスリット幅 D3 のスリット STを通過する光が照射するようにする。

[0069] 一方、縦方向 VDにお!/、て、フォトダイオード PDが離れた箇所（箇所 DM)に重なつて位置するレンズ材料膜 32には、スリット幅 D2のスリット STを通過する光が照射するようにする。そのため、このマスク MKは、横方向 HDにおいて、異なるスリット幅（D1 - D3)を有するスリット STを含むとともに、スリット幅 (Dl 'D3)の大小関係を交互に異ならせるように並列させている一方、縦方向 VDでは、同じスリット幅 D2を並列させている。

[0070] 次に、除去溝 JDの生じたレンズ材料膜 32をパターンマスクとして、ドライエッチング等を行うと、図 1Eおよび図 2Eに示すように、除去溝 JDの底に対応する平担化膜 31 が溶け、スリット幅 D1 'D2'D3に応じた溝幅 Dl ' 'D2' 'D3'を有する溝部 DH (DH 1 -DH2-DH3)が形成される [溝部形成工程]。

[0071] なお、溝部 DHが形成されることによって、溝部 DH以外の部分は隆起状になる。そこで、溝部 DHに隣り合う隆起状の部分を隆起部 BGと称する。すると、平担化膜 31 の面内には、隆起部 BGおよび溝部 DHが隣り合うように形成されたことになる。また、ドライエッチング等では、レンズ材料膜 32も若干溶けることになる。そのため、レンズ材料膜 32は、エッチングによる溶解分を考慮した膜厚を有するようになつている。

[0072] そして、平担ィ匕膜 31およびレンズ材料膜 32に溝 (除去溝 JDおよび溝部 DH)が形成されている状態で、熱が加えられると (熱処理されると）、レンズ材料膜 32が軟化および溶融しだし、溝部 DHへ流れ込むようになる。すると、図 1Fおよび図 2Fに示すように、隆起部 BGに支えられるレンズ材料膜 32が溶け出し、レンズ形状が形成されてくる [マイクロレンズ形成工程]。

[0073] [1 - 3. CMOSセンサでのマイクロレンズの形状について]

ここで、マイクロレンズ MSの形状（レンズ形状）について説明する。通常、レンズ材料膜 32は、一定の粘度（0.005〜0.01Pa' s程度）を有しているために、溝部 DHの底面における中心（例えば溝幅方向の中心）に向かって徐々に浸入していく。そのため、溝幅 D'が比較的広い場合 (例えば、溝幅 D3'の溝部 DH3の場合）、溝部 DH3の底面における中心と、溝部 DH3の底面における外縁 (溝部 DH3の側壁付近）とで、レンズ材料膜 32の厚みが異なってくる。これは、比較的高い粘度のために、溝部 DH 3の底面における中心付近にレンズ材料が到達しにくいためである。

[0074] そこで、図 1Fおよび図 5Aに示す溝部 DH3の底面における中心のレンズ材料膜 3 2の厚みと、溝部 DH3の底面における外縁のレンズ材料膜 32の厚みとを比べてみると、中心のレンズ材料膜 32の厚みは、外縁のレンズ材料膜 32の厚みよりも薄くなる。すると、溝部 DH3に流れ込んだレンズ材料膜 32は、外部側（フォトダイオード PDに対して反対側)からみて窪んだ形状 (すなわち横方向 HDに沿った断面が凹形状）になる。

[0075] なお、隆起部 BGに支えられているレンズ材料膜 32は表面力も軟ィ匕および溶融してくる。そのため隆起部 BGに支えられるレンズ層の周縁 (すなわち、除去溝 JDの側壁；図 1Eおよび図 2E参照）が優先的に溝部 DHに流れ込む。そこで、隆起部 BGの面内における中心のレンズ材料膜 32の厚みと、隆起部 BGの面内における周縁のレンズ材料膜 32の厚みとを比べてみると、中心のレンズ材料膜 32の厚みは、周縁のレンズ材料膜 32の厚みよりも厚くなる。すると、図 5Aに示すように、隆起部 BGに支えられているレンズ材料膜 32は、外部側に向力つて盛り上がった形状 (すなわち横方向 HDに沿った断面が凸形状）になる。

[0076] 特に、比較的広い溝幅 D3'のような溝部 DH3で、流れ込むレンズ材料膜 32の流入量が溝部 DH3の体積を超えな、場合、溝部 DH3に流れ込んだレンズ材料膜 32 と、隆起部 BGに支えられているレンズ材料膜 32とは、隆起部 BGの周縁で区切られるようになる。そのため、溝部 DH3に近い隆起部 BGに支えられるレンズ材料膜 32の周縁は、隆起部 BGの周縁と重なる。その結果、力かるレンズ材料膜 32の周縁は、平担ィ匕膜 31の面上 (詳説すると隆起部 BGの面上)と一致する。

[0077] 一方、図 1Fおよび図 5Aに示すように、溝幅 D'が比較的狭い場合 (例えば、溝幅 D 1 'の溝幅 DH1の場合）、レンズ材料が溝部 DH1の底面における中心に向かって徐々に浸入していくものの、溝部 DH1に凹レンズは形成されない。なぜなら、溝部 DH 1の底面における中心にレンズ材料が到達しやすぐ溝部 DH1の底面における中心と外縁とのレンズ材料膜 32の厚みに差異が生じにくいためである。ただし、除去溝 J Dの側壁のレンズ材料膜 32は溝部 DH1に流れ込むため、隆起部 BGに支えられているレンズ材料膜 32は、外部側からみて盛り上がった形状 (すなわち横方向 HDに沿った断面が凸形状）になる。

[0078] なお、図 1Fおよび図 5Aに示すように、溝幅 D'が比較的狭ぐレンズ材料膜 32の流入量が溝部 DHの体積よりも多い場合 (例えば、溝幅 D1 'の溝幅 DH1の場合)、溝部 DH1からレンズ材料が溢れだす。すると、溝部 DH1に流れ込んだレンズ材料膜 32と、隆起部 BGに支えられているレンズ材料膜 32とは、隆起部 BGの周縁で区切られない。つまり、溝部 DH1から溢れだしたレンズ材料膜 32のために、溝部 DH1に近い隆起部 BGに支えられるレンズ材料膜 32の周縁は、隆起部 BGの周縁と重ならず溝部 DH1の底面における中心付近に重なるように位置し、さらに、隆起部 BGの面上よりも乖離する。

[0079] また、図 2Fおよび図 5Bに示すように、溝幅 D'が比較的狭ぐレンズ材料の流入量が溝部 DHの体積よりも多、場合 (例えば、溝幅 D2，の溝部 DH2の場合)であっても、溝部 DH2に凹レンズは形成されず、さら〖こは、除去溝 JDの側壁のレンズ材料膜 32 が溝部 DH2に流れ込むため、隆起部 BGに支えられているレンズ材料膜 32は、外部側からみて盛り上がった形状 (すなわち縦方向 VDに沿った断面が凸形状）になる。

[0080] 以上より、比較的広、溝幅 D'を有する溝部 DHのレンズ材料膜 32は、横方向 HD に沿う断面形状を凹にしたマイクロレンズ MS (凹レンズ MS[DH])になっているといえる（図 5A参照)。一方、隆起部 BGに支えられるレンズ材料膜 32は、横方向 HDおよび縦方向 VDに沿う断面形状を凸にしたマイクロレンズ MS (凸レンズ MS[BG])になつているといえる（図 5 Aおよび図 5B参照）。

[0081] ただし、凸レンズ MS[BG]の周縁は、隆起部 BG (ひいては基板 11)の面上に対して異なる高さ（間隔）を有するようになつている。すなわち、溝部 DH3に近い凸レンズ MS[BG]の周縁は隆起部 BGの面上に接し、溝部 DH1に近い凸レンズ MS[BG]の周縁は隆起部 BGの面上力比較的大きく乖離し、溝部 DH2に近い凸レンズ MS[BG] の周縁は隆起部 BGの面上から比較的小さく乖離する。

[0082] このように凸レンズ MS[BG]としての厚み（マイクロレンズ MSの面頂点から隆起部 B Gの面上までの高さ；芯厚）が一定であるにもかかわらず、周縁の厚みが異なって!/ヽると、凸レンズ MS[BG]における曲率が種々存在することになる {すなわち、マイクロレンズ MSが軸非対称な非球面（自由曲面）を有している；なお、軸とは隆起部 BGの面内中心における垂直軸 }。具体的には、溝部DH1 ·DH2·DH3に近ぃ凸レンズMS[ 8〇]の部分的な曲率（部分曲率）を1^1 '1^2'1¾^3、とすると、「RR1 <RR2<RR3 」となる。

[0083] そのため、以上の製造方法では、平担ィ匕膜 31に設けた溝部 DHにレンズ材料膜 3 2が流入することで、隆起部 BG上に形成されるマイクロレンズ MS (凸レンズ MS[BG] )の形状 (特に曲率)が調整されると!ヽえる。

[0084] また、溝部 DHに形成されるマイクロレンズ MS (凹レンズ MS[DH])も、レンズ材料膜 32の流入の仕方等 {溝幅 D'、溝部 DHの深さ (溝深長）、あるいは溝部 DHの体積に依存 }にょって曲率が調整されるともぃぇる。

[0085] [2. CCDを用いた撮像素子について]

続いて、 CCDを用いた撮像素子（CCDセンサ） DVE[CC]について説明する。なお、 CMOSセンサ DVE[CS]で用いた部材と同様の機能を有する部材については、同一の符号を付記し、その説明を省略する。

[0086] 図 7に示すように、 CCDセンサ DVE[CC]は、 1画素に応じて 1個のフォトダイオード PDを有している。また、 CCDセンサ DVE[CC]は、フォトダイオード PDに外部光を集光させるマイクロレンズ MSも有している（図 7では不図示）。そこで、マイクロレンズ M Sの形状を理解しやす!/、ように図示した図 8Aおよび図 8Bを用いて、この CCDセンサ DVE[CC]につ、て説明する。

[0087] なお、図 8Aは図 7の C C'線矢視断面であり、 1画素面内における長手方向 LD に沿う CCDセンサ DVE[CC]の断面を示している。一方、図 8Bは図 7の D— D'線矢視断面図であり、 1画素面内における短手方向 SD (長手方向 LDに対し垂直方向）に沿う CCDセンサ DVE[CC]の断面を示している。また、当然に 1画素における長手方向 LDおよび短手方向 SDの比率は 1： 1ではない。

[0088] [2- 1. CCDを用いた撮像素子の構造について]

そして、図 8Aおよび図 8Bに示される CCDセンサ DVE[CC]は、フォトダイオード P Dを備える基板 11を有する基板ユニット（基板構造) SCUと、マイクロレンズ MSを支える平担ィ匕膜 31を有するマイクロレンズユニット (複層構造) MSUと、を含んでいる。

[0089] [2— 1 1.基板ユニットについて]

基板ユニット SCUは、基板 11、フォトダイオード PD、電荷転送路 41、第 1絶縁膜 4 2、第 1ゲート電極 43a、第 2ゲート電極 43b、遮光膜 44、下地絶縁膜 45、および保護膜 46、を含む。

[0090] 基板 11は、例えばシリコン力も成る板状の半導体基板である。そして、この基板 11 には、例えば N型不純物層をイオン注入することにより、フォトダイオード PDが形成されている。このフォトダイオード PDは、 CCDセンサ DVE[CC]に進行してくる光（外部光)を受光し、その光を電荷に変換する。そして、変換された電荷は、電荷転送路（垂直転送 CCD) 41によって、不図示の出力回路に転送される。なお、電荷転送路 4 1も N型不純物層をイオン注入することで形成されて、る。

[0091] 第 1絶縁膜 42は、フォトダイオード PDおよび電荷転送路 41を覆うようにして形成されている。そして、その第 1絶縁膜 42の内部には、フォトダイオード PDおよび電荷転送路 41からの読み出しを行うための電界を与える 2層のゲート電極 43 (第 1ゲート電極 43aおよび第 2ゲート電極 43b)が多結晶シリコン (ポリシリコン)で形成されている。したがって、第 1絶縁膜 42は、電荷転送路 41と第 1ゲート電極 43aおよび第 2ゲート電極 43bとの絶縁性を確保して、る。

[0092] 遮光膜 44は、電荷転送路 41等への外部光の入射を防止すベぐフォトダイオード PD以外の領域を覆うものである。そして、この遮光膜 44は、反射性を有するタンダステン等で形成されている。

[0093] 下地絶縁膜 45は、 1画素のエリア（画素エリア）における周辺に位置するメタル配線層（不図示）の下地になるとともに、配線間を絶縁するものである。そして、この下地絶縁膜 45は、熱をカ卩えられると一定の流動性 (メルト性)を発揮する BPSG (Boro-ph ospho silicate glass)等で形成されている。そのため、下地絶縁膜 45は、シリコン酸化膜といえる。

[0094] 保護膜 46は、下地絶縁膜 45上を覆うように形成されることで、下層を保護するものである。そして、この保護膜 46は、例えば窒素ガスを用いた CVD (Chemical Vapor Deposition)等により形成される。そのため、保護膜 46は、シリコン窒化膜といえる。 [0095] [2- 1 - 2.マイクロレンズユニットについて]

マイクロレンズユニット MSUは、基板ユニット SCUに重なるように設けられており、平担ィ匕膜 31とレンズ材料膜 32とを含む。

[0096] 平担ィ匕膜 31は、ゲート電極 43a'43b等に起因し凹凸を有するようになった保護膜

46を覆うことで、その凹凸の影響を抑制するものである。ただし、平担ィ匕膜 31には、

CMOSセンサ DVE[CS]同様に、レンズ材料膜 32が流入する溝部 DHが設けられている。

[0097] なお、カラー撮影に対応する CCDセンサ DVE[CC]の場合、平担ィ匕膜 31内には、カラーフィルタ層が形成されるようになってヽる。

[0098] レンズ材料膜 32は、感光性のアクリル榭脂等である有機材料で形成されて、る。そのため、レンズ材料膜 32に形成されるマイクロレンズ MSの形状は、溝部 DHに対するレンズ材料膜 32の流れ込み方等によって変化する。すなわち、溝部 DHの幅、深さ、および体積の少なくとも 1つを変化させることで、マイクロレンズ MSの形状は変化する。

[0099] なお、レンズ材料膜 32は、 CMOSセンサ DVE[CS]の製造工程と同様に、ドライエツチング等される。そのため、レンズ材料膜 32は、エッチングによる溶解分を考慮した膜厚を有するようになって!/、る。

[0100] そして、適切にマイクロレンズ MSの形状 (例えばレンズ面の曲率等）を決定すれば、図 9Aおよび図 9B (図 8Aおよび図 8Bに対応する光路図）に示すように、フォトダイオード PDの受光面に外部光（一点鎖線矢印）を導けるようになる。

[0101] [2- 2. CCDを用いた撮像素子の製造方法について]

ここで、 CCDセンサ DVE[CC]の製造方法につ!、て図 10A〜図 10Fおよび図 11 A 〜図 1 IFを用いて説明する。なお、力かる説明においても、マイクロレンズユニット M SUの製造工程を重点的に説明していく。

[0102] なお、図 10A〜図 10Fは 1画素面内における長手方向 LDに沿 CCDセンサ DVE[ CC]の断面を示しており、図 8Aに対応する。一方、図 11A〜図 11Fは、 1画素面内における短手方向 SDに沿う CCDセンサ DVE[CC]の断面を示しており、図 8Bに対応する。 [0103] 図 10Aおよび図 11 Aは、基板ユニット SCUを示している。そして、図 10Bおよび図 11Bに示すように、この基板ユニット SCU (具体的には保護膜 46)に対して、アクリル榭脂等をスピンコート等により吹き付け、さらに熱処理によって硬化させることで、平担化膜 31が形成される [平担化膜形成工程]。

[0104] そして、平担ィ匕膜 31に対して、感光性を有するアクリル榭脂等をスピンコート等により吹き付ける。すると、図 10Cおよび図 11Cに示すように、レンズ材料膜 32が形成される [レンズ材料膜形成工程]。その後、図 12に示すようなスリット STを有するマスク MKを用いて、露光し、さらに現像を行う。すると、図 10Dおよび図 11Dに示すように、マスク MKのスリット STの幅 (スリット幅）に応じた溝 (除去溝) JDが生じる [除去溝形成工程]。

[0105] なお、このマスク MKでは、 1画素の長手同士の間隔に対応するスリット STの幅をスリット幅 D4とし、 1画素の短手同士の間隔に対応するスリット STの幅をスリット幅 D5とし、これらのスリット幅の関係を D4< D5としている。すると、このマスク MKは、スリット幅 D4を有するスリット STを一方向（長手方向 LD)に並列させ、この一方向とは異なる方向（例えば一方向に対して垂直方向；短手方向 SD)にスリット幅 D5を有するスリット STを並列させていることになる。

[0106] 次に、除去溝 JDの生じたレンズ材料膜 32をパターンマスクとして、ドライエッチング等を行うと、図 10Eおよび図 11Eに示すように、除去溝 JDの底に対応する平担化膜 31カ溶け、スリット幅 D4.D5に応じた溝幅 D4' '05'を有する溝部011 (0114'0115 )が形成される [溝部形成工程]。なお、 CMOSセンサ DVE[CS]同様、溝部 DHが形成されることによって、溝部 DH以外の部分は隆起状になる。そこで、溝部 DHに隣り合う隆起状の部分を隆起部 BGと称する。

[0107] そして、平担ィ匕膜 31およびレンズ材料膜 32に溝 (除去溝 JDおよび溝部 DH)が形成されている状態で、熱が加えられると、レンズ材料膜 32が軟ィ匕および溶融しだす。特に、レンズ材料膜 32の除去溝 JDの側壁が徐々に溝部 DHへ流れ込むようになる。すると、図 10Fおよび図 11Fに示すように、隆起部 BGに支えられるレンズ材料膜 32 の形状が変化する [マイクロレンズ形成工程]。

[0108] [2- 3. CCDセンサでのマイクロレンズの形状について] なお、 CMOSセンサ DVE[CS]の製造方法同様に、レンズ材料は溝部 DHの底面における中心に向力つて徐々に浸入していく。そのため、図 8Aおよび図 10Fに示すように、溝幅 D'が比較的広い場合 (例えば、溝幅 D5'の溝部 DH5の場合）、その溝部 DH5内に凹状のマイクロレンズ MS (凹レンズ MS[DH])が形成される。つまり、溝部 DH5内に流れ込んだレンズ材料膜 32は、外部側からみて窪んだ形状 (すなわち長手方向 LDに沿った断面が凹形状）になる。

[0109] ただし、隆起部 BGに支えられているレンズ材料膜 32は、溝部 DH5に流れるレンズ材料のために、外部側に向力つて盛り上がった形状 (すなわち長手方向 LDに沿った断面が凸形状）になる。その上、比較的広い溝幅 D5'のような溝部 DH5で、流れ込むレンズ材料膜 32の流入量が溝部 DH5の体積を超えな、場合、溝部 DH5に近ヽ隆起部 BGに支えられるレンズ材料膜 32の周縁は、隆起部 BGの周縁と重なる。その結果、力かるレンズ材料膜 32の周縁は、隆起部 BGの面上と一致する。

[0110] 一方、溝幅 D'が比較的狭い場合 (例えば、溝幅 D4'の溝部 DH4の場合）、隆起部 BGに支えられるレンズ層の周縁 (すなわち、除去溝 JDの側壁）のレンズ材料膜 32が溝部 DH4に流れ込むことで、隆起部 BGに支えられるレンズ材料膜 32が凸状のマイクロレンズ MS (凸レンズ MS[BG])になる。

[0111] 特に、図 8Bおよび図 11Fに示すように、溝幅 D'が比較的狭ぐレンズ材料の流入量が溝部 DHの体積よりも多い場合 (例えば、溝幅 D4'の溝部 DH4の場合)、溝部 D H4からレンズ材料が溢れだすので、溝部 DH4に近、隆起部 BGに支えられるレンズ材料膜 32の周縁は、隆起部 BGの周縁と重ならず溝部 DH4の底面における中心付近に重なるように位置し、さらに、隆起部 BGの面上よりも乖離する。

[0112] 以上のように、比較的広い溝幅 D'有する溝部 DHのレンズ材料膜 32は、長手方向 LDに沿う断面形状を凹にした凹レンズ MS[DH]になっているといえる。一方、隆起部 BGに支えられるレンズ材料膜 32は、長手方向 LDおよび短手方向 SDに沿う断面形状を凸にした凸レンズ MS[BG]になって!/、ると!/、える。

[0113] ただし、長手方向 LDに沿う断面での凸レンズ MS[BG]の周縁は、隆起部 BGの周縁と一致する。一方、短手方向 SDに沿う断面での凸レンズ MS[BG]の周縁は、隆起部 BGの周縁と一致することなく溝部 DHの底面における中心付近に重なるように位置し、さらに、隆起部 BGの面上よりも乖離する。

[0114] つまり、凸レンズ MS[BG]における長手方向 LDと短手方向 SDでの周縁は、隆起部 BGの面上に対して異なる高さを有するようになる。そのため、凸レンズ MS[BG]における長手方向 LDと短手方向 SDとの曲率は異なるようになる。つまり、凸レンズ MS[B G]の周縁が、隆起部 BGの面上に接するか否かで、方向毎に異なる曲率が生じる。

[0115] 具体的には、溝部 DH4.DH5に近いマイクロレンズ MSの部分的な曲率を RR4、 R R5、とすると、「RR4く RR5」となる。すなわち、凸レンズ MS[BG]における長手方向 LDの曲率（曲率 RR5)は、凸レンズ MS[BG]における短手方向 SDにおける曲率（曲率 RR4)よりも強くなる（隆起部 BGに支えられるマイクロレンズ MSは軸対称な非球面を有するといえる)。

[0116] そのため、以上の製造方法でも、平担ィ匕膜 31に設けた溝部 DHにレンズ材料膜 32 が流入することで、隆起部 BG上に形成されるマイクロレンズ MSの形状 (特にマイクロレンズ MSの曲率）は調整されるといえる。また、溝部 DHに形成されるマイクロレンズ MS (凹レンズ MS[DH])も、レンズ材料の流入の仕方等 (溝幅 D，、溝部 DHの深さ（溝深長）、あるいは溝部 DHの体積に依存）によって曲率を調整されるといえる。

[0117] [3.総括]

[3- 1.総括 1]

以上のように、 CMOSセンサ DVE[CS]および CCDセンサ DVE[CC]には、マイクロレンズ MSを有するレンズ材料膜 32と、そのレンズ材料膜 32を支持する平担ィ匕膜 31 とを含むマイクロレンズユニット MSUが存在する。そして、力かるマイクロレンズュ-ット MSUの製造方法では、下記の、くつかの製造工程が含まれる。

[0118] ·レンズ材料膜形成工程 · "平担化膜 31にレンズ材料を塗布することで、

レンズ材料膜 32を成膜させる工程。なお、平担化膜 31は、基板ユニット SCUに支えられるようになっていることから、基板ユニット SCUの主材とも、える基板 11に支えられて、ると称しても

よい。

•除去溝形成工程 · · 'スリット STを備えるマスク MKを介し、レンズ材料膜 32を露光した後に現像することで、レンズ

材料膜 32の面内に除去溝 JDを形成させる工程。

•溝部形成工程 · · ·除去溝 JDの底に対応する平担化膜 31をエッチングすることで、溝部 DHを形成させる工程。

'マイクロレンズ形成工程…熱を加えることで、レンズ材料膜 32を溶融させて平担ィ匕膜 31の溝部 DHに流し込み、レンズ材料膜 32にマイクロレンズ MSを形成させる工程。

この工程により、基板 11に支えられる平担化膜

31の面内に隣り合うように形成されて!、る隆起部 BGおよび溝部 DHに対し、マイクロレンズを備えるレンズ材料膜 32が積層することになる。

[0119] ここで、マイクロレンズ形成工程について特に説明する。マイクロレンズ形成工程は、熱によって (熱リフローによって）、レンズ材料膜 32を軟ィ匕および溶融させることで、そのレンズ材料膜 32に曲面を生じさせている。ただし、レンズ材料膜 32の垂れ方または垂れる量等 (流入の仕方または流入量；これらをプライマリファクターと称す）によつて、マイクロレンズ MSの形状が変化してくる。

[0120] そこで、マイクロレンズ形成工程は、プライマリファクターを調整すベぐ平担化膜 3 1の溝部 DHにレンズ材料膜 32の一部を流し込ませているといえる。すなわち、マイクロレンズ形成工程は、熱により隆起部 BGに支えられるレンズ材料膜 32を溶かし、溝部 DHにレンズ材料膜 32の一部を流し込むことで、隆起部 BGに支えられるレンズ材料膜 32の形状を変化させ、マイクロレンズ MSを生じさせて、る。

[0121] 特に、溝部 DHを利用して、種々の形状のマイクロレンズ MSを形成させている。例えば、凸レンズ MS[BG]を形成のために、マイクロレンズ形成工程は、熱により優先して溶け出すレンズ材料膜 32の表面であり、かつ、隆起部 BGに支えられるレンズ材料膜 32の周縁を平担ィ匕膜 31の溝部 DHに流し込ませることで、隆起部 BGに支えられるレンズ材料膜 32の周縁の厚みを、隆起部 BGの面内中心のレンズ材料膜 32の厚みよりも薄くしている。

[0122] このようにすれば、隆起部 BGの周縁におけるレンズ材料膜 32が比較的多量に溝部 DHに流れ込む一方で、隆起部 BGの面内における中心のレンズ材料膜 32は溝部 DHに流れ込まないことになつているので、隆起部 BG上に凸レンズ MS[BG]が生じる。

[0123] そして、特に、隆起部 BGの面内における中心と周縁とでのレンズ材料膜 32の厚みに差異を調整すべく（すなわち、凸レンズ MS[BG]の曲率を調整すべく）、平担ィ匕膜 3 1において複数ある溝部 DHの溝幅 D'力複数種類存在するようになっていると望ましい。

[0124] 例えば、図 5Aおよび図 5Bに示すように、溝部 DH1 'DH2'DH3が等しい深さを有していても、溝幅 D'に大小関係があるとする（D1 'く D2 'く D3' )。すると、比較的広い溝幅 D' (例えば D3' )の場合、溝部 DH3に隣り合う隆起部 BGに支えられるレンズ材料膜 32の一部は、溝部 DH3に流れ込む。そのため、流れ込むレンズ材料膜 32に起因し、隆起部 BGに支えられているレンズ材料膜 32は平面から曲面に変化する。すると、隆起部 BG上にはマイクロレンズ MSが生じ、そのマイクロレンズ MSの周縁は、溝部 DH3によって変化したプライマリファクターに起因した曲率 (部分曲率 RR3)を有するようになる。

[0125] また、比較的狭い溝幅 D' (例えば Dl ' 'D2' )の場合、徐々に浸入してくるレンズ材料は溝部 DH1 'DH2から溢れだすようになり、溝部 DH1 'DH2に凹レンズは生じない。ただし、溝部 DH1 'DH2から溢れだすものの、流動化したレンズ材料膜 32に起因し、隆起部 BGに支えられているレンズ材料膜 32は平面から曲面に変化する。その結果、隆起部 BG上にはマイクロレンズ MSが生じ、そのマイクロレンズ MSの周縁は、溝部 DH1 'DH2によって変化したプライマリファクターに起因した曲率 (部分曲率 RR1 ·曲率 RR2)を有するようになる。

[0126] なお、比較的広、溝幅 D' (例えば D3， )は、流れ込むレンズ材料膜 32を溝部 DH3 の側壁をったわせ、溝部 DH3の底面における中心に向力うように浸入させ、底面の中心に滞留するレンズ材料膜 32の厚みを、底面の外縁に滞留するレンズ材料膜 32 の厚みよりも薄くするように設定されて、る。

[0127] このようになっていれば、溝部 DH3における底面の外縁にはレンズ材料膜 32が比較的多量に付着する一方で、溝部 DH3における底面の中心にはレンズ材料膜 32が比較的少量しか付着しないことになるので、溝部 DH3に凹状のマイクロレンズ MS ( 凹レンズ MS[DH])が生じる。すると、凹レンズ MS[DH]は、溝部 DH3によって変化したプライマリファクターに起因して形成されたといえる。

[0128] なお、図 8Aおよび図 8Bの場合も以上と同様といえる。すなわち、溝部 DH4-DH5 が等しい深さを有していても、溝幅 D'に大小関係があれば (D4' < D5' )、比較的広い溝幅 D，（例えば D5，）の場合、溝部 DH5には凹状のマイクロレンズ MS (凹レンズ MS[DH])が形成される。なぜなら、溝部 DH5の溝幅 D5'も、流れ込むレンズ材料膜 32を溝部 DH5の側壁をったわせ、溝部 DH5の底面における中心に向力うように浸入させ、底面の中心に滞留するレンズ材料膜 32の厚みを、底面の外縁に滞留するレンズ材料膜 32の厚みよりも薄くするように設定されているためである。

[0129] そして、溝部 DH5に流れ込むレンズ材料膜 32に起因し、隆起部 BGに支えられているレンズ材料膜 32には凸レンズ MS[BG]が生じ、その凸レンズ MS[BG]の周縁は、溝部 DH5によって変化したプライマリファクターに起因した曲率 (部分曲率 RR5)を有するようになる。

[0130] また、比較的狭い溝幅 D' (例えば D4' )の場合、溝部 DH4には凹レンズは生じないものの、流動化したレンズ材料に起因し、隆起部 BGに支えられているレンズ材料膜 32に凸レンズ MS[BG]が生じる。そして、その凸レンズ MS[BG]の周縁は、溝部 D H4によって変化したプライマリファクターに起因した曲率 (部分曲率 RR4)を有するようになる。

[0131] 以上から、溝部 DHが、プライマリファクターを変化させるパラメータになっていることがわかる。したがって、マイクロレンズ形成工程は、マイクロレンズ MSの形状調整（曲率調整）に新たなパラメータを提供したことになる。

[0132] なお、平担ィ匕膜 31の溝部 DH力溝幅 D'の大小関係を交互に異ならせるようにして並列していてもよい。例えば、図 5Aの CMOSセンサ DVE[CS]のように、横方向 H Dに沿って溝部 DH1と溝部 DH3とが並列するようになって、てもよ、。このようになつていれば、マイクロレンズ MSは、横方向 HDにおいて異なる曲率（部分曲率 RR1 ' 曲率 RR3)を有することになる。

[0133] さらに、図 5Bの CMOSセンサ DVE[CS]では、縦方向 VDに沿って、溝部 DH2が並列するようにもなつている。すると、マイクロレンズ MSは、縦方向 VDにおいて曲率 (部分曲率 RR2)を有することになる。その結果、 CMOSセンサ DVE[CS]におけるマイク口レンズ MSは、様々な曲率（曲率 RR1 '曲率 RR2'曲率 RR3)の混在した曲面（自由曲面）を有することになる。

[0134] また、図 8Aおよび図 8Bに示す DVE[CC]での平担化膜 31のように、溝幅 D4' -D5

'を相異ならせた溝部 DH4 (第 1溝部） ·溝部 DH5 (第 2溝部）が交差するように並んでいてもよい。すなわち、溝部 DH4がー方向（短手方向 SD沿って）に並列する一方、溝部 DH5がー方向とは異なる方向（長手方向 LDに沿って）に並列していてもよい

[0135] このようになっていれば、溝部 DH4'DH5に囲まれている隆起部 BG上には、溝部 DH4に起因した曲率 (部分曲率 RR4)と溝部 DH5に起因した曲率 (部分曲率 RR5) を有するマイクロレンズ MSが生じる。すなわち、マイクロレンズ MSが、短手方向 SD にお、て比較的弱、曲率 (部分曲率 RR4)、長手方向 LDにお、て比較的強、曲率 (曲率 RR5)になった曲面を有することになる。

[0136] ただし、 CMOSセンサ DVE[CS]の断面を示す図 13Aおよび図 13B{図 5Aおよび図 5Bに対応 }および CCDセンサ DVE[CC]の断面を示す図 14Aおよび図 14B{図 8 Aおよび図 8Bに対応こ示すように、平担ィ匕膜 31において複数ある溝部 DHの深さ K力複数種類存在していてもよい。このようになっていれば、溝部 DHに応じても、プライマリファクターを変化させることができるためである。

[0137] また、溝部 DHの深さ Kは、同一の溝幅 D'を有する複数の溝部 DHにお、て異なつていてもよいし、図 13Α·図 13B、並びに図 14Α·図 14Bに示すように、溝部 DHの異なる溝幅 D'に応じて異なるようになつていてもよい (Κ1 <Κ2<Κ3、 Κ4<Κ5)。また、このようになっていれば、平担ィ匕膜 31において複数ある溝部 DHの体積は、複数種類存在しているともいえる。

[0138] なお、平担ィ匕膜 31にある複数の溝部 DHの溝幅 D'に、複数種類が存在するようにするためには、除去溝形成行程で、複数種のスリット幅 (D1〜D5)を有するスリット S Tを備えるマスク MKを使用すればよい（図 3および図 12参照)。また、平担化膜 31 にある複数の溝部 DHの深さに、複数種類の深さが存在するようにするためには、ェッチングレートを溝部 DHに応じて異ならせればよい。

[0139] [3- 2.総括 2]

ところで、図 15の平面図に示すように、 1個の電荷検出部（不図示）に対して 2個のフォトダイオード PDが比較的近づ!/、た配置の CMOSセンサ DVE， (DVE[CS]， )の場合、フォトダイオード PDの受光面中心（白丸）と 1画素のセル中心（黒丸）とが一致しない。そのため、マイクロレンズ MS，は、その面内中心（マイクロレンズ中心）とフォトダイオード PDの受光面中心とを一致させないと、フォトダイオード PDに光を導けないことになる。

[0140] すると、隆起部 BG'に支えられているレンズ材料膜 32'を溝部 DH'に流し込まず、溝部 DH，に別途レンズ材料膜 32，を形成させるマイクロレンズユニット MSU，の場合 (例えば、特許文献 2の製造方法で作られるマイクロレンズユニット MSU'の場合）に、マイクロレンズ中心と、受光面中心（白丸）とを一致させるようにすると、図 15の断面図 (R— R'線矢視断面図）に示すように、フォトダイオード PDの比較的近づいた箇所に対応する溝部 DH，の溝幅が極めて狭くなる。そのため、この溝部 DH'にマイクロレンズを形成させることができない。その結果、非レンズ領域を有する CMOSセンサ D VE' (DVE[CS]' )が完成してしまう。

[0141] 一方、図 16の平面図 ·断面図（S— S'線矢視断面図）に示すように、マイクロレンズ中心と、セル中心（黒丸）とを一致させるようにすると、マイクロレンズ中心と受光面中心（白丸）とが一致しない。そのため、図 17に示すように、マイクロレンズ MS，によつて導かれる光がフォトダイオード PDの受光面中心に集光しにくい。

[0142] し力し、図 5Α·図 5B並びに図 8Bに示すように、マイクロレンズユニット MSUは、隆起部 BGに支えられているマイクロレンズ MS (凸レンズ MS[BG])の周縁の少なくとも一部と溝部 DHとを、平担ィ匕膜 31の面内に対する垂直方向 Wにおいて重ねている

[0143] このようなマイクロレンズユニット MSUであれば、溝部011 (0111 '0112'0114)に重なるようにマイクロレンズ MSの周縁が位置して!/、ること力ら、溝部 DHに十分にレンズ材料膜 32が充填する。そのため、例えば、溝部が極めて狭い溝幅であったしても（図 15参照）、その溝部がマイクロレンズの存在しない領域 (非レンズ領域）にはならない {なお、溝部 DH3.DH5には凹レンズ MS[DH]が存在するので、非レンズ領域ではない }。

[0144] その上、溝部 DHにおける溝幅 D'の幅方向と平担ィ匕膜 31の面内に対する垂直方向 VVとを含む断面にお!、て、隆起部 BGに支えられて!/、るマイクロレンズ MSの周縁力も基板 11に至るまでの間隔 (乖離間隔 E)が、溝部 DHの溝幅 D'に対応して変化している。

[0145] 詳説すると、溝部 DHが複数形成されており、それらの溝部 DHの溝幅 D'に大小関係がある場合、溝幅 D'の幅方向と平担ィ匕膜 31の面内に対する垂直方向 Wとを含む断面において、溝部 DHに隣り合う隆起部 BGに支えられているマイクロレンズ MS の周縁から基板 11に至るまでの間隔を乖離間隔 Eとすると、乖離間隔同士が、溝幅 D'の大小関係に相反する大小関係になっている。

[0146] この関係の一例を図示すると、図 18Aおよび図 18B (図 5Aおよび図 5Bに対応する詳細な断面図）のようになる。これらの図に示すように、溝部 DH1に隣り合う隆起部 B Gに支えられて、るマイクロレンズ MSの周縁から基板 11に至るまでの間隔を乖離間隔 El、溝部 DH2に隣り合う隆起部 BGに支えられているマイクロレンズ MSの周縁から基板 11に至るまでの間隔を乖離間隔 E2とする場合、乖離間隔 E1と乖離間隔 E2との関係は、溝幅 D'の大小関係（D1 'く D2' )に相反し、「E1 >E2」になっている。

[0147] また、図 18Aに示すように、溝部 DH1に隣り合う隆起部 BGに支えられているマイク口レンズ MSの周縁から基板 11に至るまでの間隔を乖離間隔 E1、溝部 DH3に隣り合う隆起部 BGに支えられて、るマイクロレンズ MSの周縁から基板 11に至るまでの間隔を乖離間隔 E3とする場合、乖離間隔 E1と乖離間隔 E3との関係は、溝幅 D'の大小関係（D1 'く D3' )に相反し、「E1 >E3」になっている。

[0148] その上、図 18Aおよび図 18Bに示すように、溝部 DH2に隣り合う隆起部 BGに支えられて、るマイクロレンズ MSの周縁から基板 11に至るまでの間隔を乖離間隔 E2、溝部 DH3に隣り合う隆起部 BGに支えられているマイクロレンズ MSの周縁から基板 11に至るまでの間隔を乖離間隔 E3とする場合、乖離間隔 E2と乖離間隔 E3との関係は、溝幅 D，の大小関係（D2 'く D3 ' )に相反し、「E2 >E3」になって、る。

[0149] また、 CCDセンサ DVE[CS]の場合では、図 19Aおよび図 19B (図 8Aおよび図 8B に対応する詳細な断面図）のように図示される。これらの図に示すように、溝部 DH4 に隣り合う隆起部 BGに支えられてヽるマイクロレンズ MSの周縁から基板 11に至るまでの間隔を乖離間隔 E4、溝部 DH5に隣り合う隆起部 BGに支えられているマイクロレンズ MSの周縁から基板 11に至るまでの間隔を乖離間隔 E5とする場合、乖離間隔 E4と乖離間隔 E5との関係は、溝幅 D'の大小関係（D4 'く D5' )に相反し、「E4 >E5」になっている。

[0150] このようになって、ると、基準となる基板 11から異なる高さを有する周縁がマイクロレンズ MS内に存在することになる。すなわち、マイクロレンズ MSとしての芯厚が一定であっても、マイクロレンズ MSの周縁の箇所に応じた厚みには、複数種類の厚みが生じる。したがって、マイクロレンズ MSの曲面内の曲率も複数存在するようになり、それらの複数の曲率を利用して、マイクロレンズ MSは光を所望の位置（フォトダイォード PD)に導くことができる（例えば、図 6Α·図 6B並びに図 9Α·図 9B参照）。つまり、力かるマイクロレンズユニット MSUは所望の曲率を有して!/、ると!/、える。

[0151] また、溝幅 D'の幅方向と平担ィ匕膜 31の面内に対する垂直方向 VVと含む断面において、隆起部 BGに支えられるマイクロレンズ MSに対応した画素毎を区切る境界面 (破線 G)力もフォトダイオード PDまでの間隔を隙間間隨とする。

[0152] そして、この隙間間隨を例えば図 6Aおよび図 6Bを用いて説明すると、図 6Aに示す溝部 DH1に重なる画素毎の区切り G力フォトダイオード PDまでの隙間間隔力 SJ1 、溝部 DH3に重なる画素毎の区切り G力フォトダイオード PDまでの隙間間隔力 SJ3 となり、図 6Bに示す溝部 DH2に重なる画素毎の区切り G力フォトダイオード PDまでの隙間間隔力 32となる。そして、これらの隙間間隨 l 'J2'J3では、 J1 <J2く J3の関係が成立する。

[0153] また、図 9Aおよび図 9Bを用いて説明すると、図 9Aに示す溝部 DH5に重なる画素毎の区切り G力フォトダイオード PDまでの隙間間隔力J5となり、図 9Bに示す溝部 D H4に重なる画素毎の区切り G力もフォトダイオード PDまでの隙間間隔力 SJ4となる。そして、これらの隙間間隨 4'J5では、 J4<J5の関係が成立する。

[0154] そして、このような関係は、マイクロレンズ MSのパワー（屈折力；焦点距離の逆数）にも関連してくる。なぜなら、隙間間隨が短い場合 (例え «J1)にはマイクロレンズ M Sは光を比較的弱く屈折させるだけでよいが、隙間間隨が長い場合 (例え «J2)にはマイクロレンズ MSは光を比較的強く屈折させなければならな、ためである。そして、通常、マイクロレンズ MSとしての芯厚が一定であり、マイクロレンズ MSの周縁の厚みが厚!、ほど弱、曲率の曲面（ローパワーの曲面）が形成され、薄、ほど強い曲率の曲面 (ハイパワーの曲面）が形成される。すなわち、乖離間隔 Eが大きければ (例えば E1 ;図 18A参照)比較的弱い曲率の曲面が形成され、乖離間隔 Eが小さければ（例えば E2 ;図 18B参照）比較的強い曲率の曲面が形成されることになる。

[0155] すると、隙間間隨が比較的短い場合に乖離間隔 Eが比較的大きければ、光を弱く屈折するローパワーの曲面が形成され、隙間間隨が比較的長い場合に乖離間隔 E が比較的小さければ、光を強く屈折するハイパワーの曲面が形成されることになる。したがって、隙間間隔同士を比較して大小関係がある場合 (例えば、 J1 <J2く J3、J4 <J5)、乖離間隔同士は、隙間間隔同士の大小関係に相反する大小関係になっていると望ましい（例えば、 E1 >E2>E3、 E4>E5)。

[0156] ところで、マイクロレンズユニット MSUは、異なる溝幅 D'を有する溝部 DHを囲んで形成することで、隆起部 BGを生じさせている。このようになっていれば、隆起部 BGの周縁に隣接する溝部 DHの溝幅 D'に大小関係が生じることになるので、マイクロレンズ MSの周縁の箇所に応じた厚みには、複数種類の厚みが生じる。その結果、複数の曲率を有するマイクロレンズ MSが形成される。

[0157] 例えば、図 5Aおよび図 5Bに示す CMOSセンサ DVE[CS]の場合、マイクロレンズ MSを支える隆起部 BGの周縁には、溝幅 Dl ' 'D2' 'D3 'を有する溝部 DH1 'DH2 •DH3が存在する。

[0158] 特に、 CMOSセンサ DVE[CS]の場合、平担化膜 31が、異なる溝幅 Dl ' 'D3'の大小関係を交互に異ならせるようにして溝部 DH1 'DH3を形成し、隆起部 BGを生じさせている（図 5A参照)。詳説すると、平担化膜 31は、一方向（横方向 HD)に沿って、溝幅 Dl ' 'D3'を有する溝部 DH1 'DH3を交互に異ならせるように形成し、他の方向（縦方向 VD)に沿って、溝幅 D2'を有する溝部 DH2を形成させることで、隆起部 BGを生じさせて、る（図 5B参照)。

[0159] その結果、面内方向において対向しつつ、かつ相異なる溝幅 Dl ' 'D3'を有する溝部 DH1 'DH3に隆起部 BGは隣接する。その上、隆起部 BGは、面内方向においての溝部 DH1 'DH3対して傾斜（90度傾斜）し、かつ溝部 DHl 'DH3の溝幅 D1 ' · D3 'と異なる溝幅 D2 'を有する溝部 DH2にも隣接することになる。

[0160] 一方、図 8Aおよび図 8Bに示す CCDセンサ DVE[CC]の場合、マイクロレンズ MS を支える隆起部 BGの周縁には、溝幅 D4' '05'を有する溝部0114'0115が存在する。

[0161] 特に、 CCDセンサ DVE[CC]の場合、平担ィ匕膜 31が、溝幅 D4'を有する溝部 DH 4を一方向（短手方向 SD)に沿って形成し（図 8B参照）、かつ、この一方向とは異なる方向（長手方向 LD)に沿って、溝幅 D4'とは異なる溝幅 D5'を有する溝部 DH5を形成させることで、隆起部 BGを生じさせて、る（図 8A参照)。

[0162] その結果、面内方向において対向しつつ、かつ同じ溝幅を有する溝部（第 1溝部） DH4と、面内方向において溝部 DH4に対して傾斜（90度傾斜）し、かつ溝部 DH4 の溝幅 D4'と異なる溝幅 D5'を有する（第 2溝部)溝部 DH5とに、隆起部 BGは隣接すること〖こなる。

[0163] そして、かかるように、隆起部 BGに隣接する溝部 DHの溝幅 D'に大小関係があると、マイクロレンズ MSの周縁から基板 11に至るまでの乖離間隔 Eは、大の溝幅 D'の場合よりも小の溝幅 D'の場合に長くなる。これは、溝幅 D'が大きいほど、隆起部 BG に支えられるレンズ材料膜 32の周縁力溝部 DHに流れ込みやすいためである。

[0164] したがって、 CMOSセンサ DVE[CS]の場合、図 18Aに示すように、小の溝幅 D1 ' を有する溝部 DH1に重なっている凸レンズ MS[BG]の周縁と基板 11との乖離間隔 E 1は、大の溝幅 D3'を有する溝部 DH3に重なっている凸レンズ MS[BG]の周縁と基板 11との乖離間隔 E3よりも大きくなる。

[0165] すると、溝部 DH1に重なっている部分の曲率 (部分曲率 RR1)と溝部 DH3に重なつている部分の曲率 (部分曲率 RR3)とを比べてみると、部分曲率 RR1のほうが、部分曲率 RR3よりも弱くなる。したがって、マイクロレンズ MSは、横方向 HDにおいて異なる曲率 (部分曲率 RR1 '部分曲率 RR3)を有することになる。

[0166] また、図 18Aおよび図 18Bに示すように、小の溝幅 D1 'を有する溝部 DH1に重なつている凸レンズ MS[BG]の周縁と基板 11との乖離間隔 E1は、大の溝幅 D2'を有する溝部 DH2に重なっている凸レンズ MS[BG]の周縁と基板 11との乖離間隔 E2よりも大きくなる。

[0167] すると、溝部 DH1に重なっている部分の曲率 (部分曲率 RR1)と溝部 DH2に重なつている部分の曲率 (部分曲率 RR2)とを比べてみると、部分曲率 RR1のほうが、部分曲率 RR2よりも弱くなる。したがって、マイクロレンズ MSは、横方向 HDおよび縦方向 VDにおいて異なる曲率 (部分曲率 RR1 ·部分曲率 RR2)を有することになる。

[0168] その結果、 CMOSセンサ DVE[CS]の場合、マイクロレンズ MS (MS[BG])は、横方向 HDに 2種の曲率 (部分曲率 RR1 'RR3)を有し、縦方向には 1種の曲率 (部分曲率 RR2)を有する曲面を備えることになる。

[0169] 一方、 CCDセンサ DVE[CC]の場合、図 19Aおよび図 19Bに示すように、小の溝幅 D4'を有する溝部 DH4に重なっている凸レンズ MS[BG]の周縁と基板 11との乖離間隔 Eは、大の溝幅 D5'を有する溝部 DH5に重なっている凸レンズ MS[BG]の周縁と基板 11との乖離間隔 Eよりも大きくなる。

[0170] すると、溝部 DH4に重なっている部分の曲率 (部分曲率 RR4)と溝部 DH5に重なつている部分の曲率 (部分曲率 RR5)とを比べてみると、部分曲率 RR4のほうが、部分曲率 RR5よりも弱くなる。したがって、マイクロレンズ MSは、長手方向 LDおよび短手方向 SDにおいて異なる曲率 (部分曲率 RR4*部分曲率 RR5)を有することになる

[0171] なお、溝幅 D'の大きさに限らず、溝部 DHの深さまたは体積に依存して、隆起部 B Gに支えられるレンズ材料膜 32の周縁が溝部 DHに流れ込みやすさは変わる。した力て、溝部 DHにおける溝幅 D 'の幅方向と平担ィ匕膜 31の面内に対する垂直方向と含む断面にぉ、て、マイクロレンズ MSの周縁の一部から基板 11に至るまでの乖離間隔 E力溝部 DHの深さに対応して変化しているマイクロレンズユニットも発明といえる。すると、隆起部 BGが異なる深さを有する複数の溝部 DHに隣接していると、複数の曲率を有するマイクロレンズ MSが形成されることになる。

[0172] また、溝部 DHにおける溝幅 D'の幅方向と平担ィ匕膜 31の面内に対する垂直方向とを含む断面において、マイクロレンズ MSの周縁の一部から基板 11に至るまでの乖離間隔 E力溝部 DHの体積に対応して変化しているマイクロレンズユニットも発明といえる。すると、隆起部 BGが異なる体積を有する複数の溝部 DHに隣接していると、複数の曲率を有するマイクロレンズ MSが形成されることになる。

[0173] [その他の実施の形態]

なお、本発明は上記の実施の形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。

[0174] 例えば、 CMOSセンサ DVE[CS]および CCDセンサ DVE[CC]のマイクロレンズュニット MSUでは、凸レンズ MS[BG]と凹レンズ MS[DH]とが形成されている。ただし、凹レンズ MS[DH]の曲面と凸レンズ MS[BG]の曲面とは、ともに外部からの光をフォトダイオード PDに導くため、部分的に似通って、る。

[0175] 具体的には、溝部 DH (DH3 'DH5)の側壁近傍に生じる凸レンズ MS[BG]と凹レンズ MS[DH]との曲面の形状が類似するようになっている。そのため、溝部 DHにおける底面の中心力外縁 (溝部 DHの側壁)までに対応する凹レンズ MS[DH]の曲面力凸レンズ MS[BG]の曲面とつながっていると解釈してもよい（すなわち、凹レンズ MS[DH]が凸レンズ MS[BG]の裾野となって!/、ると解釈してもよ！/、）。

[0176] すると、溝部 DHに隣り合う隆起部 BGに支えられているマイクロレンズ（凸レンズ M S[BG])の周縁が、凹レンズ MS[DH]の中心にまで広がることになる。その結果、溝部 DH3 · DH5の凹レンズ MS[DH]を裾野（凸レンズ MS[DH]の曲面の底近傍）とする凸レンズ MS[DH]の乖離間隔 Eは、図 18Aおよび図 19Aのように示される。

[0177] すなわち、溝部 DH3に隣り合う隆起部 BGに支えられているマイクロレンズ MSの周縁から基板 11に至るまでの間隔（乖離間隔 E3' )が、溝部 DH3の底面から基板 11 に至るまでの間隔となり、溝部 DH5に隣り合う隆起部 BGに支えられているマイクロレンズ MSの周縁から基板 11に至るまでの間隔（乖離間隔 E5' )が、溝部 DH5の底面から基板 11に至るまでの間隔となる。

[0178] すると、溝部 DH3 ' 5に隣り合う隆起部 BGに支えられているマイクロレンズ MSの周縁は、隆起部 BGの周縁と重なっている場合でもよいし、溝部 DHの底面における中心に重なっている場合であってもよいことになる。そのため、溝部 DH3に隣り合う隆起部 BGに支えられて!/、るマイクロレンズ MSの周縁から基板 11に至るまでの乖離間隔 Eは、 E3であっても E3'であってもよい。また、溝部 DH5に隣り合う隆起部 BGに支えられているマイクロレンズ MSの周縁力も基板 11に至るまでの乖離間隔 Eは、 E5であっても E5 'であってもよ!/ヽ。

[0179] なお、乖離間隔 E3' ·Ε5'と乖離間隔 Ε3 ·Ε5とを比較してみると、「Ε3' >Ε3」、「Ε 5' >Ε5」となる。そのため、乖離間隔 Εと溝幅 D'との関係は以下のように表現することちでさる。

'溝幅 D'の大小関係が「D1 ' < D3'」のとき、

乖離間隔 Eの大小関係が「Ε1 >Ε3'」

•溝幅 D 'の大小関係が「D 2 'く D 3 '」のとき、

乖離間隔 Eの大小関係が「Ε2>Ε3'」

•溝幅 D 'の大小関係が「D4 'く D 5 '」のとき、

乖離間隔 Eの大小関係が「Ε4>Ε5'」

[0180] また、例えば、図 20Αおよび図 20Β (図 5Αおよび図 5Βに対応）および図 21Aおよび図 21B (図 8Αおよび図 8Βに対応）に示すように、底面と開口面とで面積差を有する溝部 DHが平担ィ匕膜 31に形成されるようにしてもよい。そして、このようなテーパ状の溝部 (テーパ溝部) DHは、平担ィ匕膜 31をエッチングする溝部形成行程において、等方性エッチングすれば形成される。すなわち、等方性エッチングで、レンズ材料膜 32の除去溝 JDの幅長よりも広ぐかつ底面よりも広い開口面を有する溝部 DHを形成すればよい。

[0181] このようにしておけば、溝部 DHの開口面における周縁と隆起部 BGに支えられるレンズ材料膜 32の周縁とが重ならないようになり、さらに、溝部 DHの開口面における周縁が隆起部 BGの面内中心に向力つて延び出る (延出する）ようになる。すると、隆起部 BGに支えられるレンズ材料膜 32の周縁力マイクロレンズ形成工程で溶融すれば、即座に溝部 DHに流れ込む。すなわち、確実にレンズ材料膜 32が溝部 DHに流れ込むようになる。

[0182] ところで、生じるマイクロレンズ MS (例えば、凸レンズ）はアレイ化していることから、少なくともマイクロレンズ形成工程を含むマイクロレンズの製造方法力マイクロレンズアレイの製造方法と称されてもよい。また、マイクロレンズ MSと平担ィ匕膜 31とを有するマイクロレンズユニット MSUの製造方法（ひ、ては撮像素子 DVEの製造方法)でもマイクロレンズ形成工程は含まれる。すると、下記のように表現することもできる。

[0183] すなわち、マイクロレンズを有するレンズ材料膜と、そのレンズ材料膜を支持する平担ィ匕膜とを有するマイクロレンズユニットの製造方法は、平担ィ匕膜にレンズ材料膜を塗布することで、レンズ材料膜を成膜させるレンズ材料膜形成行程と、スリットを備えるマスクを介し、レンズ材料膜を露光した後に現像することで、レンズ材料膜の面内に除去溝を形成させる除去溝形成行程と、除去溝の底に対応する平担化膜をエッチングすることで、溝部を形成させる溝部形成行程と、熱を加えることで、レンズ材料膜を溶融させて平担ィ匕膜の溝部に流し込み、レンズ材料膜にマイクロレンズを形成させるマイクロレンズ形成行程と、を有する。

[0184] そして、除去溝形成行程では、複数種のスリット幅を有するスリットを備えるマスクを使用していると望ましい（図 3および図 12参照)。

[0185] また、除去溝形成行程では、マスクはスリット幅の大小関係を交互に異ならせるようにしてスリットを並列させていると望ましい（図 3の横方向 HD参照)。カロえて、除去溝形成行程では、マスクがスリット幅の大小関係を交互にさせたスリットの並ぶ方向とは異なる方向に、さらに異なるスリット幅を有するスリットを並列させていてもよい（図 3の横方向 HDおよび縦方向 VD参照)。

[0186] また、除去溝形成行程では、マスクは、第 1スリット幅を有するスリットを一方向に並列させ、かつ、この一方向とは異なる方向に第 1スリット幅とは異なる第 2スリット幅を有するスリットを並列させて、ると望ま、（図 12参照)。

[0187] また、溝部形成行程は、平坦ィ匕膜における複数の溝部の深さを異ならせて、てもよい。その上、溝部形成行程は、複数の溝部において異なっている深さを、溝部の溝幅に応じて異ならせていてもよい（図 13Α·図 13B並びに図 14Α·図 14B参照）。また

、溝部形成行程は、平担ィ匕膜における複数の溝部の体積を異ならせていてもよい（図 5Α·図 5B並びに図 8Α·図 8Β参照）。

[0188] また、溝部形成行程は、等方性エッチングにより、レンズ材料膜の除去溝の幅長よりも広、溝幅を有する溝部を形成して、てもよい（図 20Α '図 20Β並びに図 21 A ·図

21B参照)。

[0189] ところで、基板に支えられる下地層の面内に隣り合うように形成されている隆起部および溝部に対し、マイクロレンズを備えるレンズ層を積層させているマイクロレンズュニットを以下のように表現することもできる。すなわち、力かるマイクロレンズユニットでは、隆起部に支えられているマイクロレンズの周縁の少なくとも一部と溝部とが、下地層の面内に対する垂直方向にぉ、て重なって、るとも、える。

[0190] このようなマイクロレンズユニットであれば、溝部に十分にレンズ層が充填する。そのため、溝部が極めて狭い溝幅であったしても、その溝部がマイクロレンズの存在しな V、領域 (非レンズ領域）にはならな!、。

[0191] 特に、溝部が複数形成されており、それらの溝部の溝幅に大小関係がある場合、溝幅の幅方向と下地層の面内に対する垂直方向とを含む断面において、溝部に隣り合う隆起部に支えられているマイクロレンズの周縁から基板に至るまでの間隔を乖離間隔とすると、乖離間隔同士は、溝幅の大小関係に相反する大小関係になっていると望ましい。すなわち、溝部の溝幅に大小関係があると、マイクロレンズの周縁の一部から基板に至るまでの乖離間隔は、大の溝幅の場合よりも小の溝幅の場合に長くなると望ましい。

[0192] このようになって、ると、基準となる基板力も異なる高さを有する周縁がマイクロレンズ内に存在することになり、マイクロレンズの曲面の曲率も複数存在するようになる。すると、それらの複数の曲率を利用して、マイクロレンズは光を所望の位置 (受光部等）に導くことができる。つまり、下地層の溝部に必ずレンズ層が浸入するようになつているので、非レンズ領域が生じないマイクロレンズユニットでは、形成されたマイクロレンズ力集光先を特定できるような所望の曲率を有するようになる。

[0193] ただし、下地層にお、て複数ある溝部の深さが、溝部の溝幅に応じて異なって、てもよい。また、溝部が複数形成されており、それらの溝部の深さに大小関係がある場合、溝幅の幅方向と下地層の面内に対する垂直方向とを含む断面において、溝部に隣り合う隆起部に支えられて、るマイクロレンズの周縁から基板に至るまでの間隔を乖離間隔とすると、乖離間隔同士は、溝部の深さの大小関係に相反する大小関係になっていると望ましい。

[0194] また、溝部が複数形成されており、それらの溝部の体積に大小関係がある場合、溝幅の幅方向と下地層の面内に対する垂直方向とを含む断面において、溝部に隣り合う隆起部に支えられているマイクロレンズの周縁から基板に至るまでの間隔を乖離間隔とすると、乖離間隔同士は、溝部の体積の大小関係に相反する大小関係になっていると望ましい。

[0195] なお、以上のようなマイクロレンズユニットと、隆起部に支えられるマイクロレンズ毎に応じた受光部と、を備える撮像素子も発明といえる。

[0196] そして、撮像素子では、溝幅の幅方向と下地層の面内に対する垂直方向と含む断面において、隆起部に支えられるマイクロレンズに対応した画素毎の境界面力受光部までの間隔を隙間間隔とすると、隙間間隔同士に大小関係がある場合、乖離間隔同士は、隙間間隔同士の大小関係に相反する大小関係になっていると望ましい。

[0197] 隙間間隔は、各画素に入射する光を受光部に向けて集光させる場合に要するマイクロレンズの屈折力 (パワー）に関連してくる。そして、隙間間隔が比較的短い場合にはマイクロレンズは光を比較的弱く屈折させるだけでよいが、隙間間隔が比較的長い場合にはマイクロレンズは光を比較的強く屈折させなければならないとされる。

[0198] 一方、乖離間隔は、マイクロレンズの曲率に関連してくる。そして、マイクロレンズとしての芯厚が一定であり、乖離間隔が比較的大き、と弱い曲率の曲面（ローパワーの曲面）が形成され、乖離間隔が比較的小さ!、と強、曲率の曲面 (ハイパワーの曲面）が形成される。

[0199] すると、隙間間隔同士を比較して大小関係がある場合、乖離間隔同士が隙間間隔同士の大小関係に相反する大小関係になっていると、隙間間隔が比較的短い場合に乖離間隔が比較的大きくなり、光を弱く屈折するローパワーの曲面が形成され、隙間間隔が比較的長い場合に乖離間隔が比較的小さくなり、光を強く屈折するハイパヮ一の曲面が形成されることになる。したがって、力かるような撮像素子は、外部からの光を効果的に受光部に導ける。

[0200] また、溝幅を異にする複数の溝部が、溝幅の大小関係を交互に異ならせるようにして並列されていると望ましい。このようになっていれば、大の溝幅と小の溝幅とに隣り合う隆起部に支えられるレンズ層は、大の溝幅に依存する曲率と小の溝幅に依存する曲率を有するマイクロレンズになる。

[0201] その上、溝幅の大小関係を交互に異ならせるようにして並列している溝部の並列方向とは異なる方向（例えば、並列方向に対して垂直方向）に、さらに異なる溝幅を有する溝部を並列させていると望ましい。このようになっていれば、大の溝幅と小の溝幅とに隣り合う隆起部は、新たな別の溝幅にも隣接していることになるので、少なくとも 3 種の曲率を有するマイクロレンズが形成される。

また、溝幅を相異ならせる溝部を第 1溝部および第 2溝部とする場合、第 1溝部が一方向に並列される一方、第 2溝部が一方向とは異なる方向（例えば、一方向に対して直交方向）に並列されていると望ましい。このようになっていれば、マイクロレンズにおける例えば交差する方向毎において、異なる曲率が生じるようになる。つまり、交差方向毎に応じた曲率を有するマイクロレンズが形成される。

Claims

請求の範囲

[1] 基板に支えられる下地層の面内で隣り合うように形成されている隆起部および溝部のうち、隆起部に支えられているレンズ層を用いてマイクロレンズを生じさせるマイクロレンズの製造方法にあって、

熱により上記隆起部に支えられるレンズ層を溶かし、上記溝部にレンズ層の一部を流し込むことで、隆起部に支えられるレンズ層の形状を変化させ、マイクロレンズを生じさせるマイクロレンズ形成工程を、

少なくとも有して、るマイクロレンズの製造方法。

[2] 上記マイクロレンズ形成工程では、

熱により優先して溶け出すレンズ層の表面であり、かつ、上記隆起部に支えられるレンズ層の周縁を上記下地層の溝部に流し込ませることで、

上記隆起部に支えられるレンズ層の周縁の厚みを、上記隆起部の面内中心のレンズ層の厚みよりも薄くしている請求項 1に記載のマイクロレンズの製造方法。

[3] 上記下地層にお、て複数ある上記溝部の溝幅が、複数種類に設定されて、る請求項 1に記載のマイクロレンズの製造方法。

[4] 上記溝幅を異にする複数の溝部が、溝幅の大小関係を交互に異ならせるようにして並列されている請求項 3に記載のマイクロレンズの製造方法。

[5] 上記の溝幅の大小関係を交互に異ならせるようにして並列して、る溝部の並列方向とは異なる方向に、さらに異なる溝幅を有する溝部を並列させている請求項 4のマイク口レンズの製造方法。

[6] 上記溝幅を相異ならせる溝部を第 1溝部および第 2溝部とする場合、

上記第 1溝部が一方向に並列される一方、上記第 2溝部が一方向とは異なる方向に並列されている請求項 3に記載のマイクロレンズの製造方法。

[7] 上記マイクロレンズ形成工程では、

上記溝部の溝幅は、

上記の流れ込むレンズ層を溝部の側壁をったわせ、溝部の底面における中心に向力うように浸入させ、

上記底面の中心に滞留するレンズ層の厚みを、上記底面の外縁に滞留するレンズ層の厚みよりも薄くする、

ように設定されて、る請求項 1〜6の、ずれか 1項に記載のマイクロレンズの製造方法。

[8] 上記下地層にお、て複数ある上記溝部の深さが、溝部の溝幅に応じて異なって、る請求項 3〜6のいずれ力 1項に記載のマイクロレンズの製造方法。

[9] 上記下地層にお、て複数ある上記溝部の深さが、複数種類に設定されて、る請求項 1〜6のいずれ力 1項に記載のマイクロレンズの製造方法。

[10] 上記下地層にお、て複数ある上記溝部の体積が、複数種類に設定されて、る請求項 1〜6のいずれ力 1項に記載のマイクロレンズの製造方法。

[11] 上記溝部の開口面における外縁を隆起部の面内中心に向力つて延出させることで、上記開口面における外縁と上記隆起部に支えられるレンズ層の周縁とを重ならな V、ようにして、る請求項 1〜6の、ずれか 1項に記載のマイクロレンズの製造方法。