(57)【要約】【課題】  レンズ形状の制御が精確にできるマイクロレンズアレイの形成方法を提供する。【解決手段】  フォトマスクのパターン形成平面をＸ−Ｙ座標として、その座標値ｘ、ｙを関数として、所望の現像後のレジスト像の形状（プロファイル）に対応する露光する際の透過光量（露光量）分布をＺ座標上のｚ値として求め、求められたｚ値に対応して、Ｘ−Ｙ座標上の位置に、前記ドットパターンを配置して、その透過光量（露光量）分布を制御したフォトマスクを出発フォトマスクとし、該出発フォトマスクを補正した補正フォトマスクを用い、感光性レジスト材料からなるレンズ形成用材料を露光し、更に現像して、マイクロレンズアレイを、現像後のレジスト像として得る。【選択図】  図１
2005258349.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光波長では解像しない微細なドットパターンの分布状態により、露光する際の透過光量（露光量）分布を制御するフォトマスクを用いて、感光性レジスト材料からなるレンズ形成用材料を露光し、更に現像して、２次元的に配列されたマイクロレンズからなるマイクロレンズアレイを、現像後のレジスト像として得る、マイクロレンズアレイの形成方法であって、フォトマスクのパターン形成平面をＸ−Ｙ座標として、その座標値ｘ、ｙを関数として、所望の現像後のレジスト像の形状（プロファイル）に対応する露光する際の透過光量（露光量）分布をＺ座標上のｚ値として求め、求められたｚ値に対応して、Ｘ−Ｙ座標上の位置に、前記ドットパターンを配置して、その透過光量（露光量）分布を制御したフォトマスクを出発フォトマスクとし、該出発フォトマスクを用い、あるいは該出発フォトマスクの一部のドットパターンの配置状態を変更したフォトマスクを用い、感光性レジスト材料からなるレンズ形成用材料を露光し、更に現像して、マイクロレンズアレイを、現像後のレジスト像として得て、該現像後のレジスト像の形状（プロファイル）を測定し、測定された前記現像後のレジスト像の形状（プロファイル）と前記所望の現像後のレジスト像の形状（プロファイル）との差異を把握し、該差異に基づいて、前記フォトマスクの透過光量（露光量）分布を補正した、ドットパターンを配置してその透過光量（露光量）分布を制御する方式の補正フォトマスクを新たに作製し、該補正フォトマスクを用い、感光性レジスト材料からなるレンズ形成用材料を露光し、更に現像して、マイクロレンズアレイを、現像後のレジスト像として得ることを特徴とするマイクロレンズアレイの形成方法。
【請求項２】
ポジ型の感光性レジスト材料からなるレンズ形成用材料を、フォトマスクを用いて露光し、更に現像して、２次元的に配列されたマイクロレンズからなるマイクロレンズアレイを、現像後のレジスト像として得る、マイクロレンズアレイの形成方法であって、露光波長では解像しない微細なドットパターンの分布状態により、露光する際の透過光量（露光量）分布を制御するフォトマスクで、且つ、フォトマスクのパターン形成平面をＸ−Ｙ座標として、その座標値ｘ、ｙを関数として、所望の現像後のレジスト像の形状（プロファイル）に対応する露光する際の透過光量（露光量）分布をＺ座標上のｚ値として求め、求められたｚ値に対応して、Ｘ−Ｙ座標上の位置に、前記ドットパターンを配置して、その透過光量（露光量）分布を制御したフォトマスクである、第１のフォトマスクを用いて、感光性レジスト材料からなるレンズ形成用材料を露光する、第１の露光後に、更に、形成するマイクロレンズアレイのレンズ境部を含む所定の領域に対応する領域のみを開口したパターン形状の第２のフォトマスクを用いて、形成するマイクロレンズアレイのレンズ境部を含む所定の領域を露光する、第２の露光を行い、更に現像して、マイクロレンズアレイを、現像後のレジスト像として得ることを特徴とするマイクロレンズアレイの形成方法。
【請求項３】
請求項１ないし２のいずれか１に記載のマイクロレンズアレイの形成方法であって、前記請求項１に記載の出発フォトマスクおよび請求項２に記載の第１のフォトマスクは、順に、（ａ）前記感光性レジスト材料からなるレンズ形成用材料の所望の現像後のプロファイルを得るための、フォトマスクのパターンの露光量分布を得て、フォトマスクのパターン形成平面をＸ−Ｙ座標として、その座標値ｘ、ｙを関数として、目的とするフォトマスクの透過光量（露光量）分布を、Ｚ座標上のｚ値として表す、透過光量（露光量）分布把握処理と、（ｂ）露光においてフォトマスク面上は均一照度とし、前記Ｚ座標上のｚ値に対応して、再現性のある所定のアルゴリズムを用いて、露光波長では解像しない所定サイズのＸ−Ｙ座標の領域毎に、該領域サイズのドットパターンの配置の有無を決め、パターンの配置が有と決められた、所定サイズのＸ−Ｙ座標の領域には、ドットパターンを生成配置する、ドットパターンの生成処理とを行ない、得られたパターンデータを用いて、描画露光されて形成されるものであることを特徴とするマイクロレンズアレイの形成方法。    
【請求項４】
請求項３に記載のマイクロレンズアレイの形成方法であって、透過光量（露光量）分布把握処理は、露光量に応じて残膜厚の変化するレジスト（感光性レジスト材料）を露光し、現像して、得られた、露光量とレジストの残膜厚の関係のデータと、所望の被加工物（マイクロレンズアレイ）の形状のプロファイルとから、露光量に応じて残膜厚の変化するレジスト（感光性レジスト材料）の現像後のレジストの所望のプロファイルを得るための、フォトマスクのパターンの露光量分布を得るものであることを特徴とするマイクロレンズアレイの形成方法。
【請求項５】
請求項４に記載のマイクロレンズアレイの形成方法であって、透過光量（露光量）分布把握処理は、所定数、段階的に設定した各白面積率の領域を有する、所定数階調の平網パタンデータを描画用データとして用いて、平網パタンを有するフォトマスクを作製し、作製されたフォトマスクを用いて、前記感光性レジスト材料からなるレンズ形成用材料のに露光、現像し、各階調における前記感光性レジスト材料からなるレンズ形成用材料の膜厚変化を測定することによって、フォトマスクの平網パタンの白面積率と前記感光性レジスト材料からなるレンズ形成用材料の膜厚との関係を示すトーンカーブを取得し、該トーンカーブより、透過光量（露光量）分布を得るものであることを特徴とするマイクロレンズアレイの形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カメラレンズを通った光が結像する面に感光部を２次元的に配列させ、光の強度を電気信号に変換することによって、各画素における色または輝度情報という形式で動画像または静止画像を出力する撮像装置の構成要素として使用されるマイクロレンズアレイを形成する方法に関し、
更に具体的には、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、携帯電話に組込まれるカメラ、防犯用監視カメラなど、このようなカメラ等の撮像装置の構成要素として使用されるマイクロレンズアレイを形成する方法に関する。
ただし、本発明の形成方法により作製されるマイクロレンズアレイの用途は上記に限定されない。
【背景技術】
【０００２】
カメラレンズと該カメラレンズを通った光の結像面に感光部を２次元的に配列させている固体撮像素子を備え、動画像または静止画像を出力する方式の撮像装置においては、近年、その感度の向上、ノイズの低減を目的として、図１７に示すように、その感光部への集光効率を高めるために、各セルの受光部側表面に、透明材料からなる微小集光レンズ（以下、マイクロレンズとも言う）を形成している。
尚、このようなレンズのことを単に屈折部と言う場合もある。
ここで、撮像装置の構成概略図である図１７に基づいて、このような、撮像装置を簡単に説明しておく。
図１７のＤ１は撮像部の中心部の断面で、Ｄ２は周辺部の断面で、他は省略して示してある。
図１７におけるＤ０部のように、感光部１２５、平坦化層１７１、遮光部１５０、カラーフィルタ１４０、平坦化層マイクロレンズの組みを単位の感光機能領域として、セルと呼び、このようなセルが、撮像面側に敷き詰められている。
セルの撮像素子面に沿う断面は正方形であることが多いが、長方形や正六角形であることもあり、そのピッチサイズは、現状では、３μｍ〜１２μｍ程度であるものがー般的である。
感光部１２５はセルの底部に配置され、そこに入射した光の強度に応じて、光強度を電気信号に変換する。
そして、感光部１２５から出力された電気信号に補間等の処理を施すことにより、ディジタル画像が出力される。
セル内部に金属配線等を配置する必要性から、セルの底面全体にわたって感光部を設けるのは困難であり、感光部１２５の領域はセルの底面領域のー部分である。
【０００３】
カメラレンズ１１０の光軸１１５上を通過する光線は、固体撮像素子１２０の感光部１２５に垂直に入射し、光軸１１５から離れるに従い斜め入射する入射角θ０を大とするが、マイクロレンズ１３０により効率良く集光するためには、光軸１１５からのマイクロレンズ１３０の位置と感光部との位置関係を所定量だけずらしておく必要がある。
このようなずらしを画素ずらしと言い、従来は、画素ずらしにより、周辺の光量の低下を防止していた。
尚、本願発明者は、先に、特願２００３−３０７２８７号（特許文献１）において、各位置における、マイクロレンズ（屈折部と言っている）の形状を変えて、入射光法線の向きを制御して、周辺のセルの感光部の受ける光量の低下防止の効果をより効果的とする方法を提案している。
【０００４】
このような微小集光レンズ（マイクロレンズ）は、従来、集光部上側に形成された樹脂部を熱フローにてレンズ状に形成していた。
この方法の１例を、図１６に基づいて、以下、簡単に説明しておく。
本例は、シリコンウエハ３０２の一面に形成された感光部３０３上側に、カラーフィルタ３０４を配設したデバイス基板３０１（図１６（ａ）に対し、その各感光部３０３に対応して微小集光レンズを設ける場合である。
先ず、ディバイス基板３０１のカラーフィルタ３０４を覆う平坦化層３０５を設け、更に平坦化層３０５上にレンズを形成するための感光性の樹脂であるレジスト層３０６を塗布する。（図１６（ｂ））
次いで、フォトマスク３０７をレジスト層３０６に近接した状態で、レジスト層３０６を選択露光し（図１６（ｃ））、現像処理して、各感光部３０３に対応する領域に感光部３０３を覆う略四角状のレジストパターン３０９を形成する。（図１６（ｄ））
この後、熱処理してレジストパターン３０９を熱フローさせ、各感光部３０３に対応した凸レンズ３１０を形成する。（図１６（ｅ））
この方法の場合、レジストパターン３０９を熱フローにより凸レンズ形状とするため、所望の焦点距離を有する集光効率の良いレンズの形成することが難しかった。
特に、感光部までの距離が長いＣＭＯＳイメージセンサにおいては、熱処理による自然フローでは、焦点距離の長い設計通りのレンズ形状を形成することができなかった。
このような製法によってマイクロレンズを形成する方法については、たとえば特開平１０−９８１７３号公報（特許文献２) に開示されている。
【０００５】
また、別に、特開平５−１４２７５２号公報（特許文献３）には、微細なドットパターンの分布を用いて透過率を変化させることで，微小集光レンズを作成する方法が開示されている。
しかし、この方法の場合、エッチバックによりマイクロレンズを形成しており、且つ、マスクのパターン作成において、乱数によるパターンの配置を行う方法が採られているため、正確な所望の透過光量プロフファイルを得るのは困難であった。
尚、本願発明者等は、先に、特願２００２−２３０５９３号（特許文献４）において、露光波長では解像しない微細なドットパターンの分布状態により、露光する際の透過光量（露光量）分布を制御するフォトマスクを作製するためのパターンデータの作製方法、および、そのようなフォトマスクを提案している。
【０００６】
【特許文献１】特願２００３−３０７２８７号
【特許文献２】特開平１０−９８１７３号公報
【特許文献３】特開平５−１４２７５２号公報
【特許文献４】特願２００２−２３０５９３号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記のように、近年、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、携帯電話に組込まれるカメラ、防犯用監視カメラ等の撮像装置においては、構成要素としてマイクロレンズアレイが配設されるようになっており、マイクロレンズアレイの配設において、そのレンズ形状の制御が精確にできる形成方法が求められている。
本発明はこれに対応するもので、そのレンズ形状の制御が精確にできるマイクロレンズアレイの形成方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のマイクロレンズアレイの形成方法は、露光波長では解像しない微細なドットパターンの分布状態により、露光する際の透過光量（露光量）分布を制御するフォトマスクを用いて、感光性レジスト材料からなるレンズ形成用材料を露光し、更に現像して、２次元的に配列されたマイクロレンズからなるマイクロレンズアレイを、現像後のレジスト像として得る、マイクロレンズアレイの形成方法であって、フォトマスクのパターン形成平面をＸ−Ｙ座標として、その座標値ｘ、ｙを関数として、所望の現像後のレジスト像の形状（プロファイル）に対応する露光する際の透過光量（露光量）分布をＺ座標上のｚ値として求め、求められたｚ値に対応して、Ｘ−Ｙ座標上の位置に、前記ドットパターンを配置して、その透過光量（露光量）分布を制御したフォトマスクを出発フォトマスクとし、該出発フォトマスクを用い、あるいは該出発フォトマスクの一部のドットパターンの配置状態を変更したフォトマスクを用い、感光性レジスト材料からなるレンズ形成用材料を露光し、更に現像して、マイクロレンズアレイを、現像後のレジスト像として得て、該現像後のレジスト像の形状（プロファイル）を測定し、測定された前記現像後のレジスト像の形状（プロファイル）と前記所望の現像後のレジスト像の形状（プロファイル）との差異を把握し、該差異に基づいて、前記フォトマスクの透過光量（露光量）分布を補正した、ドットパターンを配置してその透過光量（露光量）分布を制御する方式の補正フォトマスクを新たに作製し、該補正フォトマスクを用い、感光性レジスト材料からなるレンズ形成用材料を露光し、更に現像して、マイクロレンズアレイを、現像後のレジスト像として得ることを特徴とするものである。
あるいは、本発明のマイクロレンズアレイの形成方法は、ポジ型の感光性レジスト材料からなるレンズ形成用材料を、フォトマスクを用いて露光し、更に現像して、２次元的に配列されたマイクロレンズからなるマイクロレンズアレイを、現像後のレジスト像として得る、マイクロレンズアレイの形成方法であって、露光波長では解像しない微細なドットパターンの分布状態により、露光する際の透過光量（露光量）分布を制御するフォトマスクで、且つ、フォトマスクのパターン形成平面をＸ−Ｙ座標として、その座標値ｘ、ｙを関数として、所望の現像後のレジスト像の形状（プロファイル）に対応する露光する際の透過光量（露光量）分布をＺ座標上のｚ値として求め、求められたｚ値に対応して、Ｘ−Ｙ座標上の位置に、前記ドットパターンを配置して、その透過光量（露光量）分布を制御したフォトマスクである、第１のフォトマスクを用いて、感光性レジスト材料からなるレンズ形成用材料を露光する、第１の露光後に、更に、形成するマイクロレンズアレイのレンズ境部を含む所定の領域に対応する領域のみを開口したパターン形状の第２のフォトマスクを用いて、形成するマイクロレンズアレイのレンズ境部を含む所定の領域を露光する、第２の露光を行い、更に現像して、マイクロレンズアレイを、現像後のレジスト像として得ることを特徴とするものである。
尚、ここで、「所望の現像後のレジスト像の形状（プロファイル）」とは、作製するマイクロレンズアレイ（被加工物）の設計形状に対応した現像後のレジスト像の形状を意味する。
【０００９】
そして、上記いずれかのマイクロレンズアレイの形成方法であって、請求項１に記載の出発フォトマスクおよび請求項２に記載の第１のフォトマスクは、順に、（ａ）前記感光性レジスト材料からなるレンズ形成用材料の所望の現像後のプロファイルを得るための、フォトマスクのパターンの露光量分布を得て、フォトマスクのパターン形成平面をＸ−Ｙ座標として、その座標値ｘ、ｙを関数として、目的とするフォトマスクの透過光量（露光量）分布を、Ｚ座標上のｚ値として表す、透過光量（露光量）分布把握処理と、（ｂ）露光においてフォトマスク面上は均一照度とし、前記Ｚ座標上のｚ値に対応して、再現性のある所定のアルゴリズムを用いて、露光波長では解像しない所定サイズのＸ−Ｙ座標の領域毎に、該領域サイズのドットパターンの配置の有無を決め、パターンの配置が有と決められた、所定サイズのＸ−Ｙ座標の領域には、ドットパターンを生成配置する、ドットパターンの生成処理とを行ない、得られたパターンデータを用いて、描画露光されて形成されるものであることを特徴とするものである。
そして、上記のマイクロレンズアレイの形成方法であって、透過光量（露光量）分布把握処理は、露光量に応じて残膜厚の変化するレジスト（感光性レジスト材料）を露光し、現像して、得られた、露光量とレジストの残膜厚の関係のデータと、所望の被加工物（マイクロレンズアレイ）の形状のプロファイルとから、露光量に応じて残膜厚の変化するレジスト（感光性レジスト材料）の現像後のレジストの所望のプロファイルを得るための、フォトマスクのパターンの露光量分布を得るものであることを特徴とするものであり、透過光量（露光量）分布把握処理は、所定数、段階的に設定した各白面積率の領域を有する、所定数階調の平網パタンデータを描画用データとして用いて、平網パタンを有するフォトマスクを作製し、作製されたフォトマスクを用いて、前記感光性レジスト材料からなるレンズ形成用材料のに露光、現像し、各階調における前記感光性レジスト材料からなるレンズ形成用材料の膜厚変化を測定することによって、フォトマスクの平網パタンの白面積率と前記感光性レジスト材料からなるレンズ形成用材料の膜厚との関係を示すトーンカーブを取得し、該トーンカーブより、透過光量（露光量）分布を得るものであることを特徴とするものである。
【００１０】
（作用）
本発明のマイクロレンズアレイの形成方法は、このような構成にすることによって、レンズ形状の制御が精確にできるマイクロレンズアレイの形成方法の提供を可能としている。
詳しくは、露光波長では解像しない微細なドットパターンの分布状態により、露光する際の透過光量（露光量）分布を制御するフォトマスクで、且つ、フォトマスクのパターン形成平面をＸ−Ｙ座標として、その座標値ｘ、ｙを関数として、所望の現像後のレジスト像の形状（プロファイル）に対応する露光する際の透過光量（露光量）分布をＺ座標上のｚ値として求め、求められたｚ値に対応して、Ｘ−Ｙ座標上の位置に、前記ドットパターンを配置して、その透過光量（露光量）分布を制御したフォトマスクだけを用いて、感光性レジスト材料からなるレンズ形成用材料を露光し、更に現像して、マイクロレンズアレイを、現像後のレジスト像として得る場合、同じ透過光量（露光量）でもレジストの膜減り量が異なることがある。
例えば、設計上ではマイクロレンズアレイのレンズ間のＶ字の谷間となる部分が、現像後のレジスト像では、埋まって平滑化されてしまうという現象が発生する。
このような構成にすることによって、その形状精度が良く、特に隣接するレンズ間のＶ字の谷間が平滑化されるのを抑制して、マイクロレンズアレイを形成することを可能としている。
【００１１】
尚、請求項１に記載の出発フォトマスクおよび請求項２に記載の第１のフォトマスクは、順に、（ａ）前記感光性レジスト材料からなるレンズ形成用材料の所望の現像後のプロファイルを得るための、フォトマスクのパターンの露光量分布を得て、フォトマスクのパターン形成平面をＸ−Ｙ座標として、その座標値ｘ、ｙを関数として、目的とするフォトマスクの透過光量（露光量）分布を、Ｚ座標上のｚ値として表す、透過光量（露光量）分布把握処理と、（ｂ）露光においてフォトマスク面上は均一照度とし、前記Ｚ座標上のｚ値に対応して、再現性のある所定のアルゴリズムを用いて、露光波長では解像しない所定サイズのＸ−Ｙ座標の領域毎に、該領域サイズのドットパターンの配置の有無を決め、パターンの配置が有と決められた、所定サイズのＸ−Ｙ座標の領域には、ドットパターンを生成配置する、ドットパターンの生成処理とを行ない、得られたパターンデータを用いて、描画露光されて形成されるものであるが、前記透過光量（露光量）分布把握処理は、露光量に応じて残膜厚の変化するレジスト（感光性レジスト材料）を露光し、現像して、得られた、露光量とレジストの残膜厚の関係のデータと、所望の被加工物の形状のプロファイルとから、露光量に応じて残膜厚の変化するレジスト（感光性レジスト材料）の現像後のレジストの所望のプロファイルを得るための、フォトマスクのパターンの露光量分布を得るものである。
具体的には、好ましい透過光量（露光量）分布把握処理は、所定数、段階的に設定した各白面積率の領域を有する、所定数階調の平網パタンデータを描画用データとして用いて、平網パタンを有するフォトマスクを作製し、作製されたフォトマスクを用いて、前記感光性レジスト材料からなるレンズ形成用材料のに露光、現像し、各階調における前記感光性レジスト材料からなるレンズ形成用材料の膜厚変化を測定することによって、フォトマスクの平網パタンの白面積率と前記感光性レジスト材料からなるレンズ形成用材料の膜厚との関係を示すトーンカーブを取得し、該トーンカーブより、透過光量（露光量）分布を得るもので、この処理により、実際の処理を確実に精度良く行うことができるものとしている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、上記のようにレンズ形状の制御が精確にできるマイクロレンズアレイの形成方法の提供を可能とした。
これにより、撮像装置の感度を向上させ、出力される画像のノイズを低減することを可能とした。
勿論、従来の熱熔融による製造方法に比べ、より理想に近い形状のマイクロレンズが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図１は本発明のマイクロレンズアレイの形成方法の実施の形態の第１の例の処理フローを示した概略フロー図で、図２は本発明のマイクロレンズアレイの形成方法の実施の形態の第２の例の処理フローを示した概略フロー図で、図３は第１の例、第２の例に用いられる所望の現像後のレジスト像の形状（プロファイル）に対応した露光量分布のフォトマスクの製造フローを説明するためのフロー図、図４（ａ）は設計形状の現像後のレジスト像の形状（プロファイル）を示した断面図で、図４（ｂ）は設計形状の現像後のレジストの形状（プロファイル）に対応した透過光量分布のフォトマスクを用いた場合の現像後のレジスト像の形状（プロファイル）を示した断面図で、図４（ｃ）、図４（ｄ）は、それぞれ、第２の例における第２のフォトマスクの１例の絵柄を示した平面図である。
図１〜図４中、１０は処理基板、２０はレンズ（マイクロレンズとも言う）、２５は裾引き部、３１は遮光部、３２は開口部（光透過部）である。
【００１４】
はじめに、本発明のマイクロレンズアレイの形成方法の実施の形態の第１の例を、図１に基づいて説明する。
第１の例のマイクロレンズアレイの形成方法は、露光波長では解像しない微細なドットパターンの分布状態により、露光する際の透過光量（露光量）分布を制御するフォトマスクを用いて、ポジ型の感光性レジスト材料からなるレンズ形成用材料を露光し、更に現像して、２次元的に配列されたマイクロレンズからなるマイクロレンズアレイを、現像後のレジスト像として得る、マイクロレンズアレイの形成方法である。
簡単には、フォトマスクのパターン形成平面をＸ−Ｙ座標として、その座標値ｘ、ｙを関数として、所望の現像後のレジスト像の形状（プロファイル）に対応する露光する際の透過光量（露光量）分布をＺ座標上のｚ値として求め、求められたｚ値に対応して、Ｘ−Ｙ座標上の位置に、前記ドットパターンを配置して、その透過光量（露光量）分布を制御したフォトマスクを出発フォトマスクとして用い、テスト露光、現像、現像後のレジスト像形状の把握、パターンの補正を、少なくとも１回以上行い、出発フォトマスクからその一部を補正した製品作製用の補正フォトマスクを作製し、該製品作製用の補正フォトマスクを用いて、製品用の処理基板上に配設された感光性レジスト材料からなるレンズ形成用材料を露光し、更に現像して、マイクロレンズアレイを、現像後のレジスト像として得るものである。
先ず、形成するレンズの設計形状（Ｓ１）から、所望の現像後のレジスト像の形状（プロファイル）に対応する露光する際の透過光量（露光量）分布をＺ座標上のｚ値として求め、求められたｚ値に対応して、Ｘ−Ｙ座標上の位置に、前記ドットパターンを配置して、その透過光量（露光量）分布を制御したフォトマスクを出発フォトマスク（Ｓ２）として作製しておく。
出発フォトマスク（Ｓ２）の作製方法については、後述する。
出発フォトマスク（Ｓ２）を用いて、感光性のレンズ形成用材料を塗布したテスト用処理基板（Ｓ３）のレンズ形成用材料をテスト露光し（Ｓ４）、更に現像し（Ｓ５）、マイクロレンズアレイを、現像後のレジスト像として得て、
該現像後のレジスト像の形状（プロファイル）を測定し（Ｓ６）、
測定された前記現像後のレジスト像の形状（プロファイル）と所望の現像後のレジスト像の形状（プロファイ）（設計形状Ｓ１のこと）との差異を把握し（Ｓ７）、
該差異に基づいて、必要な場合は、出発フォトマスクの透過光量（露光量）分布を補正し（Ｓ９）、ドットパターンを配置してその透過光量（露光量）分布を制御する方式の補正フォトマスク（Ｓ１０）を新たに作製する。
そして、今度は補正された補正フォトマスクを用いて、処理ステップＳ４〜Ｓ７迄を行い、差異が補正必要でない場合には、該補正フォトマスクを用いて、
感光性のレンズ形成用材料を塗布した製品用処理基板（Ｓ１１）のレンズ形成用材料を露光し（Ｓ１２）、更に現像し（Ｓ１３）、マイクロレンズアレイを形成した基板（撮像装置用の基板）（Ｓ１４）を得る。
このようにして、設計形状の、精度的にも優れたマイクロレンズアレイを形成できる。  尚、補正フォトマスク（Ｓ１０）を用いた、露光、現像では、設計形状とまだ差異があり、補正が必要と判断した場合には、Ｓ９〜Ｓ１０、Ｓ４〜Ｓ８の一連の処理ステップを、必要に応じて繰り返す。
【００１５】
次に、本発明のマイクロレンズアレイの形成方法の実施の形態の第２の例を、図２に基づいて説明する。
第２の例のマイクロレンズアレイの形成方法も、第１の例と同様、露光波長では解像しない微細なドットパターンの分布状態により、露光する際の透過光量（露光量）分布を制御するフォトマスクを用いて、ポジ型の感光性レジスト材料からなるレンズ形成用材料を露光し、更に現像して、２次元的に配列されたマイクロレンズからなるマイクロレンズアレイを、現像後のレジスト像として得る、マイクロレンズアレイの形成方法であるが、簡単には、第２の例の場合は、レンズ形状を形成のための露光（第１の露光と言う）を行う第１のフォトマスクと、隣接するレンズ間が、設計上Ｖ字谷間である部分が、裾引き状態となる現象を補正するための露光（第２の露光と言う）を行う第２のフォトマスクとを用いて、処理基板の感光性レジスト材料からなるレンズ形成用材料に対し露光を２回行い、これを現像して、マイクロレンズアレイを形成する方法である。
尚、設計上は、図４（ａ）に示すように、隣接するレンズ２０の境界部は基板１０に届くようにＶ字谷間のようになっているが、第１のフォトマスクを用いて露光、現像した場合、通常、図４（ｂ）に示すように、隣接するレンズ２０の境界部は基板１０に届かず、レンズ２０間がレンズ形成材料により埋められた状態（これを裾引き２５と言う）になり、これが問題になっていた。
第２の例は裾引き（図４の２５）のないレンズを形成しようとするものである。
先ず、マイクロレンズアレイの設計形状、配列（Ｓ２１）から、フォトマスクのパターン形成平面をＸ−Ｙ座標として、その座標値ｘ、ｙを関数として、所望の現像後のレジスト像の形状（プロファイル）に対応する露光する際の透過光量（露光量）分布をＺ座標上のｚ値として求め、求められたｚ値に対応して、Ｘ−Ｙ座標上の位置に、前記ドットパターンを配置して、その透過光量（露光量）分布を制御したフォトマスクを、第１のフォトマスク（Ｓ２２）として作製しておき、
一方、マイクロレンズアレイの設計形状、配列（Ｓ２１）から、隣接するレンズの境界領域を含む所定領域を露光するためのフォトマスクを第２のフォトマスク（Ｓ２３）として作成して置く。
第２のフォトマスクとしては、例えば、図４（ｃ）に示すような、井桁状に開口を有するの絵柄のものや、図４（ｃ）に示す開口の一部、遮光部３１の角部の付近の開口を遮光部に置き換えた、図４（ｄ）に示すような絵柄形状のものが用いられる。
そして、ポジ型の感光性レジスト材料からなるレンズ形成用材料を塗布した製品作製用の処理基板（Ｓ２４）のレンズ形成用材料に対し、第１のフォトマスク（Ｓ２２）を用いて第１の露光を行い（Ｓ２５）、引き続き、第２のフォトマスク（Ｓ２３）を用いて第２の露光（Ｓ２６）を行い、更に現像して（Ｓ２７）、マイクロレンズアレイ形成した基板を得る。（Ｓ２８）
このようにして、裾引きのなく、精度的にも優れたマイクロレンズアレイを形成できる。
【００１６】
ここで、第１の例における出発フォトマスク、第２の例における第１のフォトマスクの作製方法について、図３に示すフローに基づいて説明しておく。
予め、所望の現像後のプロファイルを得る、マイクロレンズ形成用材料である感光性レジスト材料（単にレジストとも言う）と、この感光性レジスト材料を露光する露光波長を決めておく。（Ｓ３１、Ｓ３２）
先ず、決められた感光性レジスト材料を、所定の膜厚に前記現像後のプロファイルを形成する基板と同等の基板上に塗布し、各種露光量にて所定サイズの領域を露光し、現像して（Ｓ３３）、露光量とレジストの残膜厚の関係データを求める。（Ｓ３４）
数式化した露光量とレジストの残膜厚の関係データとしても良い。
感光性レジスト材料としてポジレジストを用いる場合、透過光量（露光量のこと）と残膜厚の関係は、通常、図１４のようになる。
尚、図１４においては、透過光量（露光量）、残膜厚とも正規化して示してある。
作製する現像後のレジスト像によっては、絵柄の形状や粗密によって、露光量と残膜厚の関係データが異なるため、絵柄状態に対応し、数種のデータ採り込みを行なう必要がある。
尚、必要な種類の、所望の現像後のプロファイルを得るための感光性レジスト材料の、露光量に対する残膜厚特性が分かっていれば、その都度、露光量と残膜厚の関係データを求めることは必ずしも必要ではない。
更に具体的には、所定数、段階的に設定した各白面積率の領域を有する、所定数階調の平網パタンデータを描画用データとして用いて、平網パタンを有するフォトマスクを作製し、作製されたフォトマスクを用いて、感光性レジスト材料からなるレンズ形成用材料に露光、現像し、各階調における前記感光性レジスト材料からなるレンズ形成用材料の膜厚変化を測定することによって、フォトマスクの平網パタンの白面積率と前記感光性レジスト材料からなるレンズ形成用材料の膜厚との関係を示すトーンカーブを取得する方法による、露光量とレジストの残膜厚の関係データが、製品作製上での再現性の面から好ましい。
【００１７】
尚、ここで、平網パタンについて、例として、１６階調の平網パタンを挙げ、簡単に説明しておく。
所定の全体領域を、４行４列の微小な正方形の単位領域に分割し、該各単位領域を階調表現のためのひとつの単位ブロック（１ドットとも言う）とみなすことにすると、単位ブロック１６個で構成される前記所定の全体領域は、白面積率が０／１６、１／１６、２／１６、・・・・１６／１６の１７階調が表現できる。
ただし、０／１６は露光量０の周辺部との間に段差がなく、パタンとして無意味なので除外する。それで１６階調となる。
このように、単位ブロック１６個で構成される所定の全体領域を有し、白面積率が１／１６、２／１６、・・・・１６／１６の１６階調のそれぞれの階調レベルについて、決まった領域（全体領域）内で均一なグレーレベルを表現したパタンを「１６階調平網パタン」と呼んでいる。
単位領域はハーフトーン画像を構成するひとつひとつのドットとなる。
この１６階調平網パタンのように、白と黒の２値からなる微小なドットパタンにより中間のグレーを表現した２値画像をハーフトーン画像と言う。
尚、単位領域の一辺の長さであるドットピッチとしては、例えば、４００ｍｍ、３２０ｍｍ等が用いられる。
このような、１６階調の平網パタンは、通常、「オーダードディザ法」を用いて生成する。
【００１８】
次いで、このような露光量とレジストの残膜厚の関係データを用い、被加工物の所望のプロファイル（Ｓ３５）にあったフォトマスクのパターンの露光量分布を求める。（Ｓ３７）
上記Ｓ３３〜Ｓ３５を経てＳ３７に至る、あるいは、Ｓ３６を経てＳ３７に至る一連の処理が透過光量（露光量）分布把握処理である。
尚、通常は、得たいプロファイルの関数について、レジスト露光系などに対して最適化した補正式をかける。
フォトマスクのパターン形成平面をＸ−Ｙ座標として、その座標値ｘ、ｙを関数として露光量分布をＺ座標上のｚ値として表す。
ここでは、ｚ＝Ｆ（ｘ、ｙ）と表し、図５（ａ）に示すように求められるとする。
一方、フォトマスクの、決められた露光波長では解像しないパターン領域のサイズを所定サイズに決定しておく。（Ｓ３８）
ここでは、Ｘ方向幅ａ、Ｙ方向幅ａとする。
先にも述べた通り、露光波長による光学的解像性の他、現像後のレジストの所望のプロファイル表現、フォトマスク作製の際に用いる描画用の露光機の性能上の制約を考慮して決める。
次いで、求められた、ｚ＝Ｆ（ｘ、ｙ）の関係データと、決められた露光波長では解像しないパターン領域のサイズとから、再現性のある所定のアルゴリズム（Ｓ３９）を用いて、露光波長では解像しない所定サイズのドットパターンを、Ｘ−Ｙ座標上、該サイズに分割された各領域毎に、配置の有無を決定する。（Ｓ４０）
所定のアルゴリズムとしては、誤差分散法やオーダードディザ法が挙げられる。
そして、この決定に基づき、ＣＡＤツールにより、Ｘ−Ｙ座標上、所定の位置にドットパターンを配置してパターンデータを作製する。（Ｓ４１）
上記の、Ｓ１９〜Ｓ２１に至る一連の処理がドットパターンの生成処理である。
このようにして、パターンデータを作製することができるが、図５（ａ）に示す露光量分布、ｚ＝Ｆ（ｘ、ｙ）に対応するパターンデータは、図５（ｂ）のようになる。
【００１９】
ここで、所望の現像後のプロファイルを得る露光量分布が、図６（ａ）に示す露光量分布、ｚ＝Ｆ１（ｘ、ｙ）であり、各位置（ｘ、ｙ）のｚ値が図６（ｂ）の表のようになる場合について、オーダードディザ法を適用する場合を、図４に基づいて、その手順のみを簡単に説明しておく。
図６（ｂ）に示す表は図７（ａ）の表と同じであるが、図７（ａ）の表のように、各位置におけるｚ値は配列される。
一方、例えば、図７（ａ）に示す表の配列に合せ、図８に示す最大値を１とした４行×４列のディザ行列を、図７（ｂ）のように配列させておく。
ここで、図７（ａ）の表の配列と、図７（ｂ）の表の配列について、対応する位置毎に、その大小を比較し、図７（ｂ）の表側が図７（ａ）側よりも小の場合１、そうでない場合を０として、図７（ｃ）に示すように、同様の配列を求める。
ここでは、１の領域の場合はドットパターンを配置しない領域とし、０の領域の場合はドットパターンを配置する領域とする。
ドットパターンのＸ方向、Ｙ方向サイズと図７（ａ）に示す各位置間距離とを同じとするほうが精度面で好ましいが、計算量が大きくなる。
尚、ドットパターンのＸ方向、Ｙ方向サイズと図７（ａ）に示す各位置間距離を必ずしも同じとする必要はない。
また、ディザ行列には、図１２に示すような様々なパターンが考えられ、得たい露光分布に合わせて適宜選択して使用する。
【００２０】
次に、誤差分散法を適用する場合について説明する。
先ず、図９に基づいて、誤差分散法の手順を簡単に説明しておく。
例えば、表の横方向を、縦方向をＸ方向、Ｙ方向とし、それぞれ、所定ピッチでセル（画素とも言い、ピッチに対応するサイズである）を設け、各セルに図９（ａ）のように、値が配列されている場合について、表の左上から右下方向にかけて以下の処理を順次行なう。
先ず、左上セルＰ０について、中間値（０. ５）を閾値とし、２値化を行なう。（図９（ｂ）
左上セルＰ０の値０. １は２値化により０となる。
次いで、このセルＰ０に隣接するセルに重み付け加算（あるいは減算）して、図９（ｃ）のようになる。
図９（ｂ）中、丸で囲った数字（丸付の数字）の１、２、３は、セルＰ０に対し、重み付け加算（あるいは減算）する隣接セルとその値を示している。
次に、隣のセルＰ１にに移り、２値化、重み付け加算（あるいは減算）して図９（ｄ）を得る。
更に、その隣のセルＰ２に移り、同様に、値化、重み付け加算（あるいは減算）して図９（ｅ）を得る。
以降、図６（ｅ）の矢印の方向に順次、各セルに対し、同様の処理を行ない、得られた結果が求めるものである。
【００２１】
図６（ｂ）に示す表の場合、図１０のようになる。
即ち、図６（ａ）に示す露光量分布、Ｚ＝Ｆ１（ｘ、ｙ）の場合、図１０に示す１の領域の場合はドットパターンを配置しない領域とし、図１０に示す０の領域の場合はドットパターンを配置する領域とする。
上記は、図１３（ａ）のように、表の左上から右下方向にかけて処理を順次行なったが、これに限定はされない。
図１３（ｂ）、図１３（ｃ）の方向で処理を行なっても良い。
【００２２】
上記操作を、図１３（ｂ）（イ）、図１３（ｂ）（ロ）に示すような誤差分散行列を用いて、座標（０、０）からはじめて、順次全セルに対して繰り返す誤差分散方法もある。  ｆ（ｘ、ｙ）を元データ、ｆｎｅｗ（ｘ、ｙ）を誤差分散を行った後のデータ、ｇ（ｘ、ｙ）を閾値０. ５で２値化したデータ、Ｅｘｙを２値化により生じた誤差とした場合、それぞれの関係は、図１１の（１）式〜（５）式のように表される。
これらの関係式に基づいて、上記と同様にして、図１０に相当する配列を求めることもできる。
【００２３】
次いで、上記のようにして作製された、ドットパターンを配置したパターンデータを用いて、電子線描画露光装置にて、フォトマスク用基板の遮光層上のレジストを露光描画し（Ｓ４２）、所定の現像、エッチング等のプロセス処理を経て、本発明のフォトマスク（Ｓ４３）を作製する。
このようにして作製されたフォトマスクを用い、露光して、例えば、被加工基板（イメージセンサ基板）上に感光性レジスト材料でレンズを形成する場合、図１５（ａ）に示すように、フォトマスク２１０のパターンを被加工基板（イメージセンサ基板）上のレジスト２３０に、縮小投影にて露光し、現像して、図１５（ｂ）のように、被加工基板（イメージセンサ基板）２４０上に直接レンズを得ることができる。
このようにして、第１の例の出発フォトマスク、第２の例の第１のフォトマスクは作製される。
【００２４】
尚、上記のように、作製する現像後のレジスト像の絵柄に合せ、その露光量と残膜厚の関係を求めておくことは有効であるが、求める種類が多い場合は、現実的でなくなるので、シュミレーション（Ｓ３６）を用いて、作製する現像後のレジスト像の絵柄を対応させてる方法もある。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明のマイクロレンズアレイの形成方法の実施の形態の第１の例の処理フローを示した概略フロー図である。
【図２】本発明のマイクロレンズアレイの形成方法の実施の形態の第２の例の処理フローを示した概略フロー図である。
【図３】第１の例、第２の例に用いられる所望の現像後のレジスト像の形状（プロファイル）に対応した露光量分布のフォトマスクの製造フローを説明するためのフロー図である。
【図４】図４（ａ）は設計形状の現像後のレジスト像の形状（プロファイル）を示した断面図で、図４（ｂ）は設計形状の現像後のレジストの形状（プロファイル）に対応した透過光量分布のフォトマスクを用いた場合の現像後のレジスト像の形状（プロファイル）を示した断面図で、図４（ｃ）、図４（ｄ）は、それぞれ、第２の例における第２のフォトマスクの１例の絵柄を示した平面図である。
【図５】図５（ａ）はフォトマスクのパターン形成平面をＸ−Ｙ座標として、その座標値ｘ、ｙを関数として、所望の露光する際の透過光量（露光量）分布をＺ座標上の値ｚとして表した図で、図５（ｂ）はフォトマスクパターン表した図である。
【図６】図６（ａ）は現像後のレジストの所望のプロファイルを得るための、フォトマスクのパターンの露光量分布を表した図で、図６（ｂ）は図６（ａ）に示す露光量分布における所定のＸ−Ｙ座標位置でのＺ座標上の値ｚの一覧を示した図である。
【図７】オーダードディザ法を説明するための図である。
【図８】最大値を１としたディザ行列を示した図である。
【図９】誤差分散法を説明するための図である。
【図１０】図６に示す所定のＸ−Ｙ座標位置でのＺ座標上の値ｚの一覧に基づき誤差分散法を実施した結果を示した図である。
【図１１】誤差分散行列を用いた誤差分散法を数式により説明するための図である。
【図１２】各種のディザ行列の例を表した図である。
【図１３】図１３（ａ）は誤差分散法の各種走査方向を示した図で、図１３（ｂ）は各種誤差分散行列の例を示した図である。
【図１４】現像後レジストの残膜厚と透過光量の関係を示した図である。
【図１５】マスクと現像後の感光性のレンズ材料（レジスト）の残膜プロファイルとの関係を示した図である。
【図１６】従来の微小な集光レンズの形成方法の工程を示した工程断面図である。
【図１７】従来の撮像装置の１例の概略構成図である。
【符号の説明】
【００２６】
１０            処理基板
２０            レンズ（マイクロレンズとも言う）
２５            裾引き部
３１            遮光部
３２            開口部（光透過部）
１１０          カメラレンズ
１１５          光軸
１２０          撮像素子
１２５          感光部
１３０          マイクロレンズ（屈折部とも言う）
１４０          カラーフィルタ
１５０          遮光部
１６０          光線
１７１、１７２  平坦化層
２１０          フォトマスク
２１１          透明基板
２１２          遮光膜
２２０、２２０Ａ  露光光
２３０          マイクロレンズ（屈折部）形成用の素材である感光性材料層
２３５          現像後の屈折部形成用の素材である感光性材料層
２４０          マイクロレンズ（屈折部）形成用の被加工基板（イメージセンサ基板）３０１          デバイス基板（イメージセンサ基板）
３０２          シリコンウエハ
３０３          感光部（受光部とも言う）
３０４          カラーフィルタ
３０４ａ        平坦化層
３０５          平坦化層
３０６          レジスト層
３０７          フォトマスク
３０８          露光光
３０９          レジストパターン（現像後のレジスト像）
３１０          凸レンズ（熱フロー後のレジスト像）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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