(57)【要約】【課題】濃度分布マスクが感光性レジスト材料層に投影するパターンのつなぎ目での露光光量誤差を軽減して微小立体形状配列を製造する。【解決手段】濃度分布マスクのパターンの光透過率をＢと定義すると、前記網点間隙領域の開口率ＷをＷ＝（√Ｂ）に設定し、第１段階の露光工程として、前記濃度分布マスクのパターンの投影する位置を該パターンの寸法だけずらしつつ前記感光性レジスト材料層に複数回投影露光することで、該パターンをつないで前記感光性レジスト材料層の全面を露光する工程と、次の段階の露光工程として、前記濃度分布マスクのパターンの投影する位置を該パターンの整数Ｎ分の１だけずらして前記第１段階の露光工程で露光された感光性レジスト材料層の全面に重ねて露光することで、前記感光性レジスト材料層の全面を前記整数Ｎ回重ねて露光することを特徴とする微小立体形状配列の製造方法。【選択図】図８
2012093542.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
微小網点図形とその間の網点間隙領域の集合で構成される単位領域を複数配置した濃度分布マスクのパターンを該パターンより広い被露光基板上の感光性レジスト材料層に複数回投影露光することによる微小立体形状配列の製造方法であって、前記濃度分布マスクのパターンの光透過率をＢと定義すると、前記網点間隙領域の開口率ＷをＷ＝（√Ｂ）に設定し、第１段階の露光工程として、前記濃度分布マスクのパターンの投影する位置を該パターンの寸法だけずらしつつ前記感光性レジスト材料層に複数回投影露光することで、該パターンをつないで前記感光性レジスト材料層の全面を露光する工程と、次の段階の露光工程として、前記濃度分布マスクのパターンの投影する位置を該パターンの整数Ｎ分の１だけずらして前記第１段階の露光工程で露光された感光性レジスト材料層の全面に重ねて露光することで、前記感光性レジスト材料層の全面を前記整数Ｎ回重ねて露光することを特徴とする微小立体形状配列の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の微小立体形状配列の製造方法であって、前記整数Ｎが２又は３であることを特徴とする微小立体形状配列の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の微小立体形状配列の製造方法であって、前記微小立体形状が凸状の球面のマイクロレンズであって、前記濃度分布マスクの前記単位領域における前記網点間隙領域の開口率Ｗが前記マイクロレンズの中心からの半径に比例していることを特徴とする微小立体形状配列の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像デバイス、液晶パネル、液晶プロジェクタ等に形成する、マイクロレンズアレイや微小光学部品の配列等の多数の微小立体形状配列の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
撮像デバイスは高画素化が求められ、多数の画素が形成される。その画素を構成するＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ、電荷結合素子）、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ、相補型金属酸化膜半導体）等からなる受光素子が多数でかつ微細になる。微細な受光素子への集光効率を高めるため、広くマイクロレンズが利用されている。これは、画素への入射光を効率よくマイクロレンズにて集光して、受光素子に入射させ、受光感度を向上させるためである。また、同様にして、液晶パネル、液晶プロジェクタ等にも多数の画素が形成され、その画素に対応して多数のマイクロレンズが形成される。
【０００３】
特許文献１には、被露光基板の表面に感光性レジストの層を形成し、この感光性レジスト層に、濃度分布マスクのパターンを投影露光し、現像してマイクロレンズの微小立体形状を得る技術が開示されている。この方法は、濃度分布マスクのレチクルに微小図形（微小網点図形）を微細なピッチＰの間隔で設置し、その濃度分布マスクのパターンを、その微小図形（微小網点図形）と微細なピッチＰの長さが解像されない光の波長以下の寸法に投影されるようにステッパーで縮小投影して被露光基板の感光性レジストを露光することで露光濃度を分布させる。これにより、隣接するマイクロレンズ同士を接して形成することが可能になる。
【０００４】
撮像デバイス、液晶パネル、液晶プロジェクタ等に、マイクロレンズアレイや微小光学部品の配列等の多数の微小立体形状が形成されることで、多数の微小立体形状の配列の全体の大きさ（被露光基板の大きさ）が大面積化してきた。そのため、微小立体形状の配列のパターンを濃度分布マスクによって被露光基板に投影する領域の大きさよりも、被露光基板の面積が大きなものが必要になってきた。このため、被露光基板上のレジスト層に投影する露光パターンをつないで全体のパターンを形成する必要がある。
【０００５】
被露光基板上のレジスト層に、露光パターンをつないで全体のパターンを投影する場合に、露光されるパターンが隣接してつながれる繋ぎ部分で露光量の不連続性、すなわち露光量誤差が発生することにより、露光パターンの継ぎ目が目視できてしまうという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特表平０８−５０４５１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そのため、本発明は、濃度分布マスクが感光性レジスト材料層に投影するパターンのつなぎ目での露光光量誤差を軽減して微小立体形状配列を製造することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するために、微小網点図形とその間の網点間隙領域の集合で
構成される単位領域を複数配置した濃度分布マスクのパターンを該パターンより広い被露光基板上の感光性レジスト材料層に複数回投影露光することによる微小立体形状配列の製造方法であって、前記濃度分布マスクのパターンの光透過率をＢと定義すると、前記網点間隙領域の開口率ＷをＷ＝（√Ｂ）に設定し、第１段階の露光工程として、前記濃度分布マスクのパターンの投影する位置を該パターンの寸法だけずらしつつ前記感光性レジスト材料層に複数回投影露光することで、該パターンをつないで前記感光性レジスト材料層の全面を露光する工程と、次の段階の露光工程として、前記濃度分布マスクのパターンの投影する位置を該パターンの整数Ｎ分の１だけずらして前記第１段階の露光工程で露光された感光性レジスト材料層の全面に重ねて露光することで、前記感光性レジスト材料層の全面を前記整数Ｎ回重ねて露光することを特徴とする微小立体形状配列の製造方法である。
【０００９】
また、本発明は、上記の微小立体形状配列の製造方法であって、前記整数Ｎが２又は３であることを特徴とする微小立体形状配列の製造方法である。
【００１０】
また、本発明は、上記の微小立体形状配列の製造方法であって、前記微小立体形状が凸状の球面のマイクロレンズであって、前記濃度分布マスクの前記単位領域における前記網点間隙領域の開口率Ｗが前記マイクロレンズの中心からの半径に比例していることを特徴とする微小立体形状配列の製造方法である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の微小立体形状配列の製造方法では、被露光基板上の感光性レジスト材料層への第１段階の露光工程として、濃度分布マスクのパターンの投影する位置を該パターンの寸法だけずらしつつ複数回投影露光することで、該パターンをつないで感光性レジスト材料層の全面を露光する工程と、次の段階の露光工程として、濃度分布マスクのパターンの投影する位置を該パターンの整数Ｎ分の１だけずらして第１段階の露光工程で露光された感光性レジスト材料層の全面に重ねて露光することで、感光性レジスト材料層の全面を前記整数Ｎ回重ねて露光する。それにより、第１段階の露光量と第２段階の露光量を重ね合わせた総露光量の強度分布では、パターンのつなぎ目がある第１段階の露光の影響はＮ分の１になり目立たなくなり、第１段階の露光における露光領域のつなぎ部分のムラが軽減される効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】（ａ）本発明の実施形態で用いる濃度分布マスクの平面図である。（ｂ）その濃度分布マスクを用いて製造する微小立体形状配列の概略的な断面図である。
【図２】（ａ）本発明の実施形態で製造する微小立体形状配列の等高線をあらわす平面図である。（ｂ）本発明の製造する微小立体形状毎の濃度分布マスクの単位領域と、単位領域を構成する微小網点図形の配列を示す平面図である。
【図３】（ａ）本発明の実施形態の濃度分布マスクの第１のパターンの平面図である。（ｂ）第１のパターンの開口率Ｗを、網点間ギャップ値ｇと微小網点図形のピッチＰの比の関数としてあらわしたグラフである。
【図４】（ａ）本発明の実施形態の濃度分布マスクの第１のパターンの平面図である。（ｂ）第１のパターンのシミュレーション結果の、光透過率Ｂを開口率Ｗであらわしたグラフである。
【図５】本発明の実施形態の濃度分布マスクの第１のパターンによる光透過率Ｂの網点間ギャップ率（ｇ／Ｐ）の関数のグラフである。
【図６】（ａ）本発明の実施形態の濃度分布マスクの第２のパターンの平面図である。（ｂ）第２のパターンのシミュレーション結果の、光透過率Ｂを開口率Ｗであらわしたグラフである。
【図７】（ａ）本発明の実施形態の、凸状の球面のマイクロレンズを形成する場合の開口率Ｗの分布を示すグラフである。（ｂ）その場合の、（網点間ギャップ値ｇ／ピッチＰ）の分布を示すグラフである。
【図８】（ａ）本発明の第１の実施形態の、被露光基板の感光性レジスト材料層への多重の露光工程を説明する平面図である。（ｂ）その露光工程による多重の露光による露光量の分布を示す図である。
【図９】（ａ）本発明の第２の実施形態の、被露光基板の感光性レジスト材料層への多重の露光工程を説明する平面図である。（ｂ）その露光工程による多重の露光による露光量の分布を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
＜第１の実施形態＞
以下、図１から図８によって、本発明の第１の実施形態を説明する。図３（ａ）と図４（ａ）に、本実施形態の濃度分布マスク１の微小網点図形４とその間の網点間隙領域５の第１のパターンの平面図を示す。図６（ａ）に、微小網点図形４とその間の網点間隙領域５の第２のパターンの平面図を示す。第１のパターンは、正方形の微小網点図形４と網点間隙領域５が交互に千鳥足状に配置されて市松模様を形成したパターンである。第２のパターンは、細長い帯状の微小網点図形４を平行に配置したパターンである。図７に、凸状の球面のマイクロレンズを形成する場合の開口率Ｗのグラフと網点ギャップ値ｇのグラフを示す。
【００１４】
図８（ａ）の平面図に、被露光基板１０の感光性レジスト材料層への第１段階の露光工程として、濃度分布マスク１のパターンの投影する位置を該パターンの寸法だけずらしつつ複数回投影露光することで感光性レジスト材料層の全面を露光する工程と、該パターンの整数Ｎ分の１だけずらして第１段階の露光工程で露光された感光性レジスト材料層の全面に重ねる露光を繰り返すことで、感光性レジスト材料層の全面を前記整数Ｎ回重ねて露光する工程を示す。図８（ｂ）のグラフにより、各段階の露光工程による露光強度と重ね露光の結果の総露光量の強度分布を示す。
【００１５】
本実施形態では、被露光基板１０の感光性レジスト材料層に、図１（ａ）に示す濃度分布マスク１のパターンを露光し現像する。それにより、図１（ｂ）に示すように、撮像デバイスの被露光基板１０の平坦化層１１上のカラーフィルタ層１２上に、受光素子毎の各画素毎に個々のマイクロレンズの微小立体形状２を形成したマイクロレンズアレイを製造する。
【００１６】
図１（ａ）の濃度分布マスク１には、被露光基板１０に形成する微小立体形状２の５倍や４倍や１．２５倍の寸法に拡大した単位領域３に、微細な微小網点図形４とその間の網点間隙領域５を第１のパターンで配置し、パターン露光時に、縮小投影型露光装置（ステッパー）でそのパターンを縮小して、微小網点図形４及び網点間隙領域５を露光光の波長以下の寸法にして被露光基板１０の感光性レジスト材料層に投影する。
【００１７】
パターン露光は、ステッパーで縮小投影する方法の他に、被露光基板１０に形成するパターンと同じ縮尺の寸法の、ただし、微小網点図形４及び網点間隙領域５は波長以下の微細なパターンに形成した濃度分布マスク１を用いて被露光基板１０にパターン露光することもできる。その濃度分布マスク１は、マスクアライナーで被露光基板１０に、コンタクト露光又はプロキシミティ露光、あるいは、ミラープロジェクション方式で投影露光してパターンを転写するようにする。
【００１８】
マイクロレンズの微小立体形状２を被露光基板１０上に形成する場合は、図２（ａ）に平面図を示すように、個々のマイクロレンズの微小立体形状２に対応する個々の単位領域３を配列したパターンを濃度分布マスク１に形成する。濃度分布マスク１の単位領域３を同心の環状の等高線６により環状領域７に分割して、環状領域７毎に階調を変えたパター
ンを形成する。
【００１９】
（単位領域）
図２（ｂ）に、濃度分布マスク１の、配置の周期Ｌで繰り返して配置される個々の単位領域３の平面図を示す。図２（ｂ）には、濃度分布マスク１の微小網点図形４とその間の網点間隙領域５を第１のパターンで配置した場合を示す。第１のパターンでは、図２（ｂ）の点線の交点で位置を示す格子点８に、矩形の微小網点図形４を千鳥足状に配列した市松模様のパターンを濃度分布マスク１に形成する。
【００２０】
（微小網点図形を配置する格子点のグリッドのピッチＰ／２）
格子点８（グリッド）のピッチ（Ｐ／２）の上限は以下の様に設定する。ステッパーの被露光基板１０側の投影レンズの開口数をＮＡとし、露光する光の波長をλとすると、（λ／ＮＡ）に０．２から０．５の係数Ｋ１を掛け算した値の寸法より小さいピッチのグリッドとする。そのピッチにマスク拡大率を掛け算した値を濃度分布マスク１の格子点８のピッチ（Ｐ／２）にし、その格子点（座標）８上に、微小網点図形４（あるいは微小網点図形４間の網点間隙領域５）を配列する。図２で点線で示す平行線及び格子点８は、微小網点図形４を配置する座標を決めるために仮に設定しているもので、濃度分布マスク上には存在しないパターンである。
【００２１】
かかるピッチ（Ｐ／２）とした格子点８（座標）上に、微小網点図形４（あるいは網点間隙領域５）を図２（ｂ）の様に互い違いに千鳥足状に配列する。これにより微小網点図形４が縦横にピッチＰで配列する。この投影レンズの開口数ＮＡは最大１．３まで可能である。例えば、被露光基板１０を露光する光の波長λが０．３６５μｍの場合、投影レンズの開口数ＮＡが０．５程度でＫ１が０．２の場合、微小網点図形４が置かれる格子点８のピッチ（Ｐ／２）の上限は概ね０．１５μｍになる。この場合は、縮尺が５倍（ｎ倍）の濃度分布マスク１には、０．７５μｍのピッチの格子点８上に微小網点図形４を互い違いに千鳥足状に配列したパターンを形成する。この微小網点図形４の集合をステッパーで５分の１（ｎ分の１）に縮小して被露光基板側１０の感光性レジスト材料層に投影する。
【００２２】
あるいは、概ね０．１μｍのピッチの格子点８（グリッド）に微小網点図形４を千鳥足状に設置し、１：１の縮尺の濃度分布マスク１のパターンを形成した濃度分布マスク１を作製し、その濃度分布マスク１の微小網点図形をマスクアライナーで被露光基板１０の感光性レジスト材料層に投影する露光処理を行うこともできる。こうして露光された感光性レジスト材料層を現像することにより、被露光基板１０に微小立体形状２を配列したマイクロレンズアレイを作製することもできる。
【００２３】
（濃度分布マスクの階調）
濃度分布マスク１のパターンは、図２（ａ）の等高線６で分割した環状領域７毎に、指定された階調（グレースケール：濃度）に従って、図２（ｂ）に示すように、寸法（面積）を変えた微小網点図形４を格子点８に設置する。すなわち、矩形の微小網点図形４の辺の長さを０から格子点８のピッチ（Ｐ／２）の２倍の大きさにまで変えることによりマスクの光の透過率を変えて階調を調整する。矩形の微小網点図形４の辺の長さがちょうどグリッドのピッチと等しい場合は、微小網点図形４と、その間の同じ大きさの正方形の開口パターンとで市松模様が形成される。矩形の微小網点図形４の辺の長さが開口パターンより大きい場合は、隣接する矩形の微小網点図形４同士が重なり合い、その間の矩形の開口パターンの寸法が小さくなる。こうして単位面積当たりに形成される光透過部の割合により濃度分布マスク１の階調を調整する。
【００２４】
図２（ｂ）の濃度分布マスク１のパターンは、凸状の球面のマイクロレンズの微小立体形状２の中心に近い環状領域７ほど、個々の微小網点図形４の面積を大きくし、微小網点
図形４の間の網点間隙領域５を小さくすることで濃度を濃くするように階調を分布させる。この濃度分布マスク１を設定したステッパーで、この濃度分布マスク１のパターンを５分の１（ｎ分の１）に縮小投影して、被露光基板２０のポジ型の感光性レジスト材料層を露光する。
【００２５】
（網点間隙領域光透過率Ｂと開口率Ｗの関係）
鋭意研究の結果、濃度分布マスク１においては、網点間隙領域５を通過する光の露光光に対する割合を網点間隙領域光透過率Ｂと定義すると、この網点間隙領域光透過率Ｂと開口率Ｗとの間には、以下の（式１）及び（式１ａ）であらわされる関係がある知見を得た。
（式１）  Ｂ＝Ｗ２
（式１ａ）  Ｗ＝√Ｂ
【００２６】
この（式１）は、シミュレーションによって、微小網点図形４同士が連結する場合でも、個々の微小網点図形４が連結せずに孤立する場合においても成り立つことを検証した。この（式１）から、濃度分布マスク１の網点間隙領域５を通過した網点間隙領域光透過率Ｂは、網点間隙領域５の開口率Ｗの二乗である。また、（式１）の関係から、逆に、（式１ａ）により、網点間隙領域光透過率Ｂを与える開口率Ｗを、網点間隙領域光透過率Ｂの平方根で計算することができる。この（式１ａ）を用いて、微小網点図形４間の網点間隙領域５に関して、所定の網点間隙領域光透過率Ｂに対して、その網点間隙領域５の面積の濃度分布マスク１の領域に対する割合の開口率Ｗを設計できる。
【００２７】
第１のパターンで、（式２）の場合に、網点間ギャップ値ｇがピッチＰの半分以下の場合、開口率Ｗは次の（式３）であらわされる。一方、第１のパターンにおいて、（式４）の場合に、網点間ギャップ値ｇがピッチＰの半分以上の場合、開口率Ｗは次の（式５）であらわされる。
（式２）  ｇ≦（Ｐ／２）
（式３）  Ｗ＝２（ｇ／Ｐ）２
（式４）  ｇ≧（Ｐ／２）
（式５）  Ｗ＝１−２×（（Ｐ−ｇ）／Ｐ）２
図３（ｂ）に、第１のパターンにおける、（式３）と（式５）で計算した開口率Ｗを、網点間ギャップ値ｇとピッチＰの比の関数として示す。
この（式３）又は（式５）を逆算することで、開口率Ｗの設計値を与える網点間ギャップ値ｇを計算できる。
【００２８】
（シミュレーションによる式１の検証）
網点間隙領域光透過率Ｂと開口率Ｗの関係を与える（式１）をシミュレーションにより検証した。更には、微小網点図形４の形とその配置とが任意のパターンの場合においても（式１）が成り立つ事を検証したので、その検証内容を以下で説明する。
【００２９】
（第１のパターンのシミュレーション結果）
先ず、図３（ａ）のように、正方形の微小網点図形４が市松模様を形成するが、微小網点図形４が端点同士で連結する場合と、微小網点図形４が孤立したパターンを形成する場合とがある第１のパターンの濃度分布マスク１による露光をシミュレーションした。
【００３０】
図４（ｂ）に、第１のパターンにおける、開口率Ｗの関数の網点間隙領域光透過率Ｂのシミュレーション結果を示す。開口率Ｗは、０から１までの全範囲にわたって変化させた。詳しくは、図４（ａ）及び図３（ａ）に示す濃度分布マスク１の第１のパターンを被露光基板２０に５分の１に縮小投影し、その縮小前の濃度分布マスク１の第１のパターンのピッチＰが２μｍ（縮小投影したパターンのピッチは０．４μｍ）の条件でシミュレーションした。
【００３１】
ここで、シミュレーションの設定条件は、以下のパラメータに設定して行った。
・縮小率（１／ｎ）＝１／５
・ピッチＰ＝２μｍ
・コヒーレンスファクタσ＝０．６
・投影レンズのＮＡ＝０．６３
・波長λ＝３６５ｎｍ
図４（ｂ）で、黒丸印はシミュレーション結果を示し、実線は（式１）のグラフを示す。図４（ｂ）のように、シミュレーション結果は（式１）と極めて良く一致した。
【００３２】
第１のパターンで、ピッチＰが１．５μｍの場合も、ピッチＰが１μｍの場合もシミュレーションし、その結果、図４（ｂ）と同じグラフを得、シミュレーション結果は（式１）と極めて良く一致した。
【００３３】
図５に、第１のパターンの場合における、網点間ギャップ値ｇとピッチＰの比の網点間ギャップ率（ｇ／Ｐ）から、（式３）と(式５）により開口率Ｗを計算し、更に（式１）により網点間隙領域光透過率Ｂを計算した結果を示す。別途シミュレーションを行った結果、図５のグラフはシミュレーション結果と良く一致した。
【００３４】
（第２のパターンのシミュレーション結果）
次に、濃度分布マスク１のパターンが、図６（ａ）のように細長い帯状の微小網点図形４を平行に配置した第２のパターンである濃度分布マスクについて評価した。図６（ｂ）に、第２のパターンでピッチＰが２μｍの場合の、第２のパターンの開口率Ｗと網点間隙領域光透過率Ｂとの関係のシミュレーション結果を示す。この第２のパターンの場合は、第２のパターンの開口率Ｗは、その細長い帯状の微小網点図形４の間の網点間ギャップ値ｇｐにより以下の（式６）であらわされる。
（式６）  Ｗ＝ｇｐ／Ｐ．
【００３５】
シミュレーションの設定条件は、以下のパラメータに設定して行った。
・縮小率（１／ｎ）＝１／５
・ピッチＰ＝２μｍ
・コヒーレンスファクタσ＝０．６
・投影レンズのＮＡ＝０．６３
・波長λ＝３６５ｎｍ
図６（ｂ）で、黒丸印はシミュレーション結果を示し、実線は（式１）のグラフを示す。図６（ｂ）のように、シミュレーション結果は（式１）と極めて良く一致した。
【００３６】
図６（ａ）の、細長い帯を平行に配置した第２のパターンの帯状の微小網点図形４のピッチＰが１．５μの場合と１μｍの場合もシミュレーションした。それらの結果も、シミュレーション結果は（式１）と極めて良く一致した。こうして、濃度分布マスク１においては、微小網点図形４の形とその配置とが任意のパターンの場合においても、一般的な条件の場合においても（式１）が成り立つことが検証できた。
【００３７】
このように、第１のパターンと第２のパターンでのシミュレーションの結果、任意のパターンで（式１）の関係が成り立つ。すなわち、用いる濃度分布マスク１は、その微小網点図形４が正方形である場合に限定されず、任意の形状の微小網点図形４を任意に配置した任意のパターンの場合に本発明を適用できる。例えば、微小網点図形４が長方形やその他の多角形状であっても良い。また、微小網点図形４を設置する格子点８の位置も、第１及び第２の実施形態による千鳥状の位置に限定されず、格子点８全部の上に微小網点図形
４を設置しても良いし、格子点８のピッチＰを濃度分布マスク１の座標位置により変えた濃度分布マスク１であっても良い。
【００３８】
（網点間隙領域の開口率Ｗ）
被露光基板１０上に球面レンズの微小立体形状２を形成するために、濃度分布マスク１による網点間隙領域光透過率Ｂの光で被露光基板１０上のポジ型の感光性レジスト材料層を露光する。この場合、凸型の球面のマイクロレンズを形成するためにポジ型の感光性レジスト材料層を露光する光の網点間隙領域光透過率Ｂは、マイクロレンズの半径の２乗にほぼ比例する。そのため、その網点間隙領域光透過率Ｂを得るための網点間隙領域５の開口率Ｗは、（式１ａ）に従って、マイクロレンズの半径にほぼ比例する。
【００３９】
図７（ａ）に、球面の直径の２分の１の直径の凸状の球面のマイクロレンズを形成するためにポジ型の感光性レジスト材料層を露光する場合に必要な、マイクロレンズの単位領域３の直線方向の開口率Ｗの分布を示す。図７（ａ）では、凸状のマイクロレンズの頂点位置でもポジ型の感光性レジスト材料層をレンズの厚さの４％程度エッチングしてマイクロレンズを形成するように露光する場合を示す。凸状の球面のマイクロレンズの頂点位置には一切の光を露光しないように設計する場合は、この図７（ａ）の下端は直線がマイクロレンズの中心位置に対応する頂点位置で折れ曲がった形のグラフになる。また、図７（ｂ）には、式３と式５を逆算した結果の（網点間ギャップ値ｇ／ピッチＰ）の分布を示す。すなわち、図７（ａ）の開口率Ｗの分布を得るための（網点間ギャップ値ｇ／ピッチＰ）の分布を示す。このように、本実施形態が、凸状の球面のマイクロレンズを形成するためにポジ型の感光性レジスト材料層を露光する場合には、おおむね、マイクロレンズの半径に比例する網点間隙領域５の開口率Ｗを持つ濃度分布マスクを用いて露光する。
【００４０】
（重ね露光の手順）
本実施形態では、濃度分布マスク１が投影する２つの領域のつなぎ目での露光光量誤差を軽減するために、露光領域を重ね合わせて、２つの領域のつなぎ目に、その位置にはつなぎ目が無い３つ目のパターンが重ね合わされるように重ね露光することで領域のつなぎ部分のムラを軽減する。以下、この重ね露光の手順を説明する。
【００４１】
（被露光基板）
例えば、複数のＣＭＯＳの受光素子の配列から成る撮像デバイスが形成された被露光基板１０に微小立体形状２でマイクロレンズアレイを形成する場合に、以下のようにして重ね露光をする。この被露光基板１０である撮像デバイスは、個々の受光素子に対応する各画素のサイズは、正方形で寸法がほぼ０．８μｍ〜略２μｍである。その被露光基板１０の表面に熱硬化型のアクリル系樹脂により略０．１μｍの厚さの平坦化層１１を形成する。次に、平坦化層１１の上に、個々の受光素子に対応した個々の画素で、厚さが略１μｍの緑，青，そして赤の３色の画素から成るカラーフィルタ層１２を形成する。次に、カラーフィルタ層１２上にアクリル系樹脂やフェノール系樹脂やスチレン系樹脂を主体とするポジ型の感光性レジスト材料層を略０．７〜１μｍの厚さに形成する。
【００４２】
（露光処理）
次に、図１（ａ）のような濃度分布マスク１を、水銀ランプのｉ線（波長λ＝３６５ｎｍ）で露光して、マスクのパターンを５分の１に縮小して被露光基板１０の感光性レジスト材料層に投影する。これにより、この感光性レジスト材料層の現像後に図１（ｂ）に示すマイクロレンズアレイのマイクロレンズの微小立体形状２が形成される。以下では、図１（ａ）のように、濃度分布マスク１に、縦横にピッチＰが１．２５μｍで千鳥足状に配置した（格子点８のピッチ（Ｐ／２）が０．６２５μｍ）の第１のパターンを形成した濃度分布マスク１を用いて微小立体形状２を形成する場合を説明する。
【００４３】
（第１段階の露光）
（処理１）図８（ａ）のように、濃度分布マスク１で、被露光基板１０の感光性レジスト材料層へ、濃度分布マスク２のパターンを露光し、濃度分布マスク１の左右の露光位置を露光パターンの領域の寸法だけ左から右にずらすステップ送りをして、再度濃度分布マスク１のパターンを被露光基板１０に露光することで濃度分布マスク１のパターンを繋いで被露光基板１０に露光する。この露光の際に、被露光基板１０の感光性レジスト材料層への露光時間は、通常の露光時間の半分の露光時間で露光し、紫外線域の３６５ｎｍの波長の光を２００〜３００ｍＪ／ｃｍ２の露光量で照射する。
【００４４】
（処理２）こうして被露光基板１０の左端から右端まで左右方向に濃度分布マスク１のパターンをステップ送りしてパターンを繋いで露光した後に、濃度分布マスク１の被露光基板１０への前後の露光位置を露光パターンの領域の寸法だけずらして濃度分布マスク１のパターンを被露光基板１０の前後で繋ぐようにする。
（処理３）そして、再び、（処理１）を繰り返し、濃度分布マスク１の露光位置を露光パターンの領域の寸法だけ左から右にずらすステップ送りをしながら露光し被露光基板１０の左右方向に濃度分布マスク１のパターンを繋いで露光する。
（処理４）この（処理２）と（処理３）を繰り返して、被露光基板１０の左右方向と前後方向の全面に濃度分布マスク１のパターンを繋いだ第１段階の露光をする。
【００４５】
（第２段階の露光）
（処理５）次に、その濃度分布マスク１の露光位置を濃度分布マスク１の露光パターンの領域の寸法の半分だけ前後及び左右にずらす。
（処理６）そして、その位置から始めて、（処理１）から（処理４）を繰り返して、被露光基板１０の全面に左右方向と前後方向に濃度分布マスク１のパターンを繋いだ第２段階の露光をする。
【００４６】
このようにして、処理５と処理６による第２段階の露光のパターンを、処理１から処理４による第１段階の露光のパターンに重ねて露光することで、すなわち、第１段階の露光に対して、Ｎ＝２である整数Ｎ分の１だけ露光位置を前後左右にずらして被露光基板１０の全面に、Ｎ＝２回重ねて露光することで、被露光基板１０の感光性レジスト材料層を二重に露光する。図８（ｂ）に、第１段階の露光の濃度分布マスク１のパターンのつなぎ目の部分の２つの単位領域３の部分の露光量の分布のグラフと、第２段階の露光量の強度分布のグラフと、第１段階の露光と第２段階の露光を重ね合わせた２重露光で累積される総露光量の強度分布のグラフを示す。
【００４７】
図８（ｂ）で、第１段階の露光量の強度分布のグラフでは、濃度分布マスク１が露光するパターンをステップ送りして繋いだつなぎ目のずれが観察される。第２段階の露光量のグラフでは、この露光位置では濃度分布マスク１のパターンのつなぎ目は無いのでパターンのつなぎ目のずれが無い。そのため、第１段階の露光量と第２段階の露光量を重ね合わせた総露光量の強度分布では、パターンのつなぎ目がある第１段階の露光の影響は半分になり目立たなくなる。こうして、濃度分布マスクが第１段階の露光で投影する２つの単位領域のパターンのつなぎ目での露光位置のずれが、第２段階の露光で投影する、つなぎ目が無い３つ目のパターンが重ね合わされて露光されることで、第１段階の露光における露光領域のつなぎ部分のムラが軽減される効果がある。
【００４８】
（現像処理による微小立体形状の製造）
以上のように重ね露光された感光性レジスト材料層を、有機アルカリ現像液（ＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）水溶液：液濃度０．０５重量％）を用いて現像する。次に、現像後に残った感光性レジスト材料層に３６５ｎｍの波長の光を２００〜２５００ｍＪ／ｃｍ２の露光量で照射することで、次の加熱処理によってマイクロレンズを形成する樹脂の熱だれが生じない程度に感光性レジスト材料層を仮硬化させる。最後に、ホットプレートを使用して、３分間の１６０℃の加熱処理と、それに続く６分間の２００℃の加熱処理とでベークすることでマイクロレンズを硬化させる。
【００４９】
このようにして、図１（ｂ）のように、被露光基板１０上に順に、平坦化層１１とカラーフィルター層１２を形成し、その上に、頂点の高さが０．６〜１μｍのマイクロレンズの微小立体形状２から成るマイクロレンズアレイを形成する。
【００５０】
＜第２の実施形態＞
図９に第２の実施形態の重ね露光の手順を示す。第２の実施形態では、第１の実施形態の露光処理において、３つの段階の露光を重ね合わせた露光処理を行う。
（第１段階の露光）
図９（ａ）のように、通常の露光時間の３分の１の露光時間で露光し、紫外線域の３６５ｎｍの波長の光を１３３〜２００ｍＪ／ｃｍ２の露光量で照射した光源を用いて濃度分布マスク１のパターンを被露光基板１０にステップ送りして、被露光基板１０の左右方向と前後方向の全面に濃度分布マスク１のパターンを繋いだ第１段階の露光をする。
【００５１】
（第２段階の露光）
次に、図９（ａ）のように、その濃度分布マスク１の露光位置を濃度分布マスク１の露光パターンの領域の寸法の３分の１だけ前後及び左右にずらして、第１段階の露光と同様にして、被露光基板１０の左右方向と前後方向の全面に濃度分布マスク１のパターンを繋いだ第２段階の露光をする。
（第３段階の露光）
次に、図９（ａ）のように、その濃度分布マスク１の露光位置を、第１段階での露光位置に対しては、濃度分布マスク１の露光パターンの領域の寸法の３分の２だけ前後及び左右にずらして、第１段階の露光と同様にして、被露光基板１０の左右方向と前後方向の全面に濃度分布マスク１のパターンを繋いだ第３段階の露光をする。
【００５２】
このようにして、第２段階の露光のパターンと第３段階の露光のパターンを、第１段階の露光のパターンに重ねることで、被露光基板１０の感光性レジスト材料層を３重に露光する。図９（ｂ）に、第１段階の露光の濃度分布マスク１のパターンのつなぎ目の部分の２つの単位領域３の部分の露光量の分布のグラフと、第２段階の露光量の強度分布のグラフと、第３段階の露光量の強度分布のグラフと、第１段階の露光と第２段階の露光と第３段階の露光を重ね合わせた３重露光で累積される総露光量の強度分布のグラフを示す。
【００５３】
図９（ｂ）で、第１段階の露光量の強度分布のグラフでは、濃度分布マスク１が露光するパターンをステップ送りして繋いだつなぎ目のずれが観察される。第２段階と第３段階の露光量のグラフでは、この露光位置では濃度分布マスク１のパターンのつなぎ目は無いのでパターンのつなぎ目のずれが無い。そのため、第１段階の露光量と第２段階と第３段階の露光量を重ね合わせた総露光量の強度分布では、パターンのつなぎ目がある第１段階の露光の影響は３分の１になり一層目立たなくなる。こうして、濃度分布マスクが第１段階の露光で投影する２つの単位領域のパターンのつなぎ目での露光位置のずれが、第２段階と第３段階の露光で投影する、つなぎ目が無い３つ目と４つ目のパターンが重ね合わされて露光されることで、第１段階の露光における露光領域のつなぎ部分のムラが一層軽減される効果がある。
【符号の説明】
【００５４】
１・・・濃度分布マスク
２・・・微小立体形状
３・・・単位領域
４・・・微小網点図形
５・・・網点間隙領域
６・・・等高線
７・・・環状領域
８・・・格子点
１０・・・被露光基板
１１・・・平坦化層
１２・・・カラーフィルタ層
Ｂ・・・網点間隙領域光透過率
ｇ・・・網点間ギャップ値
ｇｐ・・・網点間ギャップ値
Ｌ・・・単位領域の配置の周期
Ｐ・・・微小網点図形のピッチ
Ｗ・・・開口率
【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９】
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【図８】
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