JP2007305866A - 撮像素子および撮像素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】非レンズ領域を生じさせないマイクロレンズユニットおよび撮像素子を提供する。
【解決手段】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、平担化膜３１の面内に対する垂直方向ＶＶにおいて重ねている。
【選択図】図１

Description

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に関するものである。詳説すると、マイクロレンズ（マイクロレンズアレイ）を有するマイクロレンズユニットと、それを備える撮像素子に関するものでもある。

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いる場合もある。

昨今の撮像素子の主流なタイプとしては、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）を用いたセンサ（ＣＣＤセンサと称す）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）を用いたセンサ（ＣＭＯＳセンサと称す）等が挙げられる。そして、これらの撮像素子では、内部に有るフォトダイオードにて検出される光量が多いほど、撮像素子の感度（性能）が向上するので望ましい。

しかし、小型な撮像素子において、フォトダイオード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に集光させるマイクロレンズを備える撮像素子が考えられた。特に、低電圧で駆動し、駆動用周辺チップを一体化できる撮像素子は、種々開発されている（特許文献１等）。

一例を挙げると、図１９の平面図・断面図（Ｐ−Ｐ’線矢視断面図）に示すような、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）を有する撮像素子ｄｓｅが開発されている（なお、破線ｇは１画素を示す区切り）。ただし、このような撮像素子ｄｓｅでは、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（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ｈｄと称するとともに、撮像素子ｄｓｅの受光面内で横方向ｈｄに垂直な方向を縦方向ｖｄと称す）。

すると、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くては、かかるフォトダイオードｐｄに光を導けないことになる（したがって、マイクロレンズ中心も符号は白丸）。

そこで、図１９に示される撮像素子ｄｓｅは、図２０に示す３種類のスリット幅（ｄ１・ｄ２・ｄ３）を有するマスクｍｋを用いて製造される。そこで、かかる製造方法を図２１Ａ〜図２１Ｄを用いて詳説する。なお、図２１Ａ・図２１Ｃは図１９のＰ−Ｐ’線矢視断面図になっており、１画素面内における横方向ｈｄに沿う撮像素子ｄｓｅの断面図を示している。また、図２１Ｂ・図２１Ｄは図１９のＱ−Ｑ’線矢視断面図であり、１画素面内における縦方向ｖｄに沿う撮像素子ｄｓｅの断面図を示している。

図２１Ａおよび図２１Ｂに示すように、撮像素子ｄｓｅ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、平担化膜１３１が設けられ、さらに、マイクロレンズｍｓの材料となるレンズ材料膜１３２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ユニットと称す）。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（図２１Ａ・図２１Ｂ参照）。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（図２１Ｃ・図２１Ｄ参照）。

ただし、フォトダイオードｐｄの近づいた箇所に重なるように位置するレンズ材料膜１３２には、スリット幅ｄ１を比較的短くすることで幅長の狭い除去溝ｊｄを形成させている。そのため、横方向ｈｄにおけるマイクロレンズｍｓの周縁が平坦化膜１３１の面よりも乖離してつながる（図２１Ｃ参照）。

一方、１画素の縦方向ｖｄにおけるレンズ材料膜１３２には、スリット幅ｄ２を比較的長くすることで幅長の広い除去溝ｊｄを形成させている。そのため、縦方向ｖｄにおけるマイクロレンズｍｓの周縁が平担化膜１３１上で離間したままになる（図２１Ｄ参照）。また、フォトダイオードｐｄが離間した箇所に重なるように位置するレンズ材料膜１３２にも、スリット幅ｄ３を比較的長くすることで幅長の広い除去溝ｊｄを形成させている。そのため、横方向ｈｄにおけるマイクロレンズｍｓの周縁が平坦化膜１３１上で離間したままになる（図２１Ｃ参照）。

つまり、この製造方法は、レンズ材料膜１３２の除去溝ｊｄの幅長を変えることで、マイクロレンズｍｓの形状（すなわち曲率）を変えている。その結果、マイクロレンズｍｓは、図２２に示すように、入射する光（一点鎖線矢印）を、効果的にフォトダイオードｐｄへと導ける。

しかしながら、マスクｍｋのスリット幅ｄ１を狭めることで、フォトダイオードｐｄの近づいた箇所に重なって位置するマイクロレンズｍｓの曲率を変化させようとする場合、図２３Ａに示すように過剰にスリット幅ｄ１が狭いと、レンズ材料膜１３２の除去溝ｊｄが非常に狭くなる。すると、図２３Ｂに示すようにフォトダイオードｐｄの近づいた箇所に重なって位置するマイクロレンズｍｓが平坦化し、集光機能を発揮しなくなる。

一方、マスクｍｋのスリット幅ｄ３を広げることで、フォトダイオードｐｄが離間した箇所に重なって位置するマイクロレンズｍｓの曲率を変化させようとする場合、過剰にスリット幅ｄ３が広いと、平坦化膜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）が広がる。すると、この部分に入射してくる光がフォトダイオードｐｄに導かれにくくなり、撮像素子ｄｓｅの感度低下につながる。つまり、レンズ材料膜１３２の除去溝ｊｄのみに依存するマイクロレンズｍｓの曲率調整では、フォトダイオードｐｄに光を十分に集光できないマイクロレンズｍｓが生じやすい。

そこで、非レンズ領域ｎａを生じさせない撮像素子ｄｓｅおよびその製造方法も開発されている（特許文献２）。この特許文献２の製造方法は、図２４Ａ〜図２４Ｇに示される。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２４Ａ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を平坦化膜１３１に形成させる（図２４Ｂ参照；１回目のパターンニング）。

その後、この製造方法は、レジスト膜１３３を除去した後に、平坦化膜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２４Ｃ参照）。そのため、現像すると、平担化膜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２４Ｄ参照；２回目のパターンニング）。

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の底からレンズ材料膜１３２の表面に至るまでの間に、溝部ｄｈの側壁と平担化膜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を軟化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２４Ｅ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。

ただし、図２４Ｅに示す溝部ｄｈが非レンズ領域になるのを防止すべく、新たなレンズ材料膜１３２を成膜した後にパターンニング（３回目のパターニング）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２４Ｆ参照）。すると、このレンズ材料膜１３２を軟化および溶融させれば、図２４Ｇに示すように、溝部ｄｈにもマイクロレンズ（副マイクロレンズ；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い撮像素子ｄｓｅが完成することになる。
特開平１０−７０２５８号公報 特開２０００−２６０９７０号公報

しかしながら、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、図２５の断面図（Ｒ−Ｒ’線矢視断面図）に示すように、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、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撮像素子ｄｓｅが完成してしまうおそれがある。

一方、図２６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２７に示すように、マイクロレンズｍｓによっ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（集光先を所望の位置に特定できない）。

本発明は、上記の状況を鑑みてなされたものである。つまり、本発明の目的は、非レンズ領域の存在しないマイクロレンズユニットおよび撮像素子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。

○非レンズ領域をなくし、さらに、集光先を特定できるように所望の曲率を有するマ イクロレンズを備えるマイクロレンズユニット等の提供
○所望の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ユニット等の提供

本発明は、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ユニットである。そして、か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おいて重なっている。

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い領域（非レンズ領域）にはならない。

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。

このようになっていると、基準となる基板から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。

ただし、下地層において複数ある溝部の深さが、溝部の溝幅に応じて異なっていてもよい。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、溝部の深さの大小関係に相反する大小関係になっていても望ましい。

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ても望ましい。

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。

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を含む断面において、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から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。

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。

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いと弱い曲率の曲面（ローパワーの曲面）が形成され、乖離間隔が比較的小さいと強い曲率の曲面（ハイパワーの曲面）が形成される。

すると、隙間間隔同士を比較して大小関係がある場合に、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ワーの曲面が形成されることになる。したがって、か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。

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。

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ても望ましい。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。

本発明によれば、下地層の溝部に必ずレンズ層が浸入するようになっているので、非レンズ領域が生じないマイクロレンズユニットになる。その上、形成されたマイクロレンズは、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。

［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いる場合もある。

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(Complementary Metal Oxide Semiconductor)を用いる撮像素子とＣＣＤ(Charge Coupled Device)を用いる撮像素子とが挙げられる。そして、図２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２における破線Ｇは１画素の区切りを示している。

〈１．ＣＭＯＳを用いた撮像素子について〉
この図２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２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１Ａおよび図１Ｂを用いて、このＣＭＯＳセンサＤＶＥ[CS]について説明する。

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同士が近づき合う方向を便宜的に横方向ＨＤ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。

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。

そして、図１Ａは図２のＡ−Ａ’線矢視断面図であり、１画素面内における横方向ＨＤに沿うＣＭＯＳセンサＤＶＥ[CS]の断面図を示している。一方、図１Ｂは図２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。

〈１−１．ＣＭＯＳを用いた撮像素子の構造について〉
図１Ａおよび図１Ｂ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、を含んでいる。

《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、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。

基板１１は、例えばシリコンから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。

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。

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との接触を防止すべく、両者（トランジスタとフォトダイオードＰＤと）の間にシリコン酸化膜層１７が設けられている。

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、シリコン酸化膜や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が複層になっていることから、層間絶縁膜２２（２２ａ・２２ｂ・２２ｃ）も複層になっている。

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。

《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。

平担化膜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、平担化膜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が、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いる。

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、平担化膜３１の材料としては、非感光性のアクリル樹脂等である有機材料が挙げられる。

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、感光性のアクリル樹脂の有機材料が挙げられる。

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を有するようになったレンズ材料膜３２をマイクロレンズアレイと称してもよい）。

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３Ａおよび図３Ｂ（図１Ａおよび図１Ｂ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）。

〈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４Ａ〜図４Ｆおよび図５Ａ〜図５Ｆを用いて説明する。特に、平担化膜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ＳＣＵ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。

なお、図４Ａ〜図４Ｆは１画素面内における横方向ＨＤに沿うＣＭＯＳセンサＤＶＥ[CS]の断面を示しており、図１Ａに対応する。一方、図５Ａ〜図５Ｆ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１Ｂに対応する。

図４Ａおよび図５Ａは、基板ユニットＳＣＵを示している。そして、図４Ｂおよび図５Ｂ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、アクリル樹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］。

そして、平担化膜３１に対して、感光性を有するアクリル樹脂等をスピンコート等により吹き付ける。すると、図４Ｃおよび図５Ｃ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６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４Ｄおよび図５Ｄ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］。

なお、このマスクＭＫは、３種類のスリット幅Ｄ（Ｄ１＜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）に重なっ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。

一方、縦方向ＶＤにおいて、フォトダイオードＰＤが離れた箇所（箇所ＤＭ）に重なっ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（Ｄ１・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。

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４Ｅおよび図５Ｅ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Ｄ１’・Ｄ２’・Ｄ３’を有する溝部ＤＨ（ＤＨ１・ＤＨ２・ＤＨ３）が形成される［溝部形成工程］。

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っている。

そして、平担化膜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４Ｆおよび図５Ｆ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］。

〈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ＤＨ３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。

そこで、図１Ａおよび図４Ｆに示す溝部ＤＨ３の底面における中心のレンズ材料膜３２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。

なお、隆起部ＢＧに支えられているレンズ材料膜３２は表面から軟化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４Ｅおよび図５Ｅ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１Ａ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、外部側に向かっ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。

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の体積を超えない場合、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、かかるレンズ材料膜３２の周縁は、平担化膜３１の面上（詳説すると隆起部ＢＧの面上）と一致する。

一方、図１Ａおよび図４Ｆに示すように、溝幅Ｄ’が比較的狭い場合（例えば、溝幅Ｄ１’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ＤＨ１の底面における中心にレンズ材料が到達しやすく、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ＪＤ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。

なお、図１Ａおよび図４Ｆに示すように、溝幅Ｄ’が比較的狭く、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。

また、図１Ｂおよび図５Ｆに示すように、溝幅Ｄ’が比較的狭く、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、さらには、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。

以上より、比較的広い溝幅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１Ａ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]）になっているといえる（図１Ａおよび図１Ｂ参照）。

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）を有するようになっている。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の面上から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。

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ＢＧ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いると、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に近い凸レンズＭＳ[BG]の部分的な曲率（部分曲率）をＲＲ１・ＲＲ２・ＲＲ３、とすると、「ＲＲ１＜ＲＲ２＜ＲＲ３」となる。

そのため、以上の製造方法では、平担化膜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（凸レンズＭＳ[BG]）の形状（特に曲率）が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｝によって曲率が調整されるともいえる。

〈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。

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ＭＳの形状を理解しやすいように図示した図８Ａおよび図８Ｂを用いて、このＣＣＤセンサＤＶＥ[CC]について説明する。

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。

〈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、を含んでいる。

《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４２、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。

基板１１は、例えばシリコンから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４１もＮ型不純物層をイオン注入することで形成されている。

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いる。

遮光膜４４は、電荷転送路４１等への外部光の入射を防止すべく、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グステン等で形成されている。

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、熱を加えられると一定の流動性（メルト性）を発揮するＢＰＳＧ（Boro-phospho 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。

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。

《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３１とレンズ材料膜３２とを含む。

平担化膜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、平担化膜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。

なお、カラー撮影に対応するＣＣＤセンサＤＶＥ[CC]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。

レンズ材料膜３２は、感光性のアクリル樹脂等である有機材料で形成されている。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。

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、ドライエッチング等される。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いる。

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。

〈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]の製造方法について図１０Ａ〜図１０Ｆおよび図１１Ａ〜図１１Ｆを用いて説明する。なお、かかる説明においても、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。

なお、図１０Ａ〜図１０Ｆは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。

図１０Ａおよび図１１Ａ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、アクリル樹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］。

そして、平担化膜３１に対して、感光性を有するアクリル樹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］。

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。

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が溶け、スリット幅Ｄ４・Ｄ５に応じた溝幅Ｄ４’・Ｄ５’を有する溝部ＤＨ（ＤＨ４・ＤＨ５）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。

そして、平担化膜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が軟化および溶融しだす。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］。

〈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かっ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。

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、外部側に向かっ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の体積を超えない場合、溝部ＤＨ５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、かかるレンズ材料膜３２の周縁は、隆起部ＢＧの面上と一致する。

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。

特に、図８Ｂおよび図１１Ｆに示すように、溝幅Ｄ’が比較的狭く、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ＤＨ４からレンズ材料が溢れだすので、溝部ＤＨ４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。

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]になっているといえる。

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。

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[BG]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。

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、ＲＲ５、とすると、「ＲＲ４＜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）。

そのため、以上の製造方法でも、平担化膜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。

〈３．総括〉
《３−１．総括１》
以上のように、図１Ａ・図１Ｂ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、平担化膜３１の面内に対する垂直方向ＶＶにおいて重ねている。

このようなマイクロレンズユニットＭＳＵであれば、溝部ＤＨ（ＤＨ１・ＤＨ２・ＤＨ４）に重なるようにマイクロレンズＭＳの周縁が位置していることから、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、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｝。

その上、溝部ＤＨにおける溝幅Ｄ’の幅方向と平担化膜３１の面内に対する垂直方向ＶＶとを含む断面において、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Ｅ）が、溝部ＤＨの溝幅Ｄ’に対応して変化している。

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’の幅方向と平担化膜３１の面内に対する垂直方向ＶＶ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。

この関係の一例を図示すると、ＣＭＯＳセンサＤＶＥ[CS]の場合、図１３Ａおよび図１３Ｂ（図１Ａおよび図１Ｂ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Ｅ１、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’＜Ｄ２’）に相反し、「Ｅ１＞Ｅ２」になっている。

また、図１３Ａ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Ｅ１、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Ｅ１と乖離間隔Ｅ３との関係は、溝幅Ｄ’の大小関係（Ｄ１’＜Ｄ３’）に相反し、「Ｅ１＞Ｅ３」になっている。

その上、図１３Ａおよび図１３Ｂに示すように、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、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’＜Ｄ３’）に相反し、「Ｅ２＞Ｅ３」になっている。

また、ＣＣＤセンサＤＶＥ[CS]の場合では、図１４Ａおよび図１４Ｂ（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’＜Ｄ５’）に相反し、「Ｅ４＞Ｅ５」になっている。

このようになっていると、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（フォトダイオードＰＤ）に導くことができる（例えば、図３Ａ・図３Ｂ並びに図９Ａ・図９Ｂ参照）。つまり、かかるマイクロレンズユニットＭＳＵは所望の曲率を有しているといえる。

また、溝幅Ｄ’の幅方向と平担化膜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）からフォトダイオードＰＤまでの間隔を隙間間隔Ｊとする。

そして、この隙間間隔Ｊを例えば図３Ａおよび図３Ｂを用いて説明すると、図３Ａに示す溝部ＤＨ１に重なる画素毎の区切りＧからフォトダイオードＰＤまでの隙間間隔がＪ１、溝部ＤＨ３に重なる画素毎の区切りＧからフォトダイオードＰＤまでの隙間間隔がＪ３となり、図３Ｂに示す溝部ＤＨ２に重なる画素毎の区切りＧからフォトダイオードＰＤまでの隙間間隔がＪ２となる。そして、これらの隙間間隔Ｊ１・Ｊ２・Ｊ３では、Ｊ１＜Ｊ２＜Ｊ３の関係が成立する。

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からフォトダイオードＰＤまでの隙間間隔がＪ５となり、図９Ｂに示す溝部ＤＨ４に重なる画素毎の区切りＧからフォトダイオードＰＤまでの隙間間隔がＪ４となる。そして、これらの隙間間隔Ｊ４・Ｊ５では、Ｊ４＜Ｊ５の関係が成立する。

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、隙間間隔Ｊが短い場合（例えばＪ１）にはマイクロレンズＭＳは光を比較的弱く屈折させるだけでよいが、隙間間隔Ｊが長い場合（例えば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いためである。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の周縁の厚みが厚いほど弱い曲率の曲面（ローパワーの曲面）が形成され、薄い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１３Ａ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１３Ｂ参照）比較的強い曲率の曲面が形成されることになる。

すると、隙間間隔Ｊ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、隙間間隔Ｊ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＜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）。

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。

例えば、図１Ａおよび図１Ｂ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Ｄ１’・Ｄ２’・Ｄ３’を有する溝部ＤＨ１・ＤＨ２・ＤＨ３が存在する。

特に、ＣＭＯＳセンサＤＶＥ[CS]の場合、平担化膜３１が、異なる溝幅Ｄ１’・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１Ａ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Ｄ１’・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を生じさせている（図１Ｂ参照）。

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Ｄ１’・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ＤＨ１・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。

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’・Ｄ５’を有する溝部ＤＨ４・ＤＨ５が存在する。

特に、ＣＣＤセンサＤＶＥ[CC]の場合、平担化膜３１が、溝幅Ｄ４’を有する溝部ＤＨ４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を生じさせている（図８Ａ参照）。

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は隣接することになる。

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の周縁が、溝部ＤＨに流れ込みやすいためである。

したがって、ＣＭＯＳセンサＤＶＥ[CS]の場合、図１３Ａ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Ｅ１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。

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に重なっている部分の曲率（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。

また、図１３Ａおよび図１３Ｂ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。

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に重なっている部分の曲率（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。

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。

一方、ＣＣＤセンサＤＶＥ[CC]の場合、図１４Ａおよび図１４Ｂ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Ｅ４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Ｅ５よりも大きくなる。

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に重なっている部分の曲率（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。

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ＢＧ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。したがって、溝部ＤＨにおける溝幅Ｄ’の幅方向と平担化膜３１の面内に対する垂直方向と含む断面において、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が、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。

また、溝部ＤＨにおける溝幅Ｄ’の幅方向と平担化膜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が、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。

《３−２．総括２》
ところで、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を支持する平担化膜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、かかるマイクロレンズユニットＭＳＵの製造方法では、下記のいくつかの製造工程が含まれる。

・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の主材ともいえる基板１１に支えられて いると称してもよい。
・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３ ２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を溶融させて平担化
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１
１に支えられる平担化膜３１の面内に隣り合うように形成
されている隆起部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。

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を軟化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）によって、マイクロレンズＭＳの形状が変化してくる。

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べく、平担化膜３１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を生じさせている。

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の周縁を平担化膜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。

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っているので、隆起部ＢＧ上に凸レンズＭＳ[BG]が生じる。

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）、平担化膜３１において複数ある溝部ＤＨの溝幅Ｄ’が、複数種類存在するようになっていると望ましい。

例えば、図１Ａおよび図１Ｂ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’＜Ｄ２’＜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。

また、比較的狭い溝幅Ｄ’（例えばＤ１’・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。

なお、比較的広い溝幅Ｄ’（例えばＤ３’）は、流れ込むレンズ材料膜３２を溝部ＤＨ３の側壁をつたわせ、溝部ＤＨ３の底面における中心に向かうように浸入させ、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。

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。

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の側壁をつたわせ、溝部ＤＨ５の底面における中心に向かうように浸入させ、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。

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。

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ＤＨ４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。

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。

なお、平担化膜３１の溝部ＤＨが、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１ＡのＣＭＯＳセンサＤＶＥ[CS]のように、横方向ＨＤに沿って溝部ＤＨ１と溝部ＤＨ３とが並列するようになっていてもよい。このようになっていれば、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。

さらに、図１Ｂ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っている。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]におけるマイクロレンズ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。

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が一方向（短手方向ＳＤ沿って）に並列する一方、溝部ＤＨ５が一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。

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において比較的弱い曲率（部分曲率ＲＲ４）、長手方向ＬＤにおいて比較的強い曲率（曲率ＲＲ５）になった曲面を有することになる。

ただし、ＣＭＯＳセンサＤＶＥ[CS]の断面を示す図１５Ａおよび図１５Ｂ｛図１Ａおよび図１Ｂに対応｝およびＣＣＤセンサＤＶＥ[CC]の断面を示す図１６Ａおよび図１６Ｂ｛図８Ａおよび図８Ｂに対応｝に示すように、平担化膜３１において複数ある溝部ＤＨの深さＫが、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。

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において異なっていてもよいし、図１５Ａ・図１５Ｂ、並びに図１６Ａ・図１６Ｂ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っていてもよい（Ｋ１＜Ｋ２＜Ｋ３、Ｋ４＜Ｋ５）。また、このようになっていれば、平担化膜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。

なお、平担化膜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ＳＴを備えるマスクＭＫを使用すればよい（図６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、エッチングレートを溝部ＤＨに応じて異ならせればよい。

［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。

例えば、ＣＭＯＳセンサＤＶＥ[CS]およびＣＣＤセンサＤＶＥ[CC]のマイクロレンズユニット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、部分的に似通っている。

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から外縁(溝部ＤＨの側壁)までに対応する凹レンズＭＳ[DH]の曲面が、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]の裾野となっていると解釈してもよい）。

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ＭＳ[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１３Ａおよび図１４Ａのように示される。

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。

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に支えられているマイクロレンズ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の周縁から基板１１に至るまでの乖離間隔Ｅは、Ｅ５であってもＥ５’であってもよい。

なお、乖離間隔Ｅ３’・Ｅ５’と乖離間隔Ｅ３・Ｅ５とを比較してみると、「Ｅ３’＞Ｅ３」、「Ｅ５’＞Ｅ５」となる。そのため、乖離間隔Ｅと溝幅Ｄ’との関係は以下のように表現することもできる。
・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「Ｅ１＞Ｅ３’」
・溝幅Ｄ’の大小関係が「Ｄ２’＜Ｄ３’」のとき、
乖離間隔Ｅの大小関係が「Ｅ２＞Ｅ３’」
・溝幅Ｄ’の大小関係が「Ｄ４’＜Ｄ５’」のとき、
乖離間隔Ｅの大小関係が「Ｅ４＞Ｅ５’」

また、例えば、図１７Ａおよび図１７Ｂ（図１Ａおよび図１Ｂに対応）および図１８Ａおよび図１８Ｂ（図８Ａおよび図８Ｂ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が平担化膜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、平担化膜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の幅長よりも広く、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。

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の面内中心に向かって延び出る（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の周縁が、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。

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を以下のように表現することもできる。すなわち、マイクロレンズの製造方法では、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といえる。

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い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）が生ることになる。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。

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。

そして、マイクロレンズ形成工程では、下地層において複数ある溝部の溝幅が、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。

例えば、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。

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。

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。

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つたわせ、溝部の底面における中心に向かうように浸入させ、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、か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。

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が、複数種類に設定されていてもよいといえる。

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かっ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いると、隆起部に支えられているレンズ層が溝部に流れ落ちやすいため望ましいといえる。

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が、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と平担化膜３１とを有するマイクロレンズユニットの製造方法（ひいては撮像素子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。

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化膜とを有するマイクロレンズユニットの製造方法は、平担化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化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。

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６および図１２参照）。

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６の横方向ＨＤ参照）。加えて、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６の横方向ＨＤおよび縦方向ＶＤ参照）。

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いると望ましい（図１２参照）。

また、溝部形成行程は、平坦化膜における複数の溝部の深さを異ならせていてもよい。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１５Ａ・図１５Ｂ並びに図１６Ａ・図１６Ｂ参照）。また、溝部形成行程は、平担化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１Ａ・図１Ｂ並びに図８Ａ・図８Ｂ参照）。

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い溝幅を有する溝部を形成していてもよい（図１７Ａ・図１７Ｂ並びに図１８Ａ・図１８Ｂ参照）。

図１ＡはＣＭＯＳセンサを一方向からみた断面図であり、図１Ｂは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。 ＣＭＯＳセンサの平面図である。 ＣＭＯＳセンサにおける光路を示した光路図であり、図３Ａは図１Ａに対応し、図３Ｂは図１Ｂに対応する。 ＣＭＯＳセンサにおけるマイクロレンズユニットの製造工程を示す断面図である。 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の断面図である。 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。 ＣＣＤセンサの平面図である。 図８ＡはＣＣＤセンサを一方向からみた断面図であり、図８Ｂは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。 ＣＣＤセンサにおける光路を示した光路図であり、図９Ａは図８Ａに対応し、図９Ｂは図８Ｂに対応する。 ＣＣＤセンサにおけるマイクロレンズユニットの製造工程を示す断面図である。 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の断面図である。 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は図１Ａの詳細な断面図であり、図１３Ｂは図１Ｂの詳細な断面図である。 図１４Ａは図８Ａの詳細な断面図であり、図１４Ｂは図８Ｂの詳細な断面図である。 図１５Ａは図１Ａの別例を示す断面図であり、図１５Ｂは図１Ｂの別例を示す断面図である。 図１６Ａは図８Ａの別例を示す断面図であり、図１６Ｂは図８Ｂの別例を示す断面図である。 図１７Ａは図１Ａ・図１５Ａの別例を示す断面図であり、図１７Ｂは図１Ｂ・図１５Ｂの別例を示す断面図である。 図１８Ａは図８Ａ・図１６Ａの別例を示す断面図であり、図１８Ｂは図８Ｂ・図１６Ｂの別例を示す断面図である。 従来の撮像素子の平面図および断面図である。 図１９の撮像素子の製造工程で使用されるマスクの平面図である。 図１９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、図２１Ａ・図２１Ｃは、撮像素子を一方向からみた断面図であり、図２１Ｂ・図２１Ｄは一方向とは異なる方向からみた撮像素子の断面図である。 図２２Ａは図２１Ｃに示される撮像素子における光路を示す光路図であり、図２２Ｂは図２１Ｄに示される撮像素子における光路を示す光路図である。 図２３Ａは図１９に示されるマスクのスリット幅ｄ１を過剰に狭くして撮像素子を製造する工程を示す断面図であり、図２３Ｂは製造された撮像素子の断面図である。 従来の撮像素子の製造方法を示す断面図であり、図２４Ａ〜図２４Ｇは、製造の一工程を示す。 溝部にレンズ材料膜を流し込まない場合の撮像素子の平面図および断面図である。 図２５とは異なる撮像素子の平面図および断面図である。 図２６の撮像素子における光路図である。

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）
ＶＶ 垂直方向
Ｅ 乖離間隔
Ｊ 隙間間隔

Claims (10)

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ユニットにあって、
   上記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おいて重なっているマイクロレンズユニット。
2. 上記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、
   上記溝幅の幅方向と上記下地層の面内に対する垂直方向とを含む断面において、溝部に隣り合う上記隆起部に支えられているマイクロレンズの周縁から上記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、上記溝幅の大小関係に相反する大小関係になっている請求項１に記載のマイクロレンズユニット。
3. 上記下地層におい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いる請求項２に記載のマイクロレンズユニット。
4. 上記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、
   上記溝幅の幅方向と上記下地層の面内に対する垂直方向とを含む断面において、溝部に隣り合う上記隆起部に支えられているマイクロレンズの周縁から上記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、上記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請求項１に記載のマイクロレンズユニット。
5. 上記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、
   上記溝幅の幅方向と上記下地層の面内に対する垂直方向とを含む断面において、溝部に隣り合う上記隆起部に支えられているマイクロレンズの周縁から上記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、上記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請求項１に記載のマイクロレンズユニット。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載のマイクロレンズユニットと、
   上記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。
7. 上記溝幅の幅方向と上記下地層の面内に対する垂直方向とを含む断面において、上記隆起部に支えられるマイクロレンズに対応した画素毎を区切る境界面から上記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、
   上記乖離間隔同士は、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請求項６に記載の撮像素子。
8. 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６または７に記載の撮像素子。
9. 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い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８の撮像素子。
10. 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６または７に記載の撮像素子。

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