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JP2003315506A - Manufacturing method of micro lens - Google Patents

Manufacturing method of micro lens

Info

Publication number
JP2003315506A
JP2003315506A JP2002120275A JP2002120275A JP2003315506A JP 2003315506 A JP2003315506 A JP 2003315506A JP 2002120275 A JP2002120275 A JP 2002120275A JP 2002120275 A JP2002120275 A JP 2002120275A JP 2003315506 A JP2003315506 A JP 2003315506A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
undercoat layer
microlens
photosensitive resin
layer
reflow
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2002120275A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Satoru Sonoda
悟 薗田
Susumu Miyagawa
進 宮川
Kei Fujita
慶 藤田
Fumihiko Ichiyanagi
文彦 一柳
Tadashi Ishimatsu
忠 石松
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toppan Inc
Original Assignee
Toppan Printing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toppan Printing Co Ltd filed Critical Toppan Printing Co Ltd
Priority to JP2002120275A priority Critical patent/JP2003315506A/en
Publication of JP2003315506A publication Critical patent/JP2003315506A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Materials For Photolithography (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、レンズ間ギャップ寸法が0.1μ
m以下のマイクロレンズを熱リフロー法によって、マイ
クロレンズが各々の辺部で融着することなく、廉価に量
産することのできるマイクロレンズの製造方法を提供す
ること。 【解決手段】熱硬化温度がポジ型感光性樹脂の熱リフロ
ー温度より高い熱硬化性樹脂を用いてアンダーコート層
を形成し、熱処理にて半ば硬化させ、熱リフロー性を有
するポジ型感光性樹脂層を形成し、矩形パターンを形成
し、熱処理にて熱リフローさせマイクロレンズを製造す
ること。アンダーコート層上に、ポジ型感光性樹脂が熱
リフローする際の流動を抑制する流動抑制層を形成する
こと。
(57) [Summary] [Problem] The present invention relates to a lens having a gap between lenses of 0.1 μm.
Provided is a method for manufacturing microlenses in which low-cost microlenses of m or less can be mass-produced inexpensively by a thermal reflow method without the microlenses being fused at each side. An undercoat layer is formed using a thermosetting resin having a thermosetting temperature higher than a thermal reflow temperature of a positive photosensitive resin, and is partially cured by a heat treatment to have a thermal reflow property. Forming a layer, forming a rectangular pattern, and performing heat reflow by heat treatment to produce a microlens. Forming a flow suppression layer on the undercoat layer, which suppresses the flow of the positive photosensitive resin during thermal reflow.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、C−MOSやCC
Dによる受光素子に代表される固体撮像素子上に形成さ
れるマイクロレンズに関するものであり、特に、マイク
ロレンズの実効的な開口率を上げることによる感度向
上、およびスミアを低減したマイクロレンズの製造方法
に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a C-MOS or CC.
The present invention relates to a microlens formed on a solid-state image sensor represented by a light receiving element of D, and in particular, a method of manufacturing a microlens which improves sensitivity by increasing an effective aperture ratio of the microlens and reduces smear. Regarding

【0002】[0002]

【従来の技術】CCD(charge coupled
device)のような固体撮像素子上の各画素の平
面の領域は、矩形の光電変換部と、その周囲の信号の読
み出し回路部の2領域からなる。このうち、信号の読み
出し回路部は、入射光成分に対して不感応な領域であ
る。従来、この不感応な領域上に入射する光成分を光電
変換部に集光し、撮像素子の高感度化を達成するととも
に、他部分を劣化させない有効な手段の1つとして、固
体撮像素子上に透明なマイクロレンズアレイを配置し、
不感応な領域である信号読み出し回路部上に到達する入
射光成分を、光電変換部に集光させるようにした技術が
公知の技術としてある。
2. Description of the Related Art CCD (charge coupled)
The area of the plane of each pixel on the solid-state image sensor, such as a device, is composed of two areas: a rectangular photoelectric conversion section and a signal readout circuit section around the photoelectric conversion section. Of these, the signal readout circuit section is an area insensitive to the incident light component. On the solid-state image sensor, conventionally, one of the effective means for condensing the light component incident on the insensitive region on the photoelectric conversion unit to achieve high sensitivity of the image sensor and not deteriorating the other parts. Place a transparent microlens array on
There is a known technique in which an incident light component that reaches the signal reading circuit unit, which is an insensitive region, is focused on the photoelectric conversion unit.

【0003】しかし、近年は、高画素・小型化の傾向か
ら、チップサイズ1/2インチ以下、画素数300万画
素超の高精細CCD撮像素子が強く要求されており、こ
の高精細CCD撮像素子においては、形成されるマイク
ロレンズの開口率の低下,言い換えると素子感度の低
下、及びスミア等のノイズ増加が大きな問題となってい
る。
However, in recent years, due to the tendency toward higher pixel size and smaller size, there is a strong demand for a high-definition CCD image pickup device having a chip size of 1/2 inch or less and more than 3 million pixels. In the above, there is a big problem that the aperture ratio of the formed microlens is lowered, that is, the element sensitivity is lowered, and the noise such as smear is increased.

【0004】マイクロレンズを形成する公知の技術とし
て、例えば、特開昭60−53073号公報には、熱リ
フローにより樹脂を熱だれさせて、半球状のマイクロレ
ンズを形成する方法、所謂、熱リフロー法、また、熱リ
フロー法で形成したマイクロレンズを下地のアンダーコ
ート層上にドライエッチング等のエッチング技術を用い
て、転写する技術が開示されている。また、特開平5−
48057号公報には、熱リフローで形成したレンズ上
に、プラズマCVD等を用いて真空成膜を行う方法等が
開示されている。
As a known technique for forming a microlens, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 60-53073 discloses a method of forming a hemispherical microlens by causing a resin to drip by heat reflow, so-called heat reflow. And a technique of transferring a microlens formed by a thermal reflow method onto an undercoat layer as a base by using an etching technique such as dry etching. In addition, JP-A-5-
Japanese Patent No. 48057 discloses a method of performing vacuum film formation on a lens formed by thermal reflow using plasma CVD or the like.

【0005】高精細CCD撮像素子においては、画素ピ
ッチとして3μm以下を要求されている。3μmの画素
ピッチに形成されるマイクロレンズは、前述のように、
素子感度低下を防止するため、高開口率のマイクロレン
ズ形成が必須であり、そのレンズ間ギャップ寸法は0.
1μm以下(以降、狭ギャップと称する)が要求され
る。前述の熱リフロー法によるマイクロレンズの形成
は、感光性樹脂をフォトリソグラフィーにより矩形パタ
ーン形成し、その後、熱リフローにより形成する方法で
あるが、この方法では、感光性樹脂のフォトリソグラフ
ィーの解像限界,及び熱リフロー時の熱だれ量バラツキ
等により、量産でレンズ間ギャップ寸法0.3μm以下
で形成することは困難である。
In a high-definition CCD image pickup device, the pixel pitch is required to be 3 μm or less. The microlenses formed with a pixel pitch of 3 μm are, as described above,
In order to prevent a decrease in element sensitivity, it is essential to form a microlens with a high aperture ratio, and the gap dimension between the lenses is 0.
It is required to be 1 μm or less (hereinafter referred to as a narrow gap). The formation of microlenses by the above-mentioned thermal reflow method is a method in which a photosensitive resin is formed into a rectangular pattern by photolithography, and then it is formed by thermal reflow. It is difficult to form the inter-lens gap dimension of 0.3 μm or less in mass production due to variations in the amount of heat dripping during heat reflow.

【0006】また、前述の熱リフロー法で形成したマイ
クロレンズをドライエッチング等のエッチング技術を用
いて、下地のアンダーコート層上に転写する技術は、熱
リフローで形成したマイクロレンズ層である樹脂とアン
ダーコート層のエッチングレートの調整、及びドライエ
ッチング時のガス種の選択等により、レンズ間ギャップ
寸法を0.1μm以下に狭ギャップ化することは量産で
も可能である。
Further, the technique of transferring the microlenses formed by the above-mentioned thermal reflow method onto the undercoat layer of the underlying layer by using an etching technique such as dry etching is performed by using a resin which is a microlens layer formed by thermal reflow. It is also possible in mass production to narrow the inter-lens gap dimension to 0.1 μm or less by adjusting the etching rate of the undercoat layer and selecting the gas type during dry etching.

【0007】しかしながら、この方法では、ドライエッ
チング等の真空装置を使用するため、異物等の外観欠陥
の増加による歩留まりの低下が懸念され、また、高価な
真空装置を使用するため、スループットが低下し、高コ
ストになるという問題が生じる。さらに、前述の熱リフ
ロー法で形成した有機樹脂のマイクロレンズ上に、プラ
ズマCVD等によりSiO2等の無機膜を形成してレン
ズ間ギャップ寸法を狭ギャップ化する方法は、有機樹脂
上に無機膜を形成するため、クラックやシワ等が発生す
るという信頼性の問題、及び真空装置を使用するため、
異物等の欠陥増加による歩留まり低下及び高コストにな
るという問題が生じていた。
However, in this method, a vacuum device such as dry etching is used, so that there is a concern that the yield may be reduced due to an increase in appearance defects such as foreign matter. Further, since an expensive vacuum device is used, the throughput is reduced. However, the problem of high cost arises. Further, a method of forming an inorganic film such as SiO 2 by plasma CVD or the like on a microlens of an organic resin formed by the above-mentioned thermal reflow method to narrow the inter-lens gap dimension is an inorganic film on an organic resin. To form a crack, wrinkles, etc. reliability problem, and because a vacuum device is used,
There have been problems that the yield is lowered and the cost is increased due to the increase of defects such as foreign matter.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、高精細撮像
素子に必須である高開口率を有するマイクロレンズ、す
なわち、レンズ間ギャップ寸法が0.1μm以下(狭ギ
ャップ)のマイクロレンズを熱リフロー法によって製造
する方法であって、マイクロレンズが各々の辺部で融着
することなく、廉価に量産することのできるマイクロレ
ンズの製造方法を提供することを課題とするものであ
る。
SUMMARY OF THE INVENTION According to the present invention, a microlens having a high aperture ratio, which is indispensable for a high-definition image pickup device, that is, a microlens having a gap dimension between lenses of 0.1 μm or less (narrow gap) is thermally reflowed. It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a microlens that can be mass-produced at low cost without fusion of the microlenses at each side portion.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明は、半導体基板上
に設けたアンダーコート層上に、熱リフロー性を有する
ポジ型感光性樹脂を用いてマイクロレンズを製造するマ
イクロレンズの製造方法において、 1)アンダーコート層の材料として、その熱硬化温度が
ポジ型感光性樹脂の熱リフロー温度より高い熱硬化温度
を有する熱硬化性樹脂を用いてアンダーコート層を形成
し、 2)該アンダーコート層を熱処理にて半ば硬化させ、 3)該半ば硬化したアンダーコート層上に熱リフロー性
を有するポジ型感光性樹脂層を形成し、 4)該ポジ型感光性樹脂層に露光、現像して矩形パター
ンを形成し、熱処理にて該矩形パターンを熱リフローさ
せ、マイクロレンズを製造することを特徴とするマイク
ロレンズの製造方法である。
The present invention provides a microlens manufacturing method for manufacturing a microlens using a positive photosensitive resin having a heat reflow property on an undercoat layer provided on a semiconductor substrate, 1) As an undercoat layer material, an undercoat layer is formed using a thermosetting resin having a thermosetting temperature higher than the heat reflow temperature of a positive photosensitive resin, and 2) the undercoat layer. Half-cure by heat treatment, 3) forming a positive-type photosensitive resin layer having a heat reflow property on the half-cured undercoat layer, and 4) exposing and developing the positive-type photosensitive resin layer to form a rectangle. A microlens manufacturing method is characterized in that a microlens is manufactured by forming a pattern and thermally reflowing the rectangular pattern by heat treatment.

【0010】また、本発明は、上記発明によるマイクロ
レンズの製造方法において、前記アンダーコート層の材
料として、その熱硬化温度がポジ型感光性樹脂の熱リフ
ロー温度より高い熱硬化温度を有する熱硬化性樹脂であ
って、且つ熱リフロー性を有する熱硬化性樹脂を用いる
ことを特徴とするマイクロレンズの製造方法である。
The present invention also provides, in the method for producing a microlens according to the above invention, as the material of the undercoat layer, the thermosetting temperature of which is higher than the heat reflow temperature of the positive photosensitive resin. A method of manufacturing a microlens, which is characterized by using a thermosetting resin which is a thermosetting resin and has a heat reflow property.

【0011】また、本発明は、上記発明によるマイクロ
レンズの製造方法において、前記アンダーコート層を熱
処理にて半ば硬化させる温度が、前記ポジ型感光性樹脂
の熱リフロー温度より低いことを特徴とするマイクロレ
ンズの製造方法である。
Further, the present invention is characterized in that, in the method of manufacturing a microlens according to the above invention, the temperature at which the undercoat layer is partially cured by heat treatment is lower than the thermal reflow temperature of the positive photosensitive resin. It is a manufacturing method of a microlens.

【0012】また、本発明は、上記発明によるマイクロ
レンズの製造方法において、前記アンダーコート層上
に、ポジ型感光性樹脂が熱リフローする際の流動を抑制
する流動抑制層を形成することを特徴とするマイクロレ
ンズの製造方法である。
Further, the present invention is characterized in that, in the method for producing a microlens according to the above-mentioned invention, a flow suppressing layer is formed on the undercoat layer to suppress the flow of the positive photosensitive resin during thermal reflow. And a method of manufacturing a microlens.

【0013】また、本発明は、上記発明によるマイクロ
レンズの製造方法において、前記アンダーコート層が、
半ば硬化したアンダーコート層であることを特徴とする
マイクロレンズの製造方法である。
The present invention also provides the method of manufacturing a microlens according to the above invention, wherein the undercoat layer comprises:
A method of manufacturing a microlens, which is a partially cured undercoat layer.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下に本発明によるマイクロレン
ズの製造方法を、その実施形態に基づいて説明する。図
1(1)〜(5)は、本発明によるマイクロレンズの製
造方法の製造工程を示す断面図である。図1(1)にお
いて、半導体基板31は、Si基板11上に受光部1
2、転送電極13、層間絶縁膜14、遮光膜15が形成
されている。この半導体基板31上に平坦化膜16、カ
ラーフィルタ17、アンダ−コート層18を順次に形成
する。次いで、流動抑制層19を形成する(図1
(2))。次いで、ポジ型感光性樹脂を用い、フォトリ
ソ法にて所定の矩形パターン20とする。次いで、矩形
パターン20を熱リフローすることによって半球状のマ
イクロレンズ21を形成し、半導体基板31上にレンズ
間ギャップ寸法が狭ギャップ24なマイクロレンズを形
成する(図1(4))方法である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A method for manufacturing a microlens according to the present invention will be described below based on its embodiment. 1 (1) to 1 (5) are cross-sectional views showing manufacturing steps of a method for manufacturing a microlens according to the present invention. In FIG. 1A, the semiconductor substrate 31 is formed on the Si substrate 11 by the light receiving portion 1.
2, the transfer electrode 13, the interlayer insulating film 14, and the light shielding film 15 are formed. A flattening film 16, a color filter 17, and an undercoat layer 18 are sequentially formed on the semiconductor substrate 31. Then, the flow suppressing layer 19 is formed (FIG. 1).
(2)). Then, a positive photosensitive resin is used to form a predetermined rectangular pattern 20 by a photolithography method. Next, the rectangular pattern 20 is thermally reflowed to form a hemispherical microlens 21, and a microlens having a narrow gap 24 between lenses is formed on the semiconductor substrate 31 (FIG. 1 (4)). .

【0015】本発明者らは、半導体基板上にアンダーコ
ート層を形成し、その上にポジ型感光性樹脂を用い、熱
リフロー法でマイクロレンズを形成する際に、半ば硬化
したアンダーコート層18上で、ポジ型感光性樹脂を露
光・現像・熱リフローさせることで、形成されるマイク
ロレンズの熱リフロー時のマイクロレンズエッジ部の流
動を抑制することが出来ることを見いだした。
The present inventors formed an undercoat layer on a semiconductor substrate, and using a positive type photosensitive resin thereon, when forming a microlens by a thermal reflow method, a half-cured undercoat layer 18 was formed. As described above, it was found that by exposing, developing, and thermally reflowing the positive photosensitive resin, it is possible to suppress the flow of the microlens edge portion during the thermal reflow of the formed microlens.

【0016】すなわち、アンダーコート層18を半ば硬
化した状態に形成した後、マイクロレンズ21を形成す
る熱リフロー時に、アンダ−コート層18を半ば硬化し
た温度以上の熱処理温度を掛けて熱リフロ−を行うた
め、図1(3)中に示すアンダーコ−ト層18における
矩形パターン20が存在しない領域23は、張力バラン
スにより上方に押し上げられる。この結果、マイクロレ
ンズ21を形成する際の熱リフロ−時に、マイクロレン
ズ21同士が融着することを前記押し上げられた領域が
防止し、レンズ間ギャップ24を0〜0.1μm以下で
形成することが出来るものとなる。
That is, after forming the undercoat layer 18 in a semi-cured state, at the time of thermal reflow for forming the microlenses 21, a heat treatment temperature higher than the temperature at which the undercoat layer 18 is semi-cured is applied to perform heat reflow. Therefore, the region 23 where the rectangular pattern 20 does not exist in the undercoat layer 18 shown in FIG. 1C is pushed upward due to the tension balance. As a result, at the time of thermal reflow when forming the microlenses 21, the pushed up regions prevent fusion of the microlenses 21 with each other, and the inter-lens gap 24 is formed to be 0 to 0.1 μm or less. Will be possible.

【0017】アンダーコート層の材料としては、その熱
硬化温度がポジ型感光性樹脂の熱リフロー温度より高い
熱硬化温度を有する熱硬化性樹脂を用いる。半ば硬化し
たアンダーコート層とは、熱硬化性樹脂等のラジカル重
合により架橋反応を行う材料を用い、その架橋反応が完
全に終了していない状態である。但し、半ば硬化したア
ンダーコート層上にポジ型感光性樹脂を塗布した場合、
半ば硬化したアンダーコート層とポジ型感光性樹脂がイ
ンターミキシングを起こさない状態の半ば硬化したアン
ダーコート層である必要がある。
As a material for the undercoat layer, a thermosetting resin having a thermosetting temperature higher than that of the positive photosensitive resin is used. The semi-cured undercoat layer is a material in which a crosslinking reaction is performed by radical polymerization such as a thermosetting resin, and the crosslinking reaction is not completely completed. However, when a positive photosensitive resin is applied on the half-cured undercoat layer,
It is necessary that the semi-cured undercoat layer and the positive photosensitive resin be a semi-cured undercoat layer in a state where intermixing does not occur.

【0018】アンダーコート層18に使用される熱硬化
性樹脂は、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、フェノー
ル系樹脂、ノボラック系樹脂、スチレン系樹脂、あるい
は、これらの樹脂の共重合体等を骨格とし、メタクリル
酸、アクリル酸、イタコン酸等の硬化剤、溶剤、必要に
応じて密着剤、界面活性剤、あるいは感光剤等を添加し
た組成の樹脂が使用可能である。また、好ましくは、上
記の樹脂組成中に熱リフロー性を有する単量体を添加す
ることが望ましい。上記の樹脂で形成されるアンダーコ
ート層18は、塗布した後、熱処理を行うことで、永久
膜として形成出来るが、この時の熱処理温度としては、
硬化剤が完全に硬化反応が終了しなく、半ば硬化した状
態が存在するような温度であることが望ましい。
The thermosetting resin used in the undercoat layer 18 has an acrylic resin, an epoxy resin, a phenol resin, a novolac resin, a styrene resin, or a copolymer of these resins as a skeleton. A resin having a composition to which a curing agent such as methacrylic acid, acrylic acid, or itaconic acid, a solvent, and if necessary, an adhesive agent, a surfactant, or a photosensitizer is added can be used. Further, it is preferable to add a monomer having a heat reflow property to the above resin composition. The undercoat layer 18 formed of the above resin can be formed as a permanent film by applying a heat treatment after coating, but the heat treatment temperature at this time is as follows.
It is desirable that the temperature is such that the curing agent does not completely complete the curing reaction and there exists a partially cured state.

【0019】また、本発明者らは、アンダーコート層の
材料として、熱硬化性樹脂等のラジカル重合により架橋
反応を行う材料を用いるが、その熱硬化性樹脂の中で
も、熱リフロー法で形成されるマイクロレンズの熱リフ
ロ−時のマイクロレンズエッジ部の流動を抑制するのに
は、熱リフロー性を有している熱硬化性樹脂が適してい
ることを見いだした。
The inventors of the present invention use, as the material for the undercoat layer, a material such as a thermosetting resin that undergoes a crosslinking reaction by radical polymerization. Among the thermosetting resins, the material is formed by the thermal reflow method. It has been found that a thermosetting resin having a heat reflow property is suitable for suppressing the flow of the micro lens edge portion at the time of heat reflow of the micro lens.

【0020】さらに、本発明者らは、半ば硬化したアン
ダーコート層上にポジ型感光性樹脂を用いて、熱リフロ
ー法によりマイクロレンズを形成する際、半ば硬化した
アンダーコート層上に流動抑制層を形成することで、熱
リフロー法で形成されるマイクロレンズの熱リフロー時
のマイクロレンズエッジ部の流動を抑制することが出来
ることを見いだした。すなわち、流動抑制層19を形成
することで、マイクロレンズ21を形成する際の熱リフ
ロー処理時に、矩形パターン20のエッジ部が流動抑制
層19との界面で流動するスピードを低下させることが
できる。
Furthermore, the present inventors have found that when a positive type photosensitive resin is used on a semi-cured undercoat layer to form a microlens by a thermal reflow method, a flow suppressing layer is formed on the semi-cured undercoat layer. It has been found that the formation of the layer can suppress the flow of the microlens edge portion during the thermal reflow of the microlens formed by the thermal reflow method. That is, by forming the flow suppression layer 19, it is possible to reduce the speed at which the edge portion of the rectangular pattern 20 flows at the interface with the flow suppression layer 19 during the thermal reflow process when forming the microlens 21.

【0021】流動抑制層19の形成には、エポキシ基、
アミノ基、カルボキシル基、スルホン酸基、ビニル基、
メタクリロキシ基、メルカプト基含有の水溶性樹脂、あ
るいは、トリエタノールアミン、テトラメチルアンモニ
ウムヒドロキシド、ジメチルエタノールアミン、トリエ
タノールアミン、メチルジエチルアミン等のアルカリ類
からなるアルカリ水溶液等を使用することが出来る。
To form the flow suppressing layer 19, an epoxy group,
Amino group, carboxyl group, sulfonic acid group, vinyl group,
A water-soluble resin containing a methacryloxy group or a mercapto group, or an alkaline aqueous solution containing an alkali such as triethanolamine, tetramethylammonium hydroxide, dimethylethanolamine, triethanolamine or methyldiethylamine can be used.

【0022】また、アンダーコート層18上への流動抑
制層19の形成は、アンダーコート層をその架橋反応が
完全に終了していない状態に、すなわち、半ば硬化した
状態に熱処理を行った後に形成することが好ましい。
The flow suppressing layer 19 is formed on the undercoat layer 18 after the undercoat layer has been subjected to a heat treatment in a state in which the crosslinking reaction is not completely completed, that is, in a semi-cured state. Preferably.

【0023】また、本発明者らは、前述のアンダーコー
ト層は半ば硬化した状態で形成されているが、その後、
ポジ型感光性樹脂を露光・現像・熱リフローさせてマイ
クロレンズを形成する際に、半ば硬化したアンダーコー
ト層を形成する温度以上の温度で熱リフロー処理を行う
ことで、アンダーコート層を再流動化させ、マイクロレ
ンズの熱リフロー量を制御出来ることを見いだした。す
なわち、アンダーコート層を熱処理にて半ば硬化させる
温度を、ポジ型感光性樹脂の熱リフロー温度より低くす
ることによりマイクロレンズの熱リフロー量を制御出来
るものとなる。
The inventors of the present invention have found that the above-mentioned undercoat layer is formed in a semi-cured state.
When the positive type photosensitive resin is exposed, developed, and thermally reflowed to form microlenses, the undercoat layer is reflowed by performing a thermal reflow process at a temperature higher than the temperature at which the half-cured undercoat layer is formed. It was found that the amount of heat reflow of the microlens can be controlled by changing the ratio of heat generation. That is, the heat reflow amount of the microlens can be controlled by lowering the temperature at which the undercoat layer is partially cured by heat treatment to be lower than the heat reflow temperature of the positive photosensitive resin.

【0024】[0024]

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。 <実施例1>Si基板上に平坦化膜を膜厚1.0μmで
形成後、アンダーコート層として、JSR(株)製の感
光性樹脂、MFR380M(品番)を用いて、回転数3
000rpmにてスピンコートにて塗布した後、溶剤を
乾燥するため、仮乾燥として、ホットプレートを用い
て、100℃で90秒間の熱処理を実施した。次に、流
動抑制層を形成するアルカリ水溶液として、東京応化
(株)製のテトラメチルアンモニウムヒドロキシドの
1.2%水溶液を用いて、40秒間ディップ処理を実施
後、乾燥を行った。さらに、ホットプレートを用いて、
150℃で3分間の熱処理を実施し、アンダーコート層
を半ば硬化したアンダーコート層とし、同時に半ば硬化
したアンダーコート層上にテトラメチルアンモニウムヒ
ドロキシドの流動抑制層を形成した。
EXAMPLES Examples of the present invention will be described below. <Example 1> After a flattening film having a thickness of 1.0 μm was formed on a Si substrate, a photosensitive resin MFR380M (product number) manufactured by JSR Corporation was used as an undercoat layer, and the rotation speed was 3
After coating by spin coating at 000 rpm, in order to dry the solvent, heat treatment was carried out for 90 seconds at 100 ° C. using a hot plate as temporary drying. Next, a 1.2% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution manufactured by Tokyo Ohka Co., Ltd. was used as an alkaline aqueous solution for forming the flow suppressing layer, and dipping was performed for 40 seconds, followed by drying. Furthermore, using a hot plate,
A heat treatment was carried out at 150 ° C. for 3 minutes to form a half-cured undercoat layer as the undercoat layer, and at the same time, a tetramethylammonium hydroxide flow suppressing layer was formed on the half-cured undercoat layer.

【0025】次に、アルカリ可溶タイプのポジ型感光性
樹脂である東京応化(株)製のTMR−P3を用いて、
回転数1500rpmの条件で、スピンコートにて塗布
を実施後、溶剤を乾燥するため、ホットプレートにて、
90℃で90秒間の熱処理を実施した。次に、ニコン
(株)製のi線ステッパーを用い、高精細なフォトマス
クを介して、露光を実施した。この時の露光量は220
ミリ秒(110mJ/cm2 )であった。続いて、東京
応化(株)製のアルカリ現像液であるテトラメチルアン
モニウムヒドロキシドの2.38%水溶液を用いて、4
0秒間現像を実施し、矩形パターンを形成した。
Next, using TMR-P3 manufactured by Tokyo Ohka Co., Ltd., which is an alkali-soluble type positive photosensitive resin,
After applying by spin coating at a rotation speed of 1500 rpm, to dry the solvent, use a hot plate.
Heat treatment was performed at 90 ° C. for 90 seconds. Next, an i-line stepper manufactured by Nikon Corporation was used to perform exposure through a high-definition photomask. The exposure amount at this time is 220
It was millisecond (110 mJ / cm 2 ). Then, using a 2.38% aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide, which is an alkaline developer manufactured by Tokyo Ohka Co., Ltd.,
Development was carried out for 0 seconds to form a rectangular pattern.

【0026】最後に、ホットプレートを用いて、90℃
→160℃→200℃の温度にて順次熱処理をそれぞれ
3分間ずつ実施し、マイクロレンズを形成した。その結
果、図2に示すように、レンズ間ギャップ0〜0.1μ
m、レンズ高さ1.5μmのマイクロレンズを形成する
ことが出来た。この時、Si基板内には、レンズ同士が
接触するレンズ融着の等の外観ムラ発生がなく、良好な
状態であった。
Finally, using a hot plate, 90 ° C.
The heat treatment was sequentially performed at a temperature of → 160 ° C → 200 ° C for 3 minutes each to form a microlens. As a result, as shown in FIG.
m, and a lens height of 1.5 μm could be formed. At this time, in the Si substrate, there was no appearance unevenness such as lens fusion caused by lenses contacting each other, and it was in a good state.

【0027】[0027]

【発明の効果】本発明は、アンダーコート層の材料とし
て、その熱硬化温度がポジ型感光性樹脂の熱リフロー温
度より高い熱硬化温度を有する熱硬化性樹脂を用いてア
ンダーコート層を形成し、アンダーコート層を熱処理に
て半ば硬化させ、半ば硬化したアンダーコート層上に熱
リフロー性を有するポジ型感光性樹脂層を形成し、該ポ
ジ型感光性樹脂層に露光、現像して矩形パターンを形成
し、熱処理にて該矩形パターンを熱リフローさせマイク
ロレンズを製造するので、熱リフロー時にマイクロレン
ズの流動が抑制され、熱リフロー法によって、レンズ間
ギャップ寸法が0.1μm以下(狭ギャップ)のマイク
ロレンズを各々の辺部で融着することなく、廉価に量産
することのできるマイクロレンズの製造方法となる。
According to the present invention, the undercoat layer is formed by using, as a material for the undercoat layer, a thermosetting resin having a thermosetting temperature higher than the heat reflow temperature of the positive photosensitive resin. , The undercoat layer is half-cured by heat treatment, a positive type photosensitive resin layer having a heat reflow property is formed on the half-cured undercoat layer, and the positive type photosensitive resin layer is exposed and developed to form a rectangular pattern. Since the microlenses are manufactured by forming a microstructure and thermally reflowing the rectangular pattern by heat treatment, the flow of the microlenses is suppressed during the thermal reflow, and the interlens gap dimension is 0.1 μm or less (narrow gap) by the thermal reflow method. The microlenses can be mass-produced at a low cost without fusing the microlenses at each side.

【0028】また、本発明は、アンダーコート層上に、
ポジ型感光性樹脂が熱リフローする際の流動を抑制する
流動抑制層を形成するので、熱リフロー時にマイクロレ
ンズの流動がより抑制され、熱リフロー法によって、レ
ンズ間ギャップ寸法が0.1μm以下(狭ギャップ)の
マイクロレンズを各々の辺部でより融着することなく、
より廉価に量産することのできるマイクロレンズの製造
方法となる。
Further, the present invention is characterized in that on the undercoat layer,
Since the positive type photosensitive resin forms the flow suppressing layer that suppresses the flow at the time of heat reflow, the flow of the microlenses is further suppressed at the time of heat reflow, and the inter-lens gap dimension is 0.1 μm or less by the heat reflow method ( Micro-lenses with a narrow gap) are not fused on each side,
This is a method for manufacturing a microlens that can be mass-produced at a lower cost.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】(1)〜(5)は、本発明によるマイクロレン
ズの製造方法の製造工程を示す断面図である。
FIG. 1 (1) to (5) are cross-sectional views showing manufacturing steps of a method for manufacturing a microlens according to the present invention.

【図2】実施例1におけるマイクロレンズの断面を拡大
して示す断面写真である。
FIG. 2 is a cross-sectional photograph showing an enlarged cross section of a microlens in Example 1.

【図3】従来法におけるマイクロレンズの断面を拡大し
て示す断面写真である。
FIG. 3 is a cross-sectional photograph showing an enlarged cross section of a microlens in a conventional method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11・・・Si基板 12・・・受光部 13・・・転送電極 14・・・層間絶縁膜 15・・・遮光膜 16・・・平坦化膜 17・・・カラーフィルタ 18・・・アンダーコート層 19・・・流動抑制層 20・・・矩形パターン 21・・・マイクロレンズ 22・・・熱リフロー量 23・・・アンダーコート層上で矩形パターン20が存
在しない領域 24・・・レンズ間ギャップ
11 ... Si substrate 12 ... Light receiving part 13 ... Transfer electrode 14 ... Interlayer insulating film 15 ... Shading film 16 ... Flattening film 17 ... Color filter 18 ... Undercoat Layer 19 ... Flow suppression layer 20 ... Rectangular pattern 21 ... Microlens 22 ... Thermal reflow amount 23 ... Region where the rectangular pattern 20 does not exist on the undercoat layer 24 ... Gap between lenses

フロントページの続き (72)発明者 一柳 文彦 東京都台東区台東1丁目5番1号 凸版印 刷株式会社内 (72)発明者 石松 忠 東京都台東区台東1丁目5番1号 凸版印 刷株式会社内 Fターム(参考) 2H025 AA03 AB14 AD03 DA35 DA40 FA29 FA33 4M118 AA01 AA05 AB01 BA10 BA14 EA20 GB03 GC07 GD04 GD07 5C024 CX41 CY47 EX43 EX52 Continued front page    (72) Inventor Fumihiko Ichiyanagi             1-5-1 Taito, Taito-ku, Tokyo Toppan stamp             Imprint Co., Ltd. (72) Inventor Tadashi Ishimatsu             1-5-1 Taito, Taito-ku, Tokyo Toppan stamp             Imprint Co., Ltd. F-term (reference) 2H025 AA03 AB14 AD03 DA35 DA40                       FA29 FA33                 4M118 AA01 AA05 AB01 BA10 BA14                       EA20 GB03 GC07 GD04 GD07                 5C024 CX41 CY47 EX43 EX52

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】半導体基板上に設けたアンダーコート層上
に、熱リフロー性を有するポジ型感光性樹脂を用いてマ
イクロレンズを製造するマイクロレンズの製造方法にお
いて、 1)アンダーコート層の材料として、その熱硬化温度が
ポジ型感光性樹脂の熱リフロー温度より高い熱硬化温度
を有する熱硬化性樹脂を用いてアンダーコート層を形成
し、 2)該アンダーコート層を熱処理にて半ば硬化させ、 3)該半ば硬化したアンダーコート層上に熱リフロー性
を有するポジ型感光性樹脂層を形成し、 4)該ポジ型感光性樹脂層に露光、現像して矩形パター
ンを形成し、熱処理にて該矩形パターンを熱リフローさ
せ、マイクロレンズを製造することを特徴とするマイク
ロレンズの製造方法。
1. A microlens manufacturing method for manufacturing a microlens using a positive photosensitive resin having a heat reflow property on an undercoat layer provided on a semiconductor substrate. 1) As a material for the undercoat layer Forming an undercoat layer using a thermosetting resin having a thermosetting temperature higher than the heat reflow temperature of the positive photosensitive resin, 2) half-curing the undercoat layer by heat treatment, 3) A positive photosensitive resin layer having a heat reflow property is formed on the semi-cured undercoat layer, and 4) a rectangular pattern is formed by exposing and developing the positive photosensitive resin layer, followed by heat treatment. A method of manufacturing a microlens, characterized in that the rectangular pattern is thermally reflowed to manufacture a microlens.
【請求項2】前記アンダーコート層の材料として、その
熱硬化温度がポジ型感光性樹脂の熱リフロー温度より高
い熱硬化温度を有する熱硬化性樹脂であって、且つ熱リ
フロー性を有する熱硬化性樹脂を用いることを特徴とす
る請求項1記載のマイクロレンズの製造方法。
2. A thermosetting resin having a thermosetting temperature higher than that of a positive-type photosensitive resin as a material of the undercoat layer, and a thermosetting resin having thermal reflow property. The method for producing a microlens according to claim 1, wherein a resin is used.
【請求項3】前記アンダーコート層を熱処理にて半ば硬
化させる温度が、前記ポジ型感光性樹脂の熱リフロー温
度より低いことを特徴とする請求項1、又は請求項2記
載のマイクロレンズの製造方法。
3. The microlens manufacturing according to claim 1, wherein the temperature at which the undercoat layer is half cured by heat treatment is lower than the thermal reflow temperature of the positive photosensitive resin. Method.
【請求項4】前記アンダーコート層上に、ポジ型感光性
樹脂が熱リフローする際の流動を抑制する流動抑制層を
形成することを特徴とする請求項1、請求項2、又は請
求項3記載のマイクロレンズの製造方法。
4. A flow suppressing layer which suppresses the flow of the positive photosensitive resin during thermal reflow, is formed on the undercoat layer. A method for manufacturing the described microlens.
【請求項5】前記アンダーコート層が、半ば硬化したア
ンダーコート層であることを特徴とする請求項4記載の
マイクロレンズの製造方法。
5. The method for producing a microlens according to claim 4, wherein the undercoat layer is a semi-cured undercoat layer.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2006041467A (en) * 2004-06-23 2006-02-09 Toppan Printing Co Ltd Solid-state image sensor, manufacturing method thereof, and substrate for solid-state image sensor
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