(57)【要約】【課題】レンズ表面荒れが少なく、かつ、高開口率を有するマイクロレンズを形成する方法を提供すること。【解決手段】透明樹脂層上に、直接叉は間接的に熱フローレンズを形成する工程、及びドライエッチングにより、前記熱フローレンズを母型として、前記熱フローレンズのパターンを前記透明樹脂層に転写する工程を具備する固体撮像素子のマイクロレンズの製造方法において、前記ドライエッチングを、プロセスガスとして、流量８０ＳＣＣＭ以上のＣ３Ｆ８、Ｃ４Ｆ８、又はこれらの混合ガスを用い、２００ｎｍ／分以上のエッチングレート及び２６０ｎｍ以上のＣＤゲイン値で行うことを特徴とする。【選択図】  図２
2006190903.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明樹脂層上に、直接叉は間接的に熱フローレンズを形成する工程、及び
ドライエッチングにより、前記熱フローレンズを母型として、前記熱フローレンズのパターンを前記透明樹脂層に転写する工程を具備する固体撮像素子のマイクロレンズの製造方法において、
前記ドライエッチングを、エッチングガスとして流量８０ＳＣＣＭ以上のＣ３Ｆ８、Ｃ４Ｆ８、又はこれらの混合ガスを用い、２００ｎｍ／分以上のエッチングレート及び２６０ｎｍ以上のＣＤゲイン値で行うことを特徴とするマイクロレンズの製造方法。
【請求項２】
前記エッチングガスの流量は、１１０ＳＣＣＭ〜２５０ＳＣＣＭであることを特徴とする請求項１に記載のマイクロレンズの製造方法。
【請求項３】
前記ドライエッチングによるエッチング量が３〜０．４μｍであり、かつ、前記転写レンズの開口率が７８％以上であることを特徴とする請求項１に記載のマイクロレンズの製造方法。
【請求項４】
前記透明樹脂層が、熱硬化性アクリル樹脂叉は含フッ素アクリル樹脂からなることを特徴とする請求項１に記載のマイクロレンズの製造方法。
【請求項５】
前記透明樹脂層と熱フローレンズとの間に、前記透明樹脂層叉は熱フローレンズとエッチングレートの異なる樹脂層を介在させ、ドライエッチングにより形成される前記転写レンズの形状を調整することを特徴とする請求項３に記載のマイクロレンズの製造方法。
【請求項６】
前記転写レンズの表面粗さＲａが０．０５μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載のマイクロレンズの製造方法。
【請求項７】
二次元的に配置された光電変換素子と、該光電変換素子のそれぞれに対応して配設されたカラーフィルターと、カラーフィルター上に直接あるいは間接的に積層された転写レンズを具備する固体撮像素子の製造方法において、
１）前記光電変換素子を備える半導体基板上に、複数のカラーレジストを用いた複数回のフォトリソグラフィプロセスによりカラーフィルターを形成する工程、
２）該カラーフィルター上に透明樹脂層を積層する工程、
３）該透明樹脂層上に、アルカリ可溶性及び感光性を有する熱フロー樹脂材料を用いて、レンズ母型を形成する工程、及び
４）ドライエッチングにより、レンズ母型のパターンを透明樹脂層に転写し、転写レンズを形成する工程
を具備し、前記ドライエッチングを、エッチングガスとして流量８０ＳＣＣＭ以上のＣ３Ｆ８、Ｃ４Ｆ８、又はこれらの混合ガスを用い、２００ｎｍ／分以上のエッチングレート及び２６０ｎｍ以上のＣＤゲイン値で行うことを特徴とする固体撮像素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像素子に用いられるマイクロレンズの製造方法、及びそのようなマイクロレンズを備える固体撮像素子の製造方法に係り、特に、高開口率を有し、表面荒れの少ない、かつ高集光効率を有する転写レンズの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｃ−ＭＯＳやＣＣＤ等の固体撮像素子は、近年、益々高画素化の傾向にあり、ＣＣＤでは４００万画素を越えるものまでが製品化されている。高画素化により、撮像素子の画素サイズは、２μｍレベルまで小さくなり、開口率低下による受光素子の感度不足が顕著になっている。このような感度不足の問題に対し、受光素子上にマイクロレンズを形成して感度向上を図ることが一般的である。
【０００３】
しかしながら、上述のように高画素化により画素サイズが２μｍレベルになると、形成されるマイクロレンズの開口率の低下が顕著になり、感度不足あるいはスミア等の画質低下の問題が顕在化してくる。
【０００４】
受光素子上にマイクロレンズを形成する技術としては、例えば、熱フロー性を有する感光性レジストをフォトリソグラフィーによりパターン化した後、熱処理により半球状にする熱フロ−法（例えば、特許文献１参照）や、エッチングによりレンズを形成する方法、あるいは、熱フロー法で形成したレンズ表面にＰＧＭＡ等の有機物やＳｉＯ２等の無機物を積層する方法、また、熱フロ−法で形成したレンズをマスクとして、下地樹脂層へレンズ形状をドライエッチングにより転写する、いわゆる転写レンズ方式（例えば、特許文献２参照）等が開示されている。
【０００５】
これらの方法の中で、近年の高画素化による微細化対応の高開口率／低ノイズのマイクロレンズ形成技術として、上述の転写レンズ方式が実用的に優位である。
【０００６】
また、感光性の透明樹脂層上に同一のレンズ材料を用い、２回に分けて熱フローレンズを形成し、この熱フローレンズをレンズ母型としてドライエッチングによりレンズを形成する技術が、特許文献３に示されている。更に、感光性のレンズ材料を用いた狭ギャップ化技術として、特許文献４に記載されている方法がある。
【特許文献１】特開昭６０−５３０７３号公報
【特許文献２】特開平１−１０６６６号公報
【特許文献３】特開２００３−２２９５５０公報
【特許文献４】特開２０００−２６９４７４公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
転写レンズ方式によるレンズ形成方法は、ドライエッチングにより熱フローレンズのパターンを下地の透明樹脂層へ転写するプロセスであるため、転写レンズの表面に荒れが発生するという問題がある。この転写レンズの表面荒れは、レンズ表面での光の散乱等を引き起こし、マイクロレンズの光集光効率を低下させる要因である。
【０００８】
このレンズ表面荒れは、被エッチング樹脂である透明樹脂層の樹脂骨格にも依存する。上述の被エッチング層は、耐熱性，透明性，又は光学特性を保持する必要があるが、これら諸特性を保持したまま、表面荒れを抑制し、エッチング加工性を向上させるような透明樹脂層の樹脂材料の選定は、技術的に自由度が狭く、非常に困難である。
【０００９】
そこで、ドライエッチング時のエッチングレートを遅くすることで、レンズ表面荒れを抑制し、光集光効率が高いマイクロレンズを形成することが考えられる。例えば、エッチング時のプロセスガス種、パワー，圧力，ガス流量，エッチング時のチャンバー温度等のパラメーターを調整して、エッチングレートを遅く（例えば１００〜１５０ｎｍ／分）することが考えられる。
【００１０】
しかしながら、エッチングレートが遅くなると、エッチング処理時間が増加し、結果として、生産性の低下を招いていた。
【００１１】
本発明は、このような問題に鑑みてなされ、レンズ表面荒れが少なく、かつ、高開口率を有するマイクロレンズを形成する方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するため、本発明は、透明樹脂層上に、直接叉は間接的に熱フローレンズを形成する工程、及びドライエッチングにより、前記熱フローレンズを母型として、前記熱フローレンズのパターンを前記透明樹脂層に転写する工程を具備する固体撮像素子のマイクロレンズの製造方法において、前記ドライエッチングを、エッチングガスとして、流量８０ＳＣＣＭ以上のＣ３Ｆ８、Ｃ４Ｆ８、又はこれらの混合ガスを用い、２００ｎｍ／分以上のエッチングレート及び２６０ｎｍ以上のＣＤゲイン値で行うことを特徴とするマイクロレンズの製造方法を提供する。
【００１３】
以上のマイクロレンズの製造方法において、エッチングガスの流量は、１１０ＳＣＣＭ〜２５０ＳＣＣＭであることが望ましい。また、ドライエッチングによるエッチング量が３〜０．４μｍであり、かつ、転写レンズの開口率が７８％以上であることが望ましい。
【００１４】
転写レンズに加工される透明樹脂として、熱硬化性アクリル樹脂叉は含フッ素アクリル樹脂を用いることが出来る。
【００１５】
また、透明樹脂層と熱フローレンズとの間に、透明樹脂層叉は熱フローレンズとエッチングレートの異なる樹脂層を介在させ、ドライエッチングにより形成される前記転写レンズの形状を調整することが出来る。
【００１６】
以上の方法により得られた転写レンズの表面粗さＲａは、０．０５μｍ以下であることが望ましい。
【００１７】
本発明の他の態様は、二次元的に配置された光電変換素子と、該光電変換素子のそれぞれに対応して配設されたカラーフィルターと、カラーフィルター上に直接あるいは間接的に積層された転写レンズを具備する固体撮像素子の製造方法において、１）前記光電変換素子を備える半導体基板上に、複数のカラーレジストを用いた複数回のフォトリソグラフィプロセスによりカラーフィルターを形成する工程、２）該カラーフィルター上に透明樹脂層を積層する工程、３）該透明樹脂層上に、アルカリ可溶性及び感光性を有する熱フロー樹脂材料を用いて、レンズ母型を形成する工程、及び４）ドライエッチングにより、レンズ母型のパターンを透明樹脂層に転写し、転写レンズを形成する工程を具備し、前記ドライエッチングを、エッチングガスとして流量８０ＳＣＣＭ以上のＣ３Ｆ８、Ｃ４Ｆ８、又はこれらの混合ガスを用い、２００ｎｍ／分以上のエッチングレート及び２６０ｎｍ以上のＣＤゲイン値で行うことを特徴とする固体撮像素子の製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によると、熱フローレンズのパターンを透明樹脂層に転写するためのドライエッチングを、エッチングガスとして、流量８０ＳＣＣＭ以上のＣ３Ｆ８、Ｃ４Ｆ８、又はこれらの混合ガスを用い、２００ｎｍ／分以上のエッチングレート及び２６０ｎｍ以上のＣＤゲイン値で行っているため、レンズ表面荒れが少なく、かつ、高開口率を有するマイクロレンズを得ることが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明を実施するための最良の形態について説明する。
【００２０】
図１は、本発明の一実施形態に係る方法により製造された固体撮像素子を示す断面図である。図１に示すように、固体撮像素子は、２次元的に配置された光電変換素子１１を備える半導体基板１０上に、光電変換素子の表面凹凸を平坦化する平坦化層１２，入射光を色分解するカラーフィルター１３、及びカラーフィルター上に形成されたマイクロレンズ１４により構成されている。
【００２１】
以下、図１に示す固体撮像素子を製造するための、本発明の一実施形態に係る方法について、図２及び図３を参照して説明する。
【００２２】
まず、図２（ａ）に示すような、２次元的に配置された光電変換素子２１を備えた半導体基板２０上に、図２（ｂ）に示すように、表面凹凸を平坦化するための平坦化層２２を形成する。
【００２３】
次いで、図２（ｃ）に示すように、複数色のカラーレジストを用い、複数回のフォトリソグラフィープロセスにより、平坦化層２２上にカラーフィルター２３を形成する。
【００２４】
次に、図３（ａ）に示すように、カラーフィルター２３上に、レンズ材料である透明樹脂の塗布液を塗布して透明樹脂層２４を形成する。続いて、該透明樹脂層２４上に、アルカリ可溶及び熱フロー性を有する感光性樹脂層を形成した後、フォトマスクを介して、露光を行い、アルカリ性の現像液を用いて現像して、光電変換素子に対応した矩形のパターンを形成し、更に熱処理を行うことにより、図３（ｂ）に示すように、レンズ母型２５を形成する。
【００２５】
ここで、本実施形態に使用する透明樹脂層２４を構成する樹脂としては、アクリル系樹脂、例えば、熱硬化性アクリル樹脂及び含フッ素アクリル樹脂を挙げることが出来る。このようなアクリル系樹脂は、転写レンズを形成する樹脂であるがゆえに、可視光（４００〜７００ｎｍ）域で、高透過率，高耐熱性であることが望ましく、可視光域の透過率９８％以上，２６０℃／１０分の耐熱性などの特性を有していれば、更に望ましい。また、屈折率は、入射光の表面反射を抑えるために、低い方が望ましく、屈折率１．４５以下であれば、特に望ましい。このようなアクリル系樹脂としては、含フッ素アクリル樹脂が好ましい。
【００２６】
アルカリ可溶及び熱フロー性を有する感光性樹脂層としては、フェノール樹脂を用いることが出来る。
【００２７】
最後に、レンズ母型２５をマスクとして用い、ドライエッチングによりレンズ母型２５のパターンを透明樹脂層２４に転写して、転写レンズ２６を形成し、固体撮像素子の形成が完了する。
【００２８】
以上のプロセスで用いるドライエッチングには、平行平板，ＥＣＲ，ＩＣＰ，ＤＲＭ，あるいはマグネトロン，２周波等の方式の様々な装置を使用することが出来る。
【００２９】
本実施形態に係る方法におけるドライエッチングに用いるエッチングガスは、Ｃ３Ｆ８、Ｃ４Ｆ８、又はこれらの混合ガスである。これらのガスは、反応性（酸化・還元性）を有し、可燃性が無く、人体への影響が少なく、毒性が低いので、実用的に好ましい。
【００３０】
これらのフロン系ガスの選定については、転写レンズ形成時の表面荒れ，レンズ狭ギャップ化効果，レンズ断面形状，エッチングレート等の特性を全て満たす条件のものを選定することが望ましい。
【００３１】
従来、エッチングガスとしてＣＦ４を用いることが知られている。この場合、ＣＦ４を単独で用いたのではエッチングレートが低いため、エッチングレートを向上させるために、ＣＦ４にＯ２ガスを添加している。しかし、Ｏ２ガスを添加すると、ＯイオンによるスパッタエッチングがＣＦｘの堆積に比べて多くなるため、ＣＦｘの堆積物による保護が少なくなり、結果として、被エッチング層の表面荒れが悪化する傾向にある。
【００３２】
ＣＦ４導入量を増やすことで表面荒れを軽減することが出来るが、ＣＦ４単体ガスでは  量産レベルで、表面の荒れが少なく、同時に２６０ｎｍ以上の高いＣＤゲインで生産することが困難である。なお、ＣＤゲイン値は、熱フローレンズ母型とエッチング後の転写レンズ径の変化量であり、高いＣＤゲインによりレンズ狭ギャップ化効果が得られる。
【００３３】
例えば、ＣＤゲインが２６０ｎｍとは、熱フローレンズ径よりも転写レンズ径が２６０ｎｍ増加するということで、熱フローレンズのレンズ間ギャップが３００ｎｍｎである場合、転写レンズギャップを４０ｎｍにまで小さくすることができるということである。
【００３４】
転写レンズ形成に重要なファクターであるレンズ狭ギャップ化効果については、ＣＦ４のようなＦ原子に対するＣ原子の比率が小さいガスよりも、Ｃ３Ｆ８、Ｃ４Ｆ８のようなＦ原子に対するＣ原子の比率が大きいガスの方が、レンズ狭ギャップ化効果が大きい。
【００３５】
ただし、Ｃ５Ｆ８以上のＦ原子に対するＣ原子の比率が高いガスについては、毒性があり、人体に影響を与えるために、実用的なガスとしては、好ましくない。
【００３６】
なお、上述したレンズ狭ギャップ化効果が大きいドライエッチングガスを用いた場合、プラズマ解離中のＦイオンの影響により表面荒れの増加や、エッチングレートの低下、レンズ断面形状の異常化等の問題が生じる場合がある。例えば、Ｃ３Ｆ８を単独で用いると、レンズ断面形状が三角形状化する場合があり、Ｃ４Ｆ８を単独で用いた場合、エッチンググレートの低下やレンズ表面荒れの増加が見られる場合がある。
【００３７】
また、以上のフロン系ガスに、Ｈｅ，Ｏ２，Ａｒ等のガスを添加することで、エッチングレートの向上を図ることが出来るが、その副作用として、レンズ狭ギャップ化効果の低下や表面荒れの増加が見られる場合がある。
【００３８】
本実施形態では、ドライエッチングガスとして、Ｃ３Ｆ８、Ｃ４Ｆ８、又はこれらの混合ガスを用いるとともに、そのトータル流量を８０ＳＣＣＭ以上にし、エッチングレートが２００ｎｍ／分となるようなエッチング条件にすることで、２６０ｎｍ以上のＣＤゲイン値を得ている。その結果、レンズ間ギャップがほぼゼロに近く、表面荒れが小さい転写レンズを形成することが出来る。
【００３９】
なお、レンズ表面の荒れの指標となる表面粗さＲａについては、レンズ表面に入射される光（可視光４００〜７００ｎｍ）が干渉を起こすような表面凹凸、例えば、光の波長４００ｎｍで、レンズの屈折率１．５では、レンズ表面の凹凸が０．０５μｍを越えると、入射光の散乱が発生し、レンズの光集光効率が低下するという問題が生じる。そのため、入射光の散乱に影響されないように、表面粗さＲａは０．０５μｍ以下であるこことが望ましい。
【００４０】
転写レンズ形成時のドライエッチング条件は、使用するドライエッチング装置に合わせて、最適なパワー，圧力，ガス流量，基板温度等を最適化することにより、最適条件を見出すことが出来る。
【００４１】
特に、エッチングガスのトータル流量は、Ｃ３Ｆ８若しくはＣ４Ｆ８の単独、又はこれらの混合ガスのいずれの場合も、８０ＳＣＣＭｓｃｃｍ以上であることが必要である。好ましくは、１１０〜２５０ＳＣＣＭになるようにガス流量を調整することで、３００ｎｍ以上のＣＤゲイン値が得られ、レンズ間ギャップがほぼゼロに近い、高開口率の転写レンズを、高いエッチングレートで形成することが出来る。
【００４２】
なお、エッチングガス流量が８０ＳＣＣＭ未満の場合には、２６０ｎｍ以上のＣＤゲイン値を得ることが困難であり、高開口率の転写レンズを形成することが出来ない。一方、エッチングガス流量が多すぎても、例えば２５０ＳＣＣＭを越えても、ＣＤゲイン値の大幅は向上は見られず、従って、２５０ＳＣＣＭ以上のガス流量を採用する必要性は少ない。
【００４３】
エッチングレートは、生産性の向上のためには、２００ｎｍ／分以上であることが必要である。このようなエッチングレートを得るように、エッチング条件（パワー，圧力，基板温度等）が調製される。なお、表面荒れを抑制するために、３００ｎｍ／分以下であることが望ましい。
【００４４】
なお、表面荒れは、圧力を１０〜２０ｍｔｏｒｒに低くし、基板温度を２５〜５０℃にすることで改善することが出来る。
【００４５】
また、ＣＤゲイン値が２６０ｎｍ以上になるようなエッチング条件にすることが必要である。熱フローレンズのレンズ間ギャップは、フォトリソグラフィーの解像限界や熱フロー量の制御性から、安定的に３００ｎｍ以下になるように形成することは困難である。現実的な熱フローレンズのレンズ間ギャップは、３００〜５００ｎｍである。従って、２６０ｎｍ以上のＣＤゲイン値を得るようなエッチング条件で転写レンズを形成することで、高開口率の転写レンズを形成することが出来る。
【００４６】
転写レンズ形成のための透明樹脂層のエッチング量は、０．４〜３μｍの範囲になるように調整することが望ましい。３μｍを越えるエッチング量では、レンズ表面荒れが悪化し、レンズ集光効果に支障を来たしてしまう。一方、０．４μｍ未満のエッチング量では、２６０ｎｍ以上のＣＤゲイン値を得ることが困難となる。また、レンズ開口率は、レンズ間ギャップが消失するようなレンズ開口率７８％以上にして、レンズ集光効率を高めることが望ましい。
【００４７】
熱フローレンズと透明樹脂の間に、熱フローレンズあるいは透明樹脂層とエッチングレートが異なる樹脂層、いわゆるエッチング制御層を介在させてドライエッチングを行い、透明樹脂層の加工により形成される転写レンズの形状を調整することが出来る。エッチング制御層としては、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、スチレン樹脂、フェノール樹脂、およびこれらの共重合体からなる群から選ばれた樹脂を用いることが出来る。
【００４８】
特に、透明樹脂層に含フッ素アクリル樹脂を採用する場合、含フッ素アクリル樹脂は、表面上の物質をやや弾きやすく、その表面で熱フローによりレンズ母型を安定して加工しにくい。レンズ母型の下地に、レンズ母型を構成する樹脂のエッチングレートより遅いエッチングレートを有するエッチング制御層を形成することにより、熱フローレンズをコントロールすること、及び最終的に低屈折率樹脂（含フッ素アクリル樹脂）の表面荒れを抑制し、転写レンズのゼロギャップを確保することが可能である。
【００４９】
なお、転写レンズ２８は、透明樹脂のみで形成しても良いが、図１に示すように、透明樹脂１２とカラーフィルター１３の上部とで形成した方が、レンズ下距離を短くすることが出来、撮像素子の光の取り込み角を拡げることが出来るので好ましい。
【００５０】
本実施形態によれば、レンズ表面粗さＲａが０．０５μｍ以下と小さく、かつ、レンズ有効領域が９０〜９８％もの高開口率を有するマイクロレンズを、高いエッチングレートと高いＣＤゲイン（高い生産性）で提供することが出来る。
【００５１】
従って、本実施形態に係る方法により得たマイクロレンズは、表面荒れが少ないため、転写レンズ表面での光の散乱や屈折等がなくなり、高い集光効率を維持することが出来る。
【００５２】
なお、本実施形態において、表面粗さが小さく、高いＣＤゲイン、高いエッチングレートでの転写レンズ形成が出来るのは、メカニズム的には定かではないが、ドライエッチング時の樹脂エッチングと膜の堆積が競合してバランス良く進むことによるものと考えられる。樹脂エッチングと膜の堆積が競合することで、エッチング進行時の樹脂最表面が、膜の堆積により保護されながらエッチングが進行するためと考えられる。
【００５３】
以下、本発明の実施例を示し、本発明についてより具体的に説明する。
【００５４】
実施例１
図２及び図３を参照して、本実施例に係る固体撮像素子の製造方法について詳細に説明する。
【００５５】
まず、図２（ａ）に示すように光電変換素子２１を備える半導体基板２０上に、熱硬化タイプのアクリル系樹脂をスピンコートにより塗布し、熱硬化し、図２（ｂ）に示すように、平坦化膜２２を形成した。
【００５６】
次いで、図２（ｃ）に示すように、グリーン、ブルー、レッドのカラーフィルター２３を、顔料分散レジストを用いて、３回のフォトリソグラフィー法により形成した。グリーンレジストは、色材としてＣ．Ｉピグメントイエロー１３９，Ｃ．Ｉピグメントグリーン３６，Ｃ．Ｉピグメントブルー１５：６を色材として、さらに、シクロヘキサノン、ＰＧＭＥＡ等の有機溶剤、ポリマーワニス、モノマー、開始剤を添加した顔料分散レジストを用いた。ブルーレジストは、色材としてＣ．Ｉピグメントブルー１５：６、Ｃ．Ｉピグメントバイオレット２３を色材として、さらに、シクロヘキサノン、ＰＧＭＥＡ等の有機溶剤、ポリマーワニス、モノマー、開始剤を添加した顔料分散レジストを用いた。レッドレジストは、色材としてＣ．Ｉピグメントレッド１１７、Ｃ．Ｉピグメントレッド４８：１、Ｃ．Ｉピグメントイエロー１３９を色材とし、さらに、シクロヘキサノン、ＰＧＭＥＡ等の有機溶剤、ポリマーワニス、モノマー、開始剤を添加した顔料分散レジストを用いた。
【００５７】
次に、図３（ａ）に示すように、カラーフィルター２３上に、熱硬化タイプのアクリル系樹脂を、回転数１０００ｒｐｍ、時間１００ｓｅｃの条件でスピンコートし、その後、２００℃で３分間の条件で熱処処理を行い、透明樹脂層２４を形成した。この時の膜厚は１．０μｍであった。
【００５８】
その後、図３（ｂ）に示すように、公知のフォトリソグラフィーにより、アルカリ可溶及び熱フロー性を有する感光性樹脂としてフェノール樹脂を塗布し，露光し，現像し，熱処理して、半球状のレンズ母型２５を形成した。形成されたレンズ母型２５は、レンズ高さ０．４０μｍ，レンズ母型間のギャップ寸法０．３μｍのきれいな曲率を有する半球状のレンズであった。
【００５９】
最後に、ドライエッチング装置を用いて、Ｃ３Ｆ８とＣ４Ｆ８のフロン系混合ガスを用い、レンズ母型２５をマスクとして透明樹脂層２４のエッチング処理を行い、図３（ｃ）に示すような転写レンズ２６を形成した。この時のドライエッチング条件は、パワー１３００Ｗ、圧力３０ｍＴｏｒｒ、ガス流量：Ｃ３Ｆ８／Ｃ４Ｆ８＝１００／１００ＳＣＣＭ，チャンバー温度２５℃、エッチング時間５分であった。また、この時のエッチングレートは２００ｎｍ／分であった。
【００６０】
以上のようにして形成された転写レンズのレンズ間ギャップは、０．０３５μｍ，レンズ高さ０．４５μｍであり、可視域の透過率は９９％、屈折率は１．５５であった。
【００６１】
本実施例により形成された転写レンズのＳＥＭ像を図４に示す。図４のうち、（ａ）は上方から見た図、（ｂ）は斜め上方から見た図をそれぞれ示す。
【００６２】
図４から、レンズ間ギャップがほぼゼロに近く、レンズ表面粗さ：Ｒａが０．００９μｍと小さく、表面が滑らかな半球状の転写レンズを形成することが出来たことがわかる。
【００６３】
本実施例により形成された転写レンズのレンズ間ギャップは、上述したように、０．０３５μｍであるが、この値は、測定に用いた測長ＳＥＭ（シリコンウエハーの基板をカットせずに非破壊でそのまま測定できる大型の電子顕微鏡）の測定限界であり、実質的に隣接する転写レンズは接触しており、その開口率は約９７％であった。即ち、このときのＣＤゲインは、２６５ｎｍ以上であった。
【００６４】
実施例２
転写レンズ形成のためのドライエッチングにおけるガス流量をＣ３Ｆ８／Ｃ４Ｆ８＝５０／５０ＳＣＣＭとしたことを除いて、実施例１と同様にして、転写レンズを形成した。得られた転写レンズは、レンズ間ギャップがほぼゼロに近く、またレンズ表面粗さも小さく、良好であった。
【００６５】
比較例
転写レンズ形成のためのドライエッチングにおけるエッチングガスをＣＦ４とし、流量を５０ｓｃｃｍとしたことを除いて、実施例１と同様にして、転写レンズを形成した。得られた転写レンズのＳＥＭ写真を図５に示す。図５のうち、（ａ）は上方から見た図、（ｂ）は斜め上方から見た図をそれぞれ示す。
【００６６】
図５から、得られた転写レンズは、表面粗さＲａ：０．０５６μｍの粗さのレンズ表面であり、かつ、レンズ断面形状もなめらかな半球状でなく、三角形状に近い形状の転写レンズであり、マイクロレンズとしては好ましくないことがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の一実施形態に係る固体撮像素子を示す断面図である。
【図２】図１に示す固体撮像素子の製造方法を工程順に示す断面図である。
【図３】図１に示す固体撮像素子の製造方法を工程順に示す断面図である。
【図４】実施例１において形成された転写レンズのＳＥＭ写真図である。
【図５】比較例において形成された転写レンズのＳＥＭ写真図である。
【符号の説明】
【００６８】
１０，２０…半導体基板、１１，２１…受光素子、１２，２２…平坦化層、１３，２３…カラーフィルター、１４，２６…転写レンズ、２４…透明樹脂層、２５…熱フローレンズ。
【図１】
2006190903.tif 000003
【図２】
2006190903.tif 000004
【図３】
2006190903.tif 000005
【図４】
2006190903.tif 000006
【図５】
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