(57)【要約】【課題】集光レンズにダメージを与えることなく、また光透過性を劣化させることなく、集光レンズを硬化させることを可能にして、固体撮像装置の感度の向上を図る。【解決手段】固体撮像装置１の複数の光電変換素子２１に入射光を集光させる集光レンズ１４を形成する工程を備えた固体撮像装置の製造方法であって、前記集光レンズ１４を形成する工程は、前記光電変換素子２１上に形成された下地層（平坦化膜１２）上にレジストからなるレンズ材料層を形成する工程と、前記レンズ材料層を加工して前記集光レンズを形成するためのレンズ形成パターン１３を形成する工程と、前記レンズ形成パターン１３を熱リフローして凸レンズ状の集光レンズに形成する工程と、前記集光レンズ１４を光照射と熱処理により硬化させる工程とを有することを特徴とする。【選択図】図１
2008306079.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体撮像装置の複数の光電変換素子に入射光を集光させる集光レンズを形成する工程を備えた固体撮像装置の製造方法であって、
前記集光レンズを形成する工程は、
前記光電変換素子上に形成された下地層上にレジストからなるレンズ材料層を形成する工程と、
前記レンズ材料層を加工して前記集光レンズを形成するためのレンズ形成パターンを形成する工程と、
前記レンズ形成パターンを熱リフローして凸レンズ状の集光レンズを形成する工程と、
前記集光レンズを光照射と熱処理により硬化させる工程とを有する
ことを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
【請求項２】
前記レンズ材料層は、エチルアセタール系ポリマーとｔ−ブチルアクリレートを共重合させた主ポリマーもしくはエチルアセタール系ポリマーからなる主ポリマーと、光酸発生剤とを有する
ことを特徴とする請求項１記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項３】
前記光照射はエキシマ光を用いる
ことを特徴とする請求項１記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項４】
前記集光レンズに光照射と熱処理により硬化させた後、
前記集光レンズを被覆するようにシュリンク層を形成する工程と、
前記シュリンク層を熱処理して、前記集光レンズ表面の変形に沿った膜状に前記シュリンク層を変形させる工程とを有する
ことを特徴とする請求項１記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項５】
固体撮像装置の複数の光電変換素子に入射光を集光させる集光レンズを備えた固体撮像装置であって、
前記集光レンズは、
前記光電変換素子上に形成された下地層上にレンズ材料層を形成する工程と、
前記レンズ材料層を加工して前記集光レンズを形成するためのレンズ形成パターンを形成する工程と、
前記レンズ形成パターンを熱リフローして凸レンズ状の集光レンズを形成する工程と、
前記集光レンズを光照射と熱処理により硬化させる工程と
を行って形成されたものからなる
ことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項６】
入射光を集光する集光光学部と、
入射光を光電変換して電気信号を出力する複数の光電変換素子のそれぞれに該入射光を集光させる集光レンズを備えた固体撮像装置と、
前記固体撮像装置で光電変換された信号を処理する信号処理部とを備え、
前記集光レンズは、
前記光電変換素子上に形成された下地層上にレンズ材料層を形成する工程と、
前記レンズ材料層を加工して前記集光レンズを形成するためのレンズ形成パターンを形成する工程と、
前記レンズ形成パターンを熱リフローして凸レンズ状の集光レンズを形成する工程と、
前記集光レンズを光照射と熱処理により硬化させる工程と
を行って形成されたものからなる
ことを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像装置の製造方法および固体撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、固体撮像素子の多画素化に伴い、各画素のセルサイズが縮小化されている。その結果、各画素当たりの受光量が減少し、感度低下の原因となっている。その対策として感度を高めるには、各画素での集光効率を上げる必要がある。
【０００３】
一方、イメージセンサにおいて、集光効率を高めるための集光レンズ（例えばオンチップレンズ）は必要不可欠な構成要素となっている。先に述べた画素の微細化だけでなく、特性向上のため、レンズ効果のない無効領域部が少ないほど望ましい。レンズ間のギャップ（隣接するレンズ間の距離）を狭めてギャップレスな構成とする代表的なものとして、図８の電子顕微鏡写真に示すように、レンズ材の上にフォトリソグラフィーで比較的ギャップが広い状態のレンズ１１４を形成したのち、エッチバックと言われるドライエッチングにより下層にレンズ形状の転写を行う方法、いわゆるエッチバック法である（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
しかしながら、ドライエッチング工程を用いるエッチバックそのものによって、レンズ材にエッチングプロセス起因のダメージを与える懸念がある。またこのようなエッチングダメージがある場合、例えば、図９の電子顕微鏡写真に示すように、レンズ１１４表面に荒れが発生するため、表面の滑らかさが劣化することが問題となる。
【０００５】
また、フォトリソグラフィーにより、レジストにてレンズを形成し、何らかの手法（熱リフロー、ホール縮小レジスト、低屈折率樹脂のコーティングなど）でギャップを狭める方法、いわゆるエッチバックレス法である（例えば、特許文献２参照。）。例えば特許文献２では、融着防止のため、ホール縮小材を用いる工夫がなされている。
【０００６】
しかしながら、特許文献２に開示された技術では、レジストを硬化させる手段としてイオン注入が挙げられている。イオン注入によりレジストを硬化した場合、レジストの硬化性とレンズ透過率にトレードオフの関係があり、特に、短波長側の青色感度を劣化させる懸念がある。
【０００７】
また、樹脂のパターンを形成した後、その樹脂のパターンを熱溶融させてレンズ上に形成し、レンズ状に形成した後、もしくは実質的にレンズ状に形成すると同時に樹脂を硬化させる技術がある（例えば、特許文献３参照。）。
【０００８】
しかしながら、特許文献３の技術では、ノボラック形の熱硬化と、特殊材料での光硬化の例としてキセノン封入水銀灯で露光が挙げられ、硬化には真空にて電子線を用いることが挙げられている。このようなプロセスは非常に煩雑である。
【０００９】
【特許文献１】特開平０２-７６３１６号公報
【特許文献２】特開平０５-１５６９９１号公報
【特許文献３】特開平０４-２２９８１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
解決しようとする問題点は、集光レンズを硬化させるときに、レンズ自体にダメージが生じ、また集光レンズの光透過性が劣化することによる固体撮像装置の感度が低下する点であり、その固体撮像装置を用いた撮像装置の感度が低下する点である。
【００１１】
本発明は、集光レンズにダメージを与えることなく、また光透過性を劣化させることなく、集光レンズを硬化させることを可能にして、固体撮像装置およびこの固体撮像装置を用いた撮像装置の感度の向上を図る。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１に係る本発明は、固体撮像装置の複数の光電変換素子に入射光を集光させる集光レンズを形成する工程を備えた固体撮像装置の製造方法であって、前記集光レンズを形成する工程は、前記光電変換素子上に形成された下地層上にレジストからなるレンズ材料層を形成する工程と、前記レンズ材料層を加工して前記集光レンズを形成するためのレンズ形成パターンを形成する工程と、前記レンズ形成パターンを熱リフローして凸レンズ状の集光レンズを形成する工程と、前記集光レンズを光照射と熱処理により硬化させる工程とを有することを特徴とする。
【００１３】
請求項１に係る本発明では、熱リフローによって凸レンズ形状に形成した後に光照射と熱処理により凸レンズ形状の集光レンズを硬化させていることから、集光レンズにドライエッチングによるダメージが生じることはなく、また光照射による光硬化反応であるため、光透過性が劣化することもない。この光硬化反応は、例えば、光と熱によりレジスト分子を架橋させ、ポジレジストをネガ化させることにより硬化させるものである。
【００１４】
請求項５に係る本発明は、固体撮像装置の複数の光電変換素子に入射光を集光させる集光レンズを形成する工程を備えた固体撮像装置であって、前記集光レンズは、前記光電変換素子上に形成された下地層上にレンズ材料層を形成する工程と、前記レンズ材料層を加工して前記集光レンズを形成するためのレンズ形成パターンを形成する工程と、前記レンズ形成パターンを熱リフローして凸レンズ状の集光レンズを形成する工程と、前記集光レンズを光照射と熱処理により硬化させる工程とを行って形成されたものからなることを特徴とする。
【００１５】
請求項５に係る本発明では、集光レンズは、熱リフローによって凸レンズ形状に形成した後に、前記集光レンズを光照射と熱処理により凸レンズ形状の集光レンズを硬化させたものからなることから、集光レンズにドライエッチングによるダメージが生じることはなく、また光照射による光硬化反応であるため、光透過性が劣化することもない。よって、感度特性が向上されたものとなる。
【００１６】
請求項６に係る本発明は、入射光を集光する集光光学部と、入射光を光電変換して電気信号を出力する複数の光電変換素子のそれぞれに該入射光を集光させる集光レンズを備えた固体撮像装置と、前記固体撮像装置で光電変換された信号を処理する信号処理部とを備え、前記集光レンズは、前記光電変換素子上に形成された下地層上にレンズ材料層を形成する工程と、前記レンズ材料層を加工して前記集光レンズを形成するためのレンズ形成パターンを形成する工程と、前記レンズ形成パターンを熱リフローして凸レンズ状の集光レンズを形成する工程と、前記集光レンズを熱処理しながら前記集光レンズに光照射と熱処理を行って硬化させる工程とを行って形成されたものからなることを特徴とする。
【００１７】
請求項６に係る本発明では、本願発明の固体撮像装置を用いることから、感度特性に優れた固体撮像装置が用いられることになる。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１に係る本発明によれば、従来技術のようなドライエッチングダメージを集光レンズに与えることなく、また集光レンズの光透過性を劣化させることがないため、入射光の透過率を向上させることができるので、固体撮像装置の感度を高めることができるという利点がある。
【００１９】
請求項５に係る本発明によれば、従来技術のようなドライエッチングダメージのない、また光透過性が劣化されてない集光レンズを用いるため、入射光の透過率を向上させることができるので、固体撮像装置の感度を高めることができるという利点がある。
【００２０】
請求項６に係る本発明によれば、感度を高めることができる固体撮像装置を撮像素子に用いているので、高感度化できるという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の固体撮像装置の製造方法および固体撮像装置に係る一実施の形態（第１実施例）を、図１の製造工程断面図によって説明する。
【００２２】
図１（１）に示すように、通常の製造方法により半導体基板１０に固体撮像素子の複数の光電変換素子２１等を形成し、さらに半導体基板１０上に転送電極２２、遮光膜２３、平坦化膜２４、紫外線フィルタ膜２５、層内レンズ層２６、平坦化膜２７、カラーフィルター層１１等を形成し、カラーフィルター層１１で生ずる凹凸を平坦化する平坦化膜１２を形成する。この平坦化膜１２は、集光レンズを形成する下地層となり、例えば、透明樹脂などを塗布して硬化させることで形成される。なお、図面は模式的に示したものであり、例えば半導体基板１０と転送電極２２との間に形成される絶縁膜、転送電極２２と遮光膜２３との間に形成される絶縁膜等の図示が省略されていることを考慮されたい。以下、図面ではカラーフィルター層１１より上部を示す。
【００２３】
次に、図１（２）に示すように、上記平坦化膜１２上にレンズ材料層を形成する。このレンズ材料層を加工して集光レンズを形成するためのレンズ形成パターン１３を形成する。上記レンズ材料層には、例えばポジ型レジスト、例えば、微細加工が可能なポジ型レジストを用いる。このポジ型レジストを塗布して、塗布膜を形成した後、その塗布膜に露光、現像を行って、ポジ型レジストからなる上記レンズ形成パターン１３を形成する。
【００２４】
そして、上記レンズ形成パターン１３を、例えば複数の矩形状の単位レジストが行列状に配置されるように形成する。例えば１つの単位レジストが１辺１．７５μｍ〜２．６μｍの正方形状となり、隣り合う正方形状の単位レジストの間隔が０．２μｍ〜０．３μｍ以下となるように、レンズ形成パターン１３を形成する。
【００２５】
次に、図１（３）に示すように、熱処理によって、上記正方形状もしくは長方形状にパターニングされたレンズ形成パターン１３をレンズ形状に成形して、集光レンズ１４を形成する。
【００２６】
次に、図１（４）に示すように、光照射と熱処理によって、上記集光レンズ１４を硬化させる。このようにして、本発明の固体撮像装置１が完成する。すなわち、固体撮像装置１は、その集光レンズ１４が前記光電変換素子２１（前記図１（１）参照）上に形成された下地層となる平坦化膜１２上にレンズ材料層を形成する工程と、前記レンズ材料層を加工して前記集光レンズ１４を形成するためのレンズ形成パターン１３を形成する工程と、前記レンズ形成パターン１３を熱リフローして凸レンズ状に形成する工程と、前記凸レンズ状に形成されたレンズ形成パターン１３に光照射と熱処理を行って硬化させる工程とにより形成されたものからなる。
【００２７】
上記光照射には、例えばエキシマ光を用いる。ここでは、一例として波長が２４８ｎｍのＫｒＦ用露光装置を用いて光照射を行った。その際、光照射時に熱処理を行っている。
【００２８】
例えば、上記ポジ型レジストに、ＡＺエレクトロニックマテリアルズ社製ＤＸ６２７０を用いた場合、通常のパターニング露光量のほぼ３倍以上（例えば１００ｍＪ／ｃｍ2〜２００ｍＪ／ｃｍ2）の光照射と、熱処理（１８０℃、１２０秒＝リフロー処理温度と同等）により、レジストからなる集光レンズ１４を硬化させる。この光照射では、エキシマ光を用いる。例えば波長が２４８ｎｍのＫｒＦ用露光装置を用いて紫外領域の光を照射する。
【００２９】
また、上記レンズ材料層のポジ型レジストでは、上記のような反応を起こさせるために、通常のパターニングでの露光量よりも多いエネルギー量で光照射を行い、レジスト分子間に架橋を起こさせ、硬化させている。このように光照射により、レジスト分子間に架橋を起こさせて硬化させるというメカニズムを有するレジストであれば、いかなるポジ型レジストも用いることができる。例えば、タクトタイム的に低露光量であり、通常の露光装置で光照射が可能な波長であることを考慮し、さらにある程度の架橋効率と分子量の大きさが必要である点を考慮した場合、レンズ材料層の材料となるポジ型レジストには、エチルアセタール系ポリマーを主ポリマーとして光酸発生剤を有するポリマー（以下第１ポリマーという）を用いることができ、またエチルアセタール系ポリマーとｔ−ブチルアクリレートを共重合させたポリマーを主ポリマーとして光酸発生剤を有するポリマー（以下第２ポリマーという）のようなより好ましい材料もある。上記第１ポリマーでは、光ｈνが照射されると、下記化学式（１）のような反応が起こって硬化される。また、第２ポリマーでは、光ｈνが照射されると、下記化学式（２）のような反応が起こって硬化される。なお。各式中、ＰＡＧは光酸発生剤を示す。また、ｈはプランク定数、νは光の振動数を示す。
【００３０】
【化１】
2008306079.tif 000003
【００３１】
【化２】
2008306079.tif 000004
【００３２】
上記化学式（１）、（２）の反応では、第３級となる炭素（Ｃ）の部分は＋リッチになり、ラジカルの付加（架橋）の影響を受けやすくなっている。上記構造中、もしくは側鎖として、ベンゼン環など嵩高い基のｐ位（配置的に外側にある基）に酸加水分解をしてラジカルが発生するような反応、例えばエステル結合から［−Ｏ（酸素）−］結合が部分的にであってもできれば、求核反応が開始され、分子量が大きいことによる硬化が進む。このとき、架橋反応の効率は、レジストの解像度に影響を与えない程度に、分子量は大きいほうが望ましい。また、上記第２ポリマーでは、系から蒸散しない大きい酸を持つことが上記第１ポリマーより優位な点であり、すなわち、レジスト形成後のリフロー時に酸が飛びきらないことで、リフロー後にも残存した酸が酸加水分解を起こすことができる点である。
【００３３】
上記光照射では、エキシマ光を用いている。このエキシマ光には、代表的なものに、Ｆ2（波長１５７ｎｍ）、ＡｒＦ（波長１９３ｎｍ）、ＫｒＣｌ（波長２２２ｎｍ）、ＫｒＦ（波長２４８ｎｍ）、ＸｅＣｌ（波長３０８ｎｍ）、ＸｅＦ（波長３５１ｎｍ）等があり、上記以外のエキシマ光であってもよい。またエキシマ光に限定はされず、上記集光レンズ１４を硬化させる波長の光であればよい。当然のことではあるが、上記光照射には、レンズ材料層に用いたポジ型レジストに合った波長の光が選択される。また、光照射時に熱処理を行って、レジストの架橋反応を促進させてもよい。
【００３４】
次に、露光量と集光レンズの硬化度、光照射時の熱処理温度と集光レンズの硬化度について調べた。前者を図２により、後者を図３により説明する。
【００３５】
前者の場合、集光レンズを硬化させる際の光照射時に１４０℃〜１８０℃の熱処理を行っている。またポジ型レジストには、一例として上記説明したＤＸ６２７０を用いた。また硬化度の判定には、光照射後の集光レンズが溶剤に対して変化を起こした場合を「０」、変化を起こさなかった場合を「１００」として表した。その結果、図２に示すように、露光量が１００ｍＪ／ｃｍ2〜２００ｍＪ／ｃｍ2で集光レンズが硬化されたことがわかった。この光照射では、露光量が２００ｍＪ／ｃｍ2よりも多くなっても、硬化の効果は変わらない。
【００３６】
後者の場合、集光レンズを硬化させる際の光照射時の露光量を１００ｍＪ／ｃｍ2とした。またポジ型レジストには、一例として上記説明したＤＸ６２７０を用いた。また硬化度の判定には、光照射後の集光レンズが溶剤に対して変化を起こした場合を「０」、変化を起こさなかった場合を「１００」として表した。ここでは、一例として、溶剤にＥＬシンナー（製品名。ＥＬはエチルラクトンの略））を用いた。
【００３７】
その結果、図３に示すように、熱処理温度が１６０℃〜１８０℃で集光レンズが硬化されたことがわかった。この熱処理では、温度が１８０℃よりもさらに高くなると、集光レンズに焼損を生じる可能性がある。このように、熱処理温度の上限は、集光レンズに用いているポジ型レジストの耐熱温度となる。実際には、ある程度の温度余裕をみておく必要があり、上限の温度は例えば耐熱温度より２０℃程度低くしておく。一方、下限の温度は、レジスト材料の種類によって変わってくるが、溶剤に浸食されない程度の効果が得られる温度以上とする。
【００３８】
また、図２および図３中、硬化が不十分な状態（硬化度０の状態）の集光レンズの電子顕微鏡写真を図４（２）に示す。また、十分に硬化された状態（硬化度１００の状態）の集光レンズの電子顕微鏡写真を図４（３）に示す。さらに図４（１）には、硬化処理前の状態の集光レンズの電子顕微鏡写真を示す。図４（１）、（２）より、溶剤によって集光レンズが浸食されることがわかる。よって、硬化度０の状態では、集光レンズの硬化が不十分であることがわかる。一方、図４（１）、（３）より、溶剤によって集光レンズが浸食されていないことがわかる。よって、硬化度１００の状態では、集光レンズの硬化が十分であることがわかる。
【００３９】
上記第１実施例によれば、従来技術のようなドライエッチングダメージやイオン注入ダメージを集光レンズ１４に与えることがないので、集光レンズ１４表面が面荒れを起こすことがない。このため、集光レンズの光透過性を劣化させることがない。よって、入射光の透過率を向上させることができるので、固体撮像装置１の感度を高めることができる。
【００４０】
また、上記第１実施例においては、架橋効率の高く、分子量の大きい、エキシマ光により露光されるポジレジストを選定して、レジスト形成パターン１３を形成し、それを熱リフローして集光レンズ１４の形状を成した後に光照射と熱処理による光硬化処理をすることで、ポジレジストをネガ化して硬化させている。これにより、従来のイオン注入法による集光レンズの硬化プロセスと異なり、集光レンズ１４の透過率が劣化しない。例えば、イオン注入法と比較して本発明の硬化処理によれば、同種のレジストで比較した場合、光照射時の光の波長が４００ｎｍでは、６％の光透過率の改善効果が得られた。
【００４１】
さらに、光照射により集光レンズ１４を硬化させているため、集光レンズ１４の形状変化がないので、何らかのトラブルが発生した時であっても、集光レンズ１４の形状は光照射前の状態になっている。このため、何らかのトラブルの発生時などに行うウエハ再生が簡便になる。例えば、硬化処理前のパターン剥離は溶剤で簡便に行え、その後のパターンニング特性、リフロー特性に影響を与えないため、設備トラブル時等でパターン不良が生じた場合の集光レンズの再生処理が容易となる。
【００４２】
また、本発明と従来のエッチバック法と比較した場合、ドライエッチング起因のプラズマダメージが低減される。例えば微細セルイメージセンサーで確認したところでは、垂直レジスタの暗電流の発生が、従来のエッチバック法を１とした場合、本発明の製造方法で形成した固体撮像装置では０．９となり、１０％程度改善できることがわかった。
【００４３】
さらに、従来のエッチバック法では、レジストからなるレンズ形成パターンをリフロー処理してレジストからなる集光レンズパターンを形成した後、紫外線キュア処理、ドライエッチングによるエッチバック、紫外線キュア処理の３工程を経て集光レンズが完成した。一方、本発明の製造方法では、レジストからなるレンズ形成パターンをリフロー処理して集光レンズを形成した後、光照射と熱処理による硬化処理のみの１工程ですむ。このため、従来のエッチバック法と比較して、工程数の削減が可能になる。また従来のエッチバックレス法と比較して、イオン注入を行わないことから、本発明の製造方法ではリードタイムが削減できるという効果も得られる。
【００４４】
次に、本発明の固体撮像装置の製造方法に係る一実施の形態（第２実施例）を、図５の製造工程断面図によって説明する。
【００４５】
図５（１）に示すように、通常の製造方法により半導体基板１０に固体撮像素子の複数の光電変換素子２１等を形成し、さらに半導体基板１０上に転送電極２２、遮光膜２３、平坦化膜２４、紫外線フィルタ膜２５、層内レンズ層２６、平坦化膜２７、カラーフィルター層１１等を形成し、カラーフィルター層１１で生ずる凹凸を平坦化する平坦化膜１２を形成する。この平坦化膜１２は、集光レンズを形成する下地層となり、例えば、透明樹脂などを塗布して硬化させることで形成される。なお、図面は模式的に示したものであり、例えば半導体基板１０と転送電極２２との間に形成される絶縁膜、転送電極２２と遮光膜２３との間に形成される絶縁膜等の図示が省略されていることを考慮されたい。以下、図面ではカラーフィルター層１１より上部を示す。
【００４６】
次に、図５（２）に示すように、上記平坦化膜１２上にレンズ材料層を形成する。このレンズ材料層を加工して集光レンズを形成するためのレンズ形成パターン１３を形成する。上記レンズ材料層には、例えばポジ型レジスト、例えば、微細加工が可能なポジ型レジストを用いる。このポジ型レジストを塗布して、塗布膜を形成した後、その塗布膜に露光、現像を行って、ポジ型レジストからなる上記レンズ形成パターン１３を形成する。
【００４７】
そして、上記レンズ形成パターン１３を、例えば複数の矩形状の単位レジストが行列状に配置されるように形成する。例えば１つの単位レジストが１辺１．７５μｍ〜２．６μｍの正方形状となり、隣り合う正方形状の単位レジストの間隔が０．２μｍ〜０．３μｍ以下となるように、レンズ形成パターン１３を形成する。
【００４８】
次に、図５（３）に示すように、熱処理によって、上記正方形状もしくは長方形状にパターニングされたレンズ形成パターン１３をレンズ形状に成形して、集光レンズ１４を形成する。
【００４９】
次に、図５（４）に示すように、光照射によって、上記集光レンズ１４を硬化させる。上記光照射には、例えばエキシマ光を用いる。ここでは、一例として波長が２４８ｎｍのＫｒＦ用露光装置を用いて光照射を行った。その際、光照射時に熱処理を行っている。
【００５０】
例えば、上記ポジ型レジストに、ＡＺエレクトロニックマテリアルズ社製ＤＸ６２７０を用いた場合、通常のパターニング露光量のほぼ３倍以上（例えば、１００ｍＪ／ｃｍ2〜２００ｍＪ／ｃｍ2）の光照射と、熱処理（例えば、１６０℃〜１８０℃、１２０秒、（例えばリフロー処理と同等））により、レジストからなる集光レンズ１４を硬化させる。この光照射では、エキシマ光を用いる。例えば波長が２４８ｎｍのＫｒＦ用露光装置を用いて紫外領域の光を照射する。
【００５１】
また、上記レンズ材料層のポジ型レジストでは、上記のような反応を起こさせるために、通常のパターニングでの露光量よりも多いエネルギー量で光照射を行い、レジスト分子間に架橋を起こさせ、硬化させている。このように光照射により、レジスト分子間に架橋を起こさせて硬化させるというメカニズムを有するレジストであれば、いかなるポジ型レジストも用いることができる。例えば、タクトタイム的に低露光量であり、通常の露光装置で光照射が可能な波長であることを考慮し、さらにある程度の架橋効率と分子量の大きさが必要である点を考慮した場合、レンズ材料層の材料となるポジ型レジストには、エチルアセタール系ポリマーを主ポリマーとして光酸発生剤を有するポリマー（以下第１ポリマーという）を用いることができ、またエチルアセタール系ポリマーとｔ−ブチルアクリレートを共重合させたポリマーを主ポリマーとして光酸発生剤を有するポリマー（以下第２ポリマーという）のようなより好ましい材料もある。上記第１ポリマーでは、光ｈνが照射されると、前記化学式（１）のような反応が起こって硬化される。また、第２ポリマーでは、光ｈνが照射されると、前記化学式（２）のような反応が起こって硬化される。このように光照射は、前記第１実施例と同様である。
【００５２】
次に、図６（５）に示すように、上記集光レンズ１４を被覆するように、後の工程で行う熱処理によって集光レンズ１４表面の形状に沿って膜状に形成されるシュリンク層１５を形成する。このシュリンク層１５は、例えば現像液に溶解する樹脂もしくは水溶性樹脂を主材として架橋剤が添加されたものであり、例えばクラリアント社製のシュリンク材であるリラックス（ＲＥＬＡＣＳ）ＡＺＲ５００がある。これを例えば０．６μｍ〜０．７μｍの厚さに塗布して、上記シュリンク層１５を形成する。
【００５３】
次に、図６（６）に示すように、上記シュリンク層１５と上記集光レンズ１４とを熱処理するとともに、集光レンズ１４表面の形状に沿った膜状にシュリンク層１５を変形させる。上記熱処理は、例えば、７０℃の低温熱処理後、再び１１０℃〜１４０℃でミキシングベークを行う。その後、現像を施した後、純水にて洗浄することで未反応上記シュリンク層１５を除去し、変形させたシュリンク層１６によってギャップを埋め込んだ狭ギャップを有する集光レンズ１４が形成される。
【００５４】
上記ミキシングベーク温度はレジストからなるレンズ材料層の耐熱温度を考慮する必要がある。シュリンク効果を得ながらレジストを溶融させるにはレジストの耐熱温度より２０℃程度低いのが望ましい。
【００５５】
また、シュリンク剤は、レジストからなるレンズ材料層とともに光照射では硬化しないため、レンズ材料層でレンズ形状を成す集光レンズ１４を形成した後に、光照射と熱処理によって集光レンズ１４を一度硬化させる。そして、シュリンク剤とのミキシング層については、シュリンク処理時、または処理後に別途ベークを行い、未反応な光酸発生剤や溶媒を除去することにより硬化させる。
【００５６】
上記第２実施例によれば、上記第１実施例と同様なる作用、効果が得られる。すなわち、従来技術のようなドライエッチングダメージやイオン注入ダメージを集光レンズ１４に与えることがないので、集光レンズ１４表面が面荒れを起こすことがない。このため、集光レンズの光透過性を劣化させることがない。よって、入射光の透過率を向上させることができるので、固体撮像装置の感度を高めることができるという利点がある。
【００５７】
また、上記第２実施例においては、架橋効率の高く、分子量の大きい、エキシマ光により露光されるポジレジストを選定して、レジスト形成パターン１３を形成し、それを熱リフローして集光レンズ１４の形状を成した後に光照射と熱処理により硬化処理することで、ポジレジストをネガ化して硬化させている。これにより、従来のイオン注入法による集光レンズの硬化プロセスと異なり、集光レンズ１４の透過率が劣化しないという利点が生じる。
【００５８】
さらに、光照射と熱処理により集光レンズ１４を硬化させているため、集光レンズ１４の形状変化がないので、何らかのトラブルが発生した時であっても、集光レンズ１４の形状は光照射前の状態になっている。このため、何らかのトラブルの発生時などに行うウエハ再生が簡便になる。
【００５９】
上記各実施例では、集光レンズ１４は光入射側に装備されるオンチップレンズを説明したが、オンチップレンズと光電変換素子との間に設けられる層内レンズの製造にも、上記同様に、本願発明を適用することができる。
【００６０】
次に、本発明の撮像装置に係る一実施の形態（実施例）を、図７のブロック図によって説明する。この撮像装置には、例えば、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、携帯電話のカメラ等がある。
【００６１】
図７に示すように、撮像装置２００は、撮像部２０１に固体撮像装置（図示せず）を備えている。この撮像部２０１の集光側には像を結像させる結像光学系２０２が備えられ、また、撮像部２０１には、それを駆動する駆動回路、固体撮像装置で光電変換された信号を画像に処理する信号処理回路等を有する信号処理部２０３が接続されている。また上記信号処理部によって処理された画像信号は画像記憶部（図示せず）によって記憶させることができる。このような撮像装置２００において、上記固体撮像素子には、前記実施の形態で説明した固体撮像装置１または固体撮像装置２を用いることができる。
【００６２】
本発明の撮像装置２００では、本願発明の固体撮像装置１もしくは固体撮像装置２を用いることから、上記説明したのと同様に、感度を高めることができる固体撮像装置を用いているので、高感度に映像を記録できる。
【００６３】
なお、本発明の撮像装置２００は、上記構成に限定されることはなく、固体撮像装置を用いる撮像装置であれば如何なる構成のものにも適用することができる。
【００６４】
上記固体撮像装置１、２等はワンチップとして形成された形態であってもよいし、撮像部と、信号処理部または光学系とがまとめてパッケージングされた撮像機能を有するモジュール状の形態であってもよい。また、本発明は、固体撮像装置のみではなく、撮像装置にも適用可能である。この場合、撮像装置として、高画質化の効果が得られる。ここで、撮像装置は、例えば、カメラや撮像機能を有する携帯機器のことを示す。また「撮像」は、通常のカメラ撮影時における像の撮りこみだけではなく、広義の意味として、指紋検出なども含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の固体撮像装置の製造方法の一実施の形態（第１実施例）を示した製造工程図である。
【図２】光照射の露光量と集光レンズの硬化度の関係図である。
【図３】光照射時の熱処理温度と集光レンズの硬化度の関係図である。
【図４】である。
【図５】本発明の固体撮像装置の製造方法の一実施の形態（第２実施例）を示した製造工程図である。
【図６】本発明の固体撮像装置の製造方法の一実施の形態（第２実施例）を示した製造工程図である。
【図７】本発明の撮像装置に係る一実施の形態（実施例）を示したブロック図である。
【図８】レンズ間のギャップが広い状態を示した電子顕微鏡写真である。
【図９】エッチバック法により形成されたレンズの荒れた表面を示した電子顕微鏡写真である。
【符号の説明】
【００６６】
１…固体撮像装置、１２…平坦化膜、１３…レンズ形成パターン、１４…集光レンズ、２１…光電変換素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図４】
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【図８】
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【図９】
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