(57)【要約】【課題】  帯電による異物の付着を抑制しうるマイクロレンズ。【解決手段】  マイクロレンズにおいて、前記マイクロレンズ上に、光透過性の導電膜と、該導電膜と前記マイクロレンズの間に配された前記マイクロレンズの構成材料の屈折率より低い屈折率を有する光透過性の低屈折率膜と、を有することを特徴とするマイクロレンズ。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロレンズにおいて、前記マイクロレンズの表面が、光透過性の導電膜と、該導電膜と前記マイクロレンズの間に配された前記マイクロレンズの構成材料の屈折率より低い屈折率を有する光透過性の低屈折率膜と、により覆われていることを特徴とするマイクロレンズ。
【請求項２】
前記光透過性の導電膜が金属酸化物膜である請求項１に記載のマイクロレンズ。
【請求項３】
前記光透過性の導電膜の膜厚が１ｎｍ以上２００ｎｍ以下である請求項２に記載のマイクロレンズ。
【請求項４】
前記低屈折率膜の膜厚が１０ｎｍ以上１３０ｎｍ以下である請求項１〜３のいずれか１項に記載のマイクロレンズ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のマイクロレンズと、光電変換を行うための光電変換部と、を有することを特徴とする固体撮像装置。
【請求項６】
基板上に複数のマイクロレンズが形成されたマイクロレンズアレイにおいて、前記マイクロレンズアレイの表面は、前記複数のマイクロレンズにわたって、光透過性の導電膜により覆われていることを特徴とするマイクロレンズアレイ。
【請求項７】
請求項６に記載のマイクロレンズアレイと、前記基板に形成された光電変換を行うための光電変換部と、を有することを特徴とする固体撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロレンズ及びマイクロレンズ、更には光電変換を行う受光部の上方にマイクロレンズを有する固体撮像装置の技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロレンズは、各種光学装置に用いられている。その一例を挙げるに、固体撮像装置は、高解像度の画像の要求と撮影システムの小型化の要求から集積回路チップの小型化と高画素化に向けた開発が進められている。チップの小型化と高画素化を達成するためには画素サイズを縮小することが必須であり、受光面積の縮小に伴う電気的な出力信号の低下を補うために光電変換素子の高感度化、Ｓ／Ｎ比改善、広開口化等の追及が行われている。
【０００３】
マイクロレンズは撮像装置内の個々の画素の広開口化を目的として考案されたものであり、与えられた画素に入射する光線を効率良く受光部に集光することにより実質的に開口率をあげることができる。マイクロレンズは、受光部の上方に個々の受光部に対応して画素毎に設けられている（特許文献１参照）。
【０００４】
マイクロレンズの形成方法としてはホトリソグラフィー法を用いる方法が一般的である。その製造工程は、受光部を有する撮像装置の上面を透明樹脂によって平坦化し、その後最終的にはマイクロレンズとなる感光性樹脂をホトリソグラフィー法によって各画素に対応するように島状に形成し、ついで島状に形成された樹脂パターンを加熱することにより島状の樹脂パターンを軟化させ、その表面張力によって樹脂の表面を球面化し、それを硬化させてレンズとしている。
【０００５】
図２４は、従来の固体撮像装置の断面を示している。
【０００６】
半導体基板１１には、受光部となる光電変換素子１、垂直ＣＣＤレジスタ１２、チャンネルストップは１３、転送ゲート領域１４が形成されている。半導体基板１１は、その表面上にゲート絶縁膜１６、転送電極１５、遮光膜１７、層間絶縁膜１８、カバー層１９を有している。
【０００７】
そして、カバー層１９の上には透明樹脂層の平坦化膜２が形成され、さらにその上にはマイクロレンズアレイ３が形成されている。
【０００８】
この場合、高屈折率のマイクロレンズ樹脂界面が露出しているために入射光の反射損失が大きくなってしまう。
【０００９】
これを改善するためにマイクロレンズの表面にフッ化アルミニウムなどの反射防止膜を形成することが、特許文献２に掲載されている。
【特許文献１】ヨーロッパ特許公開第９４８０５５号公報
【特許文献２】特開平１０−１５０１７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明者が多くの実験を繰り返し行った結果、従来の固体撮像装置は以下に述べる解決すべき課題を潜在的に有しているものであることが判明した。
【００１１】
即ち、マイクロレンズの表面が絶縁性の高い高分子樹脂等によって形成されるため、固体撮像装置の表面が帯電しやすく異物が付着しやすいのである。しかも、マイクロレンズの存在により固体撮像装置の最表面は凹凸を有する面であるため、付着した異物の除去を難しくしており、更に画素の微細化が進めば異物の除去は一層困難になる。そして、このような課題は固体撮像装置に限られたものではない。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の目的は、帯電による異物の付着を抑制しうるマイクロレンズ、固体撮像装置及びその製造方法を提供する事にある。
【００１３】
上記課題に鑑みて、本発明は、マイクロレンズにおいて、前記マイクロレンズの表面が、光透過性の導電膜と、該導電膜と前記マイクロレンズの間に配された前記マイクロレンズの構成材料の屈折率より低い屈折率を有する光透過性の低屈折率膜と、により覆われていることを特徴とする。
【００１４】
更に別の形態においては、基板上に複数のマイクロレンズが形成されたマイクロレンズアレイにおいて、前記マイクロレンズアレイの表面は、前記複数のマイクロレンズにわたって、光透過性の導電膜により覆われていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、光透過性の導電膜により帯電を防止して異物付着を抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１は、本発明の実施形態によるマイクロレンズの断面図である。
【００１７】
支持基体ＳＵＢの表面上には、複数のマイクロレンズ３がアレイ状に並んでおり、その表面は導電性表面になっている。
【００１８】
ここでは、導電性表面を呈する光透過性の導電膜５を付設することにより、導電性表面を有するマイクロレンズを得ている。
【００１９】
本発明に用いられる支持基体ＳＵＢとしては、ガラスや樹脂或いは後述するような固体撮像装置が作製された半導体チップであってもよい。
【００２０】
本発明に用いられる導電膜５としては、マイクロレンズ３を透過する光に対する透過性の導電膜が好ましく用いられる。具体的には、酸化インジウム錫のような酸化物導電体やダイヤモンド状炭素膜（ＤＬＣ）のような炭素を主成分とする導電膜、或いは、マイクロレンズの表面を低抵抗表面になるよう変質させた膜であってもよい。
【００２１】
更に、導電膜５とマイクロレンズ３との間に下引層（アンダーコート膜）を形成してもよく、この場合には、後述する低屈折率の膜を用いるとよい。
【００２２】
本発明のマイクロレンズに用いることができる樹脂は、ポリスチレン樹脂、アクリル樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエチレン樹脂、ノボラック樹脂等から選択することができる。
【００２３】
マイクロレンズの成形方法として、加熱成形法を採用する場合には熱可塑性の樹脂を用いることが好ましい。エッチングや型を用いた成形法を用いる場合にはこの限りではない。
【００２４】
マイクロレンズの成形方法としては、特開平１１−１５１７５８号公報や特開平１１−１５３７０４号公報や特開２０００−１０８２１６や特開２０００−２６６９０９号公報や特開２０００−３０７０９０号公報に開示されている方法を採用することができる。
【００２５】
本発明に好適なマイクロレンズの導電性表面におけるシート抵抗値は、１０６Ω□未満であり下限は特に限定されない。
【００２６】
後述する実施形態により得られるシート抵抗値の具体例は１０６Ω□未満１０Ω□以上である。
【００２７】
本発明によれば、光透過性の導電膜により帯電を防止して異物付着を抑制できる。
【００２８】
（実施形態１）
以下、固体撮像装置を例に挙げて本発明の一実施の形態によるマイクロレンズについて説明する。
【００２９】
図２は本発明の一実施の形態による固体撮像装置の模式断面図であり、１はホトダイオードやホトトランジスタなどの光電変換素子となる受光部、２は電極や配線により形成される凹凸表面上に形成されて、平坦な表面を提供するための平坦化膜、３は集光用のマイクロレンズ、６は赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）から選択される色を呈する着色層の組み合わせを備えたカラーフィルター、７はカラーフィルター６上の平坦化膜である。この例では、平坦化膜７を有する固体撮像装置のチップが支持基体となっている。
【００３０】
又、１７は受光部意外に光が入射しないように形成された遮光膜、１８は上下の配線間や配線と遮光膜との間に設けられる層間絶縁膜、２０は電極又は配線である。
【００３１】
本実施の形態おいては、マイクロレンズ３の表面に光透過性の導電膜５が設けられており帯電し難くなっている。こうして、マイクロレンズ３上に帯電による異物付着を防止できる。
【００３２】
光透過性の導電膜５としては、受光部１が受光すべき光（電磁波）に対して必用な透過率を有する導電体或いは低抵抗半導体により形成できる。具体的には、酸化錫、酸化インジウム、ＩＴＯ（酸化インジウム錫）、酸化亜鉛、ＣＴＯ（酸化カドミウム錫）、酸化イリジウムなどの導電性金属酸化物である。或いは、金などの金属薄膜を用いることもできる。
【００３３】
更には、ダイヤモンド状炭素膜のような炭素を主成分とする膜であったり、マイクロレンズ表面にイオン照射を行って得られた変質層であってもよい。
【００３４】
光透過性の導電膜５の厚さは、用いる材料に依存するが、１ｎｍ〜２００ｎｍの範囲内から選択するとよい。とりわけ、マイクロレンズ表面での光の反射を抑制するために、１ｎｍ〜２０ｎｍ、より好ましくは１ｎｍ〜１０ｎｍの範囲とすることが好ましいものである。
【００３５】
本発明に用いられる固体撮像装置としては、図２に示したようなＣＣＤイメージセンサや、ＣＭＯＳ型イメージセンサ、バイポーラ形イメージセンサなどの周知のイメージセンサを用いることができる。
【００３６】
以下、図３を参照してマイクロレンズの製造方法について説明するに、図２のカラーフィルター６より下方の構造は、周知の半導体デバイス製造工程およびカラーフィルター製造工程により作成できるもので、ここでは記述を避ける。
【００３７】
カラーフィルターを形成後、カラーフィルターの表面の凹部を埋めて平坦化するためにアクリル系樹脂などを表面にコーティングして平坦化膜７を形成する。
【００３８】
図３の（ａ）に示すように、平坦化膜７の表面に感光性樹脂組成物の膜を形成し、例えば矩形状、円形状等のパターン３Ａにホトリソグラフィーによってパターニングした後に、パターニングした樹脂全面に紫外線照射を行い感光性成分のブリーチングを行う。
【００３９】
次いで、図３の（ｂ）に示すように、熱処理を行う事により島状にパターニングされた樹脂（感光性樹脂の種類によっては、熱処理時に感光性がなくてもよい）パターン３Ａを加熱熔融する。この時熔融した樹脂自体の表面張力によって、表面が上に凸の曲面になる。このような現象を利用して例えば凸レンズ形状を持つマイクロレンズ３を形成する。
【００４０】
そして、成形された樹脂即ち、マイクロレンズ３に含まれる揮発性成分の除去とマイクロレンズ自体の物理的強度並びに耐熱性を上げるために、マイクロレンズに紫外線を照射しながらマイクロレンズを熱処理する。この処理により樹脂を構成するポリマーを３次元硬化させる。使用する紫外線光源は３００ｎｍ以下の遠紫外領域の波長を含む光を発生できるものである。又、紫外線照射及び熱処理は、マイクロレンズが大気中の酸素によって酸化して変質しないように窒素やアルゴンのような不活性ガス雰囲気下で行うと良い。
【００４１】
図３の（ｃ）に示すように、次いで、真空蒸着、イオンビーム蒸着、イオンプレーティング、スパッタリング等の方法により、マイクロレンズの表面に導電膜を形成する。成膜温度は２５０℃以下、より好ましくは２００℃以下にするとより好ましい。
【００４２】
こうして、本実施の形態によるマイクロレンズ付き固体撮像装置が製造できる。以上の説明では、マイクロレンズの出発材料として感光性樹脂を用いたが、熔融するものであれば、感光性をもたない樹脂であってもよい。
【００４３】
マイクロレンズ表面を単に保護するための構成としては表面に保護膜を設ければよいが、マイクロレンズの開口数をできるだけ大きくして広い角度範囲の入射光線を取り込むためにはレンズ曲面と接する媒体の屈折率はできるだけ小さくしなければならない。そうすると、事実上、マイクロレンズ表面に厚い保護膜を形成することは困難である。
【００４４】
また、マイクロレンズ表面に薄くかつ強固な保護膜を形成する場合には、マイクロレンズ表面で発生する入射光線の反射による光量損失を防止するため、表面反射の防止も重要なポイントとなる。
【００４５】
本実施の形態によれば、マイクロレンズ表面に光透過性の導電膜を形成することによって、帯電抑制が可能であるが、必要に応じて導電膜の厚さを上述したように適宜定めれば、表面反射を少なくすることもできる。
【００４６】
例えば、以下に述べる実験１に基づいて、表面反射を少なくする為の好適な導電膜の厚さを決めることができる。
【００４７】
（実験１）
ノンアルカリガラス基板の上にマイクロレンズの材料と同じ材料からなる樹脂の膜を形成し、その樹脂の膜の上にスパッタリングにより膜厚が１００ｎｍ〜１４０ｎｍのＩＴＯ膜を形成した試料を合計５種作製した。
【００４８】
そして各試料の表面の分光反射率を測定した。この反射率測定に際しては、ＩＴＯ膜と樹脂との界面以外による反射光成分は別途測定して測定値から差し引いている。
【００４９】
各試料における分光反射率の膜厚との関係を図４に示す。
【００５０】
また、本発明者は、ノンアルカリガラス基板の上にマイクロレンズの材料を同じ材料からなる樹脂の膜を形成し、その樹脂の膜の上にスパッタリングにより膜厚が１ｎｍ〜３０ｎｍのＩＴＯ膜を形成した試料を合計６種作製した。
【００５１】
そして各試料の表面の分光反射率を測定した。この反射率測定に際しては、ＩＴＯ膜と樹脂との界面以外による反射光成分は別途測定して測定値から差し引いている。
【００５２】
各試料における分光反射率の膜厚との関係を図５に示す。
【００５３】
図５より明らかなように、ＩＴＯ膜厚１〜５ｎｍで可視光全帯域での反射率が約６％以下になった。膜を形成する前のマイクロレンズ材料表面の分光反射率は４００ｎｍから７００ｎｍにおいて５．２％〜６．０％であったので、この場合、ＩＴＯ膜の成膜による反射率増加量は約１％以下である。
【００５４】
また、光学計算によって算出される反射防止条件に相当する膜厚（λ／４膜）を有するＩＴＯ膜を形成した基準試料の場合、可視光領域全体での反射率は１０％より高かったので、膜厚が１ｎｍ〜２０ｎｍの膜を有する試料の場合には、基準試料よりも可視光波長に対して充分小さい反射率にすることができた。
【００５５】
また、ＩＴＯ膜厚５ｎｍ以下の場合には反射率は可視光全帯域においてより一層低下するため、膜厚バラツキなどに対するプロセスマージンを大きく取れる。これは製造工程上の極めて有利である。
【００５６】
なお、光透過性の導電膜を設けてもマイクロレンズ自体の光学特性の劣化は見られなかった。
【００５７】
ところで、マイクロレンズ表面への異物付着は製品不良に直結するためできる限りさけなければならない。しかも、前述したようにチップの小型化と高画素化を達成するために画素サイズを縮小した場合、撮像結果に影響を与える異物の大きさは画素サイズの縮小に応じて小さくなる。よって、微細な異物であっても付着しにくい構成であることは勿論のこと、仮に異物が付着した場合でも洗浄によって容易に除去できる必要がある。
【００５８】
以下に述べる実験２は、洗浄耐性を調べたものである。
【００５９】
（実験２）
実験１で作製した試料を各種洗浄液に浸し洗浄耐性を調べた。マイクロレンズの洗浄に一般的に用いられる有機溶媒、ノニオン系界面活性剤、水などに対しては十分な耐性を有することが分かった。
【００６０】
以上記述したように、本実施形態の固体撮像装置によれば、マイクロレンズ表面を導電性とすることにより、静電気による異物付着を防止できる。又、しかも光透過性の導電膜の膜厚を上述したように適宜選定すれば、膜を設けなかった場合と比較して、その表面反射率をほぼ同等に抑えることができる。
【００６１】
又、本実施形態の固体撮像装置の製造方法によれば、光透過性の導電膜を形成する前にマイクロレンズにＵＶ硬化処理を行うことにより、マイクロレンズ自体の揮発性成分の除去が図れると共に、耐熱性および機械的強度を増す。その結果、導電膜成膜時に許される許容成膜温度を高くすることができる、成膜温度が高くなると導電膜の膜質を改善できると共にマイクロレンズ表面への密着性を高めることができる、さらにマイクロレンズ自体の機械的強度が増すために洗浄耐性も向上する。
【００６２】
（実施形態２）
以下の本発明の実施形態は、光電変換を行うための受光部と、受光部上に設けられたマイクロレンズとを有する固体撮像装置において、前記マイクロレンズの表面が、光透過性の導電膜と前記マイクロレンズの構成材料の屈折率より低い屈折率を有する低屈折率膜によって覆われていることを特徴とする。
【００６３】
図６は本発明の一実施の形態による固体撮像装置の模式断面図であり、１はホトダイオードやホトトランジスタなどの光電変換素子となる受光部、２は電極や配線により形成される凹凸表面上に形成されて、平坦な表面を提供するための平坦化膜、３は集光用のマイクロレンズ、６は赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）から選択される色を呈する着色層の組み合わせを備えたカラーフィルター、７はカラーフィルター６上の平坦化膜である。
【００６４】
又、１７は受光部以外に光が入射しないように形成された遮光膜、１８は上下の配線間や配線と遮光膜との間に設けられる層間絶縁膜、２０は電極又は配線である。
【００６５】
本実施の形態においては、マイクロレンズ３の表面にマイクロレンズの構成材料の屈折率より低い屈折率を有する低屈折率膜８が設けられ、光の反射による光の利用効率の減少を防ぐ。更にマイクロレンズ３の上には、光透過性の導電膜５が設けられており、帯電し難くなっている。こうして、マイクロレンズ３上に帯電による異物付着を防止できる。
【００６６】
マイクロレンズは、例えばポジ型ホトレジスト等の感光性樹脂の硬化物からなり、その屈折率は１．５〜１．７である。
【００６７】
光透過性の導電膜５としては、受光部１が受光すべき光（電磁波）に対して必用な透過率を有する導電体或いは低抵抗半導体により形成できる。具体的には、酸化錫、酸化インジウム、ＩＴＯ（酸化インジウム錫）、酸化亜鉛、ＣＴＯ（酸化カドミウム錫）、酸化イリジウムなどである。或いは、金などの金属薄膜を用いることもある。更には、炭素を主成分とする膜であってもよい。
【００６８】
光透過性の導電膜５の厚さは、用いる材料に依存するが、１ｎｍ〜２００ｎｍの範囲内から選択するとよい。とりわけ、マイクロレンズ表面での光の反射を抑制するために、１ｎｍ〜２０ｎｍ、より好ましくは１ｎｍ〜１０ｎｍの範囲とすることがより好ましいものである。
【００６９】
本発明に用いられる低屈折率膜８とは、屈折率が１．３〜１．５程度の膜であり酸化シリコン、フッ化マグネシウム、フッ化アルミニウム、フッ化マグネシウムアルミニウムなどであり、その厚さは１０ｎｍ〜１３０ｎｍが好ましいものである。
【００７０】
本発明に用いられる固体撮像装置としては、図６に示したようなＣＣＤイメージセンサや、ＣＭＯＳ型イメージセンサ、バイポーラ型イメージセンサなど周知のイメージセンサを用いることができる。
【００７１】
以下、図７を参照してマイクロレンズの製造方法について説明する。図６カラーフィルター６より下方の構造は、周知の半導体デバイス製造工程およびカラーフィルター製造工程により作成できるもので、ここでは記述を避ける。
【００７２】
カラーフィルターを形成後、カラーフィルターの表面の凹部を埋めて平坦化するためにアクリル系樹脂などを表面にコーティングして平坦化膜７を形成する。
【００７３】
図７の（ａ）に示すように、平坦化膜７の表面に感光性樹脂組成物の膜を形成し、例えば矩形状、円形状等のパターン３Ａにホトリソグラフィーによってパターニングした後に、パターニングした樹脂全面に紫外線照射を行い感光性成分のブリーチングを行う。
【００７４】
次いで、図７の（ｂ）に示すように、熱処理を行う事により島状にパターニングされた樹脂（感光性樹脂の種類によっては、熱処理時に感光性がなくてもよい）パターン３Ａを加熱熔融する。この時熔融した樹脂自体の表面張力によって、表面が上に凸の曲面になる。このような現象を利用して例えば凸レンズ形状を持つマイクロレンズ３を形成する。
【００７５】
そして、成形された樹脂即ち、マイクロレンズ３に含まれる揮発性成分の除去とマイクロレンズ自体の物理的強度並びに耐熱性をあげるために、マイクロレンズに紫外線を照射しながらマイクロレンズを熱処理する。この処理により樹脂を構成するポリマーを３次元硬化させる。使用する紫外線光源は３００ｎｍ以下の遠紫外領域の波長を含む光を発生できるものである。又、紫外線照射及び熱処理は、マイクロレンズが大気中の酸素によって酸化して変質しないように窒素やアルゴンのような不活性ガス雰囲気下で行うとよい。
【００７６】
図７の（ｃ）に示すように、真空蒸着、イオンビーム蒸着、イオンプレーティング、スパッタリング等の方法により、マイクロレンズ３の表面に低屈折率膜８を形成する。成膜温度は２５０℃以下、より好ましくは２００℃以下にするとよい。
【００７７】
図７の（ｄ）に示すように、次いで、真空蒸着、イオンビーム蒸着、イオンプレーティング、スパッタリング等の方法により、マイクロレンズの表面に更に導電膜５を形成する。成膜温度は２５０℃以下、より好ましくは２００℃以下にするとより好ましい。
【００７８】
こうして、本実施の形態によるマイクロレンズ付き固体撮像装置が製造できる。
【００７９】
マイクロレンズ表面は単に保護するための構成としては表面に保護膜を設ければよいが、マイクロレンズの開口数をできるだけ大きくして広い角度範囲の入射光線を取り込むためにはレンズ曲面と接する媒体の屈折率はできるだけ小さくしなければならない。そうすると、事実上、マイクロレンズ表面に厚い保護膜を形成することは困難である。
【００８０】
また、マイクロレンズ表面に薄くかつ強固な保護膜を形成する場合には、マイクロレンズ表面で発生する入射光線の反射による光量損失を防止するため、表面反射の防止を考慮した保護膜の材質及び膜厚の選択も、重要なポイントとなる。
【００８１】
本実施の形態によれば、マイクロレンズ表面に光透過性の導電膜を形成することによって、帯電抑制が可能であるが、併せて導電膜とマイクロレンズの間に、マイクロレンズより屈折率の低い材料からなる膜を形成し、さらに、その膜の厚さを上述したように適宜定めれば、表面反射を少なくすることもできる。
【００８２】
例えば、実験に基づいて、表面反射を少なくするための好適な導電膜の厚さを決めることができる。
【００８３】
（実験３）
本発明者は、ノンアルカリガラス基板の上にマイクロレンズの材料と同じ材料からなる樹脂の膜を形成し、その樹脂の膜の上に真空蒸着により膜厚が７６ｎｍから９６ｎｍのフッ化アルミニウム膜を形成し、スパッタリングにより濃厚が２ｎｍのＩＴＯ膜を形成した試料を合計６種作製した。
【００８４】
そして各試料の表面の分光反射率を測定した。
【００８５】
各試料における分光反射率の膜厚との関係を図８に示す。
【００８６】
次に、ノンアルカリガラス基板の上にマイクロレンズの材料と同じ材料からなる樹脂の膜を形成し、その樹脂の膜の上に真空蒸着により膜厚が７６ｎｍから９４ｎｍのフッ化アルミニウムの膜を形成し、スパッタリングにより膜厚が３ｎｍのＩＴＯ膜を形成した試料を合計６種作製した。
【００８７】
そして各試料の表面の分光反射率を測定した。
【００８８】
各試料における分光反射率の膜厚との関係を図９に示す。
【００８９】
更に、ノンアルカリガラス基板の上にマイクロレンズの材料と同じ材料からなる樹脂の膜を形成し、その樹脂の膜の上に真空蒸着により膜厚が７２ｎｍから８８ｎｍのフッ化アルミニウムの膜を形成し、スパッタリングにより膜厚が５ｎｍのＩＴＯ膜を形成した試料を合計５種作製した。
【００９０】
そして各試料の表面の分光反射率を測定した。
【００９１】
各試料における分光反射率の膜厚との関係を図１０に示す。
【００９２】
これらの実験から各試料とも可視光全域（ここでは４００ｎｍから７００ｎｍ）において反射率が２．８％以下であり、最適化を行えば可視光全域において反射率が１．３％以下にすることもできる。また５５０ｎｍにおいては０．２％以下に抑える事もできる。
【００９３】
図１１は、可視光全域における最大反射率Ｒｍａｘが５％及び３％となるＩＴＯ膜とフッ化アルミニウム膜の膜厚の値を示している。これらの膜を形成するまえのマイクロレンズにおける反射率の最大値が５．２％ないし６．０％であることから、最大反射率Ｒｍａｘが５％以下となる膜厚条件は非常に広く、設計条件や製造条件の選択範囲が広いことがわかる。
【００９４】
（実験４）
本発明者は、ノンアルカリガラス基板の上にマイクロレンズの材料と同じ材料からなる樹脂の膜を形成し、その樹脂の膜の上に真空蒸着により膜厚が７０ｎｍから９０ｎｍのフッ化マグネシウムの膜を形成し、スパッタリングにより膜厚が２ｎｍのＩＴＯ膜を形成した試料を合計６種作製した。
【００９５】
そして各試料の表面の分光反射率を測定した。
【００９６】
各試料における分光反射率の膜厚との関係を図１２に示す。
【００９７】
次に、ノンアルカリガラス基板の上にマイクロレンズの材料と同じ材料からなる樹脂の膜を形成し、その樹脂の膜の上に真空蒸着により膜厚６０ｎｍから９０ｎｍのフッ化マグネシウムの膜を形成しスパッタリングにより膜厚が３ｎｍのＩＴＯ膜を形成した試料を合計６種作製した。
【００９８】
そして各試料の表面の分光反射率を測定した。
【００９９】
各試料における分光反射率の膜厚との関係を図１３に示す。
【０１００】
更に、ノンアルカリガラス基板の上にマイクロレンズの材料と同じ材料からなる樹脂の膜を形成し、その樹脂の膜の上に真空蒸着により膜厚が７０ｎｍから９０ｎｍのフッ化マグネシウムの膜を形成し、スパッタリングにより膜厚が５ｎｍのＩＴＯ膜を形成した試料を合計５種作製した。
【０１０１】
そして各試料の表面の分光反射率を測定した。
【０１０２】
各試料における分光反射率の膜厚の関係を図１４に示す。
【０１０３】
これらの実験から各試料とも可視光全域（ここでは４００ｎｍから７００ｎｍ）において反射率が３．５％以下であり、最適化を行えば可視光全域において１．７％以下にすることもできる。また５５０ｎｍにおいては０．８％以下に抑えることもできる。
【０１０４】
図１５は、可視光全域における最大反射率が５％及び３％となるＩＴＯ膜とフッ化マグネシウム膜の膜厚の値を示している。これらの膜を形成するまえのマイクロレンズにおける反射率の最大値が５．２％ないし６．０％であることから、最大反射率が５％以下となる膜厚条件は非常に広く、設計条件や製造条件の選択範囲が広いことがわかる。
【０１０５】
（実験５）
本発明者は、ノンアルカリガラス基板の上にマイクロレンズの材料と同じ材料からなる樹脂の膜を形成し、その樹脂の膜の上にスパッタリングにより膜厚が４０ｎｍから９０ｎｍの酸化シリコンの膜を形成し、スパッタリングにより膜厚が２ｎｍのＩＴＯ膜を合計６種作製した。
【０１０６】
そして各試料表面の分光反射率を測定した。
【０１０７】
各試料における分光反射率の膜厚との関係を図１６に示す。
【０１０８】
次に、ノンアルカリガラス基板の上にマイクロレンズの材料と同じ材料からなる樹脂の膜を形成し、その樹脂の膜の上にスパッタリングにより膜厚が５０ｎｍから１００ｎｍの酸化シリコンの膜を形成し、スパッタリングにより膜厚が３ｎｍのＩＴＯ膜を形成した試料を合計６種作製した。
【０１０９】
そして各試料の表面の分光反射率を測定した。
【０１１０】
各試料における分光反射率の膜厚との関係を図１７に示す。
【０１１１】
更に、ノンアルカリガラス基板の上にマイクロレンズの材料と同じ材料からなる樹脂の膜を形成し、その樹脂の膜の上にスパッタリングにより膜厚が４０ｎｍから９０ｎｍの酸化シリコンの膜を形成し、スパッタリングにより膜厚が５ｎｍのＩＴＯ膜を形成した試料を合計６種作製した。
【０１１２】
そして各試料の表面の分光反射率を測定した。
【０１１３】
各試料における分光反射率の膜厚との関係を図１８に示す。
【０１１４】
これらの実験から各試料とも可視光全域（ここで４００ｎｍから７００ｎｍ）において反射率が４．７％以下であり、最適化を行えば可視光全域において反射率が２．７％以下にすることもできる。また５５０ｎｍにおいては２．０％以下に抑えることもできる。
【０１１５】
また、ノンアルカリガラス基板の上にマイクロレンズの材料と同じ材料からなる樹脂の膜を形成し、その樹脂の膜の上にスパッタリングにより膜厚が１０ｎｍから９０ｎｍの酸化シリコンの膜を形成し、スパッタリングにより膜厚が１０ｎｍのＩＴＯ膜を形成した試料を合計５種作製した。
【０１１６】
そして各試料の表面の分光反射率を測定した。
【０１１７】
各試料における分光反射率の膜厚との関係を図１９に示す。
【０１１８】
この場合には酸化シリコンの膜圧は３０ｎｍから７０ｎｍにすると良い。図２０は、可視光全域における最大反射率が５％および３％となるＩＴＯ膜と酸化シリコン膜の膜厚の値を示している。これらの膜を形成するまえのマイクロレンズにおける反射率の最大値が５．２ないし６．０であることから、最大反射率が５％以下となる膜厚条件は非常に広く、設計条件や製造条件の選択範囲が広いことがわかる。
【０１１９】
（実験６）
本発明者は、ノンアルカリガラス基板の上にマイクロレンズの材料と同じ材料からなる樹脂の膜を形成し、その樹脂の膜の上に真空蒸着により膜厚が９０ｎｍのフッ化マグネシウムの膜を形成し、スパッタリングにより膜厚が２ｎｍのＩＴＯ膜を形成した試料を作製した。
【０１２０】
そして試料の表面に入射角度（試料の表面の法線に対する傾斜角）を０度から４０度の範囲で変化させて、波長が４００ｎｍ、５５０ｎｍ、７００ｎｍの光を照射して反射率の入射角依存性を測定した。その結果を図２１に示す。
【０１２１】
次に、ノンアルカリガラス基板の上にマイクロレンズの材料と同じ材料からなる樹脂の膜を形成し、その樹脂の膜の上に真空蒸着により膜厚が８０ｎｍの酸化シリコンの膜を形成し、スパッタリングにより膜厚が２ｎｍのＩＴＯ膜を形成した試料を作製した。
【０１２２】
そして試料の表面に入射角度（試料の表面の法線に対する傾斜角）を０度から４０度の範囲で変化させて、波長が４００ｎｍ、５５０ｎｍ、７００ｎｍの光を照射して反射率の入射角依存性を測定した。その結果を図２２に示す。
【０１２３】
例えば、カメラの固体撮像装置などでは、広い入射角度の光を受光しなくてはならない場合がある。そのために、固体撮像装置としては入射角依存性が小さいものが好ましい。この実験では、反射率の変化の範囲は１％以下と好ましいものであった。
【０１２４】
以上記述したように、本実施形態の固体撮像装置によれば、マイクロレンズ表面を導電性とすることにより、静電気による異物付着を防止できる。又、しかも光透過性の導電膜の膜厚を上述したように適宜選定すれば、膜を設けなかった場合と比較して、その表面反射率をほぼ同等に抑えることができる。
【０１２５】
更に、マイクロレンズの構成材料の屈折率よりも低い屈折率を有する低屈折率膜を設けることにより、表面反射率を減少せしめることができる。
【０１２６】
又、本実施形態の固体撮像装置の製造方法によれば、低屈折率膜と光透過性の導電膜を形成する前にマイクロレンズにＵＶ硬化処理を行うことにより、マイクロレンズ自体の揮発性成分の除去が図れると共に耐熱性および機械的強度が増す。その結果、低屈折率膜及び導電膜成膜時に許される許容成膜温度を高くすることができる。成膜温度が高くなると導電膜の膜質を改善できると共にマイクロレンズ表面への密着性を高めることができる。さらにマイクロレンズ自体の機械的強度が増すために洗浄耐性も向上する。
【０１２７】
（実施形態３）
前出の実施形態１、２は、マイクロレンズ３の表面上に、マイクロレンズとは異なる出発材料から導電膜５を形成した。
【０１２８】
本実施形態は、マイクロレンズ３の表面を改質して、導電性の表面を得るものである。
【０１２９】
その為には、窒素やアルゴン等の不活性ガスのイオンをマイクロレンズ３の表面に照射して、マイクロレンズ３の表面部分を導電性の表面改質層に変える。
【０１３０】
マイクロレンズの材料の抵抗率が１０６Ω・ｃｍ程度であるので、イオンのドーズ量と照射エネルギーとを制御すれば数十Ω・ｃｍ〜数百Ω・ｃｍに抵抗率を下げることができる。
【０１３１】
よって、前述したようなシート抵抗のマイクロレンズ表面を得ることができる。表面改質層の存在は、ＳＩＭＳにより判別できる。その他の構成は、実施形態１、２に準ずる。
【０１３２】
（実施形態４）
本実施形態は、マイクロレンズ３の表面に導電性の炭素を主成分とする膜を形成するものである。
【０１３３】
ＤＬＣ膜や非晶質炭素膜（ａ−ｃ膜）は、ボロン、リン、フッ素等のドーパントをドープすることにより本発明の導電膜５として用いることができる。
【０１３４】
又、ノンドープの膜であってもＳＰ２結合の比率を制御することにより、本発明の導電膜５として用いることができる。
【０１３５】
プラズマＣＶＤにより炭素を主成分とする導電膜を形成する場合には、例えば、平行平板電極とマイクロ波供給器とを有するプラズマＣＶＤ装置を用いるとよい。
【０１３６】
マイクロレンズを、平行平板電極を構成する一方の電極上に設置し、炭素含有ガスと必要に応じて水素ガスや不活性ガスとを供給しながら、平行平板電極にＲＦ電力を印加する。この時、同時に、チャンバの側壁に設けられたマイクロ波透過性誘電体窓からマイクロ波電力を平行平板電極間に供給して、ガスのイオン化を促進する。
【０１３７】
ＤＬＣ膜は成膜条件によって膜質を様々に変化させる事ができるが、本発明に用いる特性を得るためには特に光の分光透過率と電気伝導率に着目して膜質を選ぶ必要がある。しかし、分光透過率と電気伝導率はＤＬＣ膜の膜質制御を行う上でトレードオフの関係となる場合が多い。本実施例では、ＤＬＣ膜の性質をあらわす尺度として膜を構成する炭素原子間の結合（ＳＰ２結合及びＳＰ３結合）の割合と水素含有率を選び、様々な膜種について検討を行った結果、少なくとも膜中のＳＰ３結合の割合がＳＰ２結合より多く、しかも膜中の水素原子の割合が２０原子％以下である必要があることを見出した。
【０１３８】
例えば、炭素含有ガスとして、ＣＨ４ガスを１６ｓｃｃｍ、Ａｒガスを４ｓｃｃｍ流し、チャンバ内の圧力を６．７Ｐａに維持し、１００ＷのＲＦ電力（１３．５６ＭＨｚ）と３００Ｗのマイクロ波電力（２．４５ＧＨｚ）とを供給すれば、ＳＰ２結合よりＳＰ３結合が多い導電性のＤＬＣ膜を作製することができる。得られたＤＬＣ膜をラマン分光法で調べれば、１３５０ｎｍ−１（ＳＰ２結合に対応）のピーク強度と１５５０ｎｍ−１（ＳＰ３結合に対応）のピーク強度との比からＳＰ２結合とＳＰ３結合の比を判別できる。
【０１３９】
イオンビームスパッタリングを用いて炭素を主成分とする導電膜を作業する場合には、カーボンイオンビームのイオンエネルギーを最適化することにより、ＳＰ２結合よりＳＰ３結合が多く且つ導電性のＤＬＣ膜を得ることができる。
【０１４０】
例えば、Ｃ６Ｈ６を用い、圧力０．１Ｐａ、基板バイアスを−１０００Ｖ以上にすればよい。
【０１４１】
更に、本発明においては、炭素を主成分とする導電膜に含まれる水素の量は、２０原子％以下にするとよい。
【０１４２】
プラズマＣＶＤの場合には、ＣＨ４の流量やＨ２の流量を減らし、イオンビームスパッタリングの場合には基板バイアスを大きくすると、水素含有量を減らし、２０原子％以下にすることができる。
【０１４３】
水素含有量ＦＴ−ＩＲ法により分析できる。
【実施例】
【０１４４】
（実施例１）
以下本発明の第一の実施例について再び図３を参照して説明する。
【０１４５】
半導体基体として、６インチシリコンウエハを用意して、ＣＭＯＳ型の固体撮像装置を形成した。
【０１４６】
周知の方法により、カラーフィルターを形成後、カラーフィルター表面の凹凸部分を平坦化するためにアクリル系樹脂を表面にコーティングして平坦化膜７を形成した。
【０１４７】
平坦化膜７の表面にポジ型ｉ線ホトレジストを添付して、露光装置を用いて露光し、現像して矩形状のホトレジストのパターン３Ａを形成した。後、次いでパターン３Ａが形成された表面全体に２０００ｍＪ／ｃｍ２の紫外線を照射してレジストのブリーチングを行った後、パターン３Ａを加熱することによりホトレジストパターン３Ａの構成樹脂を加熱熔融した。すると熔融した樹脂の表面張力により上に凸の表面を持つマイクロレンズ３に成形できた。
【０１４８】
次に、形成されたマイクロレンズ３に含まれる揮発性成分の除去とマイクロレンズ３自体の物理的強度並びに耐熱性を上げるために、窒素からなる不活性ガス中にマイクロレンズを置いて、マイクロレンズ３に紫外線を照射しながらマイクロレンズ３を加熱して硬化した。このとき、紫外線照射開始から１５秒間は１０ｍＷ／ｃｍ２の照度で、それ以降は約８００ｍＷ／ｃｍ２の照度で紫外線を照射した。
【０１４９】
照射初期の弱い照度での照射工程は、マイクロレンズ内に僅かに残る揮発性成分及び／又は紫外線照射やそれに伴う発熱により発生する揮発性成分を穏やかにレンズ外に置いて行い、紫外線照射開始時は９０℃、続いて１．５℃／秒の割合で２２０度まで昇温して加熱した。
【０１５０】
マイクロレンズ３の硬化の後、スパッタリング法によりマイクロレンズ表面に導電膜として厚さ２ｎｍのＩＴＯ膜を形成した。成膜温度は２００℃とした。
【０１５１】
以上の工程により３枚のマイクロレンズ付き固体撮像装置のウエハを作製した。
【０１５２】
そして、それらのマイクロレンズの表面抵抗を測定したところ、約４ＫΩ□であった。
【０１５３】
因みに、ＩＴＯ膜の厚さが１５ｎｍの場合、表面抵抗は約３００Ω□、ＩＴＯ膜の厚さが１４０ｎｍの場合、約１８Ω□であり、いずれの場合でもマイクロレンズ表面の静電気による帯電を防ぐために十分な導電性を持たせることができる。
【０１５４】
従来方法によるマイクロレンズの樹脂表面が露出したマイクロレンズ付き固体撮像装置のウエハ（比較試料）を別に３枚作製した。
【０１５５】
本実施例により形成したマイクロレンズ付き固体撮像装置のウエハと比較試料のウエハとを、同じクリーンルーム内に１週間放置して、各ウエハのマイクロレンズ上に付着する異物の数を測定した。本実施例のウエハ表面への直径０．５μｍ相当以上の大きさの異物の付着数は１枚平均２．０個であったのに対し、比較試料のウエハ表面への異物付着数は約１２個であった。
【０１５６】
さらに、導電性のウエハカセットに上述した本実施例のウエハと比較試料のウエハを装填し、マイクロレンズ表面の光透過性導電膜とウエハカセットとを短絡して、同じクリーンルーム内に更に１週間放置して、各ウエハのマイクロレンズ上に付着する異物の数を測定した。
【０１５７】
比較試料のウエハの異物付着数は一枚当たり約１２個であったのに対し、本発明によるウエハ表面への異物付着数は１枚平均１．０個以下となった。
【０１５８】
次いで、界面活性剤を添加した水溶液中での超音波洗浄を行ったところ、比較試料のウエハでは一部のマイクロレンズ表面にくもりが見られマイクロレンズ表面の変質が観察されてしまった。本実施例のウエハではマイクロレンズ表面の変質は観察されず、表面に形成されたＩＴＯ膜の剥離もなかった。
【０１５９】
また、本実施例のウエハを、後工程、即ち検査工程、ダイシング工程、パッケージ工程に流して、異物付着数を測定したが、付着数はほとんど増えていなかった。
【０１６０】
この異物付着低減効果は、検査工程、ダイシング工程、ダイシング後のチップのハンドリング、並びにパッケージの際にウエハまたはチップ表面を接地電位に固定して行うことにより、表面電位が所望の値に固定されて付着防止効果がより高くなる。
【０１６１】
また、本実施例により作製したマイクロレンズ付き固体撮像装置では、固体撮像装置のチップ表面（マイクロレンズ上の光透過性導電膜表面）が、パッケージの保護ガラスや透明樹脂により覆われる直前に、従来よりも強い洗浄が可能である。
【０１６２】
本実施例では実際に表面封止直前にチップの表面検査を実施してチップ上の異物を確認した後に、界面活性剤を含む洗浄液による洗浄工程を通して再度表面検査を実施したところ異物は全て除去され、しかもマイクロレンズ表面の変質は認められなかった。従って、万一異物が付着していた場合にも洗浄により除去することが可能となり歩留まり向上に寄与することがわかった。
【０１６３】
（実施例２）
以下本発明の第２の実施例について詳細に説明する。
【０１６４】
本実施例は、ホトレジストパターンの熔融後の熱硬化処理において、紫外線の照射を行わなかった点が、実施例１と唯一異なる実施例である。
【０１６５】
半導体基体として、６インチシリコンウエハを用意して、ＣＭＯＳ型の固体撮像装置を形成した。
【０１６６】
周知の方法により、カラーフィルターを形成後、アクリル系樹脂を表面にコーティングして平坦化膜７を形成した。
【０１６７】
平坦化膜７の表面にポジ型ｉ線ホトレジストを添付して、露光装置を用いて露光し、現像して矩形状のホトレジストのパターン３Ａを形成した。次いでパターン３Ａが形成された表面全体に２０００ｍＪ／ｃｍ２の紫外線を照射してレジストのブリーチングを行った後、パターン３Ａを加熱することによりホトレジストパターン３Ａの構成樹脂を加熱溶解し、上に凸の表面を持つマイクロレンズ３に成形した。
【０１６８】
次に、窒素からなる不活性ガス中にマイクロレンズを置いて、マイクロレンズ３に紫外線を照射することなく、マイクロレンズ３を加熱して熱硬化した。
【０１６９】
また、加熱は半導体基体をホットプレート上に置いて行い、９０℃から１．５℃／秒の割合で２２０℃まで昇温して加熱した。
【０１７０】
マイクロレンズ３の硬化の後、スパッタリング法によりマイクロレンズ表面に導電膜として暑さ２ｎｍのＩＴＯ膜を形成した。成膜温度は２００℃とした。
【０１７１】
本実施例により形成したマイクロレンズ付き固体撮像装置のウエハクリーンルーム内に１週間放置して、各ウエハのマイクロレンズ上に付着する異物の数を測定した。本実施例のウエハ表面への直径０．５μｍ相当以上の大きさの異物の付着数は２個であった。
【０１７２】
さらに、導電性のウエハカセットに上述した本実施例のウエハを装填し、同じクリーンルーム内に更に１週間放置して、ウエハのマイクロレンズ上に付着する異物の数を測定した。
【０１７３】
本実施例によるウエハ表面への異物付着数は１個以下となった。
【０１７４】
次いで、界面活性剤を添加した水溶液中で超音波洗浄を行ったところ、マイクロレンズ表面の変質は観察されず、表面に形成されたＩＴＯ膜の剥離もなかった。
【０１７５】
また、本実施例のウエハを、後工程、即ち検査工程、ダイシング工程、パッケージ工程に流して、異物付着数を測定したが、付着数はほとんど増えていなかった。
【０１７６】
表面封止直前にチップの表面検査を実施してチップ上の異物を確認した後に、界面活性剤を含む洗浄液による洗浄工程を通して再度表面検査を実施したところ異物は全て除去され、しかもマイクロレンズの変質は認められなかった。
【０１７７】
（実施例３）
以下本発明の第３実施例について詳細に説明する。
【０１７８】
本実施例は、ホトレジスタパターンの熔融後の熱硬化処理における昇温条件と、ＩＴＯ膜の成膜条件との２点が、実施例１と唯一異なる実施例である。
【０１７９】
半導体基体として、６インチシリコンウエハを用意して、ＣＭＯＳ型の固体撮像装置を形成した。
【０１８０】
周知の方法により、カラーフィルターを形成後、アクリル系樹脂を表面にコーティングして平坦化膜７を形成した。
【０１８１】
平坦化膜７の表面にポジ型ｉ線ホトレジストを添付して、露光装置を用いて露光し、現像して矩形状のホトレジストのパターン３Ａを形成した。次いでパターン３Ａが形成された表面全体に２０００ｍＪ／ｃｍ２の紫外線を照射してレジストのブリーチングを行った後、パターン３Ａを加熱することによりホトレジストパターン３Ａの構成樹脂を加熱熔融溶解し、上に凸の表面を持つマイクロレンズ３に成形した。
【０１８２】
次に、窒素からなる不活性ガス中にマイクロレンズを置いて、マイクロレンズ３に紫外線を照射することなく、マイクロレンズ３を加熱して硬化した。このとき、紫外線照射開始から１５秒間は１０ｍＷ／ｃｍ２の照度で、それ以降は約８００ｍＷ／ｃｍ２の照度で紫外線を照射した。
【０１８３】
また、加熱は半導体基体をホットプレート上に置いて行い、紫外線照射開始時は９０℃、続いて１．０℃／秒の割合で２５０℃まで昇温して加熱した。
【０１８４】
マイクロレンズ３の硬化の後、電子ビーム蒸着法によりマイクロレンズ表面に導電膜として厚さ２ｎｍのＩＴＯ膜を形成した。
【０１８５】
従来、マイクロレンズ上への成膜の際にはマイクロレンズの耐熱性の制約から、基板温度制御の困難な電子ビーム蒸着法は通常用いられていなかった。本実施例では、堆積する膜厚が薄いことにより成膜時間が短いこと、またマイクロレンズの耐熱性を紫外線硬化法におって向上させたことにより電子ビーム蒸着法を採用することができた。
【０１８６】
そして、それらのマイクロレンズの表面抵抗を測定したところ、約５ＫΩ□であった。因みに、電子ビーム蒸着によるＩＴＯ膜の厚さが１５ｎｍの場合、表面抵抗は約３００Ω□、電子ビーム蒸着によるＩＴＯ膜の厚さが１４０ｎｍの場合、約１５Ω□であり、いずれの場合でもマイクロレンズ表面の静電気による帯電を防ぐために十分な導電性を持たせる事ができる。
【０１８７】
本実施例により形成したマイクロレンズ付き固体撮像装置のウエハクリーンルーム内に１週間放置して、各ウエハのマイクロレンズ上に付着する異物の数を測定した。本実施例のウエハ表面への直径０．５μｍ相当以上の大きさの異物の付着数は１．７個であった。
【０１８８】
さらに、導電性のウエハカセットに上述した本実施例のウエハを装填し、同じクリーンルーム内に更に１週間放置して、ウエハのマイクロレンズ上に付着する異物の数を測定した。
【０１８９】
本実施例によるウエハ表面への異物付着数は１．０以下となった。
【０１９０】
次いで、界面活性剤を添加した水溶液中での超音波洗浄を行ったところ、マイクロレンズ表面の変質は観察されず、表面に形成されたＩＴＯ膜の剥離もなかった。
【０１９１】
また、本実施例のウエハを、後工程、即ち検査工程、ダイシング工程、パッケージ工程に流して、異物付着数を測定したが、付着数はほとんど増えていなかった。
【０１９２】
表面封止直前にチップの表面検査を実施してチップ上の異物を確認した後に、界面活性剤を含む洗浄液による洗浄工程を通して再度表面検査を実施したところ異物は全て除去され、しかもマイクロレンズの変質は認められなかった。
【０１９３】
以上説明した各実施例によれば、マイクロレンズ表面への異物付着を防止できた。
【０１９４】
しかも、上記効果をもつ膜構成をマイクロレンズ表面に設けたにもかかわらず、該膜を設けなかった場合と比較しても、その表面反射率をほぼ同等、に抑えることができた。
【０１９５】
また導電性膜を形成する前にマイクロレンズに紫外線硬化処理を行うことにより、マイクロレンズ自体の揮発性成分の除去が図れると共に耐熱性および機械的強度が増すために透明導電膜成膜時の成膜温度を従来よりも上げることができた。これにより、導電膜の質を改善できると共に洗浄耐性も上げることができた。
【０１９６】
さらにマイクロレンズの機械的強度が増すためにマイクロレンズ自体の洗浄耐性も上げることができた。さらに、透明度電膜を形成する際の成膜条件の許容度が広がるために、膜形成上の自由度をますことができた。
【０１９７】
そして、マイクロレンズの熱処理工程の最適化と透明導電膜の成膜工程の追加だけでよいため製造上の負荷は少なかった。
【０１９８】
さらに、後工程における再洗浄が可能となるため付加価値が高くなった段階での損品を少なくすることができ歩留まり改善、コスト削減に寄与することができた。
【０１９９】
又、マイクロレンズ付き固体撮像装置及びそれを形成したウエハはその導電膜を低インピーダンスの導電部材に短絡して保管すれば、異物を付着させることなく長期間保管できた。
【０２００】
（実施例４）
以下本発明の第４の実施例について再び図７を参照して詳細に説明する。
【０２０１】
半導体基体として、６インチシリコンウエハを用意して、ＣＭＯＳ型の固体撮像装置を形成した。
【０２０２】
周知の方法により、カラーフィルターを形成後、カラーフィルター表面の凹凸部分を平坦化するためにアクリル系樹脂を表面にコーティングして平坦化膜７を形成した。
【０２０３】
平坦化膜７の表面にポジ型ｉ線ホトレジストを添付して、露光装置を用いて露光し、現像して矩形状のホトレジストのパターン３Ａを形成した。後、次いでパターン３Ａが形成された表面全体に２０００ｍＪ／ｃｍ２の紫外線を照射してレジストのブリーチングを行った後、パターン３Ａを加熱することによりホトレジストパターン３Ａの構成樹脂を加熱熔融した。すると熔融した樹脂の表面張力により上に凸の表面を持つマイクロレンズ３に成形した。
【０２０４】
次に、形成されたマイクロレンズ３に含まれる揮発性成分の除去とマイクロレンズ３自体の物理的強度並びに耐熱性をあげるために、窒素からなる不活性ガス中にマイクロレンズを置いて、マイクロレンズ３に紫外線を照射しながらマイクロレンズ３を加熱して硬化した。このとき、紫外線照射開始から１５秒間は１０ｍＷ／ｃｍ２の照度で、それ以降は約８００ｍＷ／ｃｍ２の照度で紫外線を照射した。
【０２０５】
照射初期の弱い照度での照射工程は、マイクロレンズ内に僅かに残る揮発性成分及び／又は紫外線照射やそれに伴う発熱により発生する揮発性成分を穏やかにレンズ外に拡散放出させるための工程である。また、加熱は半導体基体ホットプレート上に置いて行い、紫外線照射開始時は９０℃、続いて１．０℃／秒の割合で２５０℃まで昇温して加熱した。
【０２０６】
マイクロレンズ３の硬化の後、真空蒸着法により、厚さ８８ｎｍのフッ化アルミニウムからなる低屈折率膜８を形成した後、スパッタリング法により、その上に導電膜として厚さ２ｎｍのＩＴＯ膜を形成した。成膜温度は２００℃とした。
【０２０７】
以上の工程により３枚のマイクロレンズ付き固体撮像装置のウエハを作製した。
【０２０８】
そして、それらのマイクロレンズの表面抵抗を測定したところ、約４ＫΩ□であった。
【０２０９】
因みに、ＩＴＯ膜の厚さが１５ｎｍの場合、表面抵抗は約３００Ω□、ＩＴＯ膜の厚さが１４０ｎｍの場合、約１８Ω□であり、いずれの場合でもマイクロレンズ表面の静電気による帯電を防ぐために十分な導電性を持たせることができる。
【０２１０】
従来方法によるマイクロレンズの樹脂表面が露出したマイクロレンズ付き固体撮像装置のウエハ（比較試料）を別に３枚作製した。
【０２１１】
本実施例により形成したマイクロレンズ付き固体撮像装置のウエハと比較試料のウエハとを、同じクリーンルーム内に１週間放置して、各ウエハのマイクロレンズ上に付着する異物の数を測定した。本実施例のウエハ表面への直径０．５μｍ相当以上の大きさの異物の付着数は１枚平均２．０個であったのに対し、比較試料のウエハ表面への異物付着数は約１２個であった。
【０２１２】
さらに、導電性のウエハカセットに上述した本実施例のウエハと比較試料のウエハを装填し、マイクロレンズ表面の光透過性導電膜とウエハカセットとを短絡して、同じクリーンルーム内に更に１週間放置して、各ウエハのマイクロレンズ上に付着する異物の数を測定した。
【０２１３】
比較試料のウエハの異物付着数は１枚あたり約１２個であったのに対し、本発明によるウエハ表面への異物付着数は１枚平均１．０以下となった。
【０２１４】
次いで、界面活性剤を添加した水溶液中での超音波洗浄を行ったところ、比較試料のウエハでは一部のマイクロレンズ表面にくもりが見られマイクロレンズ表面の変質が観察されてしまった。本実施例のウエハではマイクロレンズ表面の変質は観察されず、表面に形成されたＩＴＯ膜の剥離もなかった。
【０２１５】
また、本実施例のウエハを、後工程、即ち検査工程、ダイシング工程、パッケージ工程に流して、異物付着数を測定したが、付着数はほとんど増えていなかった。
【０２１６】
この異物付着低減効果は、検査工程、ダイシング工程、ダイシング後のチップのハンドリング、並びにパッケージの際にウエハまたはチップ表面を接地電位に固定して行うことにより、表面電位が所望の値に固定されて付着防止効果がより高くなる。
【０２１７】
また、本実施例により作製したマイクロレンズ付き固体撮像装置では、固体撮像装置のチップ表面（マイクロレンズ上の光透過性導電膜表面）が、パッケージの保護ガラスや透明樹脂により覆われる直前に、従来よりも強い洗浄が可能である。
【０２１８】
本実施例では実際に表面封止直前にチップの表面検査を実施してチップ上の異物を確認した後に、界面活性剤を含む洗浄液による洗浄工程を通して再度表面検査を実施したところ異物は全て除去され、しかもマイクロレンズ表面の変質は認められなかった。従って、万一異物が付着していた場合にも洗浄により除去することが可能となり歩留まり向上に寄与することがわかった。
【０２１９】
（実施例５）
以下に述べる実施例は、実施例４と同じ手順により固体撮像装置を作製するものである。実施例４と唯一異なる点はＩＴＯ膜の厚さを３ｎｍとし、低屈折率膜として、フッ化アルミニウムに代えて、真空蒸着により形成した厚さ８４ｎｍのフッ化マグネシウム膜を用いた点である。
【０２２０】
本実施例においても、実施例４と同様の効果が得られた。
【０２２１】
（実施例６）
以下に述べる実施例は、実施例４と同じ手順により固体撮像装置を作製するものである。実施例４と唯一異なる点は、低屈折率膜として、フッ化アルミニウムに代えて、スパッタリングにより形成した厚さ８０ｎｍの酸化シリコン膜を用いた点である。
【０２２２】
本実施例においても、実施例４と同様の効果が得られた。
【０２２３】
（実施例７）
以下に述べる実施例は、実施例４と同じ手順により固体撮像装置を作製するものである。実施例４と唯一異なる点は、低屈折率膜として、フッ化アルミニウムに代えて、スパッタリングにより形成した厚さ８０ｎｍの酸化シリコン膜を用いた点と、ホトレジストパターンの熔融後の熱硬化処理において紫外線の照射を行わなかった点である。
本実施例においても、実施例４と同様の効果が得られた。
【０２２４】
（実施例８）
以下本発明の実施例について再び図３を参照して詳細に説明する。
【０２２５】
半導体基体として、６インチシリコンウエハを用意して、ＣＭＯＳ型の固体撮像装置を形成した。
【０２２６】
周知の方法により、カラーフィルターを形成後、カラーフィルター表面の凹凸部分を平坦化するためにアクリル系樹脂を表面にコーティングして平坦化膜７を形成した。
【０２２７】
平坦化膜７の表面にポジ型ｉ線ホトレジストを添付して、露光装置を用いて露光し、現像して矩形状のホトレジストのパターン３Ａを形成した。後、次いでパターン３Ａが形成された表面全体に２０００ｍＪ／ｃｍ２の紫外線を照射してレジストのブリーチングを行った後、パターン３Ａを加熱することによりホトレジストパターン３Ａの構成樹脂を加熱熔融した。すると熔融した樹脂の表面張力により上に凸の表面を持つマイクロレンズ３に成形できた。
【０２２８】
次に、形成されたマイクロレンズ３に含まれる揮発性成分の除去とマイクロレンズ３自体の物理的強度並びに耐熱性を上げるために、窒素からなる不活性ガス中にマイクロレンズを置いて、マイクロレンズ３に３００ｎｍ以下の遠紫外光を含む紫外線を照射しながらマイクロレンズ３を加熱して熱硬化した。このとき、紫外線照射開始から１５秒間は１０ｍＷ／ｃｍ２の照度で、それ以降は約８００ｍＷ／ｃｍ２の照度で紫外線を照射した。
【０２２９】
加熱しながらの紫外線の照射工程は、マイクロレンズ内揮発性成分をレンズ外に拡散放出させ、次にイオン照射工程におけるマイクロレンズからの放出ガスを抑えるための工程である。また、加熱は半導体基体をホットプレート上に置いて行い、紫外線照射開始時は９０℃、続いて１．０℃／秒の割合で２５０℃まで昇温して加熱した。
【０２３０】
マイクロレンズ３の硬化の後、Ａｒ＋イオンを加速エネルギー１００ＫｅＶ、１．０×１０１６〜１．０×１０１７ｃｍ−２から選択されるドーズ量でマイクロレンズ表面に照射し、マイクロレンズ３の表面から深さ１０ｎｍまでを変質させた。
【０２３１】
以上の工程により３枚のマイクロレンズ付き固体撮像装置のウエハを作製した。
【０２３２】
そして、それらのうち、２つのマイクロレンズの表面抵抗を測定したところ、Ａｒ＋イオンのドーズ量が１．０×１０１６ｃｍ−２で５００ＫΩ□、同ドーズ量７．０×１０１６ｃｍ−２で１ＫΩ□であった。
【０２３３】
本実施例により形成したマイクロレンズ付き固体撮像装置のウエハを、同じクリーンルーム内に１週間放置して、各ウエハのマイクロレンズ上に付着する異物の数を測定した。本実施例のウエハ表面への直径０．５μｍ相当以上の大きさの異物の付着数は１枚平均２．７個であった。
【０２３４】
さらに、異物除去の後、導電性のウエハカセットに上述した本実施例のウエハを装填し、マイクロレンズ表面の変質層とウエハカセットとを短絡して、クリーンルーム内に更に１週間放置して、各ウエハのマイクロレンズ上に付着する異物の数を測定した。
【０２３５】
本発明によるウエハ表面への異物付着数は１枚平均１．０個以下となった。
【０２３６】
次いで、界面活性剤を添加した水溶液、１重量％の希塩酸、１重量％の水酸化ナトリウム水溶液をそれぞれ用いて超音波洗浄を行ったところ、本実施例のウエハではマイクロレンズ表面の意図せぬ変質は観察されず、表面に形成された変質層の剥離もなかった。
【０２３７】
また、本実施例のウエハを、後工程、即ち検査工程、ダイシング工程、パッケージ工程に流して、異物付着数を測定したが、付着数はほとんど増えていなかった。
【０２３８】
この異物付着低減効果は、検索工程、ダイシング工程、ダイシング後のチップのハンドリング、並びにパッケージの際にウエハまたはチップ表面を接地電位に固定して行うことにより、表面電位が所望の値に固定されて付着防止効果がより高くなる。
【０２３９】
（実施例９）
ガラス基板上に、実施例８と同様にして、表面に導電性の変質層が形成されたマイクロレンズを作製した。
可視光域における反射率を測定したところ、反射率は６％以下であり、表面に導電性の変質層を形成する前に比べて、反射率の大幅な低下はなかった。
【０２４０】
（実施例１０）
実施例８と同様にして、ＣＭＯＳ型の固体撮像装置上にマイクロレンズを作製した試料を３つ用意した。ドーズ量を１．０×１０１６〜１．０×１０１７ｃｍ−２から選択して、加速エネルギー、１００ＫｅＶで窒素イオンをマイクロレンズ表面に照射した。
【０２４１】
窒素イオン照射により、表面が変質したマイクロレンズの表面の抵抗は、
ドーズ量１．０×１０１６ｃｍ−２の場合、５００ＫΩ□、
ドーズ量７．０×１０１６ｃｍ−２の場合、１ＫΩ□であった。
【０２４２】
実施例８と同様に異物付着数を測定すると１枚当たり２．３個であり、導電性カセットを用いた場合には、１枚当たり１個以下であった。洗浄特性も実施例８と同様であった。
【０２４３】
（実施例１１）
以下本発明の実施例について再び図３を参照して詳細に説明する。
【０２４４】
半導体基体として、６インチシリコンウエハを用意して、ＣＭＯＳ型の固体撮像装置を形成した。
【０２４５】
周知の方法により、カラーフィルターを形成後、カラーフィルター表面の凹凸部分を平坦化するためにアクリル系樹脂を表面にコーティングして平坦化膜７を形成した。
【０２４６】
平坦化膜７の表面にポジ型ｉ線ホトレジストを添付して、露光装置を用いて露光し、現像して矩形状のホトレジストのパターン３Ａを形成した。後、次いでパターン３Ａが形成された表面全体に２０００ｍＪ／ｃｍ２の紫外線を照射してレジストのブリーチングを行った後、パターン３Ａを加熱することによりホトレジストパターン３Ａの構成樹脂を加熱熔融した。すると熔融した樹脂の表面張力により上に凸の表面を持つマイクロレンズ３に成形できた。
【０２４７】
次に、形成されたマイクロレンズ３に含まれる揮発性成分の除去とマイクロレンズ３自体の物理的強度並びに耐熱性を上げるために、窒素からなる不活性ガス中にマイクロレンズを置いて、マイクロレンズ３に３００ｎｍ以下の遠紫外光を含む紫外線を照射しながらマイクロレンズ３を加熱して、硬化した。このとき、紫外線照射開始から１５秒間は１０ｍＷ／ｃｍ２の照度で、それ以降は約８００ｍＷ／ｃｍ２の照度で紫外線を照射した。
【０２４８】
加熱しながらの紫外線の照射工程は、マイクロレンズとその上に形成されるＤＬＣ膜との密着性を高める上で重要である。また、加熱は半導体基体をホットプレート上に置いて行い、紫外線照射開始時は９０℃、続いて１．０℃／秒の割合で２５０℃まで昇温して加熱した。
【０２４９】
前述したイオンビームスパッタリングを用いて、マイクロレンズの表面上に厚さが１０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲内から選択されたＤＬＣ膜を形成した。
【０２５０】
厚さが１０ｎｍのＤＬＣ膜付マイクロレンズの場合、表面抵抗は２００ＫΩ□、２００ｎｍの場合、１０ＫΩ□であった。
【０２５１】
このＤＬＣ膜のＳＰ３結合はＳＰ２結合より多く水素含有量は２０原子％以下であった。
【０２５２】
本実施例により形成した厚さが１０ｎｍのＤＬＣ膜を形成したマイクロレンズ付き固体撮像装置のウエハを、同じクリーンルーム内に１週間放置して、各ウエハのマイクロレンズ上に付着する異物の数を測定した。本実施例のウエハ表面への直径０．５μｍ相当以上の大きさの異物の付着数は２．７個であった。
【０２５３】
さらに、異物除去の後、ウエハカセットに上述した本実施例のウエハを装填し、マイクロレンズ表面の変質層とウエハカセットとを短絡して、クリーンルーム内に更に１週間放置して、各ウエハのマイクロレンズ上に付着する異物の数を測定した。
【０２５４】
本発明によるウエハ表面への異物付着数は１枚平均１．０個以下となった。
【０２５５】
次いで、界面活性剤を添加した水溶液、１重量％の希塩酸、１重量％の水酸化ナトリウム水溶液をそれぞれ用いて超音波洗浄を行ったところ、本実施例のウエハではマイクロレンズ表面の意図せぬ変質は観察されず、表面に形成されたＤＬＣ膜の剥離もなかった。
【０２５６】
また、本実施例のウエハを、後工程、即ち検査工程、ダイシング工程、パッケージ工程に流して、異物付着数を測定したが、付着数はほとんど増えていなかった。
【０２５７】
この異物付着低減効果は、検索工程、ダイシング工程、ダイシング後のチップのハンドリング、並びにパッケージの際にウエハまたはチップ表面を接地電位に固定して行うことにより、表面電位が所望の値に固定されて付着防止効果がより高くなる。
【０２５８】
（実施例１２）
ガラス基板上に、実施例１１と同様にして、表面にＤＬＣ膜が形成されたマイクロレンズを作製した。
【０２５９】
可視光域における反射率を測定したところ、反射率は６％以下であり、表面に導電性の変質層を形成する前に比べて、反射率の大幅な低下はなかった。
【０２６０】
（実施例１３）
実施例１１と同様にして、ＣＭＯＳ型の固体撮像装置上にマイクロレンズを作製した試料を３つ用意した。
【０２６１】
メタンガスと水素ガスとヘリウムガスとの混合ガスを用いて、ＲＦ電力とマイクロ波電力を用いたプラズマＣＶＤ法により、厚さが１０ｎｍ〜２００ｎｍから選択されたＤＬＣ膜を形成した。
【０２６２】
ＤＬＣ膜の厚さが１０ｎｍの場合、表面抵抗は５００ＫΩ□、厚さが２００ｎｍの場合、表面抵抗は２０ＫΩ□であった。
【０２６３】
このＤＬＣ膜のＳＰ３結合はＳＰ２結合より多く、水素含有量は２０原子％以下であった。
【０２６４】
実施例１１と同様に異物付着数を測定すると、１枚あたり２．３個であり、導電性カセットを用いた場合には１枚あたり１個以下であった。熔融耐性お実施例１１と同様であった。
【０２６５】
図２３は、本発明に用いられるマイクロレンズ付き固体撮像装置のパッケージ構成を示している。
【０２６６】
３１はセラミックなどの支持体であり、凹部内に固体撮像装置１０を収容できる。３２はガラスや透明樹脂の保護板であり、この保護板３２を介して、光が固体撮像装置１０に照射される。パッケージ内部には不活性ガスなどを充填してもよい。３３は、固体撮像装置の各種端子と接続される外部リード端子であり、例えばそのうち一つは、動作中、接地電位に保持され、不図示の接続配線を介して、マイクロレンズ表面の光透過性導電膜を接地電位に保持することもできる。
【図面の簡単な説明】
【０２６７】
【図１】本発明の一実施の形態によるマイクロレンズの模式的断面図である。
【図２】本発明の一実施の形態による固体撮像装置の模式的断面図である。
【図３】本発明の一実施の形態による固体撮像装置の製造方法を説明するための模式的断面図である。
【図４】導電膜付試料の分光反射特性を示す図である。
【図５】導電膜付試料の分光反射特性を示す図である。
【図６】本発明の別の実施の形態による固体撮像装置の模式的断面図である。
【図７】本発明の別の実施の形態による固体撮像装置の製造方法を説明するための模式的断面図である。
【図８】導電膜とフッ化アルミニウムの低屈折率膜付試料の分光反射特性を示す図である。
【図９】導電膜とフッ化アルミニウムの低屈折率膜付試料の分光反射特性を示す図である。
【図１０】導電膜とフッ化アルミニウムの低屈折率膜付試料の分光反射特性を示す図である。
【図１１】最大反射率の、導電膜とフッ化アルミニウムの低屈折率膜の膜厚依存性を示す図である。
【図１２】導電膜とフッ化マグネシウムの低屈折率膜付試料の分光反射特性を示す図である。
【図１３】導電膜とフッ化マグネシウムの低屈折率膜付試料の分光反射特性を示す図である。
【図１４】導電膜とフッ化マグネシウムの低屈折率膜付試料の分光反射特性を示す図である。
【図１５】最大反射率の、導電膜とフッ化マグネシウムの低屈折率膜の膜厚依存性を示す図である。
【図１６】導電膜と酸化シリコンの低屈折率膜付試料の分光反射特性を示す図である。
【図１７】導電膜と酸化シリコンの低屈折率膜付試料の分光反射特性を示す図である。
【図１８】導電膜と酸化シリコンの低屈折率膜付試料の分光反射特性を示す図である。
【図１９】導電膜と酸化シリコンの低屈折率膜付試料の分光反射特性を示す図である。
【図２０】最大反射率の、導電膜とフッ化アルミニウムの低屈折率膜の膜厚依存性を示す図である。
【図２１】導電膜とフッ化マグネシウムの低屈折率膜付試料の反射率の入射角依存性を示す図である。
【図２２】導電膜と酸化シリコンの低屈折率膜付試料の反射率の入射角依存性を示す図である。
【図２３】本発明の一実施の形態によるパッケージングされた固体撮像装置の模式的断面図である。
【図２４】従来の固体撮像装置の模式的断面図である。
【符号の説明】
【０２６８】
１  受光部
２  平坦化膜
３  マイクロレンズ
５  光透過性導電膜
６  カラーフィルター
７  平坦化膜
８  低屈折率膜
１１  半導体基板
１２  垂直ＣＣＤレジスタ
１３  チャンネルストップ
１４  転送ゲート領域、
１５  転送電極
１６  ゲート絶縁膜
１７  遮光膜
１８  層間絶縁膜
１９  カバー層
２０  電極又は配線
３１  セラミックなどの支持体
３２  ガラスや透明樹脂の保護板
３３  固体撮像装置の各種端子と接続される外部リード端子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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