(57)【要約】 【課題】  レンズ材料層とマスク層とをエッチングしてマイクロレンズを形成するにあたり、２種類のエッチングガスの流量比を調整して、エッチングレートや面内均一性、選択比を制御し、所望の形状のマイクロレンズを形成すること。【解決手段】  ＳｉＮ膜よりなるレンズ材料層３１と、レジスト膜よりなるマスク層３２とを、ＳＦ6ガスとＣＨＦ3ガスとをエッチングガスとしてエッチングし、ＳｉＮよりなるマイクロレンズを形成する。この際、エッチングガス中のＦがエッチング種、Ｃ、ＣＦ、ＣＦ2、ＣＦ3等が堆積種として作用し、エッチングと堆積とが同時に進行する。これによりＳＦ6ガスとＣＨＦ3ガスの流量比を調整することによって、エッチングレートや面内均一性、選択比が制御され、所望の形状のマイクロレンズを形成することができる。【選択図】  図３
2005101232.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レンズ材料層と、このレンズ材料層の上層側に形成され、レンズ形状を有するマスク層と、を有する被処理体に対して、ＳＦ6ガスとＣＨＦ3ガス、又はＳＦ6ガスとＣＯガスを含むエッチングガスを用いてエッチング処理を行うことにより、前記レンズ材料層とマスク層とをエッチングして、レンズ材料層にマスク層のレンズ形状を転写し、レンズを形成することを特徴とするマイクロレンズの形成方法。
【請求項２】
前記レンズ材料層はシリコン窒化膜であることを特徴とする請求項１記載のマイクロレンズの形成方法。
【請求項３】
前記マスク層はレジスト膜であることを特徴とする請求項１又は２記載のマイクロレンズの形成方法。
【請求項４】
レンズ材料層と、このレンズ材料層の上層側に形成され、レンズ形状を有するマスク層と、を有する被処理体に対して、炭素とフッ素とを含むガスとＣＯガスとを含むエッチングガスを用いてエッチング処理を行うことにより、前記レンズ材料層とマスク層とをエッチングして、レンズ材料層にマスク層のレンズ形状を転写し、レンズを形成することを特徴とするマイクロレンズの形成方法。
【請求項５】
前記炭素とフッ素とを含むガスは、ＣＦ4ガス、Ｃ2Ｆ6ガス、Ｃ3Ｆ8ガスのいずれか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形成方法。
【請求項６】
前記レンズ材料層は樹脂系の有機膜であることを特徴とする請求項４又は５記載のマイクロレンズの形成方法。
【請求項７】
前記マスク層はレジスト膜であることを特徴とする請求項４ないし６のいずれかに記載のマイクロレンズの形成方法。
【請求項８】
レンズ材料層と、このレンズ材料層の上層側に形成され、レンズ形状を有するマスク層と、を有する被処理体に対して、炭素とフッ素とを含む第１のガスと、炭素とフッ素とを含む第２のガスとを含み、これら第１のガスと第２のガスとから選択される２種類以上の混合エッチングガスを用いてエッチング処理を行うことにより、前記レンズ材料層とマスク層とをエッチングして、レンズ材料層にマスク層のレンズ形状を転写し、レンズを形成することを特徴とするマイクロレンズの形成方法。
【請求項９】
前記第１のガスは炭素の数が３以下の炭素とフッ素とを含むガスであり、前記第２のガスは炭素の数が４以上の炭素とフッ素とを含むガスであることを特徴とする請求項８記載のマイクロレンズの形成方法。
【請求項１０】
前記第１のガスは、ＣＦ4ガス、Ｃ2Ｆ6ガス、Ｃ3Ｆ8ガスのいずれかであり、前記第２のガスは、Ｃ4Ｆ6ガス、Ｃ4Ｆ8ガス、Ｃ5Ｆ8ガスのいずれかであることを特徴とする請求項８又は９記載のマイクロレンズの形成方法。
【請求項１１】
前記レンズ層は樹脂系の有機膜であることを特徴とする請求項８ないし１０のいずれかに記載のマイクロレンズの形成方法。
【請求項１２】
前記マスク層はレジスト膜であることを特徴とする請求項８ないし１１のいずれかに記載のマイクロレンズの形成方法。
【請求項１３】
前記マイクロレンズは、固体撮像素子において、行列状に並ぶ複数の感光部の各々に対応するように設けられた集光用のマイクロレンズであることを特徴とする請求項１ないし１２のいずれかに記載のマイクロレンズの形成方法。
【請求項１４】
前記マイクロレンズは、格子状配列を４５度回転させたハニカム構造で配列されていることを特徴とする請求項１３記載のマイクロレンズの形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばＣＣＤ固体撮像素子や液晶表示素子等のオンチップレンズ等として用いられるマイクロレンズの形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＣＤ固体撮像素子に用いられるマイクロレンズは、例えば図２４に示すように、レンズの材料例えばＳｉ3Ｎ4膜よりなるレンズ材料層１０の上層側にレジスト膜よりなり、所定のレンズ形状に形成されたマスク層１１を形成し、次いでマスク層１１とレンズ材料層１０とをエッチングすることにより、マスク層１１のレンズ形状をレンズ材料層１０に転写して形成される。前記エッチング工程は、従来よりレンズ材料層１０とマスク層１１とを１：１の選択比によりエッチングし、こうしてマスク層１１のレンズ形状を正確にレンズ材料層１０に転写するようにしていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、マイクロレンズのレンズ形状は、レンズ曲率、レンズ高さ、レンズ幅（平面から見た時の径）で決定され、所望のレンズ形状を形成することはプロセスから見ると有効である。一方、集光度を高めて感度を向上させるために、ＣＣＤ固体撮像素子の最表面のレンズでは、レンズ面積を大きくして集光点に光をより多く集めることが要請されている。このためレンズ幅を大きくし、隣接するレンズ同士の間の距離Ａを狭くすることが要求されている。
【０００４】
しかしながら、マスク層１１のレンズ形状はフォトリソグラフィ工程により形成されており、隣接するレンズ形状同士の間の距離Ｂには限界がある。つまりフォトリソグラフィ工程の熱処理の際に、隣接するレジスト膜とレジスト膜とが表面張力により互いにくっついてしまうので、前記距離Ｂはせいぜい０．２μｍ〜０．３μｍ程度であって、それ以下に設定することはできない。
【０００５】
このため、本発明者らはエッチング工程の際のレンズ材料層１０とマスク層１１との選択比を調整して、マスク層１１のレンズ形状とは異なる形状のマイクロレンズを形成する手法の確立を検討している。このような手法としては、レンズ材料層１５と、レンズ形状が形成されたレジスト１６とを、ＳＦ6ガスとＯ2ガスとよりなるエッチングガスを用いてエッチングし、ＳＦ6ガスとＯ2ガスとの流量比を調整することにより、レジスト１６のレンズ形状とは厚さの異なる層内レンズ７を形成する構成（特許文献１）や、レンズ材層１１と、レンズ形状が形成されたレジスト１２とを、ＣＦ4ガスとＯ2ガスとよりなるエッチングガスを用いてエッチングすることにより、レンズ幅の大きいオンチップレンズ１０を形成し、隣接するレンズ同士の間の距離を狭める構成（特許文献２）が提案されている。
【０００６】
しかしながら特許文献１の手法では、エッチングガスにＯ2ガスが含まれているので、結果として得られるレンズはレンズ幅が小さいものになってしまう。これはＯが有機膜であるレジスト膜のエッチングを促進するので、レジスト１６のレンズ形状自体が小さくなり、このレンズ形状から転写されることによってレンズが小さくなってしまうものと推察される。このためこの手法を用いても、レンズ面積のコントロール性が乏しく、レンズの厚み方向の調整はできるものの、レンズ幅の大きなレンズは形成できない。
【０００７】
また特許文献２の手法では、レンズ材層１１が無機膜である場合にはエッチングレートの面内均一性が悪く、さらに特許文献１と同様に、エッチングガスとしてＯ2ガスが含まれているので、同様の理由により大きなレンズ幅のレンズを形成することはできない。
【０００８】
【特許文献１】特開２０００−１６４８３７号公報（段落００３８、段落００４０、段落００４１、段落００４６参照）
【特許文献２】特開２００２−１１０９５２号公報（段落００２９〜段落００３２参照）  本発明はこのような事情のもとになされたものであり、本発明の目的は、２種類のエッチングガスの流量比を調整することにより、エッチングレートや面内均一性、レンズ形状の制御を行うことができるマイクロレンズの形成方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のレンズ材料層は、レンズ材料層と、このレンズ材料層の上層側に形成され、レンズ形状を有するマスク層と、を有する被処理体に対して、ＳＦ6ガスとＣＨＦ3ガス、又はＳＦ6ガスとＣＯガスとを含むエッチングガスを用いてエッチング処理を行うことにより、前記レンズ材料層とマスク層とをエッチングして、レンズ材料層にマスク層のレンズ形状を転写し、レンズを形成することを特徴とする。ここで前記レンズ材料層は例えばシリコン窒化膜であり、前記マスク層は例えばレジスト膜である。前記シリコン窒化膜（シリコンナイトライド膜）とは、ケイ素（Ｓｉ）と窒素（Ｎ）とを含む膜であり、主成分はＳｉ3Ｎ4膜であると推察されるが、ここでは以下「ＳｉＮ膜」とする。
【００１０】
このような方法では、エッチングガスの解離生成物の内、Ｆがエッチング種、Ｃ、ＣＦ、ＣＦ2、ＣＦ3が堆積種として作用し、前記エッチングの工程では、ＦによるエッチングとＣ等による堆積とが同時に行われる。このためＳＦ6ガスとＣＨＦ3ガス等の流量比を調整することにより、エッチングレートや面内均一性、選択比が制御でき、この選択比の制御によりレンズ形状の制御を行うことができる。
【００１１】
また本発明の他の発明は、レンズ材料層と、このレンズ材料層の上層側に形成され、レンズ形状を有するマスク層と、を有する被処理体に対して、炭素とフッ素とを含むガスとＣＯガスとを含むエッチングガスを用いてエッチング処理を行うことにより、レンズを形成することを特徴とする。ここで前記炭素とフッ素とを含むガスは、ＣＦ4ガス、Ｃ2Ｆ6ガス、Ｃ3Ｆ8ガスのいずれかであり、例えば前記レンズ材料層は樹脂系の有機膜、前記マスク層はレジスト膜である。
【００１２】
このような方法では、エッチングガスの解離生成物の内、ＦやＯがエッチング種、Ｃ、ＣＦ、ＣＦ2、ＣＦ3ラジカルが堆積種として作用する。このため炭素とフッ素とを含むガスとＣＯガス等の流量比を調整することにより、エッチングレートや面内均一性、堆積量を制御できる。この際、レンズ材料層とマスク層とが同じ種類の膜である場合には、前記堆積量の調整によりレンズ形状の制御が行われ、異なる種類の膜である場合には、選択比の調整によりレンズ形状の制御が行われる。
【００１３】
さらに本発明のさらに他の発明は、レンズ材料層と、このレンズ材料層の上層側に形成され、レンズ形状を有するマスク層と、を有する被処理体に対して、炭素とフッ素とを含む第１のガスと、炭素とフッ素とを含む第２のガスとを含み、これら第１のガスと第２のガスとから選択される２種類以上の混合エッチングガスを用いてエッチング処理を行うことにより、レンズを形成することを特徴とする。ここで前記第１のガスは、例えばＣＦ4ガス、Ｃ2Ｆ6ガス、Ｃ3Ｆ8ガス等の炭素の数が３以下の炭素とフッ素とを含むガスであり、前記第２のガスは、例えばＣ4Ｆ6ガス、Ｃ4Ｆ8ガス、Ｃ5Ｆ8ガス等の炭素の数が４以上の炭素とフッ素とを含むガスである。また例えば前記レンズ層は樹脂系の有機膜であり、前記マスク層はレジスト膜である。
【００１４】
このような方法では、第１のガスはエッチングレートが大きいガスであり、第２のガスは堆積作用の大きいガスである。従って第１のガスと第２のガスとの流量比を調整することにより、エッチングレートや面内均一性や、Ｃ、ＣＦ、ＣＦ2、ＣＦ3ラジカルの堆積量を制御できる。この際、レンズ材料層とマスク層とが同じ種類の膜である場合には、前記堆積量の調整によりレンズ形状の制御が行われ、異なる種類の膜である場合には、選択比の調整と前記堆積量の調整によりレンズ形状の制御が行われる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のマイクロレンズの形成方法によれば、２種類のエッチングガスの流量比を調整することにより、エッチングレートや面内均一性、レンズ形状の制御を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
先ず本発明方法により形成されるマイクロレンズを備えたＣＣＤ固体撮像素子の構成の一例について図１に基づいて説明する。図中２は、表面部に行列状に並ぶ感光部２１を備えた半導体基板であり、前記感光部２１に入射した光はフォトダイオードによって光電変換される。この半導体基板２の上層側の感光部２１以外の領域には、例えばポリシリコンよりなり転送電極をなす導電膜２２が設けられており、この導電膜２２の上側の領域には例えばアルミニウムよりなる遮光膜２３が形成されている。
【００１７】
この遮光膜２３は、感光部２１へ光を入射させながら、前記導電膜２２への光の入射を抑えるためのものであり、このため遮光膜２３の感光部２１に対応する領域には、光を入射させるための開口部が形成されている。このような遮光膜２３の上には、例えばポリイミド系やポリスチレン系の樹脂等よりなる平坦化膜２４が形成されている。
【００１８】
前記平坦化膜２４の上にはカラーフィルタ層２５が形成され、このカラーフィルタ２５の上層であって、各々の感光部２１と対応する領域に、例えばＳｉＮ膜よりなるマイクロレンズ３が形成されている。このマイクロレンズ３は、感光部２１へ光を集光させるためのものであり、より広範囲の光を集めるために、平面的な大きさが感光部２１よりも大きくなるように形成されている。このようなマイクロレンズは、例えば格子状配列を４５度回転させたハニカム構造で配列されている。
【００１９】
続いて上述のマイクロレンズ３の形成方法について図２に基づいて説明する。先ずＣＣＤ固体撮像素子の半導体基板２上に感光部２１を形成した後、導電膜２２と遮光膜２３とを形成し、次いで平坦化膜２４とカラーフィルタ層２５とをこの順序で形成する。そして図２（ａ）に示すように、カラーフィルタ層２５の上層に例えばＳｉＮ膜よりなるレンズ材料層３１を、例えばＣＶＤ法により、例えば１μｍの厚さで形成し、さらにレンズ材料層３１の上層に、例えばｋｒｆ系レジスト膜やｉ線系レジスト膜よりなるマスク層３２を所定のレンズ形状に形成する。つまり前記マスク層３２を形成した後、フォトリソグラフィ工程によりパターンニングし、次いで熱処理してレンズ形状に加工する。
【００２０】
次いで図２（ｂ）に示すように、ＳＦ6ガスとＣＨＦ3ガスよりなるエッチングガスを用いてマスク層３２とレンズ材料層３１とを同時にエッチングし、これによりマスク層３２のレンズ形状をレンズ材料層３１に転写して、図２（ｃ）に示すように、所定形状のマイクロレンズ３を形成する。
【００２１】
本発明では前記エッチング工程に特徴があるので、以下にエッチング工程について詳細に説明する。先ず前記エッチング工程を行う装置として、マグネトロンＲＩＥプラズマエッチング装置について図３に基づいて説明する。図中４は気密に構成され、壁部が例えばアルミニウムにより構成された円筒状の処理チャンバであり、この処理チャンバ４は、上部室４Ａと、上部室４Ａより大きい下部室４Ｂとを備え、接地されている。
【００２２】
処理チャンバ４内には、被処理体である半導体ウエハ（以下「ウエハ」という）を略水平に支持するための下部電極を兼用する載置台４１を備えており、この載置台４１は例えばアルミニウムにより構成されている。また載置台４１の表面には、ウエハＷを静電吸着力により吸着保持するための静電チャック４２が設けられている。図中４２ａは静電チャック４２の電源部である。前記静電チャック４２の表面に設けられたウエハＷの周囲にはフォーカスリング４３が設けられている。前記載置台４１は絶縁板４４を介して導体よりなる支持台４５に支持され、この支持台４５を介して、例えばボールネジ機構４６よりなる昇降機構により、載置台４１表面が下部室４Ｂに位置する載置位置と、図３に示す処理位置との間で昇降自在に構成されている。図中４７は例えばステンレス鋼（ＳＵＳ）により構成されたベローズであり、支持台４５はこのベローズ４７を介して処理チャンバ４と導通している。
【００２３】
この載置台４１の内部には、冷媒を通流させるための冷媒室４８が形成されており、これにより載置台４１表面を例えば４０℃程度に制御し、この載置台４１の温度とプラズマからの入熱によりウエハＷが所定温度例えば１００℃程度に制御されるようになっている。また図中４９は、載置台４１の静電チャック４２とウエハＷ裏面との間に、冷却ガスをなすバックサイドガスを供給するためのガス流路であり、これにより後述のように処理チャンバ４内が真空状態に維持されても、ウエハＷが効率よく冷却されるようになっている。
【００２４】
処理チャンバ４の天壁部分の、前記載置台４１と対向する領域は上部電極を兼用するガス供給室５として構成されている。このガス供給室５は接地されており、当該ガス供給室５の下面には、多数のガス吐出孔５ａが形成され、また上面にはガス供給路５１を介してエッチングガス源、例えばＳＦ６ガス源５２ＡとＣＨＦ３ガス源５２Ｂとが夫々接続されている。図中ＭＡ，ＭＢはマスフロ−コントローラ、ＶＡ，ＶＢはバルブである。こうしてＳＦ６ガス及びＣＨＦ３ガスがガス供給室５を介してガス吐出孔５ａから載置台４１に向けて、当該載置台４１の載置面の面内全体にほぼ均一に供給されるようになっている。
【００２５】
また処理チャンバ４の上部室４Ａの周囲には、複数の異方性セグメント柱状磁石を備えたダイポールリング磁石６１が配置されている。さらに前記載置台４１には、整合器６２を介してプラズマ形成用の高周波電源部６３が接続されており、この高周波電源部６３から所定の周波数、例えば１３．５６ＭＨｚの高周波電力が載置台４１に供給されるようになっている。こうして前記ガス供給室５と載置台４１とは一対の電極として機能するようになっている。このような処理チャンバ４内は、排気路５３を介して真空排気手段５４により、所定の真空度まで排気されるようになっている。図中５５はウエハの搬出入口、５６は前記搬出入口を開閉するためのゲートバルブである。
【００２６】
続いてこのようなプラズマエッチング装置にて行われるエッチング処理について説明する。先ず図２（ａ）に示す構成の、レンズ材料層３１とマスク層３２とを備えたＣＣＤ固体撮像素子が表面に形成されたウエハＷを、搬出入口５５から搬入し、載置位置にある載置台４１上に受け渡す。そして載置台４１を前記処理位置まで上昇させ、真空排気手段５４により処理チャンバ４内を所定の真空度まで排気する。次いでガス供給室５からエッチングガスであるＳＦ６ガスとＣＨＦ3ガスとを所定の流量比で導入する。
【００２７】
一方、載置台４１に高周波電源部６３から所定の高周波電力を供給する。これにより上部電極であるガス供給室５と下部電極である載置台４１との間に高周波電界が形成される。ここで上部室４Ａ内では、ダイポールリング６１により水平磁界が形成されているので、ウエハＷが存在する処理空間には直交電磁界が形成され、これによって生じた電子のドリフトによりマグネトロン放電が生成される。そしてこのマグネトロン放電によりエッチングガスがプラズマ化され、このプラズマによりウエハＷ上のレンズ材料層３１とマスク層３２とがエッチングされる。
【００２８】
上述のエッチング処理では、ＳＦ6ガスの流量比は１０ｓｃｃｍ〜２００ｓｃｃｍ程度に設定することが好ましく、ＳＦ6ガスとＣＨＦ3ガスとの流量比は、ＳＦ6ガス：ＣＨＦ3ガス＝１０：１〜１０：２００に制御することが好ましい。また処理チャンバ４内の圧力は、後述の実施例より１．３３Ｐａ〜２６．６Ｐａ程度に設定することが好ましく、載置台４１温度は０℃〜６０℃程度、高周波電力は１００Ｗ〜１０００Ｗ程度、磁場は６０Ｇ〜１２０Ｇ程度に夫々設定することが好ましい。
【００２９】
このようなエッチング処理では、ＳＦ6ガスとＣＨＦ3ガスとから解離した解離生成物中のＦがエッチング種として、Ｃ、ＣＦ、ＣＦ2、ＣＦ3等が堆積種として夫々作用し、Ｆによるエッチングと、Ｃ等による堆積とが同時に行われながらエッチングが進行していく。ここでＣ等の堆積について説明すると、前記堆積種は、図４に示すように、マスク層３２のレンズ形状の周縁領域に堆積していく。このためこの堆積によりマスク層３２のレンズ形状はレンズ幅が大きくなり、このマスク層３２が転写されることによって、レンズの中央領域の曲率はマスク層３２のレンズ形状と同じであって、レンズ幅の大きいマイクロレンズ３を形成することができる。
【００３０】
従ってＳＦ6ガスとＣＨＦ3ガスとの流量比を制御して、Ｆの量とＣ等の量とを調整することにより、後述の実施例により明らかなように、エッチングレートや面内均一性、選択比などを制御することができる。つまりＳＦ6ガスの流量を大きくしてＦの量を多くするとエッチングレートが大きくなるが、この際この例ではレンズ材料層３１がＳｉＮ膜であり、マスク層３２がレジスト膜であって、両者は種類が異なる膜であるので、Ｆによるエッチングレートがもともと異なり、Ｆの量を調整することにより、選択比の制御を行うことができる。またＣＨＦ3ガスの流量を大きくしてＣ等の堆積種の量を多くすると、面内均一性を高めることができ、またレンズ幅が大きなマイクロレンズを形成することができるが、Ｆによるエッチング力が弱くなり、エッチングレートが低下してしまう。
【００３１】
具体的には、ＳＦ6ガスとＣＨＦ3ガスとの流量比を調整することにより、図５（ａ）に示すように、マスク層３２のレンズ形状をレンズ材料層３１に１：１の選択比で転写することや、図５（ｂ）に示すように、マスク層３２のレンズ形状をレンズ材料層３１に１：１〜１：１．５の選択比で転写して、マスク層３２のレンズ形状よりもレンズ幅の大きいマイクロレンズ３を形成すること、図５（ｃ）に示すように、マスク層３２のレンズ形状をレンズ材料層３１に１：１〜１：０．５の選択比で転写して、マスク層３２のレンズ形状よりもレンズ幅の小さいマイクロレンズ３を形成することができる。
【００３２】
またＳＦ6ガスにＣＨＦ3ガスを組み合わせ、流量比を制御することにより、既述のように面内均一性を高めることができるが、この理由は、ＳＦ6ガスはプラズマ密度に偏りがあり、ＣＨＦ3ガスはプラズマが均一に広がっていると予測されるので、両者を組み合わせることにより、ＳＦ6ガスのプラズマがＣＨＦ3ガスにより広げられ、これによりウエハ面内に亘って均一な状態で供給できるからであると推察される。これに対しＣＦ4ガスにＣＨＦ3ガスを組み合わせたとしても、ＣＦ4ガスのプラズマ密度は均一に広がっていると予測され、ＣＨＦ3ガスの添加によりプラズマ密度分布が偏り、面内均一性が却って悪化してしまう。
【００３３】
以上のように、上述の実施の形態では、ＳＦ6ガスとＣＨＦ3ガスとの流量比を調整することにより、エッチングレートや面内均一性、選択比が制御でき、この選択比の制御によりレンズ高さやレンズ幅を調整してレンズ形状の制御を行うことができる。このため一定の形状のマスク層３２のレンズ形状を用いて、マスク層３２のレンズ形状とは、レンズ高さやレンズ曲率、レンズ幅等のレンズ形状の異なるマイクロレンズ３を形成することができる。このように本実施の形態の手法によれば、マスク層３２のレンズ形状とは異なるレンズ形状のマイクロレンズ３を形成することができ、形成されるマイクロレンズ３の形状の自由度が大きい。このためマスク層３２のレンズ形状よりもレンズ幅の大きく、隣接するレンズ同士の間のレンズ間距離が０〜０．１μｍ程度と極めて小さいマイクロレンズ３を形成することができ、このようなマイクロレンズ３では、感光部２１への集光度が大きいので、高い感度を確保することができる。
【００３４】
またこの実施の形態では、ＣＨＦ3ガスの代わりにＣＯガスを用いるようにしてもよく、この場合にはＳＦ6ガスとＣＯガスとの流量比を調整することにより、エッチングレートや面内均一性、選択比が制御でき、これによりレンズ形状を制御することができる。また、同様にエッチングの堆積を促進するＣＨＦ3ガスの代わりに、ＣＨ3Ｆ、ＣＨ2Ｆ4、ＣＨ2Ｆ2、ＮＨ3、ＣＯ2、Ｃｌ2、ＣＦ4、Ｃ2Ｆ6、Ｃ3Ｆ8、Ｃ4Ｆ8、Ｃ5Ｆ8、Ｃ4Ｆ6等のいずれかのガスを用いることができる。
【００３５】
続いて本発明の他の実施の形態について説明する。この例は、図６に示すように、レンズ材料層３１として例えばｉ線系レジスト膜等の樹脂系の有機膜、マスク層３２として例えばｉ線系レジスト膜またはｋｒｆ系レジスト膜のレジスト膜を用い、これらレンズ材料層３１とマスク層３２とを、炭素とフッ素とを含むガス（ＣｘＦｙガス）とＣＯガスとを含むエッチングガスによりエッチングしてマイクロレンズ３を形成するものである。前記ＣｘＦｙガスとしては、例えばＣＦ4ガス、Ｃ2Ｆ6ガス、Ｃ3Ｆ8ガスを用いることができる。
【００３６】
このエッチング処理では、ＣｘＦｙガスの流量は１０ｓｃｃｍ〜２００ｓｃｃｍ程度に設定することが好ましく、ＣｘＦｙガスとＣＯガスとの流量比は、ＣｘＦｙガス：ＣＯガス＝１０：１〜１０：２００に制御することが好ましい。また処理チャンバ４内の圧力は１．３３Ｐａ〜２６．６Ｐａ程度、載置台４１温度は０℃〜６０℃、高周波電力は１００Ｗ〜１０００Ｗ、磁場は６０Ｇ〜１２０Ｇ程度に夫々設定することが好ましい。
【００３７】
このようなエッチング処理では、ＣｘＦｙガスとＣＯガス中のＦとＯとがエッチング種として、Ｃ、ＣＦ、ＣＦ2、ＣＦ3が堆積種として夫々作用し、ＦとＯとによるエッチングと、Ｃ等による堆積とが同時に行われながらエッチングが進行していく。ここでレンズ材料層３１とマスク層３２とが同じ種類の膜である場合には選択比が１：１となるので、Ｃ等の堆積量によりレンズ高さやレンズ幅が調整される。またレンズ材料層３１とマスク層３２とが異なる種類の膜である場合には選択比が異なるので、この選択比の制御によりレンズ高さやレンズ幅が調整される。
【００３８】
従ってこの例においても、ＣｘＦｙガスとＣＯガスとの流量比を制御して、Ｆの量とＣ等の量とを調整することにより、エッチングレートや面内均一性、選択比などの制御を行うことができ、レンズ高さやレンズ幅の調整を行うことができる。これにより一定の形状のマスク層３２のレンズ形状を用いて、所望のレンズ高さやレンズ曲率、レンズ幅を有するレンズ形状を形成することができる。このように形成されるマイクロレンズ３の形状の自由度が大きくなり、例えばマスク層３２のレンズ形状よりもレンズ幅の大きなマイクロレンズ３を形成することができる。
【００３９】
続いて本発明のさらに他の実施の形態について説明する。この例は、図７に示すように、レンズ材料層３１として例えばｉ線系レジスト膜等の樹脂系の有機膜、マスク層３２として例えばｉ線系レジスト膜又はｋｒｆ系レジスト膜等のレジスト膜を用い、これらレンズ材料層３１とマスク層３２とを、炭素とフッ素とを含む第１のガス（Ｃｘ1Ｆｙ1ガス）と、炭素とフッ素とを含む第２のガス（Ｃｘ2Ｆｙ2ガス）とを含むエッチングガスによりエッチングしてマイクロレンズ３を形成するものである。前記Ｃｘ1Ｆｙ1ガスとしては、例えばＣＦ4ガス、Ｃ2Ｆ6ガス、Ｃ3Ｆ8ガス等の炭素の数が３以下の炭素とフッ素とを含むガスを用いることができ、前記Ｃｘ2Ｆｙ2ガスとしては、例えばＣ4Ｆ6ガス、Ｃ4Ｆ8ガス、Ｃ5Ｆ8ガス等の炭素の数が４以上の炭素とフッ素とを含むより高分子なガスを用いることができる。
【００４０】
このエッチング処理では、Ｃｘ1Ｆｙ1ガスの流量は１０ｓｃｃｍ〜２００ｓｃｃｍ程度、Ｃｘ2Ｆｙ2ガスの流量は１ｓｃｃｍ〜２００ｓｃｃｍ程度に夫々設定することが好ましく、Ｃｘ1Ｆｙ1ガスとＣｘ2Ｆｙ2ガスとの流量比は、Ｃｘ1Ｆｙ1ガス：Ｃｘ2Ｆｙ2ガス＝１０：１〜１０：２００に設定することが好ましい。また処理チャンバ４内の圧力は１．３３Ｐａ〜２６．６Ｐａ程度、載置台４１温度は０℃〜６０℃、高周波電力は１００Ｗ〜１０００Ｗ、磁場は６０Ｇ〜１２０Ｇ程度に夫々設定することが好ましい。
【００４１】
このようなエッチング処理では、Ｃｘ1Ｆｙ1ガスはエッチングレートの大きいガスであり、そのエッチングレートの大きさはＣＦ4ガス＞Ｃ2Ｆ6ガス＞Ｃ3Ｆ8ガス＞Ｃ4Ｆ8ガス＞Ｃ5Ｆ8ガス＞Ｃ4Ｆ6ガスの順序で大きくなる。またＣｘ2Ｆｙ2ガスは堆積作用が大きいガスであって、レンズ幅の大きさは、Ｃ4Ｆ6ガス＞Ｃ5Ｆ8ガス＞Ｃ4Ｆ8ガス＞Ｃ3Ｆ8ガス＞Ｃ2Ｆ6ガス＞ＣＦ4ガスの順序で大きくなる。  このようにＣｘ1Ｆｙ1ガスはエッチングレートが大きいが、堆積作用が小さく、Ｃｘ2Ｆｙ2ガスはエッチングレートは小さいが、堆積作用が大きい。この理由は、Ｃｘ1Ｆｙ1ガスは直鎖構造であって分解しやすく、エッチング種であるＦを生成しやすいが、Ｃｘ2Ｆｙ2ガスはシクロ構造や二重結合を有し、結合が強固であって分解しにくく、エッチング種であるＦよりも、堆積種であるＣ、ＣＦ、ＣＦ2等を生成しやすいためと推察される。
【００４２】
ここでレンズ材料層３１とマスク層３２とが同じ種類の膜である場合には、選択比が１：１となるので、Ｃ等の堆積量によりレンズ高さやレンズ幅が調整される。またレンズ材料層３１とマスク層３２とが異なる種類の膜である場合には、選択比が異なるので、この選択比や前記堆積量の制御によりレンズ高さやレンズ幅が調整される。
【００４３】
従ってＣｘ1Ｆｙ1ガスとＣｘ2Ｆｙ2ガスとの組み合わせや流量比を調整することにより、エッチングレートや選択比、レンズ高さやレンズ幅の制御を行うことができる。これによりこの例においても、一定の形状のマスク層３２のレンズ形状を用いて、所望する形状のマイクロレンズ３を形成することができ、形成されるマイクロレンズ３の形状の自由度が大きくなる。従って例えばマスク層３２のレンズ形状よりもレンズ幅の大きなマイクロレンズ３を形成することができ、隣接するレンズ同士の間の距離を０．２μｍよりも小さくすることができる。
【００４４】
またこの例のように高分子の炭化フッ素ガスを用いることにより、紫外線の低減を図ることができる。つまり上述のプラズマエッチング装置にてエッチング処理を行うと、プラズマの照射によって紫外線が生じ、この紫外線により生成した電子がウエハ上に残存してしまう。ここでＣＣＤ固体撮像素子では受光した映像を電子信号に変換しているが、前記紫外線によって生成した電子が前記電子信号に悪影響を与え、これにより画質が落ちて不鮮明になるという暗電流の問題がある。
【００４５】
ここで高分子の炭化フッ素ガスを用いると、紫外線の低減効果が大きく、この低減効果は、後述する実施例でも明らかなように、Ｃ5Ｆ8ガス＞Ｃ4Ｆ8ガス＞Ｃ3Ｆ8ガス＞Ｃ2Ｆ6ガス＞ＣＦ4ガスの順序で大きい。この理由については、高分子の炭化フッ素ガスは結合が強固であるので、電子の乖離にプラズマのエネルギーの多くが使用され、これにより紫外線の発光を抑えることができるためと推察される。従ってＣｘ2Ｆｙ2ガスとしてＣ5Ｆ8ガスやＣ4Ｆ8ガス、Ｃ3Ｆ8ガスを用いることにより、プラズマエッチング装置にて発生する紫外線の量を低減でき、これにより固体撮像素子の暗電流を低減できると予測される。
【実施例】
【００４６】
以下に本発明の効果を確認するために行った実験例について説明する。実施例１はＳＦ6ガスとＣＨＦ3ガスとを用いたプロセス、実施例２はＣｘＦｙガスとＣＯガスとを用いたプロセス、実施例３はＣｘ1Ｆｙ1ガスとＣｘ2Ｆｙ2ガスとを用いたプロセスである。エッチング装置としては上述の図３に示すプラズマエッチング装置を用いている。
【００４７】
（実施例１−１）
レンズ材料層３１としてＰ−ＳｉＮ膜、マスク層３２としてｋｒｆ系レジスト膜を用い、ＳＦ6ガスとＣＨＦ3ガスとよりなるエッチングガスを用いてレンズ材料層３１とマスク層３２とをエッチングしたときの、レンズ材料層３１とマスク層３２とのエッチングレートを測定した。エッチング条件は、ＳＦ６ガス流量：６０ｓｃｃｍ、ＣＨＦ３ガス流量：６０ｓｃｃｍ、載置台４１温度：４０℃、圧力：２．６６Ｐａ、高周波電力：４００Ｗ、磁場：１２０Ｇとした。また（比較例１−１）として、エッチングガスをＣＦ4ガス（６０ｓｃｃｍ）に代えて同様の実験を行った。
【００４８】
この結果を（実施例１−１）は図８に、（比較例１−１）は図９に夫々示す。いずれの場合も（ａ）がレンズ材料層３１のデータ、（ｂ）がマスク層３２のデータであり、図中縦軸はエッチングレート、横軸はウエハ上の位置を夫々示している。
【００４９】
この結果により、ＳＦ６ガスとＣＨＦ３ガスをエッチングガスとして用いた場合には、レンズ材料層３１、マスク層３２共に、３００ｎｍ／ｍｉｎ程度のエッチングレートであり、ＣＦ4ガスを用いた場合に比べて高いエッチングレートを確保できることが認められた。またＳＦ６ガスとＣＨＦ３ガスとをエッチングガスとして用いた場合には、ＣＦ4ガスを用いた場合に比べて、レンズ材料層３１、マスク層３２共に、高い面内均一性を確保できることが認められた。
【００５０】
（実施例１−２）
エッチングガスとしてＳＦ6ガスとＣＨＦ3ガス、レンズ材料層３１としてＰ−ＳｉＮ膜、マスク層３２としてｋｒｆ系レジスト膜を用いてマイクロレンズ３を形成するにあたり、ＳＦ６ガス流量を５０ｓｃｃｍとし、ＣＨＦ３ガスの流量を０ｓｃｃｍ〜４０ｓｃｃｍの範囲で変えて、ＣＨＦ3ガスの添加量と、レンズ材料層３１とマスク層３２とのエッチングレートの関係を確認した。エッチング条件は、載置台４１温度：４０℃、圧力：１０．６４Ｐａ、高周波電力：８００Ｗ、磁場：１２０Ｇとした。
【００５１】
この結果を図１０に示す。図中１０（ａ）はレンズ材料層３１のデータ、図１０（ｂ）がマスク層３２のデータであり、縦軸がエッチングレート、横軸がウエハ上の位置を夫々示している。このようにＣＨＦ３ガスの添加により、レンズ材料層３１、マスク層３２共に、面内均一性が向上することが認められ、添加量が０ｓｃｃｍ〜４０ｓｃｃｍの範囲では、添加量が多くなるにつれて面内均一性が高められることが認められた。またエッチングレートについては、マスク層３２では添加量が多くなるにつれて小さくなるものの、レンズ材料層３１では添加量が多くなるにつれて大きくなることから、選択比に対する制御ができることが理解される。
【００５２】
（実施例１−３）
エッチングガスとしてＳＦ6ガスとＣＨＦ3ガス、レンズ材料層３１としてＰ−ＳｉＮ膜、マスク層３２としてｋｒｆ系レジスト膜を用いてマイクロレンズ３を形成するにあたり、ＣＨＦ3ガスの添加量と、レンズ材料層３１とマスク層３２とのエッチングレートの関係を確認した。エッチング条件は、載置台４１温度：４０℃、圧力：２．６６Ｐａ、高周波電力：４００Ｗ、磁場：１２０Ｇとし、ＳＦ６ガスの流量を６０ｓｃｃｍとし、ＣＨＦ３ガスの流量を６０ｓｃｃｍ、７５ｓｃｃｍ、１００ｓｃｃｍと変えてエッチングレートを測定した。
【００５３】
この結果を図１１（ａ）に示す。図中縦軸がエッチングレート、横軸がＣＨＦ3ガス添加量を夫々示している。これによりレンズ材料層３１のエッチングレートはＣＨＦ３ガスの添加量に関わらずほぼ一定であるのに対し、マスク層３２のエッチングレートはＣＨＦ３ガスの添加量が多くなるに従い小さくなることが認められた。
【００５４】
この図１１（ａ）の結果をもとに、ＣＨＦ3ガス添加量と選択比との関係を求めたところ図１１（ｂ）に示す結果が得られた。ここで選択比は（レンズ材料層３１のエッチングレート）／（マスク層３２のエッチングレート）により算出し、図中縦軸は選択比、横軸はＣＨＦ３ガス添加量を夫々示す。この結果、前記ＣＨＦ３ガス添加量を変えることにより前記選択比が変化することが認められ、これによりＣＨＦ３ガス添加量の調整によって選択比が制御できることが理解される。
【００５５】
（実施例１−４）
エッチングガスとしてＳＦ6ガスとＣＨＦ3ガス、レンズ材料層３１としてＰ−ＳｉＮ膜、マスク層３２としてｋｒｆ系レジスト膜を用いてマイクロレンズ３を形成するにあたり、ＣＨＦ3ガスの添加量と、形成されるマイクロレンズ３のレンズ高さと、レンズ幅との関係を確認した。エッチング条件は、載置台４１温度：４０℃、圧力：２．６６Ｐａ、高周波電力：４００Ｗ、磁場：１２０Ｇとし、ＳＦ６ガスの流量を６０ｓｃｃｍとして、ＣＨＦ３ガスの添加量を６０ｓｃｃｍ、７５ｓｃｃｍと変えてマイクロレンズ３を形成し、このマイクロレンズ３についてレンズ高さとレンズ幅とを測定した。
【００５６】
この結果を図１２（ａ）に示す。図中左縦軸がレンズ高さ、右縦軸がレンズ幅、横軸がＣＨＦ３ガス添加量である。これによりＣＨＦ３ガス添加量を変えることにより、マイクロレンズ３のレンズ高さやレンズ幅が変化することが認められ、この結果ＣＨＦ３ガス添加量の調整によって、レンズ高さやレンズ幅が制御できることが理解される。
【００５７】
この図１２（ａ）の結果をもとに、レンズ幅／レンズ高さを算出し、この値とＣＨＦ３ガス添加量との関係を求めたところ図１２（ｂ）に示す結果が得られた。図中縦軸はレンズ幅／レンズ高さ、横軸はＣＨＦ３ガス添加量を夫々示し、図中左端には、マスク層３２のレンズ形状のデータを記載している。この結果、ＣＨＦ３ガス添加量を変えることにより前記レンズ幅／レンズ高さが変化することが認められ、ＳＦ６ガスの流量が６０ｓｃｃｍ、ＣＨＦ３ガスの流量が６０ｓｃｃｍの条件のときが、最もマスク層３２のレンズ形状の前記レンズ幅／レンズ高さに近いマイクロレンズ３を形成できることが確認された。
【００５８】
（実施例１−５）
エッチングガスとしてＳＦ6ガスとＣＨＦ3ガス、レンズ材料層３１としてＰ−ＳｉＮ膜、マスク層３２としてｋｒｆ系レジスト膜を用いてマイクロレンズ３を形成するにあたり、圧力とエッチングレートとの関係を確認する実験を行った。エッチング条件は、ＳＦ６ガス：６０ｓｃｃｍ、ＣＨＦ３ガス：６０ｓｃｃｍ、載置台４１温度：４０℃、高周波電力：４００Ｗ、磁場：１２０Ｇとし、圧力を２．６７Ｐａ、５．３３Ｐａ、１３．３３Ｐａと変えて、このときのレンズ材料層３１とマスク層３２のエッチングレートを夫々測定した。
【００５９】
この結果を図１３（ａ）に示すが、図中縦軸がエッチングレート、横軸が圧力である。これにより圧力を大きくすることにより、レンズ材料層３１ではエッチングレートが僅かに大きくなり、一方マスク層３２ではエッチングレートが小さくなって、５．３３Ｐａ以上の圧力では急激に小さくなることが認められ、これにより、圧力の調整によってエッチングレートが制御できることが理解される。
【００６０】
この図１３（ａ）の結果をもとに選択比を算出し、この値と圧力との関係を求めたところ図１３（ｂ）に示す結果が得られた。図中縦軸は選択比、横軸は圧力を夫々示している。この結果、圧力を変えることにより選択比が変化し、圧力を大きくするにつれて選択比が大きくなることが認められ、この圧力の調整により、レンズ形状が制御できることが理解される。
【００６１】
（実施例１−６）
エッチングガスとしてＳＦ6ガスとＣＨＦ3ガス、レンズ材料層３１としてＰ−ＳｉＮ膜、マスク層３２としてｋｒｆ系レジスト膜を用い、ＣＨＦ３ガス添加量や圧力を変えて形成したマイクロレンズ３の一例について、そのレンズ形状を図１４に示す。図に示すレンズ形状は、前記マイクロレンズ３について走査型電子顕微鏡を用いて×３０．０ｋ倍の倍率で撮影したものをトレースしたものである。
【００６２】
図１４（ａ）は、マスク層３２のレンズ形状（レンズ高さ：８４０ｎｍ、レンズ幅：３０７５ｎｍ）を示している。
【００６３】
図１４（ｂ）は、ＳＦ６ガス：６０ｓｃｃｍ、ＣＨＦ３ガス：６０ｓｃｃｍ、圧力：２．６７Ｐａの条件で形成されたマイクロレンズ３のレンズ形状（レンズ高さ：８２２ｎｍ、レンズ幅：２８９３ｎｍ）を示している。
【００６４】
図１４（ｃ）は、ＳＦ６ガス：６０ｓｃｃｍ、ＣＨＦ３ガス：７５ｓｃｃｍ、圧力：２．６７Ｐａの条件で形成されたマイクロレンズ３のレンズ形状（レンズ高さ：８７３ｎｍ、レンズ幅：２９２４ｎｍ）を示している。
【００６５】
図１４（ｄ）は、ＳＦ６ガス：６０ｓｃｃｍ、ＣＨＦ３ガス：６０ｓｃｃｍ、圧力：５．３３Ｐａの条件で形成されたマイクロレンズ３のレンズ形状（レンズ高さ：８６０ｎｍ、レンズ幅：２８５４ｎｍ）を示している。
【００６６】
これらの結果により、ＣＨＦ３ガス添加量や圧力を変えることにより、レンズ高さやレンズ幅が調整できることが理解される。なお本実施例では、ＳＦ６ガス流量を６０ｓｃｃｍとして固定し、ＣＨＦ３ガス添加量で実施例を示したが、総流量を固定し、ＳＦ６ガスとＣＨＦ３ガスの流量比を変化させた場合も同様の制御が可能である。またレンズ材料層３１としてＬＰ−ＳｉＮ膜を用い、マスク層３２としてｋｒｆ系レジスト膜やｉ線系レジスト膜を用いて同様の実験を行ったところ、上述と同様の効果が得られた。さらにＣＨＦ３ガスの代わりにＣＯガスを用い、ＳＦ６ガスとＣＯガスとの組み合わせて同様の実験を行ったところ、上述の同様の効果が得られ、ＳＦ６ガスとＣＯガスとの組み合わせが有効であることが認められた。
【００６７】
（実施例２−１）
エッチングガスとしてＣｘＦｙガスとＣＯガス、レンズ材料層３１としてｉ線フェノール系よりなる樹脂系有機膜、マスク層３２としてｉ線フェノール系よりなるレジスト膜を用い、ガス流量比を変えて形成したマイクロレンズ３の一例の形状を図１５に示す。また比較例２−１として、ＣＦ4ガス単独で用いた場合と、ＣＦ4ガスとＯ2ガスとを組み合わせた場合に形成されるレンズ形状を図１６に示す。これらの図に示すレンズ形状は、前記マイクロレンズ３について走査型電子顕微鏡を用いて×３０．０ｋ倍の倍率で撮影したものレンズ形状と、隣接するレンズ間の領域をトレースしたものである。
【００６８】
図１５（ａ）は、マスク層３２のレンズ形状（レンズ幅：２５９２ｎｍ、レンズ間距離：３３２ｎｍ）を示している。
【００６９】
図１５（ｂ）は、ＣＦ4ガス：６０ｓｃｃｍ、ＣＯガス：６０ｓｃｃｍの条件で形成されたマイクロレンズ３のレンズ形状（レンズ幅：２６７５ｎｍ、レンズ間距離：１９８ｎｍ）を示している。
【００７０】
図１５（ｃ）は、ＣＦ4ガス：３０ｓｃｃｍ、ＣＯガス：９０ｓｃｃｍの条件で形成されたマイクロレンズ３のレンズ形状（レンズ幅：２６１１ｎｍ、レンズ間距離：２７３ｎｍ）を示している。
【００７１】
図１６（ａ）は、ＣＦ4ガス（６０ｓｃｃｍ）を用いて形成されたマイクロレンズ３のレンズ形状（レンズ幅：２５９２ｎｍ、レンズ間距離：３２７ｎｍ）である。
【００７２】
図１６（ｂ）は、ＣＦ4ガス：３０ｓｃｃｍ、Ｏ2ガス：８ｓｃｃｍの条件で形成されたマイクロレンズ３のレンズ形状（レンズ幅：２５４４ｎｍ、レンズ間距離：３４１ｎｍ）を示している。
【００７３】
この結果により、ＣｘＦｙガスとＣＯガスとの組み合わせによって、ＣＦ4ガス単独の場合や、ＣＦ4ガスとＯ2ガスとの組み合わせよりもレンズ幅が大きく、レンズ間距離が小さいマイクロレンズ３を形成できることが確認された。またＣｘＦｙガスとＣＯガスとの流量比を変えることにより、レンズ幅やレンズ間距離が調整でき、ＣｘＦｙガスとＣＯガスとの組み合わせにより、マスク層３２のレンズ形状よりもレンズ径を大きく、レンズ間距離を小さくできることが理解される。
【００７４】
またＣＦ4ガスとＣＯガスとの流量比を種々の値に設定してマイクロレンズ３を形成したところ、レンズ曲率をマスク層３２のレンズ形状とほぼ同じ曲率を保ちながら、レンズ幅が大きく、レンズ間距離が小さいマイクロレンズ３を形成するためには、前記ＣＦ4ガスとＣＯガスとの流量比を１０：１〜１：１０に設定することが望ましいことが認められた。なお図１６（ｂ）のＣＦ4ガス＋Ｏ2ガスのプロセスでは、最も面内均一性が良好であって、レンズ間距離の狭い流量比を選択している。
【００７５】
（実施例２−２）
エッチングガスとしてＣｘＦｙガスとＣＯガス、レンズ材料層３１としてｉ線フェノール系よりなる樹脂系有機膜、マスク層３２としてｉ線フェノール系レジスト膜を用い、ガス流量比を変えたときのエッチングレートの面内均一性について測定した。ここでＣｘＦｙガスとしてＣＦ4ガスを用い、ＣＦ4ガスとＣＯガスの流量比を変えて、エッチングレートを測定した。図中◆はＣＦ４ガス流量＝６０ｓｃｃｍ、ＣＯガス流量＝０ｓｃｃｍの場合、■はＣＦ４ガス流量＝６０ｓｃｃｍ、ＣＯガス流量＝６０ｓｃｃｍの場合、▲はＣＦ４ガス流量＝３０ｓｃｃｍ、ＣＯガス流量＝９０ｓｃｃｍの場合の夫々のデータｗである。この際、エッチング条件は、載置台４１温度：４０℃、圧力：２．６６Ｐａ、高周波電力：６００Ｗ、磁場：１２０Ｇとした。
【００７６】
この結果を図１７に示すが、図中縦軸はエッチングレート、横軸はウエハ上の位置である。この結果によりガス流量比が変わると、エッチングレートが異なるものの、面内均一性はいずれ場合も良好であることが認められた。
【００７７】
以上において、またレンズ材料層３１としてｉ線フェノール系膜を用い、マスク層３２としてｋｒｆ系レジスト膜を用いて同様の実験を行ったところ、上述と同様の効果が得られた。さらにＣＦ4ガスの代わりにＣ2Ｆ6ガスやＣ3Ｆ8ガスを用いて同様の実験を行ったところ、上述と同様の効果が得られ、さらにＣＦ4ガスを用いる場合に比べて堆積種の量が多くなるので、レンズ径の大きなマイクロレンズを形成できることが認められた。
【００７８】
（実施例３−１）
エッチングガスとして炭素とフッ素とを含むガス、レンズ材料層３１としてｉ線フェノール系よりなる樹脂系の有機膜、マスク層３２としてｉ線フェノール系よりなるレジスト膜を用い、ガス種類とエッチングレートとの関係について測定した。エッチング条件は、載置台４１温度：４０℃、圧力：２．６６Ｐａ、高周波電力：６００Ｗ、磁場：１２０Ｇとし、ガス種類はＣＦ4ガス、Ｃ2Ｆ6ガス、Ｃ3Ｆ8ガスとし、ＣＦ４ガス、Ｃ２Ｆ６ガス、Ｃ３Ｆ８ガスのガス流量は夫々６０ｓｃｃｍとした。
【００７９】
この結果を図１８に示すが、図中縦軸はエッチングレート、横軸はガス種類を夫々示している。ガスの種類によって（ＣＦラジカル比によって）エッチングレートが異なり、炭素数が小さい程、エッチングレートが大きくなることが理解される。
【００８０】
（実施例３−２）
エッチングガスとしてＣｘ1Ｆｙ1ガスとＣｘ2Ｆｙ2ガス、レンズ材料層３１としてｉ線系フェノールよりなる樹脂系有機膜、マスク層３２としてｉ線フェノール系レジスト膜を用い、ガス流量比を変えて形成したマイクロレンズ３の一例についてレンズ形状を図１９に示す。エッチング条件は、載置台４１温度：４０℃、圧力：２．６６Ｐａ、高周波電力：６００Ｗ、磁場：１２０Ｇとした。これらの図に示すレンズ形状は、前記マイクロレンズ３について走査型電子顕微鏡を用いて×３０．０ｋ倍の倍率で撮影したものレンズ形状と、隣接するレンズ間の領域をトレースしたものである。
【００８１】
図１９（ａ）は、Ｃ3Ｆ8ガス：３５ｓｃｃｍ、Ｃ4Ｆ8ガス：１０ｓｃｃｍの条件で形成されたマイクロレンズ３のレンズ形状（レンズ高さ：６５６ｎｍ、レンズ幅：２７００ｎｍ、レンズ間距離：２０６ｎｍ）を示している。
【００８２】
図１９（ｂ）は、Ｃ3Ｆ8ガス：４０ｓｃｃｍ、Ｃ4Ｆ8ガス：５ｓｃｃｍの条件で形成されたマイクロレンズ３のレンズ形状（レンズ高さ：６５６ｎｍ、レンズ幅：２６５６ｎｍ、レンズ間距離：２５２ｎｍ）を示している。
【００８３】
図１９（ｃ）は比較例３−１であり、ＣＦ4ガス（６０ｓｃｃｍ）を単独で用いて形成されたマイクロレンズ３のレンズ形状（レンズ高さ：６４３ｎｍ、レンズ幅：２６０４ｎｍ、レンズ間距離：２９１ｎｍ）を示している。
【００８４】
この結果、Ｃ3Ｆ8ガスとＣ4Ｆ8ガスとの組み合わせにより、ＣＦ4ガスを単独で用いる場合に比べて、レンズ曲率をマスク層３２のレンズ形状とほぼ同じ曲率を保ちながら、レンズ幅が大きく、レンズ間距離が小さいマイクロレンズ３を形成できることが認められ、このプロセスの有効性が理解される。またＣ3Ｆ8ガスとＣ4Ｆ8ガスとの流量比を変えることにより、得られるマイクロレンズ３のレンズ形状（レンズ高さ、レンズ幅）を調節できることが認められた。またＣ3Ｆ8ガスとＣ4Ｆ8ガスとの流量比を種々の値に設定してマイクロレンズ３を形成したところ、レンズ曲率をマスク層３２のレンズ形状とほぼ同じ曲率を保ちながら、レンズ幅が大きく、レンズ間距離が小さいマイクロレンズ３を形成するためには、前記Ｃ3Ｆ8ガスとＣ4Ｆ8ガスとの流量比を１０：１〜１：１に設定することが望ましいことが認められた。
【００８５】
（実施例３−３）
エッチングガスとしてＣｘ1Ｆｙ1ガスとＣｘ2Ｆｙ2ガス、レンズ材料層３１としてｉ線フェノール系よりなる樹脂系の有機膜、マスク層３２としてｉ線フェノール系レジスト膜を用い、ガスの種類や流量比を変えたときの、エッチングレートの変化を確認する実験を行った。エッチング条件は、載置台４１温度：４０℃、圧力：２．６６Ｐａ、高周波電力：６００Ｗ、磁場：１２０Ｇとした。
【００８６】
これらの結果を図２０及び図２１に示す。ここで図２０（ａ）は、Ｃ2Ｆ6ガス流量：４０ｓｃｃｍ、Ｃ4Ｆ8ガス流量：５ｓｃｃｍ、図２０（ｂ）は、Ｃ3Ｆ8ガス流量：３０ｓｃｃｍ、Ｃ4Ｆ8ガス流量：１０ｓｃｃｍ、図２１（ａ）は、Ｃ3Ｆ8ガス流量：４０ｓｃｃｍ、Ｃ4Ｆ8ガス流量：５ｓｃｃｍ、図２１（ｂ）は、Ｃ3Ｆ8ガス流量：１５ｓｃｃｍ、Ｃ4Ｆ8ガス流量：３０ｓｃｃｍの、夫々の条件でエッチングしたときの結果であり、夫々縦軸はエッチングレート、横軸はウエハ上の位置を夫々示している。これらの結果より、Ｃｘ1Ｆｙ1ガスとＣｘ2Ｆｙ2ガスとのいずれの組み合わせも、面内均一性が良好であることが認められた。
【００８７】
（実施例３−４）
上述のプラズマエッチング装置にて、ＣｘＦｙガスを用いてＵＶセンサ付きのウエハのエッチング処理を１０秒間を行い、このときに発生した紫外線量を図２３に示す装置により測定した。ここでＣｘＦｙガスとしては、ＣＦ4ガス、Ｃ2Ｆ6ガス、Ｃ3Ｆ8ガス、Ｃ4Ｆ8ガスを用い、エッチング条件は、載置台４１温度：４０℃、圧力：５．３２Ｐａ、高周波電力：６００Ｗ、磁場：１２０Ｇとした。
【００８８】
これらの結果を図２２に示すが、図中縦軸はＵＶセンサのΔＶ（ＵＶ値Ｖ）、横軸はガスの種類を示し、縦軸の値が大きいほどＵＶセンサ反応が大きく、紫外線量が多いことを示している。なおここで用いたＵＶセンサは、図２３に示すように、ＥＥＰＲＯＭのＶｔがＵＶの照射に比例して変化することを利用して紫外線量を測定するものである。この結果、ガス種によって紫外線の発生量が異なり、Ｃ3Ｆ8ガスとＣ4Ｆ8ガスとは紫外線発生量が少ないことが認められた。これによりＣｘ1Ｆｙ1ガスとＣｘ2Ｆｙ2ガスとを組み合わせると、紫外線の低減効果も期待でき、紫外線の発生が原因となる画像の悪化が抑えられ、有効であると予測される。
【００８９】
以上において、またレンズ材料層３１としてｉ線フェノール系膜を用い、マスク層３２としてｋｒｆ系レジスト膜を用いて同様の実験を行ったところ、上述と同様の効果が得られた。さらにＣｘ１Ｆｙ１ガスとしてＣＦ4ガス、Ｃ2Ｆ6ガス、Ｃ3Ｆ8ガスから選ばれる１種、Ｃｘ2Ｆｙ2ガスとしてＣ4Ｆ6ガス、Ｃ4Ｆ8ガス、Ｃ5Ｆ8ガスから選ばれる１種を用い、種種の組み合わせで同様の実験を行ったところ、上述と同様の効果が得られ、Ｃｘ1Ｆｙ1ガスとＣｘ2Ｆｙ2ガスとの組み合わせが有効であることが認められた。
【００９０】
以上において、上述のプラズマエッチング装置では、全てのプロセスにおいて、Ｈｅガス、Ａｒガス、Ｎｅガス、Ｋｒガス、Ｘｅガス等の希ガスを導入してプロセスを行ってもよい。また本発明のエッチング処理は上述のプラズマエッチング装置のみならず、例えばマイクロ波によるプラズマ発生方式やＥＣＲなど他の方式によってプラズマを発生させる装置においても実施できる。さらに本発明方法は、最表面マイクロレンズのみならず、層内レンズの形成にも有効であり、本発明のマイクロレンズが形成される被処理体として、半導体ウエハの他にＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）用のガラス基板等を用いるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】本発明のマイクロレンズを備えたＣＣＤ固体撮像素子の一例を示す断面図である。
【図２】前記マイクロレンズの形成方法を示す工程図である。
【図３】前記マイクロレンズのレンズ材料層とマスク層とのエッチング工程を実施するためのマグネトロンＲＩＥプラズマエッチング装置の一例を示す断面図である。
【図４】前記エッチング工程におけるＣ等の堆積作用を説明するための断面図である。
【図５】前記エッチング工程の作用を説明するための断面図である。
【図６】マイクロレンズの形成方法の他の例を示す工程図である。
【図７】マイクロレンズの形成方法の他の例を示す工程図である。
【図８】実施例１−１の結果を示すエッチングレートの特性図である。
【図９】比較例１−１の結果を示すエッチングレートの特性図である。
【図１０】実施例１−２の結果を示すエッチングレートの特性図である。
【図１１】実施例１−３の結果を示すエッチングレートとガス流量比との関係を示す特性図である。
【図１２】実施例１−４の結果を示すレンズ高さとガス流量比との関係を示す特性図と、（レンズ幅／レンズ高さ）とガス流量比との関係を示す特性図である。
【図１３】実施例１−５の結果を示すエッチングレートと圧力との関係を示す特性図と、選択比と圧力との関係を示す特性図である。
【図１４】実施例１−６の結果を示すレンズ形状を示す断面図である。
【図１５】実施例２−１の結果を示すレンズ形状とレンズ間距離とを示す断面図である。
【図１６】比較例２−１の結果を示すレンズ形状とレンズ間距離とを示す断面図である。
【図１７】実施例２−２の結果を示すエッチングレートの特性図である。
【図１８】実施例３−１の結果を示すエッチングレートとガス種類との関係を示す特性図である。
【図１９】実施例３−２の結果を示すレンズ形状とレンズ間距離とを示す断面図である。
【図２０】実施例３−３の結果を示すエッチングレートの特性図である。
【図２１】実施例３−３の結果を示すエッチングレートの特性図である。
【図２２】実施例３−３の結果を示す紫外線量とガス種類との関係を示す特性図である。
【図２３】実施例３−３で用いたＵＶセンサを示す説明図である。
【図２４】従来のマイクロレンズの形成方法を示す断面図である。
【符号の説明】
【００９２】
２１  感光部
２２  導電膜
２３  遮光膜
２４  平坦化膜
２５  カラーフィルタ層
３    マイクロレンズ
３１  レンズ材料層
３２  マスク層
４    処理チャンバ
４１  載置台
４２  静電チャック
５    ガス供給室
５２Ａ  ＳＦ６ガス源
５２Ｂ  ＣＨＦ３ガス源
５４  真空排気手段
６１  ダイポールリング磁石
６３  高周波電源部
【図１】
2005101232.tif 000003
【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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【手続補正書】
【提出日】平成15年9月26日(2003.9.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１０】
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