KR20090014134A - 마이크로 렌즈의 형성 방법 및 반도체 장치 - Google Patents
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Abstract
렌즈 형상을 제어하는 것에 의해, 표면적이 크고, 인접하는 마이크로 렌즈끼리의 간격이 좁은 마이크로 렌즈를 형성한다.
SiN 막으로 이루어지는 렌즈 재료층(31)과, 유기막으로 이루어지는 중간층(32)과, 레지스트막으로 이루어지는 마스크층(32)을 아래로부터 이 순서로 구비한 웨이퍼(W)에 대하여, 우선 CF4 가스와 C4F8 가스를 포함하는 제 1 처리 가스를 이용하여 에칭 처리를 실행하는 것에 의해, 상기 중간층(32)에 마스크층(33)의 렌즈 형상을 전사하여, 렌즈 형상이 마스크층(33)보다도 큰 중간층(32)을 형성한다. 이어서 SF6 가스와 CHF3 가스를 포함하는 제 2 처리 가스를 이용하여 에칭 처리를 실행하는 것에 의해, 상기 렌즈 재료층(31)에 중간층(32)의 렌즈 형상을 전사하여, 간격(D1)이 초기 간격(d1)보다도 좁은 마이크로 렌즈(3)를 형성한다.
Description
본 발명은, 예컨대 CCD 고체 촬상 소자나 액정 표시 소자 등의 온 칩 렌즈 등으로서 이용되는 마이크로 렌즈를 형성하는 기술에 관한 것이다.
CCD 고체 촬상 소자나 MOS형 고체 촬상 소자에 있어서는, 화소로의 입사 광량을 많게 하여 감도를 향상시키기 위해서, 마이크로 렌즈를 형성하여 감광부로의 집광도를 높이도록 하고 있고, 각 화소에 대응하는 마이크로 렌즈는 예컨대 매트릭스 형상으로 배열된다. 그리고 CCD나 CMOS 센서의 감도를 높이기 위해서는 마이크로 렌즈의 면적을 크게하여 집광점에 있어서의 광량을 많게 하는 것이 요구된다. 따라서 서로 인접하는 마이크로 렌즈끼리의 간격을 좁게 할 필요가 있고, 구체적으로는 도 16에 도시하는 바와 같이 세로 혹은 가로로 나열되는 마이크로 렌즈(100)끼리의 이간 간격(D1)과 서로 대각 위치에 있는 마이크로 렌즈(100)의 이간 거리(D2)를 좁게 할 또는 없앨 필요가 있다.
이러한 마이크로 렌즈(100)는, 재료에 따라서 투과성에 우수한 파장 영역이 나 집광할 수 있는 영역이 다르고, 렌즈 재료로서는 그 용도에 따라서 유기 재료 외에 실리콘 질화막이나 실리콘 산화막 등의 무기 재료를 자유롭게 선택할 수 있는 것이 바람직하다. 그런데, 마이크로 렌즈(100)를 형성하기 위해서는, 예컨대 도 17(a)에 도시하는 바와 같이 감광부나 도전막이 형성된 하층 부분(101)과, 렌즈 재료층(102)과, 레지스트막으로 이루어지는 마스크층(103)이 하측으로부터 이 순서로 적층된 반도체 웨이퍼(W)(이하「웨이퍼」라고 한다)가 이용된다. 그리고 마스크층(103)을 동 도면에 도시한 바와 같이 렌즈 형상으로 형성하고 마스크층(103)과 렌즈 재료층(102)을 처리 가스의 플라즈마에 의해서 에칭하는 것에 의해 도 17(b)에 도시하는 바와 같이 마스크층(103)의 렌즈 형상을 렌즈 재료층(102)에 전사하여 마이크로 렌즈(100)를 형성한다.
여기서 상기 마스크층(103)은 포토리소그래피 공정에 의해서 패터닝되어, 렌즈 형상으로 형성되지만, 노광 공정 후의 열처리에 의해서 연화를 일으킨다. 이 때문에 렌즈끼리가 근접하여 마련되어 있으면, 상기 연화에 의해서, 그 표면 장력에 의해 렌즈끼리가 접촉하여 렌즈 형상이 흐트러져 버린다. 그 때문에 마스크층(103)에서는 렌즈끼리가 접촉하지 않도록 렌즈끼리는 d1로서 예컨대 0.2∼0.5 μm 정도의 간격으로 배치되어 있고, 그 때문에 서로 대각 위치에 있는 렌즈끼리는 d2로서 예컨대 1 μm 정도의 간격으로 되어있다. 따라서, 렌즈 재료층(102)에 전사된 마이크로 렌즈(100)끼리에도 이 D1 및 D2에 대응한 간격이 형성된다.
그러나 렌즈 재료층(102)이 무기 재료로 구성되어 있는 경우, 렌즈 재료층(102)에 전사된 마이크로 렌즈(100)끼리의 간격(D1 및 D2)은, 도 17에 간격(D1) 을 대표하여 도시하는 바와 같이, 마스크층에 형성된 간격(d1 및 d2)(이하 초기 간격(d1 및 d2)이라고 함)보다도 커져 버린다는 문제가 있다.
여기서 예컨대 실리콘 질화막을 렌즈 재료해서 이용한 마이크로 렌즈의 형성 방법에 있어서, 마이크로 렌즈끼리 간의 거리를 좁히는 수법으로서, 특허문헌1의 기술이 보고되어 있다.
(특허문헌1) 일본국 특허 공개 2005-101232 호 공보
이 기술은, 처리 가스로서 SF6 가스와 CHF3 가스를 이용함과 함께 이들 가스의 유량비를 조절하여 마스크층과 Si3N4막으로 이루어지는 렌즈 재료층의 두층을 에칭하는 것에 의해, 마스크층에 형성된 렌즈의 측벽에 퇴적물을 퇴적시켜 렌즈끼리의 거리를 좁혀서, 이것을 전사하는 것에 의해 마이크로 렌즈끼리의 간격을 좁히는 것을 특징으로 한다.
그러나 이들 본 발명자의 검증에 따르면, 이 문헌의 수법에 의해서도 간격(D1 및 D2)을 충분히 좁힐 수 없다는 것이 인정되어 본 발명의 과제의 해결을 도모하기에는 불충분하다고 말할 수 있다. 그리고 이것은, 무기 재료인 마이크로 렌즈를 이용한 고체 촬상 소자에 있어서의 감도의 향상을 저지하는 요인의 하나로 되어 있어, 이 때문에 마이크로 렌즈의 재료로서 용도에 따라 유기 재료나 무기 재료를 자유롭게 선택한다는 재료 선택성의 자유도를 충분히 확보할 수 없었다.
본 발명은 이러한 사정을 바탕으로 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은 렌즈 형상을 제어할 수 있어 이에 의해, 표면적이 크고 인접하는 마이크로 렌즈끼리의 간격을 좁힐 수 있는 마이크로 렌즈의 형성 방법 및 이러한 마이크로 렌즈를 구비한 반도체 장치에 관한 기술을 제공하는 것에 있다.
과제를 해결하기 위한 수단은
이 때문에, 본 발명의 마이크로 렌즈의 형성 방법은,
기판 상에 무기 재료로 이루어지는 렌즈 재료층을 형성하는 공정과,
이어서 이 렌즈 재료층 상에, 유기 재료로 이루어지는 중간층을 형성하는 공정과,
이어서 이 중간층 상에, 유기 재료로 이루어지는 마스크층을 형성하는 공정과,
이어서 상기 마스크층에 렌즈 형상을 형성하는 공정과,
이어서 상기 마스크층과 중간층에 대하여 에칭 처리를 실행하는 것에 의해, 상기 중간층에 마스크층의 렌즈 형상을 전사하는 공정과,
이어서 SF6 가스와 CHF3 가스를 포함하는 처리 가스를 이용하여, 상기 중간 층과 렌즈 재료층에 대하여 에칭 처리를 실행하는 것에 의해, 상기 렌즈 재료층에 중간층의 렌즈 형상을 전사하여, 렌즈를 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다. 상기 렌즈 재료층은 실리콘 질화막, 실리콘 산화막 및 실리콘 질화 산화막으로부터 선택된 어느 하나의 막으로 형성되고, 상기 마스크층과 중간층을 에칭하는 공정에서는, 탄소와 불소를 포함하는 가스가 처리 가스로서 이용된다. 또한 상기 마스크층은 레지스트막으로 형성해도 좋고, 중간층과 동일한 종류인 유기 재료로 이루어지는 막으로 형성해도 좋다.
또한 상기 렌즈 재료층이 실리콘 질화막일 때에는 상기 중간층과 렌즈 재료층을 에칭하는 공정은 상기 렌즈 재료층의 에칭 속도를 중간층의 에칭 속도로 나누어 얻어지는 에칭 선택비가 1.0 이상 1.6 이하가 되는 에칭 조건으로 실행되는 것이 바람직하고, 또한 상기 에칭 선택비가 1.4 이상 1.6 이하가 되는 에칭 조건으로 실행되는 것이 바람직하다. 또한 상기 렌즈 재료층이 실리콘 산화막일 때에는, 상기 중간층과 렌즈 재료층을 에칭하는 공정은 상기 렌즈 재료층의 에칭 속도를 중간층의 에칭 속도로 나누어 얻어지는 에칭 선택비가 1.7 이상이 되는 에칭 조건으로 실행되는 것이 바람직하고, 또한 상기 에칭 선택비가 1.8 이상이 되는 에칭 조건으로 실행되는 것이 바람직하다. 여기서 상기 에칭 선택비는, 예컨대 SF6 가스와 CHF3 가스의 유량비를 조정하는 것에 의해 제어된다.
상기 마이크로 렌즈는 고체 촬상 소자에 있어서, 행렬 형상으로 나열되는 복수의 감광부 각각에 대응하도록 마련된 집광용의 마이크로 렌즈로서 이용할 수 있 다. 또한 본 발명의 반도체 장치는 기술한 방법에 의해 성막된 마이크로 렌즈를 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 후술한 실시예에서 밝힌 바와 같이 렌즈 형상의 제어를 실행할 수 있고, 이에 의해 표면적이 큰 마이크로 렌즈를 형성할 수 있어, 인접하는 마이크로 렌즈끼리의 간격을 좁힐 수 있다.
우선 본 발명의 반도체 장치의 일례에 대하여, 마이크로 렌즈를 구비한 CCD 고체 촬상 소자를 예로 들어 설명한다. 도 1은 상기 CCD 고체 촬상 소자 구성의 일례이고, 도면 중 2는 표면부에 행렬 형상으로 나열되는 감광부(21)와 수직 레지스터(22)를 구비한 반도체 기판 예컨대 Si 기판이다. 상기 감광부(21)에 입사된 빛은 포토다이오드에 의해서 광전 변환되고, 수직 레지스터(22)에 의해서 도시하지 않는 출력부까지 전송된다. 이 Si 기판(2)의 상층측 감광부(21)이외의 영역에는 예컨대 폴리 실리콘으로 이루어져 전송 전극을 이루는 도전막(23)이 마련되어 있고, 이 도전막(23)의 상측 영역에는 예컨대 알루미늄으로 이루어지는 차광막(24)이 형성되어 있다.
이 차광막(24)은 감광부(21)로 빛을 입사시키면서 상기 도전막(23)으로의 빛의 입사를 억제하기 위한 것으로, 이 때문에 차광막(24)의 감광부(21)에 대응하는 영역에는 빛을 입사시키기 위한 개구부가 형성되어 있다. 이러한 차광막(24) 상에는 예컨대 폴리이미드계나 폴리스티렌계의 수지 등으로 이루어지는 평탄화막(25)이 형성되어 있다.
상기 평탄화막(25) 상에는 컬러 필터층(26)이 형성되고, 이 컬러 필터층(26)의 상층으로서 각각의 감광부(21)와 대응하는 영역에는, 무기 재료로 이루어지는 마이크로 렌즈(3)가 형성되어 있다. 이 마이크로 렌즈(3)는 감광부(21)로 빛을 집광시키기 위한 것으로, 보다 광범위한 빛을 모으기 위해서 평면적인 크기가 감광부(21)보다도 커지도록 형성되어 있다.
계속해서 상술한 마이크로 렌즈(3)의 형성 방법에 대하여 도 2 및 도 3에 근거하여 설명하며, 마이크로 렌즈(3)는 기술한 바와 같이 기판을 이루는 웨이퍼(W) 상에 행렬 형상으로 형성되고, X, Y 방향으로 인접하는 마이크로 렌즈(3)끼리간의 간격(D1), 경사 방향으로 인접하는 마이크로 렌즈(3)끼리간의 간격(D2)이 각각 형성되어 있다(도 16참조). 본 발명은, 렌즈 형상을 조정하는 것에 의해, 상기 간격(D1) 및 간격(D2)을, 마스크층(33)에 형성된 초기 간격(d1, d2)보다도 작게 하는 것을 목적으로 하지만, 간격(D1)을 좁히는 것에 의해, 간격(D2)에 대해서도 자동적으로 좁힐 수 있기 때문에, 이하에는 간격(D1)에 착안하여 설명하는 것으로 한다.
우선 Si 기판(2) 상에 감광부(21)와 수직 레지스터(22)를 형성한 후, 도전막(23)과 차광막(24)을 형성하고, 이어서 평탄화막(25)과 컬러 필터층(26)을 이 순서로 형성한다. 그리고 도 1에 도시하는 바와 같이 컬러 필터층(26)의 상층에 무기 재료 예컨대 실리콘 질화막으로 이루어지는 렌즈 재료층(31)을 예컨대 1 μm 정 도의 두께로 형성하고, 또한 렌즈 재료층(31)의 상층에 중간층(32)과 마스크층(33)을 이 순서로 형성한다. 상기 중간층(32)은 유기 재료로 이루어지는 막에 의해 예컨대 0.5∼1.5 μm 정도의 두께로 구성되고, 상기 마스크층(33)은 유기 재료로 이루어지는 막에 의해 예컨대 0.6 μm 정도의 두께로 구성되어 있다.
여기서 상기 실리콘 질화막(실리콘 나이트 라이드막)이란, 규소(Si)와 질소(N)를 포함하는 막이며, 주성분은 Si3N4막으로 짐작되지만 이하「SiN막」이라고 하여 설명한다. 이 SiN 막의 형성 방법의 일례를 들면, 원료 가스로서는 실리콘과 질소를 포함하는 가스, 예컨대 디클로로실란(SiCl2) 가스 및 암모니아(NH3) 가스가 이용되며, 이들 디클로로실란 가스 및 암모니아 가스를 플라즈마화하게 함으로써 플라즈마 중에 포함되는 실리콘 및 질소의 각 활성종을 컬러 필터층(26) 상에 퇴적시키는 것에 의해 형성된다.
또한 중간층(32)을 형성하는 상기 유기막은 유기 재료 예컨대 C, H, 및 O로 이루어지는 유기물의 막을 말하고, 예컨대 페놀계 레지스트막, 아크릴계 레지스트막, KrF 레지스트막, 시클로올레핀 무수말레산을 플랫폼으로 한 레지스트막(COMA 레지스트막) 등을 이용할 수 있다. 이 중간층(32)은 소정의 레지스트액을 스핀 코팅에 의해 도포하는 것에 의해 렌즈 재료층(31) 상에 형성된다.
또한 상기 마스크층(33)으로서는, KrF계 레지스트막이나 I선계 레지스트막, X선계 레지스트막 등의 페놀계, 아크릴계 레지스트막, 시클로올레핀 무수말레산을 플랫폼으로 한 레지스트막(COMA 레지스트막)을 이용할 수 있다. 이 마스크층(33) 은, 소정의 레지스트액을 스핀 코팅에 의해 도포하는 것에 의해 중간층(32) 상에 형성되고, 이 후 포토리소그래피 공정에 의해서 패터닝되고, 열처리가 실행되어, 도 1에 도시하는 바와 같은 소정의 렌즈 형상으로 가공된다.
이어서 도 2(a)에 도시하는 바와 같이 탄소와 불소를 포함하는 제 1 처리 가스 예컨대 CF4 가스와 C4F8 가스를 이용하여 마스크층(33)과 중간층(32)을 에칭하고, 이에 의해 마스크층(33)의 렌즈 형상을 중간층(32)에 전사한다. 여기서 이 에칭 처리에서는 CF4 가스와 C4F8 가스의 플라즈마화에 의해 이들 가스로부터 해리된 해리 생성물중의 F 래디컬이 에칭종으로서, CF 래디컬, (CF2)n 래디컬 등이 퇴적종으로서 각각 작용하고, F 래디컬에 의한 에칭과 CF 래디컬 등에 의한 퇴적이 동시에 실행되면서 에칭이 진행해 간다고 짐작된다. 이 때 상기 퇴적종은, 마스크층(33)의 렌즈 형상의 주연영역으로 퇴적해가기 때문에, 소정의 에칭 조건을 선택하면, 이 퇴적에 의해 마스크층(33)의 렌즈 형상은 렌즈폭이 커지고, 이 마스크층(33)이 전사되는 것에 의해 중간층(32)은 렌즈폭을 크게 할 수 있다.
그런데 에칭 초기에는 이유는 분명하지 않지만, 도 3(a)에 파선으로 도시한 바와 같이 상기 간격(D1)이 초기 간격(d1)보다도 커지는 것이 인정되고 있다. 그러나 중간층(32)은 C를 포함하는 유기 재료에 의해 형성되어 있고, 상기 에칭시에 중간층(32)으로부터 퇴적종에 포함되는 C가 발생한다. 따라서 이 발생한 C에 의해서는 상기 CF 래디컬 등의 퇴적이 저해되지 않고, 오히려 촉진되어 가기 때문에, 에칭이 진행됨에 따라 상기 커진 간격(D1)이 상기 퇴적물에 의해서 신속히 매립되 어 렌즈 형상의 확장 속도가 커진다고 생각된다.
이렇게 해서 상기 에칭과 퇴적이 동시에 실행됨으로써 마스크층(33)의 렌즈 형상 자체가 커지고, 또한 중간층(32)의 상기 간격(D1)에 퇴적물이 매립되는 것에 의해 도 3(b)에 도시하는 바와 같이 중간층(32)의 렌즈형상이 커져나가, 상기 간격(D1)이 좁혀진다. 그리고 최적의 에칭 조건을 선택하는 것에 의해, 중간층(32) 렌즈의 밑바닥끼리가 접촉하여 간격(D1)은 제로가 되고, 또한 간격(D2)에 대해서도 한없이 제로에 가까워진다.
이어서, 도 2(b)에 도시하는 바와 같이 SF6 가스와 CHF3 가스로 이루어지는 제 2 처리 가스를 이용하여 중간층(32)과 렌즈 재료층(31)을 에칭하고, 이에 의해 중간층(32)의 렌즈 형상을 렌즈 재료층(31)에 전사한다. 여기서 이 에칭 처리에서는 SF6 가스와 CHF3 가스를 플라즈마화 하는 것에 의해, 이들 가스로부터 해리된 해리 생성물중 F 래디컬이 에칭종으로서, C 래디컬, CF 래디컬, CF2 래디컬, CF3 래디컬 등이 퇴적종으로서 각각 작용하여 F 래디컬에 의한 에칭과, C 래디컬 등에 의한 퇴적이 동시에 실행되면서 에칭이 진행해 간다고 짐작된다.
여기서, 렌즈 재료층(31)을 구성하는 SiN 막에 대해서는, CF 래디컬(CF*), CF2 래디컬(CF2 *), CF3 래디컬(CF3 *) 등은, 다음의 반응에 따라서 작용하는 것이라고 생각된다. 이들 반응식 중, SiF4↑, N2↑은, 각각 SiF4 가스, N2 가스가 발생하는 것을 나타내고, C↓는 렌즈 재료층(31)에 C가 퇴적종으로서 작용하는 것을 나타내 고 있다.
Si3N4 + 12CF* → 3SiF4↑ + 2N2↑ + 12C↓
Si3N4 + 6CF2 * → 3SiF4↑ + 2N2↑ + 6C↓
Si3N4 + 4CF3 * → 3SiF4↑ + 2N2↑ + 4C↓
이 때, 상기 C 래디컬 등으로 이루어지는 퇴적종은 중간층(32)의 렌즈 형상의 주연 영역으로 퇴적해가기 때문에, 더욱 렌즈폭이 커지고, 이 중간층(32)이 전사되는 것에 의해 렌즈 재료층(31)의 렌즈폭이 커진다. 한편, 초기의 에칭시에, 렌즈 재료층의 간격(D1)이 초기 간격(d1)보다도 커지는 것도 기술한 것과 동일하다. 여기서 렌즈 재료층(31)의 에칭에서는 기술한 반응식에 도시하는 바와 같이 C 래디컬 등과의 반응에 의해 질소(N2) 가스를 발생하지만 이 N2 가스에 의해 C 래디컬 등의 퇴적이 저해되어 버릴 것이라고 생각된다. 이 때문에 유기막으로 이루어지는 중간층(32)의 에칭에 비교하여, 렌즈 재료층(31)의 간격(D1)으로의 상기 퇴적물에 의한 매립이 진행되기 어렵기 때문에 렌즈 형상의 확장 속도가 작아질 것이라고 짐작된다.
그러나 기술한 바와 같이 중간층(32)의 간격(D1)이 충분히 좁혀져 있고, 또한 상기 퇴적종은 중간층(32)의 렌즈 형상의 주연 영역으로 퇴적해 가는 경향이 있어서, 이 퇴적에 의해 중간층(32)의 렌즈 형상은 렌즈폭이 더욱 커짐으로써, 이것이 전사되는 것에 의해, 도 2(c), 도 3(c)에 도시하는 바와 같이 렌즈 재료층(31) 의 렌즈 형상은 상기 간격(D1)이 좁혀진 것이 된다. 이리하여 최적의 에칭 조건을 선택하는 것에 의해, 상기 간격(D1)은 제로가 되고, 또한 간격(D2)에 대해서도 한없이 제로에 근접한 마이크로 렌즈(3)가 형성된다.
여기서, 도 2 및 도 3에서는, 마이크로 렌즈(3)의 단면형상은 반원 형상으로 되어있지만, 막의 종류나 구성에 따라서 그 곡률을 바꾸어 그 평면 형상이 직사각형이 되도록 해도 좋다. 또한, 이러한 마이크로 렌즈(3)는, 예컨대 격자 형상 배열이나 허니컴 배열이 되도록 배열되어 있지만, 그 배열 간격은 X 방향과 Y 방향에 있어서, 동일해도 좋고, 다르더라도 좋다.
다음에 상기 마이크로 렌즈(3)를 형성하기 위한 플라즈마 처리 장치(10)에 대하여 도 4에 근거하여 설명한다. 도면 중 4는 기밀하게 구성되어 벽부가 예컨대 알루미늄에 의해 구성된 원통 형상의 처리실이며, 이 처리실(4)은 상부실(4A)과 상부실(4A)보다 큰 하부실(4B)을 구비하고 있고, 하부실(4B)은 접지되어 있다.
처리실(4)내에는, 기판인 웨이퍼(W)를 대략 수평으로 지지하기 위한 하부 전극을 겸용하는 탑재대(41)를 구비하고 있고, 이 탑재대(41)는 예컨대 알루미늄에 의해 구성되어 있다. 또한 탑재대(41)의 표면에는, 웨이퍼(W)를 정전 흡착력에 의해 흡착 유지하기 위한 정전척(42)이 마련되어 있다. 도면 중 42a는 정전척(42)의 전원부이다. 상기 정전척(42)의 표면에 탑재된 웨이퍼(W)의 주위에는 포커스링(43)이 배치되어 있고, 플라즈마 발생 시에 이 포커스링(43)을 거쳐서 플라즈마가 탑재대(41) 상의 웨이퍼(W)에 수렴하도록 구성되어 있다. 상기 탑재대(41)는 절연판(44)을 거쳐서 도체로 이루어지는 지지대(45)에 지지되고, 이 지지대(45)를 거쳐서, 예컨대 볼나사 기구(46)로 이루어지는 승강 기구에 의해, 탑재대(41) 표면이 하부실(4B)에 위치하는 탑재 위치와, 도 4에 도시하는 처리 위치의 사이에서 승강 자유롭게 구성되어 있다. 도면 중 47은 예컨대 스테인리스강(SUS)에 의해 구성된 벨로스이고, 지지대(45)는 이 벨로스(47)를 거쳐서 처리실(4)과 도통하고 있다.
상기 탑재대(41)의 내부에는, 냉매를 통류시키기 위한 냉매실(48)이 형성되어 있고, 이에 의해 탑재대(41) 표면온도는 예컨대 40℃ 정도로 제어되어, 이 탑재대(41)의 온도와 플라즈마로부터의 입열에 의해 웨이퍼(W)가 소정 온도 예컨대 60℃ 정도로 제어되게 되어 있다. 또한 탑재대(41)의 내부에는 가스유로(49)가 마련되어 있고, 정전척(42)과 웨이퍼(W) 이면의 사이에, 냉각 가스를 이루는 백사이드 가스를 공급하여 웨이퍼(W)의 온도를 조정하도록 구성되어 있다.
처리실(4)의 천장벽 부분의 상기 탑재대(41)와 대향하는 영역은, 상부 전극을 겸용하는 가스 공급실(5)로서 구성되어 있다. 이 가스 공급실(5)의 하면에는 다수의 가스 토출 구멍(5a)이 형성되어 있고, 또한 상면에는 가스 공급 수단을 행하는 가스 공급로(51)를 거쳐서 제 1 처리 가스원으로서, 예컨대 CF4 가스원(52A)과, C4F8 가스원(52B)이 접속됨과 함께, 제 2 처리 가스원으로서, 예컨대 SF6 가스원(52C)과 CHF3 가스원(52D)이 각각 접속되어 있다. 도면 중 MA, MB, MC, MD는 매스플로우 컨트롤러, VA, VB, VC, VD는 밸브이며, 이것들에 의해 유량 조정 수단(50)이 구성되어 있다. 이리하여 제 1 처리 가스 또는 제 2 처리 가스는 가스 공급실(5)을 거쳐서 가스 토출 구멍(5a)으로부터 탑재대(41)를 향해서, 해당 탑재 대(41)의 탑재면의 면내 전체에 거의 균일히 공급되게 되어 있다.
또한 처리실(4)의 상부실(4A)의 주위에는, 자장 형성 수단을 행하는 복수의 이방성 세그먼트 주상 자석을 구비한 다이폴 링 자석(61)이 배치되어 있고, 상부실(4A)내에 소정의 자장 예컨대 100 G를 가할 수 있게 되어 있다. 또한 상기 탑재대(41)에는 정합기(62)를 거쳐서 플라즈마 형성용의 고주파 공급 수단을 행하는 고주파 전원부(63)가 접속되어 있고, 이 고주파 전원부(63)로부터 소정의 주파수, 예컨대 13.56 MHz의 고주파 전력이 탑재대(41)에 공급되게 되어 있다. 이리하여 상기 가스 공급실(5)과 탑재대(41)는 한 쌍의 전극으로서 기능하고, 가스 공급실(5)과 탑재대(41)의 사이에 고주파를 발생시켜 상기 처리 가스를 플라즈마화할 수 있다. 이러한 처리실(4)내는, 진공배기 수단(54)에 의해 압력 조정 수단(54A), 배기로(53)를 거쳐서, 소정의 진공도까지 배기되게 되어 있다. 도면 중 55는 웨이퍼의 반출입구, 56은 상기 반출입구(55)를 개폐하기 위한 게이트 밸브이다.
또한, 이 플라즈마 처리 장치(10)에는, 제어 수단을 행하는 예컨대 컴퓨터로 이루어지는 제어부(57)가 마련되어 있고, 이 제어부(57)는 프로그램, 메모리, CPU로 이루어지는 데이터 처리부 등을 구비하고 있어, 상기 프로그램에는 제어부(57)로부터 유량 조정 수단(50)이나 압력 조정 수단(54A) 등의 플라즈마 처리 장치(10)의 각부에 제어 신호를 보내어 웨이퍼(W)에 대하여 플라즈마 처리를 실시하도록 명령이 내장되어 있다. 또한, 예컨대 상기 메모리는 처리 압력, 처리 시간, 가스 유량, 전력 값 등의 처리 파라미터의 값이 입력되는 영역을 구비하고 있고, CPU가 프로그램의 각 명령을 실행할 때 이들 처리 파라미터가 읽어 내어져 그 파라미터 값 에 따른 제어 신호가 이 플라즈마 처리 장치(10)의 각 부위로 보내지게 된다. 이 프로그램(처리 파라미터의 입력 조작이나 표시에 관한 프로그램도 포함한다)은, 컴퓨터 기억 매체 예컨대 플렉서블 디스크, 콤팩트디스크, MO(광 자기디스크) 등의 기억부(58)에 저장되어 제어부(57)에 인스톨된다.
계속해서 이러한 플라즈마 처리 장치(10)에서 실행되는 에칭 처리에 대하여 설명한다. 우선 게이트밸브(55)를 열어, 도시하지 않는 웨이퍼 반송부를 거쳐서, 그 표면에 도 1에 도시하는 구성을 구비한 웨이퍼(W)를 반출입구(55)로부터 처리실(4)내로 반입하여, 상기 탑재 위치에 있는 탑재대(41) 상에 전달한다. 그리고 탑재대(41)를 상기 처리 위치까지 상승시키고, 진공배기 수단(54)에 의해 압력 조정 수단(54A)을 거쳐서 처리실(4)내를 소정의 진공도 예컨대 5.3 Pa(40 mTorr)까지 배기한다. 이어서 가스 공급실(5)로부터 제 1 처리 가스인 CF4 가스와 C4F8 가스를 예컨대 각각 100 sccm, 30 sccm 유량으로 도입한다.
한편, 탑재대(41)에 고주파 전원부(63)로부터 소정의 주파수 예컨대 13.56 MHz의 고주파를, 예컨대 1400 W의 전력으로 공급한다. 이에 의해 상부 전극인 가스 공급실(5)과 하부 전극인 탑재대(41)의 사이에 고주파 전기장이 형성된다. 여기서 상부실(4A)내에서는, 다이폴 링(61)에 의해 수평 자기장이 형성되어 있기 때문에, 웨이퍼(W)가 존재하는 처리 공간에는 직교 전자기장이 형성되어 이에 의해 발생된 전자의 드리프트에 의해 마그네트론 방전이 생성된다. 그리고 이 마그네트론 방전에 의해 제 1 처리 가스가 플라즈마화되고, 이 플라즈마에 의해 웨이퍼(W) 상의 마스크층(33)과 중간층(32)이 기술한 바와 같이 에칭된다.
이어서 제 1 처리 가스의 도입을 정지하고, 진공배기 수단(54)에 의해 압력 조정 수단(54A)을 거쳐서 처리실(4)내를 소정의 진공도 예컨대 2.65 Pa(20 mTorr)까지 배기한다. 이어서 가스 공급실(5)로부터 제 2 처리 가스인 SF6 가스와 CHF3 가스를 각각 예컨대 30 sccm, 60 sccm 유량으로 도입한다.
한편, 탑재대(41)에 고주파 전원부(63)로부터 소정의 주파수 예컨대 13.56 MHz의 고주파를, 예컨대 400 W의 전력으로 공급한다. 이에 의해 기술한 바와 같이, 웨이퍼(W)가 존재하는 처리 공간에는 마그네트론 방전이 생성된다. 그리고 이 마그네트론 방전에 의해 제 2 처리 가스가 플라즈마화되고, 이 플라즈마에 의해 웨이퍼(W) 상의 중간층(32)과 렌즈 재료층(31)이 기술한 바와 같이 에칭된다. 이리하여 표면에 마이크로 렌즈(3)가 형성된 웨이퍼(W)는, 도시하지 않는 웨이퍼 반송부에 의해 반출입구(55)를 거쳐서 처리실(4)의 외부로 반출된다.
이상과 같이, 상술한 실시의 형태에서는, 마스크층(33)과 렌즈 재료층(31)의 사이에 중간층(32)을 마련하고, 우선 마스크층(33)을 이용하여 유기 재료로 이루어지는 중간층(32)을 소정의 조건으로 에칭하는 것에 의해, 이 중간층(32)의 렌즈 형상을 크게 하고 나서, 해당 중간층(32)을 마스크로서 이용하여 무기 재료로 이루어지는 렌즈 재료층(31)을 에칭하고 있다. 이 때문에 렌즈 재료층(31)에는, 마스크층(33)보다도 렌즈 형상이 큰 중간층(32)의 형상이 전사되게 되고, 이리하여 렌즈 형상이 마스크층(33)보다도 큰 마이크로 렌즈(3)를 형성할 수 있다. 이에 의해 마 이크로 렌즈(3)의 간격(D1)을 초기 간격(d1)보다도 좁게 할 수 있어, 에칭 조건을 선택하면, 간격(D1)이 제로이며, 간격(D2)이 한없이 제로에 근접한 마이크로 렌즈(3)를 형성할 수 있다.
여기서 가령, 중간층(32)을 마련하지 않고, 마스크층(33)과, SiN 막으로 이루어지는 렌즈 재료층(31)을 적층하여, SF6 가스와 CHF3 가스를 포함하는 처리 가스를 이용하여 마이크로 렌즈(3)를 형성하는 경우에 대하여 고찰하면, 기술한 바와 같이 SiN 막의 에칭에서는, N2 가스에 의해 C 래디컬 등의 퇴적이 저해되어, 유기막의 에칭에 비교해서 성막성이 작기 때문에, 에칭 초기에 확장된 렌즈 재료층(31)의 간격(D1)으로의 상기 퇴적물의 매립이 진행되기 어렵다.
이 때 에칭 처리를 장시간 실행하는 것에 의해, 성막성을 증가시키고, 상기 간격(D1)에의 상기 퇴적물의 매립을 진행시키는 것도 생각할 수 있지만, 상기 SiN 막은 막두께가 높은 면내 균일성을 확보하기 위해서는 1 μm 정도의 막두께가 한계이며, 그 이상 막두께를 크게 할 수 없다는 배경이 있어, 에칭 시간을 길게 잡을 수 없다. 이와 같이 한정된 막두께 내에서는 성막성을 증가시킬 수 없기 때문에, 마이크로 렌즈(3)의 간격(D1)을 마스크층(33)의 초기 간격(d1)보다도 좁히는 것은 곤란하다고 짐작된다.
여기서 이 렌즈 재료층(31)의 에칭으로는, 상기 중간층(32)에 대한 상기 렌즈 재료층(31)의 에칭 선택비((렌즈 재료층(31)의 에칭 속도)/(중간층(32)의 에칭 속도)) : 이하「에칭 선택비」라고 함)를 제어하는 것에 의해, 후술하는 실시예에 서도 분명하듯이 마이크로 렌즈(3)의 렌즈 형상을 제어할 수 있다.
이 때 이 에칭 선택비는, SF6 가스와 CHF3 가스의 유량비를 조정하는 것에 의해 제어할 수 있다. 즉 렌즈 재료층(31)의 에칭으로는, 기술한 바와 같이 SF6 가스와 CHF3 가스로부터 해리된 해리 생성물중의 F 래디컬이 에칭종으로서, C 래디컬 등이 퇴적종으로서 각각 작용하기 때문에, 이들 F 래디컬의 량과 C 래디컬 등의 량을 조정하는 것에 의해, 에칭성이나 퇴적성이 조정되어, 이에 의해 에칭 선택비의 제어를 실행할 수 있다.
그리고 후술의 실시예로부터, 상기 에칭 선택비가 작으면 에칭성에 대한 퇴적성이 작아지고, 상기 에칭 선택비가 크면 에칭성에 대한 퇴적성이 커져서, 렌즈 형상이 커지는 점, 또한 상기 에칭 선택비가 지나치게 커져버리면, 에칭성에 대한 퇴적성이 지나치게 커져버려 에칭 속도가 저하하고, 에칭스톱이 발생해 버리는 점, 또한 에칭 선택비가 웨이퍼면내의 에칭 속도의 균일성에 영향을 끼치는 점이 인정되고 있기 때문에, 이들을 근거로 에칭 선택비의 적정 범위를 구할 필요가 있다.
이 때문에, 생산 라인의 스루풋을 고려한 처리 시간내에, 마이크로 렌즈(3)의 렌즈 형상을 제어하고, 또한 렌즈 형상의 면내균일성을 높인 상태로 형성하기 위해서는, 상기 에칭 선택비가 1.0 이상 1.6 이하가 되는 에칭 조건으로 에칭 처리를 실행하는 것이 바람직하고, 특히 에칭 선택비가 1.4 이상 1.6 이하의 범위이면, 초기 간격(d1)과 동일한 정도이거나 그보다도 작은 간격(D1)을 구비한 마이크로 렌즈(3)를 형성할 수 있고, 또한 에칭 선택비를 한정하는 것에 의해, 간격(D1)이 제 로이며, 간격(D2)이 한없이 제로에 근접한 마이크로 렌즈를 형성할 수 있다.
또한 처리 용기(4)내에 공급하는 고주파 전력의 공급량이나, 처리 용기(4)내의 처리 압력의 제어에 의해서도, 후술하는 바와 같이 렌즈 형상을 제어할 수 있고, 간격(D1)의 크기를 조정할 수 있다. 그 이유는, 상기 고주파 전력의 공급량이나 처리 압력의 변화에 의해서 SF6 가스와 CHF3 가스에 공급되는 에너지량이 변화하고, 이에 의해 SF6 가스와 CHF3 가스로부터 해리된 해리 생성물중의 F 래디컬이나, C 래디컬 등의 발생량이 다르기 때문에, SF6 가스와 CHF3 가스의 유량비가 동일하더라도, 에칭에 기여하는 F 래디컬의 량이나, 퇴적에 기여하는 C 래디컬 등의 량이 변화하기 때문이라고 짐작된다. 따라서 렌즈 재료층(31)의 에칭 속도가 중간층(32)의 에칭 속도보다도 커지는 에칭 조건으로 에칭을 실행하는 것이 간격(D1)을 좁히기 위해서는 바람직하고, 에칭 선택비, 고주파 전력의 공급량이나 처리 압력 등의 에칭 처리의 파라미터를 조정하는 것에 의해, 렌즈 형상의 조정폭이 커져, 간격(D1)이나 간격(D2)이 제로에 가깝거나, 또는 제로의 마이크로 렌즈(3)를 형성할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명에서는, 유기 재료로 이루어지는 마스크층(33). 중간층(32)과, 무기 재료로 이루어지는 렌즈 재료층(31)의 3층 구조를 이용하여 마이크로 렌즈(3)를 형성하고 있기 때문에, 에칭 조건을 선택하는 것에 의해 렌즈 형상을 제어할 수 있고, 마스크층(33)의 렌즈 형상보다도 렌즈폭이 크고, 인접하는 렌즈끼리의 사이의 렌즈간 거리(간격(D1))가 0∼0.1 μm 정도로 극히 작은 무기 재료로 이루어지는 마이크로 렌즈(3)를 형성할 수 있다. 이러한 마이크로 렌즈(3)로는 감광부(21)로의 집광도가 크기 때문에, 높은 감도를 확보할 수 있다.
이와 같이 무기 재료로 이루어지는 마이크로 렌즈(3)의 실용화를 도모할 수 있기 때문에, 목적하는 파장 영역에 따라 마이크로 렌즈(3)의 재료를 유기 재료나 무기 재료로부터 자유롭게 선택한다는 재료 선택의 자유도가 높아진다. 또한 다른 재료에 의해 형성된 마이크로 렌즈(3)를 복수층에 걸쳐 고체 촬상 소자에 마련하는 것에 의해, 각 마이크로 렌즈(3)에 의해서, 각각의 특정한 파장 영역의 집광을 선택적으로 실행하여, 각각의 취약한 파장 영역을 보충하는 것도 가능해진다고 예측된다.
이상으로 상기 제 1 처리 가스로서는, CF4 가스, SF6 가스, C2F6 가스, C3F8 가스로부터 선택되는 가스와, C4F8 가스, C5F8 가스, C4F6 가스, C2F6 가스, C3F8 가스로부터 선택되는 가스를 조합한 가스를 이용할 수 있다. 또한 제 2 처리 가스로서는, SF6 가스와 CHF3 가스에 산소(O2) 가스를 조합시키도록 해도 좋다.
또한 상기 중간층(32)과 마스크층(33)은 모두 유기 재료에 의해 구성되지만, 이들은 동일한 종류의 막에 의해 구성되는 것이라도 좋고, 다른 종류의 막에 의해 구성되는 것이여도 좋다. 이것들을 동일한 종류의 막에 의해 구성하는 경우에는, 상기 마스크층(33)과 중간층(32)은, 예컨대 페놀계 레지스트막, 아크릴계 레지스트막, KrF 레지스트막, 시클로올레핀 무수말레산을 플랫폼으로 한 레지스트막(COMA 레지스트막) 등에 의해 구성된다. 이 경우에는, 마스크층(33)과 중간층(32)의 에 칭 선택비가 동일해지기 때문에, 마스크층(33)의 형상이 중간층(32)에 그대로 전사되어, 렌즈 형상의 제어를 실행하기 쉽다는 점에서 유효하다.
또한 상기 중간층(32)은 1층 이상의 복수층을 형성하게 해도 좋고, 이것들은 동일한 종류의 유기막이나 다른 종류의 유기막으로 형성할 수 있다. 이와 같이 중간층(32)을 복수층으로 적층하여 마련하는 것에 의해, 중간층(32)의 렌즈 형상의 조정의 폭이 커져, 이것이 전사됨으로써 마이크로 렌즈(3)의 렌즈 형상에 대해서도 조정의 폭이 커진다.
또한 렌즈 재료층(31)을 형성하는 무기 재료로서는, 실리콘 산화막이나 실리콘 질화 산화막 등을 이용할 수 있다. 여기서 렌즈 재료층(31)으로서 실리콘 산화막을 이용하는 경우에 대하여 설명한다. 이 실리콘 산화막이란, 규소와 산소(O)를 포함하는 막이며, 일반적으로는 이산화 실리콘막(SiO2막)으로서 알려져 있기 때문에, 여기서는 SiO2막으로서 설명한다. 우선 SiO2막의 형성 방법의 일례를 들면, SiO2막을 성막하기 위한 원료 가스로서는, 예컨대 테트라에틸 오르소실리케이트(Si(OC2H5)4) 등의 유기 소스의 증기(가스) 및 산소 가스가 이용되고, 이들 테트라에틸 오르소실리케이트 가스 및 산소 가스를 플라즈마화시킴으로써 플라즈마중에 포함되는 실리콘 및 산소의 각 활성종에 의해, 상기 컬러 필터층(26) 상에 SiO2막이 예컨대 4 μm의 막두께로 형성된다.
그리고 SiO2막으로 이루어지는 렌즈 재료층(31)의 에칭 처리에서는, SiN 막 의 에칭과 동일하게, SF6 가스와 CHF3을 플라즈마화하는 것에 의해, 이들 가스로부터 해리된 해리 생성물중의 F 래디컬이 에칭종으로서, C 래디컬, CF 래디컬, CF2 래디컬, CF3 래디컬 등이 퇴적종으로서 각각 작용하고, F 래디컬에 의한 에칭과, C 래디컬 등에 의한 퇴적이 동시에 실행되면서 에칭이 진행해간다고 짐작된다.
이 때, SiO2막에 대해서는, CF 래디컬(CF*), CF2 래디컬(CF2 *), CF3 래디컬(CF3 *)등은, 다음의 반응에 따라서 작용하는 것으로 생각된다.
3/4SiO2 + CF3 * → 3/4SiF4 + CO + 1/2O
1/2SiO2 + CF2 * → 1/2SiF4 + CO
1/4SiO2 + CF* → 1/4SiF4 + 1/2CO + 1/2C
이와 같이 SiO2막의 에칭에서는, O 및 CO가 발생함과 함께, C가 퇴적 성분으로서 방출되고, 이 O나 CO의 영향에 의해, 유기막인 중간층(32)을 에칭하는 경우에 비해서 성막성이 작아진다고 생각되지만, 이들 O나 CO는, SiN 막의 에칭시에 발생하는 N2 가스에 비해서 C 래디컬 등의 퇴적을 저해하는 정도가 작다고 짐작된다. 또한 후술하는 실시예에서도 분명하듯이, 에칭 선택비가 지나치게 커져서 에칭이 진행하지 않는다는 현상이 발생하지 않기 때문에, 에칭 선택비의 증가에 따라, 렌 즈 형상을 크게 형성하는 것이 가능해지는 것으로 예측된다.
이 때문에, 렌즈 재료층(31)이 SiO2막인 경우에는, 상기 에칭 선택비가 1.7 이상이 되는 에칭 조건으로 에칭 처리를 실행하는 것에 의해, 생산 라인의 스루풋을 고려한 처리 시간내에, 렌즈 형상이 원하는 범위에서 제어할 수 있는 상태에서 마이크로 렌즈(3)를 형성할 수 있고, 에칭 조건을 선택하는 것에 의해, 간격(D1)이 초기 간격(d1)보다 좁고, 또한 간격(D1)이 제로이며, 간격(D2)이 한없이 제로에 근접한 마이크로 렌즈를 형성할 수 있다. 또한 이 에칭 선택비로 에칭을 실행하는 경우에는, 후술하는 실시예에서도 분명하듯이, 에칭 속도의 면내균일성이 양호하다.
이와 같이 렌즈 재료층(31)이 SiN막, SiO2막인 경우에는, 에칭 조건을 선택하는 것에 의해, 간격(D1, D2)이 제로나 제로에 한없이 가까운 마이크로 렌즈(3)를 형성할 수 있기 때문에, 실리콘 질화 산화막을 재료로서 마이크로 렌즈(3)를 형성하는 경우에도 동일한 효과를 얻을 수 있다고 짐작된다. 이 실리콘 질화 산화막은, 규소와 질소와 산소를 포함하는 막으로서, 여기서는 SiON 막으로 하지만, 이 SiON 막은, 예컨대 규소와 질소와 산소를 포함하는 처리 가스를 이용하여, 플라즈마 CVD(Chemical Vapor Deposition)법에 의해서 형성된다.
또한 본 발명의 마이크로 렌즈는, 도 5(a)나 도 5(b)에 도시하는 구조인 CCD 고체 촬상 소자나 CMOS 센서 상에 형성되는 마이크로 렌즈(3)에 대해서도 적용할 수 있다. 도 5(a)는, 표면에 형성된 마이크로 렌즈(3) 외에, 층내 마이크로 렌 즈(27)를 구비하는 예이며, 이 층내 마이크로 렌즈(27)는, 도 1에 도시하는 구조에 있어서, 컬러 필터층(26)의 하층에 형성된다. 도면 중(28)은 층내 마이크로 렌즈(27)의 표면에 형성된 평탄화막으로서(컬러 필터층(26)만일 경우도 있다), 그 밖의 구조는, 도 1에 도시하는 구조와 동일하다. 이러한 구조에서는, 표면의 마이크로 렌즈(3)가 본 발명의 수법에 의해 형성된다. 또한 도 5(b)는, 도 1에 도시하는 구조에 있어서, 차광막(24)의 상층에 직접 마이크로 렌즈(3)를 형성하는 예이며, 이 표면의 마이크로 렌즈(3)가 본 발명의 수법에 의해 형성된다.
이하에 본 발명의 효과를 확인하기 위해서 실행한 실시예에 대하여 설명한다. 이하의 실험에 있어서는, 도 1에 도시하는 바와 같이 Si 기판(2) 위에, 감광부(21), 수직 레지스터(22), 도전막(23) 및 차광막(24)이 형성되고, 그 위로, 평탄화막(25), 컬러 필터층(26), 렌즈 재료층(31), 중간층(32), 및 소정의 렌즈 형상으로 형성된 마스크층(33)이 아래부터 이 순서대로 형성된 웨이퍼(W)를 이용하였다. 에칭 장치로서는 상술한 도 4에 도시하는 플라즈마 에칭 장치을 이용하고 있다.
1. 렌즈 재료층(31)이 SiN 막으로 형성되어 있는 경우
(실시예1-1)
도 6(a)에 도시하는 바와 같이 막두께가 1 μm인 렌즈 재료층(31) 상에 페놀계 레지스트막으로 이루어지는 중간층(32), 및 페놀계 레지스트막으로 이루어져, 소정의 렌즈 형상으로 형성된 마스크층(33)이 이 순서대로 형성된 8인치 사이즈의 웨이퍼(W)에 대하여, 이하의 조건에 있어서 에칭을 실행하고, 마스크층(33), 중간층(32), 렌즈 재료층(31)(마이크로 렌즈(3)) 각각의 렌즈 형상에 대하여, 주사형 전자현미경(SEM)을 이용하여 그 평면 형상을 촬상하고, 이에 근거하여 마스크층(33), 중간층(32), 렌즈 재료층(31) 각각에 대하여 간격(D1)을 측정하였다. 상기 SEM에 의해 촬상된 사진(이하 SEM 사진」이라고 함)을 트레이스한 것과, 상기 간격(D1)을 아울러 도 6(a)에 도시한다.
[중간층(32)의 에칭 조건]
처리 가스 : CF4/C4F8 = l00/30sccm
고주파 전원의 전력 : 1400 W
처리압력 : 5.3 Pa(40 mTorr)
탑재대의 설정온도 : 0℃
처리 시간 : EPD(플라즈마 발광 스펙트럼 분석기에 의한 종점 검출 장치)에 의해 199초간 에칭을 실행하였다. 여기서 에칭시의 종점은 CF 래디컬에 의한 발광 스펙트럼 강도(파장 260nm)와 CN 래디컬에 의한 발광 스펙트럼 강도(파장 387.2nm)의 비율 등의 연산 결과에 근거하여 검출하고, 에칭을 정지하였다.
[렌즈 재료층(31)의 에칭 조건]
처리 가스 : SF6/CHF3/O3 = 60/50/25sccm
에칭 선택비 : 0.95
고주파 전원의 전력 : 400 W
처리 압력 : 2.65 Pa(20 mTorr)
탑재대의 설정 온도 : 0℃
처리 시간 : 렌즈 재료층(31)을 750nm 에칭할 때까지 실행하여, 에칭을 정지하였다.
(비교예1)
도 6(b)에 도시하는 바와 같이 막두께가 1 μm인 렌즈 재료층(31) 상에, 페놀계 레지스트막으로 이루어져, 소정의 렌즈 형상으로 형성된 마스크층(33)이 이 순서대로 형성된 웨이퍼(W)에 대하여, 이하의 조건에 있어서 에칭을 실행하고, 마스크층(33), 렌즈 재료층(31) 각각의 렌즈 형상인 평면 형상에 대하여 SEM 사진을 촬상하고, 이에 근거하여 마스크층(33), 렌즈 재료층(31) 각각에 대하여 간격(D1)을 측정하였다. 이 SEM 사진을 트레이스한 것과, 상기 간격(D1)을 아울러 도 6(b)에 도시한다.
[렌즈 재료층(31)의 에칭 조건]
처리 가스 : SF6/CHF3 = 60/60sccm
에칭 선택비 : 1.09
고주파 전원의 전력 : 400 W
처리압력 : 2.65 Pa(20 mTorr)
탑재대의 설정 온도 : 40℃
처리 시간 : 렌즈 재료층(31)을 750nm 에칭할 때까지 실행하여, 에칭을 정지하였다.
(실험 결과)
상기 간격(D1)(d1)에 대하여 착안하면, 실시예1-1에서는, 마스크층(33)이 320nm, 중간층(32)이 100nm, 마이크로 렌즈(3)가 358nm이고, 비교예1에서는, 마스크층(33)이 500nm, 마이크로 렌즈(3)가 700nm였다. 이에 의해 상기 간격(D1)은, 실시예1-1에서는, 마스크층(33)에 비해서 마이크로 렌즈(3)에서는 약 1.1배로 넓어져 있는 데 반하여, 비교예1에서는, 마스크층(33)에 비해서 마이크로 렌즈(3)에서는 약 1.4배로 넓어져 있는 것이 인정되었다.
여기서 에칭 선택비를 보면, 실시예1-1에서는 0.95, 비교예1에서는 1.09로, 비교예1이 크고, 에칭 선택비가 큰 쪽이 퇴적성이 강하여, 렌즈 형상이 커지기 쉽지만, 그래도 또한 실시예1-1쪽이 렌즈 형상을 크게 할 수 있어, 간격(D1)을 좁힐 수 있는 것이 인정되어, 이에 의해 본 발명의 유효성이 이해되었다. 또한 실시예1-1의 중간층(32)의 간격(D1)은, 마스크층(33)의 간격(D1)보다도 좁아지는 것도 확인되었다.
(실시예1-2 : 에칭 선택비의 조정에 의한 렌즈 형상의 제어에 대하여)
실시예1-1과 동일한 웨이퍼(W)에 대하여, 렌즈 재료층(31)에 대하여, 에칭 선택비를 0.95∼1.75의 범위로 바꾸어 에칭을 실행하고, 마스크층(33), 중간층(32), 렌즈 재료층(31) 각각에 대하여, 평면 형상과 단면 형상에 대하여 SEM 사진을 촬상하여, 렌즈 형상의 변화를 관찰함과 동시에, 이 SEM 사진에 근거하여 각각에 대하여 간격(D1)(d1)과 에칭 깊이를 측정하였다.
여기서 에칭 깊이(에칭량)란, 렌즈 재료층(SiN 막)(31)의 에칭량의 지표가 되는 것으로, 도 7(a)에 도시하는 중간층(32)의 에칭후의 렌즈 재료층(31)의 두 께(X)와, 도 7(b)에 도시하는 렌즈 재료층(31)의 에칭후의 렌즈 재료층(31)의 두께(Y)의 차이(X-Y)로부터 산출된다. 이 때 상기 두께(X, Y)는, 렌즈 형상이 형성되어 있지 않은 영역의 두께이다. 또한 이 실시예에서는, 중간층(32)의 에칭을 플라즈마 발광 스펙트럼에 의한 에칭 종점의 검출에 의해 실행하고 있고, 중간층(32)의 에칭 종료시에는, 렌즈 재료층(31)의 표면 부가 다소 에칭되는 경우도 있기 때문에, 도 7(a)에서는 렌즈 재료층(31)의 표면이 에칭된 상태를 도시하고 있다. 또한 에칭 조건에 따라서는 중간층(32)과 렌즈 재료층(31)의 간격(D1)은 제로가 아닌 경우도 있기 때문에, 여기서는 이들에 소정 간격(D1)을 갖게 한 상태를 도시하고 있다. 이 SEM 사진을 트레이스한 것과 상기 간격(D1)과 에칭 깊이를 아울러 도 8에 도시한다. 또한 에칭 선택비와 간격(D1)의 관계성에 대하여 도 9에 도시한다.
[중간층(32)의 에칭 조건]
실시예1-1과 동일한 조건에서 실행한다.
[렌즈 재료층(31)의 에칭 조건]
처리 가스 : 별기
에칭 선택비 : 별기
고주파 전원의 전력 : 400 W
처리 압력 : 2.65 Pa(20 mTorr)
탑재대의 설정 온도 : 0℃
처리 시간 : 렌즈 재료층(31)을 750nm 에칭 할 때까지 실행하여, 에칭을 정지하였다.
에칭 선택비의 제어는, 처리 가스의 유량비를 바꾸는 것에 의해 실행하였다. 에칭 선택비와 처리 가스의 유량비의 관계는 다음과 같다.
선택비 0.95 : SF6/CHF3/O2 = 60/50/25 sccm
선택비 1.42 : SF6/CHF3 = 30/60 sccm
선택비 1.59 : SF6/CHF3 = 28/60 sccm
선택비 1.66 : SF6/CHF3 = 29/60 sccm
선택비 1.75 : SF6/CHF3 = 25/60 sccm
도 8 및 도 9에 의해 에칭 선택비를 조정하는 것에 의해, 렌즈 형상이 변화하고, 간격(D1)을 제어할 수 있는 것이 인정되었다. 이 결과에 의해, 에칭 선택비가 0.95일 때는, 간격(D1)은 초기 간격(d1)보다도 커져 버리지만, 에칭 선택비의 증가에 따라 상기 간격(D1)이 작아지는 점, 한편 에칭 선택비가 1.66 이상일 때에는, 렌즈 재료층(31)의 에칭 깊이가 목표값인 750nm 전후까지 도달하지 않고, 에칭이 진행하지 않는 현상이 발생하는 것이 확인되었다. 이와 같이 에칭 선택비가 지나치게 커져버리면, 에칭이 진행하지 않는 것은, F 래디컬에 의한 에칭도 진행하지만, 그 이상으로 C 래디컬 등에 의한 퇴적이 진행하기 때문에, 에칭량에 대한 퇴적량의 비율이 지나치게 높아져, 에치 스톱이 발생해 버리기 때문이라고 짐작된다.
이에 의해, 도 9의 데이터도 아울러, 어느 정도의 에칭량을 확보하면서, 초기 간격(d1)보다도 폭이 좁은 간격(D1)을 갖는 마이크로 렌즈(3)를 형성하기 위해 서는, 에칭 선택비가 1.0 이상 1.6 이하가 되는 조건으로 중간층(32)과 마이크로 렌즈(3)의 에칭을 실행하는 것이 바람직한 것, 특히 에칭 선택비가 1.4 이상 1.6 이하의 범위이면, 간격(D1)이 150nm보다도 작아져서, 마이크로 렌즈(3)의 간격(D1)을 중간층(32)과 동일한 정도이거나, 또한 폭 좁게 형성할 수 있어, 보다 바람직한 것이 이해된다.
(실시예1-3 : 에칭 선택비와 에칭 속도의 면내균일성의 관계에 대하여)
실시예1-1과 동일한 웨이퍼(W)에 대하여, 에칭 선택비를 0.86∼3.25의 범위로 바꾸어 렌즈 재료층(31)의 에칭을 실행하고, 렌즈 재료층(31)의 에칭 속도와, 에칭 속도의 면내균일성에 대하여 측정을 실행했다. 상기 에칭 속도는, 상기 웨이퍼면내의 25곳에서 측정한 에칭 속도의 평균치를 나타내고, 에칭 속도의 면내균일성은, 상기 웨이퍼면내의 25곳에서 측정한 에칭 속도의 편차를 에칭 속도의 절대값으로 나눈 값을 나타내고 있어, 이 값이 제로에 가까울수록 에칭 속도의 면내균일성이 높은 것을 나타내고 있다. 또한 중간층(32)과 렌즈 재료층(31)의 에칭 조건은 이하와 같다.
[중간층(32)의 에칭 조건]
실시예1-1과 동일한 조건으로 실행하였다.
[렌즈 재료층(31)의 에칭 조건]
처리 가스 : 별기
에칭 선택비 : 별기
고주파 전원의 전력 : 400 W
처리압력 : 2.65 Pa(20 mTorr)
탑재대의 설정 온도 : 0℃
처리 시간 : 렌즈 재료층(31)을 750nm 에칭할 때까지 실행하여, 에칭을 정지하였다.
에칭 선택비의 제어는, 처리 가스의 유량비를 바꾸는 것에 의해 실행하였다. 에칭 선택비와 처리 가스의 유량비의 관계는 다음과 같다.
선택비 0.86 : SF6/CHF3/O2 = 60/25/30 sccm
선택비 0.95 : SF6/CHF3/O2 = 60/50/25 sccm
선택비 1.42 : SF6/CHF3 = 30/60 sccm
선택비 1.59 : SF6/CHF3 = 28/60 sccm
선택비 1.66 : SF6/CHF3 = 29/60 sccm
선택비 1.75 : SF6/CHF3 = 25/60 sccm
선택비 2.17 : SF6/CHF3 = 20/60 sccm
선택비 3.25 : SF6/CHF3 = 15/60 sccm
처리 가스의 유량비와 에칭 선택비의 관계, 에칭 속도, 에칭 속도의 면내균일성을 아울러 도 10에 도시한다. 이 결과에 의해, 에칭 선택비가 1.75 이상이 되면, 에칭 속도의 면내균일성이 급격히 악화하는 것이 인정되어, 에칭 선택비가 1.0∼1.6이 되는 조건으로 중간층(32)과 마이크로 렌즈(3)의 에칭을 실행하는 것에 의 해, 렌즈 형상이 높은 면내균일성을 확보할 수 있는 것이 확인되었다.
2. 렌즈 재료층(31)이 SiO2막으로 형성되어 있는 경우
(실시예2-1 : 에칭 선택비의 조정에 의한 렌즈 형상의 제어에 대하여)
두께 4.2 μm인 렌즈 재료층(31) 상에, 페놀계 레지스트막으로 이루어지는 중간층(32), 및 소정의 렌즈 형상으로 형성된 페놀계 레지스트막으로 이루어지는 마스크층(33)이 아래로부터 이 순서대로 형성된 6인치 사이즈의 웨이퍼(W)에 대하여, 에칭 선택비를 1.63∼2.06의 범위로 바꾸어 렌즈 재료층(31)의 에칭을 실행하고, 마스크층(33), 중간층(32), 마이크로 렌즈(3) 각각에 대하여, 평면 형상과 단면 형상에 대하여 SEM 사진을 촬상하고, 렌즈 형상의 변화를 관찰함과 동시에, 이 SEM 형상에 근거하여 각각에 대하여 간격 D1(d1)을 측정하였다. 이 SEM 사진을 트레이스한 것과 간격(D1)을 아울러 도 11에 도시한다. 또한 에칭 선택비와 간격(D1)의 관계성에 대하여 도 12에 도시한다.
[중간층(32)의 에칭 조건]
처리 가스 : CF4/C4F8 = 100/30 sccm
고주파 전원의 전력 : 1200 W
처리압력 : 5.3 Pa(40 mTorr)
탑재대의 설정 온도 : 0℃
처리 시간 : EPD에 의해 139초 에칭을 실행하고, 에칭시의 종점은 CO 래디컬에 의한 발광 스펙트럼 강도(파장 226nm)와 CF 래디컬에 의한 발광 스펙트럼 강도 (파장 260nm)의 비율의 연산 결과에 근거하여 검출하여, 에칭을 정지하였다.
[렌즈 재료층(31)의 에칭 조건]
처리 가스 : 별기
에칭 선택비 : 별기
고주파 전원의 전력 : 400 W
처리 압력 : 2.65 Pa(20 mTorr)
탑재대의 설정 온도 : 0℃
처리 시간 : 렌즈재료층(31)을 2.8 μm 에칭할 때까지 실행하여, 에칭을 정지하였다.
에칭 선택비의 제어는, 처리 가스의 유량비를 바꾸는 것에 의해 실행하였다. 에칭 선택비와 처리 가스의 유량비의 관계는 다음과 같다.
선택비 1.63 : SF6/CHF3 = 12/60 sccm
선택비 1.80 : SF6/CHF3 = 10/60 sccm
선택비 2.06 : SF6/CHF3 = 8/60 sccm
도 11 및 도 12에 의해 에칭 선택비를 조정하는 것에 의해, 렌즈 형상이 변화하여, 간격(D1)을 제어할 수 있는 것이 인정되었다. 이 결과에 의해, 에칭 선택비가 1.7 이상이면 간격(D1)은 500nm 이하가 되고, 에칭 선택비가 1.8 이상이면 초기 간격(d1)과 거의 동일한 정도로서, 에칭 선택비의 증가에 따라 상기 간격(D1)이 작아지는 것, 또한 렌즈 재료층(31)이 SiN 막인 경우와 달라서, 에칭 선택비가 증 가해도 에칭량을 확보할 수 있는 것이 인정되었다. 이와 같이 렌즈 재료층(31)이 SiO2막인 경우에는, 에칭 선택비가 커지더라도, 에칭량에 대한 퇴적량의 비율이 지나치게 높아지는 일은 없고, 에치 스톱은 발생하지 않는다고 짐작된다.
이에 의해, 도 12의 근사 곡선으로부터, 초기 간격(d1)과 동일한 정도나 폭이 좁은 간격(D1)을 갖는 마이크로 렌즈(3)를 형성하기 위해서는, 에칭 선택비가 1.8 이상이 되는 조건에서 중간층(32)과 마이크로 렌즈(3)의 에칭을 실행하는 것이 바람직하다는 점이 인정되고, 또한 에칭 선택비가 2.2 이상이 되면, 간격(D1)을 제로로 할 수 있는 것이 예측된다.
(실시예 2-2 : 에칭 선택비와 에칭 속도의 면내균일성의 관계에 대하여)
실시예2-1과 동일한 웨이퍼(W)에 대하여, 에칭 선택비를 1.63∼2.06의 범위로 바꾸어 렌즈 재료층(31)의 에칭을 실행하여, 렌즈 재료층(31)의 에칭 속도와, 에칭 속도의 면내균일성에 대하여 측정을 실행하였다. 상기 에칭 속도 및 에칭 속도의 면내균일성은, 상기 에칭 속도에 대하여 상기 웨이퍼면내의 9곳에서 측정하여, 실시예1-3과 동일한 수법에 의해 산출하였다. 또한 중간층(32)과 렌즈 재료층(31)의 에칭 조건은 이하와 같다.
[중간층(32)의 에칭 조건]
실시예1-1과 동일한 조건으로 실행하였다.
[렌즈 재료층(31)의 에칭 조건]
처리 가스 : 별기
에칭 선택비 : 별기
고주파 전원의 전력 : 400 W
처리 압력 : 2.65 Pa(20 mTorr)
탑재대의 설정 온도 : 0℃
처리 시간 : 렌즈 재료층(31)을 2.8 μm 에칭할 때까지 실행하여, 에칭을 정지하였다.
에칭 선택비의 제어는, 처리 가스의 유량비를 바꾸는 것에 의해 실행하였다. 에칭 선택비와 처리 가스의 유량비의 관계는 실시예2-1과 동일하다.
처리 가스의 유량비와 에칭 선택비의 관계, 에칭 속도, 에칭 속도의 면내균일성을 아울러 도 13에 나타낸다. 이 결과에 의해, 에칭 선택비가 1.63∼2.06의 범위에서는, 에칭 속도의 면내균일성에 있어서는 양호한 것이 확인되었다.
(실시예2-3 : 간격(D1)과 고주파 전력의 관계에 대하여)
실시예2-1의 웨이퍼(W)에 대하여, 에칭 선택비를 1.6에 고정하고, 고주파 전력의 공급량을 바꾸어 에칭을 실행하여, 얻어진 마이크로 렌즈(3)에 대하여 간격(D1)을 측정하고, 해당 간격(D1)의 고주파 전력 의존성과, 렌즈 재료층(31)의 에칭 속도 및 에칭 속도의 면내균일성에 대하여 측정하였다. 상기 에칭 속도와 에칭 속도의 면내균일성에 대해서는 실시예2-2와 동일한 수법에 의해 측정을 실행하였다. 또한 에칭 조건은 이하와 같다.
[중간층(32)의 에칭 조건]
실시예1-1과 동일한 조건으로 실행하였다.
[렌즈 재료층(31)의 에칭 조건]
처리 가스 : SF6/CHF3 = 12/60 sccm
에칭 선택비 : 1.6
고주파 전원의 전력 : 400 W, 800 W
처리 압력 : 2.65 Pa(20 mTorr)
탑재대의 설정 온도 : 0℃
처리 시간 : 렌즈 재료층(31)을 2.8 μm 에칭할 때까지 실행하여, 에칭을 정지하였다.
이 결과를 도 14에 도시한다. 도 14중 세로축은 간격(D1), 가로축은 고주파 전력의 공급량을 각각 도시하고 있다. 또한 전력 공급량이 400 W일 때의 에칭 속도는 186.4nm/min, 에칭 속도의 면내균일성은 ± 4.5%이며, 전력 공급량이 800 W일 때의 에칭 속도는 339.6nm/min, 에칭 속도의 면내균일성은 ± 3.9%이였다. 이에 의해, 고주파 전력의 공급량을 변화시키는 것에 의해, 렌즈 형상을 조정할 수 있어 간격(D1)의 크기를 제어할 수 있는 것, 또한 에칭 속도 및 에칭 속도의 면내균일성에 대해서도 조정할 수 있는 것, 또한 에칭 선택비가 1.6일 경우에는, 전력 공급량이 400 W일 때보다도 800 W일 때가 간격(D1)이 좁아져서, 상기 에칭 속도의 면내균일성이 향상하는 것도 인정되었다.
(실시예2-4 : 간격(D1)과 처리 압력의 관계에 대하여)
실시예2-1의 웨이퍼(W)에 대하여, 에칭 선택비를 1.6에 고정하고, 처리 압력 의 값을 바꾸어 에칭을 실행하여, 얻어진 마이크로 렌즈(3)에 대하여 간격(D1)을 측정하고, 해당 간격(D1)의 처리 압력 의존성과, 렌즈 재료층(31)의 에칭 속도 및 에칭 속도의 면내균일성에 대하여 측정하였다. 상기 에칭 속도와 에칭 속도의 면내균일성에 대해서는 실시예2-2와 동일한 수법에 의해 측정을 실행하였다. 또한 에칭 조건은 이하와 같다.
[중간층(32)의 에칭 조건]
실시예1-1과 동일한 조건으로 실행하였다.
[렌즈 재료층(31)의 에칭 조건]
처리 가스 : SF6/CHF3 = 10 sccm/60 sccm
*에칭 선택비 : 1.6
고주파 전원의 전력 : 800 W
처리 압력 : 1.94 Pa(15 mTorr), 2.65 Pa(20 mTorr)
탑재대의 설정 온도 : 0℃
*처리 시간 : 렌즈 재료층(31)을 2.8 μm 에칭할 때까지 실행하여, 에칭을 정지하였다.
이 결과를 도 15에 나타낸다. 도 15중 세로축은 간격(D1), 가로축은 처리 압력을 각각 도시하고 있다. 또한 처리 압력이 1.94 Pa일 때의 에칭 속도는 339.6nm/min, 에칭 속도의 면내균일성은 ± 3.9%이며, 처리 압력이 2.65 Pa일 때의 에칭 속도는 323.0nm/min, 에칭 속도의 면내균일성은 ± 4.3%이였다. 이에 의해, 처리 압력을 변화시키는 것에 의해, 렌즈 형상을 조정할 수 있어 간격(D1)의 크기를 제어할 수 있는 것, 또한 에칭 속도 및 에칭 속도의 면내균일성에 대해서도 조정할 수 있는 것, 또한 에칭 선택비가 1.6인 경우에는, 처리 압력이 1.94 Pa인 편이 간격(D1)이 좁아져서, 상기 에칭 속도의 면내균일성이 향상하는 것도 인정되었다.
이와 같이 렌즈 형상이나 상기 면내균일성이 고주파 전력의 공급량이나 처리 압력에 의존하는 것은, 기술한 바와 같이, 고주파 전력의 공급량이나 처리 압력의 증가에 따라, F 래디컬의 량이 증가하여, 결과적으로 에칭에 기여하는 F의 량과, 퇴적에 기여하는 C 등의 량의 비율이 변화하여, 이것이 렌즈 형상이나 상기 에칭 속도의 면내균일성에 반영되기 때문이라고 짐작된다. 또한 렌즈 재료층(31)이 SiN 막인 경우에는, 간격(D1)과 고주파 전력의 공급량이나 처리 압력의 관계에 대해서는 실험을 실행하고 있지 않지만, 렌즈 재료층(31)이 SiO2막의 경우와 동일한 결과를 얻을 수 있다고 예측된다.
이상에서 본 발명의 에칭 처리는 상술한 플라즈마 처리 장치뿐만 아니라, 다른 방식에 의해서 플라즈마를 발생시키는 장치에 있어서도 실시할 수 있다. 또한 본 발명은, CCD 고체 촬상 소자뿐만 아니라 MOS형 고체 촬상 소자나 액정 표시 소자에 이용되는 마이크로 렌즈의 형성에도 적용하는 것이 가능하다. 또한 본 발명 의 방법은, 최표면 마이크로 렌즈뿐만 아니라, 층내 렌즈의 형성에도 유효하며, 본 발명의 마이크로 렌즈가 형성되는 기판으로서, 반도체 웨이퍼 외에 유리 기판을 이용하도록 해도 좋다.
도 1은 본 발명의 마이크로 렌즈를 구비한 CCD 고체 촬상 소자의 일례를 도시하는 단면도이다.
도 2는 상기 마이크로 렌즈의 형성 방법을 도시하는 공정도이다.
도 3은 상기 마이크로 렌즈의 형성 방법을 도시하는 공정도이다.
도 4는 상기 마이크로 렌즈를 형성하기 위한 에칭 공정을 실시하기 위한 마그네트론 RIE 플라즈마 에칭 장치의 일례를 도시하는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 마이크로 렌즈를 구비한 CCD 고체 촬상 소자의 다른 예를 도시하는 단면도이다.
도 6은 실시예1-1의 결과를 나타내는 마이크로 렌즈의 평면 형상과 간격(D1)을 도시하는 특성도이다.
도 7은 에칭 깊이를 설명하기 위한 단면도이다.
도 8은 실시예1-2의 결과를 나타내는 마이크로 렌즈의 평면 형상과 단면 형상과 간격(D1)과 에칭 깊이를 도시하는 특성도이다.
도 9는 실시예1-2의 결과를 나타내는 간격(D1)과 에칭 선택비의 관계를 도시하는 특성도이다.
도 10은 실시예1-3의 결과를 나타내는 에칭 선택비와 에칭 속도와 에칭 속도의 면내균일성을 도시하는 특성도이다.
도 l1은 실시예2-1의 결과를 나타내는 마이크로 렌즈의 평면형상과 단면형상과 간격(D1)을 도시하는 특성도이다.
도 l2는 실시예2-1의 결과를 나타내는 간격(D1)과 에칭 선택비의 관계를 도시하는 특성도이다.
도 13은 실시예2-2의 결과를 나타내는 에칭 선택비와 에칭 속도와 에칭 속도의 면내균일성을 나타내는 특성도이다.
도 14는 실시예2-3의 결과를 나타내는 간격(D1)과 고주파 전력의 공급량의 관계를 도시하는 특성도이다.
도 15는 실시예2-4의 결과를 나타내는 간격(D1)과 처리 압력의 관계를 도시하는 특성도이다.
도 16은 종래의 마이크로 렌즈의 형성 방법을 도시하는 평면도이다.
도 17은 종래의 마이크로 렌즈의 형성 방법을 도시하는 단면도이다.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
3 마이크로 렌즈 41 탑재대
4 처리실 42 정전척
5 가스 공급실 50 유량 조정 수단
21 감광부 52A CF4 가스원
22 수직 레지스터 52B C4F8 가스원
23 도전막 52C SF6 가스원
24 차광막 52D CHF3 가스원
25 평탄화막 54 진공배기 수단
26 컬러 필터층 54A 압력 조정 수단
31 렌즈 재료층 61 다이폴링 자석
32 중간층 63 고주파 전원부
33 마스크층
Claims (14)
- 기판 상에 무기 재료로 이루어지는 렌즈 재료층을 형성하는 공정과,이어서 상기 렌즈 재료층 상에, 유기 재료로 이루어지는 중간층을 형성하는 공정과,이어서 상기 중간층 상에, 유기 재료로 이루어지는 마스크층을 형성하는 공정과,이어서 상기 마스크층에 렌즈 형상을 형성하는 공정과,이어서 상기 마스크층과 중간층에 대하여 에칭 처리를 실행하는 것에 의해, 상기 중간층에 마스크층의 렌즈 형상을 전사하는 공정과,이어서 SF6 가스와 CHF3 가스를 포함하는 처리 가스를 이용하여, 상기 중간층과 렌즈 재료층에 대하여 에칭 처리를 실행하는 것에 의해, 상기 렌즈 재료층에 중간층의 렌즈 형상을 전사하고, 렌즈를 형성하는 공정을 포함하되,상기 렌즈 재료층은 실리콘 질화막이며, 상기 중간층과 렌즈 재료층을 에칭하는 공정은 상기 렌즈 재료층의 에칭 속도를 중간층의 에칭 속도로 나누어 얻어지는 에칭 선택비가 1.0 이상 1.6 이하가 되는 에칭 조건으로 실행되는 것을 특징으로 하는마이크로 렌즈의 형성 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 마스크층과 중간층을 에칭하는 공정은 탄소와 불소를 포함하는 가스를 처리 가스로서 이용하는 것을 특징으로 하는마이크로 렌즈의 형성 방법.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 마스크층은 레지스트막으로 형성되는 것을 특징으로 하는마이크로 렌즈의 형성 방법.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 마스크층은, 중간층과 동일한 종류의 유기 재료로 이루어지는 막으로 형성되는 것을 특징으로 하는마이크로 렌즈의 형성 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 중간층과 렌즈 재료층을 에칭하는 공정은 상기 렌즈 재료층의 에칭 속도를 중간층의 에칭 속도로 나누어 얻어지는 에칭 선택비가 1.4 이상 1.6 이하가 되는 에칭 조건으로 실행되는 것을 특징으로 하는마이크로 렌즈의 형성 방법.
- 제 1 항 또는 제 5 항에 대하여, 상기 에칭 선택비는, SF6 가스와 CHF3 가스의 유량비를 조정하는 것에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는마이크로 렌즈의 형성 방법.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 대하여, 상기 마이크로 렌즈는 고체 촬상 소자에 있어서 행렬 형상으로 나열되는 복수의 감광부 각각에 대응하도록 마련된 집광용의 마이크로 렌즈인 것을 특징으로 하는마이크로 렌즈의 형성 방법.
- 기판 상에 무기 재료로 이루어지는 렌즈 재료층을 형성하는 공정과,이어서 상기 렌즈 재료층 상에, 유기 재료로 이루어지는 중간층을 형성하는 공정과,이어서 상기 중간층 상에, 유기 재료로 이루어지는 마스크층을 형성하는 공정과,이어서 상기 마스크층에 렌즈 형상을 형성하는 공정과,이어서 상기 마스크층과 중간층에 대하여 에칭 처리를 실행하는 것에 의해, 상기 중간층에 마스크층의 렌즈 형상을 전사하는 공정과,이어서 SF6 가스와 CHF3 가스를 포함하는 처리 가스를 이용하여, 상기 중간층과 렌즈 재료층에 대하여 에칭 처리를 실행하는 것에 의해, 상기 렌즈 재료층에 중간층의 렌즈 형상을 전사하고, 렌즈를 형성하는 공정을 포함하되,상기 렌즈 재료층은 실리콘 산화막이며, 상기 중간층과 렌즈 재료층을 에칭하는 공정은 상기 렌즈 재료층의 에칭 속도를 중간층의 에칭 속도로 나누어 얻어지는 에칭 선택비가 1.8 이상이 되는 에칭 조건으로 실행되는 것을 특징으로 하는마이크로 렌즈의 형성 방법.
- 제 8 항에 있어서, 상기 마스크층과 중간층을 에칭하는 공정은 탄소와 불소를 포함하는 가스를 처리 가스로서 이용하는 것을 특징으로 하는마이크로 렌즈의 형성 방법.
- 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서, 상기 마스크층은 레지스트막으로 형성되는 것을 특징으로 하는마이크로 렌즈의 형성 방법.
- 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서, 상기 마스크층은, 중간층과 동일한 종류의 유기 재료로 이루어지는 막으로 형성되는 것을 특징으로 하는마이크로 렌즈의 형성 방법.
- 제 8 항에 대하여, 상기 에칭 선택비는, SF6 가스와 CHF3 가스의 유량비를 조정하는 것에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는마이크로 렌즈의 형성 방법.
- 제 8 항 또는 제 9 항에 대하여, 상기 마이크로 렌즈는 고체 촬상 소자에 있어서 행렬 형상으로 나열되는 복수의 감광부 각각에 대응하도록 마련된 집광용의 마이크로 렌즈인 것을 특징으로 하는마이크로 렌즈의 형성 방법.
- 제 8 항에 있어서, 상기 중간층과 렌즈 재료층을 에칭하는 공정은 상기 에칭 선택비가 2.2 이하가 되는 에칭 조건으로 실행되는 것을 특징으로 하는마이크로 렌즈의 형성 방법.
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