KR20100109405A - 고체 촬상 장치와 그 제조 방법, 촬상 장치, 반사 방지 구조체의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

반사 방지 구조체의 제조방법은, 미세 입자가 분산된 수지막을 피가공체 표면에 형성하는 단계와, 상기 수지막 중의 상기 미세 입자를 마스크로 이용하여 상기 수지막을 에칭함과 함께, 상기 미세 입자도 서서히 에칭함으로써, 상기 수지막에 돌기 더미 패턴을 형성하는 단계와, 상기 돌기 더미 패턴이 형성된 상기 수지막과 함께 상기 피가공체 표면을 에칭하고, 상기 수지막의 표면에 형성된 상기 돌기 더미 패턴의 표면 형상을 상기 피가공체 표면에 전사하여, 상기 피가공체 표면에 돌기 패턴을 형성하는 단계를 포함한다.

Description

고체 촬상 장치와 그 제조 방법, 촬상 장치, 반사 방지 구조체의 제조 방법{SOLID-STATE IMAGING DEVICE, FABRICATION NETHOD THEREOF, IMAGING APPARATUS, AND FABRICATION NETHOD OF ANTI-REFLECTION STRUCTURE}
본 발명은, 고체 촬상 장치와 그 제조 방법, 촬상 장치, 반사 방지 구조체의 제조 방법에 관한 것이다.
고체 촬상 장치에서는, 광전변환부에서 입사광을 광전 변환하는 변환 효율을 높이기 위해서는, 입사광이 반사하는 일 없이 광전변환부에서 전기신호로 변환되는 것이 필요하다.
따라서, 각 계면에 있어서의 반사 성분을 가능한 한 줄이는 것이 바람직하다.
고체 촬상 소자에는, 빛을 효율적으로 모으기 위한 집광 적층 구조가 형성되어 있다. 이 경우, 다른 재료를 적층시키기 위해, 굴절률 변화이 큰 계면이 존재하기 때문에, 그 계면반사에 의한 빛의 손실이 발생하고, 그대로 감도 저하로 연결된다. 또한 계면반사에 의한 빛은, 플레어(flare)나 고스트(ghost) 등의 노이즈의 원인으로도 된다.
이에 대해, 굴절률 차이가 큰 계면에 반사 방지막을 형성하여, 계면반사를 줄이는 방법이 제안되어 있다(예를 들면, 일본 특개 2007－242697 및 일본 특개 평06－292206 참조).
또한, 더 고성능인 반사 방지 구조로서 미세한 요철 구조를 on-chip 렌즈상 등에 형성함으로써 계면반사를 줄이는 방법도 제안되어 있다(예를 들면, 일본 특개 2004-47682, 일본 특개 2006-147991, 및 WO 2005/109042 참조).
계면반사를 줄이는 것에 의해, 반사광이 보호 유리 등의 다른 부재에 의해 재차 반사해 온 빛이 입사함에 의한 플레어나 고스트 등의 노이즈 광을 줄이게 된다.
굴절률 차이가 큰 계면에 반사 방지막을 형성하여, 계면반사를 줄이는 방법(예를 들면, 일본 특개 2007－242697 및 일본 특개 평06－292206)의 경우, 단층막에서의 반사 방지 구조이기 때문에, 빛의 위상이 반전하는 막두께를 형성함으로써 반사 방지 성능이 높아진다.
그렇지만, 실제 고체 촬상 소자의 제조에 있어서는, 수광 소자부와 주변 회로의 단차 등이 존재하기 때문에, 수광 소자에 균일한 단층막을 형성하는 것이 곤란하다. 그 때문에, 수광 소자의 장소마다 간섭 상태가 다르다. 또한, 일반적으로 반사 방지막의 최적 막두께는 가시광선의 파장에 따라 다르기 때문에, 얼룩의 원인이 된다.
이러한 이유로부터, 고체 촬상 소자에 있어, 단층막으로의 반사 방지에는, 제조상으로도 원리상으로도 결점이 있다.
또한 상세한 설명을 위해, 실리콘과 공기의 계면(실리콘측 계면)에 대해, 반사 방지막으로서 질화 실리콘막을 형성한 경우의 반사에 의한 간섭 무늬의 모습을 도 1에 나타낸다.
이 반사 방지막 두께는 가시광선에 있어서의 560㎚의 파장으로 최적화되어 있다. 그 때문에 파장 560㎚의 빛에서의 간섭 무늬는 거의 소실해 반사 방지막으로서 기능하고 있는 것을 알 수 있다. 한편, 파장 440㎚의 빛에서는 간섭 무늬가 그다지 줄어들지 않고 있다. 이와 같이 반사 방지막에 의한 간섭 감소 효과는, 입사광의 파장에 의해 반사 방지막의 최적의 막두께가 바뀐다. 이 때문에, 반사 방지막의 막두께 변동에 대한 입사광의 감도 변동이 가지각색이 되므로, 그것이 얼룩의 원인이 된다.
반사 방지 방법으로서, 단층막 또는 다층 간섭막을 이용한 반사 방지막의 코팅이 알려져 있다. 이들 막들이, 특정의 파장영역에서 뛰어난 반사 방지 특성을 갖고 있지만, 가시광선 전영역에 대해 뛰어난 반사 방지막을 형성하는 것은 매우 곤란하다.
또한, 여러 가지 방향의 입사광 모두에 대해서 반사 방지 기능을 갖게 하는 것도 곤란하다.
또한, 이러한 반사 방지막의 반사 방지 능력은, 각 막의 두께에 민감하다. 나아가, 안정된 반사 방지 특성을 유지하기 위해서는 제조상 관리의 곤란 등 많은 문제을 내포하고 있다.
그래서, 고체 촬상 소자의 굴절률이 다른 계면에 미세한 돌기에 의한 반사 방지 구조를 마련함으로써, 반사를 방지하는 방법이 제안되어 있다(예를 들면, 일본 특개 2004-47682, WO 2005/109042, 및 일본 특개 2006-332433 참조). 이 미세 돌기에 의한 반사 방지 구조는, 미세한 돌기의 사이즈를 입사광 파장의 반정도로 하는 것이 바람직하다고 여겨지고 있지만, 가시광선의 경우 그 사이즈는 200㎚정도가 되어, 안정된 형성 방법은 곤란하다.
일본 특개 2004-47682에 개시되어 있는 기술에서는, 전자빔 노광에 의해 인접 패턴과의 사이에 100㎚의 스페이스를 가지는 100㎚패턴을 형성하여, 드라이 에칭에 의해 미세 돌기 패턴을 형성하고 있다. WO 2005/109042에 개시되어 있는 기술에서는, 포트리소그래피와 열리플로우의 조합, 니켈 상기 주조와 복제 성형의 조합, 이광속(dual-beam) 간섭 노광 중 어느 하나를 이용해 미세 돌기 패턴을 형성하고 있다. 일본 특개 2006-332433에 개시되어 있는 기술에서는, 알루미늄 화합물에 의한 피막을 형성 후에 온수 처리 또는 수증기 처리에 의해 미세 돌기 패턴을 형성하고 있다. 그렇지만, 어느 방법도 저비용 고신뢰의 미세 돌기에 의한 반사 방지 구조의 형성 방법이라고는 할 수 없다. 또한 반사 방지 구조에 적합한 방추형상의 형성에 대해 언급되어 있지 않다는 문제점이 있다.
다른 방법으로서, 전자빔 노광에 의해 금속막 상에 125㎚의 레지스터 패턴을 형성하고, 금속막과 유리 기판의 쌍방을 에칭함으로써 원추 또는 각뿔 형상을 얻는 방법이 제안되어 있다(예를 들면, 일본 특개 2001－272505호 참조.). 그렇지만, 미세한 레지스터 패턴을 전자빔 노광에 의해 형성하는 것은 고비용이며, 또 반사 방지 구조에 적합한 방추형상을 얻는 방법에 대하여는 자세한 것이 나타나지 않다.
또 다른 방법으로서, 나노 사이즈의 입자를 마스크로서 에칭을 행하여 미세한 가공을 하는 방법이 제안되어 있다(예를 들면, 일본 특개 2001－272505호 및 미국 특허 제4,407,695호 참조). 그렇지만, 일본 특개 2001－272505호와 미국 특허 제4,407,695호에 개시된 방법에서는, 반사 방지 구조로 적합한 미세 돌기 패턴의 형상인 방추형의 형성이 불가능하다. 일본 특개 2001－272505호에 개시된 방법에서는, 나노 사이즈의 원주나 원추형상의 형성뿐이고, 미국 특허 제4,407,695호에 개시된 방법에서는, 원공형상의 형성은 가능하지만, 방추형상의 형성은 곤란하다.
여기서 반사 방지 구조에 적합한 미세 돌기 패턴의 형상이 방추형인 이유를, 도 2를 이용해 간단하게 설명한다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 빛의 반사는 급격한 굴절률의 변화에 의해 초래되므로, 다른 물질의 계면에서 연속적으로 굴절률이 분포하는 구조를 미세 돌기 패턴에 의해 형성함으로써, 빛의 반사를 줄이는 것이 가능해진다. 미세 돌기 패턴의 횡방향의 크기가 빛의 파장보다 작은 경우, 계면의 한편의 물질(예를 들면, 공기)의 공간 점유율이 서서히 변화하여, 계면의 다른 편의 물질(예를 들면, 마이크로 렌즈)로 바뀌는 것으로 유효 굴절률도 연속적으로 변화한다.
상기 공간 점유율의 변화란, 계면의 양측의 물질의 체적 변화와 같은 의미이므로, 도 3에 나타낸 바와 같이, 체적 변화가 매끄러운 정현곡면을 가지는 방추형상의 반사 방지 구조체가 적합하게 된다.
그렇지만, 현재 개시된 어느 문헌에도, 반사 방지 구조에 적합한 미세 돌기 패턴을 안정적으로 형성하는 방법은 제안되어 있지 않다. 또한, 예를 들면, 미세 돌기 패턴을 패시베이션막(passivation film) 상에 형성하고, 그 패시베이션막 상에 컬러 필터층을 형성하는 방법에 있어서는, 컬러 필터 재료의 도포시에 미세 돌기 패턴이 변형할 가능성이 매우 높다. 그러므로, 실용적이지 않다고 할 수 있다.
일본 특개 2004-47682호에 개시된 고체 촬상 소자는, 패시베이션막 표면에 미세 요철 구조가 형성된 반사 방지 구조를 가지는 것이고, 미세 요철 구조의 특징은, 0. 05㎛ 내지 1㎛의 주기로, 1 이상의 애스펙트비를 가지고 있다는 것이다. 본원 발명자에 의한 검토에서는, 어느 수준의 애스펙트비를 넘은 미세 요철 구조를 형성하면, 반대로 감도가 저하해 버리는 것이 확인되었다. 이것은 미세 요철 구조의 애스펙트비가 커짐으로써 집광상의 광로 길이가 증대하는 것이 원인이라고 생각된다.
또 일본 특개 2004-47682호에 개시된 형성 방법은, 1 변이 100㎚인 패턴을 인접 패턴과의 스페이스가 100㎚가 되도록 전자빔 리소그래피로 패터닝을 한다. 그 후, 반응성 이온 에칭(RIE)을 실시하여, 미세 돌기의 패턴을 형성하는 방법이다. 이 형성 방법에서는, 예를 들면 2.0㎛ 피치의 수광 소자에 상기 미세 돌기의 패턴을 배열하면, 수광 소자마다 400개의 미세 돌기의 패턴이 필요하다.
최근의 고체 촬상 소자는 수광 소자수가 칩마다 100만개를 넘는 것이 주류이며, 이 경우 칩마다 4억개의 미세 돌기의 패턴이 필요하다. 이것을 전자빔 리소그래피로 형성하려고 하는 경우, 미세 돌기의 패턴 1개마다의 묘화 시간을 100nsec로 했을 경우, 300㎜웨이퍼 1매마다, 11시간 이상 걸리게 되어, 실용적이지 않다.
또, 일본 특개 2006-147991호에 개시된 요철 구조체는, 높이가 100Å 내지 5000Å의 요철 구조를 입사광이 회절하지 않을 정도의 피치로 리소그래피를 이용해 제조되고 있다. 그렇지만, 리소그래피를 이용하는 제조 방법에 대해서는, 구체적으로 개시하지 않고 있다.
또, WO 2005/109042에서는, 요철 구조 단위의 특징으로서 0. 1λ＜피치＜0. 8λ, 0. 5λ＜높이＜5λ(λ는 입사광의 파장)로 하고 있다.
그렇지만, 예를 들면 피치=0. 11λ, 높이=4. 4λ로 했을 경우, 애스펙트비는 40이 되어, 상기 설명한 것처럼, 감도의 저하를 초래하게 된다. 또, 쉐이딩(경사 입사되는 수광 영역의 단부 측에 배치된 화소의 집광특성이 광축 중심으로 배치된 화소에 대해서 악화되는 현상) 방지의 측면에서도 실용적이지 않다.
또한, 나노임프린팅법(nanoimprinting method)을 이용해 제조할 수 있는 것이 개시되어 있지만, 애스펙트비가 큰(즉, 구조 높이가 높은) 요철 구조 단위를 제조하는 경우, 금형으로부터 볼록부가 떨어지기 어려워져, 금형의 박리성에 문제를 일으키므로 현실적이지 않다.
배경 기술의 문제점의 하나는, 반사 방지 구조에 적합한 미세 돌기 패턴을 안정적으로 형성하는 것이 곤란하다는 점이다.
배경 기술의 다른 문제점은, 어떤 애스펙트비를 넘는 미세 요철 구조를 형성하면, 감도가 저하한다는 점이다. 또한, 애스펙트비가 너무 크면, 나노임프린팅법에 따른 미세 돌기 패턴의 형성이 금형의 박리성이 어려운 점에서 곤란하게 되는 점이다.
본 발명은, 반사 방지 구조에 적합한 미세 돌기 패턴을 안정적으로 형성하는 것을 가능하게 한다.
본 발명은, 반사 방지 구조체를 형성하는 것에 의한 감도의 저하를 억제하여, 역으로 감도를 높이는 것을 가능하고, 쉐이딩(shading)을 억제하는 것을 가능하게 하여, 반사를 방지할 수 있다. 또 나노임프린팅법에 따르는 반사 방지 구조체의 제조를 가능하게 한다.
본 발명의 실시에 따른 반사 방지 구조체의 제조 방법(제 1 제조 방법)은, 미세 입자가 분산된 수지막을 피가공체 표면에 형성하는 단계와, 상기 수지막 중의 상기 미세 입자를 마스크로 하여 상기 수지막을 에칭함과 함께, 상기 미세 입자도 서서히 에칭하여, 상기 수지막에 돌기 더미 패턴을 형성하는 단계와, 상기 돌기 더미 패턴이 형성된 상기 수지막과 함께 상기 피가공체 표면을 에칭하고, 상기 수지막의 표면에 형성된 상기 돌기 더미 패턴의 표면 형상을 상기 피가공체 표면에 전사하여, 상기 피가공체 표면에 돌기 패턴을 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시에 따른 반사 방지 구조체의 제 1 제조 방법에서는, 수지막 중에는 미세 입자가 분산되어 있으므로, 이 상태에서, 수지막을 에칭하면, 미세 입자가 마스크로 사용되어 수지막 표면의 에칭이 진행한다. 이때, 미세 입자도 서서히 에칭되므로, 에칭이 진행되고 있으면, 미세 입자는 에칭에 의해 가늘어지고, 마침내 제거된다. 이 결과, 수지막의 표면에 돌기 더미 패턴이 형성된다. 이와 같이, 에칭 마스크로 되는 미세 입자가 에칭의 진행과 함께 작아지는 것으로부터, 이 돌기 더미 패턴은, 원추형의 돌기 구조(모스아이 구조)로 형성된다.
이 상태에서, 돌기 더미 패턴의 표면 형상을 피가공체 표면에 전사하여, 피가공체 표면에 돌기 패턴을 형성함으로써, 돌기 패턴도 돌기 더미 패턴과 같은 형상으로 형성된다.
본 발명의 실시에 따른 반사 방지 구조체의 제조 방법(제 2 제조 방법)은, 피가공체 표면에 미세 입자를 배열하는 단계와, 상기 피가공체의 에칭 속도를 상기 미세 입자의 에칭 속도보다 빠른 이방성 에칭 가공을 실시하여, 상기 피가공체의 표면에 돌기 패턴을 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시에 따른 반사 방지 구조체의 제 2 제조 방법에서는, 피가공체 표면에 미세 입자를 배열한 상태에서, 피가공체의 에칭 속도를 미세 입자의 에칭 속도보다 빠른 이방성 에칭 가공을 실시한다. 이것에 의해, 미세 입자를 에칭 마스크로 하면서 피가공체 표면을 에칭할 수 있다. 그리고, 미세 입자는 피가공체보다 늦은 에칭 속도로 에칭되기 때문에, 돌기 패턴은, 정부(頂部)로부터 저부(低部)로 향함에 따라, 높이 방향의 동등한 두께로 분할한 경우, 체적이 선형에 가까운 상태로 증가하는 형상으로 돌기 패턴이 형성된다.
본 발명의 실시에 따른 고체 촬상 장치의 제조 방법(제 1 제조 방법)은, 입사광을 신호 전하로 변환하는 광전변환부와, 상기 광전변환부로부터 신호 전하를 판독하여 전송하는 전하 전송부가 형성된 반도체 기판상에 층간 절연막을 형성하고, 그 위에 평탄화 절연막을 형성하는 단계와, 상기 평탄화 절연막 상에 미세 입자가 분산된 수지막을 형성하는 단계와, 상기 수지막 중의 상기 미세 입자를 마스크로 하여 상기 수지막을 에칭함과 함께, 상기 미세 입자도 서서히 에칭하여, 상기 수지막에 돌기 더미 패턴을 형성하는 단계와, 상기 돌기 패턴이 형성된 상기 수지막과 함께 상기 평탄화 절연막 표면을 에칭하여, 상기 수지막의 표면에 형성된 상기 돌기 더미 패턴의 표면 형상을 상기 평탄화 절연막 표면에 전사하여, 상기 평탄화 절연막 표면에 돌기 패턴을 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시에 따른 고체 촬상 장치의 제 1 제조 방법에서는, 수지막 중에는 미세 입자가 분산되어 있으므로, 이 상태에서, 수지막을 에칭하면, 미세 입자가 마스크로 사용되어 수지막 표면의 에칭이 진행한다. 이때, 미세 입자도 서서히 에칭되므로, 에칭이 진행되고 있으면, 미세 입자는 에칭에 의해 가늘어지고, 마침내 제거된다. 이 결과, 수지막의 표면에 돌기 더미 패턴이 형성된다. 이와 같이, 에칭 마스크로 되는 미세 입자가 에칭의 진행과 함께 작아지는 것으로부터, 이 돌기 더미 패턴은 거의 원추형의 돌기 구조(모스아이 구조)로 형성된다.
이 상태에서, 돌기 더미 패턴의 표면 형상을 평탄화 절연막 표면에 전사하여, 평탄화 절연막 표면에 돌기 패턴을 형성함으로써, 돌기 패턴도 돌기 더미 패턴과 같은 형상으로 형성된다.
본 발명의 실시에 따른 고체 촬상 장치의 제조 방법(제 2 제조 방법)은, 입사광을 신호 전하로 변환하는 광전변환부와, 상기 광전변환부로부터 신호 전하를 판독하여 전송하는 전하 전송부가 형성된 반도체 기판상에 층간 절연막을 형성하고, 그 위에 평탄화 절연막을 형성하는 단계와, 평탄화 절연막 표면에 미세 입자를 배열하는 단계와, 상기 평탄화 절연막의 에칭 속도를 상기 미세 입자의 에칭 속도보다 빠른 이방성 에칭 가공을 실시하여, 상기 평탄화 절연막의 표면에 돌기 패턴을 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시에 따른 고체 촬상 장치의 제 2 제조 방법에서는, 평탄화 절연막 표면에 미세 입자를 배열한 상태에서, 평탄화 절연막의 에칭 속도를 미세 입자의 에칭 속도보다 빠른 이방성 에칭 가공을 실시한다. 이것으로부터, 미세 입자를 에칭 마스크로 하면서 평탄화 절연막 표면을 에칭할 수 있다. 그리고, 미세 입자는 평탄화 절연막보다 늦은 에칭 속도로 에칭되기 때문에, 돌기 패턴은, 정부로부터 저부로 향함에 따라, 높이 방향의 동등한 두께로 분할한 경우, 체적이 선형에 가까운 상태로 증가하는 형상으로 돌기 패턴이 형성된다.
본 발명의 실시에 따른 고체 촬상 장치는, 반도체 영역에 마련되어 입사광을 광전 변환하여 신호 전하를 얻는 광전변환부와, 상기 광전변환부 상에 형성된 복수층의 광투과성막을 구비하여, 상기 복수층의 광투과성막 가운데 적어도 1층의 제 1 광투과성막 표면 또는 상기 반도체 영역 표면에 반사 방지 구조체가 형성되어 있어, 상기 반사 방지 구조체는, 상기 제 1 광투과성막 표면 또는 상기 반도체 영역 표면에 배열된 광투과성을 갖고 정현곡면을 가지는 방추형상의 돌기체로부터 되고, 상기 돌기체는, 배열의 피치가 40㎚의 경우, 높이가 50㎚이상 100㎚이하이고, 배열의 피치가 100㎚의 경우, 높이가 200㎚이상 400㎚이하이며, 배열의 피치가 200㎚의 경우, 높이가 50㎚이상 400㎚이하이다.
본 발명의 실시에 따른 고체 촬상 장치에서는, 반사 방지 구조체가, 전면(全面)에 배열된 광투과성을 갖고 정현곡면을 가지는 방추형상의 돌기체로부터 되므로, 반사 방지 구조체의 계면의 양측의 물질의 체적 변화가 선형으로 변화한다. 이 때문에, 돌기체의 횡방향의 크기가 빛의 파장보다 작은 경우, 계면의 한편의 물질의 공간 점유율이 서서히 변화하여, 계면의 다른 한편의 물질로 바뀌는 것으로 유효 굴절률도 연속적으로 변화한다. 공간 점유율의 변화란, 계면의 양측의 물질의 체적 변화와 같은 의미이므로, 반사 방지 구조체에 있어서의 굴절률 변화가 선형으로 되어, 빛의 반사가 감소한다. 또, 돌기체는, 배열의 피치가 40㎚의 경우, 높이가 50㎚이상 100㎚이하이며, 배열의 피치가 100㎚의 경우, 높이가 200㎚이상 400㎚이하이며, 배열의 피치가 200㎚의 경우, 높이가 50㎚이상 400㎚이하이다. 이러한 제한에 의해, 돌기체의 애스펙트비가 커지지 않고, 감도의 저하가 억제된다.
본 발명의 실시에 따른 고체 촬상 장치의 제조 방법(제 1 제조 방법)은, 반도체 영역에 마련되어 입사광을 광전 변환하여 신호 전하를 얻는 광전변환부 상에 복수층의 광투과성막을 형성할 때에, 상기 복수층의 광투과성막 가운데 적어도 1층의 제 1 광투과성막 표면에 반사 방지 구조체를 형성하는 단계를 포함하고, 상기 반사 방지 구조체를 형성하는 단계는, 상기 제 1 광투과성막 표면에 자외선 경화막을 형성하는 단계와, 상기 자외선 경화막에, 정현곡면을 가지는 방추형상의 오목부를 전면에 배열한 자외선 투과성의 나노임프린트용 몰드를 꽉 눌러, 정현곡면을 가지는 방추형상의 오목부의 형상을 상기 자외선 경화막의 표면에 전사하는 단계와, 상기 나노임프린트용 몰드를 꽉 누른 상태에서 상기 자외선 경화막에 자외선을 조사해 경화시키는 단계와, 상기 자외선 경화막으로부터 상기 나노임프린트용 몰드를 제외하는 단계와, 상기 자외선 경화막과 상기 제 1 광투과성막의 상부를 에칭하여, 상기 자외선 경화막에 형성된 정현곡면을 가지는 방추형상의 돌기체의 형상을 상기 제 1 광투과성막 표면에 전사시키는 단계를 포함하고, 상기 돌기체는, 배열의 피치가 40㎚의 경우, 높이가 50㎚이상 100㎚이하에 형성되고, 배열의 피치가 100㎚의 경우, 높이가 200㎚이상 400㎚이하에 형성되며, 배열의 피치가 200㎚의 경우, 높이가 50㎚이상 400㎚이하로 형성된다.
본 발명의 실시에 따른 제 1 제조 방법에서는, 반사 방지 구조체의 돌기체가 정현곡면을 가지는 방추형상으로 형성되므로, 반사 방지 구조체의 계면의 양측의 물질의 체적 변화가 선형으로 변화하게 된다. 이 때문에, 돌기체의 횡방향의 크기가 빛의 파장보다 작은 경우, 계면의 한편의 물질의 공간 점유율이 서서히 변화하여, 다른 편의 물질론 바뀌는 것으로 유효 굴절률도 연속적으로 변화하게 된다. 따라서, 반사 방지 구조체에 있어서의 굴절률 변화가 선형으로 되어, 빛의 반사가 감소한다. 또, 돌기체는, 배열의 피치가 40㎚의 경우, 높이가 50㎚이상 100㎚이하이며, 배열의 피치가 100㎚의 경우, 높이가 200㎚이상 400㎚이하이고, 배열의 피치가 200㎚의 경우, 높이가 50㎚이상 400㎚이하이다. 이러한 제한에 의해, 돌기체의 애스펙트비가 커지지 않고, 최대에서도 4이므로, 감도의 저하가 억제되는 것과 동시에, 나노임프린팅법을 채용하는 것이 가능하게 된다.
본 발명의 실시에 따른 고체 촬상 장치의 제조 방법(제 2 제조 방법)은, 반도체 영역에 마련되어 입사광을 광전 변환하여 신호 전하를 얻는 광전변환부 상에 복수층의 광투과성막을 형성할 때에, 상기 복수층의 광투과성막 가운데 적어도 1층의 제 1 광투과성막 표면에 반사 방지 구조체를 형성하는 단계를 포함하고, 상기 반사 방지 구조체를 형성하는 단계는, 상기 제 1 광투과성막을 자외선 경화형 또는 열경화형의 도포막으로 형성하는 단계와, 상기 제 1 광투과성막에, 정현곡면을 가지는 방추형상의 오목부를 전면에 배열한 자외선 투과성의 나노임프린트용 몰드를 꽉 눌러, 정현곡면을 가지는 방추형상의 오목부의 형상을 상기 제 1 광투과성막의 표면에 전사하는 단계와, 상기 나노임프린트용 몰드를 꽉 누른 상태에서 상기 제 1 광투과성막에 자외선을 조사해 경화시키는 단계와, 상기 제 1 광투과성막으로부터 상기 나노임프린트용 몰드를 제외하는 단계를 포함하고, 상기 돌기체는, 배열의 피치가 40㎚의 경우, 높이가 50㎚이상 100㎚이하에 형성되고, 배열의 피치가 100㎚의 경우, 높이가 200㎚이상 400㎚이하에 형성되며, 배열의 피치가 200㎚의 경우, 높이가 50㎚이상 400㎚이하로 형성된다.
본 발명의 실시에 따른 제 2 제조 방법에서는, 반사 방지 구조체의 돌기체가 정현곡면을 가지는 방추형상으로 형성되므로, 반사 방지 구조체의 계면의 양측의 물질의 체적 변화가 선형으로 변화하게 된다. 이 때문에, 돌기체의 횡방향의 크기가 빛의 파장보다 작은 경우, 계면의 한편의 물질의 공간 점유율이 서서히 변화하여, 다른 편의 물질로 바뀌는 것으로 유효 굴절률도 연속적으로 변화하게 된다. 따라서, 반사 방지 구조체에 있어서의 굴절률 변화가 선형으로 되어, 빛의 반사가 감소한다. 또, 돌기체는, 배열의 피치가 40㎚의 경우, 높이가 50㎚이상 100㎚이하이며, 배열의 피치가 100㎚의 경우, 높이가 200㎚이상 400㎚이하이고, 배열의 피치가 200㎚의 경우, 높이가 50㎚이상 400㎚이하이다. 이러한 제한에 의해, 돌기체의 애스펙트비가 커지지 않고, 최대에서도 4이므로, 감도의 저하가 억제됨과 동시에, 나노임프린팅법을 채용하는 것이 가능하게 된다.
본 발명의 실시에 따른 촬상 장치는, 입사광을 집광하는 집광광학부와, 상기집광광학부에서 집광한 빛을 수광하여 광전 변환하는 고체 촬상 장치를 가지는 촬상부와, 광전 변환된 신호를 처리하는 신호 처리부를 포함하며, 상기 고체 촬상 장치는, 반도체 영역에 마련되어 입사광을 광전 변환하여 신호 전하를 얻는 광전변환부와, 상기 광전변환부 상에 형성된 복수층의 광투과성막을 포함하고, 상기 복수층의 광투과성막 가운데 적어도 1층의 제 1 광투과성막 표면 또는 상기 반도체 영역 표면에 반사 방지 구조체가 형성되어 있고, 상기 반사 방지 구조체는, 상기 제 1 광투과성막 표면 또는 상기 반도체 영역 표면에 배열된 광투과성을 갖고 정현곡면을 가지는 방추형상의 돌기체로부터 되고, 상기 방추형상의 돌기체는, 배열의 피치가 40㎚의 경우, 높이가 50㎚이상 100㎚이하이며, 배열의 피치가 100㎚의 경우, 높이가 200㎚이상 400㎚이하이고, 배열의 피치가 200㎚의 경우, 높이가 50㎚이상 400㎚이하이다.
본 발명의 실시에 따른 촬상 장치에서는, 촬상부의 고체 촬상 장치에 본 발명의 고체 촬상 장치가 이용되기 때문에, 감도의 저하가 억제된다.
본 발명의 실시에 따른 반사 방지 구조체의 제 1 제조 방법은, 미세 입자를 분산한 수지막을 에칭함으로써 돌기 더미 패턴을 형성할 수 있다. 그리고, 그 돌기 더미 패턴의 형상을 전송함으로써 피가공체 표면에 돌기 패턴을 형성하기 위해, 용이하게 반사 방지 구조에 적합한 돌기 패턴을 안정적으로 형성할 수 있는 이점이 있다.
본 발명의 실시에 따른 반사 방지 구조체의 제 2 제조 방법은, 미세 입자를 배열한 피가공체 표면을 에칭함으로써 피가공체 표면에 돌기 패턴을 형성하기 때문에, 용이하게 반사 방지 구조에 적합한 돌기 패턴을 안정적으로 형성할 수 있는 이점이 있다.
본 발명의 실시에 따른 고체 촬상 장치의 제 1 제조 방법은, 본 발명의 반사 방지 구조체의 제조 방법에 의해 제조된 반사 방지 구조체를 이용하기 때문에, 용이하게 반사 방지 구조에 적합한 반사 방지 구조체를 안정적으로 형성할 수 있는 이점이 있다.
본 발명의 실시에 따른 고체 촬상 장치의 제 2 제조 방법은, 본 발명의 반사 방지 구조체의 제조 방법에 의해 제조된 반사 방지 구조체를 이용하기 때문에, 용이하게 반사 방지 구조에 적합한 반사 방지 구조체를 안정적으로 형성할 수 있는 이점이 있다.
본 발명의 실시에 따른 고체 촬상 장치는, 화소 전체의 감도의 저하를 막는 것이 가능해지고, 쉐이딩을 방지하는 것이 가능해지고, 한편 반사를 방지할 수 있다. 따라서, 플레어나 고스트 등의 노이즈를 감소시킬 수가 있으므로, 고감도의 고화질 화상을 얻을 수 있는 이점이 있다.
본 발명의 실시에 따른 고체 촬상 장치의 제조 방법은, 나노임프린팅법을 채용할 수가 있으므로, 저비용으로, 플레어나 고스트 등의 노이즈를 감소시킨 고감도의 고화질 화상을 얻는 것이 가능한 고체 촬상 장치를 제조할 수 있는 이점이 있다.
본 발명의 실시에 따른 촬상 장치는, 본 발명의 고감도의 고화질 화상을 얻는 것이 가능한 고체 촬상 장치가 이용되기 때문에, 고감도이고, 고품질인 화상을 얻을 수 있는 이점이 있다.
도 1은, 실리콘과 공기와의 계면에 반사 방지막의 질화 실리콘막을 형성한 경우의 반사에 의한 간섭 무늬를 나타낸 도면이다.
도 2는, 종래 기술을 설명하는 도면이다.
도 3은, 모스아이 구조의 이상형상(ideal shape)을 설명하는 도면이다.
도 4는, 본 발명의 제 1 실시 형태에 관한 반사 방지 구조체의 제 1 제조 방법의 일례를 나타낸 제조 단계 단면도 및 SEM 화상이다.
도 5는, 본 발명의 제 2 실시 형태에 관한 반사 방지 구조체의 제 2 제조 방법의 제 1 예를 나타낸 제조 단계 단면도이다.
도 6은, 반사 방지 구조체의 제 2 제조 방법의 제 1 예를 나타낸 제조 단계 단면도이다.
도 7은, 미세 돌기 패턴의 굴절률 변화, 체적 변화, 형상 변화와 높이와의 관계도이다.
도 8은, 본 발명의 제 2 실시 형태에 관한 반사 방지 구조체의 제 2 제조 방법의 제 1 예를 나타낸 제조 단계 단면도이다.
도 9는, 반사 방지 구조체의 제 2 제조 방법의 제 1 예를 나타낸 제조 단계 단면도이다.
도 10은, 반사 방지 구조체의 단면 SEM 화상이다.
도 11은, 미세 돌기 패턴의 굴절률 변화, 체적 변화, 형상 변화와 높이와의 관계도이다.
도 12는, 본 발명의 제 3 실시 형태에 관한 고체 촬상 장치의 제 1 제조 방법의 일례를 나타낸 제조 단계 단면도이다.
도 13은, 고체 촬상 장치의 제 1 제조 방법의 일례를 나타낸 제조 단계 단면도이다.
도 14는, 본 발명의 제 4 실시 형태에 관한 고체 촬상 장치의 제 1 제조 방법의 제 1 예를 나타낸 제조 단계 단면도이다.
도 15는, 고체 촬상 장치의 제 1 제조 방법의 제 1 예를 나타낸 제조 단계 단면도이다.
도 16은, 본 발명의 제 5 실시 형태에 관한 고체 촬상 장치의 구성의 일례를 나타낸 개략 구성 단면도이다.
도 17은, 도 16의 부분 확대도이다.
도 18은, 돌기체의 배열 피치 40㎚에서의 돌기체의 높이에 대한 감도비 및 감도 변동비의 관계도이다.
도 19는, 돌기체의 배열 피치 100㎚에서의 돌기체의 높이에 대한 감도비 및 감도 변동비의 관계도이다.
도 20은, 돌기체의 배열 피치 200㎚에서의 돌기체의 높이에 대한 감도비 및 감도 변동비의 관계도이다.
도 21은, 돌기체의 배열 피치 400㎚에서의 돌기체의 높이에 대한 감도비 및 감도 변동비의 관계도이다.
도 22는, 돌기체의 애스펙트비가 1일때의 감도 변동비와 돌기체의 배열 피치의 관계도이다.
도 23은, 본 발명의 제 6 실시 형태에 관한 고체 촬상 장치의 제조 방법의 제 1 예를 나타낸 개략 구성 단면도이다.
도 24는, 본 발명의 제 6 실시 형태에 관한 고체 촬상 장치의 제조 방법의 제 1 예를 나타낸 개략 구성 단면도이다.
도 25는, 본 발명의 제 6 실시 형태에 관한 고체 촬상 장치의 제조 방법의 제 1 예를 나타낸 개략 구성 단면도이다.
도 26은, 본 발명의 제 6 실시 형태에 관한 고체 촬상 장치의 제조 방법의 제 1 예를 나타낸 개략 구성 단면도이다.
도 27은, 본 발명의 제 6 실시 형태에 관한 고체 촬상 장치의 제조 방법의 제 1 예를 나타낸 개략 구성 단면도이다.
도 28은, 본 발명의 제 6 실시 형태에 관한 고체 촬상 장치의 제조 방법의 제 2 예를 나타낸 개략 구성 단면도이다.
도 29는, 본 발명의 제 6 실시 형태에 관한 고체 촬상 장치의 제조 방법의 제 2 예를 나타낸 개략 구성 단면도이다.
도 30은, 본 발명의 제 6 실시 형태에 관한 고체 촬상 장치의 제조 방법의 제 2 예를 나타낸 개략 구성 단면도이다.
도 31은, 본 발명의 제 7 실시 형태에 관한 촬상 장치의 구성의 일례를 나타낸 블럭도이다.
이하, 발명을 실시하기 위한 형태(이하, '실시 형태'로 한다)에 대해 설명한다.
이하에서, 도면부호 10은 반사 방지 구조체, 11은 피가공체, 12는 수지막, 13은 미세 입자, 14는 미세 돌기 더미 패턴, 15는 미세 돌기 패턴, 21은 반도체 기판, 22는 광전변환부, 23은 수직 전하 전송부, 41은 층간 절연막, 42는 평탄화 절연막을 나타낸다.
1. 제 1의 실시 형태
[반사 방지 구조체의 제 1 제조 방법의 일례]
본 발명의 제 1 실시 형태에 관한 반사 방지 구조체의 제 1 제조 방법의 일례를, 도 4의 제조 단계 단면도 및 SEM 화상에 의해 설명한다.
도 4의 (1)에 나타낸 바와 같이, 미세 돌기 패턴이 형성되는 피가공체(11)를 준비한다.
상기 피가공체(11)로서는, 산화 실리콘막, 질화 실리콘막, 질화 산화 실리콘막 등을 들 수 있다. 이러한 막의 적용 개소로서, 예를 들면, 고체 촬상 장치의 컬러 필터 하에 형성되는 무기 패시베이션막이 있다.
다음에, 도 4의 (2)에 나타낸 바와 같이, 피가공체(11)의 표면에 미세 입자(도시하지 않음)가 분산된 수지막(12)을 형성한다. 상기 수지막(12)은, 상기 수지막(12)의 기재가 되는 수지와 그 수지를 용해하는 용매를 준비하고, 이 용매에 상기 수지를 용해하고, 또한 상기 미세 입자(도시하지 않음)를 균일하게 분산시키고, 그것을, 예를 들면, 도포법에 의해 상기 피가공체(11) 표면에 도포하여 형성한다.
상기 수지막(12)의 수지로서, 노볼락계 수지, 스틸렌계 수지, 아크릴계 수지, 폴리실록산계 수지, 폴리이미드계 수지를 들 수 있다. 이러한 수지는, 단독으로, 또는 혼합하여 이용되어도 좋다. 그 중에서 염가이고 도포성이 뛰어난 노볼락계 수지가 바람직하다.
상기 미세 입자(도시하지 않음)에는, 산화 실리콘(SiO2)을 이용한다. 또는, 산화 알루미늄(Al2O3), 산화 안티몬(Sb2O3), 산화 주석(SnO2), 산화 티탄(TiO2), 산화 망간(MnO2), 산화 지르코늄(ZrO2) 등의 금속 산화물을 이용한다. 이것들은, 단독으로, 또는 혼합하여 이용되어도 좋다.
또는, 무기물을 포함한 염료 색소인, 하기 (1)식에 나타낸 프탈로시아닌계 화합물을 이용할 수도 있다. 이 프탈로시아닌계 화합물은, 중심 금속으로, 구리(Cu), 철(Fe), 코발트(Co), 니켈(Ni), 아연(Zn), 백금(Pt), 팔라듐(Pd) 등으로부터 선택된 금속을 이용한다. 그 중에서도, 염가이며 용해성이 높고, 도포성이 뛰어난 구리 프탈로시아닌이 바람직하다.
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상기 용매로서는, 예를 들면, 메틸셀루솔브, 에틸셀루솔브, 메틸셀루솔브아세테이트, 에틸셀루솔브아세테이트, 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 에틸렌글리콜모노이소프로필에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, N－메틸피롤리돈,γ－부틸올락톤, 디메틸설폭시, N, N－디메틸폼아마이드, 시클로헥사논, 초산에틸, 초산n－부틸, 피루브산에틸, 유산에틸, 유산n－부틸, 디아세톤알코올 등의 용제를 들 수 있다.
이들 용제는 단독으로 이용해도 좋고, 혼합하여 이용해도 좋다.
특히, 상기 용매로서 염가로서 도포성이 뛰어난 초산에틸이 바람직하다.
또한, 상기 용매에 경화제를 첨가해도 좋다. 이 경화제로서는, 엑폭시계 경화제, 멜라민계 경화제를 들 수 있고, 단독으로 이용해도 좋고, 혼합하여 이용해도 좋다. 또한, 경화제를 첨가하지 않아도 된다.
다음에, 도 4의 (3)에 나타낸 바와 같이, 상기 수지막(12) 중의 상기 미세 입자(도시하지 않음)를 마스크로 하여 상기 미세 입자를 에칭함과 함께, 상기 미세 입자도 서서히 에칭하여, 상기 수지막(12)에 미세 돌기 더미 패턴(14)을 형성한다.
다음에, 도 4의 (4)에 나타낸 바와 같이, 상기 미세 돌기 더미 패턴(14)이 형성된 상기 수지막(12)과 함께 상기 피가공체(11) 표면을 에치백 한다. 그 결과, 상기 수지막(12)의 표면에 형성된 상기 미세 돌기 더미 패턴(14)의 표면 형상이 상기 피가공체(11) 표면에 전사되어, 상기 피가공체(11) 표면에 미세 돌기 패턴(15)이 형성된다.
다음에, 상기 제조 방법에 따라 반사 방지 구조체를 형성하는 경우의 구체적인 예를 이하에서 설명한다.
상기 피가공체(11)에는, 플라스마 CVD 질화 실리콘(P－SiN) 막을 이용하였다. 이 위에, 미세 입자를 분산시킨 수지막(12)을 형성하였다. 이 수지막(12)은, 예를 들면 0.5㎛의 막두께로 형성하였다. 그 후, 200℃에서 5분간 열처리를 실시하여, 상기 수지막(12)을 경화 처리하였다.
상기 수지막(12)을 형성하는 도포액은, 구리 프탈로시아닌 염료를 5부, 폴리 히드록시 스틸렌을 고형분으로 15부, 경화제로서 헥사메톡시 메틸 멜라민을 5부, 용제로서 유산 에틸을 70부 혼합하여 제작하였다. 그 후, 구멍 지름 0.1㎛의 맴브렌 필터(membrane filter)로 여과하여 도포액을 얻었다.
상기 구리 프탈로시아 염료에는, 예를 들면, C.I.SB67:Oleosol Fast Blue RL(Taoka Chemical Co.,Ltd 제조)를 이용하였다. 상기 폴리 히드록시 스틸렌에는, 예를 들면, Marukalyncur-M(Marruzen Petrochemical co.,Ltd. 제조)를 이용하였다. 이 Marukalyncur-M은, 카탈로그 값의 중량 평균 분자량이 4100, 분산도가 1.98이며, 그것을 고형분으로 15부 이용하였다. 상기 경화제의 헥사 메톡시 메틸올 멜라민에는, 예를 들면, NIKALAC MW－390(Sanwa Chemical co.,Ltd. 제조)을 이용하였다. 이것은, 헥사 메톡시 메틸올 멜라민 순도 98.3%(카탈로그 기재치)의 것이다.
그 후, 상기 수지막(12)을 열처리(베이킹 처리)를 실시하여 경화시킨다.
다음에, 이하의 드라이 에칭 조건으로 상기 수지막(12)을 에칭하여, 높이가 120㎚, 폭 및 깊이가 50㎚의 형상을 가지는 미세 돌기 더미 패턴(14)을 형성하였다.
이 드라이 에칭에는, 마그네트론 반응성 이온 에칭 장치를 이용하였다. 에칭 조건은, 바이어스 피크 파워(Bias Peak Power)를 -150 W로 설정하였다. 에칭 가스에는, 산소(O2)와 염소(Cl2)를 이용하였다. 상기 산소(O2)의 유량을 70㎤/s, 상기 염소(Cl2)의 유량을 40㎤/s로 설정하고, 에칭 시간을 20sec로 하였다.
이방성 드라이 에칭을 더 실시하여, 피가공체(11)의 플라스마 CVD 질화 실리콘(P－SiN) 막의 표면에 미세 돌기 더미 패턴(14)의 형상을 전사한 미세 돌기 패턴(15)을 형성하였다.
이와 같이 하여, 피가공체(11) 표면의 전면에 형성된 미세 돌기 패턴(15)으로부터 되는 반사 방지 구조체(10)가 형성된다.
이 드라이 에칭에는, 마그네트론 반응성 이온 에칭 장치를 이용하였다. 그리고, 에칭 조건은, 바이어스 피크 파워(Bias Peak Power)를 -150 W로 설정하였다. 그리고 에칭 가스로 산소(O2)와 염소(Cl2)를 이용하였다. 상기 산소(O2)의 유량을 70㎤/s, 상기 염소(Cl2)의 유량을 40㎤/s로 설정하고, 에칭 시간을 40sec로 하였다.
상기 제조 방법에 따라, 피가공체(11)의 플라스마 CVD 질화 실리콘(P－SiN) 막의 표면에 미세 돌기 패턴(15)이 형성되었다. 도 4의 (5), (6)에 상기 미세 돌기 패턴(15)이 형성된 피가공체(11) 표면의 조감 SEM 화상과 단면 SEM 화상을 나타냈다.
상기 제조 방법의 제 1 예에서는, 수지막(12) 중에는 미세 입자(도시하지 않음)가 분산되어 있으므로, 이 상태에서, 수지막(12)을 에칭하면, 미세 입자가 마스크로 사용되어 수지막(12) 표면의 에칭이 진행한다. 이때, 미세 입자도 서서히 에칭되므로, 에칭이 진행되고 있으면 미세 입자는 에칭에 의해 가늘어지고, 마침내 제거된다. 이 결과, 수지막(12)의 표면에 미세 돌기 더미 패턴(14)이 형성된다.
이와 같이, 에칭 마스크로 되는 미세 입자가 에칭의 진행과 함께 가늘어지는 것으로부터, 이 미세 돌기 더미 패턴(14)은, 원추형의 돌기 구조(모스아이 구조)로 형성된다.
이 상태에서, 미세 돌기 더미 패턴(14)의 표면 형상을 피가공체(11) 표면에 전사하여, 피가공체(11) 표면에 미세 돌기 패턴(15)을 형성함으로써, 미세 돌기 패턴(15)도 미세 돌기 더미 패턴(14)과 같은 형상으로 형성된다.
따라서, 저비용으로 신뢰성의 높은 반사 방지 구조체를 간단한 방법으로 제작할 수 있다.
또한, 상기 미세 입자의 사이즈, 재질, 에칭 가스의 종류, 에칭 분위기 압력, 에칭 가스의 공급 유량, 에칭 온도, 에칭 방식 등을 바꾸는 것으로 최적인 반사 방지 구조체를 제작할 수 있다.
또한, 도포법에 의해 형성함으로써, 수지막(12) 중에 미세 입자가 균일하게 분산된 상태로 형성된다. 따라서, 수지막(12) 표면에 미세 돌기 더미 패턴을 균일 또는 거의 균일하게 배열하는 것이 가능하게 되므로, 피가공체(11) 표면에 미세 돌기 패턴을 균일 또는 거의 균일하게 형성하는 것이 가능하게 된다.
또한 수지막(12) 중에 열경화제를 포함함으로써, 수지막(12)을 도포법에 의해 형성한 경우, 열처리(베이킹)에 의해 경화하기 쉬워진다.
또한, 마스크로 되는 미세 입자가 금속 입자에 있어서도, 이 금속 입자는 에칭에 의해 제거되므로, 금속 입자가 남아 오염물질이 되는 일이 없다. 또한, 금속 입자는 드라이 에칭으로 제거되므로, 에칭된 금속은 에칭 챔버의 밖으로 배출된다.
2. 제 2의 실시 형태
[반사 방지 구조체의 제 2 제조 방법의 제 1 예]
다음에, 본 발명의 제 2 실시 형태에 관한 반사 방지 구조체의 제 2 제조 방법의 제 1 예를, 도 5 및 도 6의 제조 단계 단면도에 의해 설명한다.
도 5의 (1)에 나타낸 바와 같이, 피가공체(11) 표면에 미세 입자(13)를 배열한다.
예를 들면, 상기 미세 입자(13)가 분산된 용매(도시하지 않음)를 상기 피가공체(11) 표면에 막형상으로 형성하여, 상기 피가공체(11) 표면에 상기 미세 입자(13)를 배열시킨다.
구체적으로는, 도포법에 의해, 상기 미세 입자(13)가 분산된 상기 용매(도시하지 않음)를 상기 피가공체(11) 표면에 막형상으로 도포한 후, 상기 용매를 증발시켜, 상기 피가공체(11) 표면에 상기 미세 입자(13)만을 배열시킨다.
구체적인 성막 방법으로서는, 건조 고체화, 영동 흡착막, 기체-액체 계면 단입자막, 스핀 코팅, 광결합법, 그 외의 액체 박막법 등을 들 수 있다.
예를 들면, 상기 피가공체(11)로서 고체 촬상 장치의 패시베이션막으로서 이용되는 질화 실리콘막을 이용하여, 마스크로 되는 미세 입자(13)로서 산화 실리콘 입자(실리카 입자)를 이용하였다. 상기 용매에는, 물을 이용하여, 입경이 개략 100㎚의 실리카 입자의 수용액(농도: 0.1 내지 1.0wt%)의 도포액을 제작하였다. 예를 들면 스핀 코터(spin coater)에 의해, 실리콘 기판(도시하지 않음)의 맨 위의 표면에 형성된 질화 실리콘막의 피가공체(11) 상에, 상기 도포액을 도포하였다.
상기 실리카 입자의 입경은, 엄밀하게 제어할 필요는 없다. 반사 방지를 하고 싶은 빛의 파장으로부터, 개략 300㎚보다 작고, 또한 안정적으로 가공할 수 있는 사이즈, 즉 10㎚정도 이상이면 문제없다. 또, 스핀 코터에 한정하지 않고 노즐 분사형 도포 장치에서 도포해도 상관없다.
그 후, 베이킹 등에 의한 건조에 의해 상기 용매를 증발시켜, 단입자층(실리카 입자가 1층 배열한 상태)(16)을 얻을 수 있다.
다음에, 도 5의 (2) 내지 도 6의 (4)에 나타낸 바와 같이, 상기 피가공체(11)의 에칭 속도를 상기 미세 입자(13)의 에칭 속도보다 빠른 이방성 에칭 가공을 실시하여, 상기 피가공체(11)의 표면에 미세 돌기 패턴(15)을 형성한다. 상기 이방성 에칭에서는, 상기 피가공체(11)의 에칭과 상기 미세 입자(13)의 에칭의 선택비는 일정하게 하고 있다.
구체적으로는, 예를 들면 평행 평판형 플라스마 에칭 장치를 이용하여, 상기 단입자층(16)이 형성된 상기 피가공체(11)를 이방성 에칭 가공한다. 이 이방성 에칭의 에칭 가스에는, 4불화 탄소(CF4), 아르곤(Ar)과 산소(O2)를 이용한다. 예를 들면 CF4, Ar, O2의 각각의 유량을, 10㎤/min, 100㎤/min, 6㎤/min으로 설정한다. 또한, 에칭 분위기의 압력(챔버 내압력)을 0.67Pa, 소스 파워를 1000W, 바이어스 파워를 500W, 기판 온도를 20℃로 설정한다. 이러한 조건은 일례이며, 적절하게 변경할 수 있다.
상기 에칭 조건에서는, 실리카 입자와 질화 실리콘막의 에칭 선택비는 3으로 된다. 즉, 실리카 입자와 질화 실리콘막은 단위면적당 1:3의 비율로 에칭된다.
도 5의 (2)는, 상기 조건에서의 에칭으로, 미세 입자(13)(실리카 입자)가 두께로 1/2 에칭된 단계를 나타내고 있다. 도 6의 (3)은, 미세 입자(13)(실리카 입자)가 두께로 3/4 에칭된 단계를 나타내고 있다. 또한 도 6의 (4)은, 미세 입자(13)(실리카 입자)가 완전하게 에칭된 단계를 나타내고 있다.
상기 에칭 단계에 의해, 상기 피가공체(11)의 표면에, 횡방향으로 약 100㎚, 높이 방향으로 약 300㎚의 방추형상의 미세 돌기 패턴(15)을 형성할 수 있다.
이와 같이 하여, 피가공체(11) 표면의 전면에 형성된 미세 돌기 패턴(15)의 집합체로부터 되는 반사 방지 구조체(10)가 형성된다.
상기 미세 돌기 패턴(15)의 높이가 높을수록 굴절률 변화가 더 원만하게 되므로, 반사 방지 구조체로서는 바람직하다. 다만 반사 방지 구조체(10)가 두꺼워질수록 빛의 흡수량도 증가하기 때문에, 미세 돌기 패턴(15)의 높이는, 반사와 흡수를 감안해 결정하면 좋다.
본 실시예에서는 애스펙트(횡방향으로 대한 높이 방향의 비)가 3이 되도록 에칭 선택비를 조정했지만, 소자에 요구되는 성능으로부터 미세 돌기 패턴(15)의 횡과 높이의 사이즈를 결정하여, 거기에 따른 미세 입자(13)로 에칭의 제조건을 결정하는 것이 좋다.
질화 실리콘막으로 된 피가공체(11) 표면에 형성된 미세 돌기 패턴(15)의 상부에, 질화 실리콘막과는 굴절률이 다른 별도의 재료를 성막하여도, 반사가 생기는 것이 매우 어려워진다. 물론, 다른 재료를 성막하는 것이 아니라, 미세 돌기 패턴(15)의 상부가 공기층이라고 하여도, 마찬가지로 반사가 생기기 매우 어렵다.
본 발명으로 이용할 수 있는 미세 입자(13)는 산화 실리콘 입자(실리카 입자)로 한정되지 않는다. 무기 입자로서는, 예를 들면, 산화물, 질화물, 탄화물, 붕화물 및 황화물 등의 화합물로 되는 입자나 금속 입자 등을 이용할 수 있다.
상기 산화물로서는, 산화 실리콘(실리카), 산화 알루미늄(알루미나), 산화 지르코늄(지르코니아), 산화 티탄(티타니아), 산화 세륨(세리아), 산화 아연, 산화 주석 등을 들 수 있다.
질화물로서는, 질화 실리콘, 질화 알루미늄, 질화 붕소 등을 들 수 있다.
탄화물로서는, 탄화 실리콘, 탄화 붕소, 다이아몬드, 그래파이트, 풀러린류 등을 들 수 있다.
붕화물로서는, 붕화 지르코늄(ZrB2), 붕화 크롬(CrB2) 등을 들 수 있다.
금속 입자로서는, 금, 은, 백금, 팔라듐, 구리, 니켈, 코발트, 철 등을 들 수 있다.
그러나, 더 적합하게는 오염의 원인이 되는 금속 원소를 포함하지 않는 재료로 된 미세 입자가 바람직하다. 따라서, 실리콘, 실리카, 다이아몬드, 실리콘 질화물, 탄화 실리콘(SiC)이 매우 적합하다.
유기 재료로서는, 폴리스티렌 등의 스틸렌계 수지, 폴리메틸메타크릴레이트 등의 아크릴계 수지, 폴리에틸렌이나 폴리프로필렌 등의 배위 중합에 의해 얻을 수 있는 폴리머, 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리아미드(예를 들면, 나일론 66(상품명)), 폴리에스테르, 폴리이미드, 폴리페닐렌에테르, 폴리알릴렌 술피드, 폴리에테르케톤, 폴리에테르에테르케톤 등의 중축합반응에 의해 얻을 수 있는 폴리머, 나일론 6(상품명)이나 폴리카프로락톤 등의 개환 중합에 의해 얻을 수 있는 폴리머, 안료 등의 유기물 결정 등을 들 수 있다.
상기 미세 입자(13)의 입자의 형상은, 다면체 형상, 구 형상 등을 적합하게 이용할 수 있지만, 그 중에서 구 형상의 것이, 배열 제어가 용이하고 빽빽하게 꽉찬 구조를 얻기 쉽기 때문에 바람직하다. 입자의 크기는, 소망하는 반사 방지 구조에 따라 적절하게 선택할 수 있지만, 평균 입경은 10㎚이상 300㎚이하가 바람직하다.
상기 미세 입자(13)의 입도 분포에 관해, 특별한 제한은 없지만, 단입자층 형성의 용이함의 관점으로부터는, 샤프한 입도 분포의 것, 특히 단분산의 것이, 입도 분포가 큰 것보다 바람직하다.
피가공체(11)에는 고체 촬상 장치 및 카메라 모듈에 이용되는 재료는 모두 이용할 수 있다. 예를 들면, 실리콘 기판, 단결정 실리콘막, 다결정 실리콘막, 아모르퍼스(amorphous) 실리콘막, 실리콘 산화막, 실리콘 질화막, 실리콘 산화 질화막, 수지막, 텅스텐막, 알루미늄막, 구리(Cu) 막, 유리, 수정, 수지판 등이다.
이들 피가공체(11)에 적절한 에칭 조건에 적합하도록 미세 입자(13)의 재질을 선택하여, 에칭 선택비가 상기한 바와 같은 반사 방지 구조의 형성에 적절하게 에칭 조건을 조정하면 좋다.
상기 반사 방지 구조체(10)의 제 2 제조 방법의 제 1 예에서는, 상기 피가공체(11) 표면에 미세 입자(13)를 배열한 상태에서, 피가공체(11)의 에칭 속도를 미세 입자(13)의 에칭 속도보다 빠른 이방성 에칭 가공을 실시한다.
이 결과, 미세 입자(13)를 에칭 마스크로 하면서 피가공체(11) 표면을 에칭할 수 있다. 그리고, 미세 입자(13)는 피가공체(11)보다 늦은 에칭 속도로 에칭되기 때문에, 미세 돌기 패턴(15)은, 정부로부터 저부로 향함에 따라, 높이 방향의 동등한 두께로 분할한 경우, 체적이 선형에 가까운 상태로 증가하는 형상으로 미세 돌기 패턴(15)이 형성된다.
또한, 상기 미세 입자(13)가 구형인 것으로부터, 미세 입자(13)가 에칭되면서 피가공체(11) 표면을 에칭하면, 피가공체(11) 표면에 방추형상의 미세 돌기 패턴(15)이 형성된다.
따라서, 구형 또는 개략 구형의 미세 입자를 이용함으로써, 고가의 리소그래피 수단을 이용하지 않고, 반사 방지 구조에 필요한 미세한 이차원 패턴을 형성하는 것이 가능해진다.
또한, 상기 미세 입자(13)를 용매 중에 분산함으로써, 미세 입자(13)를 균일하게 분포시킬 수가 있다. 그 때문에, 피가공체(11) 표면에 형성된 미세 입자(13)가 분산된 용매 중의 미세 입자(13)는, 피가공체(11) 표면에 균일한 분포로 배열된다. 또한, 용매가, 예를 들어, 0.01Pa·s정도 이상의 점도를 가지는 것이면, 곡면에 미세 입자(13)를 배열시킬 수도 있다.
상기 제 2 제조 방법의 제 1 예에서는, 반사 방지 구조체를 얻을 수 있지만, 도 7에 나타낸 바와 같이, 미세 돌기 패턴(15)의 형상은 가장 적합한 체적 변화를 가지는 것으로는 되지 않았다.
도 7에서는, 상기 도면 6의 (4)에 나타낸 미세 돌기 패턴(15)의 형상 변화와 체적 변화 즉 굴절률 변화를 나타냈다. 체적 변화 즉 굴절률 변화가 0에서 1로 직선적으로 변화하는 것이 바람직하다.
또한, 도 7은, 종축에 굴절률 변화, 체적 변화, 형상 변화를 나타내고, 횡축에 미세 돌기 패턴의 높이를 나타낸다. 또 도면에서는, 미세 입자(13)의 반경에서 정규화하고 있으므로, 미세 돌기 패턴(15)의 애스펙트에는 의존하지 않는다. 또한, 굴절률의 변화의 정도가 0으로부터 1로 되어 있는 것에 있어, 실제의 반사 방지 구조에 있어서는, 질화 실리콘막의 굴절률로부터 그 상층의 물질의 굴절률로 변화된다.
[반사 방지 구조체의 제 2 제조 방법의 제 2 예]
다음에, 본 발명의 제 2 실시 형태에 관한 반사 방지 구조체의 제 2 제조 방법의 제 2 예를, 도 8 및 도 9의 제조 단계 단면도에 의해 설명한다.
도 8의 (1)에 나타낸 바와 같이, 상기 제 1 예와 마찬가지로 하여, 피가공체(11) 표면에 미세 입자(13)를 배열한다.
예를 들면, 상기 미세 입자(13)가 분산된 용매(도시하지 않음)를 상기 피가공체(11) 표면에 막형상으로 형성하여, 상기 피가공체(11) 표면에 상기 미세 입자(13)를 배열시킨다.
구체적으로는, 도포법에 의해, 상기 미세 입자(13)가 분산된 상기 용매(도시하지 않음)를 상기 피가공체(11) 표면에 막형상으로 도포한 후, 상기 용매를 증발시켜, 상기 피가공체(11) 표면에 상기 미세 입자(13)만을 배열시킨다.
구체적인 성막 방법으로서는, 건조 고체화, 영동흡착막, 기체-액체계면단입자막, 스핀 코팅, 광결합법, 그 외의 액체 박막법 등을 들 수 있다.
예를 들면, 상기 피가공체(11)로서 고체 촬상 장치의 패시베이션막으로서 이용되는 질화 실리콘막을 이용하고, 마스크로 되는 미세 입자(13)로서 산화 실리콘 입자(실리카 입자)를 이용하였다. 상기 용매로는, 물을 이용하고, 입경이 개략 100㎚의 실리카 입자의 수용액(농도: 0.1 내지 1.0wt%)의 도포액을 제작하였다. 예를 들어, 스핀 코터에 의해, 실리콘 기판(도시하지 않음)의 맨 위의 표면에 형성된 질화 실리콘막의 피가공체(11) 상에, 상기 도포액을 도포하였다.
상기 실리카 입자의 입경은, 엄밀하게 제어할 필요는 없다. 반사 방지를 하고 싶은 빛의 파장으로부터, 개략 300㎚보다 작고, 한편 안정적으로 가공할 수 있는 사이즈, 즉 10㎚정도 이상이면 문제없다. 또, 스핀 코터로 한정하지 않고 노즐 분사형 도포 장치에서 도포해도 상관없다. 그 후, 베이킹 등에 의한 건조에 의해 상기 용매를 증발시켜, 단입자층(실리카 입자가 1층 배열한 상태)(16)을 얻을 수 있다.
다음에, 도 8의 (2) 내지 도 9의 (4)에 나타낸 바와 같이, 상기 피가공체(11)의 에칭 속도를 상기 미세 입자(13)의 에칭 속도보다 빠른 이방성 에칭 가공을 실시하여, 상기 피가공체(11)의 표면에 미세 돌기 패턴(15)을 형성한다. 상기 이방성 에칭에서는, 에칭 중에 피가공체(11)와 미세 입자(13)의 에칭 선택비의 관계를 가변으로 하고, 피가공체(11)의 에칭 속도를 미세 입자(13)의 에칭 속도에 대해서 더 빠르게 해나간다. 이에 의해, 미세 돌기 패턴(15)의 높이 방향의 체적 변화가 선형에 가까운 상태로 된다.
구체적으로는, 예를 들면, 평행 평판형 플라스마 에칭 장치를 이용하여, 상기 단입자층(16)이 형성된 상기 피가공체(11)를 이방성 에칭 가공한다. 이 이방성 에칭의 에칭 가스에는, 4불화 탄소(CF4)와 아르곤(Ar)과 산소(O2)를 이용한다. 예를 들면, CF4, Ar, O2의 각각의 유량을, 처음에는 4㎤/min, 100㎤/min, 6㎤/min으로 설정한다. 또한, 에칭 분위기의 압력(챔버 내압력)을 0.67Pa, 소스 파워를 1000W, 바이어스 파워를 500W, 기판 온도를 20℃로 설정한다. 이러한 조건은 일례이며, 적절하게 변경할 수 있다.
도면의 도 8의 (2)는, 상기 조건에서의 에칭으로, 미세 입자(13)(실리카 입자)가 두께로 1/2 에칭된 단계를 나타내고 있다.
다음에, 도 9의 (3)에 나타낸 바와 같이, 미세 입자(13)(실리카 입자)가 70%에칭될 때까지, 산소(O2) 유량을 6㎤/min로 하여 에칭 선택비를 3으로 한다. 도면은 미세 입자(13)(실리카 입자)가 두께로 70% 에칭된 단계를 나타내고 있다.
다음에, 도 9의 (4)에 나타낸 바와 같이, 미세 입자(13)(실리카 입자)가 두께로 90% 에칭될 때까지, 산소(O2) 유량을 8㎤/min로 하여 에칭 선택비를 4로 한다. 또한, 미세 입자(13)(실리카 입자)가 완전하게 에칭될 때까지 산소(O2) 유량을 10㎤/min로 하여 에칭 선택비를 5로 한다. 도면은 미세 입자(13)(실리카 입자)가 완전하게 에칭된 단계를 나타내고 있다.
상술한 단계에 의해, 상기 피가공체(11)의 표면에, 횡방향으로 약 100㎚, 높이 방향으로 약 300㎚의 방추형상의 미세 돌기 패턴(15)을 형성할 수 있다.
이와 같이 하여, 피가공체(11) 표면의 전면에 형성된 미세 돌기 패턴(15)의 집합체로 되는 반사 방지 구조체(10)가 형성된다.
이 반사 방지 구조체(10)는, 도 10의 (1)의 조감 SEM 화상 및 도 1의 (2)의 단면 SEM 화상에 나타낸 바와 같이 형성되어 있다.
상기 미세 돌기 패턴(15)의 높이가 높을수록 굴절률 변화가 더 완만하게 되므로, 반사 방지 구조로서는 바람직하다. 다만 반사 방지 구조가 두꺼워질수록 빛의 흡수량도 증가하기 때문에, 미세 돌기 패턴(15)의 높이는, 반사와 흡수를 감안하여 결정하면 좋다.
상기 제조 방법으로 얻은 미세 돌기 패턴(15)의 굴절률 변화를 도 11에 나타낸다.
도 11에 나타낸 바와 같이, 굴절률 변화는 거의 직선적으로 0에서 1로 변화하고 있으므로, 상기와 같이 에칭 선택비를 가변으로 함으로써 적합한 반사 방지 구조를 형성할 수 있다. 즉, 상기 미세 돌기 패턴(15)은, 상기 도 3에 나타낸 바와 같은 이상적인 형상과 거의 같은 형상으로 형성된다.
또한, 도 11은, 종축에 굴절률 변화, 체적 변화, 형상 변화를 나타내고, 횡축에 미세 돌기 패턴의 높이를 나타낸다. 또 도면에서는, 미세 입자(13)의 반경으로 정규화하고 있으므로, 미세 돌기 패턴(15)의 애스펙트에는 의존하지 않는다. 또, 굴절률의 변화의 정도가 0으로부터 1로 되는 것에 있어서, 실제의 반사 방지 구조에 있어서는, 질화 실리콘막의 굴절률로부터 그 상층의 물질의 굴절률로 변화된다.
본 실시예에서는, 산소(O2) 유량을 변화시키는 것으로서, 미세 입자(13)(실리카 입자)로 피가공체(11)(질화 실리콘막)의 에칭 선택비를 변화시켰지만, 챔버 압력을 변화시키는 것으로서, 마찬가지로 에칭 선택비를 제어하는 것이 가능하다. 미세 입자(13)(실리카 입자)는 챔버 압력이 변화해도 그다지 에칭 속도는 변화하지 않지만, 질화 실리콘막의 에칭 속도는 변화한다. 예를 들면, 챔버 압력을 0.27Pa로부터 13.3Pa로 변화시켰을 경우, 질화 실리콘막의 에칭 속도는 3배 정도까지 빨라진다.
따라서, 당초의 에칭 선택비를 2(미세 입자(13)(실리카 입자)와 질화 실리콘막은, 단위면적당, 1:2의 비율로 에칭된다)가 되도록 에칭 조건을 설정한다. 그리고, 상술한 바와 같이 최종적으로 에칭 선택비가 5로 되도록 챔버 압력을 올리는 것에 의해서도, 마찬가지로 적합한 반사 방지 구조를 형성할 수 있다.
상기 반사 방지 구조체의 제 2 제조 방법의 제 2 예에서는, 상기 피가공체(11) 표면에 미세 입자(13)를 배열한 상태에서, 피가공체(11)의 에칭 속도를 미세 입자(13)의 에칭 속도보다 빠른 이방성 에칭 가공을 실시한다. 이 결과, 미세 입자(13)를 에칭 마스크로 사용하면서 피가공체(11) 표면을 에칭할 수 있다.
상기 이방성 에칭에서는, 에칭 중에 피가공체(11)와 미세 입자(13)의 에칭 선택비의 관계를 가변으로 하여, 피가공체(11)의 에칭 속도를 미세 입자(13)의 에칭 속도에 대해 더 빠르게 하고 있다. 이에 의해, 미세 돌기 패턴(15)의 높이 방향의 체적 변화가, 상기 도 7에 의해 설명한 바와 같이, 선형에 가까운 상태로 된다.
따라서, 반사 방지 구조체(10)에 있어서의 미세 돌기 패턴(15)의 높이 방향을 향하여, 굴절률이 선형으로 변화한다. 즉, 미세 돌기 패턴(15)의 기부로부터 정부로 향하여, 굴절률이 선형으로 감소하도록 되어 있다.
또한, 상기 미세 입자(13)가 구형인 것도, 미세 돌기 패턴(15)의 높이 방향의 체적 변화가 선형에 가까운 상태가 되기 쉽게 하고 있다. 즉, 미세 입자(13)가 에칭되면서 작아지는 것으로, 피가공체(11) 표면이 방추형상으로 에칭되어, 미세 돌기 패턴(15)이 형성되기 때문이다. 예를 들면, 미세 입자(13)가 평판 모양이라면, 에칭이 진행해도, 미세 입자(13)의 막두께는 얇아지지만, 그 크기는 거의 변화하지 않기 때문에, 피가공체(11)는 미세 입자(13)의 평면 형상을 전사한 기둥 형상으로 형성되고, 방추형상으로는 형성되지 않는다.
또한, 상기 미세 입자(13)를 용매 중에 분산함으로써, 미세 입자(13)를 균일하게 분포시킬 수가 있다. 그 때문에, 피가공체(11) 표면에 형성된 미세 입자(13)가 분산된 용매 중의 미세 입자(13)는, 피가공체(11) 표면에 균일한 분포로 배열된다. 또한, 구형 또는 개략 구형의 미세 입자를 이용함으로써, 고가의 리소그래피 수단을 이용하는 일 없이, 반사 방지 구조에 필요한 미세한 이차원 패턴을 형성하는 것이 가능해진다.
상기 설명한 제 2 제조 방법의 제 2 예와 같이, 에칭의 진행과 함께 에칭 선택비가 증가하도록 에칭 조건을 정하는 방법을, 상기 제 1 제조 방법의 미세 돌기 더미 패턴(14)을 형성하는 에칭에 적용할 수도 있다. 이 경우, 미세 돌기 더미 패턴(14)을 방추형상으로 형성하는 것이 가능하게 된다.
[반사 방지 구조체의 제 2 제조 방법의 제 3 예]
다음에, 본 발명의 제 2 실시 형태에 관한 반사 방지 구조체의 제 2 제조 방법의 제 3 예를, 상기 도 8 및 상기 도 9의 제조 단계 단면도에 의해 설명한다.
상기 도 8의 (1)에 나타낸 바와 같이, 피가공체(11)를 폴리메틸메타크릴레이트(통칭 PMMA)와 같은 투명 수지막으로 하고, 미세 입자(13)를 실리콘 산화물(실리카 입자)로 한다.
상기 피가공체(11)인 투명 수지막은, 고체 촬상 장치, 발광소자, 표시 소자에 대해 평탄화막이나 마이크로 렌즈 등에 이용된다.
상기 피가공체(11) 표면에 상기 미세 입자(13)로 되는 단입자층(16)을 형성한다. 그 형성 방법은, 상기 제 2 제조 방법의 제 2 예의 도 5의 (1)에 의해 설명한 것과 마찬가지이다.
그 후, 상기 도면 8의 (2) 내지 상기 도면 9의 (4)에 나타낸 바와 같이, 평행 평판형 플라스마 에칭 장치에서, 상기 미세 입자(13)와 상기 피가공체(11) 표면을 이방성 에칭을 한다.
상기 에칭 조건은, 에칭 가스로서 헥사플루오린화 황(SF6)과 산소(O2)를 이용한다. SF6의 초기 유량을 50㎤/min, O2의 초기 유량을 10㎤/min으로 설정한다. 에칭 분위기(에칭 챔버)의 압력을 4.0Pa, 소스 파워를 500W, 바이어스 파워를 100W, 기판 온도를 50℃로 설정한다.
그리고, 미세 입자(13)(실리카 입자)가 두께로 50%에칭될 때까지, 산소(O2)의 초기 유량을 10㎤/min으로 한다. 이에 의해, 에칭 선택비가 2(단위면적당, 미세 입자(13)(실리카 입자)와 PMMA가 1:2의 비율로 에칭된다)로 된다.
다음에, 미세 입자(13)(실리카 입자)가 두께로 70%에칭될 때까지는 산소(O2) 유량을 15㎤/min로서 에칭 선택비를 3으로 한다.
다음에, 미세 입자(13)(실리카 입자)가 두께로 90%에칭될 때까지는 산소(O2) 유량을 20㎤/min로서 에칭 선택비를 4로 한다. 그리고 미세 입자(13)(실리카 입자)가 완전하게 에칭될 때까지 산소(O2) 유량을 25㎤/min로서 에칭 선택비를 5로 한다.
상기 반사 방지 구조체의 제 2 제조 방법의 제 3 예에서는, 상기 제 2 예와 마찬가지로, 미세 돌기 패턴(15)의 높이 방향의 체적 변화가 선형에 가까운 상태로 된다.
따라서, 반사 방지 구조체(10)에 있어서의 미세 돌기 패턴(15)의 높이 방향을 향하여, 굴절률이 선형으로 변화하고 있다. 즉, 미세 돌기 패턴(15)의 기부로부터 정부로 향해, 굴절률이 선형으로 감소하고 있다.
3. 제 3의 실시 형태
[고체 촬상 장치의 제 1 제조 방법의 일례]
본 발명의 제 3 실시 형태에 관한 고체 촬상 장치의 제 1 제조 방법의 일례를, 도 12 내지 도 13의 제조 단계 단면도에 의해 설명한다.
도 12의 (1)에 나타낸 바와 같이, 반도체 기판(21)에 입사광을 신호 전하로 변환하는 광전변환부(22)를 형성한다. 또한 상기 반도체 기판(21)에, 상기 광전변환부(22)로부터 신호 전하를 판독하여 전송하는 수직 전하 전송부(23)를 형성한다. 이때, 동시에, 상기 수직 전하 전송부(23)로부터 보내져 온 신호 전하를 수평 방향으로 전송하여 출력하는 수평 전하 전송부(도시하지 않음)도 형성된다. 상기 반도체 기판(21)의 상기 수직 전하 전송부(23)(수평 전하 전송부도 마찬가지) 상에는 게이트 절연막(24)을 개재시켜 전송 게이트(25)가 형성되어 있다. 또한 상기 전송 게이트(25)는, 절연막(26)을 개재시켜 차광막(27)으로 피복되어 있다. 이 차광막(27)과 상기 광전변환부(22) 상에 개구부(28)가 설치되어 있다.
또한, 상기 광전변환부(22), 상기 차광막(27) 등을 피복 하도록, 상기 반도체 기판(21) 상에는, 층간 절연막(41)이 형성되어 있다. 이 층간 절연막(41)은, 예를 들면, 산화 실리콘계의 절연막으로 형성되고, 예를 들면, 붕소인실리케이트 유리(BPSG)막으로 형성되어 있다. 물론, 다른 산화 실리콘계의 절연막으로 형성되어도 좋다.
또한 패시베이션막으로 되는 평탄화 절연막(42)이 형성되어 있다. 예를 들면, 상기 평탄화 절연막(42)은 플라스마 CVD 질화 실리콘(P－SiN) 막으로 형성된다. 그리고 이 평탄화 절연막(42)의 표면은, 예를 들면 화학적 기계 연마법에 따라 평탄화되어 있다.
본 실시예에서는, 상기 평탄화 절연막(42)이 상기 반사 방지 구조체의 제조 방법에서 설명한 피가공체(11)에 상응한다.
다음에, 평탄화 절연막(42)의 표면에 미세 입자(13)가 분산된 수지막(12)을 형성한다. 상기 수지막(12)을 형성하기 위해서는, 상기 수지막(12)의 기재가 되는 수지, 그 수지를 용해하는 용매를 준비한다. 이 용매에 상기 수지막(12)의 기재가 되는 수지를 용해하고, 또한 상기 미세 입자(도시하지 않음)를 균일하게 분산시켜, 도포액을 제작한다. 이 도포액을, 예를 들면, 도포법에 의해 상기 평탄화 절연막(42) 표면에 도포하여 수지막(12)을 형성한다.
이 수지막(12)은, 예를 들면 0.5㎛의 막두께로 형성한다. 그 후, 200℃에서 5 min간의 열처리를 실시하여 상기 수지막(12)을 경화 처리한다.
상기 수지막(12)을 형성하는 도포액은, 일례로서, 구리 프탈로시아닌 염료를 5부, 폴리 히드록시 스틸렌을 고형분으로 15부, 경화제로서 헥사메톡시 메틸 멜라민을 5부, 용제로서 유산 에틸을 70부 혼합하여 제작하였다. 그 후, 구멍 지름 0. 1㎛의 맴브렌 필터로 여과하여 도포액을 얻었다.
상기 수지막(12)의 수지로서 노볼락계 수지, 스틸렌계 수지, 아크릴계 수지, 폴리실록산계 수지, 폴리이미드계 수지를 들 수 있다. 이러한 수지는, 단독으로도, 또는 혼합하여 이용되어도 좋다. 그 중에서 염가이고 도포성이 뛰어난 노볼락계 수지가 바람직하다.
상기 미세 입자(도시하지 않음)에는, 산화 실리콘(SiO2)을 이용한다. 또는, 산화 알루미늄(Al2O3), 산화 안티몬(Sb2O3), 산화 주석(SnO2), 산화 티탄(TiO2), 산화 망간(MnO2), 산화 지르코늄(ZrO2) 등의 금속 산화물을 이용한다. 이것들은, 단독으로도, 또는 혼합하여 이용되어도 좋다. 또는, 무기물을 포함한 염료 색소인, 상기 (1)식에 나타낸 프탈로시아닌계 화합물을 이용할 수도 있다. 이 프탈로시아닌계 화합물은, 중심 금속에, 구리(Cu), 철(Fe), 코발트(Co), 니켈(Ni), 아연(Zn), 백금(Pt), 팔라듐(Pd) 등에서 선택되는 금속을 이용한다. 그 중에서, 염가로서 용해성이 높고, 도포성이 뛰어난 구리 프탈로시아닌이 바람직하다.
[0092]
상기 용매로서는, 예를 들면, 메틸셀루솔브, 에틸셀루솔브, 메틸셀루솔브아세테이트, 에틸셀루솔브아세테이트, 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 에틸렌글리콜모노이소프로필에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, N－메틸피롤리돈,γ－부틸올락톤, 디메틸설폭시, N,N－디메틸폼아미드, 시클로헥사논, 초산에틸, 초산n－부틸, 피루브산에틸, 유산에틸, 유산n－부틸, 디아세톤알코올 등을 들 수 있고, 바람직하게는 γ－부틸올락톤, N,N－디메틸 폼 아미드, 시클로헥사논, 피루브산에틸, 유산에틸, 유산n－부틸, 디아세톤알코올 등의 용제를 들 수 있다. 이들 용제는 단독으로 이용해도 좋고, 혼합하여 이용해도 좋다. 특히, 상기 용매로서, 염가이고 도포성이 뛰어난 초산에틸이 바람직하다.
상기 용매에 경화제를 첨가해도 좋다. 이 경화제로서는, 엑폭시계 경화제, 멜라민계 경화제를 들 수 있고, 단독으로 이용해도 좋고, 혼합하여 이용해도 좋다. 또한, 경화제를 첨가하지 않아도 좋다.
다음에, 도 12의 (2)에 나타낸 바와 같이, 상기 수지막(12) 중의 상기 미세 입자(도시하지 않음)를 마스크로 하여 기재가 되는 수지를 에칭(드라이 에칭)함과 함께, 상기 미세 입자도 서서히 에칭하여, 상기 수지막(12)의 표면의 전면에 미세 돌기 더미 패턴(14)을 형성한다.
상기 미세 돌기 더미 패턴(14)은, 예를 들면, 높이가 120㎚, 폭 및 깊이가 50㎚의 거의 원추형의 돌기 구조(모스아이 구조)로 형성된다.
이 드라이 에칭에는, 마그네트론 반응성 이온 에칭 장치를 이용하였다. 에칭 조건은, 바이어스 피크 파워(Bias Peak Power)를 -150W로 설정하고, 에칭 가스로 산소(O2)와 염소(Cl2)를 이용하였다. 상기 산소(O2)의 유량을 70㎤/s, 상기 염소(Cl2)의 유량을 40㎤/s로 설정하고, 에칭 시간을 20sec로 하였다.
다음에, 도 12의 (3)에 나타낸 바와 같이, 상기 미세 돌기 더미 패턴(14)(상기 도 12의 (2) 참조)이 형성된 상기 수지막(12)과 함께 상기 피가공체(11) 표면을 에치백(드라이 에칭) 한다.
그 결과, 상기 수지막(12)(상기 도 12의 (2) 참조)의 표면에 형성된 상기 미세 돌기 더미 패턴(14)의 표면 형상이 상기 평탄화 절연막(42) 표면에 전사되어, 상기 평탄화 절연막(42) 표면에 미세 돌기 패턴(15)이 형성된다. 이 미세 돌기 패턴(15)은 거의 원추형의 돌기 구조(모스아이 구조)로 형성된다.
이 드라이 에칭에는, 마그네트론 반응성 이온 에칭 장치를 이용하였다. 에칭 조건은, 바이어스 피크 파워(Bias Peak Power)를 -150 W로 설정하고, 에칭 가스로 산소(O2)와 염소(Cl2)를 이용하였다. 상기 산소(O2)의 유량을 70㎤/s, 상기 염소(Cl2)의 유량을 40㎤/s로 설정하고, 에칭 시간을 40sec로 하였다.
이와 같이 하여, 평탄화 절연막(42) 표면의 전면에 형성된 미세 돌기 패턴(15)의 집합체로부터 반사 방지 구조체(10)가 형성된다. 상기 미세 돌기 패턴(15)의 집합체는, 상기 도면 4의 (5)의 조감 SEM 화상, 도 4의 (6)의 단면 SEM 화상에 나타낸 바와 같이 형성되어 있다.
다음에, 도 13의 (4)에 나타낸 바와 같이, 상기 반사 방지 구조체(10)가 형성된 상기 평탄화 절연막(42) 상에 평탄화막(43)을 형성한다. 이 평탄화막(43)은, 광투과성이 뛰어난 재료로 형성되고, 예를 들면, 산화 실리콘막으로 형성된다.
다음에, 도 13의 (5)에 나타낸 바와 같이, 상기 평탄화막(43) 상에, 컬러 필터층(44)을 형성한다. 이 컬러 필터층(44)은, 통상의 제조 방법에 의해, 예를 들면, 도포법 및 리소그래피 기술에 의해, 녹색 컬러 필터층(44G), 적색 컬러 필터층(44R), 청색 컬러 필터층(44B)이 순차로 형성된다. 그 형성순서는 임의이다.
이와 같이, 평탄화막(43)을 개재시켜 컬러 필터층(44)을 형성함으로써, 컬러 필터층(44)을 형성할 때, 패터닝 동안 데미지가 미세 돌기 패턴(15)에 가해지지 않기 때문에, 미세 돌기 패턴(15)의 형상이 유지된다.
다음에, 도 13의 (6)에 나타낸 바와 같이, 상기 컬러 필터층(44) 상에 통상의 렌즈 형성 기술에 의해, 상기 광전변환부(22)로 입사광을 이끌도록 마이크로 렌즈(45)를 형성한다.
상기 고체 촬상 장치의 제 1 제조 방법에서는, 수지막(12) 중에는 미세 입자가 분산되어 있으므로, 이 상태에서, 수지막(12)을 에칭하면, 미세 입자가 마스크로 사용되어 수지막(12) 표면의 에칭이 진행한다. 이때, 미세 입자도 서서히 에칭되므로, 에칭이 진행되고 있으면, 미세 입자는 에칭에 의해 가늘어지고, 마침내 제거된다.
이 결과, 수지막(12)의 표면에 미세 돌기 더미 패턴(14)이 형성된다.
이와 같이, 에칭 마스크로 되는 미세 입자가 에칭의 진행과 함께 가늘어 지는 것으로부터, 이 미세 돌기 더미 패턴(14)은 거의 원추형의 돌기 구조(모스아이 구조)로 형성된다.
이 상태에서, 미세 돌기 더미 패턴(14)의 표면 형상을 평탄화 절연막(42) 표면에 전사하여, 평탄화 절연막(42) 표면에 미세 돌기 패턴(15)을 형성함으로써, 미세 돌기 패턴(15)도 미세 돌기 더미 패턴(14)와 같은 형상으로 형성된다.
이와 같이, 평탄화 절연막(42) 표면에 반사 방지 구조체(10)를 안정적으로 용이하게 형성할 수 있는 이점이 있다.
또한, 입사광이 반사하는 일 없이 광전변환부(22)에서 상기 신호로 변환되므로, 감도를 높일 수 있다. 또한 계면반사를 줄이는 것에 의해, 반사광이 보호 유리 등의 다른 부재에 의해 재차 반사해 온 빛이 입사하는 것에 의한 플레어나 고스트 등의 노이즈 광을 줄일 수 있다.
따라서, 고품질인 화상을 얻을 수 있는 고체 촬상 장치를 제조할 수 있는 이점이 있다.
4. 제 4의 실시 형태
[고체 촬상 장치의 제 2 제조 방법의 제 1 예]
다음에, 본 발명의 제 4 실시 형태에 관한 고체 촬상 장치의 제 2 제조 방법의 제 1 예를, 도 14 및 도 15의 제조 단계 단면도에 의해 설명한다.
도 14 (1)에 나타낸 바와 같이, 반도체 기판(21)에 입사광을 신호 전하로 변환하는 광전변환부(22)를 형성한다. 또한 상기 반도체 기판(21)에, 상기 광전변환부(22)로부터 신호 전하를 판독하여 전송하는 수직 전하 전송부(23)를 형성한다. 이때, 동시에, 상기 수직 전하 전송부(23)으로부터 보내져 온 신호 전하를 수평 방향으로 전송하여 출력하는 수평 전하 전송부(도시하지 않음)도 형성된다. 상기 반도체 기판(21)의 상기 수직 전하 전송부(23)(수평 전하 전송부도 마찬가지) 상에는 게이트 절연막(24)을 개재시켜 전송 게이트(25)가 형성되어 있다. 또한, 상기 전송 게이트(25)는, 절연막(26)을 개재시켜 차광막(27)으로 피복되어 있다. 이 차광막(27)과 상기 광전변환부(22) 상에 개구부(28)가 설치되어 있다.
또한, 상기 광전변환부(22), 상기 차광막(27) 등을 피복 하도록, 상기 반도체 기판(21) 상에는, 층간 절연막(41)이 형성되어 있다. 이 층간 절연막(41)은, 예를 들면, 산화 실리콘계의 절연막으로 형성되고, 예를 들면, 붕소인실리케이트 유리(BPSG) 막으로 형성되어 있다. 물론, 다른 산화 실리콘계의 절연막으로 형성되어 있어도 좋다.
또한, 패시베이션막으로 되는 평탄화 절연막(42)이 형성되어 있다. 예를 들면, 상기 평탄화 절연막(42)은 플라스마 CVD 질화 실리콘(P－SiN) 막으로부터 형성된다. 그리고 이 평탄화 절연막(42)의 표면은, 예를 들면, 화학적 기계 연마법에 의해 평탄화되어 있다. 여기에서는, 상기 평탄화 절연막(42)이 상기 반사 방지 구조체의 제조 방법으로 설명한 피가공체(11)에 상응한다.
다음에, 평탄화 절연막(42)의 표면에 미세 입자(13)를 배열한다. 여기에서는, 상기 반사 방지 구조체의 제 2 제조 방법의 제 2 예를 이용한다. 물론, 반사 방지 구조체의 제 2 제조 방법의 제 1 예를 이용할 수도 있다. 따라서, 반사 방지 구조체(10)의 상세한 제조 방법은, 상기 반사 방지 구조체의 제 2 제조 방법의 제 2 예를 참조하였다.
예를 들면, 상기 미세 입자(13)가 분산된 용매(도시하지 않음)를 상기 평탄화 절연막(42) 표면에 막형상으로 형성하여, 상기 평탄화 절연막(42) 표면에 상기 미세 입자(13)를 배열시킨다.
구체적으로는, 도포법에 의해, 상기 미세 입자(13)가 분산된 상기 용매(도시하지 않음)를 상기 평탄화 절연막(42) 표면에 막형상으로 도포한 후, 상기 용매를 증발시켜, 상기 평탄화 절연막(42) 표면에 상기 미세 입자(13)만을 배열시킨다.
구체적인 성막 방법으로서는, 건조 고체화, 영동흡착막, 기체-액체계면단입자막, 스핀 코팅, 광결합법, 그 외의 액체 박막법 등을 들 수 있다.
예를 들면, 상기 미세 입자(13)로서 산화 실리콘 입자(실리카 입자)를 이용하였다. 상기 용매로는, 물을 이용하고, 입경이 개략 100㎚의 실리카 입자의 수용액(농도: 0.1 내지 1.0wt%)의 도포액을 제작하였다. 예를 들면, 스핀 코터에 의해, 평탄화 절연막(42) 상에, 상기 도포액을 도포하였다. 상기 실리카 입자의 입경은, 엄밀하게 제어할 필요는 없다. 반사 방지를 하고 싶은 빛의 파장으로부터, 개략 300㎚보다 작고, 한편 안정적으로 가공할 수 있는 사이즈, 즉 10㎚정도 이상이면 문제없다. 또, 스핀 코터에 한정하지 않고 노즐 분사형 도포 장치로서 도포해도 상관없다. 그 후, 베이킹 등에 의한 건조에 의해 단입자층(실리카 입자가 1층 배열한 상태)(16)을 얻을 수 있다.
다음에, 도 14의 (2)에 나타낸 바와 같이, 상기 미세 입자(13)를 마스크로 하여 기재로 되는 평탄화 절연막(42)을 에칭(이방성 드라이 에칭)함과 함께, 상기 미세 입자(13)도 서서히 에칭하여, 상기 평탄화 절연막(42)의 표면의 전면에 미세 돌기 패턴(15)을 형성한다.
상기 이방성 드라이 에칭에서는, 에칭 중에 평탄화 절연막(42)과 미세 입자(13)의 에칭 선택비의 관계를 가변으로 하여, 평탄화 절연막(42)의 에칭 속도를 미세 입자(13)의 에칭 속도에 대해 더 빠르게 해나간다. 이에 의해, 미세 돌기 패턴(15)의 높이 방향의 체적 변화가 선형에 가까운 상태로 된다.
구체적으로는, 예를 들면, 평행 평판형 플라스마 에칭 장치를 이용하여, 상기 단입자층(16)이 형성된 상기 평탄화 절연막(42)을 이방성 에칭 가공한다. 이 이방성 에칭의 에칭 가스에는, 4불화탄소(CF4)와 아르곤(Ar)과 산소(O2)를 이용한다. 예를 들면 CF4, Ar, O2의 각각의 유량을, 처음에는 4㎤/min, 100㎤/min, 6㎤/min로 설정한다. 또, 에칭 분위기의 압력(챔버 내압력)을 0.67Pa, 소스 파워를 1000W, 바이어스 파워를 500W, 기판 온도를 20℃로 설정한다. 이러한 조건은 일례로서, 적절하게 변경할 수 있다.
상기 조건에서의 에칭으로, 미세 입자(13)(실리카 입자)가 두께로 하여 1/2로 될 때까지 에칭을 한다.
다음에, 미세 입자(13)(실리카 입자)가 70%에칭될 때까지, 산소(O2) 유량을 6㎤/min로서 에칭 선택비를 3으로 한다.
다음에, 미세 입자(13)(실리카 입자)가 두께로 하여 90%에칭될 때까지, 산소(O2) 유량을 8㎤/min로서 에칭 선택비를 4로 한다. 또한 미세 입자(13)(실리카 입자)가 완전하게 에칭될 때까지 산소(O2) 유량을 10㎤/min로서 에칭 선택비를 5로 한다.
이러한 단계에 의해, 상기 평탄화 절연막(42)의 표면에, 횡방향으로 약 100㎚, 높이 방향으로 약 300㎚의 방추형상의 미세 돌기 패턴(15)을 형성할 수 있다.
이와 같이 하여, 평탄화 절연막(42) 표면의 전면에 형성된 미세 돌기 패턴(15)의 집합체로 되는 반사 방지 구조체(10)가 형성된다.
상기 미세 돌기 패턴(15)의 높이가 높을수록 굴절률 변화가 더 완만하게 되므로, 반사 방지 구조로서는 바람직하다. 다만 반사 방지 구조가 두꺼워질수록 빛의 흡수량도 증가하기 때문에, 미세 돌기 패턴(15)의 높이는, 반사와 흡수를 감안하여 결정하면 좋다.
다음에, 도 14의 (3)에 나타낸 바와 같이, 상기 반사 방지 구조체(10)가 형성된 상기 평탄화 절연막(42) 상에 평탄화막(43)을 형성한다. 이 평탄화막(43)은, 광투과성이 뛰어난 재료로 형성되고, 예를 들면, 산화 실리콘막으로 형성된다.
다음에, 도 15의 (4)에 나타낸 바와 같이, 상기 평탄화막(43) 상에, 컬러 필터층(44)을 형성한다. 이 컬러 필터층(44)은, 통상의 제조 방법에 의해, 예를 들면, 도포법 및 리소그래피 기술에 의해, 녹색 컬러 필터층(44G), 적색 컬러 필터층(44R), 청색 컬러 필터층(44B)가 순차로 형성된다. 그 형성순서는 임의이다.
이와 같이, 평탄화막(43)을 개재시켜 컬러 필터층(44)을 형성함으로써, 컬러 필터층(44)을 형성할 때 패터닝 동안 데미지가 미세 돌기 패턴(15)에 가해지지 않기 때문에, 미세 돌기 패턴(15)의 형상이 유지된다.
다음에, 도 15의 (5)에 나타낸 바와 같이, 상기 컬러 필터층(44) 상에 통상의 렌즈형성 기술에 의해, 상기 광전변환부(22)에 입사광을 이끌도록 마이크로 렌즈(45)를 형성한다.
상기 고체 촬상 장치의 제 2 제조 방법에서는, 평탄화 절연막(42) 표면에 미세 입자(13)를 배열한 상태에서, 평탄화 절연막(42)의 에칭 속도를 미세 입자(13)의 에칭 속도보다 빠른 이방성 에칭 가공을 실시한다. 이것으로부터, 미세 입자(13)를 에칭 마스크로 하면서 평탄화 절연막(42) 표면을 에칭할 수 있다. 그리고, 미세 입자(13)는 평탄화 절연막(42)보다 늦은 에칭 속도로 에칭되기 때문에, 미세 돌기 패턴(15)은, 정부로부터 저부로 향함에 따라, 높이 방향의 동등한 두께로 분할한 경우, 체적이 선형에 가까운 상태로 증가하는 형상으로 형성된다.
이와 같이, 평탄화 절연막(42) 표면에 적합한 반사 방지 구조체(10)를 안정적으로 용이하게 형성할 수 있는 이점이 있다.
또한, 입사광이 반사하는 일 없이 광전변환부(22)에서 상기 신호로 변환되므로, 감도를 높일 수 있다. 또한 계면반사를 줄임으로써, 반사광이 보호 유리 등의 다른 부재에 의해 재차 반사해 온 빛이 입사하는 것에 의한 플레어나 고스트 등의 노이즈 광을 줄일 수 있다.
따라서, 고품질인 화상을 얻을 수 있는 고체 촬상 장치를 제조할 수 있는 이점이 있다.
상기 고체 촬상 장치의 제조 방법으로 제조된 고체 촬상 장치는, 카메라 모듈에 편입하는 것도 가능하다. 따라서, 상기 반도체 기판(21)에 카메라 모듈에 탑재되는 전자 회로를, 예를 들면, MOS 트랜지스터의 제조 프로세스에 의해 형성하는 것도 가능하다. 예를 들면, 상기 전송 게이트(25)와 MOS 트랜지스터의 게이트 전극을 동일층의 전극 형성막으로 형성하는 것도 가능하다.
5. 제 5의 실시 형태
[고체 촬상 장치의 구성의 일례]
본 발명의 제 5 실시 형태에 관한 고체 촬상 장치의 구성의 일례를, 도 16의 개략 구성 단면도, 도 17의 부분 확대도에 의해 설명한다.
이하에서, 도면부호 1은 고체 촬상 장치, 11은 도체 기판(반도체 영역), 112는 광전변환부, 122는 패시베이션막(제 1 광투과성막), 131은 반사 방지 구조체, 132는 돌기체, 151은 자외선 경화막, 153은 도포막, 161은 나노임프린트용 몰드, 162는 오목부, 200은 촬상 장치, 201은 촬상부, 202는 집광광학부, 203은 신호 처리부, 210은 고체 촬상 장치(고체 촬상 장치(1))를 나타낸다.
도 16에 나타낸 바와 같이, 반도체 기판(반도체 영역)(11)에 입사광을 신호 전하로 변환하는 광전변환부(112)가 형성되어 있다. 상기 반도체 기판(11)에는, 예를 들면 실리콘 기판이 이용되고 있다. 또 상기 반도체 기판(11)에는, 상기 광전변환부(112)로부터 신호 전하를 판독하여 전송하는 수직 전하 전송부(113)가 형성되어 있다. 상기 반도체 기판(11)의 상기 수직 전하 전송부(113) 상에는 게이트 절연막(114)을 개재시켜 전송 게이트(115)가 형성되어 있다. 또한 상기 전송 게이트(115)는, 절연막(116)을 개재시켜 차광막(117)으로 피복되어 있다. 이 절연막(116)은, 예를 들면, 광투과성을 가지는 무기 재료로부터 된 반사 방지막의 기능을 가지고 있어도 좋다.
상기 차광막(117)의 상기 광전변환부(112) 상에는 개구부(118)가 설치되어 있다.
또한, 상기 광전변환부(112), 상기 차광막(117) 등을 피복 하도록, 상기 반도체 기판(11) 상에는, 복수층의 광투과성막이 형성되어 있다. 예를 들면, 층간 절연막(121)이 형성되어 있다. 이 층간 절연막(121)은, 예를 들면, 산화 실리콘계의 절연막으로 형성되고, 예를 들면, 붕소인실리케이트 유리(BPSG) 막으로 형성되어 있다. 물론, 다른 산화 실리콘계의 절연막으로 형성되어 있어도 좋다.
또한, 패시베이션막(122)이 형성되어 있다. 예를 들면, 상기 패시베이션막(122)은, 예를 들면, 플라스마 CVD 질화 실리콘(P－SiN) 막으로 형성된다. 그리고 이 패시베이션막(122)의 표면은, 예를 들면, 화학적 기계 연마법에 따라 평탄화되어 있다. 상기 패시베이션막(122)의 표면에는, 평탄화막(123)이 형성되어 있다. 이 평탄화막(123)은, 예를 들면 광투과성을 가지는 유기막 또는 무기막으로 형성되어 있다.
상기 복수층의 광투과성막 가운데 1층인 상기 패시베이션막(122) 표면에는 반사 방지 구조체(131)가 형성되어 있다.
상기 반사 방지 구조체(131)는, 상기 패시베이션막(122) 표면에, 종횡으로 배열된 광투과성을 갖고 정현곡면을 가지는 방추형상의 돌기체(132)로부터 된다.
도 17에 나타낸 바와 같이, 상기 패시베이션막(122) 상의 전면에 형성되는 상기 돌기체(132)는, 배열의 피치(p)가 40㎚의 경우, 높이(h0)가 50㎚이상 100㎚이하로 되어 있다. 또 배열의 피치(p)가 100㎚의 경우, 높이(h0)가 200㎚이상 400㎚이하로 되어 있다. 또한 배열의 피치(p)가 200㎚의 경우, 높이(h0)가 50㎚이상 400㎚이하로 되어 있다.
또, 상기 돌기체(132)는,이하의 이유로써, 정현곡면을 가지는 방추형상으로 형성되어 있다.
즉, 빛의 반사는 굴절률의 급격한 변화에 의해 초래되므로, 다른 물질의 계면에서 연속적으로 굴절률이 분포하는 구조를 상기 돌기체(132)와 같은 미세 돌기 패턴에 의해 형성함으로써, 빛의 반사를 줄이는 것이 가능해진다. 상기 돌기체(132)의 횡방향의 크기가 빛의 파장보다 작은 경우, 계면의 한편의 물질(예를 들면, 평탄화막(123))의 공간 점유율이 서서히 변화하여, 다른 편의 물질(예를 들면, 패시베이션막(122))으로 바뀌는 것으로서 유효 굴절률도 연속적으로 변화한다. 상기 공간 점유율의 변화란, 계면의 양측의 물질의 체적 변화와 같은 의미이므로, 체적 변화가 매끄러운 정현곡면을 가지는 방추형상의 반사 방지 구조체가 적합하다. 바꾸어 말하면, 상기 돌기체(132)는, 돌기체(132)의 저부로부터 정부로 향해, 돌기체(132)의 높이 방향의 체적 변화가 선형으로 작아지고 있는 것이다.
또한, 도 16에 나타낸 바와 같이, 상기 평탄화막(123) 상에는, 컬러 필터층(141)이 형성되고, 또한 광전변환부(112)에 입사광을 이끄는 마이크로 렌즈(142)가 형성되어 있다. 상기 컬러 필터층(141)은, 예를 들면, 각 광전변환부(112)에 대응하여, 적색 컬러 필터층(R), 녹색 컬러 필터층(G), 청색 컬러 필터층(B)으로부터 된다. 물론, 상기 이외의 색의 컬러 필터층, 예를 들면 보색의 컬러 필터층으로 구성되어도 좋다. 또한, 예를 들면 흑백의 영상을 얻는 고체 촬상 장치이면, 반드시 컬러 필터층을 형성하지 않아도 좋다.
상기와 같이 고체 촬상 장치(1)가 구성되어 있다.
여기서, 상기 돌기체(132)의 피치와 높이에 대해 설명한다.
도 18에 나타낸 바와 같이, 상기 돌기체(132)는, 배열의 피치(p)가 40㎚의 경우, 감도비가 100%이상이 되는 높이(h0)는, 50㎚이상 100㎚이하이고, 감도 변동비가 60%이하가 되는 높이(h0)는, 50㎚이상 150㎚이하인 것을 알 수 있다. 따라서, 배열의 피치(p)가 40㎚의 경우, 높이(h0)는 50㎚이상 100㎚이하로 하고 있다. 또한, 본 실시예에서는 감도 변동비를 60%미만으로 했지만, 이값은 각각의 제품이나 프로세스에 의해 적절하게 결정하면 좋다.
여기서 감도비는, 패시베이션막(122)의 생산 변동의 범위 내에서의 평균 감도비을 계산하여, 요철 구조가 없는 상태를 100%로 했을 때의 비를 도시하였다. 감도 변동비도 마찬가지로, 패시베이션막(122)의 생산 변동의 감도의 범위를 그 수준에 있어서의 감도로 제산하여, 요철 구조가 없는 상태를 100%로 하고, 그로부터의 개선율을 도시하였다. 감도 변동비는 요철 구조의 적용에 의해 계면반사가 저감하는 것으로서, 막두께의 변동에 대한 감도의 변동폭을 의미하기 때문에 요철 구조의 성능을 나타낸다. 본 평가에 사용한 파장은 440㎚를 이용하였다. 이것은, 요철 구조에 필요한 피치는 빛의 파장이하가 되어야 하는 것으로 알려져 있기 때문에 사용되었다. 그러므로, 가시광선 중 단파장측의 440㎚ 파장을 이용함으로써, 거기서 최적화된 요철 구조는 장파장 측에도 효과가 있을 것은 자명하다.
이하, 감도비, 감도 변동비는, 상기 정의에 근거하고 있다.
도 19에 나타낸 바와 같이, 상기 돌기체(132)는, 배열의 피치(p)가 100㎚의 경우, 감도비가 100%이상이 되는 높이(h0)는, 50㎚이상 400㎚이하이고, 감도 변동비가 60%이하가 되는 높이(h0)는, 200㎚이상 400㎚이하인 것을 알 수 있다. 따라서, 배열의 피치(p)가 100㎚의 경우, 높이(h0)는 200㎚이상 400㎚이하로 하고 있다.
도 20에 나타낸 바와 같이, 상기 돌기체(132)는, 배열의 피치(p)가 200㎚의 경우, 감도비가 100%이상이 되는 높이(h0)는, 50㎚이상 400㎚이하이고, 감도 변동비가 60%이하가 되는 높이(h0)는, 50㎚이상 800㎚이하인 것을 알 수 있다. 따라서, 배열의 피치(p)가 100㎚의 경우, 높이(h0)는 50㎚이상 400㎚이하로 하고 있다.
또한 도 21에 나타낸 바와 같이, 상기 돌기체(132)는, 배열의 피치(p)가 400㎚의 경우, 감도비가 100%이상이 되는 높이(h0)는 없고, 감도 변동비가 60%이하가 되는 높이(h0)도 없는 것을 알 수 있다. 따라서, 배열의 피치(p)가 400㎚의 경우, 반사 방지 구조체(131)로서는 부적격인 것을 알 수 있다.
따라서, 상기 돌기체(132)는, 배열의 피치(p)가 40㎚의 경우, 높이(h0)가 50㎚이상 100㎚이하로 하고 있다. 또한 배열의 피치(p)가 100㎚의 경우, 높이(h0)가 200㎚이상 400㎚이하로 하고 있다. 또한 배열의 피치(p)가 200㎚의 경우, 높이(h0)가 50㎚이상 400㎚이하로 하고 있다.
상기 피치의 중간의 피치의 경우, 상기 전후의 피치에 대응하는 높이에 따라 높이(h0)가 상정된다.
그리고, 상기 각 피치에 있어서, 어떤 높이를 넘으면, 감도가 저하하는 것을 알 수 있다. 이것은 집광구조에 있어서, 광로 길이가 증대하는 것에 의한 집광효율 저하에 의한 것으로 생각되고, 고체 촬상 장치(1)에 적용하기 위해서는, 돌기체(132)에 한계 높이가 있는 것을 알 수 있다. 그 한계 높이는, 피치(p)에 의해 변화하고 있다.
상기 높이(h0)의 범위를 고려하면, 상기 돌기체(132)의 애스펙트비는, 피치가 100㎚에서는, 4이하로 하는 것이 바람직하다. 또한 피치가 200㎚에서는, 2이하로 하는 것이 바람직하다. 또한 피치가 40㎚에서는, 2. 5이하로 하는 것이 바람직하다. 따라서, 돌기체(132)의 애스펙트비는, 2이하로 하는 것이 보다 바람직하다고 할 수 있다.
일반적으로는, 미세 요철 구조의 반사 방지막으로서의 기능은, 애스펙트비가 높을수록, 성능이 높다고 알려져 있다. 그러나, 상술한 것처럼, 고체 촬상 장치(1)에 있어서는, 끝없이 높은 구조로 형성하는 것은, 감도의 관점에서는 바람직하지 않다는 것을 알 수 있다.
상기 돌기체(132)의 애스펙트비를 1로 한 경우, 도 22에 나타내는 것 같은 감도 변동비와 피치의 관계를 얻을 수 있다. 도 22에 나타낸 바와 같이, 상기 돌기체(132)의 애스펙트비가 1인 경우, 돌기체(132)의 피치는 100㎚이상 200㎚이하가 바람직하고, 200㎚로 하는 것이 가장 바람직하다.
상기 고체 촬상 장치(1)에서는, 반사 방지 구조체(131)가, 패시베이션막(122)의 표면 전(全) 영역에 배열된 광투과성을 갖고 정현곡면을 가지는 방추형상의 돌기체(132)로부터 되므로, 반사 방지 구조체(131)의 계면의 양측의 물질의 체적 변화가 선형으로 변화한다. 이 때문에, 돌기체(132)의 횡방향의 크기가 빛의 파장보다 작은 경우, 계면의 한편의 물질(평탄화막(123))의 공간 점유율이 서서히 변화하여, 다른 편의 물질(패시베이션막(122))로 바뀌는 것으로 유효 굴절률도 연속적으로 변화한다. 공간 점유율의 변화란, 계면의 양측의 물질의 체적 변화와 같은 의미이므로, 반사 방지 구조체(131)에 있어서의 굴절률 변화가 선형으로 되어, 빛의 반사가 감소한다. 또한, 돌기체(132)는, 배열의 피치가 40㎚의 경우, 높이가 50㎚이상 100㎚이하이며, 배열의 피치가 100㎚의 경우, 높이가 200㎚이상 400㎚이하이며, 배열의 피치가 200㎚의 경우, 높이가 50㎚이상 400㎚이하이다. 이러한 제한에 의해, 돌기체(132)의 애스펙트비가 커지지 않고, 예를 들면 2이하로 되고, 돌기체(132)의 부분에서의 빛의 광로 길이가 짧아져, 감도의 저하가 억제된다.
따라서, 화소 전체의 감도의 저하를 막는 것이 가능해지고, 쉐이딩을 방지하는 것이 가능해지고, 또한 반사를 방지할 수 있다. 따라서, 플레어나 고스트 등의 노이즈를 감소할 수가 있으므로, 고감도의 고화질 화상을 얻을 수 있다는 이점이 있다.
상기 설명에서는, 반사 방지 구조체(131)가 형성되는 막인 제 1 광투과성막으로서 패시베이션막(122)을 설명했지만, 반사 방지 구조체(131)가 형성되는 위치는, 상기 패시베이션막(122) 표면으로 한정되지 않는다. 예를 들면, 굴절률 차이가 0.1이상 있는 막 사이나 공기와의 계면에 형성하는 것이 유효하다. 예를 들면, 상기 마이크로 렌즈(142) 표면, 상기 무기 반사 방지막인 절연막(116) 표면에 형성될 수 있다. 또한, 도시는 하고 있지 않지만, 입사광이 입사되는 최외부에 형성된 커버 유리, 또는 적외선 컷오프 필터의 표면에 형성되어도 좋다.
또한, 상기 반사 방지 구조체(131)는, 예를 들면, 상기 패시베이션막(122) 표면과 상기 마이크로 렌즈(142) 표면과 같이, 2층 또는 그 이상으로 층에 형성되어 있어도 좋다.
특히, 본원 발명의 반사 구조체는, 굴절률 차이가 0.1이상인 막간에 형성하는 것이 유효하다.
예를 들면 마이크로 렌즈(142) 상(공기와의 계면), 패시베이션막(122) 상(평탄화막(123)과의 계면), 실리콘 바로 위의 무기 반사 방지막(절연막(116)) 상(층간 절연막(121)과의 계면), 광전변환부(112) 상(절연막(116)과의 계면) 등은 굴절률 차이가 크기 때문에 적합하다.
또한, 고체 촬상 장치 상의 커버 유리, 적외선(IR) 컷오프 필터도 각각 공기와의 계면이 있기 때문에 굴절률이 매우 적합하다.
6. 제 6의 실시 형태
[고체 촬상 장치의 제조 방법의 제 1 예]
다음에, 본 발명의 제 6 실시 형태에 관한 고체 촬상 장치의 제조 방법의 제 1 예를, 도 23 내지 도 27의 개략 구성 단면도에 의해 설명한다.
도 23의 (1)에 나타낸 바와 같이, 반도체 기판(11)에 입사광을 신호 전하로 변환하는 광전변환부(112)를 형성한다. 이 반도체 기판(11)에는, 예를 들면, 실리콘 기판이 이용된다. 또 상기 반도체 기판(11)에, 상기 광전변환부(112)로부터 신호 전하를 판독하여 전송하는 수직 전하 전송부(113)을 형성한다. 이때, 동시에, 상기 수직 전하 전송부(113)로부터 보내져 온 신호 전하를 수평 방향으로 전송하여 출력하는 수평 전하 전송부(도시하지 않음)도 형성된다. 상기 반도체 기판(11)의 상기 수직 전하 전송부(113)(수평 전하 전송부도 마찬가지) 상에는 게이트 절연막(114)를 개재시켜 전송 게이트(115)가 형성되어 있다. 또한, 상기 전송 게이트(115)는, 절연막(116)을 개재시켜 차광막(117)으로 피복되어 있다. 이 차광막(117)의 상기 광전변환부(112) 상에 개구부(118)가 설치되어 있다.
또한, 상기 광전변환부(112), 상기 차광막(117) 등을 피복 하도록, 상기 반도체 기판(11) 상에는, 복수층의 광투과성막이 형성되어 있다. 예를 들면, 층간 절연막(121)이 형성되어 있다. 이 층간 절연막(121)은, 예를 들면, 산화 실리콘계의 절연막으로 형성되고, 예를 들면, 붕소인실리케이트 유리(BPSG) 막으로 형성되어 있다. 물론, 다른 산화 실리콘계의 절연막으로 형성되어 있어도 좋다.
또한, 패시베이션막(122)이 형성되어 있다. 예를 들면, 상기 패시베이션막(122)은, 예를 들면 플라스마 CVD 질화 실리콘(P－SiN) 막으로 형성된다. 그리고 이 패시베이션막(122)의 표면은, 예를 들면 CMP(화학적 기계 연마법)에 의해 평탄화되어 있다.
상기 복수층의 광투과성막 가운데 제 1 광투과성막인 상기 패시베이션막(122)의 표면에, 자외선 경화막(151)을 형성한다. 이 자외선 경화막(151)은, 예를 들면, 자외선 경화 수지를 도포함으로써 형성된다. 이 도포 방법은, 스핀 코팅, 슬릿 코팅, 노즐 코팅 등을 이용할 수 있다. 상기 자외선 경화막(151)의 막두께는, 후에 형성된 모스아이 구조에 의해 최적화되고, 수축의 영향을 고려하여, 잔막(residual thickness)를 설정할 필요가 있다.
즉, 도 24의 (1)에 나타낸 바와 같이, 예를 들면, 돌기체 패턴(152)(돌기체(132))의 높이(h0)가 200㎚의 반사 방지 구조체(131)(모스아이 구조)을 형성하고 싶은 경우는, 잔막부의 두께(h2)가 100㎚정도가 되도록, 자외선 경화막(151)의 막두께(h0＋h2)는 300㎚이상으로 한다.
다음에, 도 23의 (2)에 나타낸 바와 같이, 형성해야 할 모스아이 구조의 3 차원 반전 구조의 나노임프린트용 몰드(161)를 반도체 기판(11) 상방으로 로드한다. 즉, 이 나노임프린트용 몰드(161)에는, 정현곡면을 가지는 방추형상의 오목부(162)가 전면에 배열하여 형성되어 있다.
상기 나노임프린트용 몰드(161)는, 피가공 기판(반도체 기판(11))에 맞춘 사이즈로 하고, 300㎜웨이퍼(반도체 기판(11))에의 전사의 경우는, 300㎜ 지름의 나노임프린트용 몰드(161)를 준비한다. 이 나노임프린트용 몰드(161)의 재질은 자외선(UV) 빛을 투과하는 것이 필요하고, 예를 들면, 석영, 유리, 플라스틱 등의 자외선을 투과하는 재료를 들 수 있다.
다음에, 도 25의 (3)에 나타낸 바와 같이, 상기 자외선 경화막(151)에, 자외선 투과성의 나노임프린트용 몰드(161)를 꽉 눌러, 정현곡면을 가지는 방추형상의 오목부(162)의 형상을 상기 자외선 경화막(151)의 표면에 전사한다. 즉, 나노임프린트용 몰드(161)의 오목부에 상기 자외선 경화막(151)을 충전시킨다. 이때, 나노임프린트용 몰드(161) 및 반도체 기판(11)을 틸트(tilting)시키는 등 함으로써 충전 시간의 단축을 꾀할 수 있다. 또 가압은, 나노임프린트용 몰드(161) 자체 무게에 의해도 괜찮지만, 충전 시간의 단축을 위해서, 나노임프린트용 몰드(161) 상부를 밀폐한 구조로 하고, 공기압 등으로 균일하게 누르는 갓도 고려할 수 있다. 나노임프린트용 몰드(161)의 오목부에 자외선 경화막(151)이 충전되면, 자외선(UV)을 충분한 시간 조사하여, 자외선 경화막(151)을 경화시킨다.
다음에, 도 25의 (4)에 나타낸 바와 같이, 상기 자외선 경화막(151)의 표면으로부터 나노임프린트용 몰드(161)를 이형(離型)시킨다. 이 결과, 상기 자외선 경화막(151)의 표면에 정현곡면을 가지는 방추형상의 돌기체 패턴(152)이 형성된다.
다음에, 도 26의 (5)에 나타낸 바와 같이, 상기 자외선 경화막(151)으로 상기 패시베이션막(122)의 상부를 에치백 한다. 그리고, 상기 자외선 경화막(151)에 형성된 정현곡면을 가지는 방추형상의 돌기체 패턴(152)(상기 도 25의 (4) 참조)의 형상을 그대로 상기 패시베이션막(122) 표면에 전사시켜, 정현곡면을 가지는 방추형상의 돌기체(132)를 형성한다. 즉, 상기 돌기체(132)는, 돌기체(132)의 저부로부터 정부로 향해, 돌기체(132)의 높이 방향의 체적 변화가 선형으로 작아지고 있다.
또, 상기 돌기체(132)는, 배열의 피치가 40㎚의 경우, 높이가 50㎚이상 100㎚이하로 형성된다. 또 배열의 피치가 100㎚의 경우, 높이가 200㎚이상 400㎚이하로 형성된다. 또한 배열의 피치가 200㎚의 경우, 높이가 50㎚이상 400㎚이하로 형성된다.
상기 에치백에 의한 전사는, 나노임프린트용 몰드(161)(상기 도 25 참조)에 오목부(162)(상기 도 25 참조)로 소망하는 구조가 형성되어 있기 때문에, 그것을 전사한 자외선 경화막(151)(상기 도 25 참조)의 돌기체 패턴(152)(상기 도 25 참조)의 형상을 충실히 패시베이션막(122)에 전사하는 것이 바람직하다. 예를 들면 드라이 에칭 가공 등으로, 자외선 경화막(151)과 패시베이션막(122)의 선택비가 동일하게 되는 조건으로 가공하는 것이 바람직하다.
예를 들면, 자외선 경화막(151)에 TSR－820(Teijin Seiki Co.Ltd. 제조)을 이용해 패시베이션막(122)에 플라스마 CVD 질화 실리콘(P－SiN) 막을 이용했을 경우, 에칭 가스에 6불화황(SF6)과 산소(O2)의 혼합 가스, 4불화탄소(CF4)와 산소(O2)의 혼합 가스, 또는 트리플루오로메탄(CHF3)과 산소(O2)의 혼합 가스 중 어느 하나의 조합을 이용한 이방성 드라이 에칭에 의하면, 선택비가 동일하게 되는 에칭이 생긴다.
다음에, 도 26의 (6)에 나타낸 바와 같이, 상기 돌기체(132)로부터 되는 모스아이 구조의 반사 방지 구조체(131) 상에 평탄화막(123)을 형성한다. 이 평탄화막(123)은, 예를 들면 유기막을 도포하여 형성한다. 이 단계은, 다음 단계의 컬러 필터 어레이의 형성을 위해서 평탄화되는 것이 필요하다.
일반적으로 도포의 평탄화막(123)은, 기초(이 경우는 반사 방지 구조체(131))의 요철의 높이에 대해 충분히 두껍게 도포함으로써 평탄성은 향상한다.
그렇지만, 고체 촬상 장치에 있어서는, 평탄화막(123)의 두께를 증가시키는 것은 광로 길이의 증대, 즉 집광효율의 손실로 연결된다.
그러므로, 도 24의 (2)에 나타낸 바와 같이, 평탄화막(123)의 도포 특성에 맞추어 평탄화막(123)의 막두께(h1)를 결정한다. 본 실시예에서 이용하는 평탄화막(123)에서는 100㎚의 h1이 필요하다는 것이 판명되었으므로, h1≥h0＋100㎚가 된다. 여기서, h0는 반사 방지 구조체(131)의 돌기체(132)의 높이이다.
그렇지만, 집광효율의 관점으로부터 h1이 얇은 편이 적합하므로, h1=h0＋100㎚정도가 되도록 설정하는 것이 바람직하다.
300㎜웨이퍼를 일괄 형성으로 나노임프린트 하는 경우, 비용 면에서 우위성이 있지만, 이형 성능도 고려할 필요가 있다. 이형에 적절한 애스펙트는 1이하 이다.
한편으로, 전술한 바와 같이, 어떤 높이까지는 애스펙트가 커지는 쪽이 반사 방지 성능은 더 우위이다.
본 발명에서는, 감도, 반사 방지 성능, 제법상의 과제도 고려한 최적치를 찾았다. 상기 도 22에 애스펙트를 1의 경우의 피치와 감도 변동비를 도시하였다. 이 경우, 돌기체(132)의 최적치는, 피치 200㎚, 높이 200㎚가 된다.
다음에, 도 27의 (7)에 나타낸 바와 같이, 상기 평탄화막(123) 상에, 컬러 필터층(141)을 형성한다. 이 컬러 필터층(141)은, 통상의 제조 방법에 의해, 예를 들면, 도포법 및 리소그래피 기술에 의해, 녹색 컬러 필터층(G), 적색 컬러 필터층(R), 청색 컬러 필터층(B)이 순차로 형성된다. 그 형성순서는 임의이다.
이와 같이, 평탄화막(23)을 개재시켜 컬러 필터층(141)을 형성함으로써, 컬러 필터층(141)을 형성할 때의 패터닝 동안 데미지가 돌기체(132)에 가해지지 않기 때문에, 돌기체(132)의 형상이 유지된다.
또한, 상기 컬러 필터층(141) 상에 통상의 렌즈 형성 기술에 의해, 상기 광전변환부(112)로 입사광을 이끌도록 마이크로 렌즈(142)를 형성한다.
이와 같이 하여, 고체 촬상 장치(1)가 제조된다.
상기 제조 방법에 의해 돌기체(132)가 배열된 반사 방지 구조체(131)를 패시베이션막(122) 상에 형성한 경우, 계면반사가 감소 되도, 고체 촬상 장치(1)의 광전변환부(112)로의 집광효율의 개선에 의해 감도가 향상한다. 예를 들면, 피치 100㎚, 높이 400㎚의 돌기체(132)를 패시베이션막(122) 표면에 형성한 경우, 6%의 감도 향상이 달성될 수 있다.
패시베이션막(122)은, 고체 촬상 장치(1)의 구조상, 광전변환부(112)를 포함한 수광 화소부와 주변 회로부 사이에 단차가 생기기 때문에, 수광 화소부에 균일하게 형성하는 것이 매우 곤란하다. 그 때문에, 수광 화소부의 막불균일성은, 가시광선의 간섭 상태의 변동을 의미하고, 그 때문에 감도의 변동, 색 얼룩의 원인이 된다. 본 발명의 반사 방지 구조체(131)를 패시베이션막(122) 상에 형성함으로써, 막이 불균일이어도, 색 얼룩을 줄이는 효과가 있다.
예를 들면, 피치 100㎚, 높이 400㎚의 돌기체(132)를 가지는 반사 방지 구조체(131)를 질화 실리콘막의 패시베이션막(122) 상에 형성한 경우, 아무것도 형성하지 않는 경우에 비해, 막두께 변동에 대한 감도의 변동을 1/3로 줄일 수 있다.
또한, 상기 반사 방지 구조체(131)를 고체 촬상 장치(1)가 있는 막면에 형성하는 경우, 300㎜웨이퍼를 일괄 형성할 수 있는 나노임프린팅법을 이용함으로써, 다른 형성 방법과 비교하여 비용을 줄이는 것이 가능해진다.
상기 설명한 것처럼, 상기 제 1 제조 방법에서는, 반사 방지 구조체(131)의 돌기체(132)가 정현곡면을 가지는 방추형상으로 형성되므로, 반사 방지 구조체(131)의 계면의 양측의 물질의 체적 변화가 선형으로 변화하게 된다. 이 때문에, 돌기체(132)의 횡방향의 크기가 빛의 파장보다 작은 경우, 계면의 한편의 물질(평탄화막(123))의 공간 점유율이 서서히 변화하여, 다른 편의 물질(패시베이션막(122))으로 바뀌는 것으로 유효 굴절률도 연속적으로 변화하게 된다. 따라서, 반사 방지 구조체(131)에 있어서의 굴절률 변화가 선형으로 되어, 빛의 반사가 감소한다. 또, 돌기체(132)는, 배열의 피치가 40㎚의 경우, 높이가 50㎚이상 100㎚이하이며, 배열의 피치가 100㎚의 경우, 높이가 200㎚이상 400㎚이하이며, 배열의 피치가 200㎚의 경우, 높이가 50㎚이상 400㎚이하이다. 이러한 제한에 의해, 돌기체의 애스펙트비가 커지지 않고, 최대로도 4이므로, 감도의 저하가 억제된다. 또, 바람직하게는, 돌기체(132)의 애스펙트비를 2이하로 함으로써, 더 바람직하게는 애스펙트비를 1이하로 함으로써, 나노임프린팅법을 용이하게 채용할 수 있게 된다.
따라서, 화소 전체의 감도의 저하를 방지하는 것이 가능해지고, 쉐이딩을 방지하는 것이 가능해지고, 또한 반사를 방지할 수 있다. 이들 이점은, 돌기체(132)의 저(低)애스펙트비화에 의한 감도의 향상, 나노임프린트용 몰드(161)의 이형성능의 향상, 평탄화 성능의 향상, 광로 길이를 저감할 수 있는 것에 의한 것이다. 또한, 돌기체(132)의 형상이 정현곡면을 가지는 방추형상으로 형성하고 있기 때문에, 반사 방지 성능이 향상된다.
따라서, 플레어나 고스트 등의 노이즈를 감소할 수가 있으므로, 고감도의 고화질 화상을 얻을 수 있는 이점이 있다.
[고체 촬상 장치의 제조 방법의 제 2 예]
본 발명의 제 6 실시 형태에 관한 고체 촬상 장치의 제조 방법의 제 2 예를, 도 28 내지 도 30의 제조 단계 단면도에 의해 설명한다.
도 28의 (1)에 나타낸 바와 같이, 반도체 기판(11)에 입사광을 신호 전하로 변환하는 광전변환부(112)를 형성한다. 이 반도체 기판(11)에는, 예를 들면, 실리콘 기판이 이용된다. 또 상기 반도체 기판(11)에, 상기 광전변환부(112)로부터 신호 전하를 판독하여 전송하는 수직 전하 전송부(113)을 형성한다. 이때, 동시에, 상기 수직 전하 전송부(113)으로부터 보내져 온 신호 전하를 수평 방향으로 전송하여 출력하는 수평 전하 전송부(도시하지 않음)도 형성된다. 상기 반도체 기판(11)의 상기 수직 전하 전송부(113)(수평 전하 전송부도 마찬가지) 상에는 게이트 절연막(114)를 개재시켜 전송 게이트(115)가 형성되어 있다. 또한 상기 전송 게이트(115)는, 절연막(116)을 개재시켜 차광막(117)으로 피복되어 있다. 이 차광막(117)의 상기 광전변환부(112) 상에 개구부(118)가 설치되어 있다.
또한 상기 광전변환부(112) 위, 상기 차광막(117) 위 등을 피복 하도록, 상기 반도체 기판(11) 상에는, 복수층의 광투과성막이 형성되어 있다. 예를 들면, 층간 절연막(121)이 형성되어 있다. 이 층간 절연막(121)은, 예를 들면, 산화 실리콘계의 절연막으로 형성되고, 예를 들면 붕소인실리케이트 유리(BPSG) 막으로 형성되어 있다. 물론, 다른 산화 실리콘계의 절연막으로 형성되어 있어도 좋다.
또한, 패시베이션막(122)이 형성되어 있다. 예를 들면, 상기 패시베이션막(122)은, 예를 들면 플라스마 CVD 질화 실리콘(P－SiN) 막으로 형성된다. 그리고 이 패시베이션막(122)의 표면은, 예를 들면 CMP(화학적 기계 연마법)에 따라 평탄화되어 있다.
상기 복수층의 광투과성막 가운데 제 1 광투과성막인 상기 평탄화 가공된 패시베이션막(122) 상에 자외선(UV) 경화형 또는 열경화형의 도포막(153)을 형성한다. 이 도포막(153)의 굴절률은 가능한 한 패시베이션막(122)의 굴절률에 가까운 것을 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 패시베이션막(122)이 질화 실리콘의 경우, 굴절률은 2정도이기 때문에, 도포막(153)은 산화 티탄(이산화티타늄) 입자 함유의 실록산 등이 바람직하다. 그 밖에, 폴리이미드 수지 등도 사용될 수 있다. 이 도포막(153)은, 예를 들면, 도포에 의해 형성되고, 이 도포 방법으로서는, 스핀 코팅, 슬릿 코팅, 노즐 코팅 등을 사용될 수 있다. 상기 도포막(153)의 막두께는, 형성되는 모스아이 구조에 의해 최적화하고, 수축의 영향을 고려하여, 잔막을 설정할 필요가 있다.
즉, 상기 자외선 경화막(151)과 마찬가지로 설정된다. 즉, 상기 도 24의 (1)에 나타낸 바와 같이, 예를 들면, 돌기체(132)의 높이(h0)가 200㎚인 반사 방지 구조체(131)(모스아이 구조)을 형성하고 싶은 경우는, 잔막부의 두께(h2)가 100㎚정도가 되도록 도포막(153)의 막두께(h0＋h2)는 300㎚이상으로 한다.
다음에, 도 28의 (2)에 나타낸 바와 같이, 형성해야 할 모스아이 구조의 3 차원 반전 구조의 나노임프린트용 몰드(161)를 반도체 기판(11) 위쪽에 로드한다. 즉, 이 나노임프린트용 몰드(161)에는, 정현곡면을 가지는 방추형상의 오목부(162)가 전면에 배열, 형성되어 있다.
상기 나노임프린트용 몰드(161)는, 피가공 기판(반도체 기판(11))에 따른 사이즈로 하고, 300㎜웨이퍼(반도체 기판(11))에의 전사의 경우는, 300㎜ 지름의 나노임프린트용 몰드(161)를 준비한다. 이 나노임프린트용 몰드(161)의 재질은 자외선(UV) 빛을 투과하는 것이 필요하고, 예를 들면, 석영, 유리, 플라스틱 등의 자외선을 투과하는 재료를 들 수 있다.
다음에, 도 29의 (3)에 나타낸 바와 같이, 상기 도포막(153)이 자외선 경화 수지로부터 된 경우, 상기 도포막(153)에, 자외선 투과성의 나노임프린트용 몰드(161)를 꽉 눌러, 정현곡면을 가지는 방추형상의 오목부(162)의 형상을 상기 도포막(153)의 표면에 전사한다. 즉, 나노임프린트용 몰드(161)의 오목부에 상기 도포막(153)을 충전시킨다. 이때, 나노임프린트용 몰드(161) 및 반도체 기판(11)을 틸트시킴으로써 충전 시간의 단축을 꾀할 수 있다. 또한 가압은, 나노임프린트용 몰드(161)의 자중(自重)에 의해도 괜찮지만, 충전 시간의 단축을 위해서, 나노임프린트용 몰드(161) 상부를 밀폐한 구조로 하고, 공기압 등으로 균일하게 누르는 것도 생각할 수 있다. 나노임프린트용 몰드(161)의 오목부에 도포막(153)이 충전되면, 자외선(UV)을 충분한 시간 조사하고, 도포막(153)을 경화시킨다.
또는, 상기 도포막(153)이 열경화 수지로부터 된 경우, 상기 도포막(153)을 경화 온도까지 가열되고, 경화 후에 냉각시킨다. 예를 들면, 상기 도포막(153)이 실록산의 경우, 300℃에 온도상승 후, 5분 동안 유지함으로써 경화시킨다.
다음에, 도 29의 (4)에 나타낸 바와 같이, 상기 도포막(153)의 표면으로부터 나노임프린트용 몰드(161)를 이형시킨다. 이 결과, 상기 도포막(153)의 표면에 정현곡면을 가지는 방추형상의 돌기체(132)가 형성된다.
다음에, 도 30의 (5)에 나타낸 바와 같이, 상기 돌기체(132)로부터 된 모스아이 구조의 반사 방지 구조체(131) 상에 평탄화막(123)을 형성한다. 이 평탄화막(123)은, 예를 들면, 유기막을 도포하여 형성한다. 이 단계은, 다음 단계의 컬러 필터 어레이의 형성을 위해서 평탄화되는 것이 필요하다.
일반적으로 도포의 평탄화막(123)은, 기초(이 경우는 반사 방지 구조체(131))의 요철의 높이에 대해서 충분히 두껍게 도포함으로써 평탄성이 향상한다.
그렇지만, 고체 촬상 장치에 있어서는, 평탄화막(123)의 두께를 증가시키는 것은, 광로 길이의 증대, 즉 집광효율의 손실로 연결된다.
그러므로, 상기 도 24의 (2)에 나타낸 바와 같이, 평탄화막(123)의 도포 특성에 맞추어 평탄화막(123)의 막두께(h1)를 결정한다. 본 실시예에서 이용하는 평탄화막(23)에서는 100㎚의 h1이 필요하다는 것이 판명되었으므로 h1＞h0＋100㎚가 된다. 여기서 h0는 반사 방지 구조체(131)의 돌기체(132)의 높이이다.
그러나, 집광효율의 관점으로부터 h1이 얇은 편이 적합하므로, h1=h0＋100㎚정도가 되도록 설정하는 것이 바람직하다.
300㎜웨이퍼를 일괄 형성의 나노 임프린트하는 경우, 비용면에서 효과적 이지만, 이형성능도 고려할 필요가 있다. 이형에 가장 적합한 애스펙트는 1이하로 여겨진다.
한편, 상술한 것처럼, 어떤 높이까지는 애스펙트가 커지는 편이 반사 방지 성능이 더 우위이다.
본 발명에서는, 감도, 반사 방지 성능 및 제법상의 과제도 고려한 최적치를 찾았다. 상기 도 22에 애스펙트를 1의 경우의 피치와 감도 변동비를 도시하였다. 이 경우, 돌기체(132)의 최적치는, 피치 200㎚, 높이 200㎚가 된다.
다음에, 도 30의 (6)에 나타낸 바와 같이, 상기 평탄화막(123) 상에, 컬러 필터층(141)을 형성한다. 이 컬러 필터층(141)은, 통상의 제조 방법에 따라, 예를 들면, 도포법 및 리소그래피 기술에 의해, 녹색 컬러 필터층(G), 적색 컬러 필터층(R), 청색 컬러 필터층(B)이 순차로 형성된다. 그 형성순서는 임의이다.
이와 같이, 평탄화막(123)을 개재시켜 컬러 필터층(141)을 형성함으로써, 컬러 필터층(141)을 형성할 때의 패터닝 동안 데미지가 돌기체(132)에 가해지지 않기 때문에, 돌기체(132)의 형상이 유지된다.
또한, 상기 컬러 필터층(141) 상에 통상의 렌즈 형성 기술에 의해, 상기 광전변환부(112)에 입사광을 이끌도록 마이크로 렌즈(142)를 형성한다.
이와 같이 하여, 고체 촬상 장치(1)가 제조된다.
상기 제조 방법에 의해 돌기체(132)가 배열된 반사 방지 구조체(131)를 패시베이션막(122) 상에 형성한 경우, 계면반사가 감소되고, 고체 촬상 장치(1)의 광전변환부(112)에의 집광효율의 개선에 의해 감도가 향상한다. 예를 들면, 피치 100㎚, 높이 400㎚의 돌기체(132)를 패시베이션막(122) 표면에 형성한 경우, 6%의 감도 향상을 달성할 수 있다.
패시베이션막(122)은, 고체 촬상 장치(1)의 구조상, 광전변환부(112)를 포함한 수광 화소부와 주변 회로부 사이에 단차를 일으키기 때문에, 수광 화소부에 균일하게 형성하는 것이 매우 곤란하다. 그 때문에 수광 화소부의 막불균일성은, 가시광선의 간섭 상태의 변동을 의미하고, 그 때문에 감도 변동, 색 얼룩의 원인이 된다. 본 발명의 반사 방지 구조체(131)를 패시베이션막(122) 상에 형성함으로써, 막이 불균일이어도, 색 얼룩을 줄이는 효과가 있다. 예를 들면 피치 100㎚, 높이 400㎚의 돌기체(132)를 가지는 반사 방지 구조체(131)를 질화 실리콘막의 패시베이션막(122) 상에 형성한 경우, 아무것도 형성하지 않는 경우에 비해, 막두께 변동에 대한 감도의 변동을 1/3로 감소할 수가 있다.
또한, 상기 반사 방지 구조체(131)를 고체 촬상 장치(1)의 어떤 막면에 형성하는 경우, 300㎜웨이퍼를 일괄 형성할 수 있는 나노임프린팅법을 이용함으로써, 다른 형성 방법과 비해 저비용화가 가능해진다.
상기 설명한 것처럼, 상기 제 1 제조 방법에서는, 반사 방지 구조체(131)의 돌기체(132)가 정현곡면을 가지는 방추형상으로 형성되므로, 반사 방지 구조체(131)의 계면의 양측의 물질의 체적 변화가 선형으로 변화하게 된다. 이 때문에, 돌기체(132)의 횡방향의 크기가 빛의 파장보다 작은 경우, 계면의 한편의 물질(평탄화막(123))의 공간 점유율이 서서히 변화하여, 다른 편의 물질(패시베이션막(122))으로 바뀌는 것으로 유효 굴절률도 연속적으로 변화하게 된다. 따라서, 반사 방지 구조체(131)에 있어서의 굴절률 변화가 선형으로 되어, 빛의 반사가 감소한다. 또, 돌기체(132)는, 배열의 피치가 40㎚의 경우, 높이가 50㎚이상 100㎚이하이며, 배열의 피치가 100㎚의 경우, 높이가 200㎚이상 400㎚이하이며, 배열의 피치가 200㎚의 경우, 높이가 50㎚이상 400㎚이하이다. 이러한 제한에 의해, 돌기체의 애스펙트비가 커지지 않고, 최대에서도 4이므로, 감도의 저하가 억제된다. 또, 바람직하게는, 돌기체(132)의 애스펙트비를 2이하로 함으로써, 더 바람직하게는 애스펙트비를 1이하로 함으로써, 나노임프린팅법을 용이하게 채용하는 것이 가능하게 된다.
따라서, 화소 전체의 감도의 저하를 막는 것이 가능해지고, 쉐이딩을 방지하는 것이 가능해지고, 또한 반사를 방지할 수 있다. 이들 이점은, 돌기체(132)의 저애스펙트비화에 의한 감도의 향상, 나노임프린트용 몰드(161)의 이형성능의 향상, 평탄화 성능의 향상, 광로 길이을 감소할 수 있는 것에 의한 결과이다. 또, 돌기체(132)의 형상이 정현곡면을 가지는 방추형상으로 형성하고 있는 것으로부터, 반사 방지 성능이 향상된다.
따라서, 플레어나 고스트 등의 노이즈를 감소할 수가 있으므로, 고감도의 고화질 화상을 얻을 수 있는 이점이 있다.
상기 제 1, 제 2 제조 방법에서는, 패시베이션막(122) 표면에 반사 방지 구조체(131)를 형성하는 제조 방법을 설명했지만, 상기 제조 방법의 어느 것에 따라, 예를 들면, 상기 마이크로 렌즈(142) 표면, 상기 무기 반사 방지막인 절연막(116) 표면에 형성해도 좋다. 또, 도시는 하고 있지 않지만, 입사광이 입사되는 최외부에 형성된 커버 유리, 또는 적외선 컷오프 필터의 표면에 형성하여도 좋다.
또, 제 1 제조 방법에 의하면, 광전변환부(112) 표면(실리콘 기판 표면)에도 형성할 수 있다.
또한 상기 반사 방지 구조체(131)는, 예를 들면, 상기 패시베이션막(122) 표면과 상기 마이크로 렌즈(142) 표면과 같이, 2층 또는 그 이상 층에 형성해도 좋다.
7. 제 7의 실시 형태
[고체 촬상 장치를 이용한 촬상 장치의 구성의 일례]
다음에, 본 발명의 고체 촬상 장치의 제조 방법을 이용해 형성된 고체 촬상 장치를 적용한 촬상 장치의 구성의 일례를, 도 32의 블럭도에 의해 설명한다. 이 촬상 장치는, 본 발명의 고체 촬상 장치를 이용한 것이다.
도 32에 나타낸 바와 같이, 촬상 장치(200)는, 촬상부(201)에 고체 촬상 장치(210)를 갖추고 있다. 이 촬상부(201)의 집광측에는 상을 결상시키는 집광광학부(202)를 구비하고, 또한, 촬상부(201)에는, 그것을 구동하는 구동 회로, 고체 촬상 장치(210)에서 광전 변환된 신호를 화상으로 처리하는 신호 처리 회로 등을 가지는 신호 처리부(203)가 접속되어 있다. 또한, 상기 신호 처리부(203)에 의해 처리된 화상 신호는 화상 기억부(도시하지 않음)에 의해 기억시킬 수 있다. 이러한 촬상 장치(200)에 있어서, 상기 고체 촬상 장치(210)로는, 상기 실시 형태에서 설명한 고체 촬상 장치의 제조 방법으로 제조된 고체 촬상 장치를 이용할 수 있다.
본 발명의 촬상 장치(200)에서는, 본원 발명의 고체 촬상 장치의 제조 방법으로 제조된 고체 촬상 장치를 이용함으로써, 고감도로서, 플레어나 고스트 등의 노이즈 광을 감소시킨 고품질인 화상을 얻을 수 있는 이점이 있다.
또한, 상기 촬상 장치(200)는, 원칩으로 형성된 형태로서도 좋고, 촬상부와 신호 처리부 및 광학계가 패키징 된 촬상 기능을 가지는 모듈형상의 형태이어도 좋다. 여기서 말하는 촬상 장치(200)는, 예를 들면, 카메라나 촬상 기능을 가지는 휴대 기기를 말한다. 또한 「촬상」은, 통상의 카메라 촬영시에 있어서의 상의 촬영만을 포함하는 것이 아니고, 광의의 의미로서 지문 검출 등도 포함하는 것이다.
본 발명은 일본 특허청에 2009년 3월 31일과 2009년 5월 20일 출원된 일본 우선권 특허출원 JP 2009-086671 및 JP 2009-121605에 모든 내용이 개시되어 있다.
해당 기술분야의 당업자라면 하기의 특허청구범위 또는 그 등가의 범위 내에서, 설계상의 필요 또는 다른 요인에 따라 여러 가지 수정, 조합, 부분 조합 및 변경하여 실시할 수 있을 것이다.

Claims (19)

  1. 미세 입자가 분산된 수지막을 피가공체 표면에 형성하는 단계와,
    상기 수지막 중의 상기 미세 입자를 마스크로 이용하여 상기 수지막을 에칭함과 함께, 상기 미세 입자도 서서히 에칭함으로써, 상기 수지막에 돌기 더미 패턴을 형성하는 단계와,
    상기 돌기 더미 패턴이 형성된 상기 수지막과 함께 상기 피가공체 표면을 에칭하고, 상기 수지막의 표면에 형성된 상기 돌기 더미 패턴의 표면 형상을 상기 피가공체 표면에 전사하여, 상기 피가공체 표면에 돌기 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반사 방지 구조체의 제조 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 미세 입자가 분산된 상기 수지막은, 도포법에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 반사 방지 구조체의 제조 방법
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 미세 입자는, 금속 산화물 또는 프탈로시아닌계 화합물로부터 이루어지고,
    상기 수지막은, 노볼락계 수지, 스틸렌계 수지, 아크릴계 수지, 폴리실록산계 수지와, 폴리이미드계 수지로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 반사 방지 구조체의 제조 방법.
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 수지막은, 열경화제를 포함하는 것을 특징으로 하는 반사 방지 구조체의 제조 방법.
  5. 피가공체 표면에 미세 입자를 배열하는 단계와,
    상기 피가공체의 에칭 속도를 상기 미세 입자의 에칭 속도보다 빠른 이방성 에칭 가공을 실시하여, 상기 피가공체의 표면에 돌기 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반사 방지 구조체의 제조 방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 미세 입자가 분산된 용매를 상기 피가공체 표면에 막형상으로 형성하여, 상기 피가공체 표면에 상기 미세 입자를 배열시키는 것을 특징으로 하는 반사 방지 구조체의 제조 방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    도포법에 의해 상기 미세 입자가 분산된 상기 용매를 상기 피가공체 표면에 막형상으로 도포한 후, 상기 용매를 증발시켜, 상기 피가공체 표면에 상기 미세 입자만을 배열시키는 것을 특징으로 하는 반사 방지 구조체의 제조 방법.
  8. 제 5항에 있어서,
    상기 돌기 패턴을 형성하는 단계에서, 에칭 중에 상기 피가공체와 상기 미세 입자사이의 에칭 선택비의 관계를 가변으로 하여, 상기 피가공체의 에칭 속도를 상기 미세 입자의 에칭 속도에 비해 더 빠르게 하는 것을 특징으로 하는 반사 방지 구조체의 제조 방법.
  9. 제 5항에 있어서,
    상기 미세 입자는, 산화물, 질화물, 탄화물, 붕화물, 황화물 및 금속으로부터 선택되는 무기 입자로부터 되는 것을 특징으로 하는 반사 방지 구조체의 제조 방법.
  10. 입사광을 신호 전하로 변환하는 광전변환부와, 상기 광전변환부로부터 신호 전하를 판독하여 전송하는 전하 전송부가 형성된 반도체 기판상에 층간 절연막을 형성하고, 그 위에 평탄화 절연막을 형성하는 단계와,
    상기 평탄화 절연막 상에, 미세 입자가 분산된 수지막을 형성하는 단계와,
    상기 수지막 중의 상기 미세 입자를 마스크로 이용하여 상기 수지막을 에칭함과 함께, 상기 미세 입자도 서서히 에칭하여, 상기 수지막에 돌기 더미 패턴을 형성하는 단계와,
    상기 돌기 더미 패턴이 형성된 상기 수지막과 함께 상기 평탄화 절연막 표면을 에칭하고, 상기 수지막의 표면에 형성된 상기 돌기 더미 패턴의 표면 형상을 상기 평탄화 절연막 표면에 전사하여, 상기 평탄화 절연막 표면에 돌기 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치의 제조 방법.
  11. 입사광을 신호 전하로 변환하는 광전변환부와, 상기 광전변환부로부터 신호 전하를 판독하여 전송하는 전하 전송부가 형성된 반도체 기판상에 층간 절연막을 형성하고, 그 위에 평탄화 절연막을 형성하는 단계와,
    상기 평탄화 절연막의 표면에 미세 입자를 배열하는 단계와,
    상기 평탄화 절연막의 에칭 속도를 상기 미세 입자의 에칭 속도보다 더 빠른 이방성 에칭을 실시하여, 상기 평탄화 절연막의 표면에 돌기 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치의 제조 방법.
  12. 반도체 영역에 마련되어, 입사광을 광전 변환하여 신호 전하를 얻는 광전변환부와,
    상기 광전변환부 상에 형성된 복수층의 광투과성막을 포함하고,
    상기 반도체 영역 표면 또는 상기 복수층의 광투과성막 가운데 적어도 1층의 제 1 광투과성막 표면에 반사 방지 구조체가 형성되어 있고,
    상기 반사 방지 구조체는, 상기 제 1 광투과성막 표면 또는 상기 반도체 영역 표면에 배열되고 광투과성과 정현곡면을 가지는 방추형상의 돌기체로부터 구성되고,
    상기 돌기체는, 배열의 피치가 40㎚의 경우, 높이가 50㎚이상 100㎚이하이며, 배열의 피치가 100㎚의 경우, 높이가 200㎚이상 400㎚이하이며, 배열의 피치가 200㎚의 경우, 높이가 50㎚이상 400㎚이하인 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 돌기체의 높이 방향의 체적 변화가, 상기 돌기체의 저부로부터 정부로 향해, 선형으로 작아지는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  14. 제 12항에 있어서,
    상기 제 1 광투과성막은, 상기 광전변환부에 입사광을 집광하는 마이크로 렌즈, 상기 광전변환부 위에 형성된 패시베이션막, 상기 광전변환부 상에 형성된 무기 반사 방지막, 또는 상기 입사광이 입사하는 최외부에 형성된 커버 유리 또는 적외선 컷오프 필터인 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  15. 반도체 영역에 마련되어 입사광을 광전 변환하여 신호 전하를 얻는 광전변환부 상에 복수층의 광투과성막을 형성할 때에, 상기 복수층의 광투과성막 가운데 적어도 1층의 제 1 광투과성막 표면에 반사 방지 구조체를 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 반사 방지 구조체를 형성하는 단계는,
    상기 제 1 광투과성막 표면에 자외선 경화막을 형성하는 단계와,
    상기 자외선 경화막에, 정현곡면을 가지는 방추형상의 오목부를 전면에 배열한 자외선 투과성의 나노임프린트용 몰드를 꽉 눌러, 정현곡면을 가지는 방추형상의 오목부의 형상을 상기 자외선 경화막의 표면에 전사하는 단계와,
    상기 나노임프린트용 몰드를 꽉 누른 상태에서 상기 자외선 경화막에 자외선을 조사해 경화시키는 단계와,
    상기 자외선 경화막으로부터 상기 나노임프린트용 몰드를 분리하는 단계와,
    상기 자외선 경화막과 상기 제 1 광투과성막의 상부를 에칭하여, 상기 자외선 경화막에 형성된 정현곡면을 가지는 방추형상의 돌기체의 형상을 상기 제 1 광투과성막 표면에 전사시키는 단계를 포함하고,
    상기 돌기체는, 배열의 피치가 40㎚의 경우, 높이가 50㎚이상 100㎚이하로 형성되고, 배열의 피치가 100㎚의 경우, 높이가 200㎚이상 400㎚이하로 형성되고, 배열의 피치가 200㎚의 경우, 높이가 50㎚이상 400㎚이하로 형성되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치의 제조 방법.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 돌기체의 높이 방향의 체적 변화가, 상기 돌기체의 저부로부터 정부로 향해, 선형으로 작아지는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치의 제조 방법.
  17. 반도체 영역에 마련되어 입사광을 광전 변환하여 신호 전하를 얻는 광전변환부 상에 복수층의 광투과성막을 형성할 때에, 상기 복수층의 광투과성막 가운데 적어도 1층의 제 1 광투과성막 표면에 반사 방지 구조체를 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 반사 방지 구조체를 형성하는 단계는,
    상기 제 1 광투과성막을 자외선 경화형 또는 열경화형의 도포막으로 형성하는 단계와,
    상기 제 1 광투과성막에, 정현곡면을 가지는 방추형상의 오목부를 전면에 배열한 자외선 투과성의 나노임프린트용 몰드를 꽉 눌러, 정현곡면을 가지는 방추형상의 오목부의 형상을 상기 제 1 광투과성막의 표면에 전사하는 단계와,
    상기 나노임프린트용 몰드를 꽉 누른 상태에서 상기 제 1 광투과성막에 자외선을 조사해 경화시키는 단계와,
    상기 제 1 광투과성막으로부터 상기 나노임프린트용 몰드를 분리하는 단계를 포함하고,
    상기 돌기체는, 배열의 피치가 40㎚의 경우, 높이가 50㎚이상 100㎚이하로 형성되고, 배열의 피치가 100㎚의 경우, 높이가 200㎚이상 400㎚이하로 형성되고, 배열의 피치가 200㎚의 경우, 높이가 50㎚이상 400㎚이하에 형성되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치의 제조 방법.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 돌기체의 높이 방향의 체적 변화가, 상기 돌기체의 저부로부터 정부로 향해, 선형으로 작아지는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치의 제조 방법.
  19. 입사광을 집광하는 집광광학부와,
    상기 집광광학부에서 집광한 빛을 수광하여 광전 변환하는 고체 촬상 장치를 가지는 촬상부와,
    광전 변환된 신호를 처리하는 신호 처리부를 포함하고,
    상기 고체 촬상 장치는,
    반도체 영역에 마련되어 입사광을 광전 변환하여 신호 전하를 얻는 광전변환부와,
    상기 광전변환부 상에 형성된 복수층의 광투과성막을 포함하고,
    상기 반도체 영역 표면 또는 상기 복수층의 광투과성막 가운데 적어도 1층의 제 1 광투과성막 표면에 반사 방지 구조체가 형성되어 있고,
    상기 반사 방지 구조체는, 상기 제 1 광투과성막 표면 또는 상기 반도체 영역 표면에 배열된 광투과성을 갖고 정현곡면을 가지는 방추형상의 돌기체로부터 구성되고,
    상기 방추형상의 돌기체는, 배열의 피치가 40㎚의 경우, 높이가 50㎚이상 100㎚이하이며, 배열의 피치가 100㎚의 경우, 높이가 200㎚이상 400㎚이하이고, 배열의 피치가 200㎚의 경우, 높이가 50㎚이상 400㎚이하인 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
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