JP2009116056A

JP2009116056A - Manufacturing method of lens and manufacturing method of solid-state imaging device

Info

Publication number: JP2009116056A
Application number: JP2007289308A
Authority: JP
Inventors: Nobuyuki Kuboi; 信行久保井
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2007-11-07
Filing date: 2007-11-07
Publication date: 2009-05-28

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing method of lens which can form ruggedness of a desired size on the surface of a lens by using a method having a fewer number of manufacturing processes. <P>SOLUTION: The manufacturing method of lens comprises: a process of forming a lens formation layer 12 on a base 11; a process of forming a lens mold 13 on the lens formation layer 12; a process of applying solvent 15 containing nano structural bodies 14 on the surface of the lens mold 13 to distribute the nano structural bodies 14 thereon; and a process of etching the nano structural bodies 14, lens mold 13 and lens formation layer 12 so as to transfer a surface shape of the nano structural bodies 14 and lens mold 13 to form a lens 16 having the ruggedness on the surface with the lens formation layer 12. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、レンズ表面にナノ構造の凹凸を有するレンズの製造方法および固体撮像装置の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for manufacturing a lens having nanostructure irregularities on a lens surface and a method for manufacturing a solid-state imaging device.

半導体デバイスの高集積化に伴い、固体撮像装置のレンズの小型化が要求されている。
しかしながら、単純なレンズの小型化、すなわち、集光面積の縮小は、固体撮像装置の感度を低下させることになるため、小型化および感度向上の双方を実現できるようなレンズ加工技術が強く求められている。 Along with the high integration of semiconductor devices, there is a demand for miniaturization of lenses of solid-state imaging devices.
However, a simple downsizing of the lens, that is, a reduction in the condensing area reduces the sensitivity of the solid-state imaging device. Therefore, there is a strong demand for a lens processing technique that can realize both downsizing and an improvement in sensitivity. ing.

固体撮像装置においてマイクロレンズは画素ごとに形成された受光部の上方に凸型のドーム型に形成され、光を屈折させて受光部に集光する役割を担う。
現状のマイクロレンズ部の形成は図１に示されるようにリフローし凸型に変形されたレジストパターンをマスクにして、その後マイクロレンズをドライエッチング法を用いることによりマイクロレンズを凸形に形成する方法が一般的によく用いられる。
ただし、この形状では入射光が数％反射するため、これを低減するため、マイクロレンズの表面に凹凸をつけるような構造がある（例えば、特許文献１参照。）。
このマイクロレンズの表面の凹凸は、プラズマ処理またはウェットエッチング処理を施すことにより形成している。 In the solid-state imaging device, the microlens is formed in a convex dome shape above the light receiving portion formed for each pixel, and plays a role of refracting light and condensing it on the light receiving portion.
The current microlens portion is formed by using a resist pattern that has been reflowed and deformed into a convex shape as shown in FIG. 1, and then forming the microlens into a convex shape by using a dry etching method. Is commonly used.
However, since this shape reflects incident light by several percent, there is a structure in which irregularities are formed on the surface of the microlens in order to reduce this (for example, see Patent Document 1).
The irregularities on the surface of the microlens are formed by performing plasma treatment or wet etching treatment.

しかしながら、プラズマ処理またはウェットエッチング処理を施す方法では所望の大きな凹凸を得ることが難しい。
また高イオンエネルギーのドライエッチング条件であれば凹凸を大きく形成することができるが、この場合、レンズ表面のプラズマダメージが顕著になり、表面の濁り等による劣化、表面の硬化などの副作用を発生させることになる。 However, it is difficult to obtain desired large irregularities by the method of performing plasma treatment or wet etching treatment.
In addition, high ion energy dry etching conditions can form large irregularities, but in this case, plasma damage on the lens surface becomes significant, causing side effects such as surface turbidity and surface hardening. It will be.

そこで、レンズ表面を荒す加工を避けて、レンズの集光効率を向上させる方法が提案されている。
例えば、レンズと屈折率の異なるフッ素系アクリル樹脂層（反射防止膜）をレンズ上に積むことで集光効率を向上させる方法が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
また、レンズギャップ間に光吸収樹脂（反射防止膜）を埋め込むことで、レンズ間に入射する光の散乱光や集光効率の良くないレンズの裾部に入射する斜め光を低減させ、この結果、集光効率を向上させる技術が開示されている（例えば、特許文献３参照。）。 Therefore, a method for improving the light collection efficiency of the lens while avoiding the process of roughening the lens surface has been proposed.
For example, a method has been proposed in which the light collection efficiency is improved by stacking a fluorine-based acrylic resin layer (antireflection film) having a refractive index different from that of the lens on the lens (see, for example, Patent Document 2).
Moreover, by embedding a light-absorbing resin (antireflection film) between the lens gaps, the scattered light of the light incident between the lenses and the oblique light incident on the bottom of the lens with poor light collection efficiency are reduced. A technique for improving the light collection efficiency is disclosed (for example, see Patent Document 3).

しかしながら、これらの反射防止膜を利用した集光効率を向上ささえる技術では限界がある。
空気とレンズ間の屈折率の勾配をより滑らかにすることが反射光を抑制し、集光効率の更なる向上につながる。反射防止膜を用いる場合、より集光効率を向上させようとすれば、屈折率の異なる反射防止膜をレンズ上に多層に積む必要がある。
この方法ではデバイスの微細化に対して限界がある。
また、製造工程数も集光効率の向上に従って増えるといった製造面においても問題が生じる。 However, there is a limit to the technology that can improve the light collection efficiency using these antireflection films.
Smoothing the gradient of the refractive index between the air and the lens suppresses the reflected light and further improves the light collection efficiency. In the case of using an antireflection film, it is necessary to stack antireflection films having different refractive indexes in multiple layers on the lens in order to further improve the light collection efficiency.
This method has a limit to device miniaturization.
In addition, there is a problem in the manufacturing aspect that the number of manufacturing steps increases as the light collection efficiency increases.

特開２００６−１００７６４号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2006-1000076 特開２００７-５３１５３号公報JP 2007-53153 A 特開２００２-３３４６６号公報JP 2002-33466 A

解決しようとする問題点は、反射防止効果を得るためにレンズ表面にプラズマ処理またはウェットエッチング処理を施して凹凸を形成する方法では、所望の大きな凹凸を得ることが難しいため、反射率を十分に低減することが困難な点であり、それを回避するために、レンズ表面に反射防止膜を形成する方法では、屈折率の異なる反射防止膜を多層に形成する必要があり、製造工程数が増加する点である。 The problem to be solved is that, in order to obtain an antireflection effect, it is difficult to obtain the desired large unevenness by the method of forming the unevenness by performing plasma treatment or wet etching treatment on the lens surface. In order to avoid this problem, the method of forming an antireflection film on the lens surface requires the formation of antireflection films with different refractive indexes in multiple layers, which increases the number of manufacturing processes. It is a point to do.

本発明は、製造工程数が少ない方法により、レンズ表面に所望の大きさの凹凸を形成することを可能にする。 The present invention makes it possible to form irregularities of a desired size on the lens surface by a method with a small number of manufacturing steps.

本発明のレンズの製造方法（第１製造方法）は、基体上にレンズ形成層を形成する工程と、前記レンズ形成層上にレンズ型を形成する工程と、前記レンズ型の表面に、ナノ構造体を含む溶媒を塗布して該ナノ構造体を分布させる工程と、前記ナノ構造体および前記レンズ型の表面形状を転写するように、前記ナノ構造体、前記レンズ型および前記レンズ形成層をエッチングして、前記レンズ形成層で表面に凹凸を有するレンズを形成する工程とを有することを特徴とする。 The lens manufacturing method (first manufacturing method) of the present invention includes a step of forming a lens forming layer on a substrate, a step of forming a lens mold on the lens forming layer, and a nanostructure on the surface of the lens mold. Applying a solvent containing a body to distribute the nanostructure, and etching the nanostructure, the lens mold, and the lens forming layer to transfer a surface shape of the nanostructure and the lens mold And forming a lens having irregularities on the surface with the lens forming layer.

本発明のレンズの第１製造方法では、レンズ型の表面にナノ構造体を分布させ、そのナノ構造体およびレンズ型の表面形状を転写するように、ナノ構造体、レンズ型およびレンズ形成層をエッチングすることから、レンズ形成層にはレンズ型の形状が転写される。そのとき、レンズ型表面に分布するナノ構造体の大きさおよびその分布密度に応じて、レンズ表面に凹凸が形成される。
例えば、はじめに、ナノ構造体が存在するレンズ型表面において、ナノ構造体がエッチングマスクになってレンズ型表面に凹凸が形成される。それと同時に、レンズ型とともにレンズ形成層がエッチングされていく。このエッチング過程が進行することで、表面に凹凸を有するレンズが形成されることになる。
なお、エッチングの進行とともにナノ構造体もエッチングされる。例えば、エッチング進行中にナノ構造体がエッチングされて消滅したとしても、そのときにはナノ構造体の表面形状がレンズ形成層に転写されている。またレンズが形成されたときにナノ構造体が残っている場合には、残ったナノ構造体を選択的に除去すればよいので、レンズが形成されたときにナノ構造体が残っていても問題にはならない。
また、上記凹凸の大きさ、分布密度は、ナノ構造体の大きさ、材質、分布密度を適宜変更することで、意図的に制御することが可能になる。 In the first manufacturing method of the lens of the present invention, the nanostructure, the lens mold, and the lens forming layer are arranged so that the nanostructure is distributed on the surface of the lens mold and the surface shape of the nanostructure and the lens mold is transferred. Since the etching is performed, the shape of the lens mold is transferred to the lens forming layer. At that time, irregularities are formed on the lens surface according to the size of the nanostructures distributed on the lens mold surface and the distribution density thereof.
For example, first, on the lens mold surface where the nanostructure exists, the nanostructure serves as an etching mask to form irregularities on the lens mold surface. At the same time, the lens forming layer is etched together with the lens mold. As this etching process proceeds, a lens having irregularities on the surface is formed.
Note that the nanostructure is also etched with the progress of etching. For example, even if the nanostructure is etched away during the progress of etching, the surface shape of the nanostructure is transferred to the lens forming layer at that time. Also, if the nanostructure remains when the lens is formed, it is sufficient to selectively remove the remaining nanostructure, so there is a problem even if the nanostructure remains when the lens is formed. It will not be.
In addition, the size and distribution density of the irregularities can be intentionally controlled by appropriately changing the size, material, and distribution density of the nanostructure.

本発明のレンズの製造方法（第２製造方法）は、基体上にレンズ形成層を形成する工程と、前記レンズ形成層上にレンズ型を形成するためのレンズ型形成パターンを形成する工程と、前記レンズ型形成パターンの表面に、ナノ構造体を含む溶媒を塗布して該ナノ構造体を分布させる工程と、前記ナノ構造体が表面に分布された状態で前記レンズ型形成パターンをリフロー処理して、表面に前記ナノ構造体が分布されたレンズ型を形成する工程と、前記ナノ構造体および前記レンズ型の表面形状を転写するように、前記ナノ構造体、前記レンズ型および前記レンズ形成層をエッチングして、前記レンズ形成層で表面に凹凸を有するレンズを形成する工程とを有することを特徴とする。 The lens manufacturing method (second manufacturing method) of the present invention includes a step of forming a lens forming layer on a substrate, a step of forming a lens mold forming pattern for forming a lens mold on the lens forming layer, Applying a solvent containing a nanostructure to the surface of the lens mold formation pattern to distribute the nanostructure; and reflowing the lens mold formation pattern with the nanostructure distributed on the surface. Forming a lens mold having the nanostructures distributed on the surface thereof, and transferring the nanostructure and the surface shape of the lens mold to transfer the nanostructure, the lens mold, and the lens forming layer. And a step of forming a lens having irregularities on the surface with the lens forming layer.

本発明のレンズの第２製造方法では、レンズ型形成パターンの表面にナノ構造体を分布させ、その状態でレンズ型形成パターンをリフロー処理することから、表面にナノ構造体が分布された状態でレンズ型が形成される。そして、レンズ型の表面に分布されたナノ構造体およびそのレンズ型の表面形状を転写するように、ナノ構造体、レンズ型およびレンズ形成層をエッチングすることから、レンズ形成層にはレンズ型の形状が転写される。そのとき、レンズ型表面に分布するナノ構造体の大きさおよびその分布密度に応じて、レンズ表面に凹凸が形成される。
例えば、はじめに、ナノ構造体が存在するレンズ型表面において、ナノ構造体がエッチングマスクになってレンズ型表面に凹凸が形成される。それと同時に、レンズ型とともにレンズ形成層がエッチングされていく。このエッチング過程が進行することで、表面に凹凸を有するレンズが形成されることになる。
なお、エッチングの進行とともにナノ構造体もエッチングされる。例えば、エッチング進行中にナノ構造体がエッチングされて消滅したとしても、そのときにはナノ構造体の表面形状がレンズ形成層に転写されている。またレンズが形成されたときにナノ構造体が残っている場合には、残ったナノ構造体を選択的に除去すればよいので、レンズが形成されたときにナノ構造体が残っていても問題にはならない。
また、上記凹凸の大きさ、分布密度は、ナノ構造体の大きさ、材質、分布密度を適宜変更することで、意図的に制御することが可能になる。 In the second method for manufacturing a lens of the present invention, the nanostructures are distributed on the surface of the lens mold formation pattern, and the lens mold formation pattern is reflowed in that state, so that the nanostructures are distributed on the surface. A lens mold is formed. Then, the nanostructure, the lens mold and the lens forming layer are etched so as to transfer the nanostructure distributed on the surface of the lens mold and the surface shape of the lens mold. The shape is transferred. At that time, irregularities are formed on the lens surface according to the size of the nanostructures distributed on the lens mold surface and the distribution density thereof.
For example, first, on the lens mold surface where the nanostructure exists, the nanostructure serves as an etching mask to form irregularities on the lens mold surface. At the same time, the lens forming layer is etched together with the lens mold. As this etching process proceeds, a lens having irregularities on the surface is formed.
Note that the nanostructure is also etched with the progress of etching. For example, even if the nanostructure is etched away during the progress of etching, the surface shape of the nanostructure is transferred to the lens forming layer at that time. Also, if the nanostructure remains when the lens is formed, it is sufficient to selectively remove the remaining nanostructure, so there is a problem even if the nanostructure remains when the lens is formed. It will not be.
In addition, the size and distribution density of the irregularities can be intentionally controlled by appropriately changing the size, material, and distribution density of the nanostructure.

本発明のレンズの製造方法（第３製造方法）は、基体上にレンズ形成層を形成する工程と、前記レンズ形成層上にレンズ型を形成する工程と、前記レンズ型の表面形状を転写するように前記レンズ形成層をエッチングして、前記基体上に前記レンズ形成層の一部を層状に残した状態で、前記レンズ形成層でレンズを形成する工程と、前記レンズの表面に、ナノ構造体を含む溶媒を塗布して該ナノ構造体を分布させる工程と、前記ナノ構造体および前記レンズの表面形状を転写するように、前記ナノ構造体および前記レンズが形成されたレンズ形成層をエッチングして、前記レンズの表面に凹凸を形成する工程とを有することを特徴とする。 The method for manufacturing a lens of the present invention (third manufacturing method) includes a step of forming a lens forming layer on a substrate, a step of forming a lens mold on the lens forming layer, and transferring a surface shape of the lens mold. Etching the lens forming layer to leave a part of the lens forming layer on the substrate in a layered state, forming a lens with the lens forming layer, and forming a nanostructure on the surface of the lens Applying a solvent containing a body to distribute the nanostructure, and etching the lens-forming layer on which the nanostructure and the lens are formed so as to transfer a surface shape of the nanostructure and the lens And a step of forming irregularities on the surface of the lens.

本発明のレンズの第３製造方法では、レンズの表面にナノ構造体を分布させ、そのナノ構造体の表面形状を転写するように、ナノ構造体、およびレンズをエッチングすることから、レンズ表面にはナノ構造体の形状が転写される。このとき、レンズ表面に分布するナノ構造体の大きさおよびその分布密度に応じて、レンズ表面に凹凸が形成される。
また、上記レンズ表面に凹凸を形成するエッチングでは、エッチング開始時に、基体表面にレンズ形成層の一部が層状に残した状態となっている。このため、基体表面のエッチングダメージが緩和される。なお、層状に残したレンズ形成層も、凹凸を形成するエッチングが進行するとエッチングされて、除去される。
なお、エッチングの進行とともにナノ構造体もエッチングされる。例えば、エッチング進行中にナノ構造体がエッチングされて消滅したとしても、そのときにはナノ構造体の表面形状がレンズ形成層に転写されている。またレンズが形成されたときにナノ構造体が残っている場合には、残ったナノ構造体を選択的に除去すればよいので、レンズが形成されたときにナノ構造体が残っていても問題にはならない。
また、上記凹凸の大きさ、分布密度は、ナノ構造体の大きさ、材質、分布密度を適宜変更することで、意図的に制御することが可能になる。 In the third method of manufacturing a lens of the present invention, the nanostructure is distributed on the surface of the lens, and the nanostructure and the lens are etched so as to transfer the surface shape of the nanostructure. The shape of the nanostructure is transferred. At this time, unevenness is formed on the lens surface according to the size of the nanostructures distributed on the lens surface and the distribution density thereof.
In the etching for forming irregularities on the lens surface, a part of the lens forming layer is left in the form of a layer on the substrate surface at the start of etching. For this reason, the etching damage on the substrate surface is alleviated. In addition, the lens forming layer left in the layer shape is also etched and removed as the etching for forming the unevenness proceeds.
Note that the nanostructure is also etched with the progress of etching. For example, even if the nanostructure is etched away during the progress of etching, the surface shape of the nanostructure is transferred to the lens forming layer at that time. Also, if the nanostructure remains when the lens is formed, it is sufficient to selectively remove the remaining nanostructure, so there is a problem even if the nanostructure remains when the lens is formed. It will not be.
In addition, the size and distribution density of the irregularities can be intentionally controlled by appropriately changing the size, material, and distribution density of the nanostructure.

本発明の固体撮像装置の製造方法（第１製造方法）は、入射光を光電変換する受光部を有し、前記受光部の前記入射光側に入射光を前記受光部に集光するレンズを形成する固体撮像装置の製造方法において、前記レンズの形成工程は、前記受光部が形成された基体上にレンズ形成層を形成する工程と、前記レンズ形成層上にレンズ型を形成する工程と、前記レンズ型の表面に、ナノ構造体を含む溶媒を塗布して該ナノ構造体を分布させる工程と、前記ナノ構造体および前記レンズ型の表面形状を転写するように前記ナノ構造体、前記レンズ型および前記レンズ形成層をエッチングして、前記レンズ形成層で表面に凹凸を有するレンズを形成する工程とを有することを特徴とする。 The method for manufacturing a solid-state imaging device according to the present invention (first manufacturing method) includes a light receiving unit that photoelectrically converts incident light, and a lens that collects incident light on the light receiving unit on the incident light side of the light receiving unit. In the method for manufacturing a solid-state imaging device to be formed, the lens forming step includes a step of forming a lens forming layer on the substrate on which the light receiving portion is formed, a step of forming a lens mold on the lens forming layer, A step of applying a solvent containing a nanostructure to the surface of the lens mold to distribute the nanostructure, and the nanostructure and the lens so as to transfer the surface shape of the nanostructure and the lens mold. Etching the mold and the lens forming layer to form a lens having irregularities on the surface with the lens forming layer.

本発明の固体撮像装置の製造方法（第２製造方法）は、入射光を光電変換する受光部を有し、前記受光部の前記入射光側に入射光を前記受光部に集光するレンズを形成する固体撮像装置の製造方法において、前記レンズの形成工程は、前記受光部が形成された基体上にレンズ形成層を形成する工程と、前記レンズ形成層上にレンズ型を形成するためのレンズ型形成パターンを形成する工程と、前記レンズ型形成パターンの表面に、ナノ構造体を含む溶媒を塗布して該ナノ構造体を分布させる工程と、前記ナノ構造体が表面に分布された状態で前記レンズ型形成パターンをリフロー処理してレンズ型を形成する工程と、前記ナノ構造体および前記レンズ型の表面形状を転写するように前記ナノ構造体、前記レンズ型および前記レンズ形成層をエッチングして、前記レンズ形成層で表面に凹凸を有するレンズを形成する工程とを有することを特徴とする。 The solid-state imaging device manufacturing method (second manufacturing method) according to the present invention includes a light receiving unit that photoelectrically converts incident light, and a lens that focuses incident light on the light receiving unit on the incident light side of the light receiving unit. In the method for manufacturing a solid-state imaging device to be formed, the lens forming step includes a step of forming a lens forming layer on a substrate on which the light receiving portion is formed, and a lens for forming a lens mold on the lens forming layer. A step of forming a mold formation pattern, a step of applying a solvent containing a nanostructure to the surface of the lens mold formation pattern to distribute the nanostructure, and a state in which the nanostructure is distributed on the surface A step of reflowing the lens mold formation pattern to form a lens mold; and the nanostructure, the lens mold, and the lens forming layer are transferred so as to transfer a surface shape of the nanostructure and the lens mold. And quenching, characterized in that a step of forming a lens having an uneven surface in the lens forming layer.

本発明の固体撮像装置の製造方法（第３製造方法）は、入射光を光電変換する受光部を有し、前記受光部の前記入射光側に入射光を前記受光部に集光するレンズを形成する固体撮像装置の製造方法において、前記レンズの形成工程は、前記受光部が形成された基体上にレンズ形成層を形成する工程と、前記レンズ形成層上にレンズ型を形成する工程と、前記レンズ型の表面形状を転写するように前記レンズ形成層をエッチングして、前記基体上に前記レンズ形成層の一部を層状に残した状態で、前記レンズ形成層でレンズを形成する工程と、前記レンズの表面に、ナノ構造体を含む溶媒を塗布して該ナノ構造体を分布させる工程と、前記ナノ構造体および前記レンズの表面形状を転写するように、前記ナノ構造体および前記レンズが形成されたレンズ形成層をエッチングして、前記レンズの表面に凹凸を形成する工程とを有することを特徴とする。 The solid-state imaging device manufacturing method (third manufacturing method) of the present invention includes a light receiving unit that photoelectrically converts incident light, and a lens that collects incident light on the light receiving unit on the incident light side of the light receiving unit. In the method for manufacturing a solid-state imaging device to be formed, the lens forming step includes a step of forming a lens forming layer on the substrate on which the light receiving portion is formed, a step of forming a lens mold on the lens forming layer, Etching the lens-forming layer so as to transfer the surface shape of the lens mold, and forming a lens with the lens-forming layer in a state where a part of the lens-forming layer is left on the substrate. Applying the solvent containing the nanostructure to the surface of the lens to distribute the nanostructure, and transferring the nanostructure and the surface shape of the lens so as to transfer the nanostructure and the lens. Formed The lens forming layer by etching, characterized in that a step of forming irregularities on the surface of the lens.

本発明の固体撮像装置の第１製造方法では本発明のレンズの第１製造方法を適用し、本発明の固体撮像装置の第２製造方法では本発明のレンズの第２製造方法を適用し、本発明の固体撮像装置の第３製造方法では本発明のレンズの第３製造方法を適用しているので、上記説明したように、簡便な方法で、レンズ表面に凹凸が形成される。
その凹凸の大きさ、分布密度は、ナノ構造体の大きさ、材質、分布密度を適宜変更することで、意図的に制御することが可能になる。 In the first manufacturing method of the solid-state imaging device of the present invention, the first manufacturing method of the lens of the present invention is applied, and in the second manufacturing method of the solid-state imaging device of the present invention, the second manufacturing method of the lens of the present invention is applied, Since the third manufacturing method of the lens of the present invention is applied to the third manufacturing method of the solid-state imaging device of the present invention, as described above, irregularities are formed on the lens surface by a simple method.
The size and distribution density of the irregularities can be intentionally controlled by appropriately changing the size, material, and distribution density of the nanostructure.

本発明のレンズの製造方法は、レンズ表面に所望の凹凸を制御性よく簡便な方法で形成することができるので、レンズの集光効率を高めることができる。また、簡便な方法でレンズ表面に凹凸を形成することができるので、製造コストが低減できる。したがって、高い集光効率の要求に対して製造工程数の増加を抑えることができ、世代の異なるデバイスに対しても適用することが可能となる。 Since the lens manufacturing method of the present invention can form desired irregularities on the lens surface with a simple method with good controllability, the light collection efficiency of the lens can be increased. Moreover, since unevenness | corrugation can be formed in the lens surface by a simple method, manufacturing cost can be reduced. Therefore, an increase in the number of manufacturing processes can be suppressed in response to a request for high light collection efficiency, and it can be applied to devices of different generations.

本発明の固体撮像装置の製造方法は、レンズ表面に所望の凹凸を制御性よく簡便な方法で形成することができるので、レンズの集光効率を高めることができ、受光感度の向上を図ることができる。また、簡便な方法でレンズ表面に凹凸を形成することができるので、製造コストが低減できる。したがって、高い集光効率の要求に対して製造工程数の増加を抑えることができ、世代の異なる固体撮像装置に対しても適用することが可能となる。 The manufacturing method of the solid-state imaging device of the present invention can form desired irregularities on the lens surface by a simple method with good controllability, so that the condensing efficiency of the lens can be increased and the light receiving sensitivity can be improved. Can do. Moreover, since unevenness | corrugation can be formed in the lens surface by a simple method, manufacturing cost can be reduced. Therefore, an increase in the number of manufacturing steps can be suppressed in response to a request for high light collection efficiency, and it can be applied to solid-state imaging devices of different generations.

本発明のレンズの第１製造方法に係る一実施の形態（実施例）を、図１および図２の模式的に示した製造工程断面図によって説明する。 An embodiment (Example) according to the first method for manufacturing a lens of the present invention will be described with reference to the manufacturing process sectional views schematically shown in FIGS.

図１（１）に示すように、基体１１上にレンズを形成するためのレンズ形成層１２を形成する。このレンズ形成層１２は、例えばレンズ用有機膜で形成される。このレンズ用有機膜には、例えばポリスチレン、アクリル系透明樹脂、ノボラック系透明樹脂等を用いることができる。
次に、上記レンズ形成層１２上にレンズ型１３を形成する。このレンズ型１３は上記レンズ形成層１２よりもエッチング時のプラズマ耐性が高い材料で形成される。例えば、上記レンズ型１３は、例えばフォトレジストで形成される。このレンズ型の大きさ（径）は、例えば２μｍである。この大きさは、形成しようとするレンズの大きさと同等な大きさであり、例えば数百ｎｍ以上数十μｍ以下とする。もちろん、数百ｎｍより小さいものも、数十μｍより大きいものも作製することは可能である。このレンズ型１３の具体的な形成方法については、後に詳述する。 As shown in FIG. 1A, a lens forming layer 12 for forming a lens is formed on a substrate 11. The lens forming layer 12 is formed of, for example, a lens organic film. For example, polystyrene, an acrylic transparent resin, a novolac transparent resin, or the like can be used for the lens organic film.
Next, a lens mold 13 is formed on the lens forming layer 12. The lens mold 13 is made of a material having higher plasma resistance during etching than the lens forming layer 12. For example, the lens mold 13 is formed of, for example, a photoresist. The size (diameter) of this lens mold is, for example, 2 μm. This size is equivalent to the size of the lens to be formed, and is, for example, several hundred nm to several tens μm. Of course, it is possible to fabricate a film having a size smaller than several hundreds nm or larger than several tens of μm. A specific method for forming the lens mold 13 will be described in detail later.

次に、図１（２）に示すように、上記レンズ型１３の表面に、ナノ構造体１４を含む溶媒１５を塗布して、このナノ構造体１４を分布させる。このとき、レンズ型１３が形成されていない領域のレンズ形成層１２上にもナノ構造体１４を含む溶媒１５が塗布されている。 Next, as shown in FIG. 1 (2), a solvent 15 containing nanostructures 14 is applied to the surface of the lens mold 13 to distribute the nanostructures 14. At this time, the solvent 15 including the nanostructures 14 is also applied to the lens forming layer 12 in a region where the lens mold 13 is not formed.

上記ナノ構造体１４には、一例として、上記レンズ型１３よりも熱・プラズマ耐性の高い有機系材料を用いる。例えばポリイミド樹脂を用いる。このナノ構造体１４の粒径は１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下の例えばボール形状のものを用いる。例えば、粒径が５０ｎｍのナノボールを用いた。
上記ナノ構造体１４の大きさ、形状は、上記大きさ、形状に限定されることはなく、これから形成されるレンズの形状に応じて選択され、レンズを透過する光の波長に対して最も反射を抑える凹凸がレンズ表面に形成できる大きさのものが選択される。 For example, an organic material having higher heat / plasma resistance than the lens mold 13 is used for the nanostructure 14. For example, a polyimide resin is used. The nanostructure 14 has, for example, a ball shape having a particle diameter of 10 nm to 100 nm. For example, nanoballs having a particle size of 50 nm were used.
The size and shape of the nanostructure 14 are not limited to the size and shape, but are selected according to the shape of the lens to be formed, and are most reflective to the wavelength of light transmitted through the lens. The size of the projections and depressions to suppress the occurrence of the lens is selected.

例えば、シミュレーションの結果、入射光波長が５３０ｎｍ〜５７０ｎｍで、レンズ径が２μｍのレンズでは、５５ｎｍ程度の大きさの凹凸が形成されたときに、受光部の感度が高くなることがわかった。このことは、５５ｎｍ程度の大きさの凹凸が形成されたときにレンズ表面での反射が少なくなることを意味している。このような凹凸が形成されるナノ構造体１４として、上記のように粒径が５０ｎｍのナノボールを用いた。 For example, as a result of simulation, it has been found that in the case of a lens having an incident light wavelength of 530 nm to 570 nm and a lens diameter of 2 μm, the sensitivity of the light receiving portion is increased when irregularities having a size of about 55 nm are formed. This means that reflection on the lens surface is reduced when irregularities having a size of about 55 nm are formed. As the nanostructure 14 on which such irregularities are formed, nanoballs having a particle diameter of 50 nm as described above were used.

また、上記溶媒１５には上記ナノ構造体１４よりも熱・プラズマ耐性が低く、かつ粘度の低い有機系溶媒を用いる。この有機系溶媒の粘度としては、例えば１０ｍＰｏｓ程度以下のものを用いる。さらに、上記溶媒１５には、上記レンズ型１３の表面を浸食するものではないものが求められる。このような有機溶媒には、例えば、ＰＧＭＥ（プロピレングリコールモノメチルエーテル）、ＰＧＭＥＡ（プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート）、ＥＬ（乳酸エチル）等がある。または、上記有機溶媒より粘性、耐熱性が高い有機溶媒としては、トリエチレングリコールモノメチルエーテル（沸点２４８℃、粘度８．３７ｍＰｏｓ）、ポリエチレングリコールジメチルエーテル（沸点２６４℃、粘度４．２７ｍＰｏｓ）等がある。
または、有機系溶媒のかわりに純水を用いることもできる。 The solvent 15 is an organic solvent having lower heat and plasma resistance than the nanostructure 14 and having a low viscosity. The viscosity of the organic solvent is, for example, about 10 mPos or less. Further, the solvent 15 is required not to erode the surface of the lens mold 13. Examples of such an organic solvent include PGME (propylene glycol monomethyl ether), PGMEA (propylene glycol monomethyl ether acetate), EL (ethyl lactate), and the like. Alternatively, examples of the organic solvent having higher viscosity and higher heat resistance than the organic solvent include triethylene glycol monomethyl ether (boiling point 248 ° C., viscosity 8.37 mPos), polyethylene glycol dimethyl ether (boiling point 264 ° C., viscosity 4.27 mPos), and the like.
Alternatively, pure water can be used instead of the organic solvent.

また、上記溶媒１５に粘度の低い溶媒、例えば２ｍＰｏｓ程度以下のものを用いることによって、１個程度のナノ構造体１４の粒径の膜厚で上記レンズ型１３の表面にナノ構造体１４を含む溶媒１５を塗布することが可能になる。これによって、ナノ構造体１４の個々の形状を、できるだけ一様に上記レンズ型１３の表面に転写することができるようになる。 In addition, by using a low-viscosity solvent such as about 2 mPos or less as the solvent 15, the nanostructure 14 is included on the surface of the lens mold 13 with a film thickness of about one nanostructure 14. It becomes possible to apply the solvent 15. As a result, the individual shapes of the nanostructures 14 can be transferred onto the surface of the lens mold 13 as uniformly as possible.

上記ナノ構造体１４を含む溶媒１５の塗布には、ＰＳＬ塗布機（パーティクル散布装置）を用いる。このＰＳＬ塗布機を用いることで、例えば、５０ｎｍ粒径のナノ構造体１４を含む溶媒１５を上記レンズ型１３表面に高精度（μｍレベル以下）で散布することが可能である。ナノ構造体１４を含む溶媒１５をμｍレベルの精度で任意のウエハ位置に塗布できる装置であれば、この限りではない。また、スピンコートなどのウェットコーティングのできる装置でも良い。
このように、ナノ構造体１４を含む溶媒１５を、レンズ型１３の表面に塗布しているので、レンズ型１３の表面においてナノ構造体１４は均一に分布する。 For the application of the solvent 15 containing the nanostructure 14, a PSL coater (particle scattering device) is used. By using this PSL coater, for example, the solvent 15 containing the nanostructures 14 having a particle diameter of 50 nm can be sprayed on the surface of the lens mold 13 with high accuracy (less than μm level). The present invention is not limited to this as long as the apparatus can apply the solvent 15 including the nanostructure 14 to an arbitrary wafer position with an accuracy of μm level. Also, an apparatus capable of wet coating such as spin coating may be used.
Thus, since the solvent 15 containing the nanostructures 14 is applied to the surface of the lens mold 13, the nanostructures 14 are uniformly distributed on the surface of the lens mold 13.

次いで、上記ナノ構造体１４および上記レンズ型１３の表面形状を転写するように、上記ナノ構造体１４、上記レンズ型１３および上記レンズ形成層１２をエッチングする。
上記エッチングするときに、溶媒１５は、エッチング雰囲気が減圧されることで揮発される、もしくは上記エッチングで除去される。 Next, the nanostructure 14, the lens mold 13 and the lens forming layer 12 are etched so that the surface shapes of the nanostructure 14 and the lens mold 13 are transferred.
During the etching, the solvent 15 is volatilized by reducing the etching atmosphere or removed by the etching.

上記エッチングでは、例えば、エッチングガスにフルオロカーボンガスに酸素を添加した混合ガス用いたドライエッチング、もしくは塩素ガスに酸素を添加した混合ガスを用いたドライエッチングを用いる。その一例として、前者のガス系の場合のエッチング条件の詳細を以下に示す。
フルオロカーボンガス：５０ｃｍ³／ｍｉｎ、
酸素ガス：２０ｃｍ³／ｍｉｎ、
ソース電力：８００Ｗ
バイアス電力：１００Ｗ
エッチング雰囲気の圧力：０．６７Ｐａ
下部電極温度（基板温度）：２０℃
上記条件は一例であり、エッチングガスの流量比率、エッチング雰囲気の圧力、基板温度、エッチング時間の調整で表面の凹凸形状を詳細に制御することができる。 In the etching, for example, dry etching using a mixed gas obtained by adding oxygen to a fluorocarbon gas as an etching gas, or dry etching using a mixed gas obtained by adding oxygen to a chlorine gas is used. As an example, details of the etching conditions in the case of the former gas system are shown below.
Fluorocarbon gas: 50 cm ³ / min,
Oxygen gas: 20 cm ³ / min,
Source power: 800W
Bias power: 100W
Etching atmosphere pressure: 0.67 Pa
Lower electrode temperature (substrate temperature): 20 ° C
The above condition is an example, and the uneven shape of the surface can be controlled in detail by adjusting the flow rate ratio of the etching gas, the pressure of the etching atmosphere, the substrate temperature, and the etching time.

上記エッチングにより、図１（３）に示すように、上記レンズ型１３〔前記図１（２）参照〕の表面形状が下地の上記レンズ形成層１２に転写され、レンズ１６が形成される。それと同時に、上記ナノ構造体１４〔前記図１（２）参照〕の表面形状がレンズ１６表面に所望の凹凸形状となって形成される。このようにして、上記レンズ形成層１２で表面に凹凸を有するレンズ１６が形成される。
上記レンズ１６表面の凹凸形状が、空気とレンズ１６間の屈折率の滑らかな勾配を実現し、集光効率を向上させる。このような形状のレンズ１６は、光学分野ではモスアイ構造といわれる。
また、上記レンズ１６表面の凹凸形状は、上記ナノ構造体１４の分布密度が低い場合には、上記レンズ１６表面においてナノ構造体１４が存在した部分に突起状物が形成されるようになる。 By the etching, as shown in FIG. 1 (3), the surface shape of the lens mold 13 (see FIG. 1 (2)) is transferred to the underlying lens forming layer 12, thereby forming a lens 16. At the same time, the surface shape of the nanostructure 14 [see FIG. 1 (2)] is formed in a desired uneven shape on the surface of the lens 16. In this way, the lens 16 having irregularities on the surface is formed by the lens forming layer 12.
The uneven shape on the surface of the lens 16 realizes a smooth gradient of the refractive index between air and the lens 16 and improves the light collection efficiency. The lens 16 having such a shape is called a moth-eye structure in the optical field.
Moreover, when the distribution density of the nanostructures 14 is low, the projections and depressions on the surface of the lens 16 form protrusions on the surface of the lens 16 where the nanostructures 14 existed.

上記ドライエッチングの終了時点で、上記ナノ構造体１４の残渣がある場合は、洗浄工程を行うことで、その残渣を除去することができる。この洗浄工程は、例えば、ナノ構造体のみを溶解するような溶媒、例えばシンナー等の溶媒を用いるシンナー剥離等で行う。
上記レンズ１６の表面に上記ナノ構造体１４の残渣が認められない場合には、上記残渣除去工程を行う必要はない。 If there is a residue of the nanostructure 14 at the end of the dry etching, the residue can be removed by performing a cleaning process. This cleaning step is performed by, for example, thinner stripping using a solvent that dissolves only the nanostructure, for example, a solvent such as thinner.
If no residue of the nanostructure 14 is found on the surface of the lens 16, the residue removal step need not be performed.

次に、上記レンズ型１３の製造方法の一例を、図２の模式的に示した製造工程断面図によって説明する。 Next, an example of the manufacturing method of the lens mold 13 will be described with reference to the manufacturing process sectional view schematically shown in FIG.

図２（１）に示すように、基体１１上にレンズ形成層１２を成膜する。このレンズ形成層１２は、例えば、上記説明したように、レンズ用有機膜で形成される。このレンズ用有機膜には、例えばポリスチレン、、アクリル系透明樹脂、ノボラック系透明樹脂等を用いることができる。
さらにレンズ形成層１２上にレンズ型形成層２１を形成する。このレンズ型形成層２１は、例えばフォトレジストで形成される。 As shown in FIG. 2 (1), a lens forming layer 12 is formed on the substrate 11. The lens forming layer 12 is formed of, for example, a lens organic film as described above. For the lens organic film, for example, polystyrene, acrylic transparent resin, novolac transparent resin, or the like can be used.
Further, a lens mold forming layer 21 is formed on the lens forming layer 12. The lens mold forming layer 21 is formed of, for example, a photoresist.

次に、図２（２）に示すように、リソグラフィー技術によって、レンズ型形成層２１をレンズ型形成パターン２２に形成する。 Next, as shown in FIG. 2B, a lens mold forming layer 21 is formed on the lens mold forming pattern 22 by lithography.

次に、図２（３）に示すように、リフロー技術によって、レンズ型形成パターン２２をリフロー処理（熱処理）して、例えば凸型レンズ形状のレンズ型１３を形成する。 Next, as shown in FIG. 2 (3), the lens mold forming pattern 22 is reflowed (heat treated) by a reflow technique to form a lens mold 13 having, for example, a convex lens shape.

上記レンズの第１製造方法では、レンズ型１３の表面にナノ構造体１４を分布させ、そのナノ構造体１４およびレンズ型１３の表面形状を転写するように、ナノ構造体１４、レンズ型１３およびレンズ形成層１２をエッチングすることから、レンズ形成層１２にはレンズ型１３の形状が転写される。そのとき、レンズ型１３表面に分布するナノ構造体１４の大きさおよびその分布密度に応じて、レンズ１６表面に凹凸が形成される。
例えば、はじめに、ナノ構造体１４が存在するレンズ型１３表面において、ナノ構造体１４がエッチングマスクになってレンズ型１３表面に凹凸が形成される。それと同時に、レンズ型１３とともにレンズ形成層１２がエッチングされていく。このエッチング過程が進行することで、表面に凹凸を有するレンズ１６が形成されることになる。
なお、このエッチングでは、基体１１はエッチングされない。例えば、基体１１表面は無機絶縁膜で形成されている。 In the first manufacturing method of the lens, the nanostructures 14, the lens molds 13, and the lens molds 13 are distributed so that the nanostructures 14 are distributed on the surface of the lens molds 13 and the surface shapes of the nanostructures 14 and the lens molds 13 are transferred. Since the lens forming layer 12 is etched, the shape of the lens mold 13 is transferred to the lens forming layer 12. At that time, irregularities are formed on the surface of the lens 16 according to the size of the nanostructures 14 distributed on the surface of the lens mold 13 and the distribution density thereof.
For example, first, on the surface of the lens mold 13 where the nanostructure 14 exists, the nanostructure 14 serves as an etching mask to form irregularities on the surface of the lens mold 13. At the same time, the lens forming layer 12 is etched together with the lens mold 13. As this etching process proceeds, the lens 16 having irregularities on the surface is formed.
In this etching, the substrate 11 is not etched. For example, the surface of the base 11 is formed of an inorganic insulating film.

なお、エッチングの進行とともにナノ構造体１４もエッチングされる。例えば、エッチング進行中にナノ構造体１４がエッチングされて消滅したとしても、そのときにはナノ構造体１４の表面形状がレンズ形成層１２に転写されている。またレンズ１６が形成されたときにナノ構造体１４が残っている場合には、残ったナノ構造体１４を選択的に除去すればよいので、レンズ１６が形成されたときにナノ構造体１４が残っていても問題にはならない。 Note that the nanostructure 14 is also etched as the etching proceeds. For example, even if the nanostructure 14 is etched and disappears during the etching, the surface shape of the nanostructure 14 is transferred to the lens forming layer 12 at that time. Further, if the nanostructure 14 remains when the lens 16 is formed, the remaining nanostructure 14 may be selectively removed, so that the nanostructure 14 is formed when the lens 16 is formed. It doesn't matter if it remains.

また、上記レンズ１６表面に形成された凹凸の大きさ、分布密度は、ナノ構造体１４の大きさ、材質、分布密度を適宜変更することで、意図的に制御性良く得ることが可能になる。
さらに、レンズ加工の際のドライエッチング条件を変えることでも凹凸形状を調整することができる。 The size and distribution density of the irregularities formed on the surface of the lens 16 can be intentionally obtained with good controllability by appropriately changing the size, material, and distribution density of the nanostructures 14. .
Furthermore, the concavo-convex shape can also be adjusted by changing dry etching conditions during lens processing.

よって、上記レンズの第１製造方法は、レンズ１６表面に所望の凹凸を制御性よく、ナノ構造体１４を用いた簡便な方法で形成することができるので、レンズ１６の集光効率を高めることができる。また、簡便な方法でレンズ１６表面に凹凸を形成することができるので、製造コストが低減できる。したがって、高い集光効率の要求に対して製造工程数の増加を抑えることができ、世代の異なるデバイスに対しても適用することが可能となる。 Therefore, since the first manufacturing method of the lens can form desired irregularities on the surface of the lens 16 with a good controllability and a simple method using the nanostructure 14, the light collection efficiency of the lens 16 is increased. Can do. Moreover, since unevenness | corrugation can be formed in the lens 16 surface by a simple method, manufacturing cost can be reduced. Therefore, an increase in the number of manufacturing processes can be suppressed in response to a request for high light collection efficiency, and it can be applied to devices of different generations.

次に、本発明のレンズの第２製造方法に係る一実施の形態（実施例）を、図３の模式的に示した製造工程断面図によって説明する。 Next, an embodiment (example) according to the second method for manufacturing a lens of the present invention will be described with reference to the manufacturing process sectional view schematically shown in FIG.

図３（１）に示すように、基体１１上にレンズ形成層１２を成膜する。このレンズ形成層１２は、例えば、レンズ用有機膜で形成される。このレンズ用有機膜には、例えばポリスチレン、アクリル系透明樹脂、ノボラック系透明樹脂等を用いることができる。
さらにレンズ形成層１２上にレンズ型形成層２１を形成する。このレンズ型形成層２１は、例えばフォトレジストで形成される。そしてリソグラフィー技術によって、レンズ型形成層をレンズ型形成パターン２２に形成する。このレンズ型形成パターン２２の形成方法は、前記図２（１）、（２）によって説明した工程と同様である。 As shown in FIG. 3 (1), a lens forming layer 12 is formed on the substrate 11. The lens forming layer 12 is formed of, for example, a lens organic film. For example, polystyrene, an acrylic transparent resin, a novolac transparent resin, or the like can be used for the lens organic film.
Further, a lens mold forming layer 21 is formed on the lens forming layer 12. The lens mold forming layer 21 is formed of, for example, a photoresist. Then, the lens mold forming layer is formed on the lens mold forming pattern 22 by lithography. The method for forming the lens mold forming pattern 22 is the same as the process described with reference to FIGS.

図３（２）に示すように、上記レンズ型形成パターン２２の表面に、ナノ構造体１４を含む溶媒１５を塗布して該ナノ構造体１４を分布させる。このとき、レンズ型形成パターン２２が形成されていない領域のレンズ形成層１２上にもナノ構造体１４を含む溶媒１５が塗布されている。 As shown in FIG. 3B, the solvent 15 containing the nanostructures 14 is applied to the surface of the lens mold forming pattern 22 to distribute the nanostructures 14. At this time, the solvent 15 including the nanostructures 14 is also applied to the lens forming layer 12 in a region where the lens mold forming pattern 22 is not formed.

上記ナノ構造体１４には、一例として、上記レンズ型パターン２２よりも熱・プラズマ耐性の高い有機系材料を用いる。例えばポリイミド樹脂を用いる。このナノ構造体１４の粒径は１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下の例えばボール形状のものを用いる。例えば、粒径が５０ｎｍのナノボールを用いた。
上記ナノ構造体１４の大きさ、形状は、上記大きさ、形状に限定されることはなく、これから形成されるレンズの形状に応じて選択され、レンズを透過する光の波長に対して最も反射を抑える凹凸がレンズ表面に形成できる大きさのものが選択される。 For example, an organic material having higher heat and plasma resistance than the lens pattern 22 is used for the nanostructure 14. For example, a polyimide resin is used. The nanostructure 14 has, for example, a ball shape having a particle diameter of 10 nm to 100 nm. For example, nanoballs having a particle size of 50 nm were used.
The size and shape of the nanostructure 14 are not limited to the size and shape, but are selected according to the shape of the lens to be formed, and are most reflective to the wavelength of light transmitted through the lens. The size of the projections and depressions to suppress the occurrence of the lens is selected.

また、上記溶媒１５には上記ナノ構造体１４よりも熱・プラズマ耐性が低く、かつ粘度の低い有機系溶媒を用いる。この有機系溶媒の粘度としては、例えば１０ｍＰｏｓ程度以下のものを用いる。さらに、上記溶媒１５には、上記レンズ型１３の表面を浸食するものではないものが求められる。このような有機溶媒には、例えば、ＰＧＭＥ（プロピレングリコールモノメチルエーテル）、ＰＧＭＥＡ（プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート）、ＥＬ（乳酸エチル）等がある。または、上記有機溶媒より粘性、耐熱性が高い有機溶媒としては、トリエチレングリコールモノメチルエーテル（沸点２４８℃、粘度８．３７ｍＰｏｓ）、ポリエチレングリコールジメチルエーテル（沸点２６４℃、粘度４．２７ｍＰｏｓ）等がある。
本実施例の場合、上記レンズ型パターン２２の側壁部にも均一にナノ構造体１４が分布できるように、粘性、耐熱性が高い有機溶媒を用いることが好ましく、例えば上記トリエチレングリコールモノメチルエーテル、上記ポリエチレングリコールジメチルエーテル等用いることが好ましい。 The solvent 15 is an organic solvent having lower heat and plasma resistance than the nanostructure 14 and having a low viscosity. The viscosity of the organic solvent is, for example, about 10 mPos or less. Further, the solvent 15 is required not to erode the surface of the lens mold 13. Examples of such an organic solvent include PGME (propylene glycol monomethyl ether), PGMEA (propylene glycol monomethyl ether acetate), EL (ethyl lactate), and the like. Alternatively, examples of the organic solvent having higher viscosity and higher heat resistance than the organic solvent include triethylene glycol monomethyl ether (boiling point 248 ° C., viscosity 8.37 mPos), polyethylene glycol dimethyl ether (boiling point 264 ° C., viscosity 4.27 mPos), and the like.
In the case of the present embodiment, it is preferable to use an organic solvent having high viscosity and heat resistance so that the nanostructures 14 can be distributed evenly on the side wall portion of the lens pattern 22, for example, triethylene glycol monomethyl ether, It is preferable to use the above polyethylene glycol dimethyl ether or the like.

上記ナノ構造体１４を含む溶媒１５の塗布には、ＰＳＬ塗布機（パーティクル散布装置）を用いる。このＰＳＬ塗布機を用いることで、例えば、５０ｎｍ粒径のナノ構造体１４を含む溶媒１５を上記レンズ型１３表面に高精度（μｍレベル以下）で散布することが可能である。ナノ構造体１４を含む溶媒１５をμｍレベルの精度で任意のウエハ位置に塗布できる装置であれば、この限りではない。また、スピンコートなどのウェットコーティングのできる装置でも良い。
このように、ナノ構造体１４を含む溶媒１５を、レンズ型形成パターン２２の表面に塗布しているので、レンズ型形成パターン２２の表面においてナノ構造体１４は均一に分布する。 For the application of the solvent 15 containing the nanostructure 14, a PSL coater (particle scattering device) is used. By using this PSL coater, for example, the solvent 15 containing the nanostructures 14 having a particle diameter of 50 nm can be sprayed on the surface of the lens mold 13 with high accuracy (less than μm level). The present invention is not limited to this as long as the apparatus can apply the solvent 15 including the nanostructure 14 to an arbitrary wafer position with an accuracy of μm level. Also, an apparatus capable of wet coating such as spin coating may be used.
Thus, since the solvent 15 containing the nanostructures 14 is applied to the surface of the lens mold formation pattern 22, the nanostructures 14 are uniformly distributed on the surface of the lens mold formation pattern 22.

図３（３）に示すように、上記ナノ構造体１４が表面に分布された状態で上記レンズ型形成パターン２２をリフロー処理（熱処理）して、表面に上記ナノ構造体１４が分布されたレンズ型１３を形成する。このリフロー処理は、例えば１５０℃〜２００℃で行うので、上記溶媒１５に耐熱性の高いものを用いれば、レンズ型１３の表面に上記ナノ構造体１４とともに残される。 As shown in FIG. 3 (3), the lens mold forming pattern 22 is subjected to reflow processing (heat treatment) in a state where the nanostructures 14 are distributed on the surface, and the lenses on which the nanostructures 14 are distributed on the surface. A mold 13 is formed. Since this reflow process is performed at, for example, 150 ° C. to 200 ° C., if the solvent 15 having high heat resistance is used, it remains on the surface of the lens mold 13 together with the nanostructure 14.

上記エッチングにより、図３（４）に示すように、上記レンズ型１３〔前記図３（３）参照〕の表面形状が下地の上記レンズ形成層１２に転写され、レンズ１６が形成される。それと同時に、上記ナノ構造体１４〔前記図３（３）参照〕の表面形状がレンズ１６表面に所望の凹凸形状となって形成される。このようにして、上記レンズ形成層１２で表面に凹凸を有するレンズ１６が形成される。
なお、このエッチングでは、基体１１はエッチングされない。例えば、基体１１表面は無機絶縁膜で形成されている。
上記レンズ１６表面の凹凸形状が、空気とレンズ１６間の屈折率の滑らかな勾配を実現し、集光効率を向上させる。このような形状のレンズ１６は、光学分野ではモスアイ構造といわれる。
また、上記レンズ１６表面の凹凸形状は、上記ナノ構造体１４の分布密度が低い場合には、上記レンズ１６表面においてナノ構造体１４が存在した部分に突起状物が形成されるようになる。 As a result of the etching, as shown in FIG. 3 (4), the surface shape of the lens mold 13 (see FIG. 3 (3)) is transferred to the underlying lens forming layer 12, thereby forming a lens 16. At the same time, the surface shape of the nanostructure 14 [see FIG. 3 (3)] is formed in a desired uneven shape on the surface of the lens 16. In this way, the lens 16 having irregularities on the surface is formed by the lens forming layer 12.
In this etching, the substrate 11 is not etched. For example, the surface of the base 11 is formed of an inorganic insulating film.
The uneven shape on the surface of the lens 16 realizes a smooth gradient of the refractive index between air and the lens 16 and improves the light collection efficiency. The lens 16 having such a shape is called a moth-eye structure in the optical field.
Moreover, when the distribution density of the nanostructures 14 is low, the projections and depressions on the surface of the lens 16 form protrusions on the surface of the lens 16 where the nanostructures 14 existed.

上記レンズの第２製造方法では、レンズ型１３の表面にナノ構造体１４を分布させ、そのナノ構造体１４およびレンズ型１３の表面形状を転写するように、ナノ構造体１４、レンズ型１３およびレンズ形成層１２をエッチングすることから、レンズ形成層１２にはレンズ型１３の形状が転写される。そのとき、レンズ型１３表面に分布するナノ構造体１４の大きさおよびその分布密度に応じて、レンズ１６表面に凹凸が形成される。
例えば、はじめに、ナノ構造体１４が存在するレンズ型１３表面において、ナノ構造体１４がエッチングマスクになってレンズ型１３表面に凹凸が形成される。それと同時に、レンズ型１３とともにレンズ形成層１２がエッチングされていく。このエッチング過程が進行することで、表面に凹凸を有するレンズ１６が形成されることになる。 In the second method for manufacturing a lens, the nanostructure 14 is distributed on the surface of the lens mold 13, and the nanostructure 14, the lens mold 13, and the lens mold 13 are transferred so as to transfer the surface shape of the nanostructure 14 and the lens mold 13. Since the lens forming layer 12 is etched, the shape of the lens mold 13 is transferred to the lens forming layer 12. At that time, irregularities are formed on the surface of the lens 16 according to the size of the nanostructures 14 distributed on the surface of the lens mold 13 and the distribution density thereof.
For example, first, on the surface of the lens mold 13 where the nanostructure 14 exists, the nanostructure 14 serves as an etching mask to form irregularities on the surface of the lens mold 13. At the same time, the lens forming layer 12 is etched together with the lens mold 13. As this etching process proceeds, the lens 16 having irregularities on the surface is formed.

よって。上記レンズの第２製造方法は、レンズ１６表面に所望の凹凸を制御性よく、ナノ構造体１４を用いた簡便な方法で形成することができるので、レンズ１６の集光効率を高めることができる。また、簡便な方法でレンズ１６表面に凹凸を形成することができるので、製造コストが低減できる。したがって、高い集光効率の要求に対して製造工程数の増加を抑えることができ、世代の異なるデバイスに対しても適用することが可能となる。 Therefore. In the second manufacturing method of the lens, desired unevenness can be formed on the surface of the lens 16 with good controllability and a simple method using the nanostructure 14, so that the light collection efficiency of the lens 16 can be increased. . Moreover, since unevenness | corrugation can be formed in the lens 16 surface by a simple method, manufacturing cost can be reduced. Therefore, an increase in the number of manufacturing processes can be suppressed in response to a request for high light collection efficiency, and it can be applied to devices of different generations.

次に、本発明のレンズの第３製造方法に係る一実施の形態（実施例）を、図４の模式的に示した製造工程断面図によって説明する。 Next, an embodiment (Example) according to the third method for manufacturing a lens of the present invention will be described with reference to the manufacturing process sectional view schematically shown in FIG.

図４（１）に示すように、基体１１上にレンズ形成層１２を成膜する。このレンズ形成層１２は、例えば、レンズ用有機膜で形成される。このレンズ用有機膜には、例えばポリスチレン、アクリル系透明樹脂、ノボラック系透明樹脂等を用いることができる。
さらにレンズ形成層１２上にレンズ型形成層２１を形成する。このレンズ型形成層２１は、例えばフォトレジストで形成される。そしてリソグラフィー技術によって、レンズ型形成層をレンズ型形成パターン２２に形成する。このレンズ型形成パターン２２の形成方法は、前記図２（１）、（２）によって説明した工程と同様である。 As shown in FIG. 4A, a lens forming layer 12 is formed on the substrate 11. The lens forming layer 12 is formed of, for example, a lens organic film. For example, polystyrene, an acrylic transparent resin, a novolac transparent resin, or the like can be used for the lens organic film.
Further, a lens mold forming layer 21 is formed on the lens forming layer 12. The lens mold forming layer 21 is formed of, for example, a photoresist. Then, the lens mold forming layer is formed on the lens mold forming pattern 22 by lithography. The method for forming the lens mold forming pattern 22 is the same as the process described with reference to FIGS.

次に、図４（２）に示すように、リフロー技術によって、レンズ型形成パターン２２をリフロー処理（熱処理）して、例えば凸型レンズ形状のレンズ型１３を形成する。 Next, as shown in FIG. 4B, the lens mold forming pattern 22 is reflowed (heat treated) by a reflow technique to form a lens mold 13 having a convex lens shape, for example.

次に、図４（３）に示すように、上記レンズ型１３〔前記図４（２）参照〕の表面形状を転写するように上記レンズ形成層１２をエッチングして、上記基体１１上に上記レンズ形成層１２の一部を層状に残した状態で、上記レンズ形成層１２でレンズ１６を形成する。 Next, as shown in FIG. 4 (3), the lens forming layer 12 is etched so as to transfer the surface shape of the lens mold 13 [see FIG. The lens 16 is formed by the lens forming layer 12 with a part of the lens forming layer 12 left in a layered state.

次に、図４（４）に示すように、上記レンズ１６の表面に、ナノ構造体１４を含む溶媒１５を塗布して該ナノ構造体１４を分布させる。このとき、レンズ１６が形成されていない領域のレンズ形成層１２上にもナノ構造体１４を含む溶媒１５が塗布されている。 Next, as shown in FIG. 4 (4), a solvent 15 containing nanostructures 14 is applied to the surface of the lens 16 to distribute the nanostructures 14. At this time, the solvent 15 including the nanostructure 14 is also applied to the lens forming layer 12 in a region where the lens 16 is not formed.

上記ナノ構造体１４には、一例として、上記レンズ１６（レンズ形成層１２）よりも熱・プラズマ耐性の高い有機系材料を用いる。例えばポリイミド樹脂を用いる。このナノ構造体１４の粒径は１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下の例えばボール形状のものを用いる。例えば、粒径が５０ｎｍのナノボールを用いた。
上記ナノ構造体１４の大きさ、形状は、上記大きさ、形状に限定されることはなく、これから形成されるレンズの形状に応じて選択され、レンズを透過する光の波長に対して最も反射を抑える凹凸がレンズ表面に形成できる大きさのものが選択される。 For example, the nanostructure 14 is made of an organic material having higher heat and plasma resistance than the lens 16 (lens forming layer 12). For example, a polyimide resin is used. The nanostructure 14 has, for example, a ball shape having a particle diameter of 10 nm to 100 nm. For example, nanoballs having a particle size of 50 nm were used.
The size and shape of the nanostructure 14 are not limited to the size and shape, but are selected according to the shape of the lens to be formed, and are most reflective to the wavelength of light transmitted through the lens. The size of the projections and depressions to suppress the occurrence of the lens is selected.

また、上記溶媒１５には上記ナノ構造体１４よりも熱・プラズマ耐性が低く、かつ粘度の低い有機系溶媒を用いる。この有機系溶媒の粘度としては、例えば１０ｍＰｏｓ程度以下のものを用いる。さらに、上記溶媒１５には、上記レンズ形成層１２の表面を浸食するものではないものが求められる。このような有機溶媒には、例えば、ＰＧＭＥ（プロピレングリコールモノメチルエーテル）、ＰＧＭＥＡ（プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート）、ＥＬ（乳酸エチル）等がある。または、上記有機溶媒より粘性、耐熱性が高い有機溶媒としては、トリエチレングリコールモノメチルエーテル（沸点２４８℃、粘度８．３７ｍＰｏｓ）、ポリエチレングリコールジメチルエーテル（沸点２６４℃、粘度４．２７ｍＰｏｓ）等がある。 The solvent 15 is an organic solvent having lower heat and plasma resistance than the nanostructure 14 and having a low viscosity. The viscosity of the organic solvent is, for example, about 10 mPos or less. Further, the solvent 15 is required to be one that does not erode the surface of the lens forming layer 12. Examples of such an organic solvent include PGME (propylene glycol monomethyl ether), PGMEA (propylene glycol monomethyl ether acetate), EL (ethyl lactate), and the like. Alternatively, examples of the organic solvent having higher viscosity and higher heat resistance than the organic solvent include triethylene glycol monomethyl ether (boiling point 248 ° C., viscosity 8.37 mPos), polyethylene glycol dimethyl ether (boiling point 264 ° C., viscosity 4.27 mPos), and the like.

上記ナノ構造体１４を含む溶媒１５の塗布には、ＰＳＬ塗布機（パーティクル散布装置）を用いる。このＰＳＬ塗布機を用いることで、例えば、５０ｎｍ粒径のナノ構造体１４を含む溶媒１５を上記レンズ１６表面に高精度（μｍレベル以下）で散布することが可能である。ナノ構造体１４を含む溶媒１５をμｍレベルの精度で任意のウエハ位置に塗布できる装置であれば、この限りではない。また、スピンコートなどのウェットコーティングのできる装置でも良い。
このように、ナノ構造体１４を含む溶媒１５を、レンズ１６の表面に塗布しているので、レンズ１６の表面においてナノ構造体１４は均一に分布する。 For the application of the solvent 15 containing the nanostructure 14, a PSL coater (particle scattering device) is used. By using this PSL coater, for example, the solvent 15 containing the nanostructures 14 having a particle diameter of 50 nm can be sprayed on the surface of the lens 16 with high accuracy (μm level or less). The present invention is not limited to this as long as the apparatus can apply the solvent 15 including the nanostructure 14 to an arbitrary wafer position with an accuracy of μm level. Also, an apparatus capable of wet coating such as spin coating may be used.
Thus, since the solvent 15 containing the nanostructures 14 is applied to the surface of the lens 16, the nanostructures 14 are uniformly distributed on the surface of the lens 16.

次いで、上記ナノ構造体１４および上記レンズ１６の表面形状を転写するように、上記ナノ構造体１４および上記レンズ形成層１２をエッチングする。
上記エッチングするときに、溶媒１５は、エッチング雰囲気が減圧されることで揮発される、もしくは上記エッチングで除去される。 Next, the nanostructure 14 and the lens forming layer 12 are etched so that the surface shapes of the nanostructure 14 and the lens 16 are transferred.
During the etching, the solvent 15 is volatilized by reducing the etching atmosphere or removed by the etching.

上記エッチングにより、図４（５）に示すように、上記ナノ構造体１４〔前記図４（４）参照〕の表面形状がレンズ１６表面に所望の凹凸形状となって転写される。
このようにして、上記レンズ形成層１２で表面に凹凸を有するレンズ１６が形成される。このエッチングでは、基体１１はエッチングされない。
上記レンズ１６表面の凹凸形状が、空気とレンズ１６間の屈折率の滑らかな勾配を実現し、集光効率を向上させる。このような形状のレンズ１６は、光学分野ではモスアイ構造といわれる。
また、上記レンズ１６表面の凹凸形状は、上記ナノ構造体１４の分布密度が低い場合には、上記レンズ１６表面においてナノ構造体１４が存在した部分に突起状物が形成されるようになる。 By the etching, as shown in FIG. 4 (5), the surface shape of the nanostructure 14 [see FIG. 4 (4)] is transferred to the surface of the lens 16 as a desired uneven shape.
In this way, the lens 16 having irregularities on the surface is formed by the lens forming layer 12. In this etching, the substrate 11 is not etched.
The uneven shape on the surface of the lens 16 realizes a smooth gradient of the refractive index between air and the lens 16 and improves the light collection efficiency. The lens 16 having such a shape is called a moth-eye structure in the optical field.
Moreover, when the distribution density of the nanostructures 14 is low, the projections and depressions on the surface of the lens 16 form protrusions on the surface of the lens 16 where the nanostructures 14 existed.

上記レンズの第３製造方法では、レンズ１６の表面にナノ構造体１４を分布させ、そのナノ構造体１４の表面形状を転写するように、レンズ１６表面をエッチングすることから、ナノ構造体１４の大きさおよびその分布密度に応じて、レンズ１６表面に凹凸が形成される。
例えば、はじめに、ナノ構造体１４が存在するレンズ１６表面において、ナノ構造体１４がエッチングマスクになってレンズ１６表面に凹凸が形成される。それと同時に、層状に残したレンズ形成層１２がエッチングされていく。このエッチング過程が進行することで、表面に凹凸を有するレンズ１６が形成されることになる。 In the third method for manufacturing a lens, the nanostructures 14 are distributed on the surface of the lens 16, and the surface of the lens 16 is etched so as to transfer the surface shape of the nanostructure 14. Irregularities are formed on the surface of the lens 16 according to the size and the distribution density.
For example, first, on the surface of the lens 16 where the nanostructure 14 is present, the nanostructure 14 is used as an etching mask to form irregularities on the surface of the lens 16. At the same time, the lens forming layer 12 left in a layer shape is etched. As this etching process proceeds, the lens 16 having irregularities on the surface is formed.

このように、レンズ形成層１２を層状に残しておいて、レンズ１６表面に凹凸が形成するときに、層状に残したレンズ形成層１２をエッチングすることから、下地の基体１１へのエッチングダメージを抑制することができる。例えば、基体１１表面にカラーフィルター層が形成されているような固体撮像装置のマイクロレンズを形成するような場合には、カラーフィルター層へのエッチングダメージが抑制されるので、有効である。 In this way, the lens forming layer 12 is left in a layer shape, and when the irregularities are formed on the surface of the lens 16, the lens forming layer 12 left in the layer shape is etched, so that etching damage to the base substrate 11 is caused. Can be suppressed. For example, when forming a microlens of a solid-state imaging device in which a color filter layer is formed on the surface of the substrate 11, etching damage to the color filter layer is suppressed, which is effective.

以上、本発明を３つの実施例に基づいて説明したが、これらの実施例は本発明の好ましい態様を示すものであり、本発明の技術的範囲が前記各実施例に限定されるものではない。 As mentioned above, although this invention was demonstrated based on three Examples, these Examples show the preferable aspect of this invention, and the technical scope of this invention is not limited to each said Example. .

次に、本発明の固体撮像装置の製造方法を以下に説明する。本発明の固体撮像装置の製造方法は、固体撮像装置の受光部に入射光を集光させる集光レンズの製造方法に、上記本発明の各レンズの製造方法を適用することを特徴としている。 Next, the manufacturing method of the solid-state imaging device of the present invention will be described below. The manufacturing method of the solid-state imaging device of the present invention is characterized in that the manufacturing method of each lens of the present invention is applied to a manufacturing method of a condensing lens that collects incident light on a light receiving portion of the solid-state imaging device.

その一例を、図５および図６の概略構成断面図によって説明する。 One example thereof will be described with reference to the schematic sectional views of FIGS.

図５に示した固体撮像装置はＣＣＤ型固体撮像装置の一例であり、また図６に示した固体撮像装置はＣＭＯＳ型固体撮像装置の一例である。
すなわち、本発明の固体撮像装置の製造方法は、固体撮像装置の受光部に入射光を集光させるレンズの製造方法であれば、いかなる固体撮像装置に対しても適用することができる。 The solid-state imaging device shown in FIG. 5 is an example of a CCD solid-state imaging device, and the solid-state imaging device shown in FIG. 6 is an example of a CMOS-type solid-state imaging device.
That is, the manufacturing method of the solid-state imaging device of the present invention can be applied to any solid-state imaging device as long as it is a manufacturing method of a lens that collects incident light on the light receiving portion of the solid-state imaging device.

図５に示すように、固体撮像装置５は以下のように構成されている。 As shown in FIG. 5, the solid-state imaging device 5 is configured as follows.

半導体基板５１（例えばＮ型シリコン基板）にｐ型ウエル領域６１が形成され、そのｐ型ウエル領域６１に、受光部５２が形成されている。この受光部５２の一方側には、読み出しゲート部５３、垂直電荷転送部５５、チャネルストップ領域５４が形成され、さらに隣接する受光部５２が形成されている。他方側にもチャネルストップ領域５４が形成されている。 A p-type well region 61 is formed in a semiconductor substrate 51 (for example, an N-type silicon substrate), and a light receiving portion 52 is formed in the p-type well region 61. On one side of the light receiving portion 52, a read gate portion 53, a vertical charge transfer portion 55, a channel stop region 54 are formed, and an adjacent light receiving portion 52 is further formed. A channel stop region 54 is also formed on the other side.

上記受光部５２は、ｎ型不純物領域７１と、その上部に形成されたｐ型正孔蓄積領域７３とから構成されている。 The light receiving portion 52 is composed of an n-type impurity region 71 and a p-type hole accumulation region 73 formed thereon.

また、上記垂直電荷転送部５５は、上記ｐ型ウエル領域６１よりも高濃度のｐ型ウエル領域８１とその上部に形成されたｎ型チャネル領域８２で構成されている。また、ｎ型チャネル領域８２上にはゲート絶縁膜８３を介して転送電極８４が形成されている。この電極８４は、垂直転送電極とともに読み出しゲート電極も兼ねる。 The vertical charge transfer section 55 includes a p-type well region 81 having a higher concentration than the p-type well region 61 and an n-type channel region 82 formed thereon. A transfer electrode 84 is formed on the n-type channel region 82 via a gate insulating film 83. The electrode 84 also serves as a read gate electrode together with the vertical transfer electrode.

また、上記電極８４を被覆するように、層間絶縁膜９１が形成され、さらに遮光膜９２が形成されている。上記遮光膜９２は、例えばタングステン、アルミニウム等の金属膜で形成されている。この遮光膜９２には受光部５２上に開口部９３が形成されている。さらにパッシベーション膜９４、平坦化膜９５で被覆され、上記平坦化膜９５上にカラーフィルター層９６が形成されている。そして、入射光が効率よく受光部５２に集光されるように、上記カラーフィルター層９６上に集光レンズ９７が設けられている。 Further, an interlayer insulating film 91 is formed so as to cover the electrode 84, and a light shielding film 92 is further formed. The light shielding film 92 is formed of a metal film such as tungsten or aluminum. An opening 93 is formed on the light receiving portion 52 in the light shielding film 92. Further, it is covered with a passivation film 94 and a planarizing film 95, and a color filter layer 96 is formed on the planarizing film 95. A condensing lens 97 is provided on the color filter layer 96 so that incident light is efficiently collected on the light receiving unit 52.

上記集光レンズ９７を形成するときに、本発明の各レンズの製造方法を適用することができる。 When forming the condensing lens 97, the manufacturing method of each lens of the present invention can be applied.

次に、図６によって、本発明の固体撮像装置の適用する一例として全面開口型ＣＭＯＳイメージセンサを示した。 Next, FIG. 6 shows a full aperture CMOS image sensor as an example to which the solid-state imaging device of the present invention is applied.

図６に示すように、半導体基板１１１で形成される活性層１１２には、入射光を電気信号に変換する光電変換部（例えばフォトダイオード）１２２、転送トランジスタ、増幅トランジスタ、リセットトランジスタ等のトランジスタ群１２３（図面ではその一部を図示）等を有する複数の画素部１２１が形成されている。上記半導体基板１１１には、例えばシリコン基板を用いる。さらに、各光電変換部１２２から読み出した信号電荷を処理する信号処理部（図示せず）が形成されている。 As shown in FIG. 6, an active layer 112 formed of a semiconductor substrate 111 includes a photoelectric conversion unit (for example, a photodiode) 122 that converts incident light into an electric signal, a transistor group such as a transfer transistor, an amplification transistor, and a reset transistor. A plurality of pixel portions 121 having 123 (a part of which is shown in the drawing) and the like are formed. For example, a silicon substrate is used as the semiconductor substrate 111. Further, a signal processing unit (not shown) for processing the signal charge read from each photoelectric conversion unit 122 is formed.

上記画素部１２１の周囲の一部、例えば行方向もしくは列方向の画素部１２１間には、素子分離領域１２４が形成されている。 An element isolation region 124 is formed between part of the periphery of the pixel portion 121, for example, between the pixel portions 121 in the row direction or the column direction.

また、上記光電変換部１２２が形成された半導体基板１１１の表面側（図面では半導体基板１１１の下側）には配線層１３１が形成されている。この配線層１３１は、配線１３２とこの配線１３２を被覆する絶縁膜１３３からなる。上記配線層１３１には、支持基板１３５が形成されている。この支持基板１３５は、例えばシリコン基板からなる。 A wiring layer 131 is formed on the surface side of the semiconductor substrate 111 on which the photoelectric conversion unit 122 is formed (the lower side of the semiconductor substrate 111 in the drawing). The wiring layer 131 includes a wiring 132 and an insulating film 133 that covers the wiring 132. A support substrate 135 is formed on the wiring layer 131. The support substrate 135 is made of, for example, a silicon substrate.

さらに、上記固体撮像装置６には、半導体基板１１１裏面側に光透過性を有する平坦化膜１４１が形成されている。さらにこの平坦化膜１４１（図面で上面側）には、有機カラーフィルター層１４２が形成されている。また、上記有機カラーフィルター層１４２上には、各光電変換部１２２に入射光を集光させる集光レンズ１５１が形成されている。 Further, in the solid-state imaging device 6, a planarizing film 141 having optical transparency is formed on the back side of the semiconductor substrate 111. Further, an organic color filter layer 142 is formed on the planarizing film 141 (on the upper surface side in the drawing). A condensing lens 151 that condenses incident light on each photoelectric conversion unit 122 is formed on the organic color filter layer 142.

上記集光レンズ１５１を形成するときに、本発明の各レンズの製造方法を適用することができる。 When forming the condensing lens 151, the manufacturing method of each lens of the present invention can be applied.

なお、図６では、いわゆる、裏面照射型のＣＭＯＳ型固体撮像装置を示したが、本発明の固体撮像装置の製造方法では、配線層側から入射光を光電変換部に取り込む、いわゆる、表面照射型のＣＭＯＳ型固体撮像装置の製造方法にも適用することができる。 FIG. 6 shows a so-called back-illuminated CMOS solid-state imaging device. However, in the method for manufacturing a solid-state imaging device according to the present invention, so-called front-illumination in which incident light is taken into the photoelectric conversion unit from the wiring layer side. The present invention can also be applied to a method for manufacturing a CMOS type solid-state imaging device.

すなわち、本発明の固体撮像装置の第１製造方法は本発明のレンズの第１製造方法を適用した製造方法であり、本発明の固体撮像装置の第２製造方法は本発明のレンズの第２製造方法を適用した製造方法であり、本発明の固体撮像装置の第３製造方法は本発明のレンズの第３製造方法を適用した製造方法である。 That is, the first manufacturing method of the solid-state imaging device of the present invention is a manufacturing method to which the first manufacturing method of the lens of the present invention is applied, and the second manufacturing method of the solid-state imaging device of the present invention is the second manufacturing method of the lens of the present invention. The third manufacturing method of the solid-state imaging device of the present invention is a manufacturing method to which the third manufacturing method of the lens of the present invention is applied.

よって、上記説明したように、簡便な方法で、表面に凹凸が形成された集光レンズ９７、集光レンズ１５１を形成することができる。
その凹凸の大きさ、分布密度は、ナノ構造体の大きさ、材質、分布密度を適宜変更することで、意図的に制御することが可能になる。
このように、レンズ表面に所望の凹凸を制御性よく形成することができるので、レンズの集光効率を高めることができ、固体撮像装置の受光感度の向上を図ることができる。また、簡便な方法でレンズ表面に凹凸を形成することができるので、製造コストが低減できる。
したがって、高い集光効率の要求に対して製造工程数の増加を抑えることができ、世代の異なる固体撮像装置に対しても適用することが可能となる。 Therefore, as described above, the condensing lens 97 and the condensing lens 151 having irregularities on the surface can be formed by a simple method.
The size and distribution density of the irregularities can be intentionally controlled by appropriately changing the size, material, and distribution density of the nanostructure.
As described above, since desired irregularities can be formed on the lens surface with good controllability, the light collection efficiency of the lens can be increased, and the light receiving sensitivity of the solid-state imaging device can be improved. Moreover, since unevenness | corrugation can be formed in the lens surface by a simple method, manufacturing cost can be reduced.
Therefore, an increase in the number of manufacturing steps can be suppressed in response to a request for high light collection efficiency, and it can be applied to solid-state imaging devices of different generations.

また、本発明のレンズの製造方法は、固体撮像装置のレンズの製造方法に限らず、光学センサのような入射光を受光部に集光するデバイスに設けられた集光レンズの製造方法にも、適用することができる。 Further, the manufacturing method of the lens of the present invention is not limited to the manufacturing method of the lens of the solid-state imaging device, but also a manufacturing method of a condensing lens provided in a device that collects incident light on a light receiving unit such as an optical sensor. Can be applied.

本発明のレンズの第１製造方法に係る一実施の形態（実施例）を模式的に示した製造工程断面図である。It is manufacturing process sectional drawing which showed typically one Embodiment (Example) which concerns on the 1st manufacturing method of the lens of this invention. 本発明のレンズの第１製造方法に係る一実施の形態（実施例）を模式的に示した製造工程断面図である。It is manufacturing process sectional drawing which showed typically one Embodiment (Example) which concerns on the 1st manufacturing method of the lens of this invention. 本発明のレンズの第２製造方法に係る一実施の形態（実施例）を模式的に示した製造工程断面図である。It is manufacturing process sectional drawing which showed typically one Embodiment (Example) which concerns on the 2nd manufacturing method of the lens of this invention. 本発明のレンズの第３製造方法に係る一実施の形態（実施例）を模式的に示した製造工程断面図である。It is manufacturing process sectional drawing which showed typically one Embodiment (Example) which concerns on the 3rd manufacturing method of the lens of this invention. 本発明の固体撮像装置の製造方法に係る一実施の形態（第１実施例）を模式的に示した製造工程断面図である。It is manufacturing process sectional drawing which showed typically one Embodiment (1st Example) which concerns on the manufacturing method of the solid-state imaging device of this invention. 本発明の固体撮像装置の製造方法に係る一実施の形態（第２実施例）を模式的に示した製造工程断面図である。It is manufacturing process sectional drawing which showed typically one Embodiment (2nd Example) which concerns on the manufacturing method of the solid-state imaging device of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１１…基体、１２…レンズ形成層、１３…レンズ型、１４…ナノ構造体、１５…溶媒、１６…レンズ DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Base | substrate, 12 ... Lens formation layer, 13 ... Lens type, 14 ... Nanostructure, 15 ... Solvent, 16 ... Lens

Claims

基体上にレンズ形成層を形成する工程と、
前記レンズ形成層上にレンズ型を形成する工程と、
前記レンズ型表面に、ナノ構造体を含む溶媒を塗布して該ナノ構造体を分布させる工程と、
前記ナノ構造体および前記レンズ型の表面形状を転写するように、前記ナノ構造体、前記レンズ型および前記レンズ形成層をエッチングして、前記レンズ形成層で表面に凹凸を有するレンズを形成する工程と
を有することを特徴とするレンズの製造方法。 Forming a lens forming layer on the substrate;
Forming a lens mold on the lens forming layer;
Applying a solvent containing a nanostructure to the lens mold surface and distributing the nanostructure;
Etching the nanostructure, the lens mold and the lens forming layer so as to transfer the surface shape of the nanostructure and the lens mold to form a lens having irregularities on the surface by the lens forming layer. A method for producing a lens, comprising:

前記エッチングするときに、
前記溶媒は、揮発される、もしくは前記エッチングで除去される
ことを特徴とする請求項１記載のレンズの製造方法。 When etching,
The method for producing a lens according to claim 1, wherein the solvent is volatilized or removed by the etching.

前記エッチングはプラズマエッチングであり、
前記ナノ構造体は前記レンズ型よりエッチング時のプラズマ耐性が高く、前記レンズ型は前記レンズ形成層よりもエッチング時のプラズマ耐性が高い
ことを特徴とする請求項１記載のレンズの製造方法。 The etching is plasma etching;
The method of manufacturing a lens according to claim 1, wherein the nanostructure has higher plasma resistance during etching than the lens mold, and the lens mold has higher plasma resistance during etching than the lens forming layer.

基体上にレンズ形成層を形成する工程と、
前記レンズ形成層上にレンズ型を形成するためのレンズ型形成パターンを形成する工程と、
前記レンズ型形成パターンの表面に、ナノ構造体を含む溶媒を塗布して該ナノ構造体を分布させる工程と、
前記ナノ構造体が表面に分布された状態で前記レンズ型形成パターンをリフロー処理して、表面に前記ナノ構造体が分布されたレンズ型を形成する工程と、
前記ナノ構造体および前記レンズ型の表面形状を転写するように、前記ナノ構造体、前記レンズ型および前記レンズ形成層をエッチングして、前記レンズ形成層で表面に凹凸を有するレンズを形成する工程と
を有することを特徴とするレンズの製造方法。 Forming a lens forming layer on the substrate;
Forming a lens mold forming pattern for forming a lens mold on the lens forming layer;
Applying a solvent containing nanostructures to the surface of the lens mold forming pattern to distribute the nanostructures;
Reflowing the lens mold formation pattern with the nanostructures distributed on the surface to form a lens mold with the nanostructures distributed on the surface;
Etching the nanostructure, the lens mold and the lens forming layer so as to transfer the surface shape of the nanostructure and the lens mold to form a lens having irregularities on the surface by the lens forming layer. A method for producing a lens, comprising:

前記エッチングするときに、
前記溶媒は、揮発される、もしくは前記エッチングで除去される
ことを特徴とする請求項４記載のレンズの製造方法。 When etching,
The method for manufacturing a lens according to claim 4, wherein the solvent is volatilized or removed by the etching.

前記エッチングはプラズマエッチングであり、
前記ナノ構造体は前記レンズ型よりエッチング時のプラズマ耐性が高く、前記レンズ型は前記レンズ形成層よりもエッチング時のプラズマ耐性が高い
ことを特徴とする請求項４記載のレンズの製造方法。 The etching is plasma etching;
The lens manufacturing method according to claim 4, wherein the nanostructure has higher plasma resistance during etching than the lens mold, and the lens mold has higher plasma resistance during etching than the lens forming layer.

基体上にレンズ形成層を形成する工程と、
前記レンズ形成層上にレンズ型を形成する工程と、
前記レンズ型の表面形状を転写するように前記レンズ形成層をエッチングして、前記基体上に前記レンズ形成層の一部を層状に残した状態で、前記レンズ形成層でレンズを形成する工程と
前記レンズの表面に、ナノ構造体を含む溶媒を塗布して該ナノ構造体を分布させる工程と、
前記ナノ構造体および前記レンズの表面形状を転写するように、前記ナノ構造体および前記レンズが形成されたレンズ形成層をエッチングして、前記レンズの表面に凹凸を形成する工程と
を有することを特徴とするレンズの製造方法。 Forming a lens forming layer on the substrate;
Forming a lens mold on the lens forming layer;
Etching the lens-forming layer so as to transfer the surface shape of the lens mold, and forming a lens with the lens-forming layer in a state where a part of the lens-forming layer is left on the substrate. Applying a solvent containing a nanostructure to the surface of the lens and distributing the nanostructure;
Etching the lens forming layer on which the nanostructure and the lens are formed so as to transfer the surface shape of the nanostructure and the lens, and forming irregularities on the surface of the lens. A method for producing a lens.

前記エッチングするときに、
前記溶媒は、揮発される、もしくは前記エッチングで除去される
ことを特徴とする請求項７記載のレンズの製造方法。 When etching,
The method for manufacturing a lens according to claim 7, wherein the solvent is volatilized or removed by the etching.

前記各エッチングはプラズマエッチングであり、
前記ナノ構造体は前記レンズ形成層よりもエッチング時のプラズマ耐性が高い
ことを特徴とする請求項７記載のレンズの製造方法。 Each of the etchings is a plasma etching,
The method of manufacturing a lens according to claim 7, wherein the nanostructure has higher plasma resistance during etching than the lens forming layer.

入射光を光電変換する受光部を有し、前記受光部の前記入射光側に入射光を前記受光部に集光するレンズを形成する固体撮像装置の製造方法において、
前記レンズの形成工程は、
前記受光部が形成された基体上にレンズ形成層を形成する工程と、
前記レンズ形成層上にレンズ型を形成する工程と、
前記レンズ型の表面に、ナノ構造体を含む溶媒を塗布して該ナノ構造体を分布させる工程と、
前記ナノ構造体および前記レンズ型の表面形状を転写するように前記ナノ構造体、前記レンズ型および前記レンズ形成層をエッチングして、前記レンズ形成層で表面に凹凸を有するレンズを形成する工程と
を有することを特徴とする固体撮像装置の製造方法。 In a method for manufacturing a solid-state imaging device, which includes a light receiving unit that photoelectrically converts incident light, and a lens that collects incident light on the light receiving unit is formed on the incident light side of the light receiving unit.
The lens forming step includes:
Forming a lens forming layer on the substrate on which the light receiving portion is formed;
Forming a lens mold on the lens forming layer;
Applying a solvent containing nanostructures on the surface of the lens mold to distribute the nanostructures;
Etching the nanostructure, the lens mold, and the lens forming layer so as to transfer the surface shape of the nanostructure and the lens mold, and forming a lens having irregularities on the surface by the lens forming layer; A method for manufacturing a solid-state imaging device.

入射光を光電変換する受光部を有し、前記受光部の前記入射光側に入射光を前記受光部に集光するレンズを形成する固体撮像装置の製造方法において、
前記レンズの形成工程は、
前記受光部が形成された基体上にレンズ形成層を形成する工程と、
前記レンズ形成層上にレンズ型を形成するためのレンズ型形成パターンを形成する工程と、
前記レンズ型形成パターンの表面に、ナノ構造体を含む溶媒を塗布して該ナノ構造体を分布させる工程と、
前記ナノ構造体が表面に分布された状態で前記レンズ型形成パターンをリフロー処理してレンズ型を形成する工程と、
前記ナノ構造体および前記レンズ型の表面形状を転写するように、前記ナノ構造体、前記レンズ型および前記レンズ形成層をエッチングして、前記レンズ形成層で表面に凹凸を有するレンズを形成する工程と
を有することを特徴とする固体撮像装置の製造方法。 In a method for manufacturing a solid-state imaging device, which includes a light receiving unit that photoelectrically converts incident light, and a lens that collects incident light on the light receiving unit on the incident light side of the light receiving unit.
The lens forming step includes:
Forming a lens forming layer on the substrate on which the light receiving portion is formed;
Forming a lens mold forming pattern for forming a lens mold on the lens forming layer;
Applying a solvent containing nanostructures to the surface of the lens mold forming pattern to distribute the nanostructures;
Forming a lens mold by reflowing the lens mold formation pattern in a state where the nanostructures are distributed on the surface;
Etching the nanostructure, the lens mold and the lens forming layer so as to transfer the surface shape of the nanostructure and the lens mold to form a lens having irregularities on the surface by the lens forming layer. And a method of manufacturing a solid-state imaging device.

入射光を光電変換する受光部を有し、前記受光部の前記入射光側に入射光を前記受光部に集光するレンズを形成する固体撮像装置の製造方法において、
前記レンズの形成工程は、
前記受光部が形成された基体上にレンズ形成層を形成する工程と、
前記レンズ形成層上にレンズ型を形成する工程と、
前記レンズ型の表面形状を転写するように前記レンズ形成層をエッチングして、前記基体上に前記レンズ形成層の一部を層状に残した状態で、前記レンズ形成層でレンズを形成する工程と、
前記レンズの表面に、ナノ構造体を含む溶媒を塗布して該ナノ構造体を分布させる工程と、
前記ナノ構造体および前記レンズの表面形状を転写するように、前記ナノ構造体および前記レンズが形成されたレンズ形成層をエッチングして、前記レンズの表面に凹凸を形成する工程と
を有することを特徴とする固体撮像装置の製造方法。 In a method for manufacturing a solid-state imaging device, which includes a light receiving unit that photoelectrically converts incident light, and a lens that collects incident light on the light receiving unit on the incident light side of the light receiving unit.
The lens forming step includes:
Forming a lens forming layer on the substrate on which the light receiving portion is formed;
Forming a lens mold on the lens forming layer;
Etching the lens-forming layer so as to transfer the surface shape of the lens mold, and forming a lens with the lens-forming layer in a state where a part of the lens-forming layer is left on the substrate. ,
Applying a solvent containing a nanostructure to the surface of the lens and distributing the nanostructure;
Etching the lens forming layer on which the nanostructure and the lens are formed so as to transfer the surface shape of the nanostructure and the lens, and forming irregularities on the surface of the lens. A method for manufacturing a solid-state imaging device.

前記基体の最上層にカラーフィルター層が形成され、
前記カラーフィルター層上に前記レンズ形成層を形成する
ことを特徴とする請求項１１記載の固体撮像装置の製造方法。 A color filter layer is formed on the uppermost layer of the substrate;
The method for manufacturing a solid-state imaging device according to claim 11, wherein the lens forming layer is formed on the color filter layer.