JP7292014B2 - マイクロレンズの製造方法およびプラズマ処理装置 - Google Patents

Description

本開示の種々の側面および実施形態は、マイクロレンズの製造方法およびプラズマ処理装置に関する。

近年、Ｃ－ＭＯＳやＣＣＤ等の撮像素子の画素数が増加傾向にある。画素数の増加により、撮像素子におけるそれぞれの画素のサイズが小さくなっており、開口率の低下に伴う受光素子の感度不足が問題となる。このような感度不足の問題に対し、受光素子上にマイクロレンズを形成することにより感度向上が図られている。

しかしながら、上述のように画素のサイズが２μｍ程度にまで小さくなると、形成されるマイクロレンズの開口率の低下が顕著になり、感度不足あるいはスミア等の画質低下の問題が顕在化してくる。

受光素子上にマイクロレンズを形成する技術としては、転写レンズ方式が知られている（例えば、特許文献１参照）。転写レンズ方式では、熱フロー性を有する感光性レジストをフォトリソグラフィーによりパターン化した後、熱処理することにより半球状のレンズが形成される。そして、形成された半球状のレンズをマスクとして、ドライエッチングを行うことにより、下地の樹脂層にレンズの形状が転写される。

特開２００６－１９０９０３号公報

しかし、ドライエッチングにより形成されたマイクロレンズでは、レンズの表面が粗い。そのため、レンズ表面で光が散乱してしまい、マイクロレンズの集光効率が低い。

本開示の一側面は、マイクロレンズの製造方法であって、エッチング工程と、表面処理工程とを含む。エッチング工程では、基板の上に形成された第１の有機膜上にレンズ形状を有する第２の有機膜が形成された被処理体に対して、第２の有機膜をマスクとして、第１の処理ガスのプラズマを用いて第１の有機膜がエッチングされることにより、第１の有機膜に第２の有機膜のレンズ形状が転写されて第１の有機膜にマイクロレンズが形成される。表面処理工程では、第１の有機膜に形成されたマイクロレンズの表面が滑らかになるように処理される。

本開示の種々の側面および実施形態によれば、マイクロレンズの集光効率を向上させることができる。

図１は、本開示の一実施形態におけるプラズマ処理装置の一例を示す概略断面図である。 図２は、被処理基板の一例を模式的に示す断面図である。 図３は、マイクロレンズの一例を模式的に示す断面図である。 図４は、マイクロレンズの表面状態の一例を示す図である。 図５Ａは、マイクロレンズの表面の平滑化の過程の一例を説明するための図である。 図５Ｂは、マイクロレンズの表面の平滑化の過程の一例を説明するための図である。 図５Ｃは、マイクロレンズの表面の平滑化の過程の一例を説明するための図である。 図５Ｄは、マイクロレンズの表面の平滑化の過程の一例を説明するための図である。 図５Ｅは、マイクロレンズの表面の平滑化の過程の一例を説明するための図である。 図６は、サイクル数を変えた場合のマイクロレンズの表面状態の一例を示す実験結果である。 図７Ａは、堆積工程およびトリミング工程のサイクル数が１の場合のマイクロレンズの表面の平滑化の過程の一例を説明するための図である。 図７Ｂは、堆積工程およびトリミング工程のサイクル数が１の場合のマイクロレンズの表面の平滑化の過程の一例を説明するための図である。 図８は、マイクロレンズの製造手順の一例を示すフローチャートである。

以下に、開示されるマイクロレンズの製造方法およびプラズマ処理装置の実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態により、開示されるマイクロレンズの製造方法およびプラズマ処理装置が限定されるものではない。

［プラズマ処理装置１０の構成］
図１は、本開示の一実施形態におけるプラズマ処理装置１０の一例を示す図である。プラズマ処理装置１０は、表面が陽極酸化処理されたアルミニウム等により形成される。プラズマ処理装置１０は、例えば図１に示すように、内部に略円筒形状の処理空間を画成するチャンバ２１を有する。チャンバ２１は、保安接地されている。本実施形態におけるプラズマ処理装置１０は、例えば容量結合型の平行平板プラズマ処理装置として構成されている。チャンバ２１内には、セラミックス等で形成された絶縁部材２２を介して支持台２３が配置される。支持台２３上には例えばアルミニウム等で形成され、下部電極として機能するサセプタ２４が設けられている。

サセプタ２４の略中央上部には、被処理体の一例である被処理基板Ｗを静電気力で吸着保持する静電チャック２５が設けられている。静電チャック２５は、導電膜等で形成された電極２６を一対の絶縁層で挟んだ構造を有する。電極２６には直流電源２７が電気的に接続されている。なお、静電チャック２５には、被処理基板Ｗを加熱するための図示しないヒータが設けられていてもよい。静電チャック２５は、載置台の一例である。

サセプタ２４の上部には、例えば単結晶シリコン等により構成されたフォーカスリング２５ａが静電チャック２５を囲むように配置されている。フォーカスリング２５ａにより、被処理基板Ｗのエッジ付近におけるプラズマ処理の均一性が向上する。支持台２３およびサセプタ２４の周囲には、支持台２３およびサセプタ２４を囲むように、内壁部材２８が設けられている。内壁部材２８は、例えば石英等により略円筒状に形成されている。

支持台２３の内部には、例えば支持台２３の周方向に沿って冷媒室２９が形成されている。冷媒室２９には、外部に設けられた図示しないチラーユニットから配管３０ａおよび配管３０ｂを介して、所定温度に制御された冷媒が循環供給される。冷媒室２９内を冷媒が循環することにより、冷媒との熱交換により静電チャック２５上の被処理基板Ｗを所定の温度に制御することができる。また、静電チャック２５の上面と、静電チャック２５上に載置された被処理基板Ｗの裏面との間には、図示しないガス供給機構から供給された伝熱ガスが、配管３１を介して供給される。伝熱ガスは、例えばヘリウムガスである。

下部電極として機能するサセプタ２４の上方には、チャンバ２１内の処理空間を介してサセプタ２４と対向するように上部電極４０が設けられている。上部電極４０とサセプタ２４との間の空間であって、チャンバ２１に囲まれた空間が、プラズマが生成される処理空間である。上部電極４０は、電極本体部として機能する天板４２と、天板４２を支持する天板支持部４１とを有する。

天板支持部４１は、絶縁部材４５を介して、チャンバ２１の上部に支持されている。天板支持部４１は、例えば表面が陽極酸化処理されたアルミニウム等の、熱伝導性が比較的に高い導電性材料により略円板状に形成されている。また、天板支持部４１は、処理空間で生成されたプラズマによって加熱された天板４２を冷却する冷却板としても機能する。天板支持部４１には、処理ガスを導入するガス導入口４６と、ガス導入口４６から導入された処理ガスを拡散させる拡散室４３と、拡散室４３内に拡散された処理ガスを下方に通流させる流路である複数の流通口４３ａとが形成されている。

天板４２は、例えば石英等のケイ素原子を含有する物質により略円板状に形成される。天板４２には、天板４２を天板４２の厚さ方向に貫く複数のガス吐出口４２ａが形成されている。それぞれのガス吐出口４２ａは、天板支持部４１の流通口４３ａのいずれかと連通するように配置されている。これにより、拡散室４３内に供給された処理ガスは、流通口４３ａおよびガス吐出口４２ａを介してチャンバ２１内にシャワー状に拡散されて供給される。

天板支持部４１のガス導入口４６には、配管４７を介して複数のバルブ５０ａ～５０ｃが接続されている。バルブ５０ａには、マスフローコントローラ（ＭＦＣ）４９ａを介して、ガス供給源４８ａが接続されている。バルブ５０ａが開状態、即ちオープン状態に制御された場合、ガス供給源４８ａから供給された処理ガスは、ＭＦＣ４９ａによって流量が制御され、配管４７を介してチャンバ２１内に供給される。ガス供給源４８ａは、炭素原子およびフッ素原子を含有するガスをチャンバ２１内に供給する。本実施形態において、ガス供給源４８ａは、例えばＣＦ４ガスをチャンバ２１内に供給する。ガス供給源４８ａからチャンバ２１内に供給されるガスは、第１の処理ガスの一例である。ガス供給源４８ａ～４８ｃは、ガス供給部の一例である。

また、バルブ５０ｂには、ＭＦＣ４９ｂを介して、ガス供給源４８ｂが接続されている。バルブ５０ｂが開状態に制御された場合、ガス供給源４８ｂから供給されたガスは、ＭＦＣ４９ｂによって流量が制御され、配管４７を介してチャンバ２１内に供給される。ガス供給源４８ｂは、炭素原子およびフッ素原子を含有するガスをチャンバ２１内に供給する。本実施形態において、ガス供給源４８ｂは、例えばＣ４Ｆ８ガスをチャンバ２１内に供給する。なお、ガス供給源４８ｂは、Ｃ４Ｆ６ガス、Ｃ４Ｆ８ガス、ＣＨＦ３ガス、ＣＨ２Ｆ２ガス、ＣＨ３Ｆガス、およびＣＨ４ガスの中から選択された１以上のガスをチャンバ２１内に供給してもよい。ガス供給源４８ａから供給されたガスと、ガス供給源４８ｂから供給されたガスとは、上部電極４０の拡散室４３内で混合され、チャンバ２１内に供給される。ガス供給源４８ａから供給されたガスと、ガス供給源４８ｂから供給されたガスとが混合されたガスは、第２の処理ガスの一例である。

また、バルブ５０ｃには、ＭＦＣ４９ｃを介して、ガス供給源４８ｃが接続されている。バルブ５０ｃが開状態に制御された場合、ガス供給源４８ｃから供給されたガスは、ＭＦＣ４９ｃによって流量が制御され、配管４７を介してチャンバ２１内に供給される。ガス供給源４８ｃは、酸素原子を含有するガスをチャンバ２１内に供給する。本実施形態において、ガス供給源４８ｃは、例えばＯ２ガスをチャンバ２１内に供給する。なお、ガス供給源４８ｃは、Ｏ２ガスおよびＣＯ２ガスの少なくともいずれかを含むガスをチャンバ２１内に供給してもよい。ガス供給源４８ｃからチャンバ２１内に供給されるガスは、第３の処理ガスの一例である。

ＭＦＣ４９ａ～４９ｃのそれぞれによるガスの流量の調整、および、バルブ５０ａ～５０ｃのそれぞれの開閉は、後述する制御装置１１によって制御される。

下部電極として機能するサセプタ２４には、整合器３３を介して高周波電源３４が電気的に接続されている。高周波電源３４は、２７ＭＨｚ～１００ＭＨｚの周波数の高周波電力、例えば４０ＭＨｚの高周波電力を、整合器３３を介してサセプタ２４に供給する。高周波電力がサセプタ２４に供給されることにより、処理空間内に処理ガスのプラズマが生成され、プラズマ中のイオン等の活性種が静電チャック２５上の被処理基板Ｗに引き込まれ、被処理基板Ｗがエッチングされる。高周波電源３４から供給される高周波電力は、後述する制御装置１１によって制御される。高周波電源３４は、プラズマ生成部の一例である。

チャンバ２１の底部には排気口６１が設けられており、排気口６１には排気管６２を介して排気装置６３が接続されている。排気装置６３は、例えばＤＰ（Dry Pump）やＴＭＰ（Turbo Molecular Pump）等の真空ポンプを有しており、チャンバ２１内を所望の真空度まで減圧することができる。排気装置６３は、後述する制御装置１１によって制御される。

チャンバ２１の側壁には、被処理基板Ｗの搬入および搬出を行うための開口６４が設けられている。開口６４は、ゲートバルブＧにより開閉可能となっている。また、チャンバ２１の内壁には、壁面に沿ってデポシールド６６が着脱自在に設けられている。また、内壁部材２８の外周面には、内壁部材２８の外周面に沿ってデポシールド６７が着脱自在に設けられている。デポシールド６６および６７は、チャンバ２１の内壁および内壁部材２８に反応副生成物、いわゆるデポが付着することを防止する。また、静電チャック２５上に載置された被処理基板Ｗと略同じ高さのデポシールド６６の位置には、導電性部材により構成され、グランドに接続されたＧＮＤブロック６９が設けられている。ＧＮＤブロック６９により、チャンバ２１内の異常放電が防止される。

上記したプラズマ処理装置１０は、制御装置１１によって、その動作が統括的に制御される。制御装置１１は、例えばメモリ、プロセッサ、および入出力インターフェイスを有する。メモリは、例えばＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、またはＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）等である。プロセッサは、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）やＤＳＰ（Digital Signal Processor）等である。

メモリには、プラズマ処理装置１０において各種処理を実現するための処理条件のデータ等を含むレシピや、制御プログラム（ソフトウエア）が格納されている。プロセッサは、制御プログラムをメモリから読み出して実行し、メモリに格納されたレシピ等に基づいて、入出力インターフェイスを介してプラズマ処理装置１０の各部を制御する。これにより、プラズマ処理装置１０によって被処理基板Ｗに対するエッチング等の処理が行われる。なお、処理条件のデータ等を含むレシピや制御プログラムは、コンピュータで読み取り可能な記録媒体等に格納された状態のものを利用したり、あるいは、他の装置から、例えば通信回線を介して伝送されたものを利用したりすることも可能である。コンピュータで読み取り可能な記録媒体とは、例えば、ハードディスク、ＣＤ（Compact Disc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、フレキシブルディスク、半導体メモリ等である。

［被処理基板Ｗの構造］
図２は、被処理基板Ｗの一例を模式的に示す断面図である。被処理基板Ｗは、例えば図２に示されるように、カラーフィルタ１０１上に、透明有機膜１０２が積層され、透明有機膜１０２上に、レンズ形状に成形されたレンズマスク１０３が積層される。透明有機膜１０２の材料としては、例えばアクリル系樹脂を用いることができる。アクリル系樹脂としては、例えば、熱硬化性アクリル樹脂および含フッ素アクリル樹脂等を挙げることができる。カラーフィルタ１０１は、基板の一例であり、透明有機膜１０２は、第１の有機膜の一例である。

レンズマスク１０３は、例えば、透明有機膜１０２上に積層された感光性樹脂層が、カラーフィルタ１０１の下層に配置された図示しない光電変換素子の形状に対応する形状にパターニングされ、熱処理される。これにより、レンズマスク１０３は、例えば図２に示されるように、レンズ形状に成形される。レンズマスク１０３の材料としては、例えばフェノール樹脂等のアルカリ可溶性および熱フロー性を有する感光性樹脂を用いることができる。レンズマスク１０３は、第２の有機膜の一例である。

レンズマスク１０３をマスクとして、被処理基板Ｗに対してドライエッチングが行われることにより、例えば図３に示されるように、レンズマスク１０３の下層の透明有機膜１０２にレンズマスク１０３の形状が転写され、マイクロレンズ１０４が形成される。図３は、マイクロレンズ１０４の一例を模式的に示す断面図である。

レンズマスク１０３をマスクとして被処理基板Ｗに対して行われるドライエッチングの主な処理条件は、例えば以下の通りである。
エッチングガス：ＣＦ４＝２５０ｓｃｃｍ
チャンバ２１内の圧力：４０ｍＴ
高周波電力：１５００Ｗ
処理時間：５００秒

ここで、ドライエッチングにより形成されたマイクロレンズ１０４では、例えば図３に示されるように、マイクロレンズ１０４の表面が粗い。マイクロレンズ１０４の表面が粗いと、マイクロレンズ１０４に入射した光がマイクロレンズ１０４の表面で散乱してしまうため、マイクロレンズ１０４の集光効率が低い。マイクロレンズ１０４の集光効率を高めるには、マイクロレンズ１０４の表面を滑らかであることが望ましい。

また、エッチングレートが高すぎると、透明有機膜１０２が削れ過ぎてしまい、マイクロレンズ１０４が小さくなってしまう。マイクロレンズ１０４が小さくなると、マイクロレンズ１０４間のＧａｐ（図３参照）が大きくなり、集光面積が小さくなる。そのため、マイクロレンズ１０４の集光効率が低くなってしまう。マイクロレンズ１０４の集光効率を高めるには、マイクロレンズ１０４間のＧａｐをできるだけ小さくすることが望ましい。

また、ドライエッチングにより形成されたマイクロレンズ１０４には、表面に反応副生成物、いわゆるデポが付着する場合がある。表面に付着したデポは、マイクロレンズ１０４を用いた半導体の製造工程において不良の原因となることがある。そのため、マイクロレンズ１０４の表面のデポを除去することが望ましい。

［実験結果］
図４は、マイクロレンズ１０４の表面状態の一例を示す図である。サンプル１は、ドライエッチングにより形成されたマイクロレンズ１０４であり、後処理が行われる前のマイクロレンズ１０４である。

サンプル２は、ドライエッチングにより形成されたマイクロレンズ１０４に対して、後処理としてトリミング工程が実行されたものである。トリミング工程は、酸素原子を含有するガスのプラズマにより、有機膜で形成されたマイクロレンズ１０４の表面を削る工程である。サンプル２におけるトリミング工程の主な処理条件は、例えば以下の通りである。
使用ガス：Ｏ２ガス＝１２００ｓｃｃｍ
チャンバ２１内の圧力：８００ｍＴ
高周波電力：１００Ｗ
処理時間：１００秒

サンプル３は、ドライエッチングにより形成されたマイクロレンズ１０４に対して、後処理として堆積工程が実行されたものである。堆積工程は、炭素原子およびフッ素原子を含有するガスのプラズマにより、マイクロレンズ１０４の表面にＣＦ系のデポを堆積させる工程である。サンプル３における堆積工程の主な処理条件は、例えば以下の通りである。
使用ガス：Ｃ４Ｆ８／ＣＦ４＝５／５０ｓｃｃｍ
チャンバ２１内の圧力：８０ｍＴ
高周波電力：６００Ｗ
処理時間：６０秒

サンプル４は、ドライエッチングにより形成されたマイクロレンズ１０４に対して、後処理として堆積工程とトリミング工程とを交互に２回ずつ実行されたものである。サンプル４における堆積工程およびトリミング工程では、処理時間以外の処理条件は、サンプル２または３と同様である。サンプル４では、１０秒間の堆積工程と１５秒間のトリミング工程とが交互に２回ずつ行われた。

図４に示された実験結果を参照すると、後処理が行われていないサンプル１では、マイクロレンズ１０４の表面が粗い。また、後処理が行われていないサンプル１では、マイクロレンズ１０４間のＧａｐ（図４の矢印で示された間隔）は、３３４．２ｎｍであった。また、サンプル１では、膜剥がれは見られなかった。

また、後処理としてトリミング工程のみが行われたサンプル２では、マイクロレンズ１０４の表面が滑らかになっており、表面が滑らかになったことによる集光効率の向上が期待される。一方、サンプル２では、マイクロレンズ１０４の表面が削れ過ぎ、マイクロレンズ１０４間のＧａｐが５１６．ｎｍに大幅に拡大している。そのため、マイクロレンズ１０４の集光面積が減少している。従って、マイクロレンズ１０４全体の集光効率としては、サンプル２は、サンプル１と比較して、それほど向上しないと考えられる。

また、後処理として堆積工程のみが行われたサンプル３では、マイクロレンズ１０４の表面が滑らかになっており、表面が滑らかになったことによる集光効率の向上が期待される。一方、サンプル３では、マイクロレンズ１０４の表面に堆積したデポの膜が剥がれやすかった。そのため、マイクロレンズ１０４を用いた半導体の製造工程において、マイクロレンズ１０４の表面から剥がれた膜が不良の原因となる恐れがある。また、サンプル３では、マイクロレンズ１０４の表面に堆積したデポにより、マイクロレンズ１０４間のＧａｐが３２０．７ｎｍに減少している。

なお、サンプル３では、マイクロレンズ１０４の表面にＣＦ系のデポが付着することで表面が滑らかになるものの、ＣＦ系のデポの屈折率とマイクロレンズ１０４の屈折率とが異なる。そのため、ＣＦ系のデポをマイクロレンズ１０４の表面に堆積させるのみでは、マイクロレンズ１０４に入射する光が表面に堆積したデポに妨げられるため、マイクロレンズ１０４の集光効率はそれほど向上しないと考えられる。

これに対し、サンプル４では、マイクロレンズ１０４の表面が滑らかになっており、マイクロレンズ１０４間のＧａｐの拡大も３５７．６ｎｍに抑えられている。また、サンプル４では、最後にトリミング工程が行われることにより、マイクロレンズ１０４の表面に積層されたデポが除去される。そのため、サンプル４では、マイクロレンズ１０４への光の入射がデポにより妨げられることがない。従って、サンプル４では、サンプル１～３に比べて、マイクロレンズ１０４の集光効率を向上させることができる。

さらに、サンプル４では、マイクロレンズ１０４の表面に積層されたデポが、最後に行われるトリミング工程により除去されるため、マイクロレンズ１０４の表面からの膜の剥がれがほとんどない。そのため、マイクロレンズ１０４を用いた半導体の品質低下を回避することができる。

［平滑化の過程］
図５Ａ～図５Ｅは、マイクロレンズ１０４の表面の平滑化の過程の一例を説明するための図である。ドライエッチングにより形成されたマイクロレンズ１０４の表面付近の断面を拡大すると、例えば図５Ａに示されるように、複数の凸部１０４ａと複数の凹部１０４ｂとが形成されている。

ドライエッチングにより形成されたマイクロレンズ１０４に対して、堆積工程が実行されると、例えば図５Ｂに示されるように、マイクロレンズ１０４の表面にデポ１０５が堆積する。このとき、例えば点線の円で示されるように、凸部１０４ａよりも、凹部１０４ｂの方により多くのデポ１０５が堆積する。

そして、表面にデポ１０５が堆積したマイクロレンズ１０４に対してトリミング工程が実行されると、デポ１０５が比較的薄い凸部１０４ａ付近では、デポ１０５が比較的厚い凹部１０４ｂ付近よりも、デポ１０５が早く除去される。これにより、例えば図５Ｃに示されるように、凸部１０４ａ付近が、凹部１０４ｂ付近よりも多く削られることになり、凸部１０４ａと凹部１０４ｂとの高さの差が小さくなる。

そして、さらに、堆積工程が実行されると、例えば図５Ｄに示されるように、マイクロレンズ１０４の表面にデポ１０５が堆積する。このときも、例えば点線の円で示されるように、凸部１０４ａよりも凹部１０４ｂの方により多くのデポ１０５が堆積する。

そして、表面にデポ１０５が堆積したマイクロレンズ１０４に対してトリミング工程が実行されると、例えば図５Ｅに示されるように、デポ１０５が比較的薄い凸部１０４ａ付近が、デポ１０５が比較的厚い凹部１０４ｂ付近よりも多く削られる。このように、堆積工程と、トリミング工程とが繰り返されることにより、凸部１０４ａと凹部１０４ｂとの間の高さの差が小さくなり、マイクロレンズ１０４の表面が平滑化される。

なお、堆積工程とトリミング工程とが交互に実行される場合、最後にトリミング工程が実行されることにより、マイクロレンズ１０４の表面に残存しているＣＦ系のデポ１０５が除去される。これにより、マイクロレンズ１０４を用いた半導体の品質低下を回避することができる。また、堆積工程とトリミング工程とが交互に実行される場合、最初に堆積工程が実行されることが好ましい。これにより、トリミング工程が行われる前に凹部１０４ｂがデポ１０５によって保護される。これにより、マイクロレンズ１０４の表面が必要以上に削られることを防止することができ、マイクロレンズ１０４の面積の減少が抑制され、マイクロレンズ１０４間のＧａｐの拡大が抑制される。

［サイクル数とＧａｐとの関係］
図６は、サイクル数を変えた場合のマイクロレンズ１０４の表面状態の一例を示す図である。図６に示された実験では、堆積工程の累積処理時間を６０秒に、トリミング工程の累積処理時間と９０秒に固定し、堆積工程とトリミング工程の繰り返し回数（サイクル数）を変えた場合のプラズマ処理装置１０の表面状態を測定した。サンプル５は、堆積工程とトリミング工程とがそれぞれ１回ずつ行われた。サンプル６は、堆積工程とトリミング工程とが交互にそれぞれ３回ずつ行われた。サンプル７は、堆積工程とトリミング工程とが交互にそれぞれ６回ずつ行われた。

図６を参照すると、サイクル数が増えるほど、マイクロレンズ１０４の表面が滑らかになっている。サイクル数が少なければ、チャンバ２１内のガスの置換時間が短くなるため、生産性の点で好ましい。しかし、堆積工程とトリミング工程とのが１回ずつであると、例えば図７Ａのように、マイクロレンズ１０４の表面にデポ１０５が厚く積層される。そして、トリミング工程では、デポ１０５の下の凸部１０４ａが露出するまで、凸部１０４ａ上に厚く積層されたデポ１０５を削ることになる。デポ１０５を削る作業は、マイクロレンズ１０４の表面を平滑化する目的には直接寄与しない無駄な作業である。そのため、堆積工程とトリミング工程とのが１回ずつであると、マイクロレンズ１０４の表面は、例えば図７Ｂに示されるように、ほとんど平滑化されない。

これに対し、サイクル数が２回以上になると、例えば図５Ａ～図５Ｅで説明したように、マイクロレンズ１０４の表面が平滑化される。そのため、マイクロレンズ１０４の表面が滑らかになることによるマイクロレンズ１０４の集光効率の向上という点においては、サイクル数は２以上であることが好ましい。

しかし、図６を参照すると、サイクル数が増えるほど、マイクロレンズ１０４間のＧａｐが拡大している。マイクロレンズ１０４間のＧａｐが拡大すると、マイクロレンズ１０４の集光面積が小さくなり、マイクロレンズ１０４の集光効率が低くなってしまう。そのため、マイクロレンズ１０４の面積の減少を抑制するという点においては、サイクル数は多すぎない方が好ましい。サイクル数は、例えば２～３が好ましい。

［マイクロレンズ１０４の製造手順］
図８は、マイクロレンズ１０４の製造手順の一例を示すフローチャートである。マイクロレンズ１０４の製造は、図１を用いて説明されたプラズマ処理装置１０によって行われる。なお、以下に説明する各工程は、主に制御装置１１によって制御される。

まず、被処理基板Ｗがチャンバ２１内に搬入される（Ｓ１００）。ステップＳ１００では、ゲートバルブＧが開かれ、図示しないロボットアームにより、図２に例示された被処理基板Ｗがチャンバ２１内に搬入され、静電チャック２５上に載置される。そして、直流電源２７から静電チャック２５内の電極２６に供給された直流電圧によって被処理基板Ｗが静電チャック２５の上面に吸着保持される。そして、ゲートバルブＧが閉じられる。

次に、被処理基板Ｗに対してエッチング工程が実行される（Ｓ１０１）。ステップＳ１０１では、排気装置６３が駆動され、チャンバ２１内が所定の真空度まで減圧される。そして、ＭＦＣ４９ａおよびバルブ５０ａが制御され、所定流量のＣＦ４ガスが上部電極４０を介してチャンバ２１内に供給され、高周波電源３４からサセプタ２４に所定の電力の高周波が供給される。これにより、チャンバ２１内にＣＦ４ガスのプラズマが生成され、プラズマに含まれるイオンやラジカルにより、レンズマスク１０３をマスクとして被処理基板Ｗに対してドライエッチングが所定時間行われる。

次に、ドライエッチング後の被処理基板Ｗに対して、表面処理工程が実行される（Ｓ１０２）。表面処理工程には、堆積工程（Ｓ１０２ａ）と、トリミング工程（Ｓ１０２ｂ）とが含まれる。本実施形態の表面処理工程では、まず堆積工程（Ｓ１０２ａ）が実行され、引き続いてトリミング工程（Ｓ１０２ｂ）が実行される。

ステップＳ１０２ａでは、ＭＦＣ４９ａ、ＭＦＣ４９ｂ、バルブ５０ａ、およびバルブ５０ｂが制御され、所定流量のＣＦ４ガスおよび所定流量のＣ４Ｆ８ガスが上部電極４０を介してチャンバ２１内に供給される。また、高周波電源３４からサセプタ２４に所定の電力の高周波が供給される。これにより、チャンバ２１内にＣＦ４ガスおよびＣ４Ｆ８の混合ガスのプラズマが生成され、プラズマに含まれるイオンやラジカルにより、マイクロレンズ１０４の表面にデポ１０５が堆積する。ステップＳ１０２ａは、例えば１０秒間行われる。

次に、堆積工程が行われた後の被処理基板Ｗに対して、トリミング工程が実行される（Ｓ１０２ｂ）。ステップＳ１０２ｂでは、ＭＦＣ４９ｃおよびバルブ５０ｃが制御され、所定流量のＯ２ガスが上部電極４０を介してチャンバ２１内に供給される。また、高周波電源３４からサセプタ２４に所定の電力の高周波が供給される。これにより、チャンバ２１内にＯ２スのプラズマが生成され、プラズマに含まれるイオンやラジカルにより、マイクロレンズ１０４の表面がトリミングされる。ステップＳ１０２ｂは、例えば１５秒間行われる。

次に、ステップＳ１０２の処理が所定回数実行されたか否か、即ち、ステップＳ１０２ａおよびＳ１０２ｂの処理がそれぞれ所定回数ずつ実行されたか否が判定される（Ｓ１０３）。本実施形態では、ステップＳ１０２の処理が２回以上実行されたか否か、即ち、ステップＳ１０２ａおよびＳ１０２ｂの処理がそれぞれ２回ずつ実行されたか否かが判定される。ステップＳ１０２の処理が所定回数実行されていない場合（Ｓ１０３：Ｎｏ）、再びステップＳ１０２ａに示された処理が実行される。

一方、ステップＳ１０２の処理が所定回数実行された場合（Ｓ１０３：Ｙｅｓ）、被処理基板Ｗがチャンバ２１内から搬出される（Ｓ１０４）。ステップＳ１０４では、直流電源２７から静電チャック２５内の電極２６への直流電圧の供給が解除され、ゲートバルブＧが開けられる。そして、図示しないロボットアームにより、表面処理が行われた被処理基板Ｗがチャンバ２１内から搬出される。そして、本フローチャートに示されたマイクロレンズ１０４の製造手順が終了する。

以上、マイクロレンズ１０４の製造手順の一実施形態について説明した。本実施形態におけるマイクロレンズ１０４の製造手順は、エッチング工程と、表面処理工程とを含む。エッチング工程では、基板の上に形成された透明有機膜１０２上にレンズ形状を有するレンズマスク１０３が形成された被処理基板Ｗに対して、レンズマスク１０３をマスクとして、第１の処理ガスのプラズマを用いて透明有機膜１０２がエッチングされる。これにより、透明有機膜１０２にレンズマスク１０３のレンズ形状が転写され透明有機膜１０２にマイクロレンズ１０４が形成される。表面処理工程では、透明有機膜１０２に形成されたマイクロレンズ１０４の表面が滑らかになるように処理される。これにより、マイクロレンズ１０４の集光効率を向上させることができる。

また、上記した実施形態において、表面処理工程には、堆積工程と、トリミング工程とが含まれる。堆積工程では、透明有機膜１０２に形成されたマイクロレンズ１０４の表面に所定の膜が堆積される。トリミング工程では、記所定の膜が堆積したマイクロレンズ１０４の表面をトリミングする。これにより、マイクロレンズ１０４の表面の凹凸を減少させることができる。

また、上記した実施形態において、堆積工程と、トリミング工程とは、交互に、それぞれ２回以上実行される。これにより、マイクロレンズ１０４の表面の凹凸を減少させることができる。

また、上記した実施形態において、表面処理工程の最初には、堆積工程が実行される。これにより、トリミング工程によるマイクロレンズ１０４の面積の減少を抑えることができ、マイクロレンズ１０４の集光効率の低下を抑制することができる。

また、上記した実施形態において、表面処理工程の最後には、トリミング工程が実行される。これにより、マイクロレンズ１０４の表面からの膜剥がれを抑制することができ、マイクロレンズ１０４を用いた半導体装置の品質低下を抑制することができる。

また、上記した実施形態において、堆積工程では、炭素原子およびフッ素原子を含有する第２の処理ガスを用いたプラズマにより、透明有機膜１０２に形成されたマイクロレンズ１０４の表面に所定の膜が堆積される。第２の処理ガスに、例えば、Ｃ４Ｆ６ガス、Ｃ４Ｆ８ガス、ＣＨＦ３ガス、ＣＨ２Ｆ２ガス、ＣＨ３Ｆガス、およびＣＨ４ガスの中から選択された１以上のガスと、ＣＦ４ガスとの混合ガスが含まれる。これにより、マイクロレンズ１０４の表面に所定の膜を堆積させることができる。

また、上記した実施形態において、トリミング工程では、酸素原子を含有する第３の処理ガスを用いたプラズマにより、所定の膜が堆積したマイクロレンズ１０４の表面がトリミングされる。第３の処理ガスには、Ｏ２ガスおよびＣＯ２ガスの少なくともいずれか含まれる。これにより、所定の膜が堆積したマイクロレンズ１０４の表面がトリミングされる。

［その他］
なお、本願に開示された技術は、上記した実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で数々の変形が可能である。

例えば、上記した実施形態において、堆積工程およびトリミング工程が交互にそれぞれ２回以上繰り返される際に、それぞれの工程の処理時間は一定であるが、開示の技術はこれに限られず、それぞれの工程の処理時間は異なっていてもよい。例えば、ｎ回目（ｎは２以上の整数）のトリミング工程の処理時間は、（ｎ－１）回目のトリミング工程の処理時間より短くてもよい。また、最後に行われるトリミング工程の処理時間は、複数回行われるトリミング工程の処理時間の中で最も長い処理時間であってもよい。これにより、マイクロレンズ１０４の表面に残存するデポをより確実に除去することができる。

また、上記した実施形態では、プラズマの発生方式として容量結合型プラズマ（ＣＣＰ）を例に説明したが、開示の技術はこれに限られない。例えば、誘導結合型プラズマ（ＩＣＰ）、マイクロ波励起表面波プラズマ（ＳＷＰ）、電子サイクロトン共鳴プラズマ（ＥＣＰ）、およびヘリコン波励起プラズマ（ＨＷＰ）等を用いるプラズマ処理装置においても、開示の技術を適用することができる。

なお、今回開示された実施形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。実に、上記した実施形態は多様な形態で具現され得る。また、上記の実施形態は、添付の特許請求の範囲およびその趣旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。

Ｇ ゲートバルブ
Ｗ 被処理基板
１０ プラズマ処理装置
１０１ カラーフィルタ
１０２ 透明有機膜
１０３ レンズマスク
１０４ マイクロレンズ
１０４ａ 凸部
１０４ｂ 凹部
１０５ デポ
１１ 制御装置
２１ チャンバ
２４ サセプタ
２５ 静電チャック
２５ａ フォーカスリング
２９ 冷媒室
３３ 整合器
３４ 高周波電源
４０ 上部電極
４１ 天板支持部
４２ 天板
６３ 排気装置

Claims (9)

1. 第１の有機膜と、前記第１の有機膜上にレンズ形状を有する第２の有機膜が形成された被処理体を提供する工程と、
   前記第２の有機膜をマスクとして、第１の処理ガスから生成されたプラズマを用いて前記第１の有機膜をエッチングすることにより、前記第１の有機膜に前記第２の有機膜のレンズ形状を転写して前記第１の有機膜にマイクロレンズを形成する工程と、
   前記第１の有機膜に形成されたマイクロレンズの表面を滑らかになるように処理する表面処理工程と
   を含み、
   前記表面処理工程は、
   前記第１の有機膜に形成されたマイクロレンズの表面に所定の膜を堆積させる堆積工程と、
   前記堆積工程の後に、前記所定の膜が堆積した前記マイクロレンズの表面をトリミングするトリミング工程と
   を含むマイクロレンズの製造方法。
2. 前記表面処理工程において、前記堆積工程と、前記トリミング工程とは、交互に、それぞれ２回以上実行される請求項１に記載のマイクロレンズの製造方法。
3. 前記表面処理工程の最初には、前記堆積工程が実行される請求項１または２に記載のマイクロレンズの製造方法。
4. 前記表面処理工程の最後には、前記トリミング工程が実行される請求項１から３のいずれか一項に記載のマイクロレンズの製造方法。
5. 前記堆積工程では、炭素原子およびフッ素原子を含有する第２の処理ガスを用いたプラズマにより、前記第１の有機膜に形成されたマイクロレンズの表面に前記所定の膜を堆積させる請求項１から４のいずれか一項に記載のマイクロレンズの製造方法。
6. 前記第２の処理ガスは、Ｃ４Ｆ６ガス、Ｃ４Ｆ８ガス、ＣＨＦ３ガス、ＣＨ２Ｆ２ガス、ＣＨ３Ｆガス、およびＣＨ４ガスの中から選択された１以上のガスと、ＣＦ４ガスとの混合ガスを含む請求項５に記載のマイクロレンズの製造方法。
7. 前記トリミング工程では、酸素原子を含有する処理ガスを用いたプラズマにより、前記所定の膜が堆積した前記マイクロレンズの表面をトリミングする請求項１から６のいずれか一項に記載のマイクロレンズの製造方法。
8. 前記酸素原子を含有する処理ガスは、Ｏ２ガスおよびＣＯ２ガスの少なくともいずれかを含む請求項７に記載のマイクロレンズの製造方法。
9. チャンバと、
   前記チャンバ内に設けられ、前記被処理体を載置する載置台と、
   前記第１の処理ガスを前記チャンバ内に供給するガス供給部と、
   前記チャンバ内に前記第１の処理ガスのプラズマを生成するプラズマ生成部と、
   請求項１から８のいずれか一項に記載の製造方法を実行する制御装置と
   を備えるプラズマ処理装置。

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