(57)【要約】【課題】マイクロレンズを高精細に形成し、集光効率の向上を実現する。【解決手段】レンズ材膜１１１ｚの上にフォトレジスト膜ＰＲを成膜後、そのフォトレジスト膜ＰＲをフォトリソグラフィによってパターン加工し、レンズ材膜１１１ｚの上にレジストパターンＰＲｐを形成する。そして、そのレジストパターンＰＲｐとレンズ材膜１１１ｚとの表面に有機材料を堆積し有機膜ＪＭ１，ＪＭ２を成膜するデポジション処理の実施をする。その後、その有機膜ＪＭ１，ＪＭ２，レジストパターンＰＲｐをエッチングするエッチング処理を実施して、マスク層Ｍを形成する。【選択図】図７
2010060659.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に凸型のマイクロレンズを形成するマイクロレンズ形成工程
を具備し、
前記マイクロレンズ形成工程は、
前記基板にレンズ材膜を形成するレンズ材膜形成工程と、
前記レンズ材膜上にマスク層を形成するマスク層形成工程と、
前記マスク層および前記レンズ材膜をエッチングするエッチング処理の実施によって、前記レンズ材膜を前記マイクロレンズにパターン加工するレンズ材膜加工工程と
を含み、
前記マスク層形成工程は、
前記レンズ材膜形成工程にて形成したレンズ材膜上に、フォトレジスト膜を成膜する第１工程と、
前記第１工程にて成膜されたフォトレジスト膜をフォトリソグラフィによってパターン加工することにより、前記レンズ材膜上にレジストパターンを形成する第２工程と、
前記第２工程にて形成されたレジストパターンと前記レンズ材膜との表面に有機材料を堆積し有機膜を成膜するデポジション処理の実施後に、前記有機膜および前記レジストパターンをエッチングするエッチング処理を実施することによって、前記マスク層を形成する第３工程と
を有する、
マイクロレンズの製造方法。
【請求項２】
前記第３工程においては、前記有機膜を形成するデポジション処理と、前記有機膜および前記レジストパターンをエッチングするエッチング処理との組合せを、複数回、繰り返して実施することによって、前記マスク層を形成する、
請求項１に記載のマイクロレンズの製造方法。
【請求項３】
前記レンズ材膜加工工程においては、当該レンズ材膜加工工程のエッチング処理の実施前に、前記レンズ材膜と前記マスク層との表面に有機材料を堆積し有機膜を成膜するデポジション処理を実施し、当該レンズ材膜加工工程のエッチング処理において、前記マスク層および前記レンズ材膜の他に、当該有機膜についてもエッチングする、
請求項１または２に記載のマイクロレンズの製造方法。
【請求項４】
前記マスク層形成工程と前記レンズ材膜加工工程とを、同一の装置を用いて連続的に実施する、
請求項３に記載のマイクロレンズの製造方法。
【請求項５】
基板に設けられた光電変換部の受光面へ光を集光する凸型のマイクロレンズを形成するマイクロレンズ形成工程
を具備し、
前記マイクロレンズ形成工程は、
前記基板にレンズ材膜を形成するレンズ材膜形成工程と、
前記レンズ材膜上にマスク層を形成するマスク層形成工程と、
前記マスク層および前記レンズ材膜をエッチングするエッチング処理の実施によって、前記レンズ材膜を前記マイクロレンズにパターン加工するレンズ材膜加工工程と
を含み、
前記マスク層形成工程は、
前記レンズ材膜形成工程にて形成したレンズ材膜上に、フォトレジスト膜を成膜する第１工程と、
前記第１工程にて成膜されたフォトレジスト膜をフォトリソグラフィによってパターン加工することにより、前記レンズ材膜上にレジストパターンを形成する第２工程と、
前記第２工程にて形成されたレジストパターンと前記レンズ材膜との表面に有機材料を堆積し有機膜を成膜するデポジション処理の実施後に、前記有機膜および前記レジストパターンをエッチングするエッチング処理を実施することによって、前記マスク層を形成する第３工程と
を有する、
固体撮像装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロレンズの製造方法、および、固体撮像装置の製造方法に関する。たとえば、基板に設けられた光電変換部の受光面へ光を集光するマイクロレンズを製造する、マイクロレンズの製造方法、および、固体撮像装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルビデオカメラ、デジタルスチルカメラなどのカメラは、固体撮像装置を含む。たとえば、固体撮像装置として、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｃｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型イメージセンサ、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）型イメージセンサを有する。
【０００３】
固体撮像装置においては、複数の画素が形成されている撮像領域が、半導体基板の面に設けられている。この撮像領域においては、被写体像による光を受光し、その受光した光を光電変換することによって信号電荷を生成する光電変換部が、その複数の画素に対応するように複数形成されている。たとえば、フォトダイオードが、この光電変換部として形成されている。
【０００４】
このような固体撮像装置では、画素数の増加に伴って、各画素のセルサイズが小さくなってきている。その結果、一画素当たりにおいては、受光量が減少する場合がある。
【０００５】
このため、光の集光効率を高めて、受光量を増加させるために、いわゆるオンチップレンズが設けられている。つまり、光電変換部の受光面へ光を集光するマイクロレンズが、各画素に対応するように、設けられている。
【０００６】
このマイクロレンズは、基板に成膜したレンズ材膜上にマスク層を形成後、そのマスク層を用いてレンズ材膜についてエッチング処理を実施することで形成される。ここでは、まず、レンズ材膜上に熱可塑性の感光性有機膜を成膜後、マイクロレンズを形成する領域に対応するように、フォトリソグラフィによってパターン加工し、レジストパターンを形成する。その後、そのレジストパターンを加熱して溶融させるリフロー処理を実施し、そのレジストパターンをレンズの形状に変形させることによって、マスク層を形成する。そして、そのマスク層に変形されたレジストパターンと、レンズ材膜との両者を、エッチバックすることによって、マスク層の下に位置するレンズ材膜を、マイクロレンズに加工する（たとえば、特許文献１参照）。
【０００７】
また、この他に、レンズ核を形成後にレンズ材を被覆した後に、そのレンズ核にサイドウォールを作成するようにパターン加工することによって、マイクロレンズを形成する方法が提案されている（たとえば、特許文献２参照）。
【０００８】
【特許文献１】特開平９−８２６６号公報
【特許文献２】特開平６−１３２５０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、前者の製造方法においては、リフロー処理の実施によってマスク層を設けているため、マイクロレンズを高精細に形成することが困難な場合があり、集光効率が低下する場合がある。
【００１０】
具体的には、リフロー処理を実施する際の温度制御を高精度に実施することが容易ではないために、マスク層がレンズ形状に対応するように形成されない場合があるので、このような不具合が生ずる場合がある。この他に、レンズ無効領域の発生、レンズ曲率の低下などのために、マイクロレンズを高精細に作成することが困難な場合がある。
【００１１】
また、後者の製造方法においては、エッチング条件の自由度が無く、マイクロレンズを高精細に作成することが困難な場合がある。さらに、コストが増加する等の不具合が生ずる場合がある。
【００１２】
したがって、本発明は、マイクロレンズを高精細に形成することが可能であって、集光効率を向上可能な、マイクロレンズの製造方法、および、固体撮像装置の製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明のマイクロレンズの製造方法は、基板に凸型のマイクロレンズを形成するマイクロレンズ形成工程を具備し、前記マイクロレンズ形成工程は、前記基板にレンズ材膜を形成するレンズ材膜形成工程と、前記レンズ材膜上にマスク層を形成するマスク層形成工程と、前記マスク層および前記レンズ材膜をエッチングするエッチング処理の実施によって、前記レンズ材膜を前記マイクロレンズにパターン加工するレンズ材膜加工工程とを含み、前記マスク層形成工程は、前記レンズ材膜形成工程にて形成したレンズ材膜上に、フォトレジスト膜を成膜する第１工程と、前記第１工程にて成膜されたフォトレジスト膜をフォトリソグラフィによってパターン加工することにより、前記レンズ材膜上にレジストパターンを形成する第２工程と、前記第２工程にて形成されたレジストパターンと前記レンズ材膜との表面に有機材料を堆積し有機膜を成膜するデポジション処理の実施後に、前記有機膜および前記レジストパターンをエッチングするエッチング処理を実施することによって、前記マスク層を形成する第３工程とを有する。
【００１４】
本発明の固体撮像装置の製造方法は、基板に設けられた光電変換部の受光面へ光を集光する凸型のマイクロレンズを形成するマイクロレンズ形成工程を具備し、前記マイクロレンズ形成工程は、前記基板にレンズ材膜を形成するレンズ材膜形成工程と、前記レンズ材膜上にマスク層を形成するマスク層形成工程と、前記マスク層および前記レンズ材膜をエッチングするエッチング処理の実施によって、前記レンズ材膜を前記マイクロレンズにパターン加工するレンズ材膜加工工程とを含み、前記マスク層形成工程は、前記レンズ材膜形成工程にて形成したレンズ材膜上に、フォトレジスト膜を成膜する第１工程と、前記第１工程にて成膜されたフォトレジスト膜をフォトリソグラフィによってパターン加工することにより、前記レンズ材膜上にレジストパターンを形成する第２工程と、前記第２工程にて形成されたレジストパターンと前記レンズ材膜との表面に有機材料を堆積し有機膜を成膜するデポジション処理の実施後に、前記有機膜および前記レジストパターンをエッチングするエッチング処理を実施することによって、前記マスク層を形成する第３工程とを有する。
【００１５】
好適には、前記第３工程においては、前記有機膜を形成するデポジション処理と、前記有機膜および前記レジストパターンをエッチングするエッチング処理との組合せを、複数回、繰り返して実施することによって、前記マスク層を形成する。
【００１６】
好適には、前記レンズ材膜加工工程においては、当該レンズ材膜加工工程のエッチング処理の実施前に、前記レンズ材膜と前記マスク層との表面に有機材料を堆積し有機膜を成膜するデポジション処理を実施し、当該レンズ材膜加工工程のエッチング処理において、前記マスク層および前記レンズ材膜の他に、当該有機膜についてもエッチングする。
【００１７】
好適には、前記マスク層形成工程と前記レンズ材膜加工工程とを、同一の装置を用いて連続的に実施する。
【００１８】
本発明においては、まず、基板にレンズ材膜を形成する。つぎに、そのレンズ材膜上にマスク層を、そのマイクロレンズの形状に対応するように形成する。つぎに、マスク層およびレンズ材膜をエッチングするエッチング処理の実施によって、レンズ材膜をマイクロレンズにパターン加工する。ここで、上記のマスク層を形成する際には、まず、レンズ材膜上に、フォトレジスト膜を成膜する。つぎに、そのフォトレジスト膜をフォトリソグラフィによってパターン加工することにより、レンズ材膜上にレジストパターンを形成する。つぎに、そのレジストパターンとレンズ材膜との表面に有機材料を堆積し有機膜を成膜するデポジション処理の実施後、その有機膜およびレジストパターンをエッチングするエッチング処理を実施することによって、マスク層を形成する。このように、本発明では、デポジション処理と、エッチング処理との実施によって、マイクロレンズの形状に対応するように、マスク層をレンズ材膜上に形成する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、マイクロレンズを高精細に形成することが可能であって、集光効率を向上可能な、マイクロレンズの製造方法、および、固体撮像装置の製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下に、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００２１】
［装置構成］
【００２２】
図１は、本発明にかかる実施形態において、固体撮像装置１の全体構成の概略を示す平面図である。
【００２３】
図１に示すように、固体撮像装置１は、たとえば、インターライン転送方式のＣＣＤイメージセンサであって、撮像領域ＰＡにおいて撮像が行われる。
【００２４】
この撮像領域ＰＡにおいては、図１に示すように、画素Ｐと垂直転送ＣＣＤ部ＶＴとが形成されている。
【００２５】
撮像領域ＰＡの画素Ｐは、図１に示すように、水平方向ｘと垂直方向ｙとにおいて、マトリクス状に並ぶように、複数が配置されている。詳細については後述するが、画素Ｐは、光電変換部（図示なし）を含み、その光電変換部が被写体像による光を受光して光電変換を行うことによって、信号電荷を生成する。
【００２６】
撮像領域ＰＡの垂直転送ＣＣＤ部ＶＴは、図１に示すように、水平方向ｘに並ぶ複数の画素Ｐのそれぞれに対応するように、複数が水平方向ｘに配置されている。そして、垂直転送ＣＣＤ部ＶＴは、垂直方向ｙに延在している。そして、垂直転送ＣＣＤ部ＶＴは、転送ゲート（図示無し）を介して、画素Ｐの光電変換部から読み出された信号電荷を受け、その信号電荷を垂直方向ｙへ順次転送する。
【００２７】
そして、図１に示すように、撮像領域ＰＡの下端部においては、水平転送ＣＣＤ部ＨＴが配置されている。この水平転送ＣＣＤ部ＨＴは、水平方向ｘへ延在しており、複数の垂直転送ＣＣＤ部ＶＴのそれぞれが、垂直方向ｙへ転送した信号電荷を、水平方向ｘへ順次転送する。そして、水平転送ＣＣＤ部ＨＴの端部には、図１に示すように、出力部ＯＵＴが形成されており、この出力部ＯＵＴは、水平転送ＣＣＤ部ＨＴによって、水平転送された信号電荷を電圧に変換し、アナログ画像信号として出力する。
【００２８】
上記の固体撮像装置１の詳細について説明する。
【００２９】
図２は、本発明にかかる実施形態において、固体撮像装置１の要部を示す断面図である。図２は、画素Ｐに対応する主要部の断面を示している。
【００３０】
図２に示すように、固体撮像装置１においては、光電変換部２１と、マイクロレンズ１１１と、カラーフィルタ３０１とが、画素Ｐに対応して形成されている。
【００３１】
各部について順次説明する。
【００３２】
光電変換部２１は、図２に示すように、基板１０１の面に設けられている。光電変換部２１は、たとえば、フォトダイオードであって、光を受光面ＪＳで受光し、その受光した光を光電変換することによって信号電荷を生成する。光電変換部２１においては、図２に示すように、基板１０１の面において、この受光面ＪＳに対して垂直なｚ方向に、マイクロレンズ１１１とカラーフィルタ３０１とが配置されている。
【００３３】
ここでは、光電変換部２１の受光面ＪＳの側から、カラーフィルタ３０１、マイクロレンズ１１１が、順次、配置されている。このため、本実施形態においては、光電変換部２１は、マイクロレンズ１１１とカラーフィルタ３０１とを透過して入射する光を、層間絶縁膜Ｓｚおよびパッシベーション膜Ｐｖを介して受光面ＪＳで受光し、光電変換することによって、信号電荷を生成する。
【００３４】
そして、この光電変換部２１に隣接するように、基板１０１上に、転送ゲート２２が形成されている。この転送ゲート２２は、その表面に絶縁膜６０ａが被覆されている。たとえば、シリコン窒化膜が、この絶縁膜６０ａとして形成されている。そして、その絶縁膜６０ａを被覆するように、遮光膜６０ｂが設けられている。たとえば、アルミニウムを用いて、この遮光膜６０ｂが設けられている。
【００３５】
マイクロレンズ１１１は、図２に示すように、基板１０１の面の上方であって、カラーフィルタ３０１の上に設けられている。マイクロレンズ１１１は、いわゆるオンチップレンズであり、光軸ＫＪが、この光電変換部２１の受光面ＪＳの中心に対して垂直になるように配置されている。そして、マイクロレンズ１１１は、光軸ＫＪの方向において、カラーフィルタ３０１を介在して、光電変換部２１の受光面ＪＳに対面している。
【００３６】
このマイクロレンズ１１１は、光電変換部２１の受光面ＪＳからカラーフィルタ３０１へ向かう方向にて、中心が縁よりも厚く形成された凸型レンズであって、入射した光を受光面ＪＳへ集光する。このため、マイクロレンズ１１１によって集光された光は、カラーフィルタ３０１を介在して、光電変換部２１の受光面ＪＳにおいて受光される。
【００３７】
カラーフィルタ３０１は、図２に示すように、基板１０１の面の上方において、受光面ＪＳに対面して配置されている。たとえば、カラーフィルタ３０１は、シリコン窒化膜からなるパッシベーション膜Ｐｖ上に設けられている。カラーフィルタ３０１は、図２に示すように、被写体像による光を受けた後、この光が着色されて、その着色した光が、受光面ＪＳへ出射される。
【００３８】
このカラーフィルタ３０１は、着色剤を含む感光性有機膜について露光処理を実施後に現像処理を実施することによって形成される。また、図示を省略しているが、カラーフィルタ３０１は、緑フィルタと赤フィルタと青フィルタとの３原色のフィルタを含み、この３原色のフィルタが、たとえば、ベイヤー配列で並ぶように配置されている。
【００３９】
［製造方法］
以下より、上記の固体撮像装置１を製造する製造方法について説明する。
【００４０】
図３から図１６は、本発明にかかる実施形態において、固体撮像装置１の製造方法の各工程にて設けられた要部を示す断面図である。
【００４１】
まず、図３に示すように、レンズ材膜１１１ｚの形成が行われる。
【００４２】
ここでは、レンズ材膜１１１ｚの形成に先立って、光電変換部２１を、基板１０１に形成する。たとえば、ｎ＋ｐｎ構造の埋め込みフォトダイオードを、光電変換部２１として基板１０１の内部に形成する。また、転送ゲート２２などの各部を、基板１０１に形成する。
【００４３】
その後、光電変換部２１を被覆するように、光透過性の絶縁材料で層間絶縁膜Ｓｚを形成する。たとえば、酸化シリコン膜を成膜することによって、層間絶縁膜Ｓｚを基板１０１の面に形成する。
【００４４】
そして、この層間絶縁膜Ｓｚを被覆するように、層間絶縁膜Ｓｚの上面に、光透過性の絶縁材料でパッシベーション膜Ｐｖを形成する。たとえば、窒化シリコン膜を、パッシベーション膜Ｐｖとして成膜する。
【００４５】
そして、パッシベーション膜Ｐｖの上面に、カラーフィルタ３０１を形成する。具体的には、着色顔料と感光性樹脂とを含む塗布液を、スピンコート法などのコーティング方法によって塗布して塗膜を形成後、リソグラフィ技術によって、その塗膜をパターン加工することにより、このカラーフィルタ３０１を形成する。たとえば、緑フィルタと赤フィルタと青フィルタとの３原色の各フィルタを、ベイヤー配列で並ぶように、順次、設けることによって、このカラーフィルタ３０１を設ける。
【００４６】
そして、カラーフィルタ３０１の上面に、レンズ材膜１１１ｚを形成する。具体的には、シリコン窒化膜などの高屈折率な光学材料を、レンズ材膜１１１ｚとして、カラーフィルタ３０１の上面に設ける。たとえば、膜厚が０．５μｍ〜１．０μｍになるように、このレンズ材膜１１１ｚを成膜する。
【００４７】
つぎに、図４に示すように、フォトレジスト膜ＰＲの成膜が行われる。
【００４８】
ここでは、レンズ材膜１１１ｚの上面に、フォトレジスト膜ＰＲを成膜する。
【００４９】
たとえば、ポジ型の感光性樹脂を含む塗布液をレンズ材膜１１１ｚの上面に塗布後、乾燥することによって、フォトレジスト膜ＰＲを設ける。たとえば、膜厚が０．５μｍ〜１．０μｍになるように、このフォトレジスト膜ＰＲを形成する。
【００５０】
つぎに、図５に示すように、レジストパターンＰＲｐの形成が行われる。
【００５１】
ここでは、フォトレジスト膜ＰＲをフォトリソグラフィによってパターン加工することにより、レンズ材膜１１１ｚの上面に、レジストパターンＰＲｐを形成する。たとえば、フォトマスク（図示無し）のマスクパターン像をフォトレジスト膜ＰＲに転写する露光処理を実施後に、その露光処理が実施されたフォトレジスト膜ＰＲについて現像処理を実施することで、このレジストパターンＰＲｐが形成される。
【００５２】
具体的には、図５に示すように、フォトレジスト膜ＰＲにおいて、図２に示したマイクロレンズ１１１を形成する領域の中心部分を残し、その中心部分の周囲を除去することで、このレジストパターンＰＲｐを形成する。これにより、レンズ材膜１１１ｚの上面において、凸状に突き出たレジストパターンＰＲｐが、光電変換部２１の受光面ＪＳに対面するように形成される。
【００５３】
つぎに、図６に示すように、有機膜ＪＭ１の成膜が行われる。
【００５４】
ここでは、上記にて形成されたレジストパターンＰＲｐと、レンズ材膜１１１ｚとの表面に、有機材料を堆積するデポジション処理の実施によって、この有機膜ＪＭ１を成膜する。たとえば、高周波（２７ＭＨｚ）な並行平板プラズマエッチング装置を用いて、このデポジション処理を実施する。
【００５５】
具体的には、たとえば、ＣＨ３Ｆ，Ｃ５Ｆ８，Ａｒガスを、流量が、順次、３０ｓｃｃｍ，５ｓｃｃｍ，５００ｓｃｃｍであって、圧力が１００ｍＴｏｒｒ，電力が３００Ｗの条件下で、５秒間、デポジション処理を実施する。これにより、フッ素化炭化水素系膜が有機材料として堆積されて、この有機膜ＪＭ１が、０．０２μｍの膜厚で成膜される。
なお、有機膜ＪＭ１は、後述するドライエッチング処理の実施条件において、レジストパターンＰＲｐと同様なエッチングレートになる有機材料を用いて形成されることが好ましい。たとえば、ＣｘＨｙ、Ａｒガスにより、堆積する炭化水素系のポリマー膜の有機材料等でもよい。
【００５６】
つぎに、図７に示すように、レジストパターンＰＲｐおよび有機膜ＪＭ１についてエッチング処理が行われる。
【００５７】
ここでは、上記のデポジション処理において使用した並行平板プラズマエッチング装置を用いて、エッチング処理を実施することによって、レジストパターンＰＲｐと有機膜ＪＭと加工する。つまり、上記の工程のデポジション処理と、本工程のエッチング処理とを、同一の装置において、連続的に実施する。
【００５８】
具体的には、たとえば、ＣＦ４，Ａｒガスを、流量が、順次、５０ｓｃｃｍ，５００ｓｃｃｍであって、圧力が１００ｍＴｏｒｒ，電力が７００Ｗの条件下で、５秒間、ドライエッチング処理を実施する。これにより、図７に示すように、レジストパターンＰＲｐおよび有機膜ＪＭの全体の表面が、球面状になるように加工される。
【００５９】
つぎに、図８に示すように、有機膜ＪＭ２の成膜が行われる。
【００６０】
ここでは、上記にて加工されたレジストパターンＰＲｐおよび有機膜ＪＭ１と、レンズ材膜１１１ｚとの表面に、有機材料を堆積するデポジション処理の実施によって、この有機膜ＪＭ２を成膜する。具体的には、上述したデポジション処理と同一条件で、このデポジション処理を実施する。
【００６１】
つぎに、図９に示すように、再度、レジストパターンＰＲｐおよび有機膜ＪＭ１，ＪＭ２についてエッチング処理が行うことで、マスク層Ｍが形成される。
【００６２】
ここでは、上述したドライエッチング処理と同一条件で、このエッチング処理を実施する。
【００６３】
そして、上記のように、デポジション処理とエッチング処理との組合せを、複数回、繰り返して、レジストパターンＰＲｐおよび有機膜ＪＭ１，ＪＭ２を加工する。これにより、図９に示すように、レジストパターンＰＲｐおよび有機膜ＪＭ１，ＪＭ２の全体の表面が球面状に加工されて、マスク層Ｍが形成される。
【００６４】
このマスク層Ｍは、図９に示すように、図２に示したマイクロレンズ１１１の形状に対応するように、レンズ材膜１１１ｚの上面に形成される。
【００６５】
上記のマスク層Ｍを形成する際には、上述した条件の下で、デポジション処理およびエッチング処理を実施する場合に限られない。デポジション処理およびエッチング処理の実施においては、マイクロレンズ１１１の形状に対応するように、各条件を、適宜、変更可能である。
【００６６】
図１０と図１１は、マスク層Ｍを形成する際に実施するデポジション処理およびエッチング処理の条件を変更した場合に、各工程にて設けられる要部を示す断面図である。ここで、図１０は、レンズ曲率が大きいマイクロレンズ１１１を形成する場合を示しており、図１１は、レンズ曲率が小さいマイクロレンズ１１１を形成する場合を示している。なお、図１０と図１１とにおいては、レンズ材膜１１１ｚから上方の部分を示しており、レンズ材膜１１１ｚよりも下方の部分については、図示を省略している。
【００６７】
レンズ曲率が大きいマイクロレンズ１１１を形成する場合においては、図１０（ａ）に示すように、薄い膜厚で有機膜ＪＭ１を設ける。ここでは、図６にて示した場合よりも短い実施時間でデポジション処理を実施することで、この有機膜ＪＭ１を成膜する。たとえば、上記のデポジション処理を、１秒以上、５秒未満の時間、実施する。
【００６８】
そして、図１０（ｂ）に示すように、図７に示した場合と同様な条件でエッチング処理を実施することで、レジストパターンＰＲｐおよび有機膜ＪＭ１の加工を行う。
【００６９】
その後、図１０（ｃ）に示すように、薄い膜厚で有機膜ＪＭ２を設ける。たとえば、図８にて示した場合よりも短い実施時間であって、図１０（ａ）と同じ実施時間で、デポジション処理を実施することによって、この有機膜ＪＭ２を成膜する。
【００７０】
そして、図１０（ｄ）に示すように、図９に示した場合と同様な条件でエッチング処理を実施することで、レジストパターンＰＲｐおよび有機膜ＪＭ１，ＪＭ２の加工を行う。このようにすることによって、レンズ曲率が大きいマイクロレンズ１１１の形状に対応するように、マスク層Ｍが形成される。
【００７１】
一方で、レンズ曲率が小さいマイクロレンズ１１１を形成する場合においては、図１１（ａ）に示すように、厚い膜厚で有機膜ＪＭ１を設ける。ここでは、図６にて示した場合よりも長い実施時間でデポジション処理を実施することで、この有機膜ＪＭ１を成膜する。たとえば、上記のデポジション処理を、５秒を超えた時間であって１５秒以下の時間、実施する。
【００７２】
そして、図１１（ｂ）に示すように、図７に示した場合と同様な条件でエッチング処理を実施することで、レジストパターンＰＲｐおよび有機膜ＪＭ１の加工を行う。
【００７３】
その後、図１１（ｃ）に示すように、厚い膜厚で有機膜ＪＭ２を設ける。たとえば、図８にて示した場合よりも短い実施時間であって、図１１（ａ）と同じ実施時間で、デポジション処理を実施することによって、この有機膜ＪＭ２を成膜する。
【００７４】
そして、図１１（ｄ）に示すように、図９に示した場合と同様な条件でエッチング処理を実施することで、レジストパターンＰＲｐおよび有機膜ＪＭ１，ＪＭ２の加工を行う。このようにすることによって、レンズ曲率が小さいマイクロレンズ１１１の形状に対応するように、マスク層Ｍが形成される。
【００７５】
つぎに、図１２に示すように、有機膜ＪＭ３の成膜が行われる。
【００７６】
ここでは、上記にて形成されたマスク層Ｍの表面に、有機材料を堆積するデポジション処理の実施によって、この有機膜ＪＭ３を成膜する。
【００７７】
たとえば、マスク層Ｍの形成において使用した並行平板プラズマエッチング装置を用いて、同一のチャンバー内において、マスク層Ｍの形成にて実施したデポジション処理と同一条件で、このデポジション処理を実施する。
【００７８】
つぎに、図１３に示すように、有機膜ＪＭ３とマスク層Ｍとレンズ材膜１１１ｚとについてエッチング処理が行われる。
【００７９】
ここでは、上記にてマスク層Ｍを形成する際に実施したドライエッチング処理の条件において、その実施時間が長くなるように、このエッチング処理を実施する。
【００８０】
たとえば、上記のドライエッチング処理を、５秒を超えた時間であって１５秒以下の時間、実施する。これにより、図１３に示すように、有機膜ＪＭ３の全部が除去されると共に、マスク層Ｍおよびレンズ材膜１１１ｚの一部が除去される。
【００８１】
つぎに、図１４に示すように、有機膜ＪＭ４の成膜が行われる。
【００８２】
ここでは、上記にてエッチング処理されたマスク層Ｍの表面に、有機材料を堆積するデポジション処理の実施によって、この有機膜ＪＭ４を成膜する。
【００８３】
たとえば、マスク層Ｍの形成において実施したデポジション処理と同一条件で、このデポジション処理を実施する。
【００８４】
つぎに、図１５に示すように、有機膜ＪＭ４とマスク層Ｍとレンズ材膜１１１ｚとについてエッチング処理が行われる。
【００８５】
ここでは、上記と同じ条件の下で、ドライエッチング処理を実施する。これにより、図１５に示すように、有機膜ＪＭ４の全部が除去されると共に、マスク層Ｍおよびレンズ材膜１１１ｚの一部が除去される。
【００８６】
そして、図１２から図１５に示した場合と同様に、デポジション処理とエッチング処理との組合せを、複数回、繰り返す。
【００８７】
これにより、マスク層Ｍおよびレンズ材膜１１１ｚが除去されて、レンズ材膜１１１ｚが、図２に示すように、マイクロレンズ１１１にパターン加工される。つまり、マスク層Ｍのパターンがレンズ材膜１１１ｚに転写されて、レンズ材膜１１１ｚがマイクロレンズ１１１に加工される。
【００８８】
ここでは、デポジション処理とエッチング処理とのそれぞれを実施する時間の割合を変更することによって、マイクロレンズ１１１の寸法を調整することができる。
【００８９】
上記のようにレンズ材膜１１１ｚをマイクロレンズ１１１へ加工する際には、上述した条件の下で、デポジション処理およびエッチング処理を実施する場合に限られない。デポジション処理およびエッチング処理の実施においては、マイクロレンズ１１１の形状に対応するように、各条件を、適宜、変更可能である。
【００９０】
図１６は、マイクロレンズ１１１を形成する際に、デポジション処理およびエッチング処理の条件を変更した場合に、各工程にて設けられる要部を示す断面図である。なお、図１６においては、レンズ材膜１１１ｚから上方の部分を示しており、レンズ材膜１１１ｚよりも下方の部分については、図示を省略している。
【００９１】
図１６（ａ）に示すように、図１２に示した場合と同様に、有機膜ＪＭ３の成膜を実施後、図１６（ｂ）に示すように、有機膜ＪＭ３とマスク層Ｍとレンズ材膜１１１ｚとについてエッチング処理が行われる。
【００９２】
ここでは、上記にてマスク層Ｍを形成する際に実施したドライエッチング処理の条件に対して、低い圧力であって、低い電力の下で、このエッチング処理を実施する。
【００９３】
これにより、図１６（ｂ）に示すように、有機膜ＪＭ３の全部が除去されると共に、マスク層Ｍおよびレンズ材膜１１１ｚの一部が除去される。
【００９４】
この場合には、図１３に示した場合と比較して、レンズ材膜１１１ｚの表面に対して、側面が、より垂直に近い角度になるように、レンズ材膜１１１ｚがエッチングされる。つまり、異方性が高いエッチングが実施される。
【００９５】
つぎに、図１６（ｃ）に示すように、図１４に示した場合と同様に、有機膜ＪＭ４の成膜を実施後、図１６（ｄ）に示すように、その有機膜ＪＭ４とマスク層Ｍとレンズ材膜１１１ｚとについてエッチング処理が行われる。
【００９６】
ここでは、上記の場合と同様に、異方性のエッチング処理が実施される。これにより、図１６（ｃ）に示すように、有機膜ＪＭ４の全部が除去されると共に、マスク層Ｍおよびレンズ材膜１１１ｚの一部が除去される。
【００９７】
そして、図１６（ａ）から（ｄ）に示した場合と同様に、デポジション処理とエッチング処理との組合せを、複数回、繰り返す。
【００９８】
これにより、マスク層Ｍおよびレンズ材膜１１１ｚが除去されて、レンズ材膜１１１ｚが、図１６（ｅ）に示すように、大きなレンズ曲率なマイクロレンズ１１１にパターン加工される。
【００９９】
以上のように、本実施形態において、マスク層Ｍを形成する際には、まず、レンズ材膜１１１ｚの上に成膜したフォトレジスト膜ＰＲを、フォトリソグラフィによってパターン加工して、レンズ材膜１１１ｚの上にレジストパターンＰＲｐを形成する。そして、そのレジストパターンＰＲｐとレンズ材膜１１１ｚとの表面に有機材料を堆積して有機膜（ＪＭ１，ＪＭ２など）を成膜するデポジション処理の実施をする。その後、その有機膜（ＪＭ１，ＪＭ２など），レジストパターンＰＲｐをエッチングするエッチング処理を実施して、マスク層Ｍを形成する。ここでは、このデポジション処理とエッチング処理との組合せを、複数回、繰り返して実施することによって、マスク層Ｍを形成する。そして、本実施形態において、レンズ材膜１１１ｚをマイクロレンズ１１１にパターン加工する際には、レンズ材膜１１１ｚとマスク層Ｍとの表面に有機材料を堆積し有機膜（ＪＭ３，ＪＭ４など）を成膜するデポジション処理を実施する。そして、マスク層およびレンズ材膜の他に、この有機膜（ＪＭ３，ＪＭ４など）についてもエッチングすることによって、レンズ材膜１１１ｚをマイクロレンズ１１１にパターン加工する。
【０１００】
このように、本実施形態では、レジストパターンＰＲｐをレンズ形状に変形するリフロー処理を実施しないため、フォトレジスト膜ＰＲの熱溶融特性を考慮する必要がない。よって、本実施形態は、感光性樹脂を選択する範囲が広くなり、解像性能を優先して選択可能であるので、微細化およびパターン制御性を向上可能であることから、高精度に、マイクロレンズ１１１を形成することができる。
【０１０１】
したがって、本実施形態は、固体撮像装置１において集光効率を向上可能であり、スミア等が発生することを抑制可能であるので、撮像画像の画像品質を向上することができる。
【０１０２】
また、本実施形態は、マスク層Ｍの形成とレンズ材膜１１１ｚの加工とを、同一の並行平板プラズマエッチング装置を用いて、同一のチャンバー内において、連続的に実施する、
【０１０３】
このため、本実施形態においては、マスク層Ｍの形成と、レンズ材膜１１１ｚの加工とを、異なる製造装置で実施しないので、その装置間の搬送が不要であって、搬送に伴うダストの付着などの不具合が発生することを防止することができる。よって、本実施形態は、製造効率を向上可能であって、製造歩留まりの向上を実現可能である。
【０１０４】
本発明の実施に際しては、上記した実施形態に限定されるものではなく、種々の変形例を採用することができる。
【０１０５】
上記の実施形態においては、ＣＣＤイメージセンサに適用する場合について説明したが、これに限定されない。たとえば、ＣＭＯＳイメージセンサについて、適用可能である。
【０１０６】
また、上記の実施形態においてマスク層Ｍを形成する際には、デポジション処理とエッチング処理との組合せを、複数回、繰り返して実施する場合について、説明したが、これに限定されない。たとえば、デポジション処理とエッチング処理との組合せを、一回のみ行う場合についても、適用可能である。さらに、デポジション処理とエッチング処理との繰返し回数については、適宜、設定可能であり、たとえば、５〜１０回、各処理を繰り返して実施する。
【０１０７】
また、上記の実施形態においてレンズ材膜の加工をする際には、そのレンズ材膜とマスク層との表面に有機材料を堆積して、有機膜を成膜するデポジション処理を実施する場合について説明したが、これに限定されない。デポジション処理の実施無しに、エッチング処理のみを実施して、所望なレンズ形状に、マイクロレンズを形成してもよい。また、レンズ材膜の加工においては、デポジション処理とエッチング処理との組合せを、複数回、繰り返して実施する場合について、説明したが、これに限定されない。たとえば、デポジション処理とエッチング処理との組合せを、一回のみ行う場合についても、適用可能である。さらに、デポジション処理とエッチング処理との繰返し回数については、適宜、設定可能であり、たとえば、５〜１０回、各処理を繰り返して実施する。
【０１０８】
また、上記の実施形態においては、マスク層の形成と、レンズ材膜の加工とを、同一の装置を用いて、同一チャンバー内において連続的に実施する場合について説明したが、これに限定されない。マスク層の形成と、レンズ材膜の加工とを、異なる装置を用いて実施しても良い。
【０１０９】
また、上記の実施形態においては、固体撮像装置においてマイクロレンズを設ける場合について説明したが、これに限定されない。固体撮像装置以外の物に、上記のマイクロレンズの製造方法にて、マイクロレンズを設けてもよい。
【０１１０】
なお、上記の実施形態において、固体撮像装置１は、本発明の固体撮像装置に相当する。また、本実施形態において、光電変換部２１は、本発明の光電変換部に相当する。また、本実施形態において、基板１０１は、本発明の基板に相当する。また、本実施形態において、マイクロレンズ１１１は、本発明のマイクロレンズに相当する。また、本実施形態において、レンズ材膜１１１ｚは、本発明のレンズ材膜に相当する。また、本実施形態において、マスク層Ｍは、本発明のマスク層に相当する。また、本実施形態において、フォトレジスト膜ＰＲは、本発明のフォトレジスト膜に相当する。また、本実施形態において、レジストパターンＰＲｐは、本発明のレジストパターンに相当する。また、本実施形態において、有機膜ＪＭ１，ＪＭ２，ＪＭ３，ＪＭ４は、本発明の有機膜に相当する。
【図面の簡単な説明】
【０１１１】
【図１】図１は、本発明にかかる実施形態において、固体撮像装置１の全体構成の概略を示す平面図である。
【図２】図２は、本発明にかかる実施形態において、固体撮像装置１の要部を示す断面図である。
【図３】図３は、本発明にかかる実施形態において、固体撮像装置１の製造方法の各工程にて設けられた要部を示す断面図である。
【図４】図４は、本発明にかかる実施形態において、固体撮像装置１の製造方法の各工程にて設けられた要部を示す断面図である。
【図５】図５は、本発明にかかる実施形態において、固体撮像装置１の製造方法の各工程にて設けられた要部を示す断面図である。
【図６】図６は、本発明にかかる実施形態において、固体撮像装置１の製造方法の各工程にて設けられた要部を示す断面図である。
【図７】図７は、本発明にかかる実施形態において、固体撮像装置１の製造方法の各工程にて設けられた要部を示す断面図である。
【図８】図８は、本発明にかかる実施形態において、固体撮像装置１の製造方法の各工程にて設けられた要部を示す断面図である。
【図９】図９は、本発明にかかる実施形態において、固体撮像装置１の製造方法の各工程にて設けられた要部を示す断面図である。
【図１０】図１０は、本発明にかかる実施形態において、固体撮像装置１の製造方法の各工程にて設けられた要部を示す断面図である。
【図１１】図１１は、本発明にかかる実施形態において、固体撮像装置１の製造方法の各工程にて設けられた要部を示す断面図である。
【図１２】図１２は、本発明にかかる実施形態において、固体撮像装置１の製造方法の各工程にて設けられた要部を示す断面図である。
【図１３】図１３は、本発明にかかる実施形態において、固体撮像装置１の製造方法の各工程にて設けられた要部を示す断面図である。
【図１４】図１４は、本発明にかかる実施形態において、固体撮像装置１の製造方法の各工程にて設けられた要部を示す断面図である。
【図１５】図１５は、本発明にかかる実施形態において、固体撮像装置１の製造方法の各工程にて設けられた要部を示す断面図である。
【図１６】図１６は、本発明にかかる実施形態において、固体撮像装置１の製造方法の各工程にて設けられた要部を示す断面図である。
【符号の説明】
【０１１２】
１…固体撮像装置、ＪＭ１，ＪＭ２，ＪＭ３，ＪＭ４…有機膜、２１…光電変換部、１０１…基板、１１１…マイクロレンズ、１１１ｚ…レンズ材膜、３０１…カラーフィルタ、Ｍ…マスク層、ＰＲ…フォトレジスト膜、ＰＲｐ…レジストパターン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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