(57)【要約】【課題】マイクロレンズ形状のばらつきを低減するための有利な製造方法を提供する。【解決手段】電子装置の製造方法は、材料層を形成する工程と、前記材料層の上にアンチハレーション層を形成する工程と、前記アンチハレーション層の上にレジスト層を形成する工程と、露光工程および現像工程によって前記レジスト層をパターニングすることによって複数の島状パターンを含むレジストパターンを形成する工程と、前記レジストパターンを熱処理して各島状パターンをなだらかな凸形状に変化させることによって複数のなだらかな凸形状部を有するマスク層を形成する工程と、前記マスク層および前記アンチハレーション層が除去され且つ前記材料層が複数のマイクロレンズを含むマイクロレンズアレイに変化するように、前記マスク層、前記アンチハレーション層および前記材料層をプラズマ処理する工程とを含み、前記アンチハレーション層は、前記露光工程におけるハレーションの発生を抑制する。【選択図】図１
2011243748.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
材料層を形成する工程と、
前記材料層の上にアンチハレーション層を形成する工程と、
前記アンチハレーション層の上にレジスト層を形成する工程と、
露光工程および現像工程によって前記レジスト層をパターニングすることによって複数の島状パターンを含むレジストパターンを形成する工程と、
前記レジストパターンを熱処理して各島状パターンをなだらかな凸形状に変化させることによって複数のなだらかな凸形状部を有するマスク層を形成する工程と、
前記マスク層および前記アンチハレーション層が除去され且つ前記材料層が複数のマイクロレンズを含むマイクロレンズアレイに変化するように、前記マスク層、前記アンチハレーション層および前記材料層をプラズマ処理する工程とを含み、
前記アンチハレーション層は、前記露光工程におけるハレーションの発生を抑制する、
ことを特徴とする電子装置の製造方法。
【請求項２】
前記プラズマ処理では、ＣＦ４およびＣ４Ｆ８を含むプロセスガスが使用される、
ことを特徴とする請求項１に記載の電子装置の製造方法。
【請求項３】
前記プラズマ処理は、マグネトロンＲＩＥ装置が使用される、
ことを特徴とする請求項２に記載の電子装置の製造方法。
【請求項４】
前記プラズマ処理は、前記プロセスガスの流量を１００〜２００ｓｃｃｍの範囲内、前記マグネトロンＲＩＥ装置の高周波電力を３〜５Ｗ／ｃｍ２の範囲内、前記マグネトロンＲＩＥ装置のチャンバー内の圧力を２０〜５０ｍｍＴｏｒｒの範囲内として実施される、
ことを特徴とする請求項３に記載の電子装置の製造方法。
【請求項５】
前記アンチハレーション層は、前記露光工程で用いる露光光の透過率が６０％以下である、
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電子装置の製造方法。
【請求項６】
前記プラズマ処理は、前記凸形状部の底面積よりも前記マイクロレンズの底面積が大きくなる条件で実施される、
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の電子装置の製造方法。
【請求項７】
前記電子装置は、光電変換部を含む固体撮像装置を含む、
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の電子装置の製造方法。
【請求項８】
材料層を形成する工程と、
前記材料層の上にアンチハレーション層を形成する工程と、
前記アンチハレーション層の上にレジスト層を形成する工程と、
露光工程および現像工程によって前記レジスト層をパターニングすることによって複数の島状パターンを含むレジストパターンを形成する工程と、
前記レジストパターンを熱処理して各島状パターンをなだらかな凸形状に変化させることによって複数のなだらかな凸形状部を有するマスク層を形成する工程と、
前記マスク層および前記アンチハレーション層が除去され且つ前記材料層が複数のマイクロレンズを含むマイクロレンズアレイに変化するように、前記マスク層、前記アンチハレーション層および前記材料層をプラズマ処理する工程とを含み、
前記アンチハレーション層は、前記露光工程における露光光の分光透過率が前記材料層よりも低い、
ことを特徴とする電子装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子装置の製造方法に係り、特にマイクロレンズを有する電子装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
固体撮像装置および液晶表示装置などの電子装置には、集光用のマイクロレンズが設けられうる。マイクロレンズ形成する方法として、特許文献１には、マイクロレンズアレイの立体形状を有するマスク層を材料層の上に形成し、該マスク層および該材料層をエッチングすることによって該材料層に該マイクロレンズアレイを形成する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−１４８７０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載された方法でマイクロレンズを形成する場合において、マイクロレンズの形状はマスク層の立体形状によって定まるので、該立体形状がばらつくと、それに応じてマイクロレンズの形状のばらつく。マスク層の立体形状のばらつきは、マスク層を形成するための露光工程において、マスク層を形成するためのレジスト層に入射した光がレジスト層の下の層（例えば、カラーフィルター層、配線層、下地基板等）で反射してハレーションを起こすことによって生じうる。マイクロレンズ形状のばらつきは、固体撮像装置の電気光学的な特性（例えば、色むら、感度、Ｆナンバー比例性等）に影響を及ぼすため、好ましくない。特に、三板式の固体撮像装置では、フォトリソグラフィ法によってマスク層を形成する際に該マスク層の立体形状のばらつきが起きやすい。これは、三板式の固体撮像装置はカラーフィルターを有しないので、露光工程でマスク層透過した光がカラーフィルターで吸収されないためである。したがって、三板式の固体撮像装置では、マイクロレンズ形状を安定化する技術が特に重要である。
【０００５】
また、固体撮像装置の画素の縮小に伴って、マイクロレンズ形状のばらつきが光学的な特性に及ぼす影響も大きなものとなっている。これは、固体撮像装置の小画素化に伴う受光部の面積縮小により、マイクロレンズ形状のばらつきがもたらす集光効率のばらつきが、光学的な特性に影響を及ぼしやすくなっているためである。したがって、固体撮像装置の小画素化においても、マイクロレンズ形状を安定化する技術が重要である。また、液晶表示装置においても、画素の縮小に伴って、マイクロレンズ形状のばらつきが光学的な特性に及ぼす影響が大きなものとなっている。
【０００６】
本発明は、上記の課題認識を契機としてなされたものであり、マイクロレンズ形状のばらつきを低減するための有利な製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の１つの側面は、電子装置の製造方法に係り、前記製造方法は、材料層を形成する工程と、前記材料層の上にアンチハレーション層を形成する工程と、前記アンチハレーション層の上にレジスト層を形成する工程と、露光工程および現像工程によって前記レジスト層をパターニングすることによって複数の島状パターンを含むレジストパターンを形成する工程と、前記レジストパターンを熱処理して各島状パターンをなだらかな凸形状に変化させることによって複数のなだらかな凸形状部を有するマスク層を形成する工程と、前記マスク層および前記アンチハレーション層が除去され且つ前記材料層が複数のマイクロレンズを含むマイクロレンズアレイに変化するように、前記マスク層、前記アンチハレーション層および前記材料層をプラズマ処理する工程とを含み、前記アンチハレーション層は、前記露光工程におけるハレーションの発生を抑制する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、マイクロレンズ形状のばらつきを低減するための有利な製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１実施形態におけるマイクロレンズまたは固体撮像装置の製造方法を説明する断面図である。
【図２】本発明の第２実施形態におけるマイクロレンズまたは固体撮像装置の製造方法を説明する断面図である。
【図３】マスク層の凸形状部の面積とマクロレンズとの面積との関係を例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の第１実施形態は、単板式の固体撮像装置に関する。図１（ａ）〜（ｅ）を参照しながら本発明の第１実施形態におけるマイクロレンズまたは固体撮像装置の製造方法を説明する。まず、図１（ａ）に示す工程では、積層構造１０の上に、マイクロレンズを構成する材料からなる材料層１０３を形成する。ここで、積層構造１０は、光電変換部（例えば、フォトダイオード）１０１が形成された半導体基板１００と、半導体基板１００の上に配置された配線構造１５と、配線構造１５の上に配置されたカラーフィルター層１０２とを含みうる。配線構造１５は、例えば、ＭＯＳトランジスタのゲートパターンを含むゲートパターン層と、導電パターンを含む配線層と、層間絶縁膜とを含みうる。材料層１０３は、例えば、アクリル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリイミド系樹脂によって構成されうる。
【００１１】
次に、図１（ｂ）に示す工程では、材料層１０３の上にアンチハレーション層１０４を形成する。アンチハレーション層１０４は、レジストパターン１０５（或いはマスク層１０５’）を形成するための露光工程におけるハレーションの発生を抑制するために形成される。例えば、アンチハレーション層１０４は、材料層１０３よりも露光工程で用いる露光光を吸収する材料で形成されうる。つまり、アンチハレーション層１０４の露光光に対する分光透過率が材料層１０３よりも低い。例えば、露光工程でｉ線（波長＝３６５ｎｍ）を用いる場合、３６５ｎｍにおける分光透過率が６０％以下のアクリル系樹脂でアンチハレーション層１０４を形成することによってハレーションの発生を効果的に抑制することができる。ハレーションの発生の抑制によって、レジストパターン１０５（或いはマスク層１０５’）の立体形状のばらつきを低減することができる。
【００１２】
次に、図１（ｃ）に示す工程では、アンチハレーション層１０４の上に、レジスト材料によって、形成すべきマイクロレンズアレイの各マイクロレンズに対応する島状パターンを含むレジストパターン１０５を形成する。より具体的には、この工程は、アンチハレーション層１０４の上にレジスト層を形成する工程と、該レジスト層をパターニングする工程とを含む。該レジスト層をパターニングする工程は、露光装置によって該レジスト層に潜像パターンを形成する露光工程と、該レジスト層を現像する現像工程とを含む。該レジスト層は、例えば、アクリル系、ポリスチレン系またはポリイミド系等の感光性樹脂で構成されうる。
【００１３】
次に、図１（ｄ）に工程では、レジストパターン１０５の島状パターンを熱処理（加熱）することによって各島状パターンを軟化させ、その表面張力によって各島状パターンをなだらかな凸形状部に変化させる。これによって、形成すべきマイクロレンズアレイのマイクロレンズに対応すると凸形状部を有するマスク層１０５’が形成される。
【００１４】
次に、図１（ｅ）に示す工程では、マスク層１０５’とアンチハレーション層１０４と材料層１０３とをプラズマ処理することにより、マスク層１０５’の各凸形状部分を材料層１０３に転写する。これによって、マスク層１０５’およびアンチハレーション層１０４は除去され、材料層１０３は複数のマイクロレンズがアレイ状に配置されたマイクロレンズアレイ１０３’に変化する。このプラズマ処理は、例えば、マスク層１０５’の凸形状部の面積よりもマイクロレンズアレイ１０３’のマイクロレンズの面積が大きくなるプロセス条件で実施されうる。これは、マイクロレンズ間の隙間を小さくし、集光率を向上させるために有効である。プラズマ処理の時間は、マスク層１０５’およびアンチハレーション層１０４がエッチングによって除去されるように決定される。
【００１５】
プラズマ処理は、例えば、ＣＦ４とＣ４Ｆ８との混合ガスをプロセスガスとして使用し、マグネトロンＲＩＥ装置によってなされうる。一例において、ＣＦ４とＣ４Ｆ８との混合ガスの総流量は１００〜２００ｓｃｃｍの範囲内、マグネトロンＲＩＥ装置の高周波電力は３〜５Ｗ／ｃｍ２の範囲内、マグネトロンＲＩＥ装置のチャンバー内の圧力は２０〜５０ｍｍＴｏｒｒの範囲内とされうる。このようなプロセス条件でプラズマ処理を実行すると、Ｆ等によるエッチングとともにフッ素含有物（ＣＦ系生成物）の堆積が進む。材料層１０３のエッチング速度は、各マイクロレンズの裾野付近よりも頂上付近の方が速いので、図２（ａ）および図２（ｂ）に例示するように、マスク層１０５’の凸形状部の底面積よりもマイクロレンズアレイ１０３’のマイクロレンズの底面積が大きくなりうる。ここで図２（ａ）はマスク層１０５’が形成された状態での上部から見た平面レイアウト図であり、図２（ｂ）はマイクロレンズアレイ１０３’が形成された状態での上部から見た平面レイアウト図である。
【００１６】
上記プロセス条件でプラズマ処理を実行すると、最終的には、エッチングよりもマイクロレンズの全面へのフッ素系含有物の堆積が支配的となり、マイクロレンズの表面に３０〜１００ｎｍ程度の厚さのフッ素含有物層が形成される。材料層１０３の屈折率が該フッ素含有物の屈折率よりも高い場合には、該フッ素含有物層が反射防止膜の役割を果たすため、マイクロレンズアレイ１０３’のマイクロレンズの表面における入射光の界面反射を低減することができる。したがって、形状のばらつきが少ないマイクロレンズを形成することができるだけではなく、固体撮像装置の受光部への集光効率を向上させることができる。
【００１７】
本発明の第２実施形態は、三板式の固体撮像装置に関する。図３を参照しながら第２実施形態の固体撮像装置の製造方法を説明する。図３に示す工程では、積層構造１０’の上に、マイクロレンズを構成する材料からなる材料層１０３を形成する。ここで、積層構造１０’は、光電変換部（例えば、フォトダイオード）１０１が形成された半導体基板１００と、半導体基板１００の上に配置された配線構造１５とを含みうるが、カラーフィルター層を含まない。配線構造１５は、例えば、ＭＯＳトランジスタのゲートパターンを含むゲートパターン層と、導電パターンを含む配線層と、層間絶縁膜とを含みうる。材料層１０３は、例えば、アクリル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリイミド系樹脂によって構成されうる。図３に示す工程の後は、図１（ｂ）〜１（ｅ）に示す工程が実施される。ただし、第２実施形態では、カラーフィルター層が設けられていない。
【００１８】
第１および第２実施形態において、図１（ｅ）に示すプラズマ処理における上記のプロセス条件は、一例に過ぎず、他の種々の条件を採用することができる。この場合において、マスク層１０５’の凸形状部よりもマイクロレンズアレイ１０３’のマイクロレンズの面積が大きくなるプロセス条件が採用されることが望ましいが、本発明は、それに限定されない。
【００１９】
［応用例］
第１および第２実施形態は、ＣＣＤやＣＭＯＳセンサなどの固体撮像装置に関するものであるが、本発明は、固体撮像装置に限らず、マイクロレンズを有する液晶表示装置などの表示装置にも適用することができる。該表示装置は、例えば、光源と、複数の画素を有するパネルと、該光源から放射された光を複数の画素にそれぞれ集光させる複数のマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイとを備えうる。即ち、本発明は、マイクロレンズを有するあらゆる電子装置に適用されうる。
【図１】
2011243748.tif 000003
【図２】
2011243748.tif 000004
【図３】
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