(57)【要約】      （修正有）【課題】固体撮像装置の製造時における不良の発生を低減するために有利な技術を提供する。【解決手段】光電変換部を有する基板の上に配置された絶縁層における光電変換部の上の部分に開口が形成された部材を準備する準備工程と、チャンバーの中をクリーニングする第１クリーニング工程と、第１クリーニング工程でクリーニングされた状態のチャンバーの中に部材を配置し、開口の一部分に絶縁体６０３が充填されるように部材を処理する第１処理工程と、第１処理工程の後に、部材を前記チャンバーから取り出して、チャンバーの中をクリーニングする第２クリーニング工程と、第２クリーニング工程でクリーニングされた状態の前記チャンバーの中に第１処理工程を経た部材を配置し、部材の開口に絶縁体６０５が充填されるように部材を更に処理する第２処理工程とを含む。【選択図】図８
2015185681.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電変換部を有する基板の上に配置された絶縁層における前記光電変換部の上の部分に開口が形成された部材を準備する準備工程と、
チャンバーの中をクリーニングする第１クリーニング工程と、
前記第１クリーニング工程でクリーニングされた状態の前記チャンバーの中に前記部材を配置し、前記開口の一部分に絶縁体が充填されるように前記部材を処理する第１処理工程と、
前記第１処理工程の後に、前記部材を前記チャンバーから取り出して、前記チャンバーの中をクリーニングする第２クリーニング工程と、
前記第２クリーニング工程でクリーニングされた状態の前記チャンバーの中に前記第１処理工程を経た前記部材を配置し、前記部材の前記開口に絶縁体が充填されるように前記部材を更に処理する第２処理工程と、
を含むことを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
【請求項２】
前記チャンバーから取り出された前記部材に付着している異物を除去する異物除去工程を更に含み、前記異物除去工程の後に前記第２処理工程が実施される、
ことを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項３】
前記異物除去工程は、（ａ）ブラシスクラバ法、（ｂ）気体と液体とを混合して生成した液滴を異物に吹き付ける方法、（ｃ）超音波洗浄法、（ｄ）気体を吹き付ける方法、および、（ｅ）洗浄液によって洗浄する方法、の少なくとも１つの方法でなされる、
ことを特徴とする請求項２に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項４】
前記チャンバーは、プラズマを発生するための電極を有するプラズマＣＶＤ装置のチャンバーであり、前記第１クリーニング工程および前記第２クリーニング工程は、前記チャンバーの中にクリーニングガスを供給しながら前記電極に高周波を供給することによってなされる、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項５】
前記第１クリーニング工程および前記第２クリーニング工程は、前記チャンバーの外部に設けられたプラズマ生成装置においてクリーニングガスをプラズマ化し、前記チャンバーに導入することによってなされることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項６】
前記第１処理工程で前記開口に充填される絶縁体の材料と、前記第２処理工程で前記開口に充填される絶縁体の材料とが同一である、
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項７】
前記第１処理工程における成膜条件と前記第２処理工程における成膜条件とが同一である、
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項８】
前記絶縁層の中に複数の配線層が配置されている、
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項９】
光電変換部を有する基板の上に配置された絶縁層における前記光電変換部の上の部分に開口が形成された第１部材を準備する準備工程と、
第１チャンバーの中をクリーニングする第１クリーニング工程と、
前記第１クリーニング工程でクリーニングされた状態の前記第１チャンバーの中に前記第１部材を配置し、前記開口の一部分に絶縁体が充填されるように前記第１部材を処理する第１処理工程と、
第２チャンバーの中をクリーニングする第２クリーニング工程と、
前記第２クリーニング工程でクリーニングされた状態の前記第２チャンバーの中に前記第１処理工程を経た前記第１部材を配置し、前記第１部材の前記開口に絶縁体が充填されるように前記第１部材を更に処理する第２処理工程と、
を含むことを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
【請求項１０】
光電変換部を有する基板の上に配置された絶縁層における前記光電変換部の上の部分に開口が形成された第２部材を準備する準備工程と、
前記第１処理工程の後に、前記第１部材が取り出された前記第１チャンバーの中をクリーニングする第３クリーニング工程と、
前記第３クリーニングでクリーニングされた状態の前記第１チャンバーの中に前記第２部材を配置し、前記第２部材の前記開口の一部分に絶縁体が充填されるように前記第２部材を処理する第３処理工程と、
前記第２処理工程の後に、前記第１部材を前記第２チャンバーから取り出して、前記第２チャンバーの中をクリーニングする第４クリーニング工程と、
前記第４クリーニング工程でクリーニングされた状態の前記第２チャンバーの中に前記第３処理工程を経た前記第２部材を配置し、前記第２部材の前記開口に絶縁体が充填されるように前記第２部材を更に処理する第４処理工程と、
を更に含むことを特徴とする請求項８に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１１】
前記第１チャンバーから取り出された前記第１部材に付着している異物を除去する異物除去工程を更に含み、前記異物除去工程の後に前記第２処理工程が実施される、
ことを特徴とする請求項９又は１０に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１２】
前記異物除去工程は、（ａ）ブラシスクラバ法、（ｂ）気体と液体とを混合して生成した液滴を異物に吹き付ける方法、（ｃ）超音波洗浄法、（ｄ）気体を吹き付ける方法、および、（ｅ）洗浄液によって洗浄する方法、の少なくとも１つの方法でなされる、
ことを特徴とする請求項１１に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１３】
前記第１チャンバーおよび前記第２チャンバーは、プラズマを発生するための電極を有するプラズマＣＶＤ装置のチャンバーであり、前記第１クリーニング工程および前記第２クリーニング工程は、前記第１チャンバーおよび前記第２チャンバーの中にクリーニングガスを供給しながら前記電極に高周波を供給することによってなされる、
ことを特徴とする請求項９乃至１２のいずれか１項に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１４】
前記第１クリーニング工程および前記第２クリーニング工程は、前記チャンバーの外部に設けられたプラズマ生成装置においてクリーニングガスをプラズマ化し、前記チャンバーに導入することによってなされることを特徴とする請求項９乃至１３のいずれか１項に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１５】
前記第１処理工程で前記開口に充填される絶縁体の材料と、前記第２処理工程で前記開口に充填される絶縁体の材料とが同一である、
ことを特徴とする請求項９乃至１４のいずれか１項に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１６】
前記第１処理工程における成膜条件と前記第２処理工程における成膜条件とが同一である、
ことを特徴とする請求項９乃至１５のいずれか１項に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１７】
前記絶縁層の中に複数の配線層が配置されている、
ことを特徴とする請求項９乃至１６のいずれか１項に記載の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、固体撮像装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光電変換部に入射する光を増やすため、導波路を有する固体撮像装置が提案されている。特許文献１には、絶縁膜に形成された開口を、該絶縁膜の下側の膜との密着性が良好で屈折率の高い材料で埋め込むために有利な固体撮像装置の製造方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開2012-182431号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
開口の埋め込み性に優れたシリコン窒化膜を基板上に連続して成膜した場合、チャンバーの内壁にも相応の堆積物が形成され、チャンバーの内壁から堆積物の一部が脱離し基板上に落下する現象が起こりやすくなる。チャンバーの内壁から脱離した堆積物が導波路を形成するための開口の中に落ちた場合、開口の中に空洞が形成されうる。空洞が形成された導波路では意図しない反射や屈折が起こりうるので、該導波路を有する画素は不良画素となりうる。
【０００５】
チャンバーの内壁から脱離した堆積物が開口以外の位置に落ちた場合、導波路の形成後に不要なシリコン窒化膜をエッチングやＣＭＰ（化学機械研磨）で除去する際に、該堆積物が落ちた位置またはその周辺で過剰な除去が起こりうる。その結果、要求される膜厚を確保することができなかったり、下側の膜を露出させてしまったりしうる。
【０００６】
以上のように、チャンバーの内壁からの堆積物の脱離は、固体撮像装置の製造時における不良の発生をもたらしうる。本発明は、固体撮像装置の製造時における不良の発生を低減するために有利な技術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、固体撮像装置の製造方法に係り、該製造方法は、光電変換部を有する基板の上に配置された絶縁層における前記光電変換部の上の部分に開口が形成された部材を準備する準備工程と、チャンバーの中をクリーニングする第１クリーニング工程と、前記第１クリーニング工程でクリーニングされた状態の前記チャンバーの中に前記部材を配置し、前記開口の一部分に絶縁体が充填されるように前記部材を処理する第１処理工程と、前記第１処理工程の後に、前記部材を前記チャンバーから取り出して、前記チャンバーの中をクリーニングする第２クリーニング工程と、前記第２クリーニング工程でクリーニングされた状態の前記チャンバーの中に前記第１処理工程を経た前記部材を配置し、前記部材の前記開口に絶縁体が充填されるように前記部材を更に処理する第２処理工程とを含む。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、固体撮像装置の製造時における不良の発生を低減するために有利な技術が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】固体撮像装置の単位画素ブロックの等価回路図。
【図２】固体撮像装置の単位画素ブロックの上面図。
【図３】固体撮像装置を含む撮像システムのブロック図。
【図４】固体撮像装置の製造方法を説明するための断面模式図。
【図５】固体撮像装置の製造方法を説明するための断面模式図。
【図６】固体撮像装置の製造方法を説明するための断面模式図。
【図７】固体撮像装置の製造方法を説明するための断面模式図。
【図８】固体撮像装置の製造方法を説明するための断面模式図。
【図９】固体撮像装置の製造方法を説明するための断面模式図。
【図１０】高密度プラズマＣＶＤ装置が模式図。
【図１１】固体撮像装置の製造方法の第１の例を説明する図。
【図１２】固体撮像装置の製造方法の第２の例を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
まず、本発明の製造方法が適用されうる固体撮像装置について例示的に説明する。図１は、単位画素ブロックの等価回路図である。図２は、単位画素ブロックの上面図である。図３は、固体撮像装置を含む撮像システムのブロック図である。単位画素ブロック１００は、複数の光電変換部（例えば、フォトダイオード）１０１〜１０４と、複数の転送トランジスタ１０５〜１０８と、１つのリセットトランジスタ１１０と、１つの増幅トランジスタ１１２とを有する。単位画素ブロック１００はまた、フローティングディフュージョンノード（以下、ＦＤノード）１０９を有する。
【００１１】
複数の光電変換部１０１〜１０４は、それぞれ入射光をその光量に応じた電荷に光電変換する。複数の転送トランジスタ１０５〜１０８は、それぞれ複数の光電変換部１０１〜１０４のうち対応する光電変換部で発生した電荷をＦＤノード１０９に転送する。具体的には、転送トランジスタ１０５は光電変換部１０１の電荷をＦＤノード１０９に転送し、転送トランジスタ１０６は光電変換部１０２の電荷をＦＤノード１０９に転送する。また、転送トランジスタ１０７は光電変換部１０３の電荷をＦＤノード１０９に転送し、転送トランジスタ１０８は光電変換部１０４の電荷をＦＤノード１０９に転送する。ＦＤノード１０９は、複数の光電変換部１０１〜１０４によって共用される。増幅トランジスタ１１２は、そのゲートがＦＤノード１０９に電気的に接続され、ドレインには電圧供給線１１１から所定の電圧が供給され、ソースは出力信号線１１３に電気的に接続されている。増幅トランジスタ１１２は、ＦＤノード１０９の電圧に応じた信号を出力信号線１１３に出力する。リセットトランジスタ１１０は、ＦＤノード１０９の電圧をリセットする。リセットトランジスタ１１０と転送トランジスタ１０５〜１０８とを同時に導通させることにより、光電変換部１０１〜１０４の電圧をリセットすることができる。電圧供給線１１１には、少なくとも２つの電圧が供給される。例えば、電圧供給線１１１に第１電圧が供給された状態でリセットトランジスタ１１０を導通させることによって画素ブロック１００を選択状態にすることができる。そして、電源供給線１１１に第１電圧と異なる第２電圧が供給された状態でリセットトランジスタ１１０を導通させることによって画素ブロック１００を非選択状態にすることができる。出力信号線１１３は、端子１１４を有し、端子１１４は、以下で説明する読み出し回路と接続されている。
【００１２】
図２を参照しながら画素ブロック１００の構成を説明する。半導体基板には、電荷蓄積領域（例えばＮ型半導体領域）２０１〜２０４が配されている。ここで、電荷蓄積領域２０１〜２０４は、それぞれ光電変換部２０１〜２０４の一部を構成する。半導体基板の上には、転送トランジスタ１０５〜１０８のゲート電極２０５〜２０８が配置されている。半導体基板には、ＦＤノード１０９を構成する要素として、フローティングディフュージョン領域（以下、ＦＤ領域）２０９、２１０が配されている。ＦＤ領域２０９には、電荷蓄積領域２０１、２０２から電荷が転送され、ＦＤ領域２１０には、電荷蓄積領域２０３、２０４から電荷が転送される。ＦＤ領域２０９、２１０と増幅トランジスタのゲート電極２１２とが接続配線２１３により電気的に接続されている。接続配線２１３は、増幅トランジスタのゲート電極を構成するポリシリコンを延在させることにより構成されうる。
【００１３】
以上の構成例では、１つの単位画素ブロック１００が４つの光電変換部を有するが、これは、１つの単位画素ブロック１００が少なくとも１つの光電変換部を有する構成の一例である。
【００１４】
次に、図３を参照しながら固体撮像装置１６０１の構成を説明する。固体撮像装置１６０１は、画素部１６１１と、垂直走査回路１６１２と、２つの読み出し回路１６１３と、２つの水平走査回路１６１４と、２つの出力アンプ１６１５を備えている。画素部１６１１以外の部分は、周辺回路部１６１６と呼ぶことができる。
【００１５】
画素部１６１１には、図１に例示された複数の単位画素フロック１００が２次元状に配列されて構成される。つまり、画素部１６１１には、画素が２次元状に配列されている。読み出し回路１６１３は、例えば、列アンプ、ＣＤＳ回路、加算回路等を含み、垂直走査回路１６１２によって選択された行の画素から出力信号線１１３を介して読み出された信号を処理（例えば、増幅、加算等）する。列アンプ、ＣＤＳ回路、加算回路等は、例えば、１または複数の画素列毎に配置される。水平走査回路１６１４は、読み出し回路１６１３の信号を選択して読み出すための信号を生成する。出力アンプ１６１５は、水平走査回路１６１４によって選択された列の信号を増幅して出力する。
【００１６】
以上の構成は、固体撮像装置の一つの構成例に過ぎず、本発明を適用可能な固体撮像装置は、これに限定されるものではない。例えば、図３に示す構成例では、読み出し回路１６１３と水平走査回路１６１４と出力アンプ１６１５とは、２系統の出力経路を構成するため、画素部１６１１を挟んで上下に１つずつ配置されている。しかし、出力経路は３つ以上設けられていてもよい。
【００１７】
以下、図４〜図９を参照しながら固体撮像装置の製造方法を説明する。図４〜図９は、図３に示された固体撮像装置の一部の断面模式図である。具体的には、図４〜図９には、画素部１６１１における２つに光電変換部およびトランジスタ３０３と、周辺回路部１６１６におけるトランジスタ３０４とが示されている。
【００１８】
まず、準備工程において、図４に示す部材が準備される。該部材は、半導体基板３０１と、半導体基板３０１の上に配置された、ゲート電極、絶縁層３１９、コンタクトプラグ３２０、第１配線層３２１、および、ビアプラグを含む第２配線層３２２を有する。
【００１９】
半導体基板３０１には、電荷蓄積領域２０２、２０３と、画素部１６１１のトランジスタ３０３と、周辺回路部１６１６のトランジスタ３０４とが配されている。電荷蓄積領域（Ｎ型半導体領域）２０２、２０３は、光電変換部１０２、１０３の一部を構成し、信号電荷（ここでは電子）が収集される。周辺回路部１６１６のトランジスタ３０４は、ＣＭＯＳ回路を構成する。画素部１６１１には、酸化シリコンからなる絶縁膜（不図示）と、窒化シリコンからなる絶縁膜３０５と、酸化シリコンからなる絶縁膜３０６とが、半導体基板３０１の主面３０２側からこの順に積層して配置される。これらの膜はプラズマ化学気相成長（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、以下ＣＶＤ）によって形成されうる。
【００２０】
更に、画素部１６１１には絶縁膜３１７が配され、周辺回路部１６１６には絶縁膜３１８が配されている。絶縁膜３１７、３１８は、例えば、窒化シリコンからなる。ここで、絶縁膜３１７は、電荷蓄積領域２０２、２０３の上、すなわち光電変換部の上から転送トランジスタのゲート電極の一部の上に延在して設けられる。
【００２１】
絶縁層３１９は、酸化シリコンからなる絶縁膜と窒化シリコンからなる絶縁膜とが交互に積層されている。酸化シリコンからなる複数の絶縁膜のそれぞれは、プラズマＣＶＤ法によって、１２０ｎｍ〜１０００ｎｍの膜厚に形成される。窒化シリコンからなる複数の絶縁膜は、プラズマＣＶＤ法によって、１０ｎｍ〜２００ｎｍの膜厚にそれぞれが形成される。よって、絶縁層３１９の大部分は酸化シリコンである。窒化シリコンからなる複数の絶縁膜は、配線層やビアプラグを形成する際のエッチングストップ膜や配線層を構成する金属の拡散防止膜として機能する。絶縁層３１９は、後述する導波路のクラッドとなる。また、絶縁層３１９の中には、複数の配線層（第１配線層３２１、第２配線層３２２）が配置されている。
【００２２】
一例において、コンタクトプラグ３２０は主にタングステンからなり、第１配線層３２１、ならびに、ビアプラグと一体に形成された第２配線層３２２は、主に銅を主成分とする。一例において、第１配線層３２１はシングルダマシン法によって形成され、第２配線層３２２はデュアルダマシン法によって形成される。コンタクトプラグ、ビアプラグおよび配線層を構成する導電パターンはそれぞれバリアメタルを有している。第１配線層３２１および第２配線層３２２は、ダマシン法ではなく、アルミニウムを用いてパターニングによって形成されていてもよい。
【００２３】
窒化シリコンからなる複数の絶縁膜のうち、第１配線層３２１および第２配線層３２２の上面と接して配置される絶縁膜は、金属、すなわち銅の拡散防止膜として機能する。一方、第１配線層３２１および第２配線層３２２の下側に配される絶縁膜は、第１配線層３２１および第２配線層３２２をダマシン法で形成する際のエッチングストップ膜として機能する。拡散防止膜として機能する絶縁膜よりもエッチングストップ膜として機能する絶縁膜の方が薄い。ダマシン法では、絶縁膜に配線用の溝あるいは配線およびビアプラグ用の溝を形成する工程があり、この溝を形成する際のエッチングにおいて、溝の形状制御のためエッチングストップ膜があることが好ましい。よって、第１配線層３２１および第２配線層３２２の下側にエッチングストップ膜として機能する絶縁膜が配されている。エッチングストップ膜は溝を形成する際に除去されるため、エッチングストップ膜の下面は第１配線層３２１および第２配線層３２２の下面と一致あるいは第１配線層３２１および第２配線層３２２の下面よりも上に配される。
【００２４】
次いで、図５に示す工程では、絶縁層３１９における光電変換部２０２、２０３のそれぞれの上の部分に開口３２３を形成する。これは、開口３２３を形成すべき領域に開口を有するフォトレジストパターンを絶縁層３１９の上に形成し、フォトレジストパターンをエッチングマスクとして絶縁層３１９をエッチングすることによってなされうる。このエッチングは、例えば異方性エッチングでよって行われうる。より具体的には、絶縁膜３１７が露出するまで絶縁層３１９に対してプラズマエッチング処理が行われる。ここで、絶縁膜３１７は、エッチング時における光電変換部へのプラズマダメージを低減するための膜であり、また、エッチングストップ膜としても機能する。半導体基板３０１の主面３０２の上に配された酸化シリコンからなる絶縁膜（不図示）と、絶縁膜３０５と、絶縁膜３０６とは、光電変換部に入射すべき光に対する反射防止膜として機能する。
【００２５】
次に、図６〜８図に示す工程では、クラッドとして機能する絶縁層３１９よりも屈折率の高い透明材料を開口３２３の中に充填し、導波路のコアとなる部分を形成する。
【００２６】
まず、図６に示す工程では、開口３２３の側面および底面を覆うように、絶縁層３１９よりも屈折率の高い透明材料としての絶縁体（例えば、窒化シリコン）からなる絶縁膜６０１を形成する。絶縁膜６０１は、例えば、平行平板プラズマＣＶＤ装置によって形成されうる。一例において、絶縁膜６０１としての窒化シリコン膜は、シリコン含有ガス、窒素、窒素含有ガスを使用し、平行平板プラズマＣＶＤ装置によって形成されうる。この窒化シリコン膜は、例えば１０ｎｍ以上の厚さを有することが好ましい。
【００２７】
次いで、図７に示す工程（第１処理工程）では、開口３２３の一部分に絶縁体が充填されるように、絶縁膜６０１の上に複数の層間絶縁膜３１９よりも屈折率の高い透明材料としての絶縁体（例えば、窒化シリコン）からなる絶縁膜６０３を形成する。絶縁膜６０３は、例えば、高密度プラズマＣＶＤによって形成されうる。
【００２８】
次いで、図８に工程（第２処理工程）では、開口３２３に更に絶縁体が充填されるように、絶縁膜６０３の上に複数の層間絶縁膜３１９よりも屈折率の高い透明材料としての絶縁体（例えば、窒化シリコン）からなる絶縁膜６０５を形成する。絶縁膜６０５は、例えば、高密度プラズマＣＶＤによって形成されうる。第１処理工程における成膜条件と第２処理工程における成膜条件とは、同一でありうる。
【００２９】
ここで、図７に示す第１処理工程と図８に示す第２処理工程とを同一の成膜装置を使用して連続的に実施すると、該成膜装置のチャンバー内に形成される堆積物が脱離して開口３２３などに落下する可能性がある。この場合、開口３２３を完全に埋め込むことができず、空洞が形成される可能性がある。そこで、この実施形態では、第１処理工程を経た図７に例示される部材を成膜装置のチャンバーから取り出して、該成膜装置のチャンバーの中をクリーニングするクリーニング工程を実施する。その後、第１処理工程を経た部材の開口３２３に更に絶縁体が充填されるように該部材に第２処理工程が実施される。第１の例では、第１処理工程および第２処理工程は、同一の成膜装置で実施される。第１の例では、第１処理工程および第２処理工程は、互いに異なる成膜装置で実施される。ただし、第１工程も、第２工程も、クリーニング工程によってクリーニングされた状態の成膜装置で実施される。
【００３０】
図１１を参照しながら上記の第１の例について説明する。第１の例における固体撮像装置の製造方法は、準備工程、第１クリーニング工程、第１処理工程、第２クリーニング工程、第２処理工程を含む。前記準備工程では、光電変換部２０２、２０３を有する半導体基板３０１の上に配置された絶縁層３１９における光電変換部２０２、２０３の上の部分に開口３２３が形成された部材（図５参照）を準備する。前記第１クリーニング工程では、成膜装置のチャンバーの中をクリーニングする。第１処理工程では、前記第１クリーニング工程でクリーニングされた状態の前記チャンバーの中に前記部材を配置し、開口３２３の一部分に絶縁体が充填されるように前記部材を処理する（絶縁膜６０３を形成する）。前記第２クリーニング工程は、前記第１処理工程の後に実施され、前記第２クリーニング工程では、前記部材を前記チャンバーから取り出して、前記チャンバーの中をクリーニングする。第２処理工程では、前記第２クリーニング工程でクリーニングされた状態の前記チャンバーの中に前記第１処理工程を経た前記部材を配置し、前記部材の開口３２３に絶縁体が充填されるように前記部材を更に処理する（絶縁膜６０５を形成する）。
【００３１】
図１２を参照しながら上記の第２の例について説明する。第２の例における固体撮像装置の製造方法は、第１準備工程、第１クリーニング工程、第１処理工程、第２クリーニング工程、第２処理工程を含む。前記第１準備工程では、光電変換部２０２、２０３を有する半導体基板３０１の上に配置された絶縁層３１９における光電変換部２０２、２０３の上の部分に開口３２３が形成された第１部材（図５参照）を準備する。前記第１クリーニング工程では、第１成膜装置のチャンバー（以下、第１チャンバー）の中をクリーニングする。前記第１処理工程では、前記第１クリーニング工程でクリーニングされた状態の前記第１チャンバーの中に前記第１部材を配置し、開口３２３の一部分に絶縁体が充填されるように前記第１部材を処理する（絶縁膜６０３を形成する）。前記第２クリーング工程では、第２成膜装置のチャンバー（以下、第２チャンバー）の中をクリーニングする。前記第２処理工程では、前記第２クリーニング工程でクリーニングされた状態の前記第２チャンバーの中に前記第１処理工程を経た前記第１部材を配置し前記第１部材の開口３２３に絶縁体が充填されるように前記第１部材を更に処理する（絶縁膜６０５を形成する）。
【００３２】
第２の例における固体撮像装置の製造方法は、更に、第２準備工程、第３クリーニング工程、第３処理工程、第４クリーニング工程、第４処理工程を含みうる。前記第２準備工程では、光電変換部２０２、２０３を有する半導体基板３０１の上に配置された絶縁層３１９における光電変換部２０２、２０３の上の部分に開口３２３が形成された第２部材（図５参照）を準備する。前記第３クリーニング工程では、前記第１処理工程の後に、前記第１部材が取り出された前記第１チャンバーの中をクリーニングする。前記第３処理工程では、前記第３クリーニングでクリーニングされた状態の前記第１チャンバーの中に前記第２部材を配置し、前記第２部材の開口３２３の一部分に絶縁体が充填されるように前記第２部材を処理する（絶縁膜６０３を形成する）。前記第４クリーニング工程は、前記第２処理工程の後に実施され、前記第４クリーニング工程では、前記第１部材を前記第２チャンバーから取り出して、前記第２チャンバーの中をクリーニングする。前記第４処理工程では、前記第４クリーニング工程でクリーニングされた状態の前記第２チャンバーの中に前記第３処理工程を経た前記第２部材を配置し前記第３部材の開口３２３に絶縁体が充填されるように前記第２部材を更に処理する（絶縁膜６０５を形成する）。
【００３３】
以下、第３部材移行の部材に関して同様の処理が繰り返される。なお、第１処理工程、第３処理工程、第５処理工程などの奇数番号で識別された処理工程は、処理対象の部材が異なるが、処理の内容は同一である。また、第２処理工程、第４処理工程、第６処理工程などの偶数番号で識別された処理工程は、処理対象の部材が異なるが、処理の内容は同一である。
【００３４】
図１０には、絶縁膜６０３、６０５を形成するために好適な高密度プラズマＣＶＤ装置が模式的に示されている。高密度プラズマＣＶＤとは、高周波電界や高周波磁界などの高周波を用いてガスを高密度にプラズマ化し、膜を堆積させるＣＶＤ装置である。図１０には、一例として、高周波電界を用いた高密度プラズマＣＶＤ装置１５００が示されている。高密度プラズマＣＶＤ装置１５００は、チャンバー１５０６と、温度調整機能を備えたステージ１５０３とを有する。高密度プラズマＣＶＤ装置１５００はまた、上部電極として機能するチャンバー１５０６に巻かれたコイルに接続される高周波電源１５０１と、ステージ（下部電極）１５０３に接続される高周波電源１５０２とを有する。ステージ１５０３の上には、処理対象の部材１５０４が配置される。上部電極のための高周波電源１５０１と下部電極のための高周波電源１５０２はそれぞれ個別の高周波パワーが設定可能である。成膜時には、供給口１５０５からガスが導入されプラズマが生成される。高密度プラズマＣＶＤ法では、スパッタリング効果と成膜効果とを調整しながら成膜がなされる。上部電極用および下部電極用の高周波電源の高周波パワー、ガス、ウエハ温度等を調整することによってスパッタリング効果と成膜効果との割合が調整される。また、ＮＦ3、酸素、窒素、アルゴン、ヘリウム等のクリーニングガスを供給口１５０５より導入し、上部の高周波電源１５０１より高周波を導入することにより、チャンバー１５０６の内壁に堆積した膜をクリーニングするクリーニング工程を実施することができる。また、このクリーニング工程に代えて、又は、このクリーニング工程に加えて、チャンバー１５０６の外部に設置した不図示のプラズマ生成装置においてクリーニングガスをプラズマ化し、チャンバー１５０６に導入する方法が採用されてもよい。
【００３５】
クリーニング工程が過剰に実施されると、チャンバー１５０６の内壁の表面荒れが誘発されるので、クリーニング工程は、チャンバー１５０６の内壁への堆積物がちょうど消失する程度に実行されることが好ましい。クリーニング工程の終了の検知方法としては、クリーニング時のチャンバー１５０６内の発光をモニタリングして、堆積物が消失することによる発光の変化を検知する方法や、堆積物が消失することによる、高周波電力の変化を検知する方法が好適である。チャンバー１５０６の中の堆積物をクリーニング工程によって除去したのちに、チャンバー１５０６内にシリコン含有ガス、窒素含有ガス、Ａｒガスを導入し、チャンバー１５０６の内壁の表面を覆うように緻密な窒化シリコン膜を堆積させる。これにより、チャンバー１５０６の内壁の表面に堆積する膜の密着性が向上する。この工程において、チャンバー１５０６の内壁に堆積する膜は、導入するガスに酸素含有ガスを含めることにより、酸素含有膜としてもかまわない。その後、第１処理工程を経た部材１５０４をチャンバー１５０６内に投入し、第２処理工程を実施する。
【００３６】
以上のように、この実施形態では、第１処理工程と第２処理工程との間で、第１処理工程を実施した成膜装置のチャンバー１５０６から第１処理工程を経た部材１５０４を取り出し、該チャンバー１５０６をクリーニングするクリーニング工程を実施する。これにより、導波路への絶縁体の充填のように厚い絶縁体を形成する場合においても、チャンバーの内壁からの堆積膜の脱離が抑制される。よって、導波路を形成する開口への堆積物の落下による導波路の充填不良や、導波路以外の部分への堆積物の落下によってその後のエッチングやＣＭＰにおける当該部分の過剰除去が抑制される。
【００３７】
開口３２３に絶縁膜６０１、６０３、６０５の形成が終了した後、即ち開口３２３に絶縁体を充填した後に、絶縁層３１９１の上面の上に形成された不要な窒化シリコン膜をＣＭＰあるいはプラズマエッチングなどによって除去してもよい。この工程により、窒化シリコンの表面は平坦化される。絶縁層３１９の上面の上の窒化シリコンの一部を残すことにより、高屈折率部材３２４と絶縁層３１９の上面に渡って延在する厚さ約１００ｎｍ〜５００ｎｍの絶縁膜３２５が形成されうる。そして、絶縁膜３２５の上面には酸窒化シリコンからなる絶縁膜３２６が形成されうる。絶縁膜３２６は、例えば、プラズマＣＶＤ法によって、約５０ｎｍ〜１５０ｎｍの膜厚で形成される。導波路は、絶縁層３１９と、その中に充填された高屈折率部材３２４とによって構成される。
【００３８】
次いで、図９に示す工程では、絶縁膜３２５、絶縁膜３２６の全体のうち不要な部分を除去する。この実施形態では、周辺回路部１６１６に配された絶縁膜３２５、３２６をすべて除去する。絶縁膜３２５、絶縁膜３２６の部分的な除去は、異方性のエッチング、例えばプラズマエッチングによって行われうる。
【００３９】
次いで、絶縁膜３２６および層間絶縁膜３１９を覆うように絶縁膜３３０を形成する。絶縁膜３３０は、例えば酸化シリコンからなり、プラズマＣＶＤ法によって形成されうる。そして、絶縁膜３３０と第２配線層３２２の上に配置された層間絶縁膜３１９とを貫通するビアプラグ３３１を形成する。ビアプラグ３３１は例えばタングステンからなり、チタンや窒化チタンのバリアメタルを有する。
【００４０】
次いで、ビアプラグ３３１の上部に第３配線層３３３を形成する。第３配線層３３３は、例えばアルミニウムを主成分とする導電体からなり、パターニングによって形成される。ここで、第３配線層３３３は、周辺回路領域の遮光膜としても機能しうる。
【００４１】
次いで、絶縁膜３３４となる絶縁膜と絶縁膜３３５となる絶縁膜をこの順に形成する。ここで、絶縁膜３３４となる絶縁膜はプラズマＣＶＤ法によって形成される酸窒化シリコンであり、絶縁膜３３５となる絶縁膜はプラズマＣＶＤ法によって形成される窒化シリコンである。そして、絶縁膜３３５となる絶縁膜の上にレンズ形状のフォトレジストを形成し、それをマスクとしてエッチングを行うことで、絶縁膜３３５となる絶縁膜にレンズを形成する。その後、レンズ上に絶縁膜３３６となる絶縁膜を形成する。ここで、絶縁膜３３５は層内レンズ３３７を有するレンズ層であり、絶縁膜３３４と絶縁膜３３６とは絶縁膜３３５の反射防止として機能しうる。
【００４２】
次いで、樹脂からなる平坦化層３３８と、複数の色に対応したカラーフィルタを含むカラーフィルタ層３３９と、マイクロレンズ３４１を含むマイクロレンズ層３４０とをこの順に形成し、図９に示す構成が得られる。
【００４３】
第１処理工程を経た部材を成膜装置のチャンバーから取り出した後に、該部材に付着している異物を除去する異物除去工程を実施し、該異物除去工程の後に第２処理工程を実施してもよい。該異物除去工程は、（ａ）ブラシスクラバ法、（ｂ）気体と液体とを混合して生成した液滴を異物に吹き付ける方法、（ｃ）超音波洗浄法、（ｄ）気体を吹き付ける方法、および、（ｅ）洗浄液によって洗浄する方法、の少なくとも１つの方法でなされうる。ここで、（ｂ）の方法は、例えば、二流体ノズルを用いて窒素ガスと純水とを混合して生成した液滴を高速で部材に衝突させる方法である。（ｂ）の方法では、例えば、部材への液滴の衝突によって該部材に対して与えられる衝撃と、該衝突後に部材の表面に沿って液体が放射状に流れることとによって効率的に異物が除去されうる。（ｄ）の方法は、例えば、窒素ガスを吹き付ける方法である。（ｅ）の方法は、例えば、洗浄液としてアンモニア過水を使用する方法である。
【００４４】
異物除去工程の実施により、仮に第１処理工程において部材に異物が落下したとしても該異物を除去することができるので、第１処理工程によって形成される絶縁膜と第２処理工程によって形成される絶縁膜との構造的な連続性を向上させることができる。これにより、導波路における光学的なロスを低減することができる。
【００４５】
第２処理工程の後にクリーニング工程を実施し、その後、開口３２３に更に絶縁体を充填してもよい。また、必要に応じてクリーニング工程を更に実施してもよい。即ち、開口３２３に絶縁体を充填する処理工程を複数に分割し、処理工程と処理工程との間でクリーニング工程を実施することができる。
【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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