(57)【要約】【課題】固体撮像装置の製造方法において、撮像領域の周囲に位置する遮光層による段差部近傍でも、他の撮像領域と同様に均一な厚さでカラーフィルタやその上下のマイクロレンズを形成可能とする。【解決手段】固体撮像装置の製造方法において、遮光層近傍の段差部を有する下地層（平坦膜）５上でフィルタ用レジスト材２１をパターニングする際、該下地層５上に塗布したフィルタ用レジスト材２１に対する露光量を、該フィルタ用レジスト材の現像時に、該下地層５の段差部による該フィルタ用レジスト材表面での起伏が吸収されるよう該フィルタ用レジスト材の露光面内で変化させるようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
下地層上でレジスト膜をパターニングする方法であって、
該下地層上にレジスト材を塗布する塗布ステップと、
該塗布したレジスト材を、露光マスクを用いて選択的に露光する露光ステップと、
該露光したレジスト材を現像して所要パターンを有するレジスト膜を形成する現像ステップとを含み、
該露光ステップでは、該レジスト材の現像時に、該下地層上に形成されている段差部による該レジスト材表面での起伏が吸収されるよう、該レジスト材の露光量を該レジスト材の露光面内で変化させるレジスト膜のパターニング方法。
【請求項２】
請求項１に記載のレジスト膜のパターニング方法において、
該露光マスクは、
露光用光を透過させる光透過部と、該露光用光を遮光する遮光部とを有し、
該光透過部での光透過率を、該露光マスク面内での、前記レジスト材の露光される部分と該下地層上に形成されている段差部との距離に応じて変化させた光透過率分布を有するレジスト膜のパターニング方法。
【請求項３】
請求項２に記載のレジスト膜のパターニング方法において、
前記レジスト材は、露光量が多いほど現像時に除去されにくくなるネガ型レジスト材であり、
前記露光マスクの光透過部は、前記下地層上の段差部に近い部分ほどその光透過率を小さくした光透過率分布を有するレジスト膜のパターニング方法。
【請求項４】
請求項２に記載のレジスト膜のパターニング方法において、
前記レジスト材は、露光量が多いほど現像時に除去されやすくなるポジ型レジスト材であり、
前記露光マスクの光透過部は、前記下地層上の段差部に近い部分ほどその光透過率を大きくした光透過率分布を有するレジスト膜のパターニング方法。
【請求項５】
半導体基板上に配列され、撮像領域を形成する複数の光電変換素子と、該各光電変換素子上に形成されたカラーフィルタとを有する固体撮像装置を製造する方法であって、
該半導体基板に該光電変換素子を形成し、該撮像領域を囲むよう遮光層を形成した後、該カラーフィルタをその下地層を介して形成するフィルタ形成ステップを含み、
該フィルタ形成ステップは、
該フィルタ用レジスト材の現像時に、該遮光層近傍の段差部による該フィルタ用レジスト材表面の起伏が吸収されるよう、該フィルタ用レジスト材の露光量をその露光面内で変化させる露光ステップを含む固体撮像装置の製造方法。
【請求項６】
請求項５に記載の固体撮像装置の製造方法において、
該フィルタ用露光マスクは、
露光用光を透過させる光透過部と、該露光用光を遮光する遮光部とを有し、
該光透過部での光透過率を、該フィルタ用露光マスク面内での、該フィルタ用レジスト材の露光される部分と前記段差部との距離に応じて変化させた光透過率分布を有する固体撮像装置の製造方法。
【請求項７】
請求項６に記載の固体撮像装置の製造方法において、
前記フィルタ用レジスト材は、露光量が多いほど現像時に除去されにくくなるネガ型レジスト材であり、
前記フィルタ露光マスクの光透過部は、前記段差部に近い部分ほどその光透過率を小さくした光透過率分布を有する固体撮像装置の製造方法。
【請求項８】
請求項６に記載の固体撮像装置の製造方法において、
前記フィルタ用レジスト材は、露光量が多いほど現像時に除去されやすくなるポジ型レジスト材であり、
前記フィルタ用露光マスクの光透過部は、前記段差部に近い部分ほどその光透過率を大きくした光透過率分布を有する固体撮像装置の製造方法。
【請求項９】
請求項６に記載の固体撮像装置の製造方法において、
前記フィルタ用露光マスクは、前記各光電変換素子が形成する画素単位で光透過率を変化させた、その光透過部の各画素に対応する領域では光透過率が一定であるグレートーンマスクである固体撮像装置の製造方法。
【請求項１０】
請求項６に記載の固体撮像装置の製造方法において、
前記フィルタ用露光マスクは、その光透過部における、前記撮像領域の周縁に隣接する光電変換素子が形成する画素でのみ光透過率を変化させたグレートーンマスクである固体撮像装置の製造方法。
【請求項１１】
請求項６に記載の固体撮像装置の製造方法において、
前記カラーフィルタを形成した後、上層マイクロレンズをその下地層を介して形成する上層レンズ形成ステップを含み、
前記カラーフィルタ形成ステップでは、
前記撮像領域内で、前記各光電変換素子からこれに対応するマイクロレンズまでの距離が均一となるよう、該カラーフィルタの厚さを前記カラーフィルタ用レジスト材の露光量により調整する固体撮像装置の製造方法。
【請求項１２】
請求項５に記載の固体撮像装置の製造方法において、
前記光電変換素子および前記遮光層を形成した後、前記カラーフィルタを形成する前に、層内マイクロレンズをその下地層を介して形成する層内レンズ形成ステップを含み、
該層内レンズ形成ステップは、
該レンズ用レジスト材の現像時に、前記段差部による該レンズ用レジスト材表面での起伏が吸収されるよう、該レンズ用レジスト材の露光量をその露光面内で変化させる露光ステップを含む固体撮像装置の製造方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の固体撮像装置の製造方法において、
前記レンズ用露光マスクは、
露光用光を透過させる光透過部と、該露光用光を遮光する遮光部とを有し、
該光透過部での光透過率を、該レンズ用露光マスク面内での、該レンズ用レジスト材の露光される部分と前記段差部との距離に応じて変化させた光透過率分布を有する固体撮像装置の製造方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の固体撮像装置の製造方法において、
前記レンズ用レジスト材は、露光量が多いほど現像時に除去されにくくなるネガ型レジスト材であり、
前記レンズ露光マスクの光透過部は、前記段差部に近い部分ほどその光透過率を小さくした光透過率分布を有する固体撮像装置の製造方法。
【請求項１５】
請求項１３に記載の固体撮像装置の製造方法において、
前記レンズ用レジスト材は、露光量が多いほど現像時に除去されやすくなるポジ型レジスト材であり、
前記レンズ用露光マスクの光透過部は、前記段差部に近い部分ほどその光透過率を大きくした光透過率分布を有する固体撮像装置の製造方法。
【請求項１６】
請求項１３に記載の固体撮像装置の製造方法において、
前記レンズ用露光マスクは、前記各光電変換素子が形成する画素単位で光透過率を変化させた、その光透過部の各画素に対応する領域では光透過率が一定であるグレートーンマスクである固体撮像装置の製造方法。
【請求項１７】
請求項１３に記載の固体撮像装置の製造方法において、
前記レンズ用露光マスクは、その光透過部における、前記撮像領域の周縁に隣接する光電変換素子が形成する画素でのみ光透過率を変化させたグレートーンマスクである固体撮像装置の製造方法。
【請求項１８】
請求項１２に記載の固体撮像装置の製造方法において、
前記カラーフィルタを形成した後、上層マイクロレンズをその下地層を介して形成する上層レンズ形成ステップを含み、
前記層内レンズ形成ステップでは、
前記撮像領域内で、前記光電変換素子からこれに対応する上層マイクロレンズまでの距離が均一となるよう、該層内マイクロレンズの厚さを前記レンズ用レジスト材の露光量により調整し、
前記カラーフィルタ形成ステップでは、
前記撮像領域内で、前記光電変換素子からこれに対応する上層マイクロレンズまでの距離が均一となるよう、前記カラーフィルタの厚さを前記カラーフィルタ用レジスト材の露光量により調整する固体撮像装置の製造方法。
【請求項１９】
請求項５に記載の固体撮像装置の製造方法において、
前記固体撮像装置は、ＣＣＤイメージセンサである固体撮像装置の製造方法。
【請求項２０】
請求項５に記載の固体撮像装置の製造方法において、
前記固体撮像装置は、ＣＭＯＳイメージセンサである固体撮像装置の製造方法。
【請求項２１】
撮像部を備えた電子情報機器であって、
該撮像部として、請求項５〜２０のいずれかに記載の固体撮像装置の製造方法により得られた固体撮像装置を用いたものである電子情報機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レジスト膜のパターニング方法および固体撮像装置の製造方法に関し、特に、段差を有する下地層上でレジスト膜のパターニングを行う方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、カメラ付携帯、デジタルスチルカメラ（ＤＳＣ）、監視カメラなどでは、撮像装置として、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）イメージセンサなどの固体撮像装置が用いられている。
【０００３】
図８は、従来の固体撮像装置を説明する図であり、図８（ａ）は、該固体撮像装置の全体構成を模式的に示し、また、図８（ｂ）は、該固体撮像装置としてのＣＣＤイメージセンサの回路構成を示している。
【０００４】
図８（ａ）に示すように、固体撮像装置２１０は、マトリクス状に配列された複数の画素を含む撮像領域２１０ａと、該撮像領域２１０ａの周辺に配置され、該撮像領域で発生した光電変換信号を取り出すための周辺回路２１０ｂとを有している。
【０００５】
また、図８（ｂ）は、より具体的に上記ＣＣＤイメージセンサの回路構成を示している。
【０００６】
このＣＣＤイメージセンサ２１０は、マトリクス状に配列され、光電変換を行う複数の光電変換素子（フォトダイオード）ＰＤと、各光電変換素子列に対応して設けられ、該光電変換素子で発生した電荷を垂直方向に転送する垂直転送部２１１と、該垂直転送部２１１からの信号電荷を水平方向に転送する水平転送部２１２と、該水平転送部２１２の最終段側に接続され、水平転送された信号電荷を増幅して信号電圧として出力する出力部２１３とを有している。ここで、上記各光電変換素子ＰＤは、この固体撮像装置における各画素Ｐｘを形成するものである。
【０００７】
なお、固体撮像装置にはＣＣＤ型のものの他にＣＭＯＳ型のものもあり、以下簡単に説明する。
【０００８】
図８（ｃ）は、ＣＭＯＳ型固体撮像装置としてのＣＭＯＳイメージセンサを説明する概略構成図である。
【０００９】
このＣＭＯＳイメージセンサ２２０は、撮像領域に行列状に配列された画素Ｐｘと、各画素列に対応して設けられた信号線Ｌｒと、該各信号線Ｌｒに接続されたＣＤＳ回路２２３と、各ＣＤＳ回路２２３からの読み出し信号を出力する出力部２２５とを有している。また、ＣＭＯＳイメージセンサ２２０は、複数の画素行のうちから１つの画素行を選択する垂直走査回路２２１と、該複数のＣＤＳ回路２２３のうちから１つのＣＤＳ回路を選択する水平走査回路２２２とを有している。ここで、ＣＤＳ回路は、相関二重サンプリング回路であり、画素から読み出された信号の雑音を除去するものである。
【００１０】
また、上記各画素Ｐｘは、光電変化を行うフォトダイオードＰＤと、該フォトダイオードＰＤで発生した信号電荷を増幅する増幅素子Ａｍと、該増幅素子の出力と上記信号線Ｌｒとの間に接続された画素選択スイッチＳとを有している。また、該各ＣＤＳ回路２２３と出力部２２５の入力との間には、水平走査回路２２２からの選択信号により動作する信号線選択スイッチ２２４が設けられている。ここで、画素選択スイッチＳおよび信号線選択スイッチ２２４はＭＯＳ型トランジスタにより構成されている。
【００１１】
以下、上記ＣＣＤイメージセンサ２１０における撮像領域２１０ａの断面構造について説明する。なお、以下で説明する撮像領域２１０ａの断面構造は、ＣＭＯＳイメージセンサについてもＣＣＤイメージセンサと同様である。
【００１２】
図９は、図８（ａ）に示す固体撮像装置のＩＸ−ＩＸ線断面の構造を示している。
【００１３】
上記固体撮像装置（ＣＣＤイメージセンサ）２１０では、シリコンなどの半導体基板１の表面領域には、上記光電変換素子８（図８（ｂ）に示すフォトダイオードＰＤ）を構成する拡散領域８ａがマトリクス状に形成され、該半導体基板１上には、ＢＰＳＧ等の平坦膜７を介して遮光ＭＲ層４が形成されている。この遮光ＭＲ層４は、上記撮像領域２１０ａの周囲に沿って一定の幅で配置されており、メタル配線層のパターニングにより形成されたものであり、ＳｉＮ膜を含むものである。
【００１４】
また、上記平坦膜７およびその上の遮光ＭＲ層４上には、さらに平坦膜５を介してカラーフィルタ２が形成されている。そして、該カラーフィルタ２上には、平坦膜６を介してマイクロレンズ１０が形成されている。なお、このようなカラーフィルターおよびマイクロレンズの材料には感光性レジスト材が用いられている。
【００１５】
ここで、カラーフィルタ２およびマイクロレンズ１０は、各光電変換素子８に対応する位置に配置されている。具体的には、撮像領域２１０ａの中央部分では、カラーフィルタ２およびマイクロレンズ１０は、これらの中心が各光電変換素子８を構成する拡散領域８ａの中心と重なるよう配置されているが、撮像領域２１０ａの周辺部分に近いほど、カラーフィルタおよびマイクロレンズの中心は、対応する拡散領域８ａの中心より撮像領域の内側にずれた位置に位置している。
【００１６】
また、従来の固体撮像装置には、図１０に示すように、基板１上に形成されたＢＰＳＧなどの平坦化膜７とその上のカラーフィルタ２との間に層間マイクロレンズ３を形成して、集光効率を高めるようにした固体撮像装置２３０もある。
【００１７】
ところで、図９および図１０に示す固体撮像装置では、緑色画素を構成するフォトダイオード８ａ上に配置するカラーフィルタ２には補色カラーフィルタを用いており、このため、グリーンカラーフィルタ２ａはシアンフィルタとイエローフィルタとを重ねて形成しており、その膜厚が、他の青色画素あるいは赤色画素のカラーフィルタ２ｂに比べて厚くなっている。
【００１８】
ところが近年、固体撮像装置ではより小型化、高解像度化が進んでおり、セル（画素）の微細化により、斜めからの入射光に対する光感度の低下や隣接画素間での混色に対する対策として、マイクロレンズからフォトダイオードまでの距離Ｌ（図９および図１０参照）を短くすることが必須となっている。
【００１９】
そこで、特許文献１では、シアンとイエローを重ね合わせて形成するため、カラーフィルター層の中で最も厚膜となる可能性の高い、補色グリーンフィルターの薄膜化の方法を提案している。
【００２０】
しかしながら、上記文献記載の薄膜化方法を用いて補色カラーフィルタを形成した場合でも、撮像領域の周辺部では遮光ＭＲ層による段差の影響で、カラーフィルタあるいはマイクロレンズの膜厚が、撮像領域の周辺部で厚くなるという問題がある。
【００２１】
すなわち、図１１に示す固体撮像装置２１５は、図９に示す固体撮像装置２１０における補色カラーフィルタ２を上記文献１に記載の薄膜化方法を用いて形成したものであるが、撮像領域の周辺部では遮光ＭＲ層４による段差の影響で、カラーフィルタ２の膜厚が厚くなっている。
【００２２】
さらには、図１２に示す固体撮像装置２３５は、図１０に示す固体撮像装置２３０における補色カラーフィルタ２を上記特許文献１に記載の薄膜化方法を用いて形成したものであるが、この場合も、撮像領域の周辺部では遮光ＭＲ層４による段差の影響で、層内マイクロレンズ３の膜厚が厚くなっている。
【００２３】
このように、撮像領域２１０ａ（図８（ａ）参照）の周辺部では遮光ＭＲ層４による段差の影響で、カラーフィルタや層内マイクロレンズの膜厚が厚くなるという問題は、上記特許文献１に記載の薄膜化方法を用いて形成した補色カラーフィルタ２を用いた固体撮像装置だけでなく、原色カラーフィルタを用いた固体撮像装置においても同様であり、以下、説明の簡略化のため、原色カラーフィルタを用いた固体撮像装置の製造方法について具体的に説明する。
【００２４】
図１３および図１４は、原色カラーフィルタを用いた固体撮像装置の製造方法を説明する図であり、図１３（ａ）〜（ｃ）は、主に原色カラーフィルタの形成工程を示し、図１４（ａ）〜（ｂ）は、マイクロレンズの形成工程を示している。ここで、原色カラーフィルタは、２行２列のマトリクス状配置の４つの画素において、対角線上に位置する１組の画素上にはグリーンフィルタを配置し、もう１組の対角線上に位置する１組の画素にはそれぞれレッドフィルタおよびブルーフィルタを配置したものを、１つの繰返し配置単位とするものである。
【００２５】
まず、シリコンなどの半導体基板１の表面領域に、光電変換素子８を構成する拡散領域８ａをマトリクス状に形成し、さらに該半導体基板１上に、ＢＰＳＧ等の平坦膜７を介して、上記撮像領域２１０ａ（図８（ａ）参照）の周縁部に位置するよう、遮光ＭＲ層４を形成する。なお、この遮光ＭＲ層４は、上記撮像領域２１０ａの周囲に沿って一定の幅で配置されており、メタル配線層のパターニングにより形成されたものであり、ＳｉＮ膜を含むものである。その後、全面に平坦化膜５を介して、カラーフィルタ材としてレジスト材２１を形成する（図１３（ａ））。
【００２６】
続いて、フィルタ用露光マスク９を用いて露光用光１１の照射を行って上記レジスト材２１を露光する。この露光マスク９は、光透過部９ａと遮光部９ｂとを有し、該光透過部９ａおよび遮光部９ｂとで該露光マスクの所要の開口パターンを形成している（図１３（ｂ））。
【００２７】
そして、上記露光したレジスト材２１を現像して、例えば、グリーン、レッド、およびブルーのうちの例えばグリーンフィルタ２ａを形成する（図１３（ｃ））。なお、他の色のフィルタについても、該グリーンフィルタと同様、フィルタ用レジスト材の塗布、露光、現像という処理により形成する。
【００２８】
次に、マイクロレンズ材となるレジスト材１０ａをマイクロレンズ下平坦膜６を介して形成した後、レンズ用露光マスク１９を用いてレンズ露光用光１１ｂの照射を行って上記レジスト材１０ａを露光する。この露光マスク１９は、光透過部１９ａと遮光部１９ｂとを有し、該光透過部１９ａおよび遮光部１９ｂとで該レンズ用露光マスク１９の所要の開口パターンを形成している（図１４（ａ））。
【００２９】
その後、上記レンズ用レジスト材１０ａを現像して、各光電変換素子に対応する位置に、断面矩形形状のレンズ用ブロック１０ｂを形成する（図１４（ｂ））。
【００３０】
その後、熱リフロー処理を行って上記レンズ用ブロック１０ｂをマイクロレンズ形状に変形させて、図１１に示すマイクロレンズ１０を形成する。
【００３１】
なお、図１２に示すように層内マイクロレンズ３を有する固体撮像装置２３５を形成する場合は、平坦化膜７上に遮光ＭＲ層４を形成した後に、図１４（ａ）および（ｂ）に示すように、レンズ用レジスト材を塗布して露光現像し、その後、熱リフローを行って上記層内マイクロレンズ３を形成する。ただし、層内マイクロレンズ３については、レンズ用レジスト材の露光量を、各画素に対応する領域でレンズ形状に応じた分布を持ったものとすることで、露光現像処理のみで、リフロー処理なしでレンズ用レジスト材から直接マイクロレンズを形成してもよい。
【特許文献１】特開２００１−２４９２１８号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３２】
しかしながら、従来の固体撮像装置では、カメラレンズと固体撮像素子間の短射出瞳距離化と画素サイズの縮小に伴い、上記特許文献１に記載のカラーフィルターの薄膜化だけでは、光感度低下や額縁濃淡を抑えることが困難である。
【００３３】
それは、図１３および図１４を用いて、カラーフィルタそのものの厚さは、補色カラーフィルタに比べれると薄く均一である原色カラーフィルタを用いた固体撮像装置の製造方法で説明したように、撮像領域外枠に存在する遮光ＭＲ層等による段差部近傍では、カラーフィルターやその上下のマイクロレンズの膜厚が、撮像領域の他の領域のカラーフィルタやその上下のマイクロレンズの膜厚とは異なったものとなり、やはり、カラーフィルターやその上下レンズの厚みが厚くなり、レンズ〜フォトダイオード距離が長くなるからである。言い換えると、撮像領域内で、マイクロレンズからフォトダイオードまでの距離Ｌがばらつくこととなって、光感度の低下やカラーフィルター膜厚差による額縁濃淡の問題が生ずることとなる。
【００３４】
本発明は、上記従来の問題点を解決するためになされたもので、撮像領域の周囲に位置する遮光層による段差部近傍でも、他の撮像領域と同様に均一な厚さでカラーフィルタやその上下のマイクロレンズを形成することができるレジスト膜のパターニング方法および固体撮像装置の製造方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００３５】
本発明に係るレジスト膜のパターニング方法は、下地層上でレジスト膜をパターニングする方法であって、該下地層上にレジスト材を塗布する塗布ステップと、該塗布したレジスト材を、露光マスクを用いて選択的に露光する露光ステップと、該露光したレジスト材を現像して所要パターンを有するレジスト膜を形成する現像ステップとを含み、該露光ステップでは、該レジスト材の現像時に、該下地層上に形成されている段差部による該レジスト材表面での起伏が吸収されるよう、該レジスト材の露光量を該レジスト材の露光面内で変化させるものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００３６】
本発明は、上記レジスト膜のパターニング方法において、該露光マスクは、露光用光を透過させる光透過部と、該露光用光を遮光する遮光部とを有し、該光透過部での光透過率を、該露光マスク面内での、前記レジスト材の露光される部分と該下地層上に形成されている段差部との距離に応じて変化させた光透過率分布を有することが好ましい。
【００３７】
本発明は、上記レジスト膜のパターニング方法において、前記レジスト材は、露光量が多いほど現像時に除去されにくくなるネガ型レジスト材であり、前記露光マスクの光透過部は、前記下地層上の段差部に近い部分ほどその光透過率を小さくした光透過率分布を有することが好ましい。
【００３８】
本発明は、上記レジスト膜のパターニング方法において、前記レジスト材は、露光量が多いほど現像時に除去されやすくなるポジ型レジスト材であり、前記露光マスクの光透過部は、前記下地層上の段差部に近い部分ほどその光透過率を大きくした光透過率分布を有することが好ましい。
【００３９】
本発明に係る固体撮像装置の製造方法は、半導体基板上に配列され、撮像領域を形成する複数の光電変換素子と、該各光電変換素子上に形成されたカラーフィルタとを有する固体撮像装置を製造する方法であって、該半導体基板に該光電変換素子を形成し、該撮像領域を囲むよう遮光層を形成した後、該カラーフィルタをその下地層を介して形成するフィルタ形成ステップを含み、該フィルタ形成ステップは、該フィルタ用レジスト材の現像時に、該遮光層近傍の段差部による該フィルタ用レジスト材表面の起伏が吸収されるよう、該フィルタ用レジスト材の露光量をその露光面内で変化させる露光ステップを含むものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００４０】
本発明は、上記固体撮像装置の製造方法において、該フィルタ用露光マスクは、露光用光を透過させる光透過部と、該露光用光を遮光する遮光部とを有し、該光透過部での光透過率を、該フィルタ用露光マスク面内での、該フィルタ用レジスト材の露光される部分と前記段差部との距離に応じて変化させた光透過率分布を有することが好ましい。
【００４１】
本発明は、上記固体撮像装置の製造方法において、前記フィルタ用レジスト材は、露光量が多いほど現像時に除去されにくくなるネガ型レジスト材であり、前記フィルタ露光マスクの光透過部は、前記段差部に近い部分ほどその光透過率を小さくした光透過率分布を有することが好ましい。
【００４２】
本発明は、上記固体撮像装置の製造方法において、前記フィルタ用レジスト材は、露光量が多いほど現像時に除去されやすくなるポジ型レジスト材であり、前記フィルタ用露光マスクの光透過部は、前記段差部に近い部分ほどその光透過率を大きくした光透過率分布を有することが好ましい。
【００４３】
本発明は、上記固体撮像装置の製造方法において、前記フィルタ用露光マスクは、前記各光電変換素子が形成する画素単位で光透過率を変化させた、その光透過部の各画素に対応する領域では光透過率が一定であるグレートーンマスクであることが好ましい。
【００４４】
本発明は、上記固体撮像装置の製造方法において、前記フィルタ用露光マスクは、その光透過部における、前記撮像領域の周縁に隣接する光電変換素子が形成する画素でのみ光透過率を変化させたグレートーンマスクであることが好ましい。
【００４５】
本発明は、上記固体撮像装置の製造方法において、前記カラーフィルタを形成した後、上層マイクロレンズをその下地層を介して形成する上層レンズ形成ステップを含み、前記カラーフィルタ形成ステップでは、前記撮像領域内で、前記各光電変換素子からこれに対応するマイクロレンズまでの距離が均一となるよう、該カラーフィルタの厚さを前記カラーフィルタ用レジスト材の露光量により調整することが好ましい。
【００４６】
本発明は、上記固体撮像装置の製造方法において、前記光電変換素子および前記遮光層を形成した後、前記カラーフィルタを形成する前に、層内マイクロレンズをその下地層を介して形成する層内レンズ形成ステップを含み、該層内レンズ形成ステップは、該レンズ用レジスト材の現像時に、前記段差部による該レンズ用レジスト材表面での起伏が吸収されるよう、該レンズ用レジスト材の露光量をその露光面内で変化させる露光ステップを含むことが好ましい。
【００４７】
本発明は、上記固体撮像装置の製造方法において、前記レンズ用露光マスクは、露光用光を透過させる光透過部と、該露光用光を遮光する遮光部とを有し、該光透過部での光透過率を、該レンズ用露光マスク面内での、該レンズ用レジスト材の露光される部分と前記段差部との距離に応じて変化させた光透過率分布を有することが好ましい。
【００４８】
本発明は、上記固体撮像装置の製造方法において、前記レンズ用レジスト材は、露光量が多いほど現像時に除去されにくくなるネガ型レジスト材であり、前記レンズ露光マスクの光透過部は、前記段差部に近い部分ほどその光透過率を小さくした光透過率分布を有することが好ましい。
【００４９】
本発明は、上記固体撮像装置の製造方法において、前記レンズ用レジスト材は、露光量が多いほど現像時に除去されやすくなるポジ型レジスト材であり、前記レンズ用露光マスクの光透過部は、前記段差部に近い部分ほどその光透過率を大きくした光透過率分布を有することが好ましい。
【００５０】
本発明は、上記固体撮像装置の製造方法において、前記レンズ用露光マスクは、前記各光電変換素子が形成する画素単位で光透過率を変化させた、その光透過部の各画素に対応する領域では光透過率が一定であるグレートーンマスクであることが好ましい。
【００５１】
本発明は、上記固体撮像装置の製造方法において、前記レンズ用露光マスクは、その光透過部における、前記撮像領域の周縁に隣接する光電変換素子が形成する画素でのみ光透過率を変化させたグレートーンマスクであることが好ましい。
【００５２】
本発明は、上記固体撮像装置の製造方法において、前記カラーフィルタを形成した後、上層マイクロレンズをその下地層を介して形成する上層レンズ形成ステップを含み、前記層内レンズ形成ステップでは、前記撮像領域内で、前記光電変換素子からこれに対応する上層マイクロレンズまでの距離が均一となるよう、該層内マイクロレンズの厚さを前記レンズ用レジスト材の露光量により調整し、前記カラーフィルタ形成ステップでは、前記撮像領域内で、前記光電変換素子からこれに対応する上層マイクロレンズまでの距離が均一となるよう、前記カラーフィルタの厚さを前記カラーフィルタ用レジスト材の露光量により調整することが好ましい。
【００５３】
本発明は、上記固体撮像装置の製造方法において、前記固体撮像装置は、ＣＣＤイメージセンサであることが好ましい。
【００５４】
本発明は、上記固体撮像装置の製造方法において、前記固体撮像装置は、ＣＭＯＳイメージセンサであることが好ましい。
【００５５】
本発明に係る電子情報機器は、撮像部を備えた電子情報機器であって、該撮像部として、上記固体撮像装置の製造方法により得られた固体撮像装置を用いたものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００５６】
以下、本発明の作用について説明する。
【００５７】
本発明においては、段差部を有する下地層上でレジスト膜をパターニングする際、該下地層上に塗布したレジスト材に対する露光量を、該レジスト材の現像時に、該下地層の段差部による該レジスト材表面での起伏が吸収されるよう該レジスト材の露光面内で変化させるので、該下地層の段差部近傍で、レジスト膜が隆起したり厚くなったりするのを回避でき、これにより下地層表面からレジスト膜表面までの距離を露光面内においてほぼ一定にすることができる。
【００５８】
また、本発明においては、上記レジスト材として、露光量が多いほど現像時に除去されにくくなるネガ型レジスト材を用い、上記露光マスクの光透過部には、下地層上の段差部に近い部分ほどその光透過率を小さくした光透過率分布を持たせているので、ネガ型レジスト材を用いて、段差部を有する下地層上にレジスト膜を、レジスト膜が隆起したり厚くなったりするのを回避しつつ形成することができる。
【００５９】
また、本発明においては、上記レジスト材として、露光量が多いほど現像時に除去されやすくなるポジ型レジスト材を用い、上記露光マスクの光透過部には、下地層上の段差部に近い部分ほどその光透過率を大きくした光透過率分布を持たせているので、ポジ型レジスト材を用いて、段差部を有する下地層上にレジスト膜を、レジスト膜が隆起したり厚くなったりするのを回避しつつ形成することができる。
【００６０】
本発明においては、固体撮像装置の製造方法において、遮光層近傍の段差部を有する下地層上でフィルタ用レジスト膜をパターニングする際、該下地層上に塗布したフィルタ用レジスト材に対する露光量を、該フィルタ用レジスト材の現像時に、該下地層の段差部による該フィルタ用レジスト材表面での起伏が吸収されるよう該フィルタ用レジスト材の露光面内で変化させるので、該下地層の段差部近傍で、カラーフィルタが隆起したり厚くなったりするのを回避でき、これにより下地層表面からカラーフィルタ表面あるいはその上の上層マイクロレンズまでの距離を露光面内においてほぼ一定にすることができる。
【００６１】
また、本発明においては、上記フィルタ用レジスト材として、露光量が多いほど現像時に除去されにくくなるネガ型レジスト材を用い、上記露光マスクの光透過部には、下地層上の段差部に近い部分ほどその光透過率を小さくした光透過率分布を持たせているので、ネガ型レジスト材を用いて、段差部を有する下地層上にカラーフィルタを、これが該段差部で隆起したり厚くなったりするのを回避しつつ形成することができる。
【００６２】
また、本発明においては、上記フィルタ用レジスト材として、露光量が多いほど現像時に除去されやすくなるポジ型レジスト材を用い、上記露光マスクの光透過部には、下地層上の段差部に近い部分ほどその光透過率を大きくした光透過率分布を持たせているので、ポジ型フィルタ用レジスト材を用いて、段差部を有する下地層上にカラーフィルタを、これが段差部で隆起したり厚くなったりするのを回避しつつ形成することができる。
【００６３】
また、本発明においては、前記撮像領域内で、前記各光電変換素子からこれに対応するマイクロレンズまでの距離が均一となるよう、該カラーフィルタの厚さを前記カラーフィルタ用レジスト材の露光量により調整するので、各光電変換素子からこれに対応するマイクロレンズまでの距離を撮像領域にてほぼ一定にすることができる。
【００６４】
本発明においては、固体撮像装置の製造方法において、遮光層近傍の段差部を有する下地層上で層内レンズ用レジスト膜をパターニングする際、該下地層上に塗布した層内レンズ用レジスト材に対する露光量を、該層内レンズ用レジスト材の現像時に、該下地層の段差部による該層内レンズ用レジスト材表面での起伏が吸収されるよう該層内レンズ用レジスト材の露光面内で変化させるので、該下地層の段差部近傍で、層内マイクロレンズが隆起したり厚くなったりするのを回避でき、これにより下地層表面から、カラーフィルタ上の上層マイクロレンズまでの距離を露光面内においてほぼ一定にすることができる。
【００６５】
また、本発明においては、層内レンズ用レジスト材として、露光量が多いほど現像時に除去されにくくなるネガ型レジスト材を用い、上記露光マスクの光透過部には、下地層上の段差部に近い部分ほどその光透過率を小さくした光透過率分布を持たせているので、ネガ型レジスト材を用いて、段差部を有する下地層上にカラーフィルタを、これが該段差部で隆起したり厚くなったりするのを回避しつつ形成することができる。
【００６６】
また、本発明においては、層内フィルタ用レジスト材として、露光量が多いほど現像時に除去されやすくなるポジ型レジスト材を用い、上記露光マスクの光透過部には、下地層上の段差部に近い部分ほどその光透過率を大きくした光透過率分布を持たせているので、ポジ型フィルタ用レジスト材を用いて、段差部を有する下地層上に層内マイクロレンズを、これが段差部で隆起したり厚くなったりするのを回避しつつ形成することができる。
【００６７】
また、本発明においては、前記層内レンズ形成ステップでは、前記撮像領域内で、前記光電変換素子からこれに対応する上層マイクロレンズまでの距離が均一となるよう、該層内マイクロレンズの厚さを前記レンズ用レジスト材の露光量により調整し、前記カラーフィルタ形成ステップでは、前記撮像領域内で、前記光電変換素子からこれに対応する上層マイクロレンズまでの距離が均一となるよう、前記カラーフィルタの厚さを前記カラーフィルタ用レジスト材の露光量により調整するので、層内マイクロレンズを有する場合でも、各光電変換素子から、カラーフィルタ上のマイクロレンズまでの距離を撮像領域にてほぼ一定にすることができる。
【発明の効果】
【００６８】
以上のように、本発明によれば、段差部を有する下地層上でレジスト膜のパターニングを、該パターニングより得られる所定パターンを有するレジスト膜の厚さが均一になり、下地層表面からレジスト膜表面までの距離を露光面内においてほぼ一定にすることができるレジスト膜のパターニング方法を得ることができる。
【００６９】
本発明によれば、撮像領域の周囲に位置する遮光層による段差部近傍でも、他の撮像領域と同様に均一な厚さでカラーフィルタやその上下のマイクロレンズを形成することができる固体撮像装置の製造方法を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００７０】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００７１】
（実施形態１）
図１は本発明の実施形態１による固体撮像装置を説明する断面図であり、図８（ａ）のＩＸ−ＩＸ線断面に対応する部分の断面構造を示している。
【００７２】
この実施形態１の固体撮像装置（ＣＣＤイメージセンサ）１０１では、シリコンなどの半導体基板１の表面領域には、上記光電変換素子８（図８（ｂ）に示すフォトダイオードＰＤ）を構成する拡散領域８ａがマトリクス状に形成され、該半導体基板１上には、ＢＰＳＧ等の平坦膜７を介して遮光ＭＲ層４が形成されている。この遮光ＭＲ層４は、上記撮像領域２１０ａ（図８（ａ）参照）の周囲に沿って一定の幅で配置されており、メタル配線層のパターニングにより形成されたものであり、ＳｉＮ膜を含むものである。
【００７３】
また、上記平坦膜７およびその上の遮光ＭＲ層４上には、さらに平坦膜５を介してカラーフィルタ２が形成されている。そして、該カラーフィルタ２上には、平坦膜６を介してマイクロレンズ１０が形成されている。なお、このようなカラーフィルターおよびマイクロレンズの材料には感光性レジスト材が用いられている。なお、図１中、２ａはグリーンフィルタ、２ｂはそれ以外のレッドフィルタあるいはブルーフィルタである。ただし、カラーフィルタは、グリーンフィルタ、レッドフィルタ、およびブルーフィルタからなる原色カラーフィルタに限らず、イエローフィルタ、シアンフィルタ、マゼンタフィルタ、グリーンフィルタからなる補色カラーフィルタを用いることもできる。
【００７４】
ここで、カラーフィルタ２およびマイクロレンズ１０は、各光電変換素子８に対応する位置に配置されている。具体的には、撮像領域２１０ａ（図８（ａ）参照）の中央部分では、カラーフィルタ２およびマイクロレンズ１０は、これらの中心が各光電変換素子８を構成する拡散領域８ａの中心と重なるよう配置されているが、撮像領域２１０ａの周辺部分に近いほど、カラーフィルタおよびマイクロレンズの中心は、対応する拡散領域８ａの中心より撮像領域の内側にずれた位置に位置している。
【００７５】
さらに、この実施形態１では、カラーフィルタの遮光ＭＲ層４の近傍に位置するグリーンフィルタ２ａでは、その表面から対応する光電変換素子８までの距離はほぼ一定となっている。
【００７６】
次に製造方法について説明する。
【００７７】
図２および図３は、原色カラーフィルタを用いた固体撮像装置の製造方法を説明する図であり、図２（ａ）〜（ｃ）は、主に原色カラーフィルタの形成工程を示し、図３（ａ）〜（ｂ）は、マイクロレンズの形成工程を示している。ここで、原色カラーフィルタは、２行２列のマトリクス状配置の４つの画素において、対角線上に位置する１組の画素上にはグリーンフィルタを配置し、もう１組の対角線上に位置する１組の画素にはそれぞれレッドフィルタおよびブルーフィルタを配置したものを、１つの繰返し配置単位とするものである。
【００７８】
まず、シリコンなどの半導体基板１の表面領域に、光電変換素子８を構成する拡散領域８ａをマトリクス状に形成し、さらに該半導体基板１上に、ＢＰＳＧ等の平坦膜７を介して、上記撮像領域２１０ａ（図８（ａ）参照）の周縁部に位置するよう、遮光ＭＲ層４を形成する。なお、この遮光ＭＲ層４は、上記撮像領域２１０ａの周囲に沿って一定の幅で配置されており、メタル配線層のパターニングにより形成されたものであり、ＳｉＮ膜を含むものである。その後、全面に平坦化膜５を介して、カラーフィルタ用レジスト材２１を形成する（図２（ａ））。ここで、該レジスト材２１は、露光量が多いほど現像時に除去されにくくなるネガ型レジスト材であり、つまり、露光量が多い部分ほで、現像後に残るレジスト膜の膜厚が厚くなるものである。ただし、前記フィルタ用レジスト材は、ネガ型レジスト材に限らず、露光量が多いほど現像時に除去されやすくなるポジ型レジスト材であってもよい。この場合は、グレートーンマスクの光透過部は、遮光ＭＲ層による段差部に近い部分ほどその光透過率を大きくした光透過率分布を有する。
【００７９】
続いて、フィルタ用露光マスクとしてグレートーンマスク４０を用いて露光用光（紫外線）１１の照射を行って上記レジスト材２１を露光する。このグレートーンマスク４０は、光透過部４０ａと遮光部４０ｂとを有し、該光透過部４０ａおよび遮光部４０ｂとで該露光マスクの所要の開口パターンを形成している（図２（ｂ））。また、このグレートーンマスク４０の光透過部４０ａは、上記遮光ＭＲ層による段差部に近い部分ほどその光透過率を小さくした光透過率分布を有している。ただし、この実施形態１では、グレートーンマスク４０には、光透過率の分布は、撮像領域の周縁に位置する画素に対応する部分でのみ持たせている。なお、グレートーンマスクにおける光透過率の分布は、これに限らず、例えば、該グレートーンマスクは、各光電変換素子が形成する画素単位で光透過率を変化させた、その光透過部の各画素に対応する領域では光透過率が一定であるものであってもよい。
【００８０】
そして、上記露光したレジスト材２１を現像して、例えば、グリーン、レッド、およびブルーのうちの例えばグリーンフィルタ２ａを形成する（図２（ｃ））。なお、他の色のフィルタについても、該グリーンフィルタと同様、フィルタ用レジスト材の塗布、露光、現像という処理により形成する。
【００８１】
このとき現像されたレジスト材２１は、露光量に応じた厚さを有することとなり、遮光ＭＲ層４近傍の段差部に隣接する領域では、その厚さが他の部分と比べて低くなり、これにより下地の段差を吸収することができる。
【００８２】
次に、マイクロレンズ材となるレジスト材１０ａをマイクロレンズ下平坦膜６を介して形成した後、図１４（ａ）に示す従来のレンズ用露光マスク１９と同一のマスクを用いてレンズ露光用光１１ｂの照射を行って上記レジスト材１０ａを露光する。この露光マスク１９は、光透過部１９ａと遮光部１９ｂとを有し、該光透過部１９ａおよび遮光部１９ｂとで該レンズ用露光マスク１９の所要の開口パターンを形成している（図３（ａ））。
【００８３】
その後、上記レンズ用レジスト材１０ａを現像して、各光電変換素子に対応する位置に、断面矩形形状のレンズ用ブロック１０ｂを形成する（図３（ｂ））。
【００８４】
その後、熱リフロー処理を行って上記レンズ用ブロック１０ｂをマイクロレンズ形状に変形させて、図１に示す丸味を帯びた形状のマイクロレンズ１０を形成する。
【００８５】
このように本実施形態１では、固体撮像装置の製造方法において、遮光層近傍の段差部を有する下地層（平坦膜）５上でフィルタ用レジスト材２１をパターニングする際、該下地層５上に塗布したフィルタ用レジスト材２１に対する露光量を、該フィルタ用レジスト材の現像時に、該下地層５の段差部による該フィルタ用レジスト材表面での起伏が吸収されるよう該フィルタ用レジスト材の露光面内で変化させるので、該下地層の段差部近傍で、カラーフィルタ２が隆起したり厚くなったりするのを回避でき、これにより基板表面に形成されたフォトダイオードからカラーフィルタ２上のマイクロレンズ１０までの距離Ｌを露光面内においてほぼ一定にすることができる。
【００８６】
また、本実施形態では、上記フィルタ用レジスト材として、露光量が多いほど現像時に除去されにくくなるネガ型レジスト材を用い、上記露光マスクの光透過部には、下地層５上の段差部に近い部分ほどその光透過率を小さくした光透過率分布を持たせているので、ネガ型レジスト材を用いて、段差部を有する下地層５上にカラーフィルタ２を、これが該段差部で隆起したり厚くなったりするのを回避しつつ形成することができる。
【００８７】
また、上記フィルタ用レジスト材２１として、露光量が多いほど現像時に除去されやすくなるポジ型レジスト材を用いた場合には、上記露光マスクの光透過部には、下地層上の段差部に近い部分ほどその光透過率を大きくした光透過率分布を持たせることで、ポジ型フィルタ用レジスト材を用いて、段差部を有する下地層５上にカラーフィルタ２を、これが段差部で隆起したり厚くなったりするのを回避しつつ形成することができる。
【００８８】
さらに、本実施形態では、前記撮像領域２１０ａ（図８（ａ）参照）内で、上記各光電変換素子８からこれに対応するマイクロレンズまでの距離が均一となるよう、該カラーフィルタ２の厚さを前記カラーフィルタ用レジスト材の露光量により調整するので、各光電変換素子からこれに対応するマイクロレンズまでの距離を撮像領域２１０ａ（図８（ａ）参照）にてほぼ一定にすることができる。
【００８９】
なお、上記実施形態１では、本発明の固体撮像装置として層間マイクロレンズを有していないものを示したが、本発明の固体撮像装置は、層間マイクロレンズを有するものであってもよく、以下実施形態２では、層間マイクロレンズを有する固体撮像装置について説明する。
（実施形態２）
図４は本発明の実施形態２による固体撮像装置を説明する断面図であり、図８（ａ）のＩＸ−ＩＸ線断面に対応する部分の断面構造を示している。
【００９０】
この実施形態２の固体撮像装置（ＣＣＤイメージセンサ）１３１では、実施形態１の固体撮像装置１０１と同様、シリコンなどの半導体基板１の表面領域には、上記光電変換素子８（図８（ｂ）に示すフォトダイオードＰＤ）を構成する拡散領域８ａがマトリクス状に形成され、該半導体基板１上には、ＢＰＳＧ等の平坦膜７を介して遮光ＭＲ層４が形成されている。この遮光ＭＲ層４は、上記撮像領域２１０ａ（図８（ａ）参照）の周囲に沿って一定の幅で配置されており、メタル配線層のパターニングにより形成されたものであり、ＳｉＮ膜を含むものである。
【００９１】
そして、この実施形態２の固体撮像装置では、該平坦膜７の、上記撮像領域２１０ａの各光電変換素子８上には、層内マイクロレンズ３が形成され、その上には、層内レンズ平坦膜５を介してカラーフィルタ２が配置されている。
【００９２】
さらに、このカラーフィルタ２上には、実施形態１の固体撮像装置と同様、平坦膜６を介してマイクロレンズ１０が形成されている。
【００９３】
ここで、このようなカラーフィルター、層内マイクロレンズ、およびマイクロレンズの材料には感光性レジスト材が用いられており、カラーフィルタは、上記実施形態１のものと同一のものである。
【００９４】
ここで、カラーフィルタ２、層内マイクロレンズ３、およびマイクロレンズ１０は、各光電変換素子８に対応する位置に配置されている。具体的には、撮像領域２１０ａ（図８（ａ）参照）の中央部分では、カラーフィルタ２、層内マイクロレンズ３およびマイクロレンズ１０は、これらの中心が各光電変換素子８を構成する拡散領域８ａの中心と重なるよう配置されているが、撮像領域２１０ａの周辺部分に近いほど、カラーフィルタ、層内マイクロレンズおよびマイクロレンズの中心は、対応する拡散領域８ａの中心より撮像領域の内側に、しかも上層側のものほど大きくずれた位置に位置している。
【００９５】
さらに、この実施形態２では、層内マイクロレンズの遮光ＭＲ層４の近傍に位置するものでは、その表面から対応する光電変換素子８までの距離はほぼ一定となっている。また、カラーフィルタの遮光ＭＲ層４の近傍に位置するグリーンフィルタ２ａでは、その表面から対応する光電変換素子８までの距離はほぼ一定となっている。
【００９６】
次に製造方法について説明する。
【００９７】
図５〜図７は、原色カラーフィルタを用いた固体撮像装置の製造方法を説明する図であり、図５（ａ）〜（ｄ）は、層内マイクロレンズの形成工程を示し、図６（ａ）〜（ｃ）は、主にカラーフィルタの形成工程を示し、図７（ａ）〜（ｂ）は、マイクロレンズの形成工程を示している。ここで、原色カラーフィルタは、実施形態１と同様、矩形形状の対角線上に位置する１組の画素上のグリーンフィルタと、もう１組の対角線上に位置する１組の画素上のレッドフィルタおよびブルーフィルタとを、１つの繰返し配置単位とするものである。
【００９８】
まず、シリコンなどの半導体基板１の表面領域に、光電変換素子８を構成する拡散領域８ａをマトリクス状に形成し、さらに該半導体基板１上に、ＢＰＳＧ等の平坦膜７を介して、上記撮像領域２１０ａ（図８（ａ）参照）の周縁部に位置するよう、遮光ＭＲ層４を形成する。なお、この遮光ＭＲ層４は、実施形態１のものと同一のものである。
【００９９】
続いて、層内マイクロレンズ材となるレジスト材３ａを平坦膜７およびその上の遮光ＭＲ層４上に形成した後、層内レンズ用露光マスクとしてグレートーンマスク５０を用いて露光用光１１の照射を行って上記レジスト材３ａを露光する。このグレートーンマスク５０は、光透過部５０ａと遮光部５０ｂとを有し、該光透過部５０ａおよび遮光部５０ｂで該露光マスクの所要の開口パターンを形成している（図５（ａ））。また、このグレートーンマスク５０の光透過部５０ａは、上記遮光ＭＲ層による段差部に近い部分ほどその光透過率を小さくした光透過率分布を有している。ただし、この実施形態２では、グレートーンマスク５０には、光透過率の分布は、撮像領域の周縁に位置する画素に対応する部分でのみ持たせている。なお、グレートーンマスクにおける光透過率の分布は、これに限らず、例えば、該グレートーンマスク５０は、各光電変換素子が形成する画素単位で光透過率を変化させた、その光透過部の各画素に対応する領域では光透過率が一定であるものであってもよい。
【０１００】
その後、上記レンズ用レジスト材３ａを現像して、各光電変換素子に対応する位置に、断面矩形形状のレンズ用ブロック３ｂを形成する（図５（ｂ））。
【０１０１】
その後、熱リフロー処理を行って上記レンズ用ブロック３ｂをマイクロレンズ形状に変形させて、丸味を帯びた形状の層内マイクロレンズ３を形成する（図５（ｃ））。
【０１０２】
なお、この実施形態２では、レンズ用レジスト材を塗布して露光現像し、その後、熱リフローを行って上記層内マイクロレンズ３を形成しているが、層内マイクロレンズ３については、レンズ用レジスト材の露光量を、各画素に対応する領域でレンズ形状に応じた分布を持ったものとすることで、露光現像処理のみで、リフロー処理なしで層内レンズ用レジスト材から直接、層内マイクロレンズを形成してもよい。
【０１０３】
その後は、実施形態１と同様にカラーフィルタとマイクロレンズの形成を行う。
【０１０４】
簡単に説明すると、図５（ｄ）に示すように、平坦化膜５を介して全面にカラーフィルタ用レジスト材２１を形成し（図６（ａ））、さらにフィルタ用露光マスクとしてグレートーンマスク４０を用いて露光用光１１の照射を行って上記レジスト材２１を露光する（図６（ｂ））。そして、上記露光したレジスト材２１を現像して、例えば、グリーン、レッド、およびブルーのうちの例えばグリーンフィルタ２ａを形成する（図６（ｃ））。なお、他の色のフィルタについても、該グリーンフィルタと同様、フィルタ用レジスト材の塗布、露光、現像という処理により形成する。このとき現像されたレジスト材２１は、露光量に応じた厚さを有することとなり、遮光ＭＲ層４近傍の段差部に隣接する領域では、その厚さが他の部分と比べて低くなり、これにより下地の段差を吸収することができる。
【０１０５】
次に、マイクロレンズ材となるレジスト材１０ａをマイクロレンズ下平坦膜６を介して形成した後、図１４（ａ）に示す従来のレンズ用露光マスク１９と同一のマスクを用いてレンズ露光用光１１ｂの照射を行って上記レジスト材１０ａを露光する（図７（ａ））。
【０１０６】
その後、上記レンズ用レジスト材１０ａを現像して、各光電変換素子に対応する位置に、断面矩形形状のレンズ用ブロック１０ｂを形成し（図７（ｂ））、その後、熱リフロー処理を行って上記レンズ用ブロック１０ｂをマイクロレンズ形状に変形させて、図４に示すマイクロレンズ１０を形成する。
【０１０７】
このように本実施形態２では、固体撮像装置の製造方法において、遮光層近傍の段差部を有する下地層（平坦膜）７上で層内レンズ用レジスト材３ａをパターニングする際、該下地層上に塗布した層内レンズ用レジスト材３ａに対する露光量を、該層内レンズ用レジスト材の現像時に、該下地層の段差部による該層内レンズ用レジスト材表面での起伏が吸収されるよう該層内レンズ用レジスト材３ａの露光面内で変化させるので、該下地層の段差部近傍で、層内マイクロレンズ３が隆起したり厚くなったりするのを回避でき、これにより下地層表面から、カラーフィルタ上の上層マイクロレンズまでの距離を露光面内においてほぼ一定にすることができる。
【０１０８】
また、この実施形態２では、層内レンズ用レジスト材３ａとして、露光量が多いほど現像時に除去されにくくなるネガ型レジスト材を用い、上記露光マスクの光透過部には、下地層上の段差部に近い部分ほどその光透過率を小さくした光透過率分布を持たせているので、ネガ型レジスト材を用いて、段差部を有する下地層上に層内マイクロレンズを、これが該段差部で隆起したり厚くなったりするのを回避しつつ形成することができる。
【０１０９】
また、本実施形態では、層内フィルタ用レジスト材として、露光量が多いほど現像時に除去されやすくなるポジ型レジスト材を用い、上記露光マスクの光透過部には、下地層上の段差部に近い部分ほどその光透過率を大きくした光透過率分布を持たせることにより、ポジ型フィルタ用レジスト材を用いて、段差部を有する下地層上に層内マイクロレンズを、これが段差部で隆起したり厚くなったりするのを回避しつつ形成することができる。
【０１１０】
また、本実施形態では、前記層内レンズ形成ステップでは、前記撮像領域内で、前記光電変換素子からこれに対応する上層マイクロレンズまでの距離が均一となるよう、該層内マイクロレンズの厚さを前記レンズ用レジスト材の露光量により調整し、前記カラーフィルタ形成ステップでは、前記撮像領域内で、前記光電変換素子からこれに対応する上層マイクロレンズまでの距離が均一となるよう、前記カラーフィルタの厚さを前記カラーフィルタ用レジスト材の露光量により調整するので、層内マイクロレンズを有する固体撮像装置において、各光電変換素子から、カラーフィルタ上のマイクロレンズまでの距離を撮像領域にてほぼ一定にすることができる。
【０１１１】
なお、上記各実施形態では、固体撮像装置はＣＣＤイメージセンサ（図８（ｂ））として説明したが、本発明の固体撮像装置の製造方法は、図８（ｃ）に示すようなＣＭＯＳイメージセンサにも適用できるものであることは言うまでもない。
（実施形態３）
なお、上記実施形態１および２では、特に説明しなかったが、上記実施形態１および２の固体撮像装置の少なくともいずれかを撮像部に用いた例えばデジタルビデオカメラ、デジタルスチルカメラなどのデジタルカメラや、画像入力カメラ、スキャナ、ファクシミリ、カメラ付き携帯電話装置などの画像入力デバイスを有した電子情報機器について説明する。本発明の電子情報機器は、本発明の上記実施形態１〜２の固体撮像装置の少なくともいずれかを撮像部に用いて得た高品位な画像データを記録用に所定の信号処理した後にデータ記録する記録メディアなどのメモリ部と、この画像データを表示用に所定の信号処理した後に液晶表示画面などの表示画面上に表示する液晶表示装置などの表示手段と、この画像データを通信用に所定の信号処理をした後に通信処理する送受信装置などの通信手段と、この画像データを印刷（印字）して出力（プリントアウト）する画像出力手段とのうちの少なくともいずれかを有している。
【０１１２】
以上のように、本発明の好ましい実施形態を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した特許、特許出願および文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。
【産業上の利用可能性】
【０１１３】
本発明は、レジスト膜のパターニング方法および固体撮像装置の製造方法の分野において、撮像領域の周囲に位置する遮光層による段差部近傍でも、他の撮像領域と同様に均一な厚さでカラーフィルタやその上下のマイクロレンズを形成することができるレジスト膜のパターニング方法および固体撮像装置の製造方法を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１４】
【図１】図１は本発明の実施形態１による固体撮像装置を説明する断面図であり、図８（ａ）のＩＸ−ＩＸ線断面に対応する部分の断面構造を示している。
【図２】図２は本発明の原色カラーフィルタを用いた固体撮像装置の製造方法を説明する図であり、図２（ａ）〜（ｃ）は、主に原色カラーフィルタの形成工程を示している。
【図３】図３は本発明の原色カラーフィルタを用いた固体撮像装置の製造方法を説明する図であり、図３（ａ）〜（ｂ）は、マイクロレンズの形成工程を示している。
【図４】図４は本発明の実施形態２による固体撮像装置を説明する断面図であり、図８（ａ）のＩＸ−ＩＸ線断面に対応する部分の断面構造を示している。
【図５】図５は、原色カラーフィルタを用いた固体撮像装置の製造方法を説明する図であり、図５（ａ）〜（ｄ）は、層内マイクロレンズの形成工程を示している。
【図６】図６は、原色カラーフィルタを用いた固体撮像装置の製造方法を説明する図であり、図６（ａ）〜（ｃ）は、主にカラーフィルタの形成工程を示している。
【図７】図７は、原色カラーフィルタを用いた固体撮像装置の製造方法を説明する図であり、図７（ａ）〜（ｂ）は、マイクロレンズの形成工程を示している。
【図８】図８は、従来の固体撮像装置を説明する図であり、図８（ａ）は、該固体撮像装置の全体構成を模式的に示し、図８（ｂ）は、該固体撮像装置としてのＣＣＤイメージセンサの回路構成を示し、図８（ｃ）は、ＣＭＯＳ型固体撮像装置としてのＣＭＯＳイメージセンサを説明する概略構成図である。
【図９】図９は、図８（ａ）に示す固体撮像装置のＩＸ−ＩＸ線断面の構造を示す図である。
【図１０】図１０は、従来の層内マイクロレンズを有する固体撮像装置の断面構造を示す図である。
【図１１】図１１は、図９に示す従来の固体撮像装置におけるカラーフィルタを薄膜化した断面構造を示す図である。
【図１２】図１２は、図１０に示す従来の固体撮像装置におけるカラーフィルタを薄膜化した断面構造を示す図である。
【図１３】図１３は、原色カラーフィルタを用いた固体撮像装置の製造方法を説明する図であり、図１３（ａ）〜（ｃ）は、主に原色カラーフィルタの形成工程を示している。
【図１４】図１４は、原色カラーフィルタを用いた固体撮像装置の製造方法を説明する図であり、図１４（ａ）〜（ｂ）は、マイクロレンズの形成工程を示している。
【符号の説明】
【０１１５】
１  マイクロレンズ
２  カラーフィルター
３  層内レンズ
４  遮光ＭＲ等の段差（ＳｉＮ膜も含む）
５  層内レンズ平坦膜
６  マイクロレンズ下平坦膜
７  ＢＰＳＧ等の平坦膜（ＳｉＮ膜も含む）
８  フォトダイオード
９  マスク
１０  グレートーンマスク
１１  紫外線
１０１，１３１  固体撮像装置
【図１】
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【図３】
2009152414.tif 000004
【図４】
2009152414.tif 000005
【図５】
2009152414.tif 000006
【図７】
2009152414.tif 000007
【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２】
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【図６】
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