(57)【要約】【課題】マイクロレンズの表面上に均一な膜厚のオーバーコート層をローコストに形成する。【解決手段】マイクロレンズ１７の上にオーバーコート材料２０を塗布する（Ｂ）。フォトマスク２１を介してオーバーコート材料２０を露光し（Ｃ）、現像処理を行なうと、オーバーコート材料２０は、フォトマスク２１のパターン形状にパターニングされ、マイクロレンズ１７の表面中央部のみにオーバーコート材料２０が残る（Ｄ）。オーバーコート材料２０のリフロー特性に応じた加熱条件である所定の加熱温度，加熱時間で加熱溶融処理を行なうと、オーバーコート材料２０が溶融して、マイクロレンズ１７の表面上で固化し、マイクロレンズ１７の表面全体に均一な膜厚のオーバーコート層１８が形成され（Ｅ）、固体撮像素子１９が得られる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体撮像素子のマイクロレンズの表面上に加熱溶融性を有するオーバーコート材料を塗布する塗布工程と、
前記マイクロレンズの中央部のみに残るように前記オーバーコート材料をパターニングするパターニング工程と、
前記オーバーコート材料を加熱溶融して前記マイクロレンズの表面上で固化させるメルトリフロー工程と
からなることを特徴とするオーバーコート層形成方法。
【請求項２】
前記オーバーコート材料を、感光性を有するフォトレジスト材とし、
前記パターニング工程では、フォトリソグラフィにより前記オーバーコート材料をパターニングすることを特徴とする請求項１記載のオーバーコート層形成方法。
【請求項３】
前記パターニング工程では、前記塗布工程により塗布された前記オーバーコート材料の上に、フォトリソグラフィによりレジストマスクを形成し、このレジストマスクに基づいてエッチングを行なうことにより、前記オーバーコート材料をパターニングすることを特徴とする請求項１記載のオーバーコート層形成方法。
【請求項４】
前記オーバーコート材料を、前記マイクロレンズよりも屈折率が低い材料とすることを特徴とする請求項１ないし３いずれか記載のオーバーコート層形成方法。
【請求項５】
前記請求項１ないし４いずれか記載のオーバーコート層形成方法によりマイクロレンズの表面上に形成されたオーバーコート層を備えることを特徴とする固体撮像素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オーバーコート層形成方法及び固体撮像素子に関し、更に詳しくは固体撮像素子のマイクロレンズの表面上にオーバーコート層を形成するオーバーコート層形成方法及び固体撮像素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＣＣＤなど固体撮像素子上の光電変換素子が光電変換に寄与する領域（開口部）は、固体撮像素子のサイズや画素数に依存するが、固体撮像素子の全面積に対し２０〜４０％程度に限られてしまう。開口部が小さいことは、そのまま感度低下につながるので、これを補うため光電変換素子上に集光用のマイクロレンズを形成することが一般的である。
【０００３】
マイクロレンズの表面上には、マイクロレンズの性能向上のため、種々の機能を有するオーバーコート層が設けられることが多い。オーバーコート層には、例えば、マイクロレンズ表面における光の反射を抑制し、受光部に到達する光の量を多くすることを目的とした反射防止膜や、吸水によるマイクロレンズの変形、着色（黄変や白濁等）及び劣化の防止を目的とした撥水層等がある。
【０００４】
従来、これらオーバーコート層のマイクロレンズ表面への形成は、例えば、オーバーコート材料を含む溶液をスピンコート等の塗布方法によってマイクロレンズ表面に直接塗布、乾燥し、必要に応じて光硬化、熱硬化させる方法（例えば、特許文献１，２参照）や、オーバーコート材料をマイクロレンズ表面に塗布してからグレースケールマスクを介して露光、現像する階調露光法によって形成する方法（例えば、特許文献３参照）が知られている。
【０００５】
グレースケールマスクには、マスク素材に直接濃淡をつけて透過光量分布を制御するもの、マスク基材上に光吸収膜を形成し、その光吸収能を調節することによって透過光量分布を制御するもの、マスク基板に微細なパターンを分布させ、そのパターンの分布状態により透過光量分布を制御するなどがある。
【特許文献１】特開２００２−３３４６６号公報
【特許文献２】特開２００４−３１５３２号公報
【特許文献３】特開２００６−２７８３５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１，２に記載されているようにオーバーコート材料をスピン塗布でマイクロレンズの表面に塗布する方法では、オーバーコート層の膜厚がマイクロレンズの頂上付近では薄くなり、周辺部では厚くなって、均一に形成することができないという問題がある。また、上記特許文献３記載の方法では、特殊なマスクであるグレースケールマスクを用いるとともに、オーバーコート材料として露光量に応じて残膜厚が変化する感光性材料を用いなければならないため、コスト高になるという欠点がある。
【０００７】
本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、マイクロレンズの表面上に均一な膜厚のオーバーコート層をローコストに形成することができるオーバーコート層形成方法及び固体撮像素子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】
【０００８】
本発明のオーバーコート層形成方法は、固体撮像素子のマイクロレンズの表面上に加熱溶融性を有するオーバーコート材料を塗布する塗布工程と、前記マイクロレンズの中央部のみに残るように前記オーバーコート材料をパターニングするパターニング工程と、前記オーバーコート材料を加熱溶融して前記マイクロレンズの表面上で固化させるメルトリフロー工程とからなることを特徴とする。
【０００９】
前記オーバーコート材料を、感光性を有するフォトレジスト材とし、前記パターニング工程では、フォトリソグラフィにより前記オーバーコート材料をパターニングすることを特徴とする。
【００１０】
前記パターニング工程では、前記塗布工程により塗布された前記オーバーコート材料の上に、フォトリソグラフィによりレジストマスクを形成し、このレジストマスクに基づいてエッチングを行なうことにより、前記オーバーコート材料をパターニングすることを特徴とする。
【００１１】
前記オーバーコート材料を、前記マイクロレンズよりも屈折率が低い材料とすることを特徴とする。
【００１２】
本発明の固体撮像素子は、前記請求項１ないし４いずれか記載のオーバーコート層形成方法によりマイクロレンズの表面上に形成されたオーバーコート層を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のオーバーコート層形成方法及び固体撮像素子によれば、マイクロレンズの表面上に少なくとも加熱溶融性を有するオーバーコート材料を塗布し、このオーバーコート材料をマイクロレンズの中央部のみに残るようにパターニングしてから、オーバーコート材料を加熱溶融してマイクロレンズの表面上で固化させるので、マイクロレンズの表面上に均一な膜厚のオーバーコート層を形成することができる。また、特殊なプロセスを必要としないから、ローコストにオーバーコート層を形成することができる。
【００１４】
また、オーバーコート材料を、感光性を有するフォトレジスト材とし、パターニング工程では、フォトリソグラフィによりオーバーコート材料をパターニングするので、容易にオーバーコート材料をマイクロレンズの中央部のみに残るようにすることができる。
【００１５】
また、塗布工程で塗布されたオーバーコート材料の上にフォトリソグラフィによりレジストマスクを形成し、このレジストマスクに基づいてエッチングを行なうことによりオーバーコート材料をパターニングするので、感光性がないオーバーコート材料でもマイクロレンズの中央部のみに残るようにすることができる。
【００１６】
オーバーコート材料をマイクロレンズよりも屈折率が低い材料としたので、オーバーコート材料によってマイクロレンズの表面上に形成されたオーバーコート層を反射防止膜として機能させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明のオーバーコート層形成方法及び固体撮像素子を、その第１実施形態に基づいて説明する。オーバーコート層を形成する前の固体撮像素子を示す図１（Ａ）において、固体撮像素子は、半導体基板１１に光電変換素子１２、遮光膜１３、平坦化層１４、赤、緑、青（Ｒ，Ｇ，Ｂ）フィルタからなるカラーフィルタ層１５、及びアンダーコート層１６を形成し、さらにマイクロレンズ１７を形成したものである。以下、図１及び図２を参照して、マイクロレンズ１７の表面上にオーバーコート層１８（図１（Ｅ）参照）を形成する方法及びこれによって得られる固体撮像素子１９について説明する。
【００１８】
図１（Ａ）に示すマイクロレンズ１７の表面上に、同図（Ｂ）に示すように、オーバーコート層１８の材料となるオーバーコート材料２０をスピン塗布法によって塗布する（ｓｔ１（図２））。
【００１９】
本実施形態では、オーバーコート材料２０としては、露光された部分が後述する現像処理によって溶解するフッ素系又はシリコン系の透明有機樹脂（フォトレジスト材）が用いられる。この有機樹脂は、露光量に応じて残膜厚が変化するような特殊な感光性材料ではないので、ローコストにオーバーコート層１８を形成することができる。なお、オーバーコート材料２０は、屈折率がマイクロレンズ１７よりも低い材料とする。
【００２０】
次いで、同図（Ｃ）に示すように、フォトマスク２１を介してオーバーコート材料２０に光を照射して露光処理を行なう（ｓｔ２）。この後、現像処理を行なうと（ｓｔ３）、同図（Ｄ）に示すように、オーバーコート材料２０は、フォトマスク２１のパターン形状にパターニングされ、マイクロレンズ１７の表面中央部のみにオーバーコート材料２０が残る。
【００２１】
次いで、オーバーコート材料２０のリフロー特性に応じた加熱条件である所定の加熱温度，加熱時間で加熱溶融処理（メルトリフロー）を行なうと（ｓｔ４）、オーバーコート材料２０が溶融して、マイクロレンズ１７の表面上で固化し、同図（Ｅ）に示すように、マイクロレンズ１７の表面全体に均一な膜厚のオーバーコート層１８が形成された固体撮像素子１９が得られる。
【００２２】
本実施形態で形成されたオーバーコート層１８は、マイクロレンズ１７よりも屈折率が低く、反射防止膜として機能する。
【００２３】
次に、感光性を有しないオーバーコート材料を用いる第２実施形態について、図３及び図４を参照して説明する。図１（Ｂ）と同様に、マイクロレンズ１７の表面上に感光性を有しないオーバーコート材料２３を塗布した後（ｓｔ１１）、このオーバーコート材料２３の上に、図３（Ａ）に示すように、スピン塗布法などによりフォトレジスト２４を塗布する（ｓｔ１２）。
【００２４】
同図（Ｂ）に示すように、フォトマスク２５を介してフォトレジスト２４を露光してから（ｓｔ１３）、現像処理を行なうと（ｓｔ１４）、フォトレジスト２４は、フォトマスク２５のパターン形状にパターニングされ、同図（Ｃ）に示すように、マイクロレンズ１７の中央部に対応する部分のみにフォトレジスト２４が残る。
【００２５】
次いで、フォトレジスト２４をレジストマスクとしてエッチング処理（例えば、反応性イオンエッチング処理）を行なうと（ｓｔ１５）、同図（Ｄ）に示すように、オーバーコート材料２３のフォトレジスト２４によって覆われている部分のみが残る。次いで、フォトレジスト２４を除去すると（ｓｔ１６）、同図（Ｅ）に示すように、マイクロレンズ１７の表面中央部のみにオーバーコート材料２３が残る。
【００２６】
次いで、オーバーコート材料２３のリフロー特性に応じた加熱条件である所定の加熱温度，加熱時間で加熱溶融処理（メルトリフロー）を行なうと（ｓｔ１７）、オーバーコート材料２３が溶融して、マイクロレンズ１７の表面上で固化し、図１（Ｅ）と同様に、マイクロレンズ１７の表面全体に均一な膜厚のオーバーコート層１８が形成され、固体撮像素子１９を得る。
【００２７】
以上説明した実施形態では、フォトマスクのパターンを等倍露光しているが、実寸よりも大きいフォトマスクを用いて縮小投影露光を行なってもよい。また、上記実施形態では、カラーフィルタ層を赤、緑、青（Ｒ，Ｇ，Ｂ）フィルタの組み合わせからなるものとしたが、本発明はこれに限定されるものでなく、シアン，マゼンタ，イエロー（Ｙ，Ｍ，Ｃ）フィルタの組み合わせからなるものとして構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第１実施形態の各工程を示す説明図である。
【図２】第１実施形態の手順を示すフローチャートである。
【図３】本発明の第２実施形態の各工程を示す説明図である。
【図４】第２実施形態の手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００２９】
１７  マイクロレンズ
１８  オーバーコート層
１９  固体撮像素子
２０，２３  オーバーコート材料
２１，２５  フォトマスク
２４  フォトレジスト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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