レジストパターン形成方法及び撮像素子並びに撮像装置
【課題】選択的位置のレジスト膜とその下地との密着性を高め、非選択的位置のレジスト膜の残渣を減少させる。
【解決手段】下地１に第１レジスト材３を塗布し（工程１―１）、所望パターンとは逆パターンで第１レジスト材３をパターニングして前記下地の表面のうち前記所望パターンの表面を露出させ（工程１―２）、該下地の前記露出された表面を疎水化処理し（工程１―３）、該疎水化処理後に下地１から前記パターニングされた第１レジスト材３を除去（工程１―４）して下地１に第２レジスト材２を塗布し、（工程１―５）、第２レジスト材２を前記所望パターンでパターニングする（工程１―６）。
【解決手段】下地１に第１レジスト材３を塗布し（工程１―１）、所望パターンとは逆パターンで第１レジスト材３をパターニングして前記下地の表面のうち前記所望パターンの表面を露出させ（工程１―２）、該下地の前記露出された表面を疎水化処理し（工程１―３）、該疎水化処理後に下地１から前記パターニングされた第１レジスト材３を除去（工程１―４）して下地１に第２レジスト材２を塗布し、（工程１―５）、第２レジスト材２を前記所望パターンでパターニングする（工程１―６）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レジストパターン形成方法及びこのレジストパターン形成方法でカラーフィルタ層を形成した撮像素子並びにこの撮像素子を搭載した撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
集積回路などの半導体装置を製造する場合、レジスト材を下地表面上に塗布し、このレジスト膜に所望パターンを露光し現像することで、所望パターン又は逆パターン（ネガ型かポジ型かで逆になる。）のレジスト膜が形成される。
【０００３】
このとき、例えば下記の特許文献１に記載されている様に、レジスト材塗布前の下地表面全面をヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）等を用いて疎水化処理することが行われる。下地表面が疎水性になると、下地表面とレジスト膜との密着性が改善され、レジスト膜が剥がれ難くなるからである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平３-５９５５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
半導体装置の一種であるＣＣＤ型イメージセンサやＣＭＯＳ型イメージセンサ等の固体撮像素子にはカラーフィルタ層が積層され、被写体のカラー画像が撮像できるようになっている。このカラーフィルタ層はレジスト膜で形成されるが、例えば原色系カラーフィルタの場合には、Ｒ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）の３色のカラーフィルタが用いられる。
【０００６】
３色のカラーフィルタの配列パターンを形成する場合、例えば先ず、Ｇ色のレジスト膜が下地上に塗布されて露光と現像が行われ、Ｒ色，Ｂ色とする部分のＧ色レジスト膜が除去される。次いで、除去された部分をＲ色のレジスト膜で埋めてから露光と現像が行われ、Ｂ色とする部分が除去され、最後にＢ色のレジスト膜で残りの部分が埋められる。
【０００７】
このとき、Ｇ色のレジスト膜を塗布する前に下地表面全面を特許文献１に記載されている様に疎水化してしまうと、Ｒ色，Ｂ色とする部分のＧ色レジスト膜を除去するとき、下地表面との密着性が高いために洗滌しただけでは完全に除去できず残渣が残る虞がある。残渣が残ると、Ｒ色やＢ色にＧ色が混じることになり、カラーフィルタの分光特性を劣化させ、撮像画像の品質を劣化させてしまう。
【０００８】
本発明の目的は、レジスト膜の下地とレジスト膜との密着性を高めると共にレジスト膜の除去時の残渣を低減させることができるレジストパターン形成方法及びこのレジストパターン形成方法でカラーフィルタ層を形成した撮像素子並びにこの撮像素子を搭載した撮像装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のレジストパターン形成方法は、下地に第１レジスト材を塗布し、所望パターンに対してネガとポジの関係にある逆パターンで前記第１レジスト材をパターニングして前記下地の表面のうち前記所望パターンの表面を露出させ、該下地の前記露出された表面を疎水化処理し、該疎水化処理後に該下地から前記パターニングされた前記第１レジスト材を除去して該下地に第２レジスト材を塗布し、該第２レジスト材を前記所望パターンでパターニングすることを特徴とする。
【００１０】
本発明の固体撮像素子は、上記に記載のレジストパターン形成方法によりカラーフィルタの１色を前記第２レジスト材で形成したことを特徴とする。
【００１１】
本発明の撮像装置は、上記の固体撮像素子を搭載したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、選択的位置のレジスト膜とその下地との密着性を高めることができるため、非選択的位置のレジスト膜の残渣を低減させることができ、このレジストパターン形成方法で製造した素子の性能を高めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る撮像装置の機能ブロック図である。
【図２】図１に示す固体撮像素子の表面模式図である。
【図３】図２の固体撮像素子の略１画素分の断面模式図である。
【図４】図３の固体撮像素子とは異なる形式の固体撮像素子の断面模式図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係るレジストパターン形成方法の説明図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係るレジストパターン形成方法の説明図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係るレジストパターン形成方法の説明図である。
【図８】本発明の第４実施形態に係るレジストパターン形成方法の説明図である。
【図９】本発明の第５実施形態に係るレジストパターン形成方法の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１５】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る撮像装置（デジタルカメラ）の機能ブロック図である。この撮像装置２０は、被写体光像を電気信号の撮像画像データに変換する固体撮像素子２１と、固体撮像素子２１から出力されるアナログの画像データを自動利得調整（ＡＧＣ）や相関二重サンプリング処理等のアナログ処理するアナログ信号処理部２２と、アナログ信号処理部２２から出力されるアナログ画像データをデジタル画像データに変換するアナログデジタル変換部（Ａ／Ｄ）２３と、後述のシステム制御部（ＣＰＵ）２９からの指示によってＡ／Ｄ２３，アナログ信号処理部２２，固体撮像素子２１の駆動制御を行う駆動制御部（タイミングジェネレータを含む）２４と、ＣＰＵ２９からの指示によって発光するフラッシュ２５とを備える。
【００１６】
本実施形態のデジタルカメラは更に、Ａ／Ｄ２３から出力されるデジタル画像データを取り込み補間処理やホワイトバランス補正，ＲＧＢ／ＹＣ変換処理等を行うデジタル信号処理部２６と、画像データをＪＰＥＧ形式などの画像データに圧縮したり逆に伸長したりする圧縮／伸長処理部２７と、メニューなどを表示したりスルー画像や撮像画像を表示する表示部２８と、デジタルカメラ全体を統括制御するシステム制御部（ＣＰＵ）２９と、フレームメモリ等の内部メモリ３０と、ＪＰＥＧ画像データ等を格納する記録メディア３２との間のインタフェース処理を行うメディアインタフェース（Ｉ／Ｆ）部３１と、これらを相互に接続するバス４０とを備え、また、システム制御部２９には、ユーザからの指示入力を行う操作部３３が接続されている。
【００１７】
図２は、図１に示す固体撮像素子２１の表面模式図である。この実施形態では、ＣＣＤ型の固体撮像素子を例に説明するが、ＣＭＯＳ型でも、その他の形式の固体撮像素子でも良く、カラーフィルタ層が形成された固体撮像素子であれば良い。
【００１８】
図２において、半導体基板の表面部には、複数のフォトダイオード（光電変換素子：画素）４２が二次元アレイ状に配列形成されている。図示の例では、奇数行の画素行に対して偶数行の画素行が１／２画素ピッチづつずらして形成された所謂ハニカム画素配列となっているが、画素配列は正方格子配列でも良い。
【００１９】
画素４２で構成される各画素列に沿って垂直電荷転送路（ＶＣＣＤ）４３が形成され、各垂直電荷転送路４３の転送方向端部に沿って水平電荷転送路（ＨＣＣＤ）４４が形成され、水平電荷転送路４４の転送方向端部に、転送されてきた信号電荷の電荷量に応じた電圧値信号を撮像画像信号として出力するアンプ４５が設けられている。
【００２０】
各画素４２上に記載されている「Ｒ」「Ｇ」「Ｂ」はカラーフィルタの色（Ｒ＝赤、Ｇ＝緑、Ｂ＝青）を表しており、各画素４２から左下転送電極に延びる矢印は、この電極が読出電極であることを示している。各画素４２の上部には図示しないマイクロレンズ（トップレンズ）が形成されている。
【００２１】
図３は、図２の略１画素分の断面模式図である。この固体撮像素子２１は、ｎ型シリコン基板５１の表面部にｐウェル層５２が形成され、このｐウェル層５２の表面部に、ｐウェル層５２との間でｐｎ接合（フォトダイオード：光電変換素子）を構成するｎ領域５３が形成される。
【００２２】
図示の例では、ｎ領域５３の右脇に素子分離領域を構成するｐ領域５４が形成され、ｎ領域５３の表面に、ｐ領域５４に連続する表面ｐ層５５が設けられる。ｐウェル層５２には電荷転送路を構成するｎ領域（埋め込みチャネル）５６も設けられる。
【００２３】
これらの各領域５２，５３，５４，５５，５６が形成された半導体基板５１の最表面には、酸化シリコンでなるゲート絶縁膜６０が積層され、その上に、フォトダイオード（ｎ領域５３）の受光面上に開口６１ａを有する遮光膜６１が積層される。遮光膜６１の下には、電荷転送路を構成する転送電極膜（ポリシリコン膜）６２が絶縁層６３を介して埋設される。
【００２４】
遮光膜６１の上には平坦化層６５が積層され、その上にカラーフィルタ層６６が積層され、最上部に、トップマイクロレンズ６７が積層される。
【００２５】
図４は、図３に示す固体撮像素子２１とは異なる実施形態に係る固体撮像素子の断面模式図である。この固体撮像素子７１は、光電変換膜積層型固体撮像素子であり、半導体基板７２に形成される。
【００２６】
この半導体基板７２の表面部には、信号読出手段としてのＭＯＳ回路（図示省略）が画素毎に形成されている。信号読出手段は、電荷転送路と出力アンプからなるＣＣＤ型でも良い。
【００２７】
半導体基板７２の表面には絶縁層７３が積層されると共に、この絶縁層７３内に、配線層７４が埋設される。この配線層７４は、上層を透過して洩れてきた入射光が半導体基板上の信号読出回路等に入射しない様にする遮蔽板の機能も果たす。
【００２８】
絶縁層７３の表面には、画素毎に区分けされ上方から見たとき正方格子状に配列される複数の画素電極膜７５が成膜されている。各画素電極膜７５には、半導体基板７２の表面にまで達する縦配線７６が立設され、各縦配線７６は、半導体基板７２の表面に形成された図示しない信号電荷蓄積部に接続される。
【００２９】
上記の画素毎の信号読出回路は、対応する信号電荷蓄積部に蓄積された信号電荷量に応じた信号を被写体画像信号として外部に読み出す様になっている。
【００３０】
上面視したとき正方格子状に配列形成された複数の画素電極膜７５の上には、光電変換機能を有する有機膜８０が各画素電極膜共通に一枚構成で積層され、その上に、同様に一枚構成の透明な上部電極膜（対向電極膜，共通電極膜ともいう。）８１が積層される。
【００３１】
上部電極膜８１は、端部において、絶縁層７３の表面に露出する接続端子８３と電気的に接続状態になっており、配線層７４ａを介して所要電圧が図示を省略した接続パッドから印加される様になっている。即ち、図１の駆動部２４を電源として上部電極膜８１と各画素電極膜７５との間に所要の対向電圧（バイアス電圧）が印加される。
【００３２】
上部電極膜８１の上には保護層８５が積層され、その上に平坦化層８６が積層される。平坦化層８６の上には、各画素電極膜７５に対応するカラーフィルタ８８が積層される。例えば三原色の赤（Ｒ）緑（Ｇ）青（Ｂ）のカラーフィルタがベイヤ配列される。
【００３３】
斯かる固体撮像素子７１では、被写体からの入射光を各色カラーフィルタ８８を通して光電変換膜８０が受光すると、光電変換膜８０の各画素電極膜対応位置において受光量に応じた電子―正孔対が発生する。このうち一方の電荷、例えば電子を縦配線７６を通して信号電荷蓄積部に蓄積し、対応する信号読出回路によって外部に撮像画像信号として取り出す。
【００３４】
図３，図４を用い、異なる形式の２種類の固体撮像素子を説明したが、いずれの固体撮像素子２１，７１も、三原色のカラーフィルタＲ，Ｇ，Ｂを平坦化膜の上に積層している。勿論、カラーフィルタは補色系のカラーフィルタでも同様であるが、以下の実施形態では原色系カラーフィルタで説明する。
【００３５】
原色系カラーフィルタを各画素の上部に積層する場合、全画素の１／２の画素の上にＧ色のカラーフィルタを形成し、残りの１／２の画素のうち半分づつをＲ色，Ｂ色のカラーフィルタとするのが普通である。
【００３６】
そこで、先ず、カラーフィルタを積層する下地（平坦化層６５，８６）の上に、例えばＧ色のレジスト膜を塗り、Ｒ色カラーフィルタ及びＢ色カラーフィルタを設ける位置のＧ色レジスト膜を感光／現像して除去する。このとき、本実施形態に係るレジストパターン形成方法では、後述する工程手順により、Ｇ色レジスト膜の残渣が残らないようする。
【００３７】
図５は、本発明の第１実施形態に係るレジストパターン形成方法の説明図である。図５（ａ）に示す様に、下地（図３の平坦化層６５，図４の平坦化層８６）１の上に、例えばＧ色カラーフィルタ２を離散的位置に形成する場合の工程順を図５（ｂ）に示す。
【００３８】
本実施形態は、下地１が無機層の場合に適用され、所望パターン（図５（ａ）の例ではＧ色カラーフィルタ２の配列パターン）をネガ型レジスト材で形成する例を説明する。
【００３９】
先ず工程１―１で、下地１上に、Ｇ色カラーフィルタのレジスト型（ネガ型）と逆型のポジ型レジスト材３を塗布する。そして、工程１―２で、Ｇ色カラーフィルタ２の配列パターン（所望パターン）に対して逆パターンを用い露光，現像を行う。これにより、図５（ａ）のＧ色カラーフィルタ２の配列パターン間の凹部４に対応する位置にポジ型レジスト材３が残ることになる。
【００４０】
逆パターンのマスクパターンは、所望パターンと同一のマスクパターンを用いることができ、所望パターンに形成するレジスト材がポジ型であれば逆パターンで形成するレジスト材をネガ型とすればよく、所望パターンに形成するレジスト材がネガ型であれば逆パターンで形成するレジスト材をポジ型とすれば良い。これは以下の実施形態でも同様であり、同一のマスクパターンを使えることで、低コスト化を図ることができる。
【００４１】
次の工程１―３では、ヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）等の疎水化処理剤を用いて疎水化処理を行う。これにより、レジスト材３が除去された箇所の下地１の表面５と、ポジ型レジスト材３の表面部６とが疎水化される。なお、図では、下地表面５を強調するために深さ方向に幅のある疎水化処理部を図示しているが、実際には下地表面だけが疎水化される。以下の実施形態の図でも同様である。
【００４２】
次の工程１―４でポジ型レジスト材３を除去し、次の工程１―５で、ネガ型のＧ色レジスト材２を下地１の表面に塗布する。そして、Ｇ色カラーフィルタ２の配列パターンで露光，現像を行うと、工程１―６に示す様に、疎水化処理された領域の上にＧ色レジスト膜２が残ることになる。
【００４３】
以降、Ｇ色レジスト膜２間の凹部４に第２色目（Ｒ色またはＢ色）のカラーフィルタを形成するのであるが、その前に凹部４内のＧ色レジスト２の残渣を洗い流す。この洗滌工程では、Ｇ色レジスト膜２は密着性良く下地に付いているため、充分な洗滌が可能となり、凹部４内の残渣を低減することが可能となる。
【００４４】
この様に、本実施形態によれば、Ｇ色レジスト膜２は疎水化処理された表面に積層されるため、密着性が良く剥離し難く、これに対し凹部４の下地１の表面は疎水化されていないため密着度が低く、この部分のＧ色レジスト材２の残渣は低減されることになる。
【００４５】
選択的な位置（Ｇ色フィルタの配列位置）にだけ疎水化処理を施す本実施形態は、カラーフィルタ製造プロセスのフロントエンド（最初）におけるレジストパターン作成時に大きな効果を得ることができ、ムラを低減することができる。また、無機層の下地の上に直接カラーフィルタを作成する様な撮像素子の場合、カラーフィルタの残渣が低減され、異なる色のカラーフィルタ材料が混じることで生じる撮像画像の品質劣化を抑制することが可能となる。
【００４６】
なお、２色目のカラーフィルタを形成するときにもその下地表面を選択的に疎水化処理するのが好ましい。以下の実施形態でも同様である。
【００４７】
図６は、本発明の第２実施形態に係るレジストパターン形成方法の説明図である。図６（ａ）は、例えばＧ色カラーフィルタ２を離散的位置に形成した完成パターンを示し、図６（ｂ）にその工程順を示す。
【００４８】
本実施形態は、下地１が無機層の場合に適用され、所望パターン（図６（ａ）の例ではＧ色カラーフィルタ２の配列パターン）を、図５とは逆に、ポジ型レジスト材で形成する例を説明する。
【００４９】
先ず、工程２―１で、下地１上にポジ型とは逆のネガ型レジスト材３を塗布し、工程２―２で、Ｇ色カラーフィルタ２の配列パターンに対して逆パターンを用い露光，現像を行う。これにより、図６（ａ）のＧ色カラーフィルタ２の配列パターン間の凹部４に対応する位置にネガ型レジスト材３が残ることになる。
【００５０】
次の工程２―３では、ヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）等の疎水化処理剤を用いて疎水化処理を行う。これにより、レジスト材３が除去された箇所の下地１の表面５と、ネガ型レジスト材３の表面部とが疎水化される。
【００５１】
次の工程２―４でレジスト材３を除去し、次の工程２―５で、ポジ型のＧ色レジスト材２を下地１の表面に塗布する。そして、Ｇ色カラーフィルタ２の配列パターンで露光，現像を行うと、工程２―６に示す様に、疎水化処理された部分の上にＧ色レジスト膜２が残ることになる。
【００５２】
これにより、図５の実施形態と同様に、Ｇ色レジスト膜２は疎水化処理された領域表面に積層されるため密着性が良くなって剥離しにくくなり、凹部４の下地１の表面は疎水化されていないため、この部分のＧ色レジスト材２の残渣は低減される。
【００５３】
図７は、本発明の第３実施形態に係るレジストパターン形成方法の説明図である。図７（ａ）は、例えばＧ色カラーフィルタ２を離散的位置に形成した完成パターンを示し、図７（ｂ）にその工程順を示す。
【００５４】
本実施形態は、下地１が無機層の場合に適用され、所望パターン（図７（ａ）の例ではＧ色カラーフィルタ２の配列パターン）を、ネガ型レジスト材で形成する例である。
【００５５】
先ず、工程３―１で、下地１上にネガ型レジスト材３を塗布し、工程３―２で、Ｇ色カラーフィルタ２の配列パターンに対して逆パターンを用い露光，現像を行う。これにより、図７（ａ）のＧ色カラーフィルタ２の配列パターン間の凹部４に対応する位置にネガ型レジスト材３が残ることになる。
【００５６】
次の工程３―３では、ヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）等の疎水化処理剤を用いて疎水化処理を行う。これにより、レジスト材３が除去された箇所の下地１の表面５と、ネガ型レジスト材３の表面部とが疎水化される。
【００５７】
次の工程３―４でレジスト材３を除去し、次の工程３―５で、ネガ型のＧ色レジスト材２を下地１の表面に塗布する。そして、Ｇ色カラーフィルタ２の配列パターンで露光，現像を行うと、工程３―６に示す様に、疎水化処理された部分の上にＧ色レジスト膜２が残ることになる。
【００５８】
これにより、図５の実施形態と同様に、Ｇ色レジスト膜２は疎水化処理された表面に積層されるため密着性が良くなって剥離しにくくなり、凹部４の下地１の表面は疎水化されていないため、この部分のＧ色レジスト材２の残渣は低減される。
【００５９】
本実施形態は、図５の実施形態に対してＧ色レジスト材がネガ型である点のみ異なる。適切な逆特性のレジストが存在しない場合、マスクパターン自体を逆のものを使うことで、選択的疎水化を実現できる点は、第１，第２，第３実施形態で共通する。もし、カラーフィルタ配列が単純なラインアンドスペースの場合はズラシ露光により実現することも可能である。
【００６０】
図８は、本発明の第４実施形態に係るレジストパターン形成方法の説明図である。図８（ａ）は、例えばＧ色カラーフィルタ２を離散的位置に形成した完成パターンを示し、図８（ｂ）にその工程順を示す。
【００６１】
本実施形態は、下地１が有機層の場合に適用され、所望パターン（図８（ａ）の例ではＧ色カラーフィルタ２の配列パターン）を、通常のレジスト（例えばネガ型レジスト）材で形成する例を説明する。
【００６２】
先ず、工程４―１で、下地１上に水溶性レジスト材３を塗布し、工程４―２で、Ｇ色カラーフィルタ２の配列パターンに対して逆パターンを用い露光，現像を行う。これにより、図８（ａ）のＧ色カラーフィルタ２の配列パターン間の凹部４に対応する位置にレジスト材３が残ることになる。
【００６３】
次の工程４―３では、エッチバック等を行って表面を荒らす。これにより、レジスト材３が除去された箇所の下地１の表面５と、レジスト材３の表面部との表面が荒れた状態となる。
【００６４】
次の工程４―４でレジスト材３を除去し、次の工程４―５で、通常のレジスト材２を下地１の表面に塗布する。そして、Ｇ色カラーフィルタ２の配列パターンで露光，現像を行うと、工程４―６に示す様に、選択的に表面が荒らされた部分の上にＧ色レジスト膜２が残ることになる。
【００６５】
これにより、Ｇ色レジスト膜２は表面が荒れた部分に積層されるため密着性が良くなって剥離しにくくなり、凹部４の下地１の表面は荒れていないため、この部分のＧ色レジスト材２の残渣は低減される。
【００６６】
本実施形態では、エッチバックによって選択的位置の下地表面を荒らしたが、プラズマ処理などで下地表面を選択的に荒らすことでも良い。
【００６７】
図９は、本発明の第５実施形態に係るレジストパターン形成方法の説明図である。図９（ａ）は、例えばＧ色カラーフィルタ２を離散的位置に形成した完成パターンを示し、図９（ｂ）にその工程順を示す。
【００６８】
本実施形態は、下地１が有機層の場合に適用され、所望パターン（図９（ａ）の例ではＧ色カラーフィルタ２の配列パターン）を、ネガ型レジスト材で形成する例を説明する。
【００６９】
先ず、工程５―０で、下地１の上にＳＯＧ膜６を塗布する。このＳＯＧ膜６は薄いため、工程５―１以下の工程図では図示を省略している。次の工程５―１では、ＳＯＧ膜の上に逆型のレジスト材（ポジ型レジスト）３を塗布し、工程５―２で、Ｇ色カラーフィルタ２の配列パターンに対して逆パターンを用い露光，現像を行う。
【００７０】
これにより、図９（ａ）のＧ色カラーフィルタ２の配列パターン間の凹部４に対応する位置にレジスト材３が残り、それ以外の箇所では下地１の表面で固化し密着したＳＯＧ膜６が表面に露出する。
【００７１】
次の工程５―３では、ヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）等の疎水化処理剤を用いて疎水化処理を行うと、レジスト材３が除去された領域の下地表面５のＳＯＧ膜が疎水化される。
【００７２】
次の工程５―４でレジスト材３を除去すると、一緒にレジスト材３下のＳＯＧ膜も除去され、下地１の有機膜が露出する。次の工程５―５で、ネガ型のＧ色レジスト材２を下地１の表面に塗布する。そして、Ｇ色カラーフィルタ２の配列パターンで露光，現像を行うと、工程５―６に示す様に、疎水化処理された部分の上にＧ色レジスト膜２が残ることになる。
【００７３】
一方、有機膜が露出した部分は密着性が低下するため、この部分でのＧ色レジスト膜２の残渣は減少する。
【００７４】
これにより、Ｇ色レジスト膜２は疎水化処理された表面に積層されるため密着性が良くなって剥離しにくくなり、凹部４の下地１の表面は密着性が低下するため、この部分のＧ色レジスト材２の残渣は低減される。
【００７５】
以上述べた実施形態の選択的位置の密着性制御は、２色目のカラーフィルタ形成時にも適用しても良く、これにより２色目と３色目のカラーフィルタの混色も低減される。
【００７６】
なお、上述した実施形態は、固体撮像素子に搭載されるカラーフィルタの形成方法として説明したが、選択的位置のレジスト膜と下地との密着性が要求されるものであれば、他の半導体装置等の製造方法にも適用可能である。
【００７７】
以上述べた様に、実施形態のレジストパターン形成方法は、下地に第１レジスト材を塗布し、所望パターンに対してネガとポジの関係にある逆パターンで前記第１レジスト材をパターニングして前記下地の表面のうち前記所望パターンの表面を露出させ、該下地の前記露出された表面を疎水化処理し、該疎水化処理後に該下地から前記パターニングされた前記第１レジスト材を除去して該下地に第２レジスト材を塗布し、該第２レジスト材を前記所望パターンでパターニングすることを特徴とする。
【００７８】
また、実施形態のレジストパターン形成方法は、前記下地が有機層であり、前記疎水化処理の代わりにエッチバック又はプラズマ処理により前記露出された表面を荒らすことを特徴とする。
【００７９】
また、実施形態のレジストパターン形成方法は、前記下地が有機層であり、該有機層の表面に無機のＳＯＧ膜を塗布して前記疎水化処理を該ＳＯＧ膜に施すことを特徴とする。
【００８０】
また、実施形態のレジストパターン形成方法は、前記逆パターンは前記所望パターンと同一のマスクパターンを使い、前記第１レジスト材と前記第２レジスト材を逆型とすることを特徴とする。
【００８１】
また、実施形態の固体撮像素子は、上記に記載のレジストパターン形成方法によりカラーフィルタの１色を前記第２レジスト材で形成したことを特徴とする。
【００８２】
また、実施形態の固体撮像素子は、半導体基板に形成され被写体からの入射光量に応じた信号電荷を検出するフォトダイオードと、前記信号電荷の電荷量に応じた撮像画像信号を読み出す信号読出手段と、前記半導体基板の表面の光入射側上方に積層された平坦化層と、該平坦化層を前記下地として積層されたカラーフィルタとを備えることを特徴とする。
【００８３】
また、実施形態の固体撮像素子は、半導体基板の表面の光入射側上方に積層され画素電極膜と対向電極膜とで挟まれ被写体からの入射光量に応じた光電荷を発生する光電変換層と、前記半導体基板に形成され前記画素電極膜を通して検出した前記光電荷の電荷量に応じた撮像画像信号を読み出す信号読出手段と、前記光電変換層の光入射側上方に積層される平坦化層と、該平坦化層を前記下地として積層されたカラーフィルタとを備えることを特徴とする。
【００８４】
また、実施形態の固体撮像素子は、前記光電変換層及び前記平坦化層が夫々有機層であることを特徴とする。
【００８５】
また、実施形態の撮像装置は、上記に記載の固体撮像素子を搭載したことを特徴とする。
【００８６】
以上述べた実施形態によれば、選択的位置のレジスト膜と下地との間の密着性を改善し高めることができるため、非選択的位置へのレジスト膜の残渣が少なくなり、素子性能が向上する。
【産業上の利用可能性】
【００８７】
本発明に係るレジストパターン形成方法は、選択的位置のレジスト膜の下地への密着性を良好にできるため、様々なレジストパターンの形成が容易となる。特に、固体撮像素子のカラーフィルタ形成に適用することで、高品質の被写体画像を撮像することが可能となり、デジタルカメラ等に搭載する撮像素子に適用すると有用である。
【符号の説明】
【００８８】
１ 下地
２ Ｇ色レジスト膜
３ レジスト材
５ 疎水化した（又は荒らした）表面
６ ＳＯＧ膜
２０ 撮像装置
２１ 固体撮像素子
４２ 画素
６５，８６ 平坦化層（カラーフィルタの下地）
６６，８８ カラーフィルタ層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レジストパターン形成方法及びこのレジストパターン形成方法でカラーフィルタ層を形成した撮像素子並びにこの撮像素子を搭載した撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
集積回路などの半導体装置を製造する場合、レジスト材を下地表面上に塗布し、このレジスト膜に所望パターンを露光し現像することで、所望パターン又は逆パターン（ネガ型かポジ型かで逆になる。）のレジスト膜が形成される。
【０００３】
このとき、例えば下記の特許文献１に記載されている様に、レジスト材塗布前の下地表面全面をヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）等を用いて疎水化処理することが行われる。下地表面が疎水性になると、下地表面とレジスト膜との密着性が改善され、レジスト膜が剥がれ難くなるからである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平３-５９５５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
半導体装置の一種であるＣＣＤ型イメージセンサやＣＭＯＳ型イメージセンサ等の固体撮像素子にはカラーフィルタ層が積層され、被写体のカラー画像が撮像できるようになっている。このカラーフィルタ層はレジスト膜で形成されるが、例えば原色系カラーフィルタの場合には、Ｒ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）の３色のカラーフィルタが用いられる。
【０００６】
３色のカラーフィルタの配列パターンを形成する場合、例えば先ず、Ｇ色のレジスト膜が下地上に塗布されて露光と現像が行われ、Ｒ色，Ｂ色とする部分のＧ色レジスト膜が除去される。次いで、除去された部分をＲ色のレジスト膜で埋めてから露光と現像が行われ、Ｂ色とする部分が除去され、最後にＢ色のレジスト膜で残りの部分が埋められる。
【０００７】
このとき、Ｇ色のレジスト膜を塗布する前に下地表面全面を特許文献１に記載されている様に疎水化してしまうと、Ｒ色，Ｂ色とする部分のＧ色レジスト膜を除去するとき、下地表面との密着性が高いために洗滌しただけでは完全に除去できず残渣が残る虞がある。残渣が残ると、Ｒ色やＢ色にＧ色が混じることになり、カラーフィルタの分光特性を劣化させ、撮像画像の品質を劣化させてしまう。
【０００８】
本発明の目的は、レジスト膜の下地とレジスト膜との密着性を高めると共にレジスト膜の除去時の残渣を低減させることができるレジストパターン形成方法及びこのレジストパターン形成方法でカラーフィルタ層を形成した撮像素子並びにこの撮像素子を搭載した撮像装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のレジストパターン形成方法は、下地に第１レジスト材を塗布し、所望パターンに対してネガとポジの関係にある逆パターンで前記第１レジスト材をパターニングして前記下地の表面のうち前記所望パターンの表面を露出させ、該下地の前記露出された表面を疎水化処理し、該疎水化処理後に該下地から前記パターニングされた前記第１レジスト材を除去して該下地に第２レジスト材を塗布し、該第２レジスト材を前記所望パターンでパターニングすることを特徴とする。
【００１０】
本発明の固体撮像素子は、上記に記載のレジストパターン形成方法によりカラーフィルタの１色を前記第２レジスト材で形成したことを特徴とする。
【００１１】
本発明の撮像装置は、上記の固体撮像素子を搭載したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、選択的位置のレジスト膜とその下地との密着性を高めることができるため、非選択的位置のレジスト膜の残渣を低減させることができ、このレジストパターン形成方法で製造した素子の性能を高めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る撮像装置の機能ブロック図である。
【図２】図１に示す固体撮像素子の表面模式図である。
【図３】図２の固体撮像素子の略１画素分の断面模式図である。
【図４】図３の固体撮像素子とは異なる形式の固体撮像素子の断面模式図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係るレジストパターン形成方法の説明図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係るレジストパターン形成方法の説明図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係るレジストパターン形成方法の説明図である。
【図８】本発明の第４実施形態に係るレジストパターン形成方法の説明図である。
【図９】本発明の第５実施形態に係るレジストパターン形成方法の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１５】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る撮像装置（デジタルカメラ）の機能ブロック図である。この撮像装置２０は、被写体光像を電気信号の撮像画像データに変換する固体撮像素子２１と、固体撮像素子２１から出力されるアナログの画像データを自動利得調整（ＡＧＣ）や相関二重サンプリング処理等のアナログ処理するアナログ信号処理部２２と、アナログ信号処理部２２から出力されるアナログ画像データをデジタル画像データに変換するアナログデジタル変換部（Ａ／Ｄ）２３と、後述のシステム制御部（ＣＰＵ）２９からの指示によってＡ／Ｄ２３，アナログ信号処理部２２，固体撮像素子２１の駆動制御を行う駆動制御部（タイミングジェネレータを含む）２４と、ＣＰＵ２９からの指示によって発光するフラッシュ２５とを備える。
【００１６】
本実施形態のデジタルカメラは更に、Ａ／Ｄ２３から出力されるデジタル画像データを取り込み補間処理やホワイトバランス補正，ＲＧＢ／ＹＣ変換処理等を行うデジタル信号処理部２６と、画像データをＪＰＥＧ形式などの画像データに圧縮したり逆に伸長したりする圧縮／伸長処理部２７と、メニューなどを表示したりスルー画像や撮像画像を表示する表示部２８と、デジタルカメラ全体を統括制御するシステム制御部（ＣＰＵ）２９と、フレームメモリ等の内部メモリ３０と、ＪＰＥＧ画像データ等を格納する記録メディア３２との間のインタフェース処理を行うメディアインタフェース（Ｉ／Ｆ）部３１と、これらを相互に接続するバス４０とを備え、また、システム制御部２９には、ユーザからの指示入力を行う操作部３３が接続されている。
【００１７】
図２は、図１に示す固体撮像素子２１の表面模式図である。この実施形態では、ＣＣＤ型の固体撮像素子を例に説明するが、ＣＭＯＳ型でも、その他の形式の固体撮像素子でも良く、カラーフィルタ層が形成された固体撮像素子であれば良い。
【００１８】
図２において、半導体基板の表面部には、複数のフォトダイオード（光電変換素子：画素）４２が二次元アレイ状に配列形成されている。図示の例では、奇数行の画素行に対して偶数行の画素行が１／２画素ピッチづつずらして形成された所謂ハニカム画素配列となっているが、画素配列は正方格子配列でも良い。
【００１９】
画素４２で構成される各画素列に沿って垂直電荷転送路（ＶＣＣＤ）４３が形成され、各垂直電荷転送路４３の転送方向端部に沿って水平電荷転送路（ＨＣＣＤ）４４が形成され、水平電荷転送路４４の転送方向端部に、転送されてきた信号電荷の電荷量に応じた電圧値信号を撮像画像信号として出力するアンプ４５が設けられている。
【００２０】
各画素４２上に記載されている「Ｒ」「Ｇ」「Ｂ」はカラーフィルタの色（Ｒ＝赤、Ｇ＝緑、Ｂ＝青）を表しており、各画素４２から左下転送電極に延びる矢印は、この電極が読出電極であることを示している。各画素４２の上部には図示しないマイクロレンズ（トップレンズ）が形成されている。
【００２１】
図３は、図２の略１画素分の断面模式図である。この固体撮像素子２１は、ｎ型シリコン基板５１の表面部にｐウェル層５２が形成され、このｐウェル層５２の表面部に、ｐウェル層５２との間でｐｎ接合（フォトダイオード：光電変換素子）を構成するｎ領域５３が形成される。
【００２２】
図示の例では、ｎ領域５３の右脇に素子分離領域を構成するｐ領域５４が形成され、ｎ領域５３の表面に、ｐ領域５４に連続する表面ｐ層５５が設けられる。ｐウェル層５２には電荷転送路を構成するｎ領域（埋め込みチャネル）５６も設けられる。
【００２３】
これらの各領域５２，５３，５４，５５，５６が形成された半導体基板５１の最表面には、酸化シリコンでなるゲート絶縁膜６０が積層され、その上に、フォトダイオード（ｎ領域５３）の受光面上に開口６１ａを有する遮光膜６１が積層される。遮光膜６１の下には、電荷転送路を構成する転送電極膜（ポリシリコン膜）６２が絶縁層６３を介して埋設される。
【００２４】
遮光膜６１の上には平坦化層６５が積層され、その上にカラーフィルタ層６６が積層され、最上部に、トップマイクロレンズ６７が積層される。
【００２５】
図４は、図３に示す固体撮像素子２１とは異なる実施形態に係る固体撮像素子の断面模式図である。この固体撮像素子７１は、光電変換膜積層型固体撮像素子であり、半導体基板７２に形成される。
【００２６】
この半導体基板７２の表面部には、信号読出手段としてのＭＯＳ回路（図示省略）が画素毎に形成されている。信号読出手段は、電荷転送路と出力アンプからなるＣＣＤ型でも良い。
【００２７】
半導体基板７２の表面には絶縁層７３が積層されると共に、この絶縁層７３内に、配線層７４が埋設される。この配線層７４は、上層を透過して洩れてきた入射光が半導体基板上の信号読出回路等に入射しない様にする遮蔽板の機能も果たす。
【００２８】
絶縁層７３の表面には、画素毎に区分けされ上方から見たとき正方格子状に配列される複数の画素電極膜７５が成膜されている。各画素電極膜７５には、半導体基板７２の表面にまで達する縦配線７６が立設され、各縦配線７６は、半導体基板７２の表面に形成された図示しない信号電荷蓄積部に接続される。
【００２９】
上記の画素毎の信号読出回路は、対応する信号電荷蓄積部に蓄積された信号電荷量に応じた信号を被写体画像信号として外部に読み出す様になっている。
【００３０】
上面視したとき正方格子状に配列形成された複数の画素電極膜７５の上には、光電変換機能を有する有機膜８０が各画素電極膜共通に一枚構成で積層され、その上に、同様に一枚構成の透明な上部電極膜（対向電極膜，共通電極膜ともいう。）８１が積層される。
【００３１】
上部電極膜８１は、端部において、絶縁層７３の表面に露出する接続端子８３と電気的に接続状態になっており、配線層７４ａを介して所要電圧が図示を省略した接続パッドから印加される様になっている。即ち、図１の駆動部２４を電源として上部電極膜８１と各画素電極膜７５との間に所要の対向電圧（バイアス電圧）が印加される。
【００３２】
上部電極膜８１の上には保護層８５が積層され、その上に平坦化層８６が積層される。平坦化層８６の上には、各画素電極膜７５に対応するカラーフィルタ８８が積層される。例えば三原色の赤（Ｒ）緑（Ｇ）青（Ｂ）のカラーフィルタがベイヤ配列される。
【００３３】
斯かる固体撮像素子７１では、被写体からの入射光を各色カラーフィルタ８８を通して光電変換膜８０が受光すると、光電変換膜８０の各画素電極膜対応位置において受光量に応じた電子―正孔対が発生する。このうち一方の電荷、例えば電子を縦配線７６を通して信号電荷蓄積部に蓄積し、対応する信号読出回路によって外部に撮像画像信号として取り出す。
【００３４】
図３，図４を用い、異なる形式の２種類の固体撮像素子を説明したが、いずれの固体撮像素子２１，７１も、三原色のカラーフィルタＲ，Ｇ，Ｂを平坦化膜の上に積層している。勿論、カラーフィルタは補色系のカラーフィルタでも同様であるが、以下の実施形態では原色系カラーフィルタで説明する。
【００３５】
原色系カラーフィルタを各画素の上部に積層する場合、全画素の１／２の画素の上にＧ色のカラーフィルタを形成し、残りの１／２の画素のうち半分づつをＲ色，Ｂ色のカラーフィルタとするのが普通である。
【００３６】
そこで、先ず、カラーフィルタを積層する下地（平坦化層６５，８６）の上に、例えばＧ色のレジスト膜を塗り、Ｒ色カラーフィルタ及びＢ色カラーフィルタを設ける位置のＧ色レジスト膜を感光／現像して除去する。このとき、本実施形態に係るレジストパターン形成方法では、後述する工程手順により、Ｇ色レジスト膜の残渣が残らないようする。
【００３７】
図５は、本発明の第１実施形態に係るレジストパターン形成方法の説明図である。図５（ａ）に示す様に、下地（図３の平坦化層６５，図４の平坦化層８６）１の上に、例えばＧ色カラーフィルタ２を離散的位置に形成する場合の工程順を図５（ｂ）に示す。
【００３８】
本実施形態は、下地１が無機層の場合に適用され、所望パターン（図５（ａ）の例ではＧ色カラーフィルタ２の配列パターン）をネガ型レジスト材で形成する例を説明する。
【００３９】
先ず工程１―１で、下地１上に、Ｇ色カラーフィルタのレジスト型（ネガ型）と逆型のポジ型レジスト材３を塗布する。そして、工程１―２で、Ｇ色カラーフィルタ２の配列パターン（所望パターン）に対して逆パターンを用い露光，現像を行う。これにより、図５（ａ）のＧ色カラーフィルタ２の配列パターン間の凹部４に対応する位置にポジ型レジスト材３が残ることになる。
【００４０】
逆パターンのマスクパターンは、所望パターンと同一のマスクパターンを用いることができ、所望パターンに形成するレジスト材がポジ型であれば逆パターンで形成するレジスト材をネガ型とすればよく、所望パターンに形成するレジスト材がネガ型であれば逆パターンで形成するレジスト材をポジ型とすれば良い。これは以下の実施形態でも同様であり、同一のマスクパターンを使えることで、低コスト化を図ることができる。
【００４１】
次の工程１―３では、ヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）等の疎水化処理剤を用いて疎水化処理を行う。これにより、レジスト材３が除去された箇所の下地１の表面５と、ポジ型レジスト材３の表面部６とが疎水化される。なお、図では、下地表面５を強調するために深さ方向に幅のある疎水化処理部を図示しているが、実際には下地表面だけが疎水化される。以下の実施形態の図でも同様である。
【００４２】
次の工程１―４でポジ型レジスト材３を除去し、次の工程１―５で、ネガ型のＧ色レジスト材２を下地１の表面に塗布する。そして、Ｇ色カラーフィルタ２の配列パターンで露光，現像を行うと、工程１―６に示す様に、疎水化処理された領域の上にＧ色レジスト膜２が残ることになる。
【００４３】
以降、Ｇ色レジスト膜２間の凹部４に第２色目（Ｒ色またはＢ色）のカラーフィルタを形成するのであるが、その前に凹部４内のＧ色レジスト２の残渣を洗い流す。この洗滌工程では、Ｇ色レジスト膜２は密着性良く下地に付いているため、充分な洗滌が可能となり、凹部４内の残渣を低減することが可能となる。
【００４４】
この様に、本実施形態によれば、Ｇ色レジスト膜２は疎水化処理された表面に積層されるため、密着性が良く剥離し難く、これに対し凹部４の下地１の表面は疎水化されていないため密着度が低く、この部分のＧ色レジスト材２の残渣は低減されることになる。
【００４５】
選択的な位置（Ｇ色フィルタの配列位置）にだけ疎水化処理を施す本実施形態は、カラーフィルタ製造プロセスのフロントエンド（最初）におけるレジストパターン作成時に大きな効果を得ることができ、ムラを低減することができる。また、無機層の下地の上に直接カラーフィルタを作成する様な撮像素子の場合、カラーフィルタの残渣が低減され、異なる色のカラーフィルタ材料が混じることで生じる撮像画像の品質劣化を抑制することが可能となる。
【００４６】
なお、２色目のカラーフィルタを形成するときにもその下地表面を選択的に疎水化処理するのが好ましい。以下の実施形態でも同様である。
【００４７】
図６は、本発明の第２実施形態に係るレジストパターン形成方法の説明図である。図６（ａ）は、例えばＧ色カラーフィルタ２を離散的位置に形成した完成パターンを示し、図６（ｂ）にその工程順を示す。
【００４８】
本実施形態は、下地１が無機層の場合に適用され、所望パターン（図６（ａ）の例ではＧ色カラーフィルタ２の配列パターン）を、図５とは逆に、ポジ型レジスト材で形成する例を説明する。
【００４９】
先ず、工程２―１で、下地１上にポジ型とは逆のネガ型レジスト材３を塗布し、工程２―２で、Ｇ色カラーフィルタ２の配列パターンに対して逆パターンを用い露光，現像を行う。これにより、図６（ａ）のＧ色カラーフィルタ２の配列パターン間の凹部４に対応する位置にネガ型レジスト材３が残ることになる。
【００５０】
次の工程２―３では、ヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）等の疎水化処理剤を用いて疎水化処理を行う。これにより、レジスト材３が除去された箇所の下地１の表面５と、ネガ型レジスト材３の表面部とが疎水化される。
【００５１】
次の工程２―４でレジスト材３を除去し、次の工程２―５で、ポジ型のＧ色レジスト材２を下地１の表面に塗布する。そして、Ｇ色カラーフィルタ２の配列パターンで露光，現像を行うと、工程２―６に示す様に、疎水化処理された部分の上にＧ色レジスト膜２が残ることになる。
【００５２】
これにより、図５の実施形態と同様に、Ｇ色レジスト膜２は疎水化処理された領域表面に積層されるため密着性が良くなって剥離しにくくなり、凹部４の下地１の表面は疎水化されていないため、この部分のＧ色レジスト材２の残渣は低減される。
【００５３】
図７は、本発明の第３実施形態に係るレジストパターン形成方法の説明図である。図７（ａ）は、例えばＧ色カラーフィルタ２を離散的位置に形成した完成パターンを示し、図７（ｂ）にその工程順を示す。
【００５４】
本実施形態は、下地１が無機層の場合に適用され、所望パターン（図７（ａ）の例ではＧ色カラーフィルタ２の配列パターン）を、ネガ型レジスト材で形成する例である。
【００５５】
先ず、工程３―１で、下地１上にネガ型レジスト材３を塗布し、工程３―２で、Ｇ色カラーフィルタ２の配列パターンに対して逆パターンを用い露光，現像を行う。これにより、図７（ａ）のＧ色カラーフィルタ２の配列パターン間の凹部４に対応する位置にネガ型レジスト材３が残ることになる。
【００５６】
次の工程３―３では、ヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）等の疎水化処理剤を用いて疎水化処理を行う。これにより、レジスト材３が除去された箇所の下地１の表面５と、ネガ型レジスト材３の表面部とが疎水化される。
【００５７】
次の工程３―４でレジスト材３を除去し、次の工程３―５で、ネガ型のＧ色レジスト材２を下地１の表面に塗布する。そして、Ｇ色カラーフィルタ２の配列パターンで露光，現像を行うと、工程３―６に示す様に、疎水化処理された部分の上にＧ色レジスト膜２が残ることになる。
【００５８】
これにより、図５の実施形態と同様に、Ｇ色レジスト膜２は疎水化処理された表面に積層されるため密着性が良くなって剥離しにくくなり、凹部４の下地１の表面は疎水化されていないため、この部分のＧ色レジスト材２の残渣は低減される。
【００５９】
本実施形態は、図５の実施形態に対してＧ色レジスト材がネガ型である点のみ異なる。適切な逆特性のレジストが存在しない場合、マスクパターン自体を逆のものを使うことで、選択的疎水化を実現できる点は、第１，第２，第３実施形態で共通する。もし、カラーフィルタ配列が単純なラインアンドスペースの場合はズラシ露光により実現することも可能である。
【００６０】
図８は、本発明の第４実施形態に係るレジストパターン形成方法の説明図である。図８（ａ）は、例えばＧ色カラーフィルタ２を離散的位置に形成した完成パターンを示し、図８（ｂ）にその工程順を示す。
【００６１】
本実施形態は、下地１が有機層の場合に適用され、所望パターン（図８（ａ）の例ではＧ色カラーフィルタ２の配列パターン）を、通常のレジスト（例えばネガ型レジスト）材で形成する例を説明する。
【００６２】
先ず、工程４―１で、下地１上に水溶性レジスト材３を塗布し、工程４―２で、Ｇ色カラーフィルタ２の配列パターンに対して逆パターンを用い露光，現像を行う。これにより、図８（ａ）のＧ色カラーフィルタ２の配列パターン間の凹部４に対応する位置にレジスト材３が残ることになる。
【００６３】
次の工程４―３では、エッチバック等を行って表面を荒らす。これにより、レジスト材３が除去された箇所の下地１の表面５と、レジスト材３の表面部との表面が荒れた状態となる。
【００６４】
次の工程４―４でレジスト材３を除去し、次の工程４―５で、通常のレジスト材２を下地１の表面に塗布する。そして、Ｇ色カラーフィルタ２の配列パターンで露光，現像を行うと、工程４―６に示す様に、選択的に表面が荒らされた部分の上にＧ色レジスト膜２が残ることになる。
【００６５】
これにより、Ｇ色レジスト膜２は表面が荒れた部分に積層されるため密着性が良くなって剥離しにくくなり、凹部４の下地１の表面は荒れていないため、この部分のＧ色レジスト材２の残渣は低減される。
【００６６】
本実施形態では、エッチバックによって選択的位置の下地表面を荒らしたが、プラズマ処理などで下地表面を選択的に荒らすことでも良い。
【００６７】
図９は、本発明の第５実施形態に係るレジストパターン形成方法の説明図である。図９（ａ）は、例えばＧ色カラーフィルタ２を離散的位置に形成した完成パターンを示し、図９（ｂ）にその工程順を示す。
【００６８】
本実施形態は、下地１が有機層の場合に適用され、所望パターン（図９（ａ）の例ではＧ色カラーフィルタ２の配列パターン）を、ネガ型レジスト材で形成する例を説明する。
【００６９】
先ず、工程５―０で、下地１の上にＳＯＧ膜６を塗布する。このＳＯＧ膜６は薄いため、工程５―１以下の工程図では図示を省略している。次の工程５―１では、ＳＯＧ膜の上に逆型のレジスト材（ポジ型レジスト）３を塗布し、工程５―２で、Ｇ色カラーフィルタ２の配列パターンに対して逆パターンを用い露光，現像を行う。
【００７０】
これにより、図９（ａ）のＧ色カラーフィルタ２の配列パターン間の凹部４に対応する位置にレジスト材３が残り、それ以外の箇所では下地１の表面で固化し密着したＳＯＧ膜６が表面に露出する。
【００７１】
次の工程５―３では、ヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）等の疎水化処理剤を用いて疎水化処理を行うと、レジスト材３が除去された領域の下地表面５のＳＯＧ膜が疎水化される。
【００７２】
次の工程５―４でレジスト材３を除去すると、一緒にレジスト材３下のＳＯＧ膜も除去され、下地１の有機膜が露出する。次の工程５―５で、ネガ型のＧ色レジスト材２を下地１の表面に塗布する。そして、Ｇ色カラーフィルタ２の配列パターンで露光，現像を行うと、工程５―６に示す様に、疎水化処理された部分の上にＧ色レジスト膜２が残ることになる。
【００７３】
一方、有機膜が露出した部分は密着性が低下するため、この部分でのＧ色レジスト膜２の残渣は減少する。
【００７４】
これにより、Ｇ色レジスト膜２は疎水化処理された表面に積層されるため密着性が良くなって剥離しにくくなり、凹部４の下地１の表面は密着性が低下するため、この部分のＧ色レジスト材２の残渣は低減される。
【００７５】
以上述べた実施形態の選択的位置の密着性制御は、２色目のカラーフィルタ形成時にも適用しても良く、これにより２色目と３色目のカラーフィルタの混色も低減される。
【００７６】
なお、上述した実施形態は、固体撮像素子に搭載されるカラーフィルタの形成方法として説明したが、選択的位置のレジスト膜と下地との密着性が要求されるものであれば、他の半導体装置等の製造方法にも適用可能である。
【００７７】
以上述べた様に、実施形態のレジストパターン形成方法は、下地に第１レジスト材を塗布し、所望パターンに対してネガとポジの関係にある逆パターンで前記第１レジスト材をパターニングして前記下地の表面のうち前記所望パターンの表面を露出させ、該下地の前記露出された表面を疎水化処理し、該疎水化処理後に該下地から前記パターニングされた前記第１レジスト材を除去して該下地に第２レジスト材を塗布し、該第２レジスト材を前記所望パターンでパターニングすることを特徴とする。
【００７８】
また、実施形態のレジストパターン形成方法は、前記下地が有機層であり、前記疎水化処理の代わりにエッチバック又はプラズマ処理により前記露出された表面を荒らすことを特徴とする。
【００７９】
また、実施形態のレジストパターン形成方法は、前記下地が有機層であり、該有機層の表面に無機のＳＯＧ膜を塗布して前記疎水化処理を該ＳＯＧ膜に施すことを特徴とする。
【００８０】
また、実施形態のレジストパターン形成方法は、前記逆パターンは前記所望パターンと同一のマスクパターンを使い、前記第１レジスト材と前記第２レジスト材を逆型とすることを特徴とする。
【００８１】
また、実施形態の固体撮像素子は、上記に記載のレジストパターン形成方法によりカラーフィルタの１色を前記第２レジスト材で形成したことを特徴とする。
【００８２】
また、実施形態の固体撮像素子は、半導体基板に形成され被写体からの入射光量に応じた信号電荷を検出するフォトダイオードと、前記信号電荷の電荷量に応じた撮像画像信号を読み出す信号読出手段と、前記半導体基板の表面の光入射側上方に積層された平坦化層と、該平坦化層を前記下地として積層されたカラーフィルタとを備えることを特徴とする。
【００８３】
また、実施形態の固体撮像素子は、半導体基板の表面の光入射側上方に積層され画素電極膜と対向電極膜とで挟まれ被写体からの入射光量に応じた光電荷を発生する光電変換層と、前記半導体基板に形成され前記画素電極膜を通して検出した前記光電荷の電荷量に応じた撮像画像信号を読み出す信号読出手段と、前記光電変換層の光入射側上方に積層される平坦化層と、該平坦化層を前記下地として積層されたカラーフィルタとを備えることを特徴とする。
【００８４】
また、実施形態の固体撮像素子は、前記光電変換層及び前記平坦化層が夫々有機層であることを特徴とする。
【００８５】
また、実施形態の撮像装置は、上記に記載の固体撮像素子を搭載したことを特徴とする。
【００８６】
以上述べた実施形態によれば、選択的位置のレジスト膜と下地との間の密着性を改善し高めることができるため、非選択的位置へのレジスト膜の残渣が少なくなり、素子性能が向上する。
【産業上の利用可能性】
【００８７】
本発明に係るレジストパターン形成方法は、選択的位置のレジスト膜の下地への密着性を良好にできるため、様々なレジストパターンの形成が容易となる。特に、固体撮像素子のカラーフィルタ形成に適用することで、高品質の被写体画像を撮像することが可能となり、デジタルカメラ等に搭載する撮像素子に適用すると有用である。
【符号の説明】
【００８８】
１ 下地
２ Ｇ色レジスト膜
３ レジスト材
５ 疎水化した（又は荒らした）表面
６ ＳＯＧ膜
２０ 撮像装置
２１ 固体撮像素子
４２ 画素
６５，８６ 平坦化層（カラーフィルタの下地）
６６，８８ カラーフィルタ層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下地に第１レジスト材を塗布し、所望パターンに対してネガとポジの関係にある逆パターンで前記第１レジスト材をパターニングして前記下地の表面のうち前記所望パターンの表面を露出させ、該下地の前記露出された表面を疎水化処理し、該疎水化処理後に該下地から前記パターニングされた前記第１レジスト材を除去して該下地に第２レジスト材を塗布し、該第２レジスト材を前記所望パターンでパターニングするレジストパターン形成方法。
【請求項２】
請求項１に記載のレジストパターン形成方法であって、前記下地が有機層であり、前記疎水化処理の代わりにエッチバック又はプラズマ処理により前記露出された表面を荒らすレジストパターン形成方法。
【請求項３】
請求項１に記載のレジストパターン形成方法であって、前記下地が有機層であり、該有機層の表面に無機のＳＯＧ膜を塗布して前記疎水化処理を該ＳＯＧ膜に施すレジストパターン形成方法。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のレジストパターン形成方法であって、前記逆パターンは前記所望パターンと同一のマスクパターンを使い、前記第１レジスト材と前記第２レジスト材を逆型とするレジストパターン形成方法。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のレジストパターン形成方法によりカラーフィルタの１色を前記第２レジスト材で形成した固体撮像素子。
【請求項６】
半導体基板に形成され被写体からの入射光量に応じた信号電荷を検出するフォトダイオードと、前記信号電荷の電荷量に応じた撮像画像信号を読み出す信号読出手段と、前記半導体基板の表面の光入射側上方に積層された平坦化層と、該平坦化層を前記下地として積層されたカラーフィルタとを備える請求項５に記載の固体撮像素子。
【請求項７】
半導体基板の表面の光入射側上方に積層され、画素電極膜と対向電極膜とで挟まれ、被写体からの入射光量に応じた光電荷を発生する光電変換層と、
前記半導体基板に形成され、前記画素電極膜を通して検出した前記光電荷の電荷量に応じた撮像画像信号を読み出す信号読出手段と、
前記光電変換層の光入射側上方に積層される平坦化層と、
該平坦化層を前記下地として積層されたカラーフィルタと
を備える請求項５に記載の固体撮像素子。
【請求項８】
請求項７に記載の固体撮像素子であって、前記光電変換層及び前記平坦化層が夫々有機層である固体撮像素子。
【請求項９】
請求項６乃至請求項８のいずれか１項に記載の固体撮像素子を搭載した撮像装置。
【請求項１】
下地に第１レジスト材を塗布し、所望パターンに対してネガとポジの関係にある逆パターンで前記第１レジスト材をパターニングして前記下地の表面のうち前記所望パターンの表面を露出させ、該下地の前記露出された表面を疎水化処理し、該疎水化処理後に該下地から前記パターニングされた前記第１レジスト材を除去して該下地に第２レジスト材を塗布し、該第２レジスト材を前記所望パターンでパターニングするレジストパターン形成方法。
【請求項２】
請求項１に記載のレジストパターン形成方法であって、前記下地が有機層であり、前記疎水化処理の代わりにエッチバック又はプラズマ処理により前記露出された表面を荒らすレジストパターン形成方法。
【請求項３】
請求項１に記載のレジストパターン形成方法であって、前記下地が有機層であり、該有機層の表面に無機のＳＯＧ膜を塗布して前記疎水化処理を該ＳＯＧ膜に施すレジストパターン形成方法。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のレジストパターン形成方法であって、前記逆パターンは前記所望パターンと同一のマスクパターンを使い、前記第１レジスト材と前記第２レジスト材を逆型とするレジストパターン形成方法。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のレジストパターン形成方法によりカラーフィルタの１色を前記第２レジスト材で形成した固体撮像素子。
【請求項６】
半導体基板に形成され被写体からの入射光量に応じた信号電荷を検出するフォトダイオードと、前記信号電荷の電荷量に応じた撮像画像信号を読み出す信号読出手段と、前記半導体基板の表面の光入射側上方に積層された平坦化層と、該平坦化層を前記下地として積層されたカラーフィルタとを備える請求項５に記載の固体撮像素子。
【請求項７】
半導体基板の表面の光入射側上方に積層され、画素電極膜と対向電極膜とで挟まれ、被写体からの入射光量に応じた光電荷を発生する光電変換層と、
前記半導体基板に形成され、前記画素電極膜を通して検出した前記光電荷の電荷量に応じた撮像画像信号を読み出す信号読出手段と、
前記光電変換層の光入射側上方に積層される平坦化層と、
該平坦化層を前記下地として積層されたカラーフィルタと
を備える請求項５に記載の固体撮像素子。
【請求項８】
請求項７に記載の固体撮像素子であって、前記光電変換層及び前記平坦化層が夫々有機層である固体撮像素子。
【請求項９】
請求項６乃至請求項８のいずれか１項に記載の固体撮像素子を搭載した撮像装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−２１１１２４（Ｐ２０１１−２１１１２４Ａ）
【公開日】平成２３年１０月２０日（２０１１．１０．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−７９９１１（Ｐ２０１０−７９９１１）
【出願日】平成２２年３月３０日（２０１０．３．３０）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月２０日（２０１１．１０．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月３０日（２０１０．３．３０）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
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